git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/amrwbdec.c

   1 /*
   2  * AMR wideband decoder
   3  * Copyright (c) 2010 Marcelo Galvao Povoa
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A particular PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * AMR wideband decoder
  25  */
  26
  27 #include "libavutil/lfg.h"
  28
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "lsp.h"
  31 #include "celp_math.h"
  32 #include "celp_filters.h"
  33 #include "acelp_filters.h"
  34 #include "acelp_vectors.h"
  35 #include "acelp_pitch_delay.h"
  36
  37 #define AMR_USE_16BIT_TABLES
  38 #include "amr.h"
  39
  40 #include "amrwbdata.h"
  41 #include "mips/amrwbdec_mips.h"
  42
  43 typedef struct {
  44     AVFrame                              avframe; ///< AVFrame for decoded samples
  45     AMRWBFrame                             frame; ///< AMRWB parameters decoded from bitstream
  46     enum Mode                        fr_cur_mode; ///< mode index of current frame
  47     uint8_t                           fr_quality; ///< frame quality index (FQI)
  48     float                      isf_cur[LP_ORDER]; ///< working ISF vector from current frame
  49     float                   isf_q_past[LP_ORDER]; ///< quantized ISF vector of the previous frame
  50     float               isf_past_final[LP_ORDER]; ///< final processed ISF vector of the previous frame
  51     double                      isp[4][LP_ORDER]; ///< ISP vectors from current frame
  52     double               isp_sub4_past[LP_ORDER]; ///< ISP vector for the 4th subframe of the previous frame
  53
  54     float                   lp_coef[4][LP_ORDER]; ///< Linear Prediction Coefficients from ISP vector
  55
  56     uint8_t                       base_pitch_lag; ///< integer part of pitch lag for the next relative subframe
  57     uint8_t                        pitch_lag_int; ///< integer part of pitch lag of the previous subframe
  58
  59     float excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 2 + AMRWB_SFR_SIZE]; ///< current excitation and all necessary excitation history
  60     float                            *excitation; ///< points to current excitation in excitation_buf[]
  61
  62     float           pitch_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< adaptive codebook (pitch) vector for current subframe
  63     float           fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< algebraic codebook (fixed) vector for current subframe
  64
  65     float                    prediction_error[4]; ///< quantified prediction errors {20log10(^gamma_gc)} for previous four subframes
  66     float                          pitch_gain[6]; ///< quantified pitch gains for the current and previous five subframes
  67     float                          fixed_gain[2]; ///< quantified fixed gains for the current and previous subframes
  68
  69     float                              tilt_coef; ///< {beta_1} related to the voicing of the previous subframe
  70
  71     float                 prev_sparse_fixed_gain; ///< previous fixed gain; used by anti-sparseness to determine "onset"
  72     uint8_t                    prev_ir_filter_nr; ///< previous impulse response filter "impNr": 0 - strong, 1 - medium, 2 - none
  73     float                           prev_tr_gain; ///< previous initial gain used by noise enhancer for threshold
  74
  75     float samples_az[LP_ORDER + AMRWB_SFR_SIZE];         ///< low-band samples and memory from synthesis at 12.8kHz
  76     float samples_up[UPS_MEM_SIZE + AMRWB_SFR_SIZE];     ///< low-band samples and memory processed for upsampling
  77     float samples_hb[LP_ORDER_16k + AMRWB_SFR_SIZE_16k]; ///< high-band samples and memory from synthesis at 16kHz
  78
  79     float          hpf_31_mem[2], hpf_400_mem[2]; ///< previous values in the high pass filters
  80     float                           demph_mem[1]; ///< previous value in the de-emphasis filter
  81     float               bpf_6_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band band pass filter
  82     float                 lpf_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band low pass filter
  83
  84     AVLFG                                   prng; ///< random number generator for white noise excitation
  85     uint8_t                          first_frame; ///< flag active during decoding of the first frame
  86     ACELPFContext                     acelpf_ctx; ///< context for filters for ACELP-based codecs
  87     ACELPVContext                     acelpv_ctx; ///< context for vector operations for ACELP-based codecs
  88     CELPFContext                       celpf_ctx; ///< context for filters for CELP-based codecs
  89     CELPMContext                       celpm_ctx; ///< context for fixed point math operations
  90
  91 } AMRWBContext;
  92
  93 static av_cold int amrwb_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  94 {
  95     AMRWBContext *ctx = avctx->priv_data;
  96     int i;
  97
  98     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  99
 100     av_lfg_init(&ctx->prng, 1);
 101
 102     ctx->excitation  = &ctx->excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1];
 103     ctx->first_frame = 1;
 104
 105     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 106         ctx->isf_past_final[i] = isf_init[i] * (1.0f / (1 << 15));
 107
 108     for (i = 0; i < 4; i++)
 109         ctx->prediction_error[i] = MIN_ENERGY;
 110
 111     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->avframe);
 112     avctx->coded_frame = &ctx->avframe;
 113
 114     ff_acelp_filter_init(&ctx->acelpf_ctx);
 115     ff_acelp_vectors_init(&ctx->acelpv_ctx);
 116     ff_celp_filter_init(&ctx->celpf_ctx);
 117     ff_celp_math_init(&ctx->celpm_ctx);
 118
 119     return 0;
 120 }
 121
 122 /**
 123  * Decode the frame header in the "MIME/storage" format. This format
 124  * is simpler and does not carry the auxiliary frame information.
 125  *
 126  * @param[in] ctx                  The Context
 127  * @param[in] buf                  Pointer to the input buffer
 128  *
 129  * @return The decoded header length in bytes
 130  */
 131 static int decode_mime_header(AMRWBContext *ctx, const uint8_t *buf)
 132 {
 133     /* Decode frame header (1st octet) */
 134     ctx->fr_cur_mode  = buf[0] >> 3 & 0x0F;
 135     ctx->fr_quality   = (buf[0] & 0x4) != 0x4;
 136
 137     return 1;
 138 }
 139
 140 /**
 141  * Decode quantized ISF vectors using 36-bit indexes (6K60 mode only).
 142  *
 143  * @param[in]  ind                 Array of 5 indexes
 144  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 145  *
 146  */
 147 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 148 {
 149     int i;
 150
 151     for (i = 0; i < 9; i++)
 152         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 153
 154     for (i = 0; i < 7; i++)
 155         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 156
 157     for (i = 0; i < 5; i++)
 158         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 159
 160     for (i = 0; i < 4; i++)
 161         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 162
 163     for (i = 0; i < 7; i++)
 164         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 165 }
 166
 167 /**
 168  * Decode quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode).
 169  *
 170  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
 171  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 172  *
 173  */
 174 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 175 {
 176     int i;
 177
 178     for (i = 0; i < 9; i++)
 179         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 180
 181     for (i = 0; i < 7; i++)
 182         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 183
 184     for (i = 0; i < 3; i++)
 185         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 186
 187     for (i = 0; i < 3; i++)
 188         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 189
 190     for (i = 0; i < 3; i++)
 191         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 192
 193     for (i = 0; i < 3; i++)
 194         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 195
 196     for (i = 0; i < 4; i++)
 197         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 198 }
 199
 200 /**
 201  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor.
 202  * Updates past ISF vector.
 203  *
 204  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
 205  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
 206  *
 207  */
 208 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
 209 {
 210     int i;
 211     float tmp;
 212
 213     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
 214         tmp = isf_q[i];
 215         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
 216         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
 217         isf_past[i] = tmp;
 218     }
 219 }
 220
 221 /**
 222  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
 223  * to obtain an ISP vector for each subframe.
 224  *
 225  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
 226  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
 227  */
 228 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
 229 {
 230     int i, k;
 231
 232     for (k = 0; k < 3; k++) {
 233         float c = isfp_inter[k];
 234         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 235             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
 236     }
 237 }
 238
 239 /**
 240  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes).
 241  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution.
 242  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag.
 243  *
 244  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
 245  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
 246  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
 247  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
 248  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 249  */
 250 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 251                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
 252 {
 253     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
 254         if (pitch_index < 376) {
 255             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
 256             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
 257         } else if (pitch_index < 440) {
 258             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
 259             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) << 1;
 260             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
 261         } else {
 262             *lag_int  = pitch_index - 280;
 263             *lag_frac = 0;
 264         }
 265         /* minimum lag for next subframe */
 266         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 267                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 268         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
 269         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
 270         // actually always uses its floor, I'm following the latter
 271     } else {
 272         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
 273         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
 274         *lag_int += *base_lag_int;
 275     }
 276 }
 277
 278 /**
 279  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes.
 280  * The description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 the
 281  * relative index is used for all subframes except the first.
 282  */
 283 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 284                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
 285 {
 286     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
 287         if (pitch_index < 116) {
 288             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
 289             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) << 1;
 290         } else {
 291             *lag_int  = pitch_index - 24;
 292             *lag_frac = 0;
 293         }
 294         // XXX: same problem as before
 295         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 296                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 297     } else {
 298         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
 299         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) << 1;
 300         *lag_int += *base_lag_int;
 301     }
 302 }
 303
 304 /**
 305  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 306  * pitch delay, which is obtained in this function.
 307  *
 308  * @param[in,out] ctx              The context
 309  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
 310  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 311  */
 312 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
 313                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
 314                                 const int subframe)
 315 {
 316     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
 317     int i;
 318     float *exc     = ctx->excitation;
 319     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
 320
 321     if (mode <= MODE_8k85) {
 322         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 323                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
 324     } else
 325         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 326                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
 327
 328     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
 329     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
 330
 331     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 332        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
 333     ctx->acelpf_ctx.acelp_interpolatef(exc,
 334                           exc + 1 - pitch_lag_int,
 335                           ac_inter, 4,
 336                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
 337                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
 338
 339     /* Check which pitch signal path should be used
 340      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
 341     if (amr_subframe->ltp) {
 342         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 343     } else {
 344         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 345             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
 346                                    0.18 * exc[i + 1];
 347         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 348     }
 349 }
 350
 351 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
 352 #define BIT_STR(x,lsb,len) (((x) >> (lsb)) & ((1 << (len)) - 1))
 353
 354 /** Get the bit at specified position */
 355 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
 356
 357 /**
 358  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
 359  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
 360  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2).
 361  *
 362  * The results are given in out[], in which a negative number means
 363  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) ).
 364  *
 365  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
 366  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
 367  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
 368  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
 369  */
 370 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
 371 {
 372     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
 373
 374     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
 375 }
 376
 377 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
 378 {
 379     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
 380     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
 381
 382     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
 383     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
 384     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
 385 }
 386
 387 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
 388 {
 389     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
 390
 391     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 392                     m - 1, off + half_2p);
 393     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
 394 }
 395
 396 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
 397 {
 398     int half_4p, subhalf_2p;
 399     int b_offset = 1 << (m - 1);
 400
 401     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 402     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 403         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
 404         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
 405
 406         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
 407                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
 408         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
 409                         m - 1, off + half_4p);
 410         break;
 411     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
 412         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
 413                         m - 1, off);
 414         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 415                         m - 1, off + b_offset);
 416         break;
 417     case 2: /* 2 pulses in each half */
 418         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
 419                         m - 1, off);
 420         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 421                         m - 1, off + b_offset);
 422         break;
 423     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
 424         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
 425                         m - 1, off);
 426         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
 427                         m - 1, off + b_offset);
 428         break;
 429     }
 430 }
 431
 432 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
 433 {
 434     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
 435
 436     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
 437                     m - 1, off + half_3p);
 438
 439     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
 440 }
 441
 442 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
 443 {
 444     int b_offset = 1 << (m - 1);
 445     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
 446     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
 447     int half_other = b_offset - half_more;
 448
 449     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 450     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
 451         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 452                         m - 1, off + half_more);
 453         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 454                         m - 1, off + half_more);
 455         break;
 456     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
 457         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 458                         m - 1, off + half_other);
 459         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 460                         m - 1, off + half_more);
 461         break;
 462     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 463         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 464                         m - 1, off + half_other);
 465         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
 466                         m - 1, off + half_more);
 467         break;
 468     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
 469         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
 470                         m - 1, off);
 471         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 472                         m - 1, off + b_offset);
 473         break;
 474     }
 475 }
 476
 477 /**
 478  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
 479  * then construct the algebraic codebook vector.
 480  *
 481  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
 482  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
 483  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
 484  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 485  */
 486 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
 487                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
 488 {
 489     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
 490      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
 491     int sig_pos[4][6];
 492     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
 493     int i, j;
 494
 495     switch (mode) {
 496     case MODE_6k60:
 497         for (i = 0; i < 2; i++)
 498             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
 499         break;
 500     case MODE_8k85:
 501         for (i = 0; i < 4; i++)
 502             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 503         break;
 504     case MODE_12k65:
 505         for (i = 0; i < 4; i++)
 506             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 507         break;
 508     case MODE_14k25:
 509         for (i = 0; i < 2; i++)
 510             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 511         for (i = 2; i < 4; i++)
 512             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 513         break;
 514     case MODE_15k85:
 515         for (i = 0; i < 4; i++)
 516             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 517         break;
 518     case MODE_18k25:
 519         for (i = 0; i < 4; i++)
 520             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 521                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 522         break;
 523     case MODE_19k85:
 524         for (i = 0; i < 2; i++)
 525             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 526                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
 527         for (i = 2; i < 4; i++)
 528             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 529                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 530         break;
 531     case MODE_23k05:
 532     case MODE_23k85:
 533         for (i = 0; i < 4; i++)
 534             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 535                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
 536         break;
 537     }
 538
 539     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 540
 541     for (i = 0; i < 4; i++)
 542         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
 543             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
 544
 545             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
 546         }
 547 }
 548
 549 /**
 550  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor.
 551  *
 552  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
 553  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 554  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
 555  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
 556  */
 557 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
 558                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
 559 {
 560     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
 561                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
 562
 563     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
 564     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
 565 }
 566
 567 /**
 568  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector.
 569  *
 570  * @param[in]     ctx              The context
 571  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
 572  */
 573 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
 574 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
 575 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
 576 {
 577     int i;
 578
 579     /* Tilt part */
 580     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
 581         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
 582
 583     /* Periodicity enhancement part */
 584     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 585         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
 586 }
 587
 588 /**
 589  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced).
 590  *
 591  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
 592  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
 593  * @param[in] ctx                  The context
 594  */
 595 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
 596 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
 597 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
 598                           float *f_vector, float f_gain,
 599                           CELPMContext *ctx)
 600 {
 601     double p_ener = (double) ctx->dot_productf(p_vector, p_vector,
 602                                              AMRWB_SFR_SIZE) * p_gain * p_gain;
 603     double f_ener = (double) ctx->dot_productf(f_vector, f_vector,
 604                                              AMRWB_SFR_SIZE) * f_gain * f_gain;
 605
 606     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener);
 607 }
 608
 609 /**
 610  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters,
 611  * also known as "adaptive phase dispersion".
 612  *
 613  * @param[in]     ctx              The context
 614  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
 615  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
 616  *
 617  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
 618  */
 619 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
 620                               float *fixed_vector, float *buf)
 621 {
 622     int ir_filter_nr;
 623
 624     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
 625         return fixed_vector;
 626
 627     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
 628         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
 629     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
 630         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
 631     } else
 632         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
 633
 634     /* detect 'onset' */
 635     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
 636         if (ir_filter_nr < 2)
 637             ir_filter_nr++;
 638     } else {
 639         int i, count = 0;
 640
 641         for (i = 0; i < 6; i++)
 642             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
 643                 count++;
 644
 645         if (count > 2)
 646             ir_filter_nr = 0;
 647
 648         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
 649             ir_filter_nr--;
 650     }
 651
 652     /* update ir filter strength history */
 653     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
 654
 655     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
 656
 657     if (ir_filter_nr < 2) {
 658         int i;
 659         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
 660
 661         /* Circular convolution code in the reference
 662          * decoder was modified to avoid using one
 663          * extra array. The filtered vector is given by:
 664          *
 665          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
 666          */
 667
 668         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 669         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 670             if (fixed_vector[i])
 671                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
 672                                   AMRWB_SFR_SIZE);
 673         fixed_vector = buf;
 674     }
 675
 676     return fixed_vector;
 677 }
 678
 679 /**
 680  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
 681  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability.
 682  */
 683 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
 684 {
 685     int i;
 686     float acc = 0.0;
 687
 688     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
 689         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
 690
 691     // XXX: This part is not so clear from the reference code
 692     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
 693     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
 694 }
 695
 696 /**
 697  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
 698  * fluctuation in the energy of excitation.
 699  *
 700  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
 701  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
 702  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 703  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
 704  *
 705  * @return The smoothed gain
 706  */
 707 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
 708                             float voice_fac,  float stab_fac)
 709 {
 710     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
 711     float g0;
 712
 713     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
 714     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
 715     // be simpler
 716     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
 717         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
 718                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
 719     } else
 720         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
 721                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
 722
 723     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
 724
 725     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
 726 }
 727
 728 /**
 729  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies.
 730  *
 731  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
 732  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 733  */
 734 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
 735 {
 736     int i;
 737     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
 738     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
 739
 740     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
 741
 742     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
 743         float cur = fixed_vector[i];
 744
 745         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
 746         last = cur;
 747     }
 748
 749     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
 750 }
 751
 752 /**
 753  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation.
 754  *
 755  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
 756  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
 757  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
 758  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
 759  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
 760  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
 761  */
 762 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
 763                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
 764                       float *samples)
 765 {
 766     ctx->acelpv_ctx.weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
 767                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
 768
 769     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
 770     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
 771         int i;
 772         float energy = ctx->celpm_ctx.dot_productf(excitation, excitation,
 773                                        AMRWB_SFR_SIZE);
 774
 775         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
 776         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
 777         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
 778
 779         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 780             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
 781
 782         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
 783                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
 784     }
 785
 786     ctx->celpf_ctx.celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
 787                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
 788 }
 789
 790 /**
 791  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
 792  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
 793  *
 794  * @param[out]    out              Output buffer
 795  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
 796  * @param[in]     m                Filter coefficient
 797  * @param[in,out] mem              State from last filtering
 798  */
 799 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
 800 {
 801     int i;
 802
 803     out[0] = in[0] + m * mem[0];
 804
 805     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 806          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
 807
 808     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
 809 }
 810
 811 /**
 812  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
 813  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address.
 814  *
 815  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
 816  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
 817  * @param[in]  o_size              Output signal length
 818  * @param[in] ctx                  The context
 819  */
 820 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size, CELPMContext *ctx)
 821 {
 822     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
 823     int i, j, k;
 824     int int_part = 0, frac_part;
 825
 826     i = 0;
 827     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
 828         out[i] = in[int_part];
 829         frac_part = 4;
 830         i++;
 831
 832         for (k = 1; k < 5; k++) {
 833             out[i] = ctx->dot_productf(in0 + int_part,
 834                                      upsample_fir[4 - frac_part],
 835                                      UPS_MEM_SIZE);
 836             int_part++;
 837             frac_part--;
 838             i++;
 839         }
 840     }
 841 }
 842
 843 /**
 844  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
 845  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag.
 846  *
 847  * @param[in] ctx                  The context
 848  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
 849  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
 850  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
 851  */
 852 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
 853                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
 854 {
 855     int wsp = (vad > 0);
 856     float tilt;
 857
 858     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
 859         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
 860
 861     tilt = ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
 862            ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
 863
 864     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
 865     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
 866 }
 867
 868 /**
 869  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
 870  * one and scaled by the given gain.
 871  *
 872  * @param[in]  ctx                 The context
 873  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
 874  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
 875  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
 876  */
 877 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
 878                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
 879 {
 880     int i;
 881     float energy = ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth_exc, synth_exc, AMRWB_SFR_SIZE);
 882
 883     /* Generate a white-noise excitation */
 884     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
 885         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
 886
 887     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
 888                                             energy * hb_gain * hb_gain,
 889                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
 890 }
 891
 892 /**
 893  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector.
 894  */
 895 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
 896 {
 897     int i;
 898     float sum = 0.0;
 899
 900     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
 901         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
 902         sum += prod * prod;
 903     }
 904     return sum;
 905 }
 906
 907 /**
 908  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
 909  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band.
 910  *
 911  * @param[out] isf Buffer for extrapolated isf; contains LP_ORDER
 912  *                 values on input
 913  */
 914 static void extrapolate_isf(float isf[LP_ORDER_16k])
 915 {
 916     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
 917     float *diff_hi = diff_isf - LP_ORDER + 1; // diff array for extrapolated indexes
 918     float corr_lag[3];
 919     float est, scale;
 920     int i, i_max_corr;
 921
 922     isf[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
 923
 924     /* Calculate the difference vector */
 925     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
 926         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
 927
 928     diff_mean = 0.0;
 929     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
 930         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
 931
 932     /* Find which is the maximum autocorrelation */
 933     i_max_corr = 0;
 934     for (i = 0; i < 3; i++) {
 935         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
 936
 937         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
 938             i_max_corr = i;
 939     }
 940     i_max_corr++;
 941
 942     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 943         isf[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
 944                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
 945
 946     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
 947     est   = 7965 + (isf[2] - isf[3] - isf[4]) / 6.0;
 948     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - isf[LP_ORDER - 2]) /
 949             (isf[LP_ORDER_16k - 2] - isf[LP_ORDER - 2]);
 950
 951     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 952         diff_hi[i] = scale * (isf[i] - isf[i - 1]);
 953
 954     /* Stability insurance */
 955     for (i = LP_ORDER; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 956         if (diff_hi[i] + diff_hi[i - 1] < 5.0) {
 957             if (diff_hi[i] > diff_hi[i - 1]) {
 958                 diff_hi[i - 1] = 5.0 - diff_hi[i];
 959             } else
 960                 diff_hi[i] = 5.0 - diff_hi[i - 1];
 961         }
 962
 963     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 964         isf[i] = isf[i - 1] + diff_hi[i] * (1.0f / (1 << 15));
 965
 966     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
 967     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 968         isf[i] *= 0.8;
 969 }
 970
 971 /**
 972  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
 973  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
 974  *
 975  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
 976  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
 977  * @param[in]  gamma               Weighting factor
 978  * @param[in]  size                LP array size
 979  */
 980 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
 981 {
 982     int i;
 983     float fac = gamma;
 984
 985     for (i = 0; i < size; i++) {
 986         out[i] = lpc[i] * fac;
 987         fac   *= gamma;
 988     }
 989 }
 990
 991 /**
 992  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
 993  * frequency band excitation at 16kHz.
 994  *
 995  * @param[in]     ctx              The context
 996  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 997  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
 998  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
 999  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
1000  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
1001  */
1002 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
1003                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
1004 {
1005     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
1006     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
1007
1008     if (mode == MODE_6k60) {
1009         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
1010         double e_isp[LP_ORDER_16k];
1011
1012         ctx->acelpv_ctx.weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
1013                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
1014
1015         extrapolate_isf(e_isf);
1016
1017         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1018         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1019         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1020
1021         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1022     } else {
1023         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1024     }
1025
1026     ctx->celpf_ctx.celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1027                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1028 }
1029
1030 /**
1031  * Apply a 15th order filter to high-band samples.
1032  * The filter characteristic depends on the given coefficients.
1033  *
1034  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1035  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1036  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1037  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1038  *
1039  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1040  */
1041
1042 #ifndef hb_fir_filter
1043 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1044                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1045 {
1046     int i, j;
1047     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1048
1049     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1050     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1051
1052     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1053         out[i] = 0.0;
1054         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1055             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1056     }
1057
1058     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1059 }
1060 #endif /* hb_fir_filter */
1061
1062 /**
1063  * Update context state before the next subframe.
1064  */
1065 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1066 {
1067     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1068             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1069
1070     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1071     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1072
1073     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1074             LP_ORDER * sizeof(float));
1075     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1076             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1077     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1078             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1079 }
1080
1081 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1082                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1083 {
1084     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1085     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1086     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1087     int buf_size       = avpkt->size;
1088     int expected_fr_size, header_size;
1089     float *buf_out;
1090     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1091     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1092     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1093     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1094     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1095     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1096     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1097     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1098     float hb_gain;
1099     int sub, i, ret;
1100
1101     /* get output buffer */
1102     ctx->avframe.nb_samples = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1103     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ctx->avframe)) < 0) {
1104         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1105         return ret;
1106     }
1107     buf_out = (float *)ctx->avframe.data[0];
1108
1109     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1110     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_SID) {
1111         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1112                "Invalid mode %d\n", ctx->fr_cur_mode);
1113         return AVERROR_INVALIDDATA;
1114     }
1115     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1116
1117     if (buf_size < expected_fr_size) {
1118         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1119             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1120         *got_frame_ptr = 0;
1121         return AVERROR_INVALIDDATA;
1122     }
1123
1124     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1125         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1126
1127     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) { /* Comfort noise frame */
1128         av_log_missing_feature(avctx, "SID mode", 1);
1129         return -1;
1130     }
1131
1132     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1133         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1134
1135     /* Decode the quantized ISF vector */
1136     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1137         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1138     } else {
1139         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1140     }
1141
1142     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1143     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1144
1145     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1146
1147     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1148     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1149
1150     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1151     if (ctx->first_frame) {
1152         ctx->first_frame = 0;
1153         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1154     }
1155     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1156
1157     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1158         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1159
1160     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1161         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1162         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1163
1164         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1165         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1166         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1167         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1168                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1169
1170         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1171
1172         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1173                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1174
1175         ctx->fixed_gain[0] =
1176             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1177                        ctx->celpm_ctx.dot_productf(ctx->fixed_vector, ctx->fixed_vector,
1178                                        AMRWB_SFR_SIZE) / AMRWB_SFR_SIZE,
1179                        ctx->prediction_error,
1180                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1181
1182         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1183         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1184                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0],
1185                                       &ctx->celpm_ctx);
1186         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1187
1188         /* Construct current excitation */
1189         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1190             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1191             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1192             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1193         }
1194
1195         /* Post-processing of excitation elements */
1196         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1197                                           voice_fac, stab_fac);
1198
1199         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1200                                              spare_vector);
1201
1202         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1203
1204         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1205                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1206
1207         /* Synthesis speech post-processing */
1208         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1209                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1210
1211         ctx->acelpf_ctx.acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1212             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1213             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1214
1215         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1216                      AMRWB_SFR_SIZE_16k, &ctx->celpm_ctx);
1217
1218         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1219         ctx->acelpf_ctx.acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1220             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1221             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1222
1223         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1224                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1225
1226         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1227
1228         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1229                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1230
1231         /* High-band post-processing filters */
1232         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1233                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1234
1235         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1236             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1237                           hb_samples);
1238
1239         /* Add the low and high frequency bands */
1240         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1241             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1242
1243         /* Update buffers and history */
1244         update_sub_state(ctx);
1245     }
1246
1247     /* update state for next frame */
1248     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1249     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1250
1251     *got_frame_ptr   = 1;
1252     *(AVFrame *)data = ctx->avframe;
1253
1254     return expected_fr_size;
1255 }
1256
1257 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1258     .name           = "amrwb",
1259     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1260     .id             = CODEC_ID_AMR_WB,
1261     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1262     .init           = amrwb_decode_init,
1263     .decode         = amrwb_decode_frame,
1264     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
1265     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adaptive Multi-Rate WideBand"),
1266     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLT,
1267                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1268 };