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