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

   1 /*
   2  * AMR wideband decoder
   3  * Copyright (c) 2010 Marcelo Galvao Povoa
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A particular PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * AMR wideband decoder
  25  */
  26
  27 #include "libavutil/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 "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     AVFrame                              avframe; ///< AVFrame for decoded samples
  45     AMRWBFrame                             frame; ///< AMRWB parameters decoded from bitstream
  46     enum Mode                        fr_cur_mode; ///< mode index of current frame
  47     uint8_t                           fr_quality; ///< frame quality index (FQI)
  48     float                      isf_cur[LP_ORDER]; ///< working ISF vector from current frame
  49     float                   isf_q_past[LP_ORDER]; ///< quantized ISF vector of the previous frame
  50     float               isf_past_final[LP_ORDER]; ///< final processed ISF vector of the previous frame
  51     double                      isp[4][LP_ORDER]; ///< ISP vectors from current frame
  52     double               isp_sub4_past[LP_ORDER]; ///< ISP vector for the 4th subframe of the previous frame
  53
  54     float                   lp_coef[4][LP_ORDER]; ///< Linear Prediction Coefficients from ISP vector
  55
  56     uint8_t                       base_pitch_lag; ///< integer part of pitch lag for the next relative subframe
  57     uint8_t                        pitch_lag_int; ///< integer part of pitch lag of the previous subframe
  58
  59     float excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 2 + AMRWB_SFR_SIZE]; ///< current excitation and all necessary excitation history
  60     float                            *excitation; ///< points to current excitation in excitation_buf[]
  61
  62     float           pitch_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< adaptive codebook (pitch) vector for current subframe
  63     float           fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< algebraic codebook (fixed) vector for current subframe
  64
  65     float                    prediction_error[4]; ///< quantified prediction errors {20log10(^gamma_gc)} for previous four subframes
  66     float                          pitch_gain[6]; ///< quantified pitch gains for the current and previous five subframes
  67     float                          fixed_gain[2]; ///< quantified fixed gains for the current and previous subframes
  68
  69     float                              tilt_coef; ///< {beta_1} related to the voicing of the previous subframe
  70
  71     float                 prev_sparse_fixed_gain; ///< previous fixed gain; used by anti-sparseness to determine "onset"
  72     uint8_t                    prev_ir_filter_nr; ///< previous impulse response filter "impNr": 0 - strong, 1 - medium, 2 - none
  73     float                           prev_tr_gain; ///< previous initial gain used by noise enhancer for threshold
  74
  75     float samples_az[LP_ORDER + AMRWB_SFR_SIZE];         ///< low-band samples and memory from synthesis at 12.8kHz
  76     float samples_up[UPS_MEM_SIZE + AMRWB_SFR_SIZE];     ///< low-band samples and memory processed for upsampling
  77     float samples_hb[LP_ORDER_16k + AMRWB_SFR_SIZE_16k]; ///< high-band samples and memory from synthesis at 16kHz
  78
  79     float          hpf_31_mem[2], hpf_400_mem[2]; ///< previous values in the high pass filters
  80     float                           demph_mem[1]; ///< previous value in the de-emphasis filter
  81     float               bpf_6_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band band pass filter
  82     float                 lpf_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band low pass filter
  83
  84     AVLFG                                   prng; ///< random number generator for white noise excitation
  85     uint8_t                          first_frame; ///< flag active during decoding of the first frame
  86 } AMRWBContext;
  87
  88 static av_cold int amrwb_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  89 {
  90     AMRWBContext *ctx = avctx->priv_data;
  91     int i;
  92
  93     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  94
  95     av_lfg_init(&ctx->prng, 1);
  96
  97     ctx->excitation  = &ctx->excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1];
  98     ctx->first_frame = 1;
  99
 100     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 101         ctx->isf_past_final[i] = isf_init[i] * (1.0f / (1 << 15));
 102
 103     for (i = 0; i < 4; i++)
 104         ctx->prediction_error[i] = MIN_ENERGY;
 105
 106     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->avframe);
 107     avctx->coded_frame = &ctx->avframe;
 108
 109     return 0;
 110 }
 111
 112 /**
 113  * Decode the frame header in the "MIME/storage" format. This format
 114  * is simpler and does not carry the auxiliary frame information.
 115  *
 116  * @param[in] ctx                  The Context
 117  * @param[in] buf                  Pointer to the input buffer
 118  *
 119  * @return The decoded header length in bytes
 120  */
 121 static int decode_mime_header(AMRWBContext *ctx, const uint8_t *buf)
 122 {
 123     /* Decode frame header (1st octet) */
 124     ctx->fr_cur_mode  = buf[0] >> 3 & 0x0F;
 125     ctx->fr_quality   = (buf[0] & 0x4) == 0x4;
 126
 127     return 1;
 128 }
 129
 130 /**
 131  * Decode quantized ISF vectors using 36-bit indexes (6K60 mode only).
 132  *
 133  * @param[in]  ind                 Array of 5 indexes
 134  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 135  *
 136  */
 137 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 138 {
 139     int i;
 140
 141     for (i = 0; i < 9; i++)
 142         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 143
 144     for (i = 0; i < 7; i++)
 145         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
 146
 147     for (i = 0; i < 5; i++)
 148         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 149
 150     for (i = 0; i < 4; i++)
 151         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 152
 153     for (i = 0; i < 7; i++)
 154         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 155 }
 156
 157 /**
 158  * Decode quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode).
 159  *
 160  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
 161  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
 162  *
 163  */
 164 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
 165 {
 166     int i;
 167
 168     for (i = 0; i < 9; i++)
 169         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 170
 171     for (i = 0; i < 7; i++)
 172         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
 173
 174     for (i = 0; i < 3; i++)
 175         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 176
 177     for (i = 0; i < 3; i++)
 178         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 179
 180     for (i = 0; i < 3; i++)
 181         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 182
 183     for (i = 0; i < 3; i++)
 184         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 185
 186     for (i = 0; i < 4; i++)
 187         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
 188 }
 189
 190 /**
 191  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor.
 192  * Updates past ISF vector.
 193  *
 194  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
 195  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
 196  *
 197  */
 198 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
 199 {
 200     int i;
 201     float tmp;
 202
 203     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
 204         tmp = isf_q[i];
 205         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
 206         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
 207         isf_past[i] = tmp;
 208     }
 209 }
 210
 211 /**
 212  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
 213  * to obtain an ISP vector for each subframe.
 214  *
 215  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
 216  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
 217  */
 218 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
 219 {
 220     int i, k;
 221
 222     for (k = 0; k < 3; k++) {
 223         float c = isfp_inter[k];
 224         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
 225             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
 226     }
 227 }
 228
 229 /**
 230  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes).
 231  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution.
 232  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag.
 233  *
 234  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
 235  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
 236  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
 237  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
 238  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 239  */
 240 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 241                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
 242 {
 243     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
 244         if (pitch_index < 376) {
 245             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
 246             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
 247         } else if (pitch_index < 440) {
 248             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
 249             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) << 1;
 250             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
 251         } else {
 252             *lag_int  = pitch_index - 280;
 253             *lag_frac = 0;
 254         }
 255         /* minimum lag for next subframe */
 256         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 257                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 258         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
 259         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
 260         // actually always uses its floor, I'm following the latter
 261     } else {
 262         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
 263         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
 264         *lag_int += *base_lag_int;
 265     }
 266 }
 267
 268 /**
 269  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes.
 270  * The description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 the
 271  * relative index is used for all subframes except the first.
 272  */
 273 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
 274                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
 275 {
 276     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
 277         if (pitch_index < 116) {
 278             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
 279             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) << 1;
 280         } else {
 281             *lag_int  = pitch_index - 24;
 282             *lag_frac = 0;
 283         }
 284         // XXX: same problem as before
 285         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
 286                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
 287     } else {
 288         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
 289         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) << 1;
 290         *lag_int += *base_lag_int;
 291     }
 292 }
 293
 294 /**
 295  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 296  * pitch delay, which is obtained in this function.
 297  *
 298  * @param[in,out] ctx              The context
 299  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
 300  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 301  */
 302 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
 303                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
 304                                 const int subframe)
 305 {
 306     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
 307     int i;
 308     float *exc     = ctx->excitation;
 309     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
 310
 311     if (mode <= MODE_8k85) {
 312         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 313                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
 314     } else
 315         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
 316                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
 317
 318     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
 319     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
 320
 321     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
 322        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
 323     ff_acelp_interpolatef(exc, exc + 1 - pitch_lag_int,
 324                           ac_inter, 4,
 325                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
 326                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
 327
 328     /* Check which pitch signal path should be used
 329      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
 330     if (amr_subframe->ltp) {
 331         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 332     } else {
 333         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 334             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
 335                                    0.18 * exc[i + 1];
 336         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
 337     }
 338 }
 339
 340 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
 341 #define BIT_STR(x,lsb,len) (((x) >> (lsb)) & ((1 << (len)) - 1))
 342
 343 /** Get the bit at specified position */
 344 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
 345
 346 /**
 347  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
 348  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
 349  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2).
 350  *
 351  * The results are given in out[], in which a negative number means
 352  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) ).
 353  *
 354  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
 355  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
 356  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
 357  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
 358  */
 359 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
 360 {
 361     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
 362
 363     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
 364 }
 365
 366 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
 367 {
 368     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
 369     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
 370
 371     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
 372     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
 373     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
 374 }
 375
 376 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
 377 {
 378     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
 379
 380     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 381                     m - 1, off + half_2p);
 382     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
 383 }
 384
 385 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
 386 {
 387     int half_4p, subhalf_2p;
 388     int b_offset = 1 << (m - 1);
 389
 390     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 391     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 392         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
 393         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
 394
 395         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
 396                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
 397         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
 398                         m - 1, off + half_4p);
 399         break;
 400     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
 401         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
 402                         m - 1, off);
 403         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 404                         m - 1, off + b_offset);
 405         break;
 406     case 2: /* 2 pulses in each half */
 407         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
 408                         m - 1, off);
 409         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 410                         m - 1, off + b_offset);
 411         break;
 412     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
 413         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
 414                         m - 1, off);
 415         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
 416                         m - 1, off + b_offset);
 417         break;
 418     }
 419 }
 420
 421 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
 422 {
 423     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
 424
 425     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
 426                     m - 1, off + half_3p);
 427
 428     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
 429 }
 430
 431 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
 432 {
 433     int b_offset = 1 << (m - 1);
 434     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
 435     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
 436     int half_other = b_offset - half_more;
 437
 438     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
 439     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
 440         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 441                         m - 1, off + half_more);
 442         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 443                         m - 1, off + half_more);
 444         break;
 445     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
 446         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
 447                         m - 1, off + half_other);
 448         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
 449                         m - 1, off + half_more);
 450         break;
 451     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
 452         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
 453                         m - 1, off + half_other);
 454         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
 455                         m - 1, off + half_more);
 456         break;
 457     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
 458         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
 459                         m - 1, off);
 460         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
 461                         m - 1, off + b_offset);
 462         break;
 463     }
 464 }
 465
 466 /**
 467  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
 468  * then construct the algebraic codebook vector.
 469  *
 470  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
 471  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
 472  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
 473  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 474  */
 475 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
 476                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
 477 {
 478     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
 479      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
 480     int sig_pos[4][6];
 481     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
 482     int i, j;
 483
 484     switch (mode) {
 485     case MODE_6k60:
 486         for (i = 0; i < 2; i++)
 487             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
 488         break;
 489     case MODE_8k85:
 490         for (i = 0; i < 4; i++)
 491             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 492         break;
 493     case MODE_12k65:
 494         for (i = 0; i < 4; i++)
 495             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 496         break;
 497     case MODE_14k25:
 498         for (i = 0; i < 2; i++)
 499             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 500         for (i = 2; i < 4; i++)
 501             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 502         break;
 503     case MODE_15k85:
 504         for (i = 0; i < 4; i++)
 505             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
 506         break;
 507     case MODE_18k25:
 508         for (i = 0; i < 4; i++)
 509             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 510                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 511         break;
 512     case MODE_19k85:
 513         for (i = 0; i < 2; i++)
 514             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 515                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
 516         for (i = 2; i < 4; i++)
 517             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 518                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
 519         break;
 520     case MODE_23k05:
 521     case MODE_23k85:
 522         for (i = 0; i < 4; i++)
 523             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
 524                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
 525         break;
 526     }
 527
 528     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 529
 530     for (i = 0; i < 4; i++)
 531         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
 532             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
 533
 534             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
 535         }
 536 }
 537
 538 /**
 539  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor.
 540  *
 541  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
 542  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
 543  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
 544  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
 545  */
 546 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
 547                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
 548 {
 549     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
 550                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
 551
 552     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
 553     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
 554 }
 555
 556 /**
 557  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector.
 558  *
 559  * @param[in]     ctx              The context
 560  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
 561  */
 562 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
 563 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
 564 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
 565 {
 566     int i;
 567
 568     /* Tilt part */
 569     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
 570         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
 571
 572     /* Periodicity enhancement part */
 573     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 574         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
 575 }
 576
 577 /**
 578  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced).
 579  *
 580  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
 581  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
 582  */
 583 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
 584 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
 585 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
 586                           float *f_vector, float f_gain)
 587 {
 588     double p_ener = (double) ff_scalarproduct_float_c(p_vector, p_vector,
 589                                                       AMRWB_SFR_SIZE) *
 590                     p_gain * p_gain;
 591     double f_ener = (double) ff_scalarproduct_float_c(f_vector, f_vector,
 592                                                       AMRWB_SFR_SIZE) *
 593                     f_gain * f_gain;
 594
 595     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener);
 596 }
 597
 598 /**
 599  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters,
 600  * also known as "adaptive phase dispersion".
 601  *
 602  * @param[in]     ctx              The context
 603  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
 604  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
 605  *
 606  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
 607  */
 608 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
 609                               float *fixed_vector, float *buf)
 610 {
 611     int ir_filter_nr;
 612
 613     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
 614         return fixed_vector;
 615
 616     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
 617         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
 618     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
 619         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
 620     } else
 621         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
 622
 623     /* detect 'onset' */
 624     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
 625         if (ir_filter_nr < 2)
 626             ir_filter_nr++;
 627     } else {
 628         int i, count = 0;
 629
 630         for (i = 0; i < 6; i++)
 631             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
 632                 count++;
 633
 634         if (count > 2)
 635             ir_filter_nr = 0;
 636
 637         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
 638             ir_filter_nr--;
 639     }
 640
 641     /* update ir filter strength history */
 642     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
 643
 644     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
 645
 646     if (ir_filter_nr < 2) {
 647         int i;
 648         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
 649
 650         /* Circular convolution code in the reference
 651          * decoder was modified to avoid using one
 652          * extra array. The filtered vector is given by:
 653          *
 654          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
 655          */
 656
 657         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
 658         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 659             if (fixed_vector[i])
 660                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
 661                                   AMRWB_SFR_SIZE);
 662         fixed_vector = buf;
 663     }
 664
 665     return fixed_vector;
 666 }
 667
 668 /**
 669  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
 670  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability.
 671  */
 672 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
 673 {
 674     int i;
 675     float acc = 0.0;
 676
 677     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
 678         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
 679
 680     // XXX: This part is not so clear from the reference code
 681     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
 682     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
 683 }
 684
 685 /**
 686  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
 687  * fluctuation in the energy of excitation.
 688  *
 689  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
 690  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
 691  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 692  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
 693  *
 694  * @return The smoothed gain
 695  */
 696 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
 697                             float voice_fac,  float stab_fac)
 698 {
 699     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
 700     float g0;
 701
 702     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
 703     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
 704     // be simpler
 705     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
 706         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
 707                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
 708     } else
 709         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
 710                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
 711
 712     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
 713
 714     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
 715 }
 716
 717 /**
 718  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies.
 719  *
 720  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
 721  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
 722  */
 723 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
 724 {
 725     int i;
 726     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
 727     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
 728
 729     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
 730
 731     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
 732         float cur = fixed_vector[i];
 733
 734         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
 735         last = cur;
 736     }
 737
 738     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
 739 }
 740
 741 /**
 742  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation.
 743  *
 744  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
 745  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
 746  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
 747  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
 748  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
 749  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
 750  */
 751 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
 752                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
 753                       float *samples)
 754 {
 755     ff_weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
 756                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
 757
 758     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
 759     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
 760         int i;
 761         float energy = ff_scalarproduct_float_c(excitation, excitation,
 762                                                 AMRWB_SFR_SIZE);
 763
 764         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
 765         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
 766         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
 767
 768         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 769             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
 770
 771         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
 772                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
 773     }
 774
 775     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
 776                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
 777 }
 778
 779 /**
 780  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
 781  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
 782  *
 783  * @param[out]    out              Output buffer
 784  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
 785  * @param[in]     m                Filter coefficient
 786  * @param[in,out] mem              State from last filtering
 787  */
 788 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
 789 {
 790     int i;
 791
 792     out[0] = in[0] + m * mem[0];
 793
 794     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
 795          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
 796
 797     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
 798 }
 799
 800 /**
 801  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
 802  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address.
 803  *
 804  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
 805  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
 806  * @param[in]  o_size              Output signal length
 807  */
 808 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size)
 809 {
 810     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
 811     int i, j, k;
 812     int int_part = 0, frac_part;
 813
 814     i = 0;
 815     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
 816         out[i] = in[int_part];
 817         frac_part = 4;
 818         i++;
 819
 820         for (k = 1; k < 5; k++) {
 821             out[i] = ff_scalarproduct_float_c(in0 + int_part,
 822                                               upsample_fir[4 - frac_part],
 823                                               UPS_MEM_SIZE);
 824             int_part++;
 825             frac_part--;
 826             i++;
 827         }
 828     }
 829 }
 830
 831 /**
 832  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
 833  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag.
 834  *
 835  * @param[in] ctx                  The context
 836  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
 837  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
 838  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
 839  */
 840 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
 841                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
 842 {
 843     int wsp = (vad > 0);
 844     float tilt;
 845
 846     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
 847         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
 848
 849     tilt = ff_scalarproduct_float_c(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
 850            ff_scalarproduct_float_c(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
 851
 852     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
 853     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
 854 }
 855
 856 /**
 857  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
 858  * one and scaled by the given gain.
 859  *
 860  * @param[in]  ctx                 The context
 861  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
 862  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
 863  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
 864  */
 865 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
 866                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
 867 {
 868     int i;
 869     float energy = ff_scalarproduct_float_c(synth_exc, synth_exc, AMRWB_SFR_SIZE);
 870
 871     /* Generate a white-noise excitation */
 872     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
 873         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
 874
 875     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
 876                                             energy * hb_gain * hb_gain,
 877                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
 878 }
 879
 880 /**
 881  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector.
 882  */
 883 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
 884 {
 885     int i;
 886     float sum = 0.0;
 887
 888     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
 889         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
 890         sum += prod * prod;
 891     }
 892     return sum;
 893 }
 894
 895 /**
 896  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
 897  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band.
 898  *
 899  * @param[out] isf Buffer for extrapolated isf; contains LP_ORDER
 900  *                 values on input
 901  */
 902 static void extrapolate_isf(float isf[LP_ORDER_16k])
 903 {
 904     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
 905     float *diff_hi = diff_isf - LP_ORDER + 1; // diff array for extrapolated indexes
 906     float corr_lag[3];
 907     float est, scale;
 908     int i, i_max_corr;
 909
 910     isf[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
 911
 912     /* Calculate the difference vector */
 913     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
 914         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
 915
 916     diff_mean = 0.0;
 917     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
 918         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
 919
 920     /* Find which is the maximum autocorrelation */
 921     i_max_corr = 0;
 922     for (i = 0; i < 3; i++) {
 923         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
 924
 925         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
 926             i_max_corr = i;
 927     }
 928     i_max_corr++;
 929
 930     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 931         isf[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
 932                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
 933
 934     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
 935     est   = 7965 + (isf[2] - isf[3] - isf[4]) / 6.0;
 936     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - isf[LP_ORDER - 2]) /
 937             (isf[LP_ORDER_16k - 2] - isf[LP_ORDER - 2]);
 938
 939     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 940         diff_hi[i] = scale * (isf[i] - isf[i - 1]);
 941
 942     /* Stability insurance */
 943     for (i = LP_ORDER; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 944         if (diff_hi[i] + diff_hi[i - 1] < 5.0) {
 945             if (diff_hi[i] > diff_hi[i - 1]) {
 946                 diff_hi[i - 1] = 5.0 - diff_hi[i];
 947             } else
 948                 diff_hi[i] = 5.0 - diff_hi[i - 1];
 949         }
 950
 951     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 952         isf[i] = isf[i - 1] + diff_hi[i] * (1.0f / (1 << 15));
 953
 954     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
 955     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
 956         isf[i] *= 0.8;
 957 }
 958
 959 /**
 960  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
 961  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
 962  *
 963  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
 964  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
 965  * @param[in]  gamma               Weighting factor
 966  * @param[in]  size                LP array size
 967  */
 968 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
 969 {
 970     int i;
 971     float fac = gamma;
 972
 973     for (i = 0; i < size; i++) {
 974         out[i] = lpc[i] * fac;
 975         fac   *= gamma;
 976     }
 977 }
 978
 979 /**
 980  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
 981  * frequency band excitation at 16kHz.
 982  *
 983  * @param[in]     ctx              The context
 984  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
 985  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
 986  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
 987  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
 988  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
 989  */
 990 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
 991                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
 992 {
 993     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
 994     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
 995
 996     if (mode == MODE_6k60) {
 997         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
 998         double e_isp[LP_ORDER_16k];
 999
1000         ff_weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
1001                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
1002
1003         extrapolate_isf(e_isf);
1004
1005         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1006         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1007         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1008
1009         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1010     } else {
1011         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1012     }
1013
1014     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1015                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1016 }
1017
1018 /**
1019  * Apply a 15th order filter to high-band samples.
1020  * The filter characteristic depends on the given coefficients.
1021  *
1022  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1023  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1024  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1025  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1026  *
1027  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1028  */
1029 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1030                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1031 {
1032     int i, j;
1033     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1034
1035     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1036     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1037
1038     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1039         out[i] = 0.0;
1040         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1041             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1042     }
1043
1044     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1045 }
1046
1047 /**
1048  * Update context state before the next subframe.
1049  */
1050 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1051 {
1052     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1053             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1054
1055     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1056     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1057
1058     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1059             LP_ORDER * sizeof(float));
1060     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1061             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1062     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1063             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1064 }
1065
1066 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1067                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1068 {
1069     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1070     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1071     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1072     int buf_size       = avpkt->size;
1073     int expected_fr_size, header_size;
1074     float *buf_out;
1075     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1076     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1077     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1078     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1079     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1080     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1081     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1082     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1083     float hb_gain;
1084     int sub, i, ret;
1085
1086     /* get output buffer */
1087     ctx->avframe.nb_samples = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1088     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ctx->avframe)) < 0) {
1089         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1090         return ret;
1091     }
1092     buf_out = (float *)ctx->avframe.data[0];
1093
1094     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1095     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_SID) {
1096         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1097                "Invalid mode %d\n", ctx->fr_cur_mode);
1098         return AVERROR_INVALIDDATA;
1099     }
1100     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1101
1102     if (buf_size < expected_fr_size) {
1103         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1104             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1105         *got_frame_ptr = 0;
1106         return AVERROR_INVALIDDATA;
1107     }
1108
1109     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1110         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1111
1112     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) { /* Comfort noise frame */
1113         av_log_missing_feature(avctx, "SID mode", 1);
1114         return -1;
1115     }
1116
1117     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1118         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1119
1120     /* Decode the quantized ISF vector */
1121     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1122         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1123     } else {
1124         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1125     }
1126
1127     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1128     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1129
1130     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1131
1132     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1133     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1134
1135     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1136     if (ctx->first_frame) {
1137         ctx->first_frame = 0;
1138         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1139     }
1140     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1141
1142     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1143         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1144
1145     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1146         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1147         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1148
1149         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1150         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1151         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1152         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1153                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1154
1155         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1156
1157         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1158                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1159
1160         ctx->fixed_gain[0] =
1161             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1162                                   ff_scalarproduct_float_c(ctx->fixed_vector,
1163                                                            ctx->fixed_vector,
1164                                                            AMRWB_SFR_SIZE) /
1165                                   AMRWB_SFR_SIZE,
1166                        ctx->prediction_error,
1167                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1168
1169         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1170         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1171                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0]);
1172         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1173
1174         /* Construct current excitation */
1175         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1176             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1177             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1178             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1179         }
1180
1181         /* Post-processing of excitation elements */
1182         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1183                                           voice_fac, stab_fac);
1184
1185         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1186                                              spare_vector);
1187
1188         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1189
1190         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1191                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1192
1193         /* Synthesis speech post-processing */
1194         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1195                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1196
1197         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1198             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1199             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1200
1201         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1202                      AMRWB_SFR_SIZE_16k);
1203
1204         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1205         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1206             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1207             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1208
1209         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1210                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1211
1212         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1213
1214         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1215                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1216
1217         /* High-band post-processing filters */
1218         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1219                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1220
1221         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1222             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1223                           hb_samples);
1224
1225         /* Add the low and high frequency bands */
1226         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1227             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1228
1229         /* Update buffers and history */
1230         update_sub_state(ctx);
1231     }
1232
1233     /* update state for next frame */
1234     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1235     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1236
1237     *got_frame_ptr   = 1;
1238     *(AVFrame *)data = ctx->avframe;
1239
1240     return expected_fr_size;
1241 }
1242
1243 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1244     .name           = "amrwb",
1245     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1246     .id             = AV_CODEC_ID_AMR_WB,
1247     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1248     .init           = amrwb_decode_init,
1249     .decode         = amrwb_decode_frame,
1250     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
1251     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMR-WB (Adaptive Multi-Rate WideBand)"),
1252     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLT,
1253                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1254 };