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

   1 /*
   2  * AMR wideband decoder
   3  * Copyright (c) 2010 Marcelo Galvao Povoa
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A particular PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * AMR wideband decoder
  25  */
  26
  27 #include "libavutil/lfg.h"
  28
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "get_bits.h"
  31 #include "lsp.h"
  32 #include "celp_math.h"
  33 #include "celp_filters.h"
  34 #include "acelp_filters.h"
  35 #include "acelp_vectors.h"
  36 #include "acelp_pitch_delay.h"
  37
  38 #define AMR_USE_16BIT_TABLES
  39 #include "amr.h"
  40
  41 #include "amrwbdata.h"
  42
  43 typedef struct {
  44     AMRWBFrame                             frame; ///< AMRWB parameters decoded from bitstream
  45     enum Mode                        fr_cur_mode; ///< mode index of current frame
  46     uint8_t                           fr_quality; ///< frame quality index (FQI)
  47     float                      isf_cur[LP_ORDER]; ///< working ISF vector from current frame
  48     float                   isf_q_past[LP_ORDER]; ///< quantized ISF vector of the previous frame
  49     float               isf_past_final[LP_ORDER]; ///< final processed ISF vector of the previous frame
  50     double                      isp[4][LP_ORDER]; ///< ISP vectors from current frame
  51     double               isp_sub4_past[LP_ORDER]; ///< ISP vector for the 4th subframe of the previous frame
  52
  53     float                   lp_coef[4][LP_ORDER]; ///< Linear Prediction Coefficients from ISP vector
  54
  55     uint8_t                       base_pitch_lag; ///< integer part of pitch lag for the next relative subframe
  56     uint8_t                        pitch_lag_int; ///< integer part of pitch lag of the previous subframe
  57
  58     float excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 2 + AMRWB_SFR_SIZE]; ///< current excitation and all necessary excitation history
  59     float                            *excitation; ///< points to current excitation in excitation_buf[]
  60
  61     float           pitch_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< adaptive codebook (pitch) vector for current subframe
  62     float           fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< algebraic codebook (fixed) vector for current subframe
  63
  64     float                    prediction_error[4]; ///< quantified prediction errors {20log10(^gamma_gc)} for previous four subframes
  65     float                          pitch_gain[6]; ///< quantified pitch gains for the current and previous five subframes
  66     float                          fixed_gain[2]; ///< quantified fixed gains for the current and previous subframes
  67
  68     float                              tilt_coef; ///< {beta_1} related to the voicing of the previous subframe
  69
  70     float                 prev_sparse_fixed_gain; ///< previous fixed gain; used by anti-sparseness to determine "onset"
  71     uint8_t                    prev_ir_filter_nr; ///< previous impulse response filter "impNr": 0 - strong, 1 - medium, 2 - none
  72     float                           prev_tr_gain; ///< previous initial gain used by noise enhancer for threshold
  73
  74     float samples_az[LP_ORDER + AMRWB_SFR_SIZE];         ///< low-band samples and memory from synthesis at 12.8kHz
  75     float samples_up[UPS_MEM_SIZE + AMRWB_SFR_SIZE];     ///< low-band samples and memory processed for upsampling
  76     float samples_hb[LP_ORDER_16k + AMRWB_SFR_SIZE_16k]; ///< high-band samples and memory from synthesis at 16kHz
  77
  78     float          hpf_31_mem[2], hpf_400_mem[2]; ///< previous values in the high pass filters
  79     float                           demph_mem[1]; ///< previous value in the de-emphasis filter
  80     float               bpf_6_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band band pass filter
  81     float                 lpf_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band low pass filter
  82
  83     AVLFG                                   prng; ///< random number generator for white noise excitation
  84     uint8_t                          first_frame; ///< flag active during decoding of the first frame
  85 } AMRWBContext;
  86
  87 static av_cold int amrwb_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  88 {
  89     AMRWBContext *ctx = avctx->priv_data;
  90     int i;
  91
  92     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  93
  94     av_lfg_init(&ctx->prng, 1);
  95
  96     ctx->excitation  = &ctx->excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1];
  97     ctx->first_frame = 1;
  98
  99     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 100         ctx->isf_past_final[i] = isf_init[i] * (1.0f / (1 << 15));
 101
 102     for (i = 0; i < 4; i++)
 103         ctx->prediction_error[i] = MIN_ENERGY;
 104
 105     return 0;
 106 }
 107
 108 /**
 109  * Decode the frame header in the "MIME/storage" format. This format
 110  * is simpler and does not carry the auxiliary information of the frame
 111  *
 112  * @param[in] ctx                  The Context
 113  * @param[in] buf                  Pointer to the input buffer
 114  *
 115  * @return The decoded header length in bytes
 116  */
 117 static int decode_mime_header(AMRWBContext *ctx, const uint8_t *buf)
 118 {
 119     GetBitContext gb;
 120     init_get_bits(&gb, buf, 8);
 121
 122     /* Decode frame header (1st octet) */
 123     skip_bits(&gb, 1);  // padding bit
 124     ctx->fr_cur_mode  = get_bits(&gb, 4);
 125     ctx->fr_quality   = get_bits1(&gb);
 126     skip_bits(&gb, 2);  // padding bits
 127
 128     return 1;
 129 }
 130
 131 /**
 132  * Decodes quantized ISF vectors using 36-bit indexes (6K60 mode only)
 133  *
 134  * @param[in]  ind                 Array of 5 indexes
 135  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 136  *
 137  */
 138 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 139 {
 140     int i;
 141
 142     for (i = 0; i < 9; i++)
 143         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 144
 145     for (i = 0; i < 7; i++)
 146         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 147
 148     for (i = 0; i < 5; i++)
 149         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 150
 151     for (i = 0; i < 4; i++)
 152         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 153
 154     for (i = 0; i < 7; i++)
 155         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 156 }
 157
 158 /**
 159  * Decodes quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode)
 160  *
 161  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
 162  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 163  *
 164  */
 165 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 166 {
 167     int i;
 168
 169     for (i = 0; i < 9; i++)
 170         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 171
 172     for (i = 0; i < 7; i++)
 173         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 174
 175     for (i = 0; i < 3; i++)
 176         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 177
 178     for (i = 0; i < 3; i++)
 179         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 180
 181     for (i = 0; i < 3; i++)
 182         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 183
 184     for (i = 0; i < 3; i++)
 185         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 186
 187     for (i = 0; i < 4; i++)
 188         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 189 }
 190
 191 /**
 192  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor
 193  * Updates past ISF vector
 194  *
 195  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
 196  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
 197  *
 198  */
 199 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
 200 {
 201     int i;
 202     float tmp;
 203
 204     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
 205         tmp = isf_q[i];
 206         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
 207         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
 208         isf_past[i] = tmp;
 209     }
 210 }
 211
 212 /**
 213  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
 214  * to obtain a ISP vector for each subframe
 215  *
 216  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
 217  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
 218  */
 219 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
 220 {
 221     int i, k;
 222
 223     for (k = 0; k < 3; k++) {
 224         float c = isfp_inter[k];
 225         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 226             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
 227     }
 228 }
 229
 230 /**
 231  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes)
 232  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution
 233  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag
 234  *
 235  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
 236  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
 237  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
 238  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
 239  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 240  */
 241 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 242                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
 243 {
 244     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
 245         if (pitch_index < 376) {
 246             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
 247             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
 248         } else if (pitch_index < 440) {
 249             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
 250             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) << 1;
 251             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
 252         } else {
 253             *lag_int  = pitch_index - 280;
 254             *lag_frac = 0;
 255         }
 256         /* minimum lag for next subframe */
 257         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 258                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 259         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
 260         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
 261         // actually always uses its floor, I'm following the latter
 262     } else {
 263         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
 264         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
 265         *lag_int += *base_lag_int;
 266     }
 267 }
 268
 269 /**
 270  * Decode a adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes
 271  * Description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 relative
 272  * index is used for all subframes except the first
 273  */
 274 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 275                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
 276 {
 277     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
 278         if (pitch_index < 116) {
 279             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
 280             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) << 1;
 281         } else {
 282             *lag_int  = pitch_index - 24;
 283             *lag_frac = 0;
 284         }
 285         // XXX: same problem as before
 286         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 287                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 288     } else {
 289         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
 290         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) << 1;
 291         *lag_int += *base_lag_int;
 292     }
 293 }
 294
 295 /**
 296  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 297  * pitch delay, which is obtained in this function
 298  *
 299  * @param[in,out] ctx              The context
 300  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
 301  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 302  */
 303 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
 304                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
 305                                 const int subframe)
 306 {
 307     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
 308     int i;
 309     float *exc     = ctx->excitation;
 310     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
 311
 312     if (mode <= MODE_8k85) {
 313         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 314                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
 315     } else
 316         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 317                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
 318
 319     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
 320     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
 321
 322     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 323        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
 324     ff_acelp_interpolatef(exc, exc + 1 - pitch_lag_int,
 325                           ac_inter, 4,
 326                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
 327                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
 328
 329     /* Check which pitch signal path should be used
 330      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
 331     if (amr_subframe->ltp) {
 332         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 333     } else {
 334         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 335             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
 336                                    0.18 * exc[i + 1];
 337         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 338     }
 339 }
 340
 341 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
 342 #define BIT_STR(x,lsb,len) (((x) >> (lsb)) & ((1 << (len)) - 1))
 343
 344 /** Get the bit at specified position */
 345 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
 346
 347 /**
 348  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
 349  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
 350  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2)
 351  *
 352  * The results are given in out[], in which a negative number means
 353  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) )
 354  *
 355  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
 356  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
 357  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
 358  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
 359  */
 360 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
 361 {
 362     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
 363
 364     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
 365 }
 366
 367 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
 368 {
 369     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
 370     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
 371
 372     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
 373     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
 374     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
 375 }
 376
 377 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
 378 {
 379     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
 380
 381     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 382                     m - 1, off + half_2p);
 383     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
 384 }
 385
 386 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
 387 {
 388     int half_4p, subhalf_2p;
 389     int b_offset = 1 << (m - 1);
 390
 391     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 392     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 393         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
 394         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
 395
 396         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
 397                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
 398         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
 399                         m - 1, off + half_4p);
 400         break;
 401     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
 402         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
 403                         m - 1, off);
 404         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 405                         m - 1, off + b_offset);
 406         break;
 407     case 2: /* 2 pulses in each half */
 408         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
 409                         m - 1, off);
 410         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 411                         m - 1, off + b_offset);
 412         break;
 413     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
 414         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
 415                         m - 1, off);
 416         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
 417                         m - 1, off + b_offset);
 418         break;
 419     }
 420 }
 421
 422 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
 423 {
 424     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
 425
 426     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
 427                     m - 1, off + half_3p);
 428
 429     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
 430 }
 431
 432 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
 433 {
 434     int b_offset = 1 << (m - 1);
 435     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
 436     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
 437     int half_other = b_offset - half_more;
 438
 439     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 440     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
 441         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 442                         m - 1, off + half_more);
 443         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 444                         m - 1, off + half_more);
 445         break;
 446     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
 447         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 448                         m - 1, off + half_other);
 449         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 450                         m - 1, off + half_more);
 451         break;
 452     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 453         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 454                         m - 1, off + half_other);
 455         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
 456                         m - 1, off + half_more);
 457         break;
 458     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
 459         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
 460                         m - 1, off);
 461         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 462                         m - 1, off + b_offset);
 463         break;
 464     }
 465 }
 466
 467 /**
 468  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
 469  * then construct the algebraic codebook vector
 470  *
 471  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
 472  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
 473  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
 474  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 475  */
 476 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
 477                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
 478 {
 479     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
 480      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
 481     int sig_pos[4][6];
 482     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
 483     int i, j;
 484
 485     switch (mode) {
 486     case MODE_6k60:
 487         for (i = 0; i < 2; i++)
 488             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
 489         break;
 490     case MODE_8k85:
 491         for (i = 0; i < 4; i++)
 492             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 493         break;
 494     case MODE_12k65:
 495         for (i = 0; i < 4; i++)
 496             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 497         break;
 498     case MODE_14k25:
 499         for (i = 0; i < 2; i++)
 500             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 501         for (i = 2; i < 4; i++)
 502             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 503         break;
 504     case MODE_15k85:
 505         for (i = 0; i < 4; i++)
 506             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 507         break;
 508     case MODE_18k25:
 509         for (i = 0; i < 4; i++)
 510             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 511                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 512         break;
 513     case MODE_19k85:
 514         for (i = 0; i < 2; i++)
 515             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 516                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
 517         for (i = 2; i < 4; i++)
 518             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 519                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 520         break;
 521     case MODE_23k05:
 522     case MODE_23k85:
 523         for (i = 0; i < 4; i++)
 524             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 525                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
 526         break;
 527     }
 528
 529     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 530
 531     for (i = 0; i < 4; i++)
 532         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
 533             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
 534
 535             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
 536         }
 537 }
 538
 539 /**
 540  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor
 541  *
 542  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
 543  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 544  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
 545  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
 546  */
 547 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
 548                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
 549 {
 550     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
 551                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
 552
 553     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
 554     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
 555 }
 556
 557 /**
 558  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector
 559  *
 560  * @param[in]     ctx              The context
 561  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
 562  */
 563 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
 564 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
 565 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
 566 {
 567     int i;
 568
 569     /* Tilt part */
 570     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
 571         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
 572
 573     /* Periodicity enhancement part */
 574     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 575         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
 576 }
 577
 578 /**
 579  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced)
 580  *
 581  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
 582  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
 583  */
 584 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
 585 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
 586 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
 587                           float *f_vector, float f_gain)
 588 {
 589     double p_ener = (double) ff_dot_productf(p_vector, p_vector,
 590                                              AMRWB_SFR_SIZE) * p_gain * p_gain;
 591     double f_ener = (double) ff_dot_productf(f_vector, f_vector,
 592                                              AMRWB_SFR_SIZE) * f_gain * f_gain;
 593
 594     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener);
 595 }
 596
 597 /**
 598  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters
 599  * Also known as "adaptive phase dispersion"
 600  *
 601  * @param[in]     ctx              The context
 602  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
 603  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
 604  *
 605  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
 606  */
 607 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
 608                               float *fixed_vector, float *buf)
 609 {
 610     int ir_filter_nr;
 611
 612     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
 613         return fixed_vector;
 614
 615     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
 616         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
 617     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
 618         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
 619     } else
 620         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
 621
 622     /* detect 'onset' */
 623     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
 624         if (ir_filter_nr < 2)
 625             ir_filter_nr++;
 626     } else {
 627         int i, count = 0;
 628
 629         for (i = 0; i < 6; i++)
 630             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
 631                 count++;
 632
 633         if (count > 2)
 634             ir_filter_nr = 0;
 635
 636         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
 637             ir_filter_nr--;
 638     }
 639
 640     /* update ir filter strength history */
 641     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
 642
 643     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
 644
 645     if (ir_filter_nr < 2) {
 646         int i;
 647         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
 648
 649         /* Circular convolution code in the reference
 650          * decoder was modified to avoid using one
 651          * extra array. The filtered vector is given by:
 652          *
 653          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
 654          */
 655
 656         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 657         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 658             if (fixed_vector[i])
 659                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
 660                                   AMRWB_SFR_SIZE);
 661         fixed_vector = buf;
 662     }
 663
 664     return fixed_vector;
 665 }
 666
 667 /**
 668  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
 669  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability
 670  */
 671 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
 672 {
 673     int i;
 674     float acc = 0.0;
 675
 676     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
 677         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
 678
 679     // XXX: This part is not so clear from the reference code
 680     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
 681     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
 682 }
 683
 684 /**
 685  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
 686  * fluctuation in the energy of excitation
 687  *
 688  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
 689  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
 690  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 691  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
 692  *
 693  * @return The smoothed gain
 694  */
 695 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
 696                             float voice_fac,  float stab_fac)
 697 {
 698     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
 699     float g0;
 700
 701     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
 702     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
 703     // be simpler
 704     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
 705         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
 706                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
 707     } else
 708         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
 709                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
 710
 711     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
 712
 713     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
 714 }
 715
 716 /**
 717  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies
 718  *
 719  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
 720  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 721  */
 722 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
 723 {
 724     int i;
 725     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
 726     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
 727
 728     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
 729
 730     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
 731         float cur = fixed_vector[i];
 732
 733         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
 734         last = cur;
 735     }
 736
 737     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
 738 }
 739
 740 /**
 741  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation
 742  *
 743  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
 744  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
 745  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
 746  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
 747  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
 748  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
 749  */
 750 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
 751                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
 752                       float *samples)
 753 {
 754     ff_weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
 755                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
 756
 757     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
 758     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
 759         int i;
 760         float energy = ff_dot_productf(excitation, excitation,
 761                                        AMRWB_SFR_SIZE);
 762
 763         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
 764         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
 765         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
 766
 767         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 768             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
 769
 770         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
 771                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
 772     }
 773
 774     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
 775                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
 776 }
 777
 778 /**
 779  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
 780  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
 781  *
 782  * @param[out]    out              Output buffer
 783  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
 784  * @param[in]     m                Filter coefficient
 785  * @param[in,out] mem              State from last filtering
 786  */
 787 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
 788 {
 789     int i;
 790
 791     out[0] = in[0] + m * mem[0];
 792
 793     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 794          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
 795
 796     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
 797 }
 798
 799 /**
 800  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
 801  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address
 802  *
 803  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
 804  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
 805  * @param[in]  o_size              Output signal length
 806  */
 807 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size)
 808 {
 809     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
 810     int i, j, k;
 811     int int_part = 0, frac_part;
 812
 813     i = 0;
 814     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
 815         out[i] = in[int_part];
 816         frac_part = 4;
 817         i++;
 818
 819         for (k = 1; k < 5; k++) {
 820             out[i] = ff_dot_productf(in0 + int_part, upsample_fir[4 - frac_part],
 821                                      UPS_MEM_SIZE);
 822             int_part++;
 823             frac_part--;
 824             i++;
 825         }
 826     }
 827 }
 828
 829 /**
 830  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
 831  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag
 832  *
 833  * @param[in] ctx                  The context
 834  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
 835  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
 836  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
 837  */
 838 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
 839                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
 840 {
 841     int wsp = (vad > 0);
 842     float tilt;
 843
 844     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
 845         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
 846
 847     tilt = ff_dot_productf(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
 848            ff_dot_productf(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
 849
 850     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
 851     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
 852 }
 853
 854 /**
 855  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
 856  * one and scaled by the given gain
 857  *
 858  * @param[in]  ctx                 The context
 859  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
 860  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
 861  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
 862  */
 863 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
 864                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
 865 {
 866     int i;
 867     float energy = ff_dot_productf(synth_exc, synth_exc, AMRWB_SFR_SIZE);
 868
 869     /* Generate a white-noise excitation */
 870     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
 871         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
 872
 873     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
 874                                             energy * hb_gain * hb_gain,
 875                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
 876 }
 877
 878 /**
 879  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector
 880  */
 881 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
 882 {
 883     int i;
 884     float sum = 0.0;
 885
 886     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
 887         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
 888         sum += prod * prod;
 889     }
 890     return sum;
 891 }
 892
 893 /**
 894  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
 895  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band
 896  *
 897  * @param[out] out                 Buffer for extrapolated isf
 898  * @param[in]  isf                 Input isf vector
 899  */
 900 static void extrapolate_isf(float out[LP_ORDER_16k], float isf[LP_ORDER])
 901 {
 902     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
 903     float *diff_hi = diff_isf - LP_ORDER + 1; // diff array for extrapolated indexes
 904     float corr_lag[3];
 905     float est, scale;
 906     int i, i_max_corr;
 907
 908     memcpy(out, isf, (LP_ORDER - 1) * sizeof(float));
 909     out[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
 910
 911     /* Calculate the difference vector */
 912     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
 913         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
 914
 915     diff_mean = 0.0;
 916     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
 917         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
 918
 919     /* Find which is the maximum autocorrelation */
 920     i_max_corr = 0;
 921     for (i = 0; i < 3; i++) {
 922         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
 923
 924         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
 925             i_max_corr = i;
 926     }
 927     i_max_corr++;
 928
 929     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 930         out[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
 931                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
 932
 933     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
 934     est   = 7965 + (out[2] - out[3] - out[4]) / 6.0;
 935     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - out[LP_ORDER - 2]) /
 936             (out[LP_ORDER_16k - 2] - out[LP_ORDER - 2]);
 937
 938     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 939         diff_hi[i] = scale * (out[i] - out[i - 1]);
 940
 941     /* Stability insurance */
 942     for (i = LP_ORDER; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 943         if (diff_hi[i] + diff_hi[i - 1] < 5.0) {
 944             if (diff_hi[i] > diff_hi[i - 1]) {
 945                 diff_hi[i - 1] = 5.0 - diff_hi[i];
 946             } else
 947                 diff_hi[i] = 5.0 - diff_hi[i - 1];
 948         }
 949
 950     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 951         out[i] = out[i - 1] + diff_hi[i] * (1.0f / (1 << 15));
 952
 953     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
 954     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 955         out[i] *= 0.8;
 956 }
 957
 958 /**
 959  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
 960  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
 961  *
 962  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
 963  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
 964  * @param[in]  gamma               Weighting factor
 965  * @param[in]  size                LP array size
 966  */
 967 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
 968 {
 969     int i;
 970     float fac = gamma;
 971
 972     for (i = 0; i < size; i++) {
 973         out[i] = lpc[i] * fac;
 974         fac   *= gamma;
 975     }
 976 }
 977
 978 /**
 979  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
 980  * frequency band excitation at 16kHz
 981  *
 982  * @param[in]     ctx              The context
 983  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 984  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
 985  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
 986  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
 987  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
 988  */
 989 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
 990                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
 991 {
 992     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
 993     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
 994
 995     if (mode == MODE_6k60) {
 996         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
 997         double e_isp[LP_ORDER_16k];
 998
 999         ff_weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
1000                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
1001
1002         extrapolate_isf(e_isf, e_isf);
1003
1004         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1005         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1006         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1007
1008         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1009     } else {
1010         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1011     }
1012
1013     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1014                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1015 }
1016
1017 /**
1018  * Apply to high-band samples a 15th order filter
1019  * The filter characteristic depends on the given coefficients
1020  *
1021  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1022  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1023  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1024  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1025  *
1026  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1027  */
1028 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1029                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1030 {
1031     int i, j;
1032     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1033
1034     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1035     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1036
1037     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1038         out[i] = 0.0;
1039         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1040             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1041     }
1042
1043     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1044 }
1045
1046 /**
1047  * Update context state before the next subframe
1048  */
1049 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1050 {
1051     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1052             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1053
1054     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1055     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1056
1057     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1058             LP_ORDER * sizeof(float));
1059     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1060             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1061     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1062             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1063 }
1064
1065 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
1066                               AVPacket *avpkt)
1067 {
1068     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1069     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1070     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1071     int buf_size       = avpkt->size;
1072     int expected_fr_size, header_size;
1073     float *buf_out = data;
1074     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1075     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1076     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1077     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1078     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1079     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1080     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1081     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1082     float hb_gain;
1083     int sub, i;
1084
1085     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1086     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1087
1088     if (buf_size < expected_fr_size) {
1089         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1090             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1091         *data_size = 0;
1092         return buf_size;
1093     }
1094
1095     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1096         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1097
1098     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) /* Comfort noise frame */
1099         av_log_missing_feature(avctx, "SID mode", 1);
1100
1101     if (ctx->fr_cur_mode >= MODE_SID)
1102         return -1;
1103
1104     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1105         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1106
1107     /* Decode the quantized ISF vector */
1108     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1109         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1110     } else {
1111         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1112     }
1113
1114     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1115     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1116
1117     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1118
1119     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1120     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1121
1122     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1123     if (ctx->first_frame) {
1124         ctx->first_frame = 0;
1125         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1126     }
1127     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1128
1129     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1130         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1131
1132     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1133         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1134         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1135
1136         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1137         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1138         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1139         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1140                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1141
1142         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1143
1144         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1145                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1146
1147         ctx->fixed_gain[0] =
1148             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1149                        ff_dot_productf(ctx->fixed_vector, ctx->fixed_vector,
1150                                        AMRWB_SFR_SIZE) / AMRWB_SFR_SIZE,
1151                        ctx->prediction_error,
1152                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1153
1154         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1155         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1156                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0]);
1157         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1158
1159         /* Construct current excitation */
1160         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1161             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1162             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1163             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1164         }
1165
1166         /* Post-processing of excitation elements */
1167         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1168                                           voice_fac, stab_fac);
1169
1170         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1171                                              spare_vector);
1172
1173         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1174
1175         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1176                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1177
1178         /* Synthesis speech post-processing */
1179         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1180                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1181
1182         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1183             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1184             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1185
1186         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1187                      AMRWB_SFR_SIZE_16k);
1188
1189         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1190         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1191             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1192             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1193
1194         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1195                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1196
1197         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1198
1199         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1200                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1201
1202         /* High-band post-processing filters */
1203         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1204                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1205
1206         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1207             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1208                           hb_samples);
1209
1210         /* Add the low and high frequency bands */
1211         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1212             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1213
1214         /* Update buffers and history */
1215         update_sub_state(ctx);
1216     }
1217
1218     /* update state for next frame */
1219     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1220     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1221
1222     /* report how many samples we got */
1223     *data_size = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float);
1224
1225     return expected_fr_size;
1226 }
1227
1228 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1229     .name           = "amrwb",
1230     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1231     .id             = CODEC_ID_AMR_WB,
1232     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1233     .init           = amrwb_decode_init,
1234     .decode         = amrwb_decode_frame,
1235     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adaptive Multi-Rate WideBand"),
1236     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_FLT,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
1237 };