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 Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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
  42 typedef struct {
  43     AVFrame                              avframe; ///< AVFrame for decoded samples
  44     AMRWBFrame                             frame; ///< AMRWB parameters decoded from bitstream
  45     enum Mode                        fr_cur_mode; ///< mode index of current frame
  46     uint8_t                           fr_quality; ///< frame quality index (FQI)
  47     float                      isf_cur[LP_ORDER]; ///< working ISF vector from current frame
  48     float                   isf_q_past[LP_ORDER]; ///< quantized ISF vector of the previous frame
  49     float               isf_past_final[LP_ORDER]; ///< final processed ISF vector of the previous frame
  50     double                      isp[4][LP_ORDER]; ///< ISP vectors from current frame
  51     double               isp_sub4_past[LP_ORDER]; ///< ISP vector for the 4th subframe of the previous frame
  52
  53     float                   lp_coef[4][LP_ORDER]; ///< Linear Prediction Coefficients from ISP vector
  54
  55     uint8_t                       base_pitch_lag; ///< integer part of pitch lag for the next relative subframe
  56     uint8_t                        pitch_lag_int; ///< integer part of pitch lag of the previous subframe
  57
  58     float excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 2 + AMRWB_SFR_SIZE]; ///< current excitation and all necessary excitation history
  59     float                            *excitation; ///< points to current excitation in excitation_buf[]
  60
  61     float           pitch_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< adaptive codebook (pitch) vector for current subframe
  62     float           fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< algebraic codebook (fixed) vector for current subframe
  63
  64     float                    prediction_error[4]; ///< quantified prediction errors {20log10(^gamma_gc)} for previous four subframes
  65     float                          pitch_gain[6]; ///< quantified pitch gains for the current and previous five subframes
  66     float                          fixed_gain[2]; ///< quantified fixed gains for the current and previous subframes
  67
  68     float                              tilt_coef; ///< {beta_1} related to the voicing of the previous subframe
  69
  70     float                 prev_sparse_fixed_gain; ///< previous fixed gain; used by anti-sparseness to determine "onset"
  71     uint8_t                    prev_ir_filter_nr; ///< previous impulse response filter "impNr": 0 - strong, 1 - medium, 2 - none
  72     float                           prev_tr_gain; ///< previous initial gain used by noise enhancer for threshold
  73
  74     float samples_az[LP_ORDER + AMRWB_SFR_SIZE];         ///< low-band samples and memory from synthesis at 12.8kHz
  75     float samples_up[UPS_MEM_SIZE + AMRWB_SFR_SIZE];     ///< low-band samples and memory processed for upsampling
  76     float samples_hb[LP_ORDER_16k + AMRWB_SFR_SIZE_16k]; ///< high-band samples and memory from synthesis at 16kHz
  77
  78     float          hpf_31_mem[2], hpf_400_mem[2]; ///< previous values in the high pass filters
  79     float                           demph_mem[1]; ///< previous value in the de-emphasis filter
  80     float               bpf_6_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band band pass filter
  81     float                 lpf_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band low pass filter
  82
  83     AVLFG                                   prng; ///< random number generator for white noise excitation
  84     uint8_t                          first_frame; ///< flag active during decoding of the first frame
  85 } AMRWBContext;
  86
  87 static av_cold int amrwb_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  88 {
  89     AMRWBContext *ctx = avctx->priv_data;
  90     int i;
  91
  92     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  93
  94     av_lfg_init(&ctx->prng, 1);
  95
  96     ctx->excitation  = &ctx->excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1];
  97     ctx->first_frame = 1;
  98
  99     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 100         ctx->isf_past_final[i] = isf_init[i] * (1.0f / (1 << 15));
 101
 102     for (i = 0; i < 4; i++)
 103         ctx->prediction_error[i] = MIN_ENERGY;
 104
 105     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->avframe);
 106     avctx->coded_frame = &ctx->avframe;
 107
 108     return 0;
 109 }
 110
 111 /**
 112  * Decode the frame header in the "MIME/storage" format. This format
 113  * is simpler and does not carry the auxiliary frame information.
 114  *
 115  * @param[in] ctx                  The Context
 116  * @param[in] buf                  Pointer to the input buffer
 117  *
 118  * @return The decoded header length in bytes
 119  */
 120 static int decode_mime_header(AMRWBContext *ctx, const uint8_t *buf)
 121 {
 122     /* Decode frame header (1st octet) */
 123     ctx->fr_cur_mode  = buf[0] >> 3 & 0x0F;
 124     ctx->fr_quality   = (buf[0] & 0x4) != 0x4;
 125
 126     return 1;
 127 }
 128
 129 /**
 130  * Decode quantized ISF vectors using 36-bit indexes (6K60 mode only).
 131  *
 132  * @param[in]  ind                 Array of 5 indexes
 133  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 134  *
 135  */
 136 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 137 {
 138     int i;
 139
 140     for (i = 0; i < 9; i++)
 141         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 142
 143     for (i = 0; i < 7; i++)
 144         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 145
 146     for (i = 0; i < 5; i++)
 147         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 148
 149     for (i = 0; i < 4; i++)
 150         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 151
 152     for (i = 0; i < 7; i++)
 153         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 154 }
 155
 156 /**
 157  * Decode quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode).
 158  *
 159  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
 160  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 161  *
 162  */
 163 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 164 {
 165     int i;
 166
 167     for (i = 0; i < 9; i++)
 168         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 169
 170     for (i = 0; i < 7; i++)
 171         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 172
 173     for (i = 0; i < 3; i++)
 174         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 175
 176     for (i = 0; i < 3; i++)
 177         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 178
 179     for (i = 0; i < 3; i++)
 180         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 181
 182     for (i = 0; i < 3; i++)
 183         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 184
 185     for (i = 0; i < 4; i++)
 186         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 187 }
 188
 189 /**
 190  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor.
 191  * Updates past ISF vector.
 192  *
 193  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
 194  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
 195  *
 196  */
 197 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
 198 {
 199     int i;
 200     float tmp;
 201
 202     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
 203         tmp = isf_q[i];
 204         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
 205         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
 206         isf_past[i] = tmp;
 207     }
 208 }
 209
 210 /**
 211  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
 212  * to obtain an ISP vector for each subframe.
 213  *
 214  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
 215  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
 216  */
 217 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
 218 {
 219     int i, k;
 220
 221     for (k = 0; k < 3; k++) {
 222         float c = isfp_inter[k];
 223         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 224             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
 225     }
 226 }
 227
 228 /**
 229  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes).
 230  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution.
 231  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag.
 232  *
 233  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
 234  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
 235  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
 236  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
 237  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 238  */
 239 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 240                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
 241 {
 242     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
 243         if (pitch_index < 376) {
 244             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
 245             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
 246         } else if (pitch_index < 440) {
 247             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
 248             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) << 1;
 249             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
 250         } else {
 251             *lag_int  = pitch_index - 280;
 252             *lag_frac = 0;
 253         }
 254         /* minimum lag for next subframe */
 255         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 256                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 257         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
 258         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
 259         // actually always uses its floor, I'm following the latter
 260     } else {
 261         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
 262         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
 263         *lag_int += *base_lag_int;
 264     }
 265 }
 266
 267 /**
 268  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes.
 269  * The description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 the
 270  * relative index is used for all subframes except the first.
 271  */
 272 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 273                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
 274 {
 275     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
 276         if (pitch_index < 116) {
 277             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
 278             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) << 1;
 279         } else {
 280             *lag_int  = pitch_index - 24;
 281             *lag_frac = 0;
 282         }
 283         // XXX: same problem as before
 284         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 285                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 286     } else {
 287         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
 288         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) << 1;
 289         *lag_int += *base_lag_int;
 290     }
 291 }
 292
 293 /**
 294  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 295  * pitch delay, which is obtained in this function.
 296  *
 297  * @param[in,out] ctx              The context
 298  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
 299  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 300  */
 301 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
 302                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
 303                                 const int subframe)
 304 {
 305     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
 306     int i;
 307     float *exc     = ctx->excitation;
 308     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
 309
 310     if (mode <= MODE_8k85) {
 311         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 312                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
 313     } else
 314         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 315                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
 316
 317     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
 318     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
 319
 320     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 321        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
 322     ff_acelp_interpolatef(exc, exc + 1 - pitch_lag_int,
 323                           ac_inter, 4,
 324                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
 325                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
 326
 327     /* Check which pitch signal path should be used
 328      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
 329     if (amr_subframe->ltp) {
 330         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 331     } else {
 332         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 333             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
 334                                    0.18 * exc[i + 1];
 335         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 336     }
 337 }
 338
 339 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
 340 #define BIT_STR(x,lsb,len) (((x) >> (lsb)) & ((1 << (len)) - 1))
 341
 342 /** Get the bit at specified position */
 343 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
 344
 345 /**
 346  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
 347  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
 348  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2).
 349  *
 350  * The results are given in out[], in which a negative number means
 351  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) ).
 352  *
 353  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
 354  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
 355  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
 356  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
 357  */
 358 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
 359 {
 360     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
 361
 362     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
 363 }
 364
 365 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
 366 {
 367     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
 368     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
 369
 370     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
 371     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
 372     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
 373 }
 374
 375 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
 376 {
 377     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
 378
 379     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 380                     m - 1, off + half_2p);
 381     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
 382 }
 383
 384 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
 385 {
 386     int half_4p, subhalf_2p;
 387     int b_offset = 1 << (m - 1);
 388
 389     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 390     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 391         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
 392         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
 393
 394         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
 395                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
 396         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
 397                         m - 1, off + half_4p);
 398         break;
 399     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
 400         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
 401                         m - 1, off);
 402         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 403                         m - 1, off + b_offset);
 404         break;
 405     case 2: /* 2 pulses in each half */
 406         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
 407                         m - 1, off);
 408         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 409                         m - 1, off + b_offset);
 410         break;
 411     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
 412         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
 413                         m - 1, off);
 414         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
 415                         m - 1, off + b_offset);
 416         break;
 417     }
 418 }
 419
 420 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
 421 {
 422     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
 423
 424     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
 425                     m - 1, off + half_3p);
 426
 427     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
 428 }
 429
 430 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
 431 {
 432     int b_offset = 1 << (m - 1);
 433     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
 434     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
 435     int half_other = b_offset - half_more;
 436
 437     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 438     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
 439         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 440                         m - 1, off + half_more);
 441         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 442                         m - 1, off + half_more);
 443         break;
 444     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
 445         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 446                         m - 1, off + half_other);
 447         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 448                         m - 1, off + half_more);
 449         break;
 450     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 451         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 452                         m - 1, off + half_other);
 453         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
 454                         m - 1, off + half_more);
 455         break;
 456     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
 457         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
 458                         m - 1, off);
 459         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 460                         m - 1, off + b_offset);
 461         break;
 462     }
 463 }
 464
 465 /**
 466  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
 467  * then construct the algebraic codebook vector.
 468  *
 469  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
 470  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
 471  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
 472  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 473  */
 474 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
 475                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
 476 {
 477     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
 478      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
 479     int sig_pos[4][6];
 480     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
 481     int i, j;
 482
 483     switch (mode) {
 484     case MODE_6k60:
 485         for (i = 0; i < 2; i++)
 486             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
 487         break;
 488     case MODE_8k85:
 489         for (i = 0; i < 4; i++)
 490             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 491         break;
 492     case MODE_12k65:
 493         for (i = 0; i < 4; i++)
 494             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 495         break;
 496     case MODE_14k25:
 497         for (i = 0; i < 2; i++)
 498             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 499         for (i = 2; i < 4; i++)
 500             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 501         break;
 502     case MODE_15k85:
 503         for (i = 0; i < 4; i++)
 504             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 505         break;
 506     case MODE_18k25:
 507         for (i = 0; i < 4; i++)
 508             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 509                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 510         break;
 511     case MODE_19k85:
 512         for (i = 0; i < 2; i++)
 513             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 514                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
 515         for (i = 2; i < 4; i++)
 516             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 517                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 518         break;
 519     case MODE_23k05:
 520     case MODE_23k85:
 521         for (i = 0; i < 4; i++)
 522             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 523                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
 524         break;
 525     }
 526
 527     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 528
 529     for (i = 0; i < 4; i++)
 530         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
 531             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
 532
 533             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
 534         }
 535 }
 536
 537 /**
 538  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor.
 539  *
 540  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
 541  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 542  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
 543  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
 544  */
 545 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
 546                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
 547 {
 548     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
 549                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
 550
 551     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
 552     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
 553 }
 554
 555 /**
 556  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector.
 557  *
 558  * @param[in]     ctx              The context
 559  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
 560  */
 561 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
 562 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
 563 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
 564 {
 565     int i;
 566
 567     /* Tilt part */
 568     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
 569         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
 570
 571     /* Periodicity enhancement part */
 572     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 573         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
 574 }
 575
 576 /**
 577  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced).
 578  *
 579  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
 580  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
 581  */
 582 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
 583 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
 584 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
 585                           float *f_vector, float f_gain)
 586 {
 587     double p_ener = (double) ff_dot_productf(p_vector, p_vector,
 588                                              AMRWB_SFR_SIZE) * p_gain * p_gain;
 589     double f_ener = (double) ff_dot_productf(f_vector, f_vector,
 590                                              AMRWB_SFR_SIZE) * f_gain * f_gain;
 591
 592     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener);
 593 }
 594
 595 /**
 596  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters,
 597  * also known as "adaptive phase dispersion".
 598  *
 599  * @param[in]     ctx              The context
 600  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
 601  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
 602  *
 603  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
 604  */
 605 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
 606                               float *fixed_vector, float *buf)
 607 {
 608     int ir_filter_nr;
 609
 610     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
 611         return fixed_vector;
 612
 613     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
 614         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
 615     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
 616         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
 617     } else
 618         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
 619
 620     /* detect 'onset' */
 621     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
 622         if (ir_filter_nr < 2)
 623             ir_filter_nr++;
 624     } else {
 625         int i, count = 0;
 626
 627         for (i = 0; i < 6; i++)
 628             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
 629                 count++;
 630
 631         if (count > 2)
 632             ir_filter_nr = 0;
 633
 634         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
 635             ir_filter_nr--;
 636     }
 637
 638     /* update ir filter strength history */
 639     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
 640
 641     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
 642
 643     if (ir_filter_nr < 2) {
 644         int i;
 645         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
 646
 647         /* Circular convolution code in the reference
 648          * decoder was modified to avoid using one
 649          * extra array. The filtered vector is given by:
 650          *
 651          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
 652          */
 653
 654         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 655         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 656             if (fixed_vector[i])
 657                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
 658                                   AMRWB_SFR_SIZE);
 659         fixed_vector = buf;
 660     }
 661
 662     return fixed_vector;
 663 }
 664
 665 /**
 666  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
 667  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability.
 668  */
 669 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
 670 {
 671     int i;
 672     float acc = 0.0;
 673
 674     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
 675         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
 676
 677     // XXX: This part is not so clear from the reference code
 678     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
 679     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
 680 }
 681
 682 /**
 683  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
 684  * fluctuation in the energy of excitation.
 685  *
 686  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
 687  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
 688  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 689  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
 690  *
 691  * @return The smoothed gain
 692  */
 693 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
 694                             float voice_fac,  float stab_fac)
 695 {
 696     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
 697     float g0;
 698
 699     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
 700     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
 701     // be simpler
 702     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
 703         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
 704                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
 705     } else
 706         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
 707                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
 708
 709     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
 710
 711     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
 712 }
 713
 714 /**
 715  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies.
 716  *
 717  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
 718  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 719  */
 720 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
 721 {
 722     int i;
 723     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
 724     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
 725
 726     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
 727
 728     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
 729         float cur = fixed_vector[i];
 730
 731         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
 732         last = cur;
 733     }
 734
 735     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
 736 }
 737
 738 /**
 739  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation.
 740  *
 741  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
 742  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
 743  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
 744  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
 745  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
 746  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
 747  */
 748 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
 749                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
 750                       float *samples)
 751 {
 752     ff_weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
 753                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
 754
 755     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
 756     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
 757         int i;
 758         float energy = ff_dot_productf(excitation, excitation,
 759                                        AMRWB_SFR_SIZE);
 760
 761         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
 762         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
 763         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
 764
 765         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 766             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
 767
 768         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
 769                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
 770     }
 771
 772     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
 773                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
 774 }
 775
 776 /**
 777  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
 778  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
 779  *
 780  * @param[out]    out              Output buffer
 781  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
 782  * @param[in]     m                Filter coefficient
 783  * @param[in,out] mem              State from last filtering
 784  */
 785 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
 786 {
 787     int i;
 788
 789     out[0] = in[0] + m * mem[0];
 790
 791     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 792          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
 793
 794     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
 795 }
 796
 797 /**
 798  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
 799  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address.
 800  *
 801  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
 802  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
 803  * @param[in]  o_size              Output signal length
 804  */
 805 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size)
 806 {
 807     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
 808     int i, j, k;
 809     int int_part = 0, frac_part;
 810
 811     i = 0;
 812     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
 813         out[i] = in[int_part];
 814         frac_part = 4;
 815         i++;
 816
 817         for (k = 1; k < 5; k++) {
 818             out[i] = ff_dot_productf(in0 + int_part, upsample_fir[4 - frac_part],
 819                                      UPS_MEM_SIZE);
 820             int_part++;
 821             frac_part--;
 822             i++;
 823         }
 824     }
 825 }
 826
 827 /**
 828  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
 829  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag.
 830  *
 831  * @param[in] ctx                  The context
 832  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
 833  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
 834  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
 835  */
 836 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
 837                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
 838 {
 839     int wsp = (vad > 0);
 840     float tilt;
 841
 842     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
 843         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
 844
 845     tilt = ff_dot_productf(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
 846            ff_dot_productf(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
 847
 848     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
 849     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
 850 }
 851
 852 /**
 853  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
 854  * one and scaled by the given gain.
 855  *
 856  * @param[in]  ctx                 The context
 857  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
 858  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
 859  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
 860  */
 861 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
 862                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
 863 {
 864     int i;
 865     float energy = ff_dot_productf(synth_exc, synth_exc, AMRWB_SFR_SIZE);
 866
 867     /* Generate a white-noise excitation */
 868     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
 869         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
 870
 871     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
 872                                             energy * hb_gain * hb_gain,
 873                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
 874 }
 875
 876 /**
 877  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector.
 878  */
 879 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
 880 {
 881     int i;
 882     float sum = 0.0;
 883
 884     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
 885         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
 886         sum += prod * prod;
 887     }
 888     return sum;
 889 }
 890
 891 /**
 892  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
 893  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band.
 894  *
 895  * @param[out] isf Buffer for extrapolated isf; contains LP_ORDER
 896  *                 values on input
 897  */
 898 static void extrapolate_isf(float isf[LP_ORDER_16k])
 899 {
 900     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
 901     float *diff_hi = diff_isf - LP_ORDER + 1; // diff array for extrapolated indexes
 902     float corr_lag[3];
 903     float est, scale;
 904     int i, i_max_corr;
 905
 906     isf[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
 907
 908     /* Calculate the difference vector */
 909     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
 910         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
 911
 912     diff_mean = 0.0;
 913     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
 914         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
 915
 916     /* Find which is the maximum autocorrelation */
 917     i_max_corr = 0;
 918     for (i = 0; i < 3; i++) {
 919         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
 920
 921         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
 922             i_max_corr = i;
 923     }
 924     i_max_corr++;
 925
 926     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 927         isf[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
 928                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
 929
 930     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
 931     est   = 7965 + (isf[2] - isf[3] - isf[4]) / 6.0;
 932     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - isf[LP_ORDER - 2]) /
 933             (isf[LP_ORDER_16k - 2] - isf[LP_ORDER - 2]);
 934
 935     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 936         diff_hi[i] = scale * (isf[i] - isf[i - 1]);
 937
 938     /* Stability insurance */
 939     for (i = LP_ORDER; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 940         if (diff_hi[i] + diff_hi[i - 1] < 5.0) {
 941             if (diff_hi[i] > diff_hi[i - 1]) {
 942                 diff_hi[i - 1] = 5.0 - diff_hi[i];
 943             } else
 944                 diff_hi[i] = 5.0 - diff_hi[i - 1];
 945         }
 946
 947     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 948         isf[i] = isf[i - 1] + diff_hi[i] * (1.0f / (1 << 15));
 949
 950     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
 951     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 952         isf[i] *= 0.8;
 953 }
 954
 955 /**
 956  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
 957  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
 958  *
 959  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
 960  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
 961  * @param[in]  gamma               Weighting factor
 962  * @param[in]  size                LP array size
 963  */
 964 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
 965 {
 966     int i;
 967     float fac = gamma;
 968
 969     for (i = 0; i < size; i++) {
 970         out[i] = lpc[i] * fac;
 971         fac   *= gamma;
 972     }
 973 }
 974
 975 /**
 976  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
 977  * frequency band excitation at 16kHz.
 978  *
 979  * @param[in]     ctx              The context
 980  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 981  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
 982  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
 983  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
 984  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
 985  */
 986 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
 987                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
 988 {
 989     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
 990     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
 991
 992     if (mode == MODE_6k60) {
 993         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
 994         double e_isp[LP_ORDER_16k];
 995
 996         ff_weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
 997                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
 998
 999         extrapolate_isf(e_isf);
1000
1001         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1002         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1003         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1004
1005         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1006     } else {
1007         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1008     }
1009
1010     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1011                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1012 }
1013
1014 /**
1015  * Apply a 15th order filter to high-band samples.
1016  * The filter characteristic depends on the given coefficients.
1017  *
1018  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1019  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1020  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1021  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1022  *
1023  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1024  */
1025 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1026                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1027 {
1028     int i, j;
1029     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1030
1031     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1032     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1033
1034     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1035         out[i] = 0.0;
1036         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1037             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1038     }
1039
1040     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1041 }
1042
1043 /**
1044  * Update context state before the next subframe.
1045  */
1046 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1047 {
1048     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1049             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1050
1051     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1052     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1053
1054     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1055             LP_ORDER * sizeof(float));
1056     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1057             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1058     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1059             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1060 }
1061
1062 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1063                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1064 {
1065     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1066     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1067     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1068     int buf_size       = avpkt->size;
1069     int expected_fr_size, header_size;
1070     float *buf_out;
1071     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1072     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1073     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1074     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1075     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1076     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1077     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1078     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1079     float hb_gain;
1080     int sub, i, ret;
1081
1082     /* get output buffer */
1083     ctx->avframe.nb_samples = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1084     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ctx->avframe)) < 0) {
1085         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1086         return ret;
1087     }
1088     buf_out = (float *)ctx->avframe.data[0];
1089
1090     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1091     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_SID) {
1092         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1093                "Invalid mode %d\n", ctx->fr_cur_mode);
1094         return AVERROR_INVALIDDATA;
1095     }
1096     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1097
1098     if (buf_size < expected_fr_size) {
1099         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1100             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1101         *got_frame_ptr = 0;
1102         return AVERROR_INVALIDDATA;
1103     }
1104
1105     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1106         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1107
1108     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) { /* Comfort noise frame */
1109         av_log_missing_feature(avctx, "SID mode", 1);
1110         return -1;
1111     }
1112
1113     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1114         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1115
1116     /* Decode the quantized ISF vector */
1117     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1118         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1119     } else {
1120         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1121     }
1122
1123     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1124     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1125
1126     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1127
1128     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1129     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1130
1131     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1132     if (ctx->first_frame) {
1133         ctx->first_frame = 0;
1134         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1135     }
1136     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1137
1138     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1139         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1140
1141     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1142         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1143         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1144
1145         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1146         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1147         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1148         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1149                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1150
1151         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1152
1153         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1154                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1155
1156         ctx->fixed_gain[0] =
1157             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1158                        ff_dot_productf(ctx->fixed_vector, ctx->fixed_vector,
1159                                        AMRWB_SFR_SIZE) / AMRWB_SFR_SIZE,
1160                        ctx->prediction_error,
1161                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1162
1163         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1164         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1165                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0]);
1166         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1167
1168         /* Construct current excitation */
1169         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1170             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1171             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1172             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1173         }
1174
1175         /* Post-processing of excitation elements */
1176         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1177                                           voice_fac, stab_fac);
1178
1179         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1180                                              spare_vector);
1181
1182         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1183
1184         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1185                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1186
1187         /* Synthesis speech post-processing */
1188         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1189                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1190
1191         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1192             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1193             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1194
1195         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1196                      AMRWB_SFR_SIZE_16k);
1197
1198         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1199         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1200             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1201             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1202
1203         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1204                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1205
1206         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1207
1208         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1209                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1210
1211         /* High-band post-processing filters */
1212         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1213                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1214
1215         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1216             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1217                           hb_samples);
1218
1219         /* Add the low and high frequency bands */
1220         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1221             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1222
1223         /* Update buffers and history */
1224         update_sub_state(ctx);
1225     }
1226
1227     /* update state for next frame */
1228     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1229     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1230
1231     *got_frame_ptr   = 1;
1232     *(AVFrame *)data = ctx->avframe;
1233
1234     return expected_fr_size;
1235 }
1236
1237 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1238     .name           = "amrwb",
1239     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1240     .id             = CODEC_ID_AMR_WB,
1241     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1242     .init           = amrwb_decode_init,
1243     .decode         = amrwb_decode_frame,
1244     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
1245     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adaptive Multi-Rate WideBand"),
1246     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLT,
1247                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1248 };