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

   1 /*
   2  * Enhanced Variable Rate Codec, Service Option 3 decoder
   3  * Copyright (c) 2013 Paul B Mahol
   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  * Enhanced Variable Rate Codec, Service Option 3 decoder
  25  * @author Paul B Mahol
  26  */
  27
  28 #include "libavutil/mathematics.h"
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "internal.h"
  31 #include "get_bits.h"
  32 #include "evrcdata.h"
  33 #include "acelp_vectors.h"
  34 #include "lsp.h"
  35
  36 #define MIN_LSP_SEP (0.05 / (2.0 * M_PI))
  37 #define MIN_DELAY      20
  38 #define MAX_DELAY     120
  39 #define NB_SUBFRAMES    3
  40 #define SUBFRAME_SIZE  54
  41 #define FILTER_ORDER   10
  42 #define ACB_SIZE      128
  43
  44 typedef enum {
  45     RATE_ERRS = -1,
  46     SILENCE,
  47     RATE_QUANT,
  48     RATE_QUARTER,
  49     RATE_HALF,
  50     RATE_FULL,
  51 } evrc_packet_rate;
  52
  53 /**
  54  * EVRC-A unpacked data frame
  55  */
  56 typedef struct EVRCAFrame {
  57     uint8_t  lpc_flag;        ///< spectral change indicator
  58     uint16_t lsp[4];          ///< index into LSP codebook
  59     uint8_t  pitch_delay;     ///< pitch delay for entire frame
  60     uint8_t  delay_diff;      ///< delay difference for entire frame
  61     uint8_t  acb_gain[3];     ///< adaptive codebook gain
  62     uint16_t fcb_shape[3][4]; ///< fixed codebook shape
  63     uint8_t  fcb_gain[3];     ///< fixed codebook gain index
  64     uint8_t  energy_gain;     ///< frame energy gain index
  65     uint8_t  tty;             ///< tty baud rate bit
  66 } EVRCAFrame;
  67
  68 typedef struct EVRCContext {
  69     AVFrame          avframe;
  70     GetBitContext    gb;
  71     evrc_packet_rate bitrate;
  72     evrc_packet_rate last_valid_bitrate;
  73     EVRCAFrame       frame;
  74
  75     float            lspf[FILTER_ORDER];
  76     float            prev_lspf[FILTER_ORDER];
  77     float            synthesis[FILTER_ORDER];
  78     float            postfilter_fir[FILTER_ORDER];
  79     float            postfilter_iir[FILTER_ORDER];
  80     float            postfilter_residual[ACB_SIZE + SUBFRAME_SIZE];
  81     float            pitch_delay;
  82     float            prev_pitch_delay;
  83     float            avg_acb_gain;  ///< average adaptive codebook gain
  84     float            avg_fcb_gain;  ///< average fixed codebook gain
  85     float            pitch[ACB_SIZE + FILTER_ORDER + SUBFRAME_SIZE];
  86     float            pitch_back[ACB_SIZE];
  87     float            interpolation_coeffs[136];
  88     float            energy_vector[NB_SUBFRAMES];
  89     float            fade_scale;
  90     float            last;
  91
  92     uint8_t          prev_energy_gain;
  93     uint8_t          prev_error_flag;
  94     uint8_t          warned_buf_mismatch_bitrate;
  95 } EVRCContext;
  96
  97 /**
  98  * Frame unpacking for RATE_FULL, RATE_HALF and RATE_QUANT
  99  *
 100  * @param e the context
 101  *
 102  * TIA/IS-127 Table 4.21-1
 103  */
 104 static void unpack_frame(EVRCContext *e)
 105 {
 106     EVRCAFrame *frame = &e->frame;
 107     GetBitContext *gb = &e->gb;
 108
 109     switch (e->bitrate) {
 110     case RATE_FULL:
 111         frame->lpc_flag        = get_bits1(gb);
 112         frame->lsp[0]          = get_bits(gb,  6);
 113         frame->lsp[1]          = get_bits(gb,  6);
 114         frame->lsp[2]          = get_bits(gb,  9);
 115         frame->lsp[3]          = get_bits(gb,  7);
 116         frame->pitch_delay     = get_bits(gb,  7);
 117         frame->delay_diff      = get_bits(gb,  5);
 118         frame->acb_gain[0]     = get_bits(gb,  3);
 119         frame->fcb_shape[0][0] = get_bits(gb,  8);
 120         frame->fcb_shape[0][1] = get_bits(gb,  8);
 121         frame->fcb_shape[0][2] = get_bits(gb,  8);
 122         frame->fcb_shape[0][3] = get_bits(gb, 11);
 123         frame->fcb_gain[0]     = get_bits(gb,  5);
 124         frame->acb_gain[1]     = get_bits(gb,  3);
 125         frame->fcb_shape[1][0] = get_bits(gb,  8);
 126         frame->fcb_shape[1][1] = get_bits(gb,  8);
 127         frame->fcb_shape[1][2] = get_bits(gb,  8);
 128         frame->fcb_shape[1][3] = get_bits(gb, 11);
 129         frame->fcb_gain    [1] = get_bits(gb,  5);
 130         frame->acb_gain    [2] = get_bits(gb,  3);
 131         frame->fcb_shape[2][0] = get_bits(gb,  8);
 132         frame->fcb_shape[2][1] = get_bits(gb,  8);
 133         frame->fcb_shape[2][2] = get_bits(gb,  8);
 134         frame->fcb_shape[2][3] = get_bits(gb, 11);
 135         frame->fcb_gain    [2] = get_bits(gb,  5);
 136         frame->tty             = get_bits1(gb);
 137         break;
 138     case RATE_HALF:
 139         frame->lsp         [0] = get_bits(gb,  7);
 140         frame->lsp         [1] = get_bits(gb,  7);
 141         frame->lsp         [2] = get_bits(gb,  8);
 142         frame->pitch_delay     = get_bits(gb,  7);
 143         frame->acb_gain    [0] = get_bits(gb,  3);
 144         frame->fcb_shape[0][0] = get_bits(gb, 10);
 145         frame->fcb_gain    [0] = get_bits(gb,  4);
 146         frame->acb_gain    [1] = get_bits(gb,  3);
 147         frame->fcb_shape[1][0] = get_bits(gb, 10);
 148         frame->fcb_gain    [1] = get_bits(gb,  4);
 149         frame->acb_gain    [2] = get_bits(gb,  3);
 150         frame->fcb_shape[2][0] = get_bits(gb, 10);
 151         frame->fcb_gain    [2] = get_bits(gb,  4);
 152         break;
 153     case RATE_QUANT:
 154         frame->lsp         [0] = get_bits(gb, 4);
 155         frame->lsp         [1] = get_bits(gb, 4);
 156         frame->energy_gain     = get_bits(gb, 8);
 157         break;
 158     }
 159 }
 160
 161 static evrc_packet_rate buf_size2bitrate(const int buf_size)
 162 {
 163     switch (buf_size) {
 164     case 23: return RATE_FULL;
 165     case 11: return RATE_HALF;
 166     case  6: return RATE_QUARTER;
 167     case  3: return RATE_QUANT;
 168     case  1: return SILENCE;
 169     }
 170
 171     return RATE_ERRS;
 172 }
 173
 174 /**
 175  * Determine the bitrate from the frame size and/or the first byte of the frame.
 176  *
 177  * @param avctx the AV codec context
 178  * @param buf_size length of the buffer
 179  * @param buf the bufffer
 180  *
 181  * @return the bitrate on success,
 182  *         RATE_ERRS  if the bitrate cannot be satisfactorily determined
 183  */
 184 static evrc_packet_rate determine_bitrate(AVCodecContext *avctx,
 185                                           int *buf_size,
 186                                           const uint8_t **buf)
 187 {
 188     evrc_packet_rate bitrate;
 189
 190     if ((bitrate = buf_size2bitrate(*buf_size)) >= 0) {
 191         if (bitrate > **buf) {
 192             EVRCContext *e = avctx->priv_data;
 193             if (!e->warned_buf_mismatch_bitrate) {
 194                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 195                        "Claimed bitrate and buffer size mismatch.\n");
 196                 e->warned_buf_mismatch_bitrate = 1;
 197             }
 198             bitrate = **buf;
 199         } else if (bitrate < **buf) {
 200             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 201                    "Buffer is too small for the claimed bitrate.\n");
 202             return RATE_ERRS;
 203         }
 204         (*buf)++;
 205         *buf_size -= 1;
 206     } else if ((bitrate = buf_size2bitrate(*buf_size + 1)) >= 0) {
 207         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG,
 208                "Bitrate byte is missing, guessing the bitrate from packet size.\n");
 209     } else
 210         return RATE_ERRS;
 211
 212     return bitrate;
 213 }
 214
 215 static void warn_insufficient_frame_quality(AVCodecContext *avctx,
 216                                             const char *message)
 217 {
 218     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Frame #%d, %s\n",
 219            avctx->frame_number, message);
 220 }
 221
 222 /**
 223  * Initialize the speech codec according to the specification.
 224  *
 225  * TIA/IS-127 5.2
 226  */
 227 static av_cold int evrc_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 228 {
 229     EVRCContext *e = avctx->priv_data;
 230     int i, n, idx = 0;
 231     float denom = 2.0 / (2.0 * 8.0 + 1.0);
 232
 233     avcodec_get_frame_defaults(&e->avframe);
 234     avctx->coded_frame = &e->avframe;
 235
 236     avctx->channels       = 1;
 237     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
 238     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
 239
 240     for (i = 0; i < FILTER_ORDER; i++) {
 241         e->prev_lspf[i] = (i + 1) * 0.048;
 242         e->synthesis[i] = 0.0;
 243     }
 244
 245     for (i = 0; i < ACB_SIZE; i++)
 246         e->pitch[i] = e->pitch_back[i] = 0.0;
 247
 248     e->last_valid_bitrate = RATE_QUANT;
 249     e->prev_pitch_delay   = 40.0;
 250     e->fade_scale         = 1.0;
 251     e->prev_error_flag    = 0;
 252     e->avg_acb_gain = e->avg_fcb_gain = 0.0;
 253
 254     for (i = 0; i < 8; i++) {
 255         float tt = ((float)i - 8.0 / 2.0) / 8.0;
 256
 257         for (n = -8; n <= 8; n++, idx++) {
 258             float arg1 = M_PI * 0.9 * (tt - n);
 259             float arg2 = M_PI * (tt - n);
 260
 261             e->interpolation_coeffs[idx] = 0.9;
 262             if (arg1)
 263                 e->interpolation_coeffs[idx] *= (0.54 + 0.46 * cos(arg2 * denom)) *
 264                                                  sin(arg1) / arg1;
 265         }
 266     }
 267
 268     return 0;
 269 }
 270
 271 /**
 272  * Decode the 10 vector quantized line spectral pair frequencies from the LSP
 273  * transmission codes of any bitrate and check for badly received packets.
 274  *
 275  * @param e the context
 276  *
 277  * @return 0 on success, -1 if the packet is badly received
 278  *
 279  * TIA/IS-127 5.2.1, 5.7.1
 280  */
 281 static int decode_lspf(EVRCContext *e)
 282 {
 283     const float **codebooks = evrc_lspq_codebooks[e->bitrate];
 284     int i, j, k = 0;
 285
 286     for (i = 0; i < evrc_lspq_nb_codebooks[e->bitrate]; i++) {
 287         int row_size = evrc_lspq_codebooks_row_sizes[e->bitrate][i];
 288         const float *codebook = codebooks[i];
 289
 290         for (j = 0; j < row_size; j++)
 291             e->lspf[k++] = codebook[e->frame.lsp[i] * row_size + j];
 292     }
 293
 294     // check for monotonic LSPs
 295     for (i = 1; i < FILTER_ORDER; i++)
 296         if (e->lspf[i] <= e->lspf[i - 1])
 297             return -1;
 298
 299     // check for minimum separation of LSPs at the splits
 300     for (i = 0, k = 0; i < evrc_lspq_nb_codebooks[e->bitrate] - 1; i++) {
 301         k += evrc_lspq_codebooks_row_sizes[e->bitrate][i];
 302         if (e->lspf[k] - e->lspf[k - 1] <= MIN_LSP_SEP)
 303             return -1;
 304     }
 305
 306     return 0;
 307 }
 308
 309 /*
 310  * Interpolation of LSP parameters.
 311  *
 312  * TIA/IS-127 5.2.3.1, 5.7.3.2
 313  */
 314 static void interpolate_lsp(float *ilsp, const float *lsp,
 315                             const float *prev, int index)
 316 {
 317     static const float lsp_interpolation_factors[] = { 0.1667, 0.5, 0.8333 };
 318     ff_weighted_vector_sumf(ilsp, prev, lsp,
 319                             1.0 - lsp_interpolation_factors[index],
 320                             lsp_interpolation_factors[index], FILTER_ORDER);
 321 }
 322
 323 /*
 324  * Reconstruction of the delay contour.
 325  *
 326  * TIA/IS-127 5.2.2.3.2
 327  */
 328 static void interpolate_delay(float *dst, float current, float prev, int index)
 329 {
 330     static const float d_interpolation_factors[] = { 0, 0.3313, 0.6625, 1, 1 };
 331     dst[0] = (1.0 - d_interpolation_factors[index    ]) * prev
 332                   + d_interpolation_factors[index    ]  * current;
 333     dst[1] = (1.0 - d_interpolation_factors[index + 1]) * prev
 334                   + d_interpolation_factors[index + 1]  * current;
 335     dst[2] = (1.0 - d_interpolation_factors[index + 2]) * prev
 336                   + d_interpolation_factors[index + 2]  * current;
 337 }
 338
 339 /*
 340  * Convert the quantized, interpolated line spectral frequencies,
 341  * to prediction coefficients.
 342  *
 343  * TIA/IS-127 5.2.3.2, 4.7.2.2
 344  */
 345 static void decode_predictor_coeffs(const float *ilspf, float *ilpc)
 346 {
 347     double lsp[FILTER_ORDER];
 348     float a[FILTER_ORDER / 2 + 1], b[FILTER_ORDER / 2 + 1];
 349     float a1[FILTER_ORDER / 2] = { 0 };
 350     float a2[FILTER_ORDER / 2] = { 0 };
 351     float b1[FILTER_ORDER / 2] = { 0 };
 352     float b2[FILTER_ORDER / 2] = { 0 };
 353     int i, k;
 354
 355     ff_acelp_lsf2lspd(lsp, ilspf, FILTER_ORDER);
 356
 357     for (k = 0; k <= FILTER_ORDER; k++) {
 358         a[0] = k < 2 ? 0.25 : 0;
 359         b[0] = k < 2 ? k < 1 ? 0.25 : -0.25 : 0;
 360
 361         for (i = 0; i < FILTER_ORDER / 2; i++) {
 362             a[i + 1] = a[i] - 2 * lsp[i * 2    ] * a1[i] + a2[i];
 363             b[i + 1] = b[i] - 2 * lsp[i * 2 + 1] * b1[i] + b2[i];
 364             a2[i] = a1[i];
 365             a1[i] = a[i];
 366             b2[i] = b1[i];
 367             b1[i] = b[i];
 368         }
 369
 370         if (k)
 371             ilpc[k - 1] = 2.0 * (a[FILTER_ORDER / 2] + b[FILTER_ORDER / 2]);
 372     }
 373 }
 374
 375 static void bl_intrp(EVRCContext *e, float *ex, float delay)
 376 {
 377     float *f;
 378     int offset, i, coef_idx;
 379     int16_t t;
 380
 381     offset = lrintf(fabs(delay));
 382
 383     t = (offset - delay + 0.5) * 8.0 + 0.5;
 384     if (t == 8) {
 385         t = 0;
 386         offset--;
 387     }
 388
 389     f = ex - offset - 8;
 390
 391     coef_idx = t * (2 * 8 + 1);
 392
 393     ex[0] = 0.0;
 394     for (i = 0; i < 2 * 8 + 1; i++)
 395         ex[0] += e->interpolation_coeffs[coef_idx + i] * f[i];
 396 }
 397
 398 /*
 399  * Adaptive codebook excitation.
 400  *
 401  * TIA/IS-127 5.2.2.3.3, 4.12.5.2
 402  */
 403 static void acb_excitation(EVRCContext *e, float *excitation, float gain,
 404                            const float delay[3], int length)
 405 {
 406     float denom, locdelay, dpr, invl;
 407     int i;
 408
 409     invl = 1.0 / ((float) length);
 410     dpr = length;
 411
 412     /* first at-most extra samples */
 413     denom = (delay[1] - delay[0]) * invl;
 414     for (i = 0; i < dpr; i++) {
 415         locdelay = delay[0] + i * denom;
 416         bl_intrp(e, excitation + i, locdelay);
 417     }
 418
 419     denom = (delay[2] - delay[1]) * invl;
 420     /* interpolation */
 421     for (i = dpr; i < dpr + 10; i++) {
 422         locdelay = delay[1] + (i - dpr) * denom;
 423         bl_intrp(e, excitation + i, locdelay);
 424     }
 425
 426     for (i = 0; i < length; i++)
 427         excitation[i] *= gain;
 428 }
 429
 430 static void decode_8_pulses_35bits(const uint16_t *fixed_index, float *cod)
 431 {
 432     int i, pos1, pos2, offset;
 433
 434     offset = (fixed_index[3] >> 9) & 3;
 435
 436     for (i = 0; i < 3; i++) {
 437         pos1 = ((fixed_index[i] & 0x7f) / 11) * 5 + ((i + offset) % 5);
 438         pos2 = ((fixed_index[i] & 0x7f) % 11) * 5 + ((i + offset) % 5);
 439
 440         cod[pos1] = (fixed_index[i] & 0x80) ? -1.0 : 1.0;
 441
 442         if (pos2 < pos1)
 443             cod[pos2]  = -cod[pos1];
 444         else
 445             cod[pos2] +=  cod[pos1];
 446     }
 447
 448     pos1 = ((fixed_index[3] & 0x7f) / 11) * 5 + ((3 + offset) % 5);
 449     pos2 = ((fixed_index[3] & 0x7f) % 11) * 5 + ((4 + offset) % 5);
 450
 451     cod[pos1] = (fixed_index[3] & 0x100) ? -1.0 : 1.0;
 452     cod[pos2] = (fixed_index[3] & 0x80 ) ? -1.0 : 1.0;
 453 }
 454
 455 static void decode_3_pulses_10bits(uint16_t fixed_index, float *cod)
 456 {
 457     float sign;
 458     int pos;
 459
 460     sign = (fixed_index & 0x200) ? -1.0 : 1.0;
 461
 462     pos = ((fixed_index        & 0x7) * 7) + 4;
 463     cod[pos] += sign;
 464     pos = (((fixed_index >> 3) & 0x7) * 7) + 2;
 465     cod[pos] -= sign;
 466     pos = (((fixed_index >> 6) & 0x7) * 7);
 467     cod[pos] += sign;
 468 }
 469
 470 /*
 471  * Reconstruction of ACELP fixed codebook excitation for full and half rate.
 472  *
 473  * TIA/IS-127 5.2.3.7
 474  */
 475 static void fcb_excitation(EVRCContext *e, const uint16_t *codebook,
 476                            float *excitation, float pitch_gain,
 477                            int pitch_lag, int subframe_size)
 478 {
 479     int i;
 480
 481     if (e->bitrate == RATE_FULL)
 482         decode_8_pulses_35bits(codebook, excitation);
 483     else
 484         decode_3_pulses_10bits(*codebook, excitation);
 485
 486     pitch_gain = av_clipf(pitch_gain, 0.2, 0.9);
 487
 488     for (i = pitch_lag; i < subframe_size; i++)
 489         excitation[i] += pitch_gain * excitation[i - pitch_lag];
 490 }
 491
 492 /**
 493  * Synthesis of the decoder output signal.
 494  *
 495  * param[in]     in              input signal
 496  * param[in]     filter_coeffs   LPC coefficients
 497  * param[in/out] memory          synthesis filter memory
 498  * param         buffer_length   amount of data to process
 499  * param[out]    samples         output samples
 500  *
 501  * TIA/IS-127 5.2.3.15, 5.7.3.4
 502  */
 503 static void synthesis_filter(const float *in, const float *filter_coeffs,
 504                              float *memory, int buffer_length, float *samples)
 505 {
 506     int i, j;
 507
 508     for (i = 0; i < buffer_length; i++) {
 509         samples[i] = in[i];
 510         for (j = FILTER_ORDER - 1; j > 0; j--) {
 511             samples[i] -= filter_coeffs[j] * memory[j];
 512             memory[j]   = memory[j - 1];
 513         }
 514         samples[i] -= filter_coeffs[0] * memory[0];
 515         memory[0]   = samples[i];
 516     }
 517 }
 518
 519 static void bandwidth_expansion(float *coeff, const float *inbuf, float gamma)
 520 {
 521     double fac = gamma;
 522     int i;
 523
 524     for (i = 0; i < FILTER_ORDER; i++) {
 525         coeff[i] = inbuf[i] * fac;
 526         fac *= gamma;
 527     }
 528 }
 529
 530 static void residual_filter(float *output, const float *input,
 531                             const float *coef, float *memory, int length)
 532 {
 533     float sum;
 534     int i, j;
 535
 536     for (i = 0; i < length; i++) {
 537         sum = input[i];
 538
 539         for (j = FILTER_ORDER - 1; j > 0; j--) {
 540             sum      += coef[j] * memory[j];
 541             memory[j] = memory[j - 1];
 542         }
 543         sum += coef[0] * memory[0];
 544         memory[0] = input[i];
 545         output[i] = sum;
 546     }
 547 }
 548
 549 /*
 550  * TIA/IS-127 Table 5.9.1-1.
 551  */
 552 static const struct PfCoeff {
 553     float tilt;
 554     float ltgain;
 555     float p1;
 556     float p2;
 557 } postfilter_coeffs[5] = {
 558     { 0.0 , 0.0 , 0.0 , 0.0  },
 559     { 0.0 , 0.0 , 0.57, 0.57 },
 560     { 0.0 , 0.0 , 0.0 , 0.0  },
 561     { 0.35, 0.50, 0.50, 0.75 },
 562     { 0.20, 0.50, 0.57, 0.75 },
 563 };
 564
 565 /*
 566  * Adaptive postfilter.
 567  *
 568  * TIA/IS-127 5.9
 569  */
 570 static void postfilter(EVRCContext *e, float *in, const float *coeff,
 571                        float *out, int idx, const struct PfCoeff *pfc,
 572                        int length)
 573 {
 574     float wcoef1[FILTER_ORDER], wcoef2[FILTER_ORDER],
 575           scratch[SUBFRAME_SIZE], temp[SUBFRAME_SIZE],
 576           mem[SUBFRAME_SIZE];
 577     float sum1 = 0.0, sum2 = 0.0, gamma, gain;
 578     float tilt = pfc->tilt;
 579     int i, n, best;
 580
 581     bandwidth_expansion(wcoef1, coeff, pfc->p1);
 582     bandwidth_expansion(wcoef2, coeff, pfc->p2);
 583
 584     /* Tilt compensation filter, TIA/IS-127 5.9.1 */
 585     for (i = 0; i < length - 1; i++)
 586         sum2 += in[i] * in[i + 1];
 587     if (sum2 < 0.0)
 588         tilt = 0.0;
 589
 590     for (i = 0; i < length; i++) {
 591         scratch[i] = in[i] - tilt * e->last;
 592         e->last = in[i];
 593     }
 594
 595     /* Short term residual filter, TIA/IS-127 5.9.2 */
 596     residual_filter(&e->postfilter_residual[ACB_SIZE], scratch, wcoef1, e->postfilter_fir, length);
 597
 598     /* Long term postfilter */
 599     best = idx;
 600     for (i = FFMIN(MIN_DELAY, idx - 3); i <= FFMAX(MAX_DELAY, idx + 3); i++) {
 601         for (n = ACB_SIZE, sum2 = 0; n < ACB_SIZE + length; n++)
 602             sum2 += e->postfilter_residual[n] * e->postfilter_residual[n - i];
 603         if (sum2 > sum1) {
 604             sum1 = sum2;
 605             best = i;
 606         }
 607     }
 608
 609     for (i = ACB_SIZE, sum1 = 0; i < ACB_SIZE + length; i++)
 610         sum1 += e->postfilter_residual[i - best] * e->postfilter_residual[i - best];
 611     for (i = ACB_SIZE, sum2 = 0; i < ACB_SIZE + length; i++)
 612         sum2 += e->postfilter_residual[i] * e->postfilter_residual[i - best];
 613
 614     if (sum2 * sum1 == 0 || e->bitrate == RATE_QUANT) {
 615         memcpy(temp, e->postfilter_residual + ACB_SIZE, length * sizeof(float));
 616     } else {
 617         gamma = sum2 / sum1;
 618         if (gamma < 0.5)
 619             memcpy(temp, e->postfilter_residual + ACB_SIZE, length * sizeof(float));
 620         else {
 621             gamma = FFMIN(gamma, 1.0);
 622
 623             for (i = 0; i < length; i++) {
 624                 temp[i] = e->postfilter_residual[ACB_SIZE + i] + gamma *
 625                     pfc->ltgain * e->postfilter_residual[ACB_SIZE + i - best];
 626             }
 627         }
 628     }
 629
 630     memcpy(scratch, temp, length * sizeof(float));
 631     memcpy(mem, e->postfilter_iir, FILTER_ORDER * sizeof(float));
 632     synthesis_filter(scratch, wcoef2, mem, length, scratch);
 633
 634     /* Gain computation, TIA/IS-127 5.9.4-2 */
 635     for (i = 0, sum1 = 0, sum2 = 0; i < length; i++) {
 636         sum1 += in[i] * in[i];
 637         sum2 += scratch[i] * scratch[i];
 638     }
 639     gain = sum2 ? sqrt(sum1 / sum2) : 1.0;
 640
 641     for (i = 0; i < length; i++)
 642         temp[i] *= gain;
 643
 644     /* Short term postfilter */
 645     synthesis_filter(temp, wcoef2, e->postfilter_iir, length, out);
 646
 647     memcpy(e->postfilter_residual,
 648            e->postfilter_residual + length, ACB_SIZE * sizeof(float));
 649 }
 650
 651 static void frame_erasure(EVRCContext *e, float *samples)
 652 {
 653     float ilspf[FILTER_ORDER], ilpc[FILTER_ORDER], idelay[NB_SUBFRAMES],
 654           tmp[SUBFRAME_SIZE + 6], f;
 655     int i, j;
 656
 657     for (i = 0; i < FILTER_ORDER; i++) {
 658         if (e->bitrate != RATE_QUANT)
 659             e->lspf[i] = e->prev_lspf[i] * 0.875 + 0.125 * (i + 1) * 0.048;
 660         else
 661             e->lspf[i] = e->prev_lspf[i];
 662     }
 663
 664     if (e->prev_error_flag)
 665         e->avg_acb_gain *= 0.75;
 666     if (e->bitrate == RATE_FULL)
 667         memcpy(e->pitch_back, e->pitch, ACB_SIZE * sizeof(float));
 668     if (e->last_valid_bitrate == RATE_QUANT)
 669         e->bitrate = RATE_QUANT;
 670     else
 671         e->bitrate = RATE_FULL;
 672
 673     if (e->bitrate == RATE_FULL || e->bitrate == RATE_HALF) {
 674         e->pitch_delay = e->prev_pitch_delay;
 675     } else {
 676         float sum = 0;
 677
 678         idelay[0] = idelay[1] = idelay[2] = MIN_DELAY;
 679
 680         for (i = 0; i < NB_SUBFRAMES; i++)
 681             sum += evrc_energy_quant[e->prev_energy_gain][i];
 682         sum /= (float) NB_SUBFRAMES;
 683         sum  = pow(10, sum);
 684         for (i = 0; i < NB_SUBFRAMES; i++)
 685             e->energy_vector[i] = sum;
 686     }
 687
 688     if (fabs(e->pitch_delay - e->prev_pitch_delay) > 15)
 689         e->prev_pitch_delay = e->pitch_delay;
 690
 691     for (i = 0; i < NB_SUBFRAMES; i++) {
 692         int subframe_size = subframe_sizes[i];
 693         int pitch_lag;
 694
 695         interpolate_lsp(ilspf, e->lspf, e->prev_lspf, i);
 696
 697         if (e->bitrate != RATE_QUANT) {
 698             if (e->avg_acb_gain < 0.3) {
 699                 idelay[0] = estimation_delay[i];
 700                 idelay[1] = estimation_delay[i + 1];
 701                 idelay[2] = estimation_delay[i + 2];
 702             } else {
 703                 interpolate_delay(idelay, e->pitch_delay, e->prev_pitch_delay, i);
 704             }
 705         }
 706
 707         pitch_lag = lrintf((idelay[1] + idelay[0]) / 2.0);
 708         decode_predictor_coeffs(ilspf, ilpc);
 709
 710         if (e->bitrate != RATE_QUANT) {
 711             acb_excitation(e, e->pitch + ACB_SIZE,
 712                            e->avg_acb_gain, idelay, subframe_size);
 713             for (j = 0; j < subframe_size; j++)
 714                 e->pitch[ACB_SIZE + j] *= e->fade_scale;
 715             e->fade_scale = FFMAX(e->fade_scale - 0.05, 0.0);
 716         } else {
 717             for (j = 0; j < subframe_size; j++)
 718                 e->pitch[ACB_SIZE + j] = e->energy_vector[i];
 719         }
 720
 721         memcpy(e->pitch, e->pitch + subframe_size, ACB_SIZE * sizeof(float));
 722
 723         if (e->bitrate != RATE_QUANT && e->avg_acb_gain < 0.4) {
 724             f = 0.1 * e->avg_fcb_gain;
 725             for (j = 0; j < subframe_size; j++)
 726                 e->pitch[ACB_SIZE + j] += f;
 727         } else if (e->bitrate == RATE_QUANT) {
 728             for (j = 0; j < subframe_size; j++)
 729                 e->pitch[ACB_SIZE + j] = e->energy_vector[i];
 730         }
 731
 732         synthesis_filter(e->pitch + ACB_SIZE, ilpc,
 733                          e->synthesis, subframe_size, tmp);
 734         postfilter(e, tmp, ilpc, samples, pitch_lag,
 735                    &postfilter_coeffs[e->bitrate], subframe_size);
 736
 737         samples += subframe_size;
 738     }
 739 }
 740
 741 static int evrc_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 742                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 743 {
 744     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 745     EVRCContext *e     = avctx->priv_data;
 746     int buf_size       = avpkt->size;
 747     float ilspf[FILTER_ORDER], ilpc[FILTER_ORDER], idelay[NB_SUBFRAMES];
 748     float *samples;
 749     int   i, j, ret, error_flag = 0;
 750
 751     e->avframe.nb_samples = 160;
 752     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, &e->avframe)) < 0)
 753         return ret;
 754     samples = (float *)e->avframe.data[0];
 755
 756     if ((e->bitrate = determine_bitrate(avctx, &buf_size, &buf)) == RATE_ERRS) {
 757         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "bitrate cannot be determined.");
 758         goto erasure;
 759     }
 760     if (e->bitrate <= SILENCE || e->bitrate == RATE_QUARTER)
 761         goto erasure;
 762     if (e->bitrate == RATE_QUANT && e->last_valid_bitrate == RATE_FULL
 763                                  && !e->prev_error_flag)
 764         goto erasure;
 765
 766     init_get_bits(&e->gb, buf, 8 * buf_size);
 767     memset(&e->frame, 0, sizeof(EVRCAFrame));
 768
 769     unpack_frame(e);
 770
 771     if (e->bitrate != RATE_QUANT) {
 772         uint8_t *p = (uint8_t *) &e->frame;
 773         for (i = 0; i < sizeof(EVRCAFrame); i++) {
 774             if (p[i])
 775                 break;
 776         }
 777         if (i == sizeof(EVRCAFrame))
 778             goto erasure;
 779     } else if (e->frame.lsp[0] == e->frame.lsp[1] == 0xf &&
 780                e->frame.energy_gain == 0xff) {
 781         goto erasure;
 782     }
 783
 784     if (decode_lspf(e) < 0)
 785         goto erasure;
 786
 787     if (e->bitrate == RATE_FULL || e->bitrate == RATE_HALF) {
 788         /* Pitch delay parameter checking as per TIA/IS-127 5.1.5.1 */
 789         if (e->frame.pitch_delay > MAX_DELAY - MIN_DELAY)
 790             goto erasure;
 791
 792         e->pitch_delay = e->frame.pitch_delay + MIN_DELAY;
 793
 794         /* Delay diff parameter checking as per TIA/IS-127 5.1.5.2 */
 795         if (e->frame.delay_diff) {
 796             int p = e->pitch_delay - e->frame.delay_diff + 16;
 797             if (p < MIN_DELAY || p > MAX_DELAY)
 798                 goto erasure;
 799         }
 800
 801         /* Delay contour reconstruction as per TIA/IS-127 5.2.2.2 */
 802         if (e->frame.delay_diff &&
 803             e->bitrate == RATE_FULL && e->prev_error_flag) {
 804             float delay;
 805
 806             memcpy(e->pitch, e->pitch_back, ACB_SIZE * sizeof(float));
 807
 808             delay = e->prev_pitch_delay;
 809             e->prev_pitch_delay = delay - e->frame.delay_diff + 16.0;
 810
 811             if (fabs(e->pitch_delay - delay) > 15)
 812                 delay = e->pitch_delay;
 813
 814             for (i = 0; i < NB_SUBFRAMES; i++) {
 815                 int subframe_size = subframe_sizes[i];
 816
 817                 interpolate_delay(idelay, delay, e->prev_pitch_delay, i);
 818                 acb_excitation(e, e->pitch + ACB_SIZE, e->avg_acb_gain, idelay, subframe_size);
 819                 memcpy(e->pitch, e->pitch + subframe_size, ACB_SIZE * sizeof(float));
 820             }
 821         }
 822
 823         /* Smoothing of the decoded delay as per TIA/IS-127 5.2.2.5 */
 824         if (fabs(e->pitch_delay - e->prev_pitch_delay) > 15)
 825             e->prev_pitch_delay = e->pitch_delay;
 826
 827         e->avg_acb_gain = e->avg_fcb_gain = 0.0;
 828     } else {
 829         idelay[0] = idelay[1] = idelay[2] = MIN_DELAY;
 830
 831         /* Decode frame energy vectors as per TIA/IS-127 5.7.2 */
 832         for (i = 0; i < NB_SUBFRAMES; i++)
 833             e->energy_vector[i] = pow(10, evrc_energy_quant[e->frame.energy_gain][i]);
 834         e->prev_energy_gain = e->frame.energy_gain;
 835     }
 836
 837     for (i = 0; i < NB_SUBFRAMES; i++) {
 838         float tmp[SUBFRAME_SIZE + 6] = { 0 };
 839         int subframe_size = subframe_sizes[i];
 840         int pitch_lag;
 841
 842         interpolate_lsp(ilspf, e->lspf, e->prev_lspf, i);
 843
 844         if (e->bitrate != RATE_QUANT)
 845             interpolate_delay(idelay, e->pitch_delay, e->prev_pitch_delay, i);
 846
 847         pitch_lag = lrintf((idelay[1] + idelay[0]) / 2.0);
 848         decode_predictor_coeffs(ilspf, ilpc);
 849
 850         /* Bandwidth expansion as per TIA/IS-127 5.2.3.3 */
 851         if (e->frame.lpc_flag && e->prev_error_flag)
 852             bandwidth_expansion(ilpc, ilpc, 0.75);
 853
 854         if (e->bitrate != RATE_QUANT) {
 855             float acb_sum, f;
 856
 857             f = exp((e->bitrate == RATE_HALF ? 0.5 : 0.25)
 858                          * (e->frame.fcb_gain[i] + 1));
 859             acb_sum = pitch_gain_vq[e->frame.acb_gain[i]];
 860             e->avg_acb_gain += acb_sum / NB_SUBFRAMES;
 861             e->avg_fcb_gain += f / NB_SUBFRAMES;
 862
 863             acb_excitation(e, e->pitch + ACB_SIZE,
 864                            acb_sum, idelay, subframe_size);
 865             fcb_excitation(e, e->frame.fcb_shape[i], tmp,
 866                            acb_sum, pitch_lag, subframe_size);
 867
 868             /* Total excitation generation as per TIA/IS-127 5.2.3.9 */
 869             for (j = 0; j < subframe_size; j++)
 870                 e->pitch[ACB_SIZE + j] += f * tmp[j];
 871             e->fade_scale = FFMIN(e->fade_scale + 0.2, 1.0);
 872         } else {
 873             for (j = 0; j < subframe_size; j++)
 874                 e->pitch[ACB_SIZE + j] = e->energy_vector[i];
 875         }
 876
 877         memcpy(e->pitch, e->pitch + subframe_size, ACB_SIZE * sizeof(float));
 878
 879         synthesis_filter(e->pitch + ACB_SIZE, ilpc,
 880                          e->synthesis, subframe_size, tmp);
 881         postfilter(e, tmp, ilpc, samples, pitch_lag,
 882                    &postfilter_coeffs[e->bitrate], subframe_size);
 883
 884         samples += subframe_size;
 885     }
 886
 887     if (error_flag) {
 888 erasure:
 889         error_flag = 1;
 890         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame erasure\n");
 891         frame_erasure(e, samples);
 892     }
 893
 894     memcpy(e->prev_lspf, e->lspf, sizeof(e->prev_lspf));
 895     e->prev_error_flag    = error_flag;
 896     e->last_valid_bitrate = e->bitrate;
 897
 898     if (e->bitrate != RATE_QUANT)
 899         e->prev_pitch_delay = e->pitch_delay;
 900
 901     samples = (float *)e->avframe.data[0];
 902     for (i = 0; i < 160; i++)
 903         samples[i] /= 32768;
 904
 905     *got_frame_ptr   = 1;
 906     *(AVFrame *)data = e->avframe;
 907
 908     return avpkt->size;
 909 }
 910
 911 AVCodec ff_evrc_decoder = {
 912     .name           = "evrc",
 913     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 914     .id             = AV_CODEC_ID_EVRC,
 915     .init           = evrc_decode_init,
 916     .decode         = evrc_decode_frame,
 917     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 918     .priv_data_size = sizeof(EVRCContext),
 919     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("EVRC (Enhanced Variable Rate Codec)"),
 920 };