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/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 "acelp_filters.h"
  36 #include "acelp_vectors.h"
  37 #include "acelp_pitch_delay.h"
  38 #include "internal.h"
  39
  40 #define AMR_USE_16BIT_TABLES
  41 #include "amr.h"
  42
  43 #include "amrwbdata.h"
  44
  45 typedef struct AMRWBContext {
  46     AMRWBFrame                             frame; ///< AMRWB parameters decoded from bitstream
  47     enum Mode                        fr_cur_mode; ///< mode index of current frame
  48     uint8_t                           fr_quality; ///< frame quality index (FQI)
  49     float                      isf_cur[LP_ORDER]; ///< working ISF vector from current frame
  50     float                   isf_q_past[LP_ORDER]; ///< quantized ISF vector of the previous frame
  51     float               isf_past_final[LP_ORDER]; ///< final processed ISF vector of the previous frame
  52     double                      isp[4][LP_ORDER]; ///< ISP vectors from current frame
  53     double               isp_sub4_past[LP_ORDER]; ///< ISP vector for the 4th subframe of the previous frame
  54
  55     float                   lp_coef[4][LP_ORDER]; ///< Linear Prediction Coefficients from ISP vector
  56
  57     uint8_t                       base_pitch_lag; ///< integer part of pitch lag for the next relative subframe
  58     uint8_t                        pitch_lag_int; ///< integer part of pitch lag of the previous subframe
  59
  60     float excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 2 + AMRWB_SFR_SIZE]; ///< current excitation and all necessary excitation history
  61     float                            *excitation; ///< points to current excitation in excitation_buf[]
  62
  63     float           pitch_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< adaptive codebook (pitch) vector for current subframe
  64     float           fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< algebraic codebook (fixed) vector for current subframe
  65
  66     float                    prediction_error[4]; ///< quantified prediction errors {20log10(^gamma_gc)} for previous four subframes
  67     float                          pitch_gain[6]; ///< quantified pitch gains for the current and previous five subframes
  68     float                          fixed_gain[2]; ///< quantified fixed gains for the current and previous subframes
  69
  70     float                              tilt_coef; ///< {beta_1} related to the voicing of the previous subframe
  71
  72     float                 prev_sparse_fixed_gain; ///< previous fixed gain; used by anti-sparseness to determine "onset"
  73     uint8_t                    prev_ir_filter_nr; ///< previous impulse response filter "impNr": 0 - strong, 1 - medium, 2 - none
  74     float                           prev_tr_gain; ///< previous initial gain used by noise enhancer for threshold
  75
  76     float samples_az[LP_ORDER + AMRWB_SFR_SIZE];         ///< low-band samples and memory from synthesis at 12.8kHz
  77     float samples_up[UPS_MEM_SIZE + AMRWB_SFR_SIZE];     ///< low-band samples and memory processed for upsampling
  78     float samples_hb[LP_ORDER_16k + AMRWB_SFR_SIZE_16k]; ///< high-band samples and memory from synthesis at 16kHz
  79
  80     float          hpf_31_mem[2], hpf_400_mem[2]; ///< previous values in the high pass filters
  81     float                           demph_mem[1]; ///< previous value in the de-emphasis filter
  82     float               bpf_6_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band band pass filter
  83     float                 lpf_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band low pass filter
  84
  85     AVLFG                                   prng; ///< random number generator for white noise excitation
  86     uint8_t                          first_frame; ///< flag active during decoding of the first frame
  87 } AMRWBContext;
  88
  89 static av_cold int amrwb_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  90 {
  91     AMRWBContext *ctx = avctx->priv_data;
  92     int i;
  93
  94     if (avctx->channels > 1) {
  95         avpriv_report_missing_feature(avctx, "multi-channel AMR");
  96         return AVERROR_PATCHWELCOME;
  97     }
  98
  99     avctx->channels       = 1;
 100     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
 101     avctx->sample_rate    = 16000;
 102     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
 103
 104     av_lfg_init(&ctx->prng, 1);
 105
 106     ctx->excitation  = &ctx->excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1];
 107     ctx->first_frame = 1;
 108
 109     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 110         ctx->isf_past_final[i] = isf_init[i] * (1.0f / (1 << 15));
 111
 112     for (i = 0; i < 4; i++)
 113         ctx->prediction_error[i] = MIN_ENERGY;
 114
 115     return 0;
 116 }
 117
 118 /**
 119  * Decode the frame header in the "MIME/storage" format. This format
 120  * is simpler and does not carry the auxiliary frame information.
 121  *
 122  * @param[in] ctx                  The Context
 123  * @param[in] buf                  Pointer to the input buffer
 124  *
 125  * @return The decoded header length in bytes
 126  */
 127 static int decode_mime_header(AMRWBContext *ctx, const uint8_t *buf)
 128 {
 129     /* Decode frame header (1st octet) */
 130     ctx->fr_cur_mode  = buf[0] >> 3 & 0x0F;
 131     ctx->fr_quality   = (buf[0] & 0x4) == 0x4;
 132
 133     return 1;
 134 }
 135
 136 /**
 137  * Decode quantized ISF vectors using 36-bit indexes (6K60 mode only).
 138  *
 139  * @param[in]  ind                 Array of 5 indexes
 140  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 141  */
 142 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 143 {
 144     int i;
 145
 146     for (i = 0; i < 9; i++)
 147         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 148
 149     for (i = 0; i < 7; i++)
 150         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 151
 152     for (i = 0; i < 5; i++)
 153         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 154
 155     for (i = 0; i < 4; i++)
 156         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 157
 158     for (i = 0; i < 7; i++)
 159         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 160 }
 161
 162 /**
 163  * Decode quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode).
 164  *
 165  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
 166  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 167  */
 168 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 169 {
 170     int i;
 171
 172     for (i = 0; i < 9; i++)
 173         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 174
 175     for (i = 0; i < 7; i++)
 176         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 177
 178     for (i = 0; i < 3; i++)
 179         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 180
 181     for (i = 0; i < 3; i++)
 182         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 183
 184     for (i = 0; i < 3; i++)
 185         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 186
 187     for (i = 0; i < 3; i++)
 188         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 189
 190     for (i = 0; i < 4; i++)
 191         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 192 }
 193
 194 /**
 195  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor.
 196  * Updates past ISF vector.
 197  *
 198  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
 199  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
 200  */
 201 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
 202 {
 203     int i;
 204     float tmp;
 205
 206     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
 207         tmp = isf_q[i];
 208         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
 209         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
 210         isf_past[i] = tmp;
 211     }
 212 }
 213
 214 /**
 215  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
 216  * to obtain an ISP vector for each subframe.
 217  *
 218  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
 219  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
 220  */
 221 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
 222 {
 223     int i, k;
 224
 225     for (k = 0; k < 3; k++) {
 226         float c = isfp_inter[k];
 227         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 228             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
 229     }
 230 }
 231
 232 /**
 233  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes).
 234  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution.
 235  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag.
 236  *
 237  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
 238  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
 239  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
 240  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
 241  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 242  */
 243 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 244                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
 245 {
 246     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
 247         if (pitch_index < 376) {
 248             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
 249             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
 250         } else if (pitch_index < 440) {
 251             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
 252             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) << 1;
 253             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
 254         } else {
 255             *lag_int  = pitch_index - 280;
 256             *lag_frac = 0;
 257         }
 258         /* minimum lag for next subframe */
 259         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 260                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 261         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
 262         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
 263         // actually always uses its floor, I'm following the latter
 264     } else {
 265         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
 266         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
 267         *lag_int += *base_lag_int;
 268     }
 269 }
 270
 271 /**
 272  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes.
 273  * The description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 the
 274  * relative index is used for all subframes except the first.
 275  */
 276 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 277                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
 278 {
 279     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
 280         if (pitch_index < 116) {
 281             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
 282             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) << 1;
 283         } else {
 284             *lag_int  = pitch_index - 24;
 285             *lag_frac = 0;
 286         }
 287         // XXX: same problem as before
 288         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 289                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 290     } else {
 291         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
 292         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) << 1;
 293         *lag_int += *base_lag_int;
 294     }
 295 }
 296
 297 /**
 298  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 299  * pitch delay, which is obtained in this function.
 300  *
 301  * @param[in,out] ctx              The context
 302  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
 303  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 304  */
 305 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
 306                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
 307                                 const int subframe)
 308 {
 309     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
 310     int i;
 311     float *exc     = ctx->excitation;
 312     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
 313
 314     if (mode <= MODE_8k85) {
 315         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 316                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
 317     } else
 318         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 319                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
 320
 321     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
 322     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
 323
 324     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 325        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
 326     ff_acelp_interpolatef(exc, exc + 1 - pitch_lag_int,
 327                           ac_inter, 4,
 328                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
 329                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
 330
 331     /* Check which pitch signal path should be used
 332      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
 333     if (amr_subframe->ltp) {
 334         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 335     } else {
 336         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 337             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
 338                                    0.18 * exc[i + 1];
 339         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 340     }
 341 }
 342
 343 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
 344 #define BIT_STR(x,lsb,len) (((x) >> (lsb)) & ((1 << (len)) - 1))
 345
 346 /** Get the bit at specified position */
 347 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
 348
 349 /**
 350  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
 351  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
 352  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2).
 353  *
 354  * The results are given in out[], in which a negative number means
 355  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) ).
 356  *
 357  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
 358  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
 359  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
 360  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
 361  */
 362 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
 363 {
 364     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
 365
 366     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
 367 }
 368
 369 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
 370 {
 371     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
 372     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
 373
 374     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
 375     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
 376     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
 377 }
 378
 379 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
 380 {
 381     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
 382
 383     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 384                     m - 1, off + half_2p);
 385     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
 386 }
 387
 388 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
 389 {
 390     int half_4p, subhalf_2p;
 391     int b_offset = 1 << (m - 1);
 392
 393     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 394     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 395         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
 396         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
 397
 398         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
 399                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
 400         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
 401                         m - 1, off + half_4p);
 402         break;
 403     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
 404         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
 405                         m - 1, off);
 406         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 407                         m - 1, off + b_offset);
 408         break;
 409     case 2: /* 2 pulses in each half */
 410         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
 411                         m - 1, off);
 412         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 413                         m - 1, off + b_offset);
 414         break;
 415     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
 416         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
 417                         m - 1, off);
 418         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
 419                         m - 1, off + b_offset);
 420         break;
 421     }
 422 }
 423
 424 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
 425 {
 426     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
 427
 428     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
 429                     m - 1, off + half_3p);
 430
 431     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
 432 }
 433
 434 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
 435 {
 436     int b_offset = 1 << (m - 1);
 437     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
 438     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
 439     int half_other = b_offset - half_more;
 440
 441     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 442     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
 443         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 444                         m - 1, off + half_more);
 445         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 446                         m - 1, off + half_more);
 447         break;
 448     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
 449         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 450                         m - 1, off + half_other);
 451         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 452                         m - 1, off + half_more);
 453         break;
 454     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 455         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 456                         m - 1, off + half_other);
 457         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
 458                         m - 1, off + half_more);
 459         break;
 460     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
 461         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
 462                         m - 1, off);
 463         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 464                         m - 1, off + b_offset);
 465         break;
 466     }
 467 }
 468
 469 /**
 470  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
 471  * then construct the algebraic codebook vector.
 472  *
 473  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
 474  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
 475  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
 476  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 477  */
 478 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
 479                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
 480 {
 481     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
 482      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
 483     int sig_pos[4][6];
 484     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
 485     int i, j;
 486
 487     switch (mode) {
 488     case MODE_6k60:
 489         for (i = 0; i < 2; i++)
 490             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
 491         break;
 492     case MODE_8k85:
 493         for (i = 0; i < 4; i++)
 494             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 495         break;
 496     case MODE_12k65:
 497         for (i = 0; i < 4; i++)
 498             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 499         break;
 500     case MODE_14k25:
 501         for (i = 0; i < 2; i++)
 502             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 503         for (i = 2; i < 4; i++)
 504             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 505         break;
 506     case MODE_15k85:
 507         for (i = 0; i < 4; i++)
 508             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 509         break;
 510     case MODE_18k25:
 511         for (i = 0; i < 4; i++)
 512             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 513                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 514         break;
 515     case MODE_19k85:
 516         for (i = 0; i < 2; i++)
 517             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 518                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
 519         for (i = 2; i < 4; i++)
 520             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 521                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 522         break;
 523     case MODE_23k05:
 524     case MODE_23k85:
 525         for (i = 0; i < 4; i++)
 526             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 527                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
 528         break;
 529     }
 530
 531     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 532
 533     for (i = 0; i < 4; i++)
 534         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
 535             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
 536
 537             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
 538         }
 539 }
 540
 541 /**
 542  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor.
 543  *
 544  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
 545  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 546  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
 547  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
 548  */
 549 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
 550                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
 551 {
 552     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
 553                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
 554
 555     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
 556     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
 557 }
 558
 559 /**
 560  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector.
 561  *
 562  * @param[in]     ctx              The context
 563  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
 564  */
 565 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
 566 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
 567 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
 568 {
 569     int i;
 570
 571     /* Tilt part */
 572     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
 573         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
 574
 575     /* Periodicity enhancement part */
 576     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 577         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
 578 }
 579
 580 /**
 581  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced).
 582  *
 583  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
 584  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
 585  */
 586 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
 587 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
 588 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
 589                           float *f_vector, float f_gain)
 590 {
 591     double p_ener = (double) avpriv_scalarproduct_float_c(p_vector, p_vector,
 592                                                           AMRWB_SFR_SIZE) *
 593                     p_gain * p_gain;
 594     double f_ener = (double) avpriv_scalarproduct_float_c(f_vector, f_vector,
 595                                                           AMRWB_SFR_SIZE) *
 596                     f_gain * f_gain;
 597
 598     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener);
 599 }
 600
 601 /**
 602  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters,
 603  * also known as "adaptive phase dispersion".
 604  *
 605  * @param[in]     ctx              The context
 606  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
 607  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
 608  *
 609  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
 610  */
 611 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
 612                               float *fixed_vector, float *buf)
 613 {
 614     int ir_filter_nr;
 615
 616     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
 617         return fixed_vector;
 618
 619     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
 620         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
 621     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
 622         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
 623     } else
 624         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
 625
 626     /* detect 'onset' */
 627     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
 628         if (ir_filter_nr < 2)
 629             ir_filter_nr++;
 630     } else {
 631         int i, count = 0;
 632
 633         for (i = 0; i < 6; i++)
 634             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
 635                 count++;
 636
 637         if (count > 2)
 638             ir_filter_nr = 0;
 639
 640         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
 641             ir_filter_nr--;
 642     }
 643
 644     /* update ir filter strength history */
 645     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
 646
 647     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
 648
 649     if (ir_filter_nr < 2) {
 650         int i;
 651         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
 652
 653         /* Circular convolution code in the reference
 654          * decoder was modified to avoid using one
 655          * extra array. The filtered vector is given by:
 656          *
 657          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
 658          */
 659
 660         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 661         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 662             if (fixed_vector[i])
 663                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
 664                                   AMRWB_SFR_SIZE);
 665         fixed_vector = buf;
 666     }
 667
 668     return fixed_vector;
 669 }
 670
 671 /**
 672  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
 673  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability.
 674  */
 675 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
 676 {
 677     int i;
 678     float acc = 0.0;
 679
 680     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
 681         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
 682
 683     // XXX: This part is not so clear from the reference code
 684     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
 685     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
 686 }
 687
 688 /**
 689  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
 690  * fluctuation in the energy of excitation.
 691  *
 692  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
 693  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
 694  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 695  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
 696  *
 697  * @return The smoothed gain
 698  */
 699 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
 700                             float voice_fac,  float stab_fac)
 701 {
 702     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
 703     float g0;
 704
 705     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
 706     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
 707     // be simpler
 708     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
 709         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
 710                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
 711     } else
 712         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
 713                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
 714
 715     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
 716
 717     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
 718 }
 719
 720 /**
 721  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies.
 722  *
 723  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
 724  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 725  */
 726 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
 727 {
 728     int i;
 729     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
 730     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
 731
 732     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
 733
 734     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
 735         float cur = fixed_vector[i];
 736
 737         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
 738         last = cur;
 739     }
 740
 741     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
 742 }
 743
 744 /**
 745  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation.
 746  *
 747  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
 748  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
 749  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
 750  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
 751  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
 752  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
 753  */
 754 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
 755                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
 756                       float *samples)
 757 {
 758     ff_weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
 759                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
 760
 761     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
 762     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
 763         int i;
 764         float energy = avpriv_scalarproduct_float_c(excitation, excitation,
 765                                                     AMRWB_SFR_SIZE);
 766
 767         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
 768         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
 769         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
 770
 771         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 772             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
 773
 774         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
 775                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
 776     }
 777
 778     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
 779                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
 780 }
 781
 782 /**
 783  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
 784  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
 785  *
 786  * @param[out]    out              Output buffer
 787  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
 788  * @param[in]     m                Filter coefficient
 789  * @param[in,out] mem              State from last filtering
 790  */
 791 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
 792 {
 793     int i;
 794
 795     out[0] = in[0] + m * mem[0];
 796
 797     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 798          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
 799
 800     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
 801 }
 802
 803 /**
 804  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
 805  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address.
 806  *
 807  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
 808  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
 809  * @param[in]  o_size              Output signal length
 810  */
 811 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size)
 812 {
 813     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
 814     int i, j, k;
 815     int int_part = 0, frac_part;
 816
 817     i = 0;
 818     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
 819         out[i] = in[int_part];
 820         frac_part = 4;
 821         i++;
 822
 823         for (k = 1; k < 5; k++) {
 824             out[i] = avpriv_scalarproduct_float_c(in0 + int_part,
 825                                                   upsample_fir[4 - frac_part],
 826                                                   UPS_MEM_SIZE);
 827             int_part++;
 828             frac_part--;
 829             i++;
 830         }
 831     }
 832 }
 833
 834 /**
 835  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
 836  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag.
 837  *
 838  * @param[in] ctx                  The context
 839  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
 840  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
 841  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
 842  */
 843 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
 844                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
 845 {
 846     int wsp = (vad > 0);
 847     float tilt;
 848
 849     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
 850         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
 851
 852     tilt = avpriv_scalarproduct_float_c(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
 853            avpriv_scalarproduct_float_c(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
 854
 855     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
 856     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
 857 }
 858
 859 /**
 860  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
 861  * one and scaled by the given gain.
 862  *
 863  * @param[in]  ctx                 The context
 864  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
 865  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
 866  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
 867  */
 868 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
 869                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
 870 {
 871     int i;
 872     float energy = avpriv_scalarproduct_float_c(synth_exc, synth_exc,
 873                                                 AMRWB_SFR_SIZE);
 874
 875     /* Generate a white-noise excitation */
 876     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
 877         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
 878
 879     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
 880                                             energy * hb_gain * hb_gain,
 881                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
 882 }
 883
 884 /**
 885  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector.
 886  */
 887 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
 888 {
 889     int i;
 890     float sum = 0.0;
 891
 892     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
 893         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
 894         sum += prod * prod;
 895     }
 896     return sum;
 897 }
 898
 899 /**
 900  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
 901  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band.
 902  *
 903  * @param[out] isf Buffer for extrapolated isf; contains LP_ORDER
 904  *                 values on input
 905  */
 906 static void extrapolate_isf(float isf[LP_ORDER_16k])
 907 {
 908     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
 909     float corr_lag[3];
 910     float est, scale;
 911     int i, j, i_max_corr;
 912
 913     isf[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
 914
 915     /* Calculate the difference vector */
 916     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
 917         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
 918
 919     diff_mean = 0.0;
 920     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
 921         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
 922
 923     /* Find which is the maximum autocorrelation */
 924     i_max_corr = 0;
 925     for (i = 0; i < 3; i++) {
 926         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
 927
 928         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
 929             i_max_corr = i;
 930     }
 931     i_max_corr++;
 932
 933     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 934         isf[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
 935                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
 936
 937     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
 938     est   = 7965 + (isf[2] - isf[3] - isf[4]) / 6.0;
 939     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - isf[LP_ORDER - 2]) /
 940             (isf[LP_ORDER_16k - 2] - isf[LP_ORDER - 2]);
 941
 942     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
 943         diff_isf[j] = scale * (isf[i] - isf[i - 1]);
 944
 945     /* Stability insurance */
 946     for (i = 1; i < LP_ORDER_16k - LP_ORDER; i++)
 947         if (diff_isf[i] + diff_isf[i - 1] < 5.0) {
 948             if (diff_isf[i] > diff_isf[i - 1]) {
 949                 diff_isf[i - 1] = 5.0 - diff_isf[i];
 950             } else
 951                 diff_isf[i] = 5.0 - diff_isf[i - 1];
 952         }
 953
 954     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
 955         isf[i] = isf[i - 1] + diff_isf[j] * (1.0f / (1 << 15));
 956
 957     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
 958     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 959         isf[i] *= 0.8;
 960 }
 961
 962 /**
 963  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
 964  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
 965  *
 966  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
 967  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
 968  * @param[in]  gamma               Weighting factor
 969  * @param[in]  size                LP array size
 970  */
 971 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
 972 {
 973     int i;
 974     float fac = gamma;
 975
 976     for (i = 0; i < size; i++) {
 977         out[i] = lpc[i] * fac;
 978         fac   *= gamma;
 979     }
 980 }
 981
 982 /**
 983  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
 984  * frequency band excitation at 16kHz.
 985  *
 986  * @param[in]     ctx              The context
 987  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 988  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
 989  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
 990  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
 991  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
 992  */
 993 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
 994                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
 995 {
 996     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
 997     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
 998
 999     if (mode == MODE_6k60) {
1000         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
1001         double e_isp[LP_ORDER_16k];
1002
1003         ff_weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
1004                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
1005
1006         extrapolate_isf(e_isf);
1007
1008         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1009         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1010         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1011
1012         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1013     } else {
1014         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1015     }
1016
1017     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1018                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1019 }
1020
1021 /**
1022  * Apply a 15th order filter to high-band samples.
1023  * The filter characteristic depends on the given coefficients.
1024  *
1025  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1026  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1027  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1028  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1029  *
1030  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1031  */
1032 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1033                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1034 {
1035     int i, j;
1036     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1037
1038     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1039     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1040
1041     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1042         out[i] = 0.0;
1043         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1044             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1045     }
1046
1047     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1048 }
1049
1050 /**
1051  * Update context state before the next subframe.
1052  */
1053 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1054 {
1055     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1056             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1057
1058     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1059     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1060
1061     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1062             LP_ORDER * sizeof(float));
1063     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1064             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1065     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1066             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1067 }
1068
1069 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1070                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1071 {
1072     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1073     AVFrame *frame     = data;
1074     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1075     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1076     int buf_size       = avpkt->size;
1077     int expected_fr_size, header_size;
1078     float *buf_out;
1079     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1080     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1081     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1082     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1083     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1084     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1085     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1086     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1087     float hb_gain;
1088     int sub, i, ret;
1089
1090     /* get output buffer */
1091     frame->nb_samples = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1092     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0) {
1093         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1094         return ret;
1095     }
1096     buf_out = (float *)frame->data[0];
1097
1098     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1099     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_SID) {
1100         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1101                "Invalid mode %d\n", ctx->fr_cur_mode);
1102         return AVERROR_INVALIDDATA;
1103     }
1104     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1105
1106     if (buf_size < expected_fr_size) {
1107         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1108             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1109         *got_frame_ptr = 0;
1110         return AVERROR_INVALIDDATA;
1111     }
1112
1113     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1114         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1115
1116     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) { /* Comfort noise frame */
1117         avpriv_request_sample(avctx, "SID mode");
1118         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1119     }
1120
1121     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1122         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1123
1124     /* Decode the quantized ISF vector */
1125     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1126         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1127     } else {
1128         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1129     }
1130
1131     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1132     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1133
1134     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1135
1136     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1137     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1138
1139     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1140     if (ctx->first_frame) {
1141         ctx->first_frame = 0;
1142         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1143     }
1144     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1145
1146     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1147         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1148
1149     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1150         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1151         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1152
1153         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1154         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1155         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1156         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1157                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1158
1159         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1160
1161         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1162                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1163
1164         ctx->fixed_gain[0] =
1165             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1166                                   avpriv_scalarproduct_float_c(ctx->fixed_vector,
1167                                                                ctx->fixed_vector,
1168                                                                AMRWB_SFR_SIZE) /
1169                                   AMRWB_SFR_SIZE,
1170                        ctx->prediction_error,
1171                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1172
1173         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1174         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1175                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0]);
1176         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1177
1178         /* Construct current excitation */
1179         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1180             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1181             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1182             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1183         }
1184
1185         /* Post-processing of excitation elements */
1186         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1187                                           voice_fac, stab_fac);
1188
1189         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1190                                              spare_vector);
1191
1192         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1193
1194         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1195                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1196
1197         /* Synthesis speech post-processing */
1198         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1199                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1200
1201         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1202             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1203             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1204
1205         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1206                      AMRWB_SFR_SIZE_16k);
1207
1208         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1209         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1210             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1211             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1212
1213         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1214                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1215
1216         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1217
1218         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1219                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1220
1221         /* High-band post-processing filters */
1222         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1223                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1224
1225         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1226             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1227                           hb_samples);
1228
1229         /* Add the low and high frequency bands */
1230         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1231             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1232
1233         /* Update buffers and history */
1234         update_sub_state(ctx);
1235     }
1236
1237     /* update state for next frame */
1238     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1239     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1240
1241     *got_frame_ptr = 1;
1242
1243     return expected_fr_size;
1244 }
1245
1246 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1247     .name           = "amrwb",
1248     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMR-WB (Adaptive Multi-Rate WideBand)"),
1249     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1250     .id             = AV_CODEC_ID_AMR_WB,
1251     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1252     .init           = amrwb_decode_init,
1253     .decode         = amrwb_decode_frame,
1254     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
1255     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLT,
1256                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1257 };