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/channel_layout.h"
  28 #include "libavutil/common.h"
  29 #include "libavutil/float_dsp.h"
  30 #include "libavutil/lfg.h"
  31
  32 #include "avcodec.h"
  33 #include "lsp.h"
  34 #include "celp_filters.h"
  35 #include "celp_math.h"
  36 #include "acelp_filters.h"
  37 #include "acelp_vectors.h"
  38 #include "acelp_pitch_delay.h"
  39 #include "internal.h"
  40
  41 #define AMR_USE_16BIT_TABLES
  42 #include "amr.h"
  43
  44 #include "amrwbdata.h"
  45 #include "mips/amrwbdec_mips.h"
  46
  47 typedef struct {
  48     AVFrame                              avframe; ///< AVFrame for decoded samples
  49     AMRWBFrame                             frame; ///< AMRWB parameters decoded from bitstream
  50     enum Mode                        fr_cur_mode; ///< mode index of current frame
  51     uint8_t                           fr_quality; ///< frame quality index (FQI)
  52     float                      isf_cur[LP_ORDER]; ///< working ISF vector from current frame
  53     float                   isf_q_past[LP_ORDER]; ///< quantized ISF vector of the previous frame
  54     float               isf_past_final[LP_ORDER]; ///< final processed ISF vector of the previous frame
  55     double                      isp[4][LP_ORDER]; ///< ISP vectors from current frame
  56     double               isp_sub4_past[LP_ORDER]; ///< ISP vector for the 4th subframe of the previous frame
  57
  58     float                   lp_coef[4][LP_ORDER]; ///< Linear Prediction Coefficients from ISP vector
  59
  60     uint8_t                       base_pitch_lag; ///< integer part of pitch lag for the next relative subframe
  61     uint8_t                        pitch_lag_int; ///< integer part of pitch lag of the previous subframe
  62
  63     float excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 2 + AMRWB_SFR_SIZE]; ///< current excitation and all necessary excitation history
  64     float                            *excitation; ///< points to current excitation in excitation_buf[]
  65
  66     float           pitch_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< adaptive codebook (pitch) vector for current subframe
  67     float           fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< algebraic codebook (fixed) vector for current subframe
  68
  69     float                    prediction_error[4]; ///< quantified prediction errors {20log10(^gamma_gc)} for previous four subframes
  70     float                          pitch_gain[6]; ///< quantified pitch gains for the current and previous five subframes
  71     float                          fixed_gain[2]; ///< quantified fixed gains for the current and previous subframes
  72
  73     float                              tilt_coef; ///< {beta_1} related to the voicing of the previous subframe
  74
  75     float                 prev_sparse_fixed_gain; ///< previous fixed gain; used by anti-sparseness to determine "onset"
  76     uint8_t                    prev_ir_filter_nr; ///< previous impulse response filter "impNr": 0 - strong, 1 - medium, 2 - none
  77     float                           prev_tr_gain; ///< previous initial gain used by noise enhancer for threshold
  78
  79     float samples_az[LP_ORDER + AMRWB_SFR_SIZE];         ///< low-band samples and memory from synthesis at 12.8kHz
  80     float samples_up[UPS_MEM_SIZE + AMRWB_SFR_SIZE];     ///< low-band samples and memory processed for upsampling
  81     float samples_hb[LP_ORDER_16k + AMRWB_SFR_SIZE_16k]; ///< high-band samples and memory from synthesis at 16kHz
  82
  83     float          hpf_31_mem[2], hpf_400_mem[2]; ///< previous values in the high pass filters
  84     float                           demph_mem[1]; ///< previous value in the de-emphasis filter
  85     float               bpf_6_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band band pass filter
  86     float                 lpf_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band low pass filter
  87
  88     AVLFG                                   prng; ///< random number generator for white noise excitation
  89     uint8_t                          first_frame; ///< flag active during decoding of the first frame
  90     ACELPFContext                     acelpf_ctx; ///< context for filters for ACELP-based codecs
  91     ACELPVContext                     acelpv_ctx; ///< context for vector operations for ACELP-based codecs
  92     CELPFContext                       celpf_ctx; ///< context for filters for CELP-based codecs
  93     CELPMContext                       celpm_ctx; ///< context for fixed point math operations
  94
  95 } AMRWBContext;
  96
  97 static av_cold int amrwb_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  98 {
  99     AMRWBContext *ctx = avctx->priv_data;
 100     int i;
 101
 102     if (avctx->channels > 1) {
 103         av_log_missing_feature(avctx, "multi-channel AMR", 0);
 104         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 105     }
 106
 107     avctx->channels       = 1;
 108     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
 109     if (!avctx->sample_rate)
 110         avctx->sample_rate = 16000;
 111     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
 112
 113     av_lfg_init(&ctx->prng, 1);
 114
 115     ctx->excitation  = &ctx->excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1];
 116     ctx->first_frame = 1;
 117
 118     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 119         ctx->isf_past_final[i] = isf_init[i] * (1.0f / (1 << 15));
 120
 121     for (i = 0; i < 4; i++)
 122         ctx->prediction_error[i] = MIN_ENERGY;
 123
 124     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->avframe);
 125     avctx->coded_frame = &ctx->avframe;
 126
 127     ff_acelp_filter_init(&ctx->acelpf_ctx);
 128     ff_acelp_vectors_init(&ctx->acelpv_ctx);
 129     ff_celp_filter_init(&ctx->celpf_ctx);
 130     ff_celp_math_init(&ctx->celpm_ctx);
 131
 132     return 0;
 133 }
 134
 135 /**
 136  * Decode the frame header in the "MIME/storage" format. This format
 137  * is simpler and does not carry the auxiliary frame information.
 138  *
 139  * @param[in] ctx                  The Context
 140  * @param[in] buf                  Pointer to the input buffer
 141  *
 142  * @return The decoded header length in bytes
 143  */
 144 static int decode_mime_header(AMRWBContext *ctx, const uint8_t *buf)
 145 {
 146     /* Decode frame header (1st octet) */
 147     ctx->fr_cur_mode  = buf[0] >> 3 & 0x0F;
 148     ctx->fr_quality   = (buf[0] & 0x4) == 0x4;
 149
 150     return 1;
 151 }
 152
 153 /**
 154  * Decode quantized ISF vectors using 36-bit indexes (6K60 mode only).
 155  *
 156  * @param[in]  ind                 Array of 5 indexes
 157  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 158  *
 159  */
 160 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 161 {
 162     int i;
 163
 164     for (i = 0; i < 9; i++)
 165         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 166
 167     for (i = 0; i < 7; i++)
 168         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 169
 170     for (i = 0; i < 5; i++)
 171         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 172
 173     for (i = 0; i < 4; i++)
 174         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 175
 176     for (i = 0; i < 7; i++)
 177         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 178 }
 179
 180 /**
 181  * Decode quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode).
 182  *
 183  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
 184  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 185  *
 186  */
 187 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 188 {
 189     int i;
 190
 191     for (i = 0; i < 9; i++)
 192         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 193
 194     for (i = 0; i < 7; i++)
 195         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 196
 197     for (i = 0; i < 3; i++)
 198         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 199
 200     for (i = 0; i < 3; i++)
 201         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 202
 203     for (i = 0; i < 3; i++)
 204         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 205
 206     for (i = 0; i < 3; i++)
 207         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 208
 209     for (i = 0; i < 4; i++)
 210         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 211 }
 212
 213 /**
 214  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor.
 215  * Updates past ISF vector.
 216  *
 217  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
 218  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
 219  *
 220  */
 221 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
 222 {
 223     int i;
 224     float tmp;
 225
 226     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
 227         tmp = isf_q[i];
 228         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
 229         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
 230         isf_past[i] = tmp;
 231     }
 232 }
 233
 234 /**
 235  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
 236  * to obtain an ISP vector for each subframe.
 237  *
 238  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
 239  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
 240  */
 241 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
 242 {
 243     int i, k;
 244
 245     for (k = 0; k < 3; k++) {
 246         float c = isfp_inter[k];
 247         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 248             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
 249     }
 250 }
 251
 252 /**
 253  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes).
 254  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution.
 255  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag.
 256  *
 257  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
 258  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
 259  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
 260  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
 261  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 262  */
 263 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 264                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
 265 {
 266     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
 267         if (pitch_index < 376) {
 268             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
 269             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
 270         } else if (pitch_index < 440) {
 271             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
 272             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) << 1;
 273             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
 274         } else {
 275             *lag_int  = pitch_index - 280;
 276             *lag_frac = 0;
 277         }
 278         /* minimum lag for next subframe */
 279         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 280                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 281         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
 282         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
 283         // actually always uses its floor, I'm following the latter
 284     } else {
 285         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
 286         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
 287         *lag_int += *base_lag_int;
 288     }
 289 }
 290
 291 /**
 292  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes.
 293  * The description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 the
 294  * relative index is used for all subframes except the first.
 295  */
 296 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 297                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
 298 {
 299     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
 300         if (pitch_index < 116) {
 301             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
 302             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) << 1;
 303         } else {
 304             *lag_int  = pitch_index - 24;
 305             *lag_frac = 0;
 306         }
 307         // XXX: same problem as before
 308         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 309                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 310     } else {
 311         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
 312         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) << 1;
 313         *lag_int += *base_lag_int;
 314     }
 315 }
 316
 317 /**
 318  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 319  * pitch delay, which is obtained in this function.
 320  *
 321  * @param[in,out] ctx              The context
 322  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
 323  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 324  */
 325 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
 326                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
 327                                 const int subframe)
 328 {
 329     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
 330     int i;
 331     float *exc     = ctx->excitation;
 332     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
 333
 334     if (mode <= MODE_8k85) {
 335         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 336                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
 337     } else
 338         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 339                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
 340
 341     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
 342     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
 343
 344     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 345        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
 346     ctx->acelpf_ctx.acelp_interpolatef(exc,
 347                           exc + 1 - pitch_lag_int,
 348                           ac_inter, 4,
 349                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
 350                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
 351
 352     /* Check which pitch signal path should be used
 353      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
 354     if (amr_subframe->ltp) {
 355         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 356     } else {
 357         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 358             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
 359                                    0.18 * exc[i + 1];
 360         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 361     }
 362 }
 363
 364 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
 365 #define BIT_STR(x,lsb,len) (((x) >> (lsb)) & ((1 << (len)) - 1))
 366
 367 /** Get the bit at specified position */
 368 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
 369
 370 /**
 371  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
 372  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
 373  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2).
 374  *
 375  * The results are given in out[], in which a negative number means
 376  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) ).
 377  *
 378  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
 379  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
 380  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
 381  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
 382  */
 383 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
 384 {
 385     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
 386
 387     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
 388 }
 389
 390 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
 391 {
 392     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
 393     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
 394
 395     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
 396     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
 397     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
 398 }
 399
 400 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
 401 {
 402     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
 403
 404     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 405                     m - 1, off + half_2p);
 406     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
 407 }
 408
 409 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
 410 {
 411     int half_4p, subhalf_2p;
 412     int b_offset = 1 << (m - 1);
 413
 414     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 415     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 416         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
 417         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
 418
 419         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
 420                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
 421         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
 422                         m - 1, off + half_4p);
 423         break;
 424     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
 425         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
 426                         m - 1, off);
 427         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 428                         m - 1, off + b_offset);
 429         break;
 430     case 2: /* 2 pulses in each half */
 431         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
 432                         m - 1, off);
 433         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 434                         m - 1, off + b_offset);
 435         break;
 436     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
 437         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
 438                         m - 1, off);
 439         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
 440                         m - 1, off + b_offset);
 441         break;
 442     }
 443 }
 444
 445 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
 446 {
 447     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
 448
 449     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
 450                     m - 1, off + half_3p);
 451
 452     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
 453 }
 454
 455 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
 456 {
 457     int b_offset = 1 << (m - 1);
 458     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
 459     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
 460     int half_other = b_offset - half_more;
 461
 462     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 463     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
 464         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 465                         m - 1, off + half_more);
 466         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 467                         m - 1, off + half_more);
 468         break;
 469     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
 470         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 471                         m - 1, off + half_other);
 472         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 473                         m - 1, off + half_more);
 474         break;
 475     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 476         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 477                         m - 1, off + half_other);
 478         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
 479                         m - 1, off + half_more);
 480         break;
 481     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
 482         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
 483                         m - 1, off);
 484         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 485                         m - 1, off + b_offset);
 486         break;
 487     }
 488 }
 489
 490 /**
 491  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
 492  * then construct the algebraic codebook vector.
 493  *
 494  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
 495  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
 496  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
 497  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 498  */
 499 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
 500                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
 501 {
 502     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
 503      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
 504     int sig_pos[4][6];
 505     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
 506     int i, j;
 507
 508     switch (mode) {
 509     case MODE_6k60:
 510         for (i = 0; i < 2; i++)
 511             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
 512         break;
 513     case MODE_8k85:
 514         for (i = 0; i < 4; i++)
 515             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 516         break;
 517     case MODE_12k65:
 518         for (i = 0; i < 4; i++)
 519             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 520         break;
 521     case MODE_14k25:
 522         for (i = 0; i < 2; i++)
 523             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 524         for (i = 2; i < 4; i++)
 525             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 526         break;
 527     case MODE_15k85:
 528         for (i = 0; i < 4; i++)
 529             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 530         break;
 531     case MODE_18k25:
 532         for (i = 0; i < 4; i++)
 533             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 534                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 535         break;
 536     case MODE_19k85:
 537         for (i = 0; i < 2; i++)
 538             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 539                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
 540         for (i = 2; i < 4; i++)
 541             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 542                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 543         break;
 544     case MODE_23k05:
 545     case MODE_23k85:
 546         for (i = 0; i < 4; i++)
 547             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 548                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
 549         break;
 550     }
 551
 552     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 553
 554     for (i = 0; i < 4; i++)
 555         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
 556             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
 557
 558             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
 559         }
 560 }
 561
 562 /**
 563  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor.
 564  *
 565  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
 566  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 567  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
 568  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
 569  */
 570 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
 571                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
 572 {
 573     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
 574                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
 575
 576     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
 577     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
 578 }
 579
 580 /**
 581  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector.
 582  *
 583  * @param[in]     ctx              The context
 584  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
 585  */
 586 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
 587 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
 588 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
 589 {
 590     int i;
 591
 592     /* Tilt part */
 593     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
 594         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
 595
 596     /* Periodicity enhancement part */
 597     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 598         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
 599 }
 600
 601 /**
 602  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced).
 603  *
 604  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
 605  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
 606  * @param[in] ctx                  The context
 607  */
 608 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
 609 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
 610 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
 611                           float *f_vector, float f_gain,
 612                           CELPMContext *ctx)
 613 {
 614     double p_ener = (double) ctx->dot_productf(p_vector, p_vector,
 615                                                           AMRWB_SFR_SIZE) *
 616                     p_gain * p_gain;
 617     double f_ener = (double) ctx->dot_productf(f_vector, f_vector,
 618                                                           AMRWB_SFR_SIZE) *
 619                     f_gain * f_gain;
 620
 621     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener);
 622 }
 623
 624 /**
 625  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters,
 626  * also known as "adaptive phase dispersion".
 627  *
 628  * @param[in]     ctx              The context
 629  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
 630  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
 631  *
 632  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
 633  */
 634 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
 635                               float *fixed_vector, float *buf)
 636 {
 637     int ir_filter_nr;
 638
 639     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
 640         return fixed_vector;
 641
 642     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
 643         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
 644     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
 645         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
 646     } else
 647         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
 648
 649     /* detect 'onset' */
 650     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
 651         if (ir_filter_nr < 2)
 652             ir_filter_nr++;
 653     } else {
 654         int i, count = 0;
 655
 656         for (i = 0; i < 6; i++)
 657             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
 658                 count++;
 659
 660         if (count > 2)
 661             ir_filter_nr = 0;
 662
 663         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
 664             ir_filter_nr--;
 665     }
 666
 667     /* update ir filter strength history */
 668     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
 669
 670     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
 671
 672     if (ir_filter_nr < 2) {
 673         int i;
 674         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
 675
 676         /* Circular convolution code in the reference
 677          * decoder was modified to avoid using one
 678          * extra array. The filtered vector is given by:
 679          *
 680          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
 681          */
 682
 683         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 684         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 685             if (fixed_vector[i])
 686                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
 687                                   AMRWB_SFR_SIZE);
 688         fixed_vector = buf;
 689     }
 690
 691     return fixed_vector;
 692 }
 693
 694 /**
 695  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
 696  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability.
 697  */
 698 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
 699 {
 700     int i;
 701     float acc = 0.0;
 702
 703     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
 704         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
 705
 706     // XXX: This part is not so clear from the reference code
 707     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
 708     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
 709 }
 710
 711 /**
 712  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
 713  * fluctuation in the energy of excitation.
 714  *
 715  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
 716  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
 717  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 718  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
 719  *
 720  * @return The smoothed gain
 721  */
 722 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
 723                             float voice_fac,  float stab_fac)
 724 {
 725     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
 726     float g0;
 727
 728     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
 729     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
 730     // be simpler
 731     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
 732         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
 733                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
 734     } else
 735         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
 736                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
 737
 738     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
 739
 740     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
 741 }
 742
 743 /**
 744  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies.
 745  *
 746  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
 747  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 748  */
 749 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
 750 {
 751     int i;
 752     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
 753     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
 754
 755     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
 756
 757     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
 758         float cur = fixed_vector[i];
 759
 760         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
 761         last = cur;
 762     }
 763
 764     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
 765 }
 766
 767 /**
 768  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation.
 769  *
 770  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
 771  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
 772  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
 773  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
 774  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
 775  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
 776  */
 777 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
 778                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
 779                       float *samples)
 780 {
 781     ctx->acelpv_ctx.weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
 782                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
 783
 784     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
 785     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
 786         int i;
 787         float energy = ctx->celpm_ctx.dot_productf(excitation, excitation,
 788                                                     AMRWB_SFR_SIZE);
 789
 790         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
 791         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
 792         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
 793
 794         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 795             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
 796
 797         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
 798                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
 799     }
 800
 801     ctx->celpf_ctx.celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
 802                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
 803 }
 804
 805 /**
 806  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
 807  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
 808  *
 809  * @param[out]    out              Output buffer
 810  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
 811  * @param[in]     m                Filter coefficient
 812  * @param[in,out] mem              State from last filtering
 813  */
 814 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
 815 {
 816     int i;
 817
 818     out[0] = in[0] + m * mem[0];
 819
 820     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 821          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
 822
 823     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
 824 }
 825
 826 /**
 827  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
 828  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address.
 829  *
 830  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
 831  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
 832  * @param[in]  o_size              Output signal length
 833  * @param[in] ctx                  The context
 834  */
 835 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size, CELPMContext *ctx)
 836 {
 837     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
 838     int i, j, k;
 839     int int_part = 0, frac_part;
 840
 841     i = 0;
 842     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
 843         out[i] = in[int_part];
 844         frac_part = 4;
 845         i++;
 846
 847         for (k = 1; k < 5; k++) {
 848             out[i] = ctx->dot_productf(in0 + int_part,
 849                                                   upsample_fir[4 - frac_part],
 850                                                   UPS_MEM_SIZE);
 851             int_part++;
 852             frac_part--;
 853             i++;
 854         }
 855     }
 856 }
 857
 858 /**
 859  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
 860  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag.
 861  *
 862  * @param[in] ctx                  The context
 863  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
 864  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
 865  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
 866  */
 867 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
 868                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
 869 {
 870     int wsp = (vad > 0);
 871     float tilt;
 872
 873     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
 874         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
 875
 876     tilt = ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
 877            ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
 878
 879     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
 880     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
 881 }
 882
 883 /**
 884  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
 885  * one and scaled by the given gain.
 886  *
 887  * @param[in]  ctx                 The context
 888  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
 889  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
 890  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
 891  */
 892 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
 893                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
 894 {
 895     int i;
 896     float energy = ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth_exc, synth_exc,
 897                                                 AMRWB_SFR_SIZE);
 898
 899     /* Generate a white-noise excitation */
 900     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
 901         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
 902
 903     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
 904                                             energy * hb_gain * hb_gain,
 905                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
 906 }
 907
 908 /**
 909  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector.
 910  */
 911 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
 912 {
 913     int i;
 914     float sum = 0.0;
 915
 916     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
 917         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
 918         sum += prod * prod;
 919     }
 920     return sum;
 921 }
 922
 923 /**
 924  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
 925  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band.
 926  *
 927  * @param[out] isf Buffer for extrapolated isf; contains LP_ORDER
 928  *                 values on input
 929  */
 930 static void extrapolate_isf(float isf[LP_ORDER_16k])
 931 {
 932     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
 933     float corr_lag[3];
 934     float est, scale;
 935     int i, j, i_max_corr;
 936
 937     isf[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
 938
 939     /* Calculate the difference vector */
 940     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
 941         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
 942
 943     diff_mean = 0.0;
 944     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
 945         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
 946
 947     /* Find which is the maximum autocorrelation */
 948     i_max_corr = 0;
 949     for (i = 0; i < 3; i++) {
 950         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
 951
 952         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
 953             i_max_corr = i;
 954     }
 955     i_max_corr++;
 956
 957     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 958         isf[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
 959                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
 960
 961     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
 962     est   = 7965 + (isf[2] - isf[3] - isf[4]) / 6.0;
 963     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - isf[LP_ORDER - 2]) /
 964             (isf[LP_ORDER_16k - 2] - isf[LP_ORDER - 2]);
 965
 966     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
 967         diff_isf[j] = scale * (isf[i] - isf[i - 1]);
 968
 969     /* Stability insurance */
 970     for (i = 1; i < LP_ORDER_16k - LP_ORDER; i++)
 971         if (diff_isf[i] + diff_isf[i - 1] < 5.0) {
 972             if (diff_isf[i] > diff_isf[i - 1]) {
 973                 diff_isf[i - 1] = 5.0 - diff_isf[i];
 974             } else
 975                 diff_isf[i] = 5.0 - diff_isf[i - 1];
 976         }
 977
 978     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
 979         isf[i] = isf[i - 1] + diff_isf[j] * (1.0f / (1 << 15));
 980
 981     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
 982     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 983         isf[i] *= 0.8;
 984 }
 985
 986 /**
 987  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
 988  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
 989  *
 990  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
 991  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
 992  * @param[in]  gamma               Weighting factor
 993  * @param[in]  size                LP array size
 994  */
 995 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
 996 {
 997     int i;
 998     float fac = gamma;
 999
1000     for (i = 0; i < size; i++) {
1001         out[i] = lpc[i] * fac;
1002         fac   *= gamma;
1003     }
1004 }
1005
1006 /**
1007  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
1008  * frequency band excitation at 16kHz.
1009  *
1010  * @param[in]     ctx              The context
1011  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
1012  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
1013  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
1014  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
1015  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
1016  */
1017 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
1018                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
1019 {
1020     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
1021     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
1022
1023     if (mode == MODE_6k60) {
1024         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
1025         double e_isp[LP_ORDER_16k];
1026
1027         ctx->acelpv_ctx.weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
1028                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
1029
1030         extrapolate_isf(e_isf);
1031
1032         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1033         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1034         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1035
1036         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1037     } else {
1038         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1039     }
1040
1041     ctx->celpf_ctx.celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1042                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1043 }
1044
1045 /**
1046  * Apply a 15th order filter to high-band samples.
1047  * The filter characteristic depends on the given coefficients.
1048  *
1049  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1050  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1051  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1052  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1053  *
1054  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1055  */
1056
1057 #ifndef hb_fir_filter
1058 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1059                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1060 {
1061     int i, j;
1062     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1063
1064     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1065     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1066
1067     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1068         out[i] = 0.0;
1069         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1070             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1071     }
1072
1073     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1074 }
1075 #endif /* hb_fir_filter */
1076
1077 /**
1078  * Update context state before the next subframe.
1079  */
1080 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1081 {
1082     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1083             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1084
1085     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1086     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1087
1088     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1089             LP_ORDER * sizeof(float));
1090     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1091             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1092     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1093             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1094 }
1095
1096 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1097                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1098 {
1099     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1100     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1101     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1102     int buf_size       = avpkt->size;
1103     int expected_fr_size, header_size;
1104     float *buf_out;
1105     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1106     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1107     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1108     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1109     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1110     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1111     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1112     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1113     float hb_gain;
1114     int sub, i, ret;
1115
1116     /* get output buffer */
1117     ctx->avframe.nb_samples = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1118     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, &ctx->avframe)) < 0) {
1119         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1120         return ret;
1121     }
1122     buf_out = (float *)ctx->avframe.data[0];
1123
1124     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1125     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_SID) {
1126         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1127                "Invalid mode %d\n", ctx->fr_cur_mode);
1128         return AVERROR_INVALIDDATA;
1129     }
1130     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1131
1132     if (buf_size < expected_fr_size) {
1133         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1134             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1135         *got_frame_ptr = 0;
1136         return AVERROR_INVALIDDATA;
1137     }
1138
1139     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1140         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1141
1142     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) { /* Comfort noise frame */
1143         av_log_missing_feature(avctx, "SID mode", 1);
1144         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1145     }
1146
1147     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1148         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1149
1150     /* Decode the quantized ISF vector */
1151     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1152         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1153     } else {
1154         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1155     }
1156
1157     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1158     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1159
1160     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1161
1162     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1163     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1164
1165     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1166     if (ctx->first_frame) {
1167         ctx->first_frame = 0;
1168         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1169     }
1170     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1171
1172     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1173         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1174
1175     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1176         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1177         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1178
1179         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1180         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1181         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1182         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1183                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1184
1185         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1186
1187         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1188                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1189
1190         ctx->fixed_gain[0] =
1191             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1192                                   ctx->celpm_ctx.dot_productf(ctx->fixed_vector,
1193                                                                ctx->fixed_vector,
1194                                                                AMRWB_SFR_SIZE) /
1195                                   AMRWB_SFR_SIZE,
1196                        ctx->prediction_error,
1197                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1198
1199         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1200         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1201                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0],
1202                                       &ctx->celpm_ctx);
1203         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1204
1205         /* Construct current excitation */
1206         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1207             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1208             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1209             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1210         }
1211
1212         /* Post-processing of excitation elements */
1213         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1214                                           voice_fac, stab_fac);
1215
1216         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1217                                              spare_vector);
1218
1219         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1220
1221         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1222                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1223
1224         /* Synthesis speech post-processing */
1225         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1226                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1227
1228         ctx->acelpf_ctx.acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1229             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1230             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1231
1232         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1233                      AMRWB_SFR_SIZE_16k, &ctx->celpm_ctx);
1234
1235         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1236         ctx->acelpf_ctx.acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1237             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1238             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1239
1240         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1241                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1242
1243         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1244
1245         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1246                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1247
1248         /* High-band post-processing filters */
1249         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1250                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1251
1252         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1253             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1254                           hb_samples);
1255
1256         /* Add the low and high frequency bands */
1257         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1258             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1259
1260         /* Update buffers and history */
1261         update_sub_state(ctx);
1262     }
1263
1264     /* update state for next frame */
1265     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1266     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1267
1268     *got_frame_ptr   = 1;
1269     *(AVFrame *)data = ctx->avframe;
1270
1271     return expected_fr_size;
1272 }
1273
1274 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1275     .name           = "amrwb",
1276     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1277     .id             = AV_CODEC_ID_AMR_WB,
1278     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1279     .init           = amrwb_decode_init,
1280     .decode         = amrwb_decode_frame,
1281     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
1282     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMR-WB (Adaptive Multi-Rate WideBand)"),
1283     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLT,
1284                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1285 };