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