git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/g723_1.c

   1 /*
   2  * G.723.1 compatible decoder
   3  * Copyright (c) 2006 Benjamin Larsson
   4  * Copyright (c) 2010 Mohamed Naufal Basheer
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * G.723.1 compatible decoder
  26  */
  27
  28 #define BITSTREAM_READER_LE
  29 #include "libavutil/channel_layout.h"
  30 #include "libavutil/mem.h"
  31 #include "libavutil/opt.h"
  32 #include "avcodec.h"
  33 #include "get_bits.h"
  34 #include "acelp_vectors.h"
  35 #include "celp_filters.h"
  36 #include "celp_math.h"
  37 #include "g723_1_data.h"
  38 #include "internal.h"
  39
  40 #define CNG_RANDOM_SEED 12345
  41
  42 typedef struct g723_1_context {
  43     AVClass *class;
  44
  45     G723_1_Subframe subframe[4];
  46     enum FrameType cur_frame_type;
  47     enum FrameType past_frame_type;
  48     enum Rate cur_rate;
  49     uint8_t lsp_index[LSP_BANDS];
  50     int pitch_lag[2];
  51     int erased_frames;
  52
  53     int16_t prev_lsp[LPC_ORDER];
  54     int16_t sid_lsp[LPC_ORDER];
  55     int16_t prev_excitation[PITCH_MAX];
  56     int16_t excitation[PITCH_MAX + FRAME_LEN + 4];
  57     int16_t synth_mem[LPC_ORDER];
  58     int16_t fir_mem[LPC_ORDER];
  59     int     iir_mem[LPC_ORDER];
  60
  61     int random_seed;
  62     int cng_random_seed;
  63     int interp_index;
  64     int interp_gain;
  65     int sid_gain;
  66     int cur_gain;
  67     int reflection_coef;
  68     int pf_gain;                 ///< formant postfilter
  69                                  ///< gain scaling unit memory
  70     int postfilter;
  71
  72     int16_t audio[FRAME_LEN + LPC_ORDER + PITCH_MAX + 4];
  73     int16_t prev_data[HALF_FRAME_LEN];
  74     int16_t prev_weight_sig[PITCH_MAX];
  75
  76
  77     int16_t hpf_fir_mem;                   ///< highpass filter fir
  78     int     hpf_iir_mem;                   ///< and iir memories
  79     int16_t perf_fir_mem[LPC_ORDER];       ///< perceptual filter fir
  80     int16_t perf_iir_mem[LPC_ORDER];       ///< and iir memories
  81
  82     int16_t harmonic_mem[PITCH_MAX];
  83 } G723_1_Context;
  84
  85 static av_cold int g723_1_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  86 {
  87     G723_1_Context *p = avctx->priv_data;
  88
  89     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
  90     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  91     avctx->channels       = 1;
  92     p->pf_gain            = 1 << 12;
  93
  94     memcpy(p->prev_lsp, dc_lsp, LPC_ORDER * sizeof(*p->prev_lsp));
  95     memcpy(p->sid_lsp,  dc_lsp, LPC_ORDER * sizeof(*p->sid_lsp));
  96
  97     p->cng_random_seed = CNG_RANDOM_SEED;
  98     p->past_frame_type = SID_FRAME;
  99
 100     return 0;
 101 }
 102
 103 /**
 104  * Unpack the frame into parameters.
 105  *
 106  * @param p           the context
 107  * @param buf         pointer to the input buffer
 108  * @param buf_size    size of the input buffer
 109  */
 110 static int unpack_bitstream(G723_1_Context *p, const uint8_t *buf,
 111                             int buf_size)
 112 {
 113     GetBitContext gb;
 114     int ad_cb_len;
 115     int temp, info_bits, i;
 116
 117     init_get_bits(&gb, buf, buf_size * 8);
 118
 119     /* Extract frame type and rate info */
 120     info_bits = get_bits(&gb, 2);
 121
 122     if (info_bits == 3) {
 123         p->cur_frame_type = UNTRANSMITTED_FRAME;
 124         return 0;
 125     }
 126
 127     /* Extract 24 bit lsp indices, 8 bit for each band */
 128     p->lsp_index[2] = get_bits(&gb, 8);
 129     p->lsp_index[1] = get_bits(&gb, 8);
 130     p->lsp_index[0] = get_bits(&gb, 8);
 131
 132     if (info_bits == 2) {
 133         p->cur_frame_type = SID_FRAME;
 134         p->subframe[0].amp_index = get_bits(&gb, 6);
 135         return 0;
 136     }
 137
 138     /* Extract the info common to both rates */
 139     p->cur_rate       = info_bits ? RATE_5300 : RATE_6300;
 140     p->cur_frame_type = ACTIVE_FRAME;
 141
 142     p->pitch_lag[0] = get_bits(&gb, 7);
 143     if (p->pitch_lag[0] > 123)       /* test if forbidden code */
 144         return -1;
 145     p->pitch_lag[0] += PITCH_MIN;
 146     p->subframe[1].ad_cb_lag = get_bits(&gb, 2);
 147
 148     p->pitch_lag[1] = get_bits(&gb, 7);
 149     if (p->pitch_lag[1] > 123)
 150         return -1;
 151     p->pitch_lag[1] += PITCH_MIN;
 152     p->subframe[3].ad_cb_lag = get_bits(&gb, 2);
 153     p->subframe[0].ad_cb_lag = 1;
 154     p->subframe[2].ad_cb_lag = 1;
 155
 156     for (i = 0; i < SUBFRAMES; i++) {
 157         /* Extract combined gain */
 158         temp = get_bits(&gb, 12);
 159         ad_cb_len = 170;
 160         p->subframe[i].dirac_train = 0;
 161         if (p->cur_rate == RATE_6300 && p->pitch_lag[i >> 1] < SUBFRAME_LEN - 2) {
 162             p->subframe[i].dirac_train = temp >> 11;
 163             temp &= 0x7FF;
 164             ad_cb_len = 85;
 165         }
 166         p->subframe[i].ad_cb_gain = FASTDIV(temp, GAIN_LEVELS);
 167         if (p->subframe[i].ad_cb_gain < ad_cb_len) {
 168             p->subframe[i].amp_index = temp - p->subframe[i].ad_cb_gain *
 169                                        GAIN_LEVELS;
 170         } else {
 171             return -1;
 172         }
 173     }
 174
 175     p->subframe[0].grid_index = get_bits1(&gb);
 176     p->subframe[1].grid_index = get_bits1(&gb);
 177     p->subframe[2].grid_index = get_bits1(&gb);
 178     p->subframe[3].grid_index = get_bits1(&gb);
 179
 180     if (p->cur_rate == RATE_6300) {
 181         skip_bits1(&gb);  /* skip reserved bit */
 182
 183         /* Compute pulse_pos index using the 13-bit combined position index */
 184         temp = get_bits(&gb, 13);
 185         p->subframe[0].pulse_pos = temp / 810;
 186
 187         temp -= p->subframe[0].pulse_pos * 810;
 188         p->subframe[1].pulse_pos = FASTDIV(temp, 90);
 189
 190         temp -= p->subframe[1].pulse_pos * 90;
 191         p->subframe[2].pulse_pos = FASTDIV(temp, 9);
 192         p->subframe[3].pulse_pos = temp - p->subframe[2].pulse_pos * 9;
 193
 194         p->subframe[0].pulse_pos = (p->subframe[0].pulse_pos << 16) +
 195                                    get_bits(&gb, 16);
 196         p->subframe[1].pulse_pos = (p->subframe[1].pulse_pos << 14) +
 197                                    get_bits(&gb, 14);
 198         p->subframe[2].pulse_pos = (p->subframe[2].pulse_pos << 16) +
 199                                    get_bits(&gb, 16);
 200         p->subframe[3].pulse_pos = (p->subframe[3].pulse_pos << 14) +
 201                                    get_bits(&gb, 14);
 202
 203         p->subframe[0].pulse_sign = get_bits(&gb, 6);
 204         p->subframe[1].pulse_sign = get_bits(&gb, 5);
 205         p->subframe[2].pulse_sign = get_bits(&gb, 6);
 206         p->subframe[3].pulse_sign = get_bits(&gb, 5);
 207     } else { /* 5300 bps */
 208         p->subframe[0].pulse_pos  = get_bits(&gb, 12);
 209         p->subframe[1].pulse_pos  = get_bits(&gb, 12);
 210         p->subframe[2].pulse_pos  = get_bits(&gb, 12);
 211         p->subframe[3].pulse_pos  = get_bits(&gb, 12);
 212
 213         p->subframe[0].pulse_sign = get_bits(&gb, 4);
 214         p->subframe[1].pulse_sign = get_bits(&gb, 4);
 215         p->subframe[2].pulse_sign = get_bits(&gb, 4);
 216         p->subframe[3].pulse_sign = get_bits(&gb, 4);
 217     }
 218
 219     return 0;
 220 }
 221
 222 /**
 223  * Bitexact implementation of sqrt(val/2).
 224  */
 225 static int16_t square_root(unsigned val)
 226 {
 227     av_assert2(!(val & 0x80000000));
 228
 229     return (ff_sqrt(val << 1) >> 1) & (~1);
 230 }
 231
 232 /**
 233  * Calculate the number of left-shifts required for normalizing the input.
 234  *
 235  * @param num   input number
 236  * @param width width of the input, 15 or 31 bits
 237  */
 238 static int normalize_bits(int num, int width)
 239 {
 240     return width - av_log2(num) - 1;
 241 }
 242
 243 #define normalize_bits_int16(num) normalize_bits(num, 15)
 244 #define normalize_bits_int32(num) normalize_bits(num, 31)
 245
 246 /**
 247  * Scale vector contents based on the largest of their absolutes.
 248  */
 249 static int scale_vector(int16_t *dst, const int16_t *vector, int length)
 250 {
 251     int bits, max = 0;
 252     int i;
 253
 254     for (i = 0; i < length; i++)
 255         max |= FFABS(vector[i]);
 256
 257     bits= 14 - av_log2_16bit(max);
 258     bits= FFMAX(bits, 0);
 259
 260     for (i = 0; i < length; i++)
 261         dst[i] = vector[i] << bits >> 3;
 262
 263     return bits - 3;
 264 }
 265
 266 /**
 267  * Perform inverse quantization of LSP frequencies.
 268  *
 269  * @param cur_lsp    the current LSP vector
 270  * @param prev_lsp   the previous LSP vector
 271  * @param lsp_index  VQ indices
 272  * @param bad_frame  bad frame flag
 273  */
 274 static void inverse_quant(int16_t *cur_lsp, int16_t *prev_lsp,
 275                           uint8_t *lsp_index, int bad_frame)
 276 {
 277     int min_dist, pred;
 278     int i, j, temp, stable;
 279
 280     /* Check for frame erasure */
 281     if (!bad_frame) {
 282         min_dist     = 0x100;
 283         pred         = 12288;
 284     } else {
 285         min_dist     = 0x200;
 286         pred         = 23552;
 287         lsp_index[0] = lsp_index[1] = lsp_index[2] = 0;
 288     }
 289
 290     /* Get the VQ table entry corresponding to the transmitted index */
 291     cur_lsp[0] = lsp_band0[lsp_index[0]][0];
 292     cur_lsp[1] = lsp_band0[lsp_index[0]][1];
 293     cur_lsp[2] = lsp_band0[lsp_index[0]][2];
 294     cur_lsp[3] = lsp_band1[lsp_index[1]][0];
 295     cur_lsp[4] = lsp_band1[lsp_index[1]][1];
 296     cur_lsp[5] = lsp_band1[lsp_index[1]][2];
 297     cur_lsp[6] = lsp_band2[lsp_index[2]][0];
 298     cur_lsp[7] = lsp_band2[lsp_index[2]][1];
 299     cur_lsp[8] = lsp_band2[lsp_index[2]][2];
 300     cur_lsp[9] = lsp_band2[lsp_index[2]][3];
 301
 302     /* Add predicted vector & DC component to the previously quantized vector */
 303     for (i = 0; i < LPC_ORDER; i++) {
 304         temp        = ((prev_lsp[i] - dc_lsp[i]) * pred + (1 << 14)) >> 15;
 305         cur_lsp[i] += dc_lsp[i] + temp;
 306     }
 307
 308     for (i = 0; i < LPC_ORDER; i++) {
 309         cur_lsp[0]             = FFMAX(cur_lsp[0],  0x180);
 310         cur_lsp[LPC_ORDER - 1] = FFMIN(cur_lsp[LPC_ORDER - 1], 0x7e00);
 311
 312         /* Stability check */
 313         for (j = 1; j < LPC_ORDER; j++) {
 314             temp = min_dist + cur_lsp[j - 1] - cur_lsp[j];
 315             if (temp > 0) {
 316                 temp >>= 1;
 317                 cur_lsp[j - 1] -= temp;
 318                 cur_lsp[j]     += temp;
 319             }
 320         }
 321         stable = 1;
 322         for (j = 1; j < LPC_ORDER; j++) {
 323             temp = cur_lsp[j - 1] + min_dist - cur_lsp[j] - 4;
 324             if (temp > 0) {
 325                 stable = 0;
 326                 break;
 327             }
 328         }
 329         if (stable)
 330             break;
 331     }
 332     if (!stable)
 333         memcpy(cur_lsp, prev_lsp, LPC_ORDER * sizeof(*cur_lsp));
 334 }
 335
 336 /**
 337  * Bitexact implementation of 2ab scaled by 1/2^16.
 338  *
 339  * @param a 32 bit multiplicand
 340  * @param b 16 bit multiplier
 341  */
 342 #define MULL2(a, b) \
 343         MULL(a,b,15)
 344
 345 /**
 346  * Convert LSP frequencies to LPC coefficients.
 347  *
 348  * @param lpc buffer for LPC coefficients
 349  */
 350 static void lsp2lpc(int16_t *lpc)
 351 {
 352     int f1[LPC_ORDER / 2 + 1];
 353     int f2[LPC_ORDER / 2 + 1];
 354     int i, j;
 355
 356     /* Calculate negative cosine */
 357     for (j = 0; j < LPC_ORDER; j++) {
 358         int index     = (lpc[j] >> 7) & 0x1FF;
 359         int offset    = lpc[j] & 0x7f;
 360         int temp1     = cos_tab[index] << 16;
 361         int temp2     = (cos_tab[index + 1] - cos_tab[index]) *
 362                           ((offset << 8) + 0x80) << 1;
 363
 364         lpc[j] = -(av_sat_dadd32(1 << 15, temp1 + temp2) >> 16);
 365     }
 366
 367     /*
 368      * Compute sum and difference polynomial coefficients
 369      * (bitexact alternative to lsp2poly() in lsp.c)
 370      */
 371     /* Initialize with values in Q28 */
 372     f1[0] = 1 << 28;
 373     f1[1] = (lpc[0] << 14) + (lpc[2] << 14);
 374     f1[2] = lpc[0] * lpc[2] + (2 << 28);
 375
 376     f2[0] = 1 << 28;
 377     f2[1] = (lpc[1] << 14) + (lpc[3] << 14);
 378     f2[2] = lpc[1] * lpc[3] + (2 << 28);
 379
 380     /*
 381      * Calculate and scale the coefficients by 1/2 in
 382      * each iteration for a final scaling factor of Q25
 383      */
 384     for (i = 2; i < LPC_ORDER / 2; i++) {
 385         f1[i + 1] = f1[i - 1] + MULL2(f1[i], lpc[2 * i]);
 386         f2[i + 1] = f2[i - 1] + MULL2(f2[i], lpc[2 * i + 1]);
 387
 388         for (j = i; j >= 2; j--) {
 389             f1[j] = MULL2(f1[j - 1], lpc[2 * i]) +
 390                     (f1[j] >> 1) + (f1[j - 2] >> 1);
 391             f2[j] = MULL2(f2[j - 1], lpc[2 * i + 1]) +
 392                     (f2[j] >> 1) + (f2[j - 2] >> 1);
 393         }
 394
 395         f1[0] >>= 1;
 396         f2[0] >>= 1;
 397         f1[1] = ((lpc[2 * i]     << 16 >> i) + f1[1]) >> 1;
 398         f2[1] = ((lpc[2 * i + 1] << 16 >> i) + f2[1]) >> 1;
 399     }
 400
 401     /* Convert polynomial coefficients to LPC coefficients */
 402     for (i = 0; i < LPC_ORDER / 2; i++) {
 403         int64_t ff1 = f1[i + 1] + f1[i];
 404         int64_t ff2 = f2[i + 1] - f2[i];
 405
 406         lpc[i] = av_clipl_int32(((ff1 + ff2) << 3) + (1 << 15)) >> 16;
 407         lpc[LPC_ORDER - i - 1] = av_clipl_int32(((ff1 - ff2) << 3) +
 408                                                 (1 << 15)) >> 16;
 409     }
 410 }
 411
 412 /**
 413  * Quantize LSP frequencies by interpolation and convert them to
 414  * the corresponding LPC coefficients.
 415  *
 416  * @param lpc      buffer for LPC coefficients
 417  * @param cur_lsp  the current LSP vector
 418  * @param prev_lsp the previous LSP vector
 419  */
 420 static void lsp_interpolate(int16_t *lpc, int16_t *cur_lsp, int16_t *prev_lsp)
 421 {
 422     int i;
 423     int16_t *lpc_ptr = lpc;
 424
 425     /* cur_lsp * 0.25 + prev_lsp * 0.75 */
 426     ff_acelp_weighted_vector_sum(lpc, cur_lsp, prev_lsp,
 427                                  4096, 12288, 1 << 13, 14, LPC_ORDER);
 428     ff_acelp_weighted_vector_sum(lpc + LPC_ORDER, cur_lsp, prev_lsp,
 429                                  8192, 8192, 1 << 13, 14, LPC_ORDER);
 430     ff_acelp_weighted_vector_sum(lpc + 2 * LPC_ORDER, cur_lsp, prev_lsp,
 431                                  12288, 4096, 1 << 13, 14, LPC_ORDER);
 432     memcpy(lpc + 3 * LPC_ORDER, cur_lsp, LPC_ORDER * sizeof(*lpc));
 433
 434     for (i = 0; i < SUBFRAMES; i++) {
 435         lsp2lpc(lpc_ptr);
 436         lpc_ptr += LPC_ORDER;
 437     }
 438 }
 439
 440 /**
 441  * Generate a train of dirac functions with period as pitch lag.
 442  */
 443 static void gen_dirac_train(int16_t *buf, int pitch_lag)
 444 {
 445     int16_t vector[SUBFRAME_LEN];
 446     int i, j;
 447
 448     memcpy(vector, buf, SUBFRAME_LEN * sizeof(*vector));
 449     for (i = pitch_lag; i < SUBFRAME_LEN; i += pitch_lag) {
 450         for (j = 0; j < SUBFRAME_LEN - i; j++)
 451             buf[i + j] += vector[j];
 452     }
 453 }
 454
 455 /**
 456  * Generate fixed codebook excitation vector.
 457  *
 458  * @param vector    decoded excitation vector
 459  * @param subfrm    current subframe
 460  * @param cur_rate  current bitrate
 461  * @param pitch_lag closed loop pitch lag
 462  * @param index     current subframe index
 463  */
 464 static void gen_fcb_excitation(int16_t *vector, G723_1_Subframe *subfrm,
 465                                enum Rate cur_rate, int pitch_lag, int index)
 466 {
 467     int temp, i, j;
 468
 469     memset(vector, 0, SUBFRAME_LEN * sizeof(*vector));
 470
 471     if (cur_rate == RATE_6300) {
 472         if (subfrm->pulse_pos >= max_pos[index])
 473             return;
 474
 475         /* Decode amplitudes and positions */
 476         j = PULSE_MAX - pulses[index];
 477         temp = subfrm->pulse_pos;
 478         for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN / GRID_SIZE; i++) {
 479             temp -= combinatorial_table[j][i];
 480             if (temp >= 0)
 481                 continue;
 482             temp += combinatorial_table[j++][i];
 483             if (subfrm->pulse_sign & (1 << (PULSE_MAX - j))) {
 484                 vector[subfrm->grid_index + GRID_SIZE * i] =
 485                                         -fixed_cb_gain[subfrm->amp_index];
 486             } else {
 487                 vector[subfrm->grid_index + GRID_SIZE * i] =
 488                                          fixed_cb_gain[subfrm->amp_index];
 489             }
 490             if (j == PULSE_MAX)
 491                 break;
 492         }
 493         if (subfrm->dirac_train == 1)
 494             gen_dirac_train(vector, pitch_lag);
 495     } else { /* 5300 bps */
 496         int cb_gain  = fixed_cb_gain[subfrm->amp_index];
 497         int cb_shift = subfrm->grid_index;
 498         int cb_sign  = subfrm->pulse_sign;
 499         int cb_pos   = subfrm->pulse_pos;
 500         int offset, beta, lag;
 501
 502         for (i = 0; i < 8; i += 2) {
 503             offset         = ((cb_pos & 7) << 3) + cb_shift + i;
 504             vector[offset] = (cb_sign & 1) ? cb_gain : -cb_gain;
 505             cb_pos  >>= 3;
 506             cb_sign >>= 1;
 507         }
 508
 509         /* Enhance harmonic components */
 510         lag  = pitch_contrib[subfrm->ad_cb_gain << 1] + pitch_lag +
 511                subfrm->ad_cb_lag - 1;
 512         beta = pitch_contrib[(subfrm->ad_cb_gain << 1) + 1];
 513
 514         if (lag < SUBFRAME_LEN - 2) {
 515             for (i = lag; i < SUBFRAME_LEN; i++)
 516                 vector[i] += beta * vector[i - lag] >> 15;
 517         }
 518     }
 519 }
 520
 521 /**
 522  * Get delayed contribution from the previous excitation vector.
 523  */
 524 static void get_residual(int16_t *residual, int16_t *prev_excitation, int lag)
 525 {
 526     int offset = PITCH_MAX - PITCH_ORDER / 2 - lag;
 527     int i;
 528
 529     residual[0] = prev_excitation[offset];
 530     residual[1] = prev_excitation[offset + 1];
 531
 532     offset += 2;
 533     for (i = 2; i < SUBFRAME_LEN + PITCH_ORDER - 1; i++)
 534         residual[i] = prev_excitation[offset + (i - 2) % lag];
 535 }
 536
 537 static int dot_product(const int16_t *a, const int16_t *b, int length)
 538 {
 539     int sum = ff_dot_product(a,b,length);
 540     return av_sat_add32(sum, sum);
 541 }
 542
 543 /**
 544  * Generate adaptive codebook excitation.
 545  */
 546 static void gen_acb_excitation(int16_t *vector, int16_t *prev_excitation,
 547                                int pitch_lag, G723_1_Subframe *subfrm,
 548                                enum Rate cur_rate)
 549 {
 550     int16_t residual[SUBFRAME_LEN + PITCH_ORDER - 1];
 551     const int16_t *cb_ptr;
 552     int lag = pitch_lag + subfrm->ad_cb_lag - 1;
 553
 554     int i;
 555     int sum;
 556
 557     get_residual(residual, prev_excitation, lag);
 558
 559     /* Select quantization table */
 560     if (cur_rate == RATE_6300 && pitch_lag < SUBFRAME_LEN - 2) {
 561         cb_ptr = adaptive_cb_gain85;
 562     } else
 563         cb_ptr = adaptive_cb_gain170;
 564
 565     /* Calculate adaptive vector */
 566     cb_ptr += subfrm->ad_cb_gain * 20;
 567     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN; i++) {
 568         sum = ff_dot_product(residual + i, cb_ptr, PITCH_ORDER);
 569         vector[i] = av_sat_dadd32(1 << 15, av_sat_add32(sum, sum)) >> 16;
 570     }
 571 }
 572
 573 /**
 574  * Estimate maximum auto-correlation around pitch lag.
 575  *
 576  * @param buf       buffer with offset applied
 577  * @param offset    offset of the excitation vector
 578  * @param ccr_max   pointer to the maximum auto-correlation
 579  * @param pitch_lag decoded pitch lag
 580  * @param length    length of autocorrelation
 581  * @param dir       forward lag(1) / backward lag(-1)
 582  */
 583 static int autocorr_max(const int16_t *buf, int offset, int *ccr_max,
 584                         int pitch_lag, int length, int dir)
 585 {
 586     int limit, ccr, lag = 0;
 587     int i;
 588
 589     pitch_lag = FFMIN(PITCH_MAX - 3, pitch_lag);
 590     if (dir > 0)
 591         limit = FFMIN(FRAME_LEN + PITCH_MAX - offset - length, pitch_lag + 3);
 592     else
 593         limit = pitch_lag + 3;
 594
 595     for (i = pitch_lag - 3; i <= limit; i++) {
 596         ccr = dot_product(buf, buf + dir * i, length);
 597
 598         if (ccr > *ccr_max) {
 599             *ccr_max = ccr;
 600             lag = i;
 601         }
 602     }
 603     return lag;
 604 }
 605
 606 /**
 607  * Calculate pitch postfilter optimal and scaling gains.
 608  *
 609  * @param lag      pitch postfilter forward/backward lag
 610  * @param ppf      pitch postfilter parameters
 611  * @param cur_rate current bitrate
 612  * @param tgt_eng  target energy
 613  * @param ccr      cross-correlation
 614  * @param res_eng  residual energy
 615  */
 616 static void comp_ppf_gains(int lag, PPFParam *ppf, enum Rate cur_rate,
 617                            int tgt_eng, int ccr, int res_eng)
 618 {
 619     int pf_residual;     /* square of postfiltered residual */
 620     int temp1, temp2;
 621
 622     ppf->index = lag;
 623
 624     temp1 = tgt_eng * res_eng >> 1;
 625     temp2 = ccr * ccr << 1;
 626
 627     if (temp2 > temp1) {
 628         if (ccr >= res_eng) {
 629             ppf->opt_gain = ppf_gain_weight[cur_rate];
 630         } else {
 631             ppf->opt_gain = (ccr << 15) / res_eng *
 632                             ppf_gain_weight[cur_rate] >> 15;
 633         }
 634         /* pf_res^2 = tgt_eng + 2*ccr*gain + res_eng*gain^2 */
 635         temp1       = (tgt_eng << 15) + (ccr * ppf->opt_gain << 1);
 636         temp2       = (ppf->opt_gain * ppf->opt_gain >> 15) * res_eng;
 637         pf_residual = av_sat_add32(temp1, temp2 + (1 << 15)) >> 16;
 638
 639         if (tgt_eng >= pf_residual << 1) {
 640             temp1 = 0x7fff;
 641         } else {
 642             temp1 = (tgt_eng << 14) / pf_residual;
 643         }
 644
 645         /* scaling_gain = sqrt(tgt_eng/pf_res^2) */
 646         ppf->sc_gain = square_root(temp1 << 16);
 647     } else {
 648         ppf->opt_gain = 0;
 649         ppf->sc_gain  = 0x7fff;
 650     }
 651
 652     ppf->opt_gain = av_clip_int16(ppf->opt_gain * ppf->sc_gain >> 15);
 653 }
 654
 655 /**
 656  * Calculate pitch postfilter parameters.
 657  *
 658  * @param p         the context
 659  * @param offset    offset of the excitation vector
 660  * @param pitch_lag decoded pitch lag
 661  * @param ppf       pitch postfilter parameters
 662  * @param cur_rate  current bitrate
 663  */
 664 static void comp_ppf_coeff(G723_1_Context *p, int offset, int pitch_lag,
 665                            PPFParam *ppf, enum Rate cur_rate)
 666 {
 667
 668     int16_t scale;
 669     int i;
 670     int temp1, temp2;
 671
 672     /*
 673      * 0 - target energy
 674      * 1 - forward cross-correlation
 675      * 2 - forward residual energy
 676      * 3 - backward cross-correlation
 677      * 4 - backward residual energy
 678      */
 679     int energy[5] = {0, 0, 0, 0, 0};
 680     int16_t *buf  = p->audio + LPC_ORDER + offset;
 681     int fwd_lag   = autocorr_max(buf, offset, &energy[1], pitch_lag,
 682                                  SUBFRAME_LEN, 1);
 683     int back_lag  = autocorr_max(buf, offset, &energy[3], pitch_lag,
 684                                  SUBFRAME_LEN, -1);
 685
 686     ppf->index    = 0;
 687     ppf->opt_gain = 0;
 688     ppf->sc_gain  = 0x7fff;
 689
 690     /* Case 0, Section 3.6 */
 691     if (!back_lag && !fwd_lag)
 692         return;
 693
 694     /* Compute target energy */
 695     energy[0] = dot_product(buf, buf, SUBFRAME_LEN);
 696
 697     /* Compute forward residual energy */
 698     if (fwd_lag)
 699         energy[2] = dot_product(buf + fwd_lag, buf + fwd_lag, SUBFRAME_LEN);
 700
 701     /* Compute backward residual energy */
 702     if (back_lag)
 703         energy[4] = dot_product(buf - back_lag, buf - back_lag, SUBFRAME_LEN);
 704
 705     /* Normalize and shorten */
 706     temp1 = 0;
 707     for (i = 0; i < 5; i++)
 708         temp1 = FFMAX(energy[i], temp1);
 709
 710     scale = normalize_bits(temp1, 31);
 711     for (i = 0; i < 5; i++)
 712         energy[i] = (energy[i] << scale) >> 16;
 713
 714     if (fwd_lag && !back_lag) {  /* Case 1 */
 715         comp_ppf_gains(fwd_lag,  ppf, cur_rate, energy[0], energy[1],
 716                        energy[2]);
 717     } else if (!fwd_lag) {       /* Case 2 */
 718         comp_ppf_gains(-back_lag, ppf, cur_rate, energy[0], energy[3],
 719                        energy[4]);
 720     } else {                     /* Case 3 */
 721
 722         /*
 723          * Select the largest of energy[1]^2/energy[2]
 724          * and energy[3]^2/energy[4]
 725          */
 726         temp1 = energy[4] * ((energy[1] * energy[1] + (1 << 14)) >> 15);
 727         temp2 = energy[2] * ((energy[3] * energy[3] + (1 << 14)) >> 15);
 728         if (temp1 >= temp2) {
 729             comp_ppf_gains(fwd_lag, ppf, cur_rate, energy[0], energy[1],
 730                            energy[2]);
 731         } else {
 732             comp_ppf_gains(-back_lag, ppf, cur_rate, energy[0], energy[3],
 733                            energy[4]);
 734         }
 735     }
 736 }
 737
 738 /**
 739  * Classify frames as voiced/unvoiced.
 740  *
 741  * @param p         the context
 742  * @param pitch_lag decoded pitch_lag
 743  * @param exc_eng   excitation energy estimation
 744  * @param scale     scaling factor of exc_eng
 745  *
 746  * @return residual interpolation index if voiced, 0 otherwise
 747  */
 748 static int comp_interp_index(G723_1_Context *p, int pitch_lag,
 749                              int *exc_eng, int *scale)
 750 {
 751     int offset = PITCH_MAX + 2 * SUBFRAME_LEN;
 752     int16_t *buf = p->audio + LPC_ORDER;
 753
 754     int index, ccr, tgt_eng, best_eng, temp;
 755
 756     *scale = scale_vector(buf, p->excitation, FRAME_LEN + PITCH_MAX);
 757     buf   += offset;
 758
 759     /* Compute maximum backward cross-correlation */
 760     ccr   = 0;
 761     index = autocorr_max(buf, offset, &ccr, pitch_lag, SUBFRAME_LEN * 2, -1);
 762     ccr   = av_sat_add32(ccr, 1 << 15) >> 16;
 763
 764     /* Compute target energy */
 765     tgt_eng  = dot_product(buf, buf, SUBFRAME_LEN * 2);
 766     *exc_eng = av_sat_add32(tgt_eng, 1 << 15) >> 16;
 767
 768     if (ccr <= 0)
 769         return 0;
 770
 771     /* Compute best energy */
 772     best_eng = dot_product(buf - index, buf - index, SUBFRAME_LEN * 2);
 773     best_eng = av_sat_add32(best_eng, 1 << 15) >> 16;
 774
 775     temp = best_eng * *exc_eng >> 3;
 776
 777     if (temp < ccr * ccr) {
 778         return index;
 779     } else
 780         return 0;
 781 }
 782
 783 /**
 784  * Peform residual interpolation based on frame classification.
 785  *
 786  * @param buf   decoded excitation vector
 787  * @param out   output vector
 788  * @param lag   decoded pitch lag
 789  * @param gain  interpolated gain
 790  * @param rseed seed for random number generator
 791  */
 792 static void residual_interp(int16_t *buf, int16_t *out, int lag,
 793                             int gain, int *rseed)
 794 {
 795     int i;
 796     if (lag) { /* Voiced */
 797         int16_t *vector_ptr = buf + PITCH_MAX;
 798         /* Attenuate */
 799         for (i = 0; i < lag; i++)
 800             out[i] = vector_ptr[i - lag] * 3 >> 2;
 801         av_memcpy_backptr((uint8_t*)(out + lag), lag * sizeof(*out),
 802                           (FRAME_LEN - lag) * sizeof(*out));
 803     } else {  /* Unvoiced */
 804         for (i = 0; i < FRAME_LEN; i++) {
 805             *rseed = *rseed * 521 + 259;
 806             out[i] = gain * *rseed >> 15;
 807         }
 808         memset(buf, 0, (FRAME_LEN + PITCH_MAX) * sizeof(*buf));
 809     }
 810 }
 811
 812 /**
 813  * Perform IIR filtering.
 814  *
 815  * @param fir_coef FIR coefficients
 816  * @param iir_coef IIR coefficients
 817  * @param src      source vector
 818  * @param dest     destination vector
 819  * @param width    width of the output, 16 bits(0) / 32 bits(1)
 820  */
 821 #define iir_filter(fir_coef, iir_coef, src, dest, width)\
 822 {\
 823     int m, n;\
 824     int res_shift = 16 & ~-(width);\
 825     int in_shift  = 16 - res_shift;\
 826 \
 827     for (m = 0; m < SUBFRAME_LEN; m++) {\
 828         int64_t filter = 0;\
 829         for (n = 1; n <= LPC_ORDER; n++) {\
 830             filter -= (fir_coef)[n - 1] * (src)[m - n] -\
 831                       (iir_coef)[n - 1] * ((dest)[m - n] >> in_shift);\
 832         }\
 833 \
 834         (dest)[m] = av_clipl_int32(((src)[m] << 16) + (filter << 3) +\
 835                                    (1 << 15)) >> res_shift;\
 836     }\
 837 }
 838
 839 /**
 840  * Adjust gain of postfiltered signal.
 841  *
 842  * @param p      the context
 843  * @param buf    postfiltered output vector
 844  * @param energy input energy coefficient
 845  */
 846 static void gain_scale(G723_1_Context *p, int16_t * buf, int energy)
 847 {
 848     int num, denom, gain, bits1, bits2;
 849     int i;
 850
 851     num   = energy;
 852     denom = 0;
 853     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN; i++) {
 854         int temp = buf[i] >> 2;
 855         temp *= temp;
 856         denom = av_sat_dadd32(denom, temp);
 857     }
 858
 859     if (num && denom) {
 860         bits1   = normalize_bits(num,   31);
 861         bits2   = normalize_bits(denom, 31);
 862         num     = num << bits1 >> 1;
 863         denom <<= bits2;
 864
 865         bits2 = 5 + bits1 - bits2;
 866         bits2 = FFMAX(0, bits2);
 867
 868         gain = (num >> 1) / (denom >> 16);
 869         gain = square_root(gain << 16 >> bits2);
 870     } else {
 871         gain = 1 << 12;
 872     }
 873
 874     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN; i++) {
 875         p->pf_gain = (15 * p->pf_gain + gain + (1 << 3)) >> 4;
 876         buf[i]     = av_clip_int16((buf[i] * (p->pf_gain + (p->pf_gain >> 4)) +
 877                                    (1 << 10)) >> 11);
 878     }
 879 }
 880
 881 /**
 882  * Perform formant filtering.
 883  *
 884  * @param p   the context
 885  * @param lpc quantized lpc coefficients
 886  * @param buf input buffer
 887  * @param dst output buffer
 888  */
 889 static void formant_postfilter(G723_1_Context *p, int16_t *lpc,
 890                                int16_t *buf, int16_t *dst)
 891 {
 892     int16_t filter_coef[2][LPC_ORDER];
 893     int filter_signal[LPC_ORDER + FRAME_LEN], *signal_ptr;
 894     int i, j, k;
 895
 896     memcpy(buf, p->fir_mem, LPC_ORDER * sizeof(*buf));
 897     memcpy(filter_signal, p->iir_mem, LPC_ORDER * sizeof(*filter_signal));
 898
 899     for (i = LPC_ORDER, j = 0; j < SUBFRAMES; i += SUBFRAME_LEN, j++) {
 900         for (k = 0; k < LPC_ORDER; k++) {
 901             filter_coef[0][k] = (-lpc[k] * postfilter_tbl[0][k] +
 902                                  (1 << 14)) >> 15;
 903             filter_coef[1][k] = (-lpc[k] * postfilter_tbl[1][k] +
 904                                  (1 << 14)) >> 15;
 905         }
 906         iir_filter(filter_coef[0], filter_coef[1], buf + i,
 907                    filter_signal + i, 1);
 908         lpc += LPC_ORDER;
 909     }
 910
 911     memcpy(p->fir_mem, buf + FRAME_LEN, LPC_ORDER * sizeof(int16_t));
 912     memcpy(p->iir_mem, filter_signal + FRAME_LEN, LPC_ORDER * sizeof(int));
 913
 914     buf += LPC_ORDER;
 915     signal_ptr = filter_signal + LPC_ORDER;
 916     for (i = 0; i < SUBFRAMES; i++) {
 917         int temp;
 918         int auto_corr[2];
 919         int scale, energy;
 920
 921         /* Normalize */
 922         scale = scale_vector(dst, buf, SUBFRAME_LEN);
 923
 924         /* Compute auto correlation coefficients */
 925         auto_corr[0] = dot_product(dst, dst + 1, SUBFRAME_LEN - 1);
 926         auto_corr[1] = dot_product(dst, dst,     SUBFRAME_LEN);
 927
 928         /* Compute reflection coefficient */
 929         temp = auto_corr[1] >> 16;
 930         if (temp) {
 931             temp = (auto_corr[0] >> 2) / temp;
 932         }
 933         p->reflection_coef = (3 * p->reflection_coef + temp + 2) >> 2;
 934         temp = -p->reflection_coef >> 1 & ~3;
 935
 936         /* Compensation filter */
 937         for (j = 0; j < SUBFRAME_LEN; j++) {
 938             dst[j] = av_sat_dadd32(signal_ptr[j],
 939                                    (signal_ptr[j - 1] >> 16) * temp) >> 16;
 940         }
 941
 942         /* Compute normalized signal energy */
 943         temp = 2 * scale + 4;
 944         if (temp < 0) {
 945             energy = av_clipl_int32((int64_t)auto_corr[1] << -temp);
 946         } else
 947             energy = auto_corr[1] >> temp;
 948
 949         gain_scale(p, dst, energy);
 950
 951         buf        += SUBFRAME_LEN;
 952         signal_ptr += SUBFRAME_LEN;
 953         dst        += SUBFRAME_LEN;
 954     }
 955 }
 956
 957 static int sid_gain_to_lsp_index(int gain)
 958 {
 959     if (gain < 0x10)
 960         return gain << 6;
 961     else if (gain < 0x20)
 962         return gain - 8 << 7;
 963     else
 964         return gain - 20 << 8;
 965 }
 966
 967 static inline int cng_rand(int *state, int base)
 968 {
 969     *state = (*state * 521 + 259) & 0xFFFF;
 970     return (*state & 0x7FFF) * base >> 15;
 971 }
 972
 973 static int estimate_sid_gain(G723_1_Context *p)
 974 {
 975     int i, shift, seg, seg2, t, val, val_add, x, y;
 976
 977     shift = 16 - p->cur_gain * 2;
 978     if (shift > 0)
 979         t = p->sid_gain << shift;
 980     else
 981         t = p->sid_gain >> -shift;
 982     x = t * cng_filt[0] >> 16;
 983
 984     if (x >= cng_bseg[2])
 985         return 0x3F;
 986
 987     if (x >= cng_bseg[1]) {
 988         shift = 4;
 989         seg   = 3;
 990     } else {
 991         shift = 3;
 992         seg   = (x >= cng_bseg[0]);
 993     }
 994     seg2 = FFMIN(seg, 3);
 995
 996     val     = 1 << shift;
 997     val_add = val >> 1;
 998     for (i = 0; i < shift; i++) {
 999         t = seg * 32 + (val << seg2);
1000         t *= t;
1001         if (x >= t)
1002             val += val_add;
1003         else
1004             val -= val_add;
1005         val_add >>= 1;
1006     }
1007
1008     t = seg * 32 + (val << seg2);
1009     y = t * t - x;
1010     if (y <= 0) {
1011         t = seg * 32 + (val + 1 << seg2);
1012         t = t * t - x;
1013         val = (seg2 - 1 << 4) + val;
1014         if (t >= y)
1015             val++;
1016     } else {
1017         t = seg * 32 + (val - 1 << seg2);
1018         t = t * t - x;
1019         val = (seg2 - 1 << 4) + val;
1020         if (t >= y)
1021             val--;
1022     }
1023
1024     return val;
1025 }
1026
1027 static void generate_noise(G723_1_Context *p)
1028 {
1029     int i, j, idx, t;
1030     int off[SUBFRAMES];
1031     int signs[SUBFRAMES / 2 * 11], pos[SUBFRAMES / 2 * 11];
1032     int tmp[SUBFRAME_LEN * 2];
1033     int16_t *vector_ptr;
1034     int64_t sum;
1035     int b0, c, delta, x, shift;
1036
1037     p->pitch_lag[0] = cng_rand(&p->cng_random_seed, 21) + 123;
1038     p->pitch_lag[1] = cng_rand(&p->cng_random_seed, 19) + 123;
1039
1040     for (i = 0; i < SUBFRAMES; i++) {
1041         p->subframe[i].ad_cb_gain = cng_rand(&p->cng_random_seed, 50) + 1;
1042         p->subframe[i].ad_cb_lag  = cng_adaptive_cb_lag[i];
1043     }
1044
1045     for (i = 0; i < SUBFRAMES / 2; i++) {
1046         t = cng_rand(&p->cng_random_seed, 1 << 13);
1047         off[i * 2]     =   t       & 1;
1048         off[i * 2 + 1] = ((t >> 1) & 1) + SUBFRAME_LEN;
1049         t >>= 2;
1050         for (j = 0; j < 11; j++) {
1051             signs[i * 11 + j] = (t & 1) * 2 - 1 << 14;
1052             t >>= 1;
1053         }
1054     }
1055
1056     idx = 0;
1057     for (i = 0; i < SUBFRAMES; i++) {
1058         for (j = 0; j < SUBFRAME_LEN / 2; j++)
1059             tmp[j] = j;
1060         t = SUBFRAME_LEN / 2;
1061         for (j = 0; j < pulses[i]; j++, idx++) {
1062             int idx2 = cng_rand(&p->cng_random_seed, t);
1063
1064             pos[idx]  = tmp[idx2] * 2 + off[i];
1065             tmp[idx2] = tmp[--t];
1066         }
1067     }
1068
1069     vector_ptr = p->audio + LPC_ORDER;
1070     memcpy(vector_ptr, p->prev_excitation,
1071            PITCH_MAX * sizeof(*p->excitation));
1072     for (i = 0; i < SUBFRAMES; i += 2) {
1073         gen_acb_excitation(vector_ptr, vector_ptr,
1074                            p->pitch_lag[i >> 1], &p->subframe[i],
1075                            p->cur_rate);
1076         gen_acb_excitation(vector_ptr + SUBFRAME_LEN,
1077                            vector_ptr + SUBFRAME_LEN,
1078                            p->pitch_lag[i >> 1], &p->subframe[i + 1],
1079                            p->cur_rate);
1080
1081         t = 0;
1082         for (j = 0; j < SUBFRAME_LEN * 2; j++)
1083             t |= FFABS(vector_ptr[j]);
1084         t = FFMIN(t, 0x7FFF);
1085         if (!t) {
1086             shift = 0;
1087         } else {
1088             shift = -10 + av_log2(t);
1089             if (shift < -2)
1090                 shift = -2;
1091         }
1092         sum = 0;
1093         if (shift < 0) {
1094            for (j = 0; j < SUBFRAME_LEN * 2; j++) {
1095                t      = vector_ptr[j] << -shift;
1096                sum   += t * t;
1097                tmp[j] = t;
1098            }
1099         } else {
1100            for (j = 0; j < SUBFRAME_LEN * 2; j++) {
1101                t      = vector_ptr[j] >> shift;
1102                sum   += t * t;
1103                tmp[j] = t;
1104            }
1105         }
1106
1107         b0 = 0;
1108         for (j = 0; j < 11; j++)
1109             b0 += tmp[pos[(i / 2) * 11 + j]] * signs[(i / 2) * 11 + j];
1110         b0 = b0 * 2 * 2979LL + (1 << 29) >> 30; // approximated division by 11
1111
1112         c = p->cur_gain * (p->cur_gain * SUBFRAME_LEN >> 5);
1113         if (shift * 2 + 3 >= 0)
1114             c >>= shift * 2 + 3;
1115         else
1116             c <<= -(shift * 2 + 3);
1117         c = (av_clipl_int32(sum << 1) - c) * 2979LL >> 15;
1118
1119         delta = b0 * b0 * 2 - c;
1120         if (delta <= 0) {
1121             x = -b0;
1122         } else {
1123             delta = square_root(delta);
1124             x     = delta - b0;
1125             t     = delta + b0;
1126             if (FFABS(t) < FFABS(x))
1127                 x = -t;
1128         }
1129         shift++;
1130         if (shift < 0)
1131            x >>= -shift;
1132         else
1133            x <<= shift;
1134         x = av_clip(x, -10000, 10000);
1135
1136         for (j = 0; j < 11; j++) {
1137             idx = (i / 2) * 11 + j;
1138             vector_ptr[pos[idx]] = av_clip_int16(vector_ptr[pos[idx]] +
1139                                                  (x * signs[idx] >> 15));
1140         }
1141
1142         /* copy decoded data to serve as a history for the next decoded subframes */
1143         memcpy(vector_ptr + PITCH_MAX, vector_ptr,
1144                sizeof(*vector_ptr) * SUBFRAME_LEN * 2);
1145         vector_ptr += SUBFRAME_LEN * 2;
1146     }
1147     /* Save the excitation for the next frame */
1148     memcpy(p->prev_excitation, p->audio + LPC_ORDER + FRAME_LEN,
1149            PITCH_MAX * sizeof(*p->excitation));
1150 }
1151
1152 static int g723_1_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1153                                int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1154 {
1155     G723_1_Context *p  = avctx->priv_data;
1156     AVFrame *frame     = data;
1157     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1158     int buf_size       = avpkt->size;
1159     int dec_mode       = buf[0] & 3;
1160
1161     PPFParam ppf[SUBFRAMES];
1162     int16_t cur_lsp[LPC_ORDER];
1163     int16_t lpc[SUBFRAMES * LPC_ORDER];
1164     int16_t acb_vector[SUBFRAME_LEN];
1165     int16_t *out;
1166     int bad_frame = 0, i, j, ret;
1167     int16_t *audio = p->audio;
1168
1169     if (buf_size < frame_size[dec_mode]) {
1170         if (buf_size)
1171             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
1172                    "Expected %d bytes, got %d - skipping packet\n",
1173                    frame_size[dec_mode], buf_size);
1174         *got_frame_ptr = 0;
1175         return buf_size;
1176     }
1177
1178     if (unpack_bitstream(p, buf, buf_size) < 0) {
1179         bad_frame = 1;
1180         if (p->past_frame_type == ACTIVE_FRAME)
1181             p->cur_frame_type = ACTIVE_FRAME;
1182         else
1183             p->cur_frame_type = UNTRANSMITTED_FRAME;
1184     }
1185
1186     frame->nb_samples = FRAME_LEN;
1187     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
1188         return ret;
1189
1190     out = (int16_t *)frame->data[0];
1191
1192     if (p->cur_frame_type == ACTIVE_FRAME) {
1193         if (!bad_frame)
1194             p->erased_frames = 0;
1195         else if (p->erased_frames != 3)
1196             p->erased_frames++;
1197
1198         inverse_quant(cur_lsp, p->prev_lsp, p->lsp_index, bad_frame);
1199         lsp_interpolate(lpc, cur_lsp, p->prev_lsp);
1200
1201         /* Save the lsp_vector for the next frame */
1202         memcpy(p->prev_lsp, cur_lsp, LPC_ORDER * sizeof(*p->prev_lsp));
1203
1204         /* Generate the excitation for the frame */
1205         memcpy(p->excitation, p->prev_excitation,
1206                PITCH_MAX * sizeof(*p->excitation));
1207         if (!p->erased_frames) {
1208             int16_t *vector_ptr = p->excitation + PITCH_MAX;
1209
1210             /* Update interpolation gain memory */
1211             p->interp_gain = fixed_cb_gain[(p->subframe[2].amp_index +
1212                                             p->subframe[3].amp_index) >> 1];
1213             for (i = 0; i < SUBFRAMES; i++) {
1214                 gen_fcb_excitation(vector_ptr, &p->subframe[i], p->cur_rate,
1215                                    p->pitch_lag[i >> 1], i);
1216                 gen_acb_excitation(acb_vector, &p->excitation[SUBFRAME_LEN * i],
1217                                    p->pitch_lag[i >> 1], &p->subframe[i],
1218                                    p->cur_rate);
1219                 /* Get the total excitation */
1220                 for (j = 0; j < SUBFRAME_LEN; j++) {
1221                     int v = av_clip_int16(vector_ptr[j] << 1);
1222                     vector_ptr[j] = av_clip_int16(v + acb_vector[j]);
1223                 }
1224                 vector_ptr += SUBFRAME_LEN;
1225             }
1226
1227             vector_ptr = p->excitation + PITCH_MAX;
1228
1229             p->interp_index = comp_interp_index(p, p->pitch_lag[1],
1230                                                 &p->sid_gain, &p->cur_gain);
1231
1232             /* Peform pitch postfiltering */
1233             if (p->postfilter) {
1234                 i = PITCH_MAX;
1235                 for (j = 0; j < SUBFRAMES; i += SUBFRAME_LEN, j++)
1236                     comp_ppf_coeff(p, i, p->pitch_lag[j >> 1],
1237                                    ppf + j, p->cur_rate);
1238
1239                 for (i = 0, j = 0; j < SUBFRAMES; i += SUBFRAME_LEN, j++)
1240                     ff_acelp_weighted_vector_sum(p->audio + LPC_ORDER + i,
1241                                                  vector_ptr + i,
1242                                                  vector_ptr + i + ppf[j].index,
1243                                                  ppf[j].sc_gain,
1244                                                  ppf[j].opt_gain,
1245                                                  1 << 14, 15, SUBFRAME_LEN);
1246             } else {
1247                 audio = vector_ptr - LPC_ORDER;
1248             }
1249
1250             /* Save the excitation for the next frame */
1251             memcpy(p->prev_excitation, p->excitation + FRAME_LEN,
1252                    PITCH_MAX * sizeof(*p->excitation));
1253         } else {
1254             p->interp_gain = (p->interp_gain * 3 + 2) >> 2;
1255             if (p->erased_frames == 3) {
1256                 /* Mute output */
1257                 memset(p->excitation, 0,
1258                        (FRAME_LEN + PITCH_MAX) * sizeof(*p->excitation));
1259                 memset(p->prev_excitation, 0,
1260                        PITCH_MAX * sizeof(*p->excitation));
1261                 memset(frame->data[0], 0,
1262                        (FRAME_LEN + LPC_ORDER) * sizeof(int16_t));
1263             } else {
1264                 int16_t *buf = p->audio + LPC_ORDER;
1265
1266                 /* Regenerate frame */
1267                 residual_interp(p->excitation, buf, p->interp_index,
1268                                 p->interp_gain, &p->random_seed);
1269
1270                 /* Save the excitation for the next frame */
1271                 memcpy(p->prev_excitation, buf + (FRAME_LEN - PITCH_MAX),
1272                        PITCH_MAX * sizeof(*p->excitation));
1273             }
1274         }
1275         p->cng_random_seed = CNG_RANDOM_SEED;
1276     } else {
1277         if (p->cur_frame_type == SID_FRAME) {
1278             p->sid_gain = sid_gain_to_lsp_index(p->subframe[0].amp_index);
1279             inverse_quant(p->sid_lsp, p->prev_lsp, p->lsp_index, 0);
1280         } else if (p->past_frame_type == ACTIVE_FRAME) {
1281             p->sid_gain = estimate_sid_gain(p);
1282         }
1283
1284         if (p->past_frame_type == ACTIVE_FRAME)
1285             p->cur_gain = p->sid_gain;
1286         else
1287             p->cur_gain = (p->cur_gain * 7 + p->sid_gain) >> 3;
1288         generate_noise(p);
1289         lsp_interpolate(lpc, p->sid_lsp, p->prev_lsp);
1290         /* Save the lsp_vector for the next frame */
1291         memcpy(p->prev_lsp, p->sid_lsp, LPC_ORDER * sizeof(*p->prev_lsp));
1292     }
1293
1294     p->past_frame_type = p->cur_frame_type;
1295
1296     memcpy(p->audio, p->synth_mem, LPC_ORDER * sizeof(*p->audio));
1297     for (i = LPC_ORDER, j = 0; j < SUBFRAMES; i += SUBFRAME_LEN, j++)
1298         ff_celp_lp_synthesis_filter(p->audio + i, &lpc[j * LPC_ORDER],
1299                                     audio + i, SUBFRAME_LEN, LPC_ORDER,
1300                                     0, 1, 1 << 12);
1301     memcpy(p->synth_mem, p->audio + FRAME_LEN, LPC_ORDER * sizeof(*p->audio));
1302
1303     if (p->postfilter) {
1304         formant_postfilter(p, lpc, p->audio, out);
1305     } else { // if output is not postfiltered it should be scaled by 2
1306         for (i = 0; i < FRAME_LEN; i++)
1307             out[i] = av_clip_int16(p->audio[LPC_ORDER + i] << 1);
1308     }
1309
1310     *got_frame_ptr = 1;
1311
1312     return frame_size[dec_mode];
1313 }
1314
1315 #define OFFSET(x) offsetof(G723_1_Context, x)
1316 #define AD     AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
1317
1318 static const AVOption options[] = {
1319     { "postfilter", "postfilter on/off", OFFSET(postfilter), AV_OPT_TYPE_INT,
1320       { .i64 = 1 }, 0, 1, AD },
1321     { NULL }
1322 };
1323
1324
1325 static const AVClass g723_1dec_class = {
1326     .class_name = "G.723.1 decoder",
1327     .item_name  = av_default_item_name,
1328     .option     = options,
1329     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1330 };
1331
1332 AVCodec ff_g723_1_decoder = {
1333     .name           = "g723_1",
1334     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("G.723.1"),
1335     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1336     .id             = AV_CODEC_ID_G723_1,
1337     .priv_data_size = sizeof(G723_1_Context),
1338     .init           = g723_1_decode_init,
1339     .decode         = g723_1_decode_frame,
1340     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DR1,
1341     .priv_class     = &g723_1dec_class,
1342 };
1343
1344 #if CONFIG_G723_1_ENCODER
1345 #define BITSTREAM_WRITER_LE
1346 #include "put_bits.h"
1347
1348 static av_cold int g723_1_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1349 {
1350     G723_1_Context *p = avctx->priv_data;
1351
1352     if (avctx->sample_rate != 8000) {
1353         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 8000Hz sample rate supported\n");
1354         return -1;
1355     }
1356
1357     if (avctx->channels != 1) {
1358         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono supported\n");
1359         return AVERROR(EINVAL);
1360     }
1361
1362     if (avctx->bit_rate == 6300) {
1363         p->cur_rate = RATE_6300;
1364     } else if (avctx->bit_rate == 5300) {
1365         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Bitrate not supported yet, use 6.3k\n");
1366         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1367     } else {
1368         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1369                "Bitrate not supported, use 6.3k\n");
1370         return AVERROR(EINVAL);
1371     }
1372     avctx->frame_size = 240;
1373     memcpy(p->prev_lsp, dc_lsp, LPC_ORDER * sizeof(int16_t));
1374
1375     return 0;
1376 }
1377
1378 /**
1379  * Remove DC component from the input signal.
1380  *
1381  * @param buf input signal
1382  * @param fir zero memory
1383  * @param iir pole memory
1384  */
1385 static void highpass_filter(int16_t *buf, int16_t *fir, int *iir)
1386 {
1387     int i;
1388     for (i = 0; i < FRAME_LEN; i++) {
1389         *iir   = (buf[i] << 15) + ((-*fir) << 15) + MULL2(*iir, 0x7f00);
1390         *fir   = buf[i];
1391         buf[i] = av_clipl_int32((int64_t)*iir + (1 << 15)) >> 16;
1392     }
1393 }
1394
1395 /**
1396  * Estimate autocorrelation of the input vector.
1397  *
1398  * @param buf      input buffer
1399  * @param autocorr autocorrelation coefficients vector
1400  */
1401 static void comp_autocorr(int16_t *buf, int16_t *autocorr)
1402 {
1403     int i, scale, temp;
1404     int16_t vector[LPC_FRAME];
1405
1406     scale_vector(vector, buf, LPC_FRAME);
1407
1408     /* Apply the Hamming window */
1409     for (i = 0; i < LPC_FRAME; i++)
1410         vector[i] = (vector[i] * hamming_window[i] + (1 << 14)) >> 15;
1411
1412     /* Compute the first autocorrelation coefficient */
1413     temp = ff_dot_product(vector, vector, LPC_FRAME);
1414
1415     /* Apply a white noise correlation factor of (1025/1024) */
1416     temp += temp >> 10;
1417
1418     /* Normalize */
1419     scale = normalize_bits_int32(temp);
1420     autocorr[0] = av_clipl_int32((int64_t)(temp << scale) +
1421                                  (1 << 15)) >> 16;
1422
1423     /* Compute the remaining coefficients */
1424     if (!autocorr[0]) {
1425         memset(autocorr + 1, 0, LPC_ORDER * sizeof(int16_t));
1426     } else {
1427         for (i = 1; i <= LPC_ORDER; i++) {
1428            temp = ff_dot_product(vector, vector + i, LPC_FRAME - i);
1429            temp = MULL2((temp << scale), binomial_window[i - 1]);
1430            autocorr[i] = av_clipl_int32((int64_t)temp + (1 << 15)) >> 16;
1431         }
1432     }
1433 }
1434
1435 /**
1436  * Use Levinson-Durbin recursion to compute LPC coefficients from
1437  * autocorrelation values.
1438  *
1439  * @param lpc      LPC coefficients vector
1440  * @param autocorr autocorrelation coefficients vector
1441  * @param error    prediction error
1442  */
1443 static void levinson_durbin(int16_t *lpc, int16_t *autocorr, int16_t error)
1444 {
1445     int16_t vector[LPC_ORDER];
1446     int16_t partial_corr;
1447     int i, j, temp;
1448
1449     memset(lpc, 0, LPC_ORDER * sizeof(int16_t));
1450
1451     for (i = 0; i < LPC_ORDER; i++) {
1452         /* Compute the partial correlation coefficient */
1453         temp = 0;
1454         for (j = 0; j < i; j++)
1455             temp -= lpc[j] * autocorr[i - j - 1];
1456         temp = ((autocorr[i] << 13) + temp) << 3;
1457
1458         if (FFABS(temp) >= (error << 16))
1459             break;
1460
1461         partial_corr = temp / (error << 1);
1462
1463         lpc[i] = av_clipl_int32((int64_t)(partial_corr << 14) +
1464                                 (1 << 15)) >> 16;
1465
1466         /* Update the prediction error */
1467         temp  = MULL2(temp, partial_corr);
1468         error = av_clipl_int32((int64_t)(error << 16) - temp +
1469                                 (1 << 15)) >> 16;
1470
1471         memcpy(vector, lpc, i * sizeof(int16_t));
1472         for (j = 0; j < i; j++) {
1473             temp = partial_corr * vector[i - j - 1] << 1;
1474             lpc[j] = av_clipl_int32((int64_t)(lpc[j] << 16) - temp +
1475                                     (1 << 15)) >> 16;
1476         }
1477     }
1478 }
1479
1480 /**
1481  * Calculate LPC coefficients for the current frame.
1482  *
1483  * @param buf       current frame
1484  * @param prev_data 2 trailing subframes of the previous frame
1485  * @param lpc       LPC coefficients vector
1486  */
1487 static void comp_lpc_coeff(int16_t *buf, int16_t *lpc)
1488 {
1489     int16_t autocorr[(LPC_ORDER + 1) * SUBFRAMES];
1490     int16_t *autocorr_ptr = autocorr;
1491     int16_t *lpc_ptr      = lpc;
1492     int i, j;
1493
1494     for (i = 0, j = 0; j < SUBFRAMES; i += SUBFRAME_LEN, j++) {
1495         comp_autocorr(buf + i, autocorr_ptr);
1496         levinson_durbin(lpc_ptr, autocorr_ptr + 1, autocorr_ptr[0]);
1497
1498         lpc_ptr += LPC_ORDER;
1499         autocorr_ptr += LPC_ORDER + 1;
1500     }
1501 }
1502
1503 static void lpc2lsp(int16_t *lpc, int16_t *prev_lsp, int16_t *lsp)
1504 {
1505     int f[LPC_ORDER + 2]; ///< coefficients of the sum and difference
1506                           ///< polynomials (F1, F2) ordered as
1507                           ///< f1[0], f2[0], ...., f1[5], f2[5]
1508
1509     int max, shift, cur_val, prev_val, count, p;
1510     int i, j;
1511     int64_t temp;
1512
1513     /* Initialize f1[0] and f2[0] to 1 in Q25 */
1514     for (i = 0; i < LPC_ORDER; i++)
1515         lsp[i] = (lpc[i] * bandwidth_expand[i] + (1 << 14)) >> 15;
1516
1517     /* Apply bandwidth expansion on the LPC coefficients */
1518     f[0] = f[1] = 1 << 25;
1519
1520     /* Compute the remaining coefficients */
1521     for (i = 0; i < LPC_ORDER / 2; i++) {
1522         /* f1 */
1523         f[2 * i + 2] = -f[2 * i] - ((lsp[i] + lsp[LPC_ORDER - 1 - i]) << 12);
1524         /* f2 */
1525         f[2 * i + 3] = f[2 * i + 1] - ((lsp[i] - lsp[LPC_ORDER - 1 - i]) << 12);
1526     }
1527
1528     /* Divide f1[5] and f2[5] by 2 for use in polynomial evaluation */
1529     f[LPC_ORDER] >>= 1;
1530     f[LPC_ORDER + 1] >>= 1;
1531
1532     /* Normalize and shorten */
1533     max = FFABS(f[0]);
1534     for (i = 1; i < LPC_ORDER + 2; i++)
1535         max = FFMAX(max, FFABS(f[i]));
1536
1537     shift = normalize_bits_int32(max);
1538
1539     for (i = 0; i < LPC_ORDER + 2; i++)
1540         f[i] = av_clipl_int32((int64_t)(f[i] << shift) + (1 << 15)) >> 16;
1541
1542     /**
1543      * Evaluate F1 and F2 at uniform intervals of pi/256 along the
1544      * unit circle and check for zero crossings.
1545      */
1546     p    = 0;
1547     temp = 0;
1548     for (i = 0; i <= LPC_ORDER / 2; i++)
1549         temp += f[2 * i] * cos_tab[0];
1550     prev_val = av_clipl_int32(temp << 1);
1551     count    = 0;
1552     for ( i = 1; i < COS_TBL_SIZE / 2; i++) {
1553         /* Evaluate */
1554         temp = 0;
1555         for (j = 0; j <= LPC_ORDER / 2; j++)
1556             temp += f[LPC_ORDER - 2 * j + p] * cos_tab[i * j % COS_TBL_SIZE];
1557         cur_val = av_clipl_int32(temp << 1);
1558
1559         /* Check for sign change, indicating a zero crossing */
1560         if ((cur_val ^ prev_val) < 0) {
1561             int abs_cur  = FFABS(cur_val);
1562             int abs_prev = FFABS(prev_val);
1563             int sum      = abs_cur + abs_prev;
1564
1565             shift        = normalize_bits_int32(sum);
1566             sum          <<= shift;
1567             abs_prev     = abs_prev << shift >> 8;
1568             lsp[count++] = ((i - 1) << 7) + (abs_prev >> 1) / (sum >> 16);
1569
1570             if (count == LPC_ORDER)
1571                 break;
1572
1573             /* Switch between sum and difference polynomials */
1574             p ^= 1;
1575
1576             /* Evaluate */
1577             temp = 0;
1578             for (j = 0; j <= LPC_ORDER / 2; j++){
1579                 temp += f[LPC_ORDER - 2 * j + p] *
1580                         cos_tab[i * j % COS_TBL_SIZE];
1581             }
1582             cur_val = av_clipl_int32(temp<<1);
1583         }
1584         prev_val = cur_val;
1585     }
1586
1587     if (count != LPC_ORDER)
1588         memcpy(lsp, prev_lsp, LPC_ORDER * sizeof(int16_t));
1589 }
1590
1591 /**
1592  * Quantize the current LSP subvector.
1593  *
1594  * @param num    band number
1595  * @param offset offset of the current subvector in an LPC_ORDER vector
1596  * @param size   size of the current subvector
1597  */
1598 #define get_index(num, offset, size) \
1599 {\
1600     int error, max = -1;\
1601     int16_t temp[4];\
1602     int i, j;\
1603     for (i = 0; i < LSP_CB_SIZE; i++) {\
1604         for (j = 0; j < size; j++){\
1605             temp[j] = (weight[j + (offset)] * lsp_band##num[i][j] +\
1606                       (1 << 14)) >> 15;\
1607         }\
1608         error =  dot_product(lsp + (offset), temp, size) << 1;\
1609         error -= dot_product(lsp_band##num[i], temp, size);\
1610         if (error > max) {\
1611             max = error;\
1612             lsp_index[num] = i;\
1613         }\
1614     }\
1615 }
1616
1617 /**
1618  * Vector quantize the LSP frequencies.
1619  *
1620  * @param lsp      the current lsp vector
1621  * @param prev_lsp the previous lsp vector
1622  */
1623 static void lsp_quantize(uint8_t *lsp_index, int16_t *lsp, int16_t *prev_lsp)
1624 {
1625     int16_t weight[LPC_ORDER];
1626     int16_t min, max;
1627     int shift, i;
1628
1629     /* Calculate the VQ weighting vector */
1630     weight[0] = (1 << 20) / (lsp[1] - lsp[0]);
1631     weight[LPC_ORDER - 1] = (1 << 20) /
1632                             (lsp[LPC_ORDER - 1] - lsp[LPC_ORDER - 2]);
1633
1634     for (i = 1; i < LPC_ORDER - 1; i++) {
1635         min  = FFMIN(lsp[i] - lsp[i - 1], lsp[i + 1] - lsp[i]);
1636         if (min > 0x20)
1637             weight[i] = (1 << 20) / min;
1638         else
1639             weight[i] = INT16_MAX;
1640     }
1641
1642     /* Normalize */
1643     max = 0;
1644     for (i = 0; i < LPC_ORDER; i++)
1645         max = FFMAX(weight[i], max);
1646
1647     shift = normalize_bits_int16(max);
1648     for (i = 0; i < LPC_ORDER; i++) {
1649         weight[i] <<= shift;
1650     }
1651
1652     /* Compute the VQ target vector */
1653     for (i = 0; i < LPC_ORDER; i++) {
1654         lsp[i] -= dc_lsp[i] +
1655                   (((prev_lsp[i] - dc_lsp[i]) * 12288 + (1 << 14)) >> 15);
1656     }
1657
1658     get_index(0, 0, 3);
1659     get_index(1, 3, 3);
1660     get_index(2, 6, 4);
1661 }
1662
1663 /**
1664  * Apply the formant perceptual weighting filter.
1665  *
1666  * @param flt_coef filter coefficients
1667  * @param unq_lpc  unquantized lpc vector
1668  */
1669 static void perceptual_filter(G723_1_Context *p, int16_t *flt_coef,
1670                               int16_t *unq_lpc, int16_t *buf)
1671 {
1672     int16_t vector[FRAME_LEN + LPC_ORDER];
1673     int i, j, k, l = 0;
1674
1675     memcpy(buf, p->iir_mem, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
1676     memcpy(vector, p->fir_mem, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
1677     memcpy(vector + LPC_ORDER, buf + LPC_ORDER, sizeof(int16_t) * FRAME_LEN);
1678
1679     for (i = LPC_ORDER, j = 0; j < SUBFRAMES; i += SUBFRAME_LEN, j++) {
1680         for (k = 0; k < LPC_ORDER; k++) {
1681             flt_coef[k + 2 * l] = (unq_lpc[k + l] * percept_flt_tbl[0][k] +
1682                                   (1 << 14)) >> 15;
1683             flt_coef[k + 2 * l + LPC_ORDER] = (unq_lpc[k + l] *
1684                                              percept_flt_tbl[1][k] +
1685                                              (1 << 14)) >> 15;
1686         }
1687         iir_filter(flt_coef + 2 * l, flt_coef + 2 * l + LPC_ORDER, vector + i,
1688                    buf + i, 0);
1689         l += LPC_ORDER;
1690     }
1691     memcpy(p->iir_mem, buf + FRAME_LEN, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
1692     memcpy(p->fir_mem, vector + FRAME_LEN, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
1693 }
1694
1695 /**
1696  * Estimate the open loop pitch period.
1697  *
1698  * @param buf   perceptually weighted speech
1699  * @param start estimation is carried out from this position
1700  */
1701 static int estimate_pitch(int16_t *buf, int start)
1702 {
1703     int max_exp = 32;
1704     int max_ccr = 0x4000;
1705     int max_eng = 0x7fff;
1706     int index   = PITCH_MIN;
1707     int offset  = start - PITCH_MIN + 1;
1708
1709     int ccr, eng, orig_eng, ccr_eng, exp;
1710     int diff, temp;
1711
1712     int i;
1713
1714     orig_eng = ff_dot_product(buf + offset, buf + offset, HALF_FRAME_LEN);
1715
1716     for (i = PITCH_MIN; i <= PITCH_MAX - 3; i++) {
1717         offset--;
1718
1719         /* Update energy and compute correlation */
1720         orig_eng += buf[offset] * buf[offset] -
1721                     buf[offset + HALF_FRAME_LEN] * buf[offset + HALF_FRAME_LEN];
1722         ccr      =  ff_dot_product(buf + start, buf + offset, HALF_FRAME_LEN);
1723         if (ccr <= 0)
1724             continue;
1725
1726         /* Split into mantissa and exponent to maintain precision */
1727         exp  =   normalize_bits_int32(ccr);
1728         ccr  =   av_clipl_int32((int64_t)(ccr << exp) + (1 << 15)) >> 16;
1729         exp  <<= 1;
1730         ccr  *=  ccr;
1731         temp =   normalize_bits_int32(ccr);
1732         ccr  =   ccr << temp >> 16;
1733         exp  +=  temp;
1734
1735         temp =   normalize_bits_int32(orig_eng);
1736         eng  =   av_clipl_int32((int64_t)(orig_eng << temp) + (1 << 15)) >> 16;
1737         exp  -=  temp;
1738
1739         if (ccr >= eng) {
1740             exp--;
1741             ccr >>= 1;
1742         }
1743         if (exp > max_exp)
1744             continue;
1745
1746         if (exp + 1 < max_exp)
1747             goto update;
1748
1749         /* Equalize exponents before comparison */
1750         if (exp + 1 == max_exp)
1751             temp = max_ccr >> 1;
1752         else
1753             temp = max_ccr;
1754         ccr_eng = ccr * max_eng;
1755         diff    = ccr_eng - eng * temp;
1756         if (diff > 0 && (i - index < PITCH_MIN || diff > ccr_eng >> 2)) {
1757 update:
1758             index   = i;
1759             max_exp = exp;
1760             max_ccr = ccr;
1761             max_eng = eng;
1762         }
1763     }
1764     return index;
1765 }
1766
1767 /**
1768  * Compute harmonic noise filter parameters.
1769  *
1770  * @param buf       perceptually weighted speech
1771  * @param pitch_lag open loop pitch period
1772  * @param hf        harmonic filter parameters
1773  */
1774 static void comp_harmonic_coeff(int16_t *buf, int16_t pitch_lag, HFParam *hf)
1775 {
1776     int ccr, eng, max_ccr, max_eng;
1777     int exp, max, diff;
1778     int energy[15];
1779     int i, j;
1780
1781     for (i = 0, j = pitch_lag - 3; j <= pitch_lag + 3; i++, j++) {
1782         /* Compute residual energy */
1783         energy[i << 1] = ff_dot_product(buf - j, buf - j, SUBFRAME_LEN);
1784         /* Compute correlation */
1785         energy[(i << 1) + 1] = ff_dot_product(buf, buf - j, SUBFRAME_LEN);
1786     }
1787
1788     /* Compute target energy */
1789     energy[14] = ff_dot_product(buf, buf, SUBFRAME_LEN);
1790
1791     /* Normalize */
1792     max = 0;
1793     for (i = 0; i < 15; i++)
1794         max = FFMAX(max, FFABS(energy[i]));
1795
1796     exp = normalize_bits_int32(max);
1797     for (i = 0; i < 15; i++) {
1798         energy[i] = av_clipl_int32((int64_t)(energy[i] << exp) +
1799                                    (1 << 15)) >> 16;
1800     }
1801
1802     hf->index = -1;
1803     hf->gain  =  0;
1804     max_ccr   =  1;
1805     max_eng   =  0x7fff;
1806
1807     for (i = 0; i <= 6; i++) {
1808         eng = energy[i << 1];
1809         ccr = energy[(i << 1) + 1];
1810
1811         if (ccr <= 0)
1812             continue;
1813
1814         ccr  = (ccr * ccr + (1 << 14)) >> 15;
1815         diff = ccr * max_eng - eng * max_ccr;
1816         if (diff > 0) {
1817             max_ccr   = ccr;
1818             max_eng   = eng;
1819             hf->index = i;
1820         }
1821     }
1822
1823     if (hf->index == -1) {
1824         hf->index = pitch_lag;
1825         return;
1826     }
1827
1828     eng = energy[14] * max_eng;
1829     eng = (eng >> 2) + (eng >> 3);
1830     ccr = energy[(hf->index << 1) + 1] * energy[(hf->index << 1) + 1];
1831     if (eng < ccr) {
1832         eng = energy[(hf->index << 1) + 1];
1833
1834         if (eng >= max_eng)
1835             hf->gain = 0x2800;
1836         else
1837             hf->gain = ((eng << 15) / max_eng * 0x2800 + (1 << 14)) >> 15;
1838     }
1839     hf->index += pitch_lag - 3;
1840 }
1841
1842 /**
1843  * Apply the harmonic noise shaping filter.
1844  *
1845  * @param hf filter parameters
1846  */
1847 static void harmonic_filter(HFParam *hf, const int16_t *src, int16_t *dest)
1848 {
1849     int i;
1850
1851     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN; i++) {
1852         int64_t temp = hf->gain * src[i - hf->index] << 1;
1853         dest[i] = av_clipl_int32((src[i] << 16) - temp + (1 << 15)) >> 16;
1854     }
1855 }
1856
1857 static void harmonic_noise_sub(HFParam *hf, const int16_t *src, int16_t *dest)
1858 {
1859     int i;
1860     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN; i++) {
1861         int64_t temp = hf->gain * src[i - hf->index] << 1;
1862         dest[i] = av_clipl_int32(((dest[i] - src[i]) << 16) + temp +
1863                                  (1 << 15)) >> 16;
1864
1865     }
1866 }
1867
1868 /**
1869  * Combined synthesis and formant perceptual weighting filer.
1870  *
1871  * @param qnt_lpc  quantized lpc coefficients
1872  * @param perf_lpc perceptual filter coefficients
1873  * @param perf_fir perceptual filter fir memory
1874  * @param perf_iir perceptual filter iir memory
1875  * @param scale    the filter output will be scaled by 2^scale
1876  */
1877 static void synth_percept_filter(int16_t *qnt_lpc, int16_t *perf_lpc,
1878                                  int16_t *perf_fir, int16_t *perf_iir,
1879                                  const int16_t *src, int16_t *dest, int scale)
1880 {
1881     int i, j;
1882     int16_t buf_16[SUBFRAME_LEN + LPC_ORDER];
1883     int64_t buf[SUBFRAME_LEN];
1884
1885     int16_t *bptr_16 = buf_16 + LPC_ORDER;
1886
1887     memcpy(buf_16, perf_fir, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
1888     memcpy(dest - LPC_ORDER, perf_iir, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
1889
1890     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN; i++) {
1891         int64_t temp = 0;
1892         for (j = 1; j <= LPC_ORDER; j++)
1893             temp -= qnt_lpc[j - 1] * bptr_16[i - j];
1894
1895         buf[i]     = (src[i] << 15) + (temp << 3);
1896         bptr_16[i] = av_clipl_int32(buf[i] + (1 << 15)) >> 16;
1897     }
1898
1899     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN; i++) {
1900         int64_t fir = 0, iir = 0;
1901         for (j = 1; j <= LPC_ORDER; j++) {
1902             fir -= perf_lpc[j - 1] * bptr_16[i - j];
1903             iir += perf_lpc[j + LPC_ORDER - 1] * dest[i - j];
1904         }
1905         dest[i] = av_clipl_int32(((buf[i] + (fir << 3)) << scale) + (iir << 3) +
1906                                  (1 << 15)) >> 16;
1907     }
1908     memcpy(perf_fir, buf_16 + SUBFRAME_LEN, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
1909     memcpy(perf_iir, dest + SUBFRAME_LEN - LPC_ORDER,
1910            sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
1911 }
1912
1913 /**
1914  * Compute the adaptive codebook contribution.
1915  *
1916  * @param buf   input signal
1917  * @param index the current subframe index
1918  */
1919 static void acb_search(G723_1_Context *p, int16_t *residual,
1920                        int16_t *impulse_resp, const int16_t *buf,
1921                        int index)
1922 {
1923
1924     int16_t flt_buf[PITCH_ORDER][SUBFRAME_LEN];
1925
1926     const int16_t *cb_tbl = adaptive_cb_gain85;
1927
1928     int ccr_buf[PITCH_ORDER * SUBFRAMES << 2];
1929
1930     int pitch_lag = p->pitch_lag[index >> 1];
1931     int acb_lag   = 1;
1932     int acb_gain  = 0;
1933     int odd_frame = index & 1;
1934     int iter      = 3 + odd_frame;
1935     int count     = 0;
1936     int tbl_size  = 85;
1937
1938     int i, j, k, l, max;
1939     int64_t temp;
1940
1941     if (!odd_frame) {
1942         if (pitch_lag == PITCH_MIN)
1943             pitch_lag++;
1944         else
1945             pitch_lag = FFMIN(pitch_lag, PITCH_MAX - 5);
1946     }
1947
1948     for (i = 0; i < iter; i++) {
1949         get_residual(residual, p->prev_excitation, pitch_lag + i - 1);
1950
1951         for (j = 0; j < SUBFRAME_LEN; j++) {
1952             temp = 0;
1953             for (k = 0; k <= j; k++)
1954                 temp += residual[PITCH_ORDER - 1 + k] * impulse_resp[j - k];
1955             flt_buf[PITCH_ORDER - 1][j] = av_clipl_int32((temp << 1) +
1956                                                          (1 << 15)) >> 16;
1957         }
1958
1959         for (j = PITCH_ORDER - 2; j >= 0; j--) {
1960             flt_buf[j][0] = ((residual[j] << 13) + (1 << 14)) >> 15;
1961             for (k = 1; k < SUBFRAME_LEN; k++) {
1962                 temp = (flt_buf[j + 1][k - 1] << 15) +
1963                        residual[j] * impulse_resp[k];
1964                 flt_buf[j][k] = av_clipl_int32((temp << 1) + (1 << 15)) >> 16;
1965             }
1966         }
1967
1968         /* Compute crosscorrelation with the signal */
1969         for (j = 0; j < PITCH_ORDER; j++) {
1970             temp = ff_dot_product(buf, flt_buf[j], SUBFRAME_LEN);
1971             ccr_buf[count++] = av_clipl_int32(temp << 1);
1972         }
1973
1974         /* Compute energies */
1975         for (j = 0; j < PITCH_ORDER; j++) {
1976             ccr_buf[count++] = dot_product(flt_buf[j], flt_buf[j],
1977                                            SUBFRAME_LEN);
1978         }
1979
1980         for (j = 1; j < PITCH_ORDER; j++) {
1981             for (k = 0; k < j; k++) {
1982                 temp = ff_dot_product(flt_buf[j], flt_buf[k], SUBFRAME_LEN);
1983                 ccr_buf[count++] = av_clipl_int32(temp<<2);
1984             }
1985         }
1986     }
1987
1988     /* Normalize and shorten */
1989     max = 0;
1990     for (i = 0; i < 20 * iter; i++)
1991         max = FFMAX(max, FFABS(ccr_buf[i]));
1992
1993     temp = normalize_bits_int32(max);
1994
1995     for (i = 0; i < 20 * iter; i++){
1996         ccr_buf[i] = av_clipl_int32((int64_t)(ccr_buf[i] << temp) +
1997                                     (1 << 15)) >> 16;
1998     }
1999
2000     max = 0;
2001     for (i = 0; i < iter; i++) {
2002         /* Select quantization table */
2003         if (!odd_frame && pitch_lag + i - 1 >= SUBFRAME_LEN - 2 ||
2004             odd_frame && pitch_lag >= SUBFRAME_LEN - 2) {
2005             cb_tbl = adaptive_cb_gain170;
2006             tbl_size = 170;
2007         }
2008
2009         for (j = 0, k = 0; j < tbl_size; j++, k += 20) {
2010             temp = 0;
2011             for (l = 0; l < 20; l++)
2012                 temp += ccr_buf[20 * i + l] * cb_tbl[k + l];
2013             temp =  av_clipl_int32(temp);
2014
2015             if (temp > max) {
2016                 max      = temp;
2017                 acb_gain = j;
2018                 acb_lag  = i;
2019             }
2020         }
2021     }
2022
2023     if (!odd_frame) {
2024         pitch_lag += acb_lag - 1;
2025         acb_lag   =  1;
2026     }
2027
2028     p->pitch_lag[index >> 1]      = pitch_lag;
2029     p->subframe[index].ad_cb_lag  = acb_lag;
2030     p->subframe[index].ad_cb_gain = acb_gain;
2031 }
2032
2033 /**
2034  * Subtract the adaptive codebook contribution from the input
2035  * to obtain the residual.
2036  *
2037  * @param buf target vector
2038  */
2039 static void sub_acb_contrib(const int16_t *residual, const int16_t *impulse_resp,
2040                             int16_t *buf)
2041 {
2042     int i, j;
2043     /* Subtract adaptive CB contribution to obtain the residual */
2044     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN; i++) {
2045         int64_t temp = buf[i] << 14;
2046         for (j = 0; j <= i; j++)
2047             temp -= residual[j] * impulse_resp[i - j];
2048
2049         buf[i] = av_clipl_int32((temp << 2) + (1 << 15)) >> 16;
2050     }
2051 }
2052
2053 /**
2054  * Quantize the residual signal using the fixed codebook (MP-MLQ).
2055  *
2056  * @param optim optimized fixed codebook parameters
2057  * @param buf   excitation vector
2058  */
2059 static void get_fcb_param(FCBParam *optim, int16_t *impulse_resp,
2060                           int16_t *buf, int pulse_cnt, int pitch_lag)
2061 {
2062     FCBParam param;
2063     int16_t impulse_r[SUBFRAME_LEN];
2064     int16_t temp_corr[SUBFRAME_LEN];
2065     int16_t impulse_corr[SUBFRAME_LEN];
2066
2067     int ccr1[SUBFRAME_LEN];
2068     int ccr2[SUBFRAME_LEN];
2069     int amp, err, max, max_amp_index, min, scale, i, j, k, l;
2070
2071     int64_t temp;
2072
2073     /* Update impulse response */
2074     memcpy(impulse_r, impulse_resp, sizeof(int16_t) * SUBFRAME_LEN);
2075     param.dirac_train = 0;
2076     if (pitch_lag < SUBFRAME_LEN - 2) {
2077         param.dirac_train = 1;
2078         gen_dirac_train(impulse_r, pitch_lag);
2079     }
2080
2081     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN; i++)
2082         temp_corr[i] = impulse_r[i] >> 1;
2083
2084     /* Compute impulse response autocorrelation */
2085     temp = dot_product(temp_corr, temp_corr, SUBFRAME_LEN);
2086
2087     scale = normalize_bits_int32(temp);
2088     impulse_corr[0] = av_clipl_int32((temp << scale) + (1 << 15)) >> 16;
2089
2090     for (i = 1; i < SUBFRAME_LEN; i++) {
2091         temp = dot_product(temp_corr + i, temp_corr, SUBFRAME_LEN - i);
2092         impulse_corr[i] = av_clipl_int32((temp << scale) + (1 << 15)) >> 16;
2093     }
2094
2095     /* Compute crosscorrelation of impulse response with residual signal */
2096     scale -= 4;
2097     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN; i++){
2098         temp = dot_product(buf + i, impulse_r, SUBFRAME_LEN - i);
2099         if (scale < 0)
2100             ccr1[i] = temp >> -scale;
2101         else
2102             ccr1[i] = av_clipl_int32(temp << scale);
2103     }
2104
2105     /* Search loop */
2106     for (i = 0; i < GRID_SIZE; i++) {
2107         /* Maximize the crosscorrelation */
2108         max = 0;
2109         for (j = i; j < SUBFRAME_LEN; j += GRID_SIZE) {
2110             temp = FFABS(ccr1[j]);
2111             if (temp >= max) {
2112                 max = temp;
2113                 param.pulse_pos[0] = j;
2114             }
2115         }
2116
2117         /* Quantize the gain (max crosscorrelation/impulse_corr[0]) */
2118         amp = max;
2119         min = 1 << 30;
2120         max_amp_index = GAIN_LEVELS - 2;
2121         for (j = max_amp_index; j >= 2; j--) {
2122             temp = av_clipl_int32((int64_t)fixed_cb_gain[j] *
2123                                   impulse_corr[0] << 1);
2124             temp = FFABS(temp - amp);
2125             if (temp < min) {
2126                 min = temp;
2127                 max_amp_index = j;
2128             }
2129         }
2130
2131         max_amp_index--;
2132         /* Select additional gain values */
2133         for (j = 1; j < 5; j++) {
2134             for (k = i; k < SUBFRAME_LEN; k += GRID_SIZE) {
2135                 temp_corr[k] = 0;
2136                 ccr2[k]      = ccr1[k];
2137             }
2138             param.amp_index = max_amp_index + j - 2;
2139             amp = fixed_cb_gain[param.amp_index];
2140
2141             param.pulse_sign[0] = (ccr2[param.pulse_pos[0]] < 0) ? -amp : amp;
2142             temp_corr[param.pulse_pos[0]] = 1;
2143
2144             for (k = 1; k < pulse_cnt; k++) {
2145                 max = -1 << 30;
2146                 for (l = i; l < SUBFRAME_LEN; l += GRID_SIZE) {
2147                     if (temp_corr[l])
2148                         continue;
2149                     temp = impulse_corr[FFABS(l - param.pulse_pos[k - 1])];
2150                     temp = av_clipl_int32((int64_t)temp *
2151                                           param.pulse_sign[k - 1] << 1);
2152                     ccr2[l] -= temp;
2153                     temp = FFABS(ccr2[l]);
2154                     if (temp > max) {
2155                         max = temp;
2156                         param.pulse_pos[k] = l;
2157                     }
2158                 }
2159
2160                 param.pulse_sign[k] = (ccr2[param.pulse_pos[k]] < 0) ?
2161                                       -amp : amp;
2162                 temp_corr[param.pulse_pos[k]] = 1;
2163             }
2164
2165             /* Create the error vector */
2166             memset(temp_corr, 0, sizeof(int16_t) * SUBFRAME_LEN);
2167
2168             for (k = 0; k < pulse_cnt; k++)
2169                 temp_corr[param.pulse_pos[k]] = param.pulse_sign[k];
2170
2171             for (k = SUBFRAME_LEN - 1; k >= 0; k--) {
2172                 temp = 0;
2173                 for (l = 0; l <= k; l++) {
2174                     int prod = av_clipl_int32((int64_t)temp_corr[l] *
2175                                               impulse_r[k - l] << 1);
2176                     temp     = av_clipl_int32(temp + prod);
2177                 }
2178                 temp_corr[k] = temp << 2 >> 16;
2179             }
2180
2181             /* Compute square of error */
2182             err = 0;
2183             for (k = 0; k < SUBFRAME_LEN; k++) {
2184                 int64_t prod;
2185                 prod = av_clipl_int32((int64_t)buf[k] * temp_corr[k] << 1);
2186                 err  = av_clipl_int32(err - prod);
2187                 prod = av_clipl_int32((int64_t)temp_corr[k] * temp_corr[k]);
2188                 err  = av_clipl_int32(err + prod);
2189             }
2190
2191             /* Minimize */
2192             if (err < optim->min_err) {
2193                 optim->min_err     = err;
2194                 optim->grid_index  = i;
2195                 optim->amp_index   = param.amp_index;
2196                 optim->dirac_train = param.dirac_train;
2197
2198                 for (k = 0; k < pulse_cnt; k++) {
2199                     optim->pulse_sign[k] = param.pulse_sign[k];
2200                     optim->pulse_pos[k]  = param.pulse_pos[k];
2201                 }
2202             }
2203         }
2204     }
2205 }
2206
2207 /**
2208  * Encode the pulse position and gain of the current subframe.
2209  *
2210  * @param optim optimized fixed CB parameters
2211  * @param buf   excitation vector
2212  */
2213 static void pack_fcb_param(G723_1_Subframe *subfrm, FCBParam *optim,
2214                            int16_t *buf, int pulse_cnt)
2215 {
2216     int i, j;
2217
2218     j = PULSE_MAX - pulse_cnt;
2219
2220     subfrm->pulse_sign = 0;
2221     subfrm->pulse_pos  = 0;
2222
2223     for (i = 0; i < SUBFRAME_LEN >> 1; i++) {
2224         int val = buf[optim->grid_index + (i << 1)];
2225         if (!val) {
2226             subfrm->pulse_pos += combinatorial_table[j][i];
2227         } else {
2228             subfrm->pulse_sign <<= 1;
2229             if (val < 0) subfrm->pulse_sign++;
2230             j++;
2231
2232             if (j == PULSE_MAX) break;
2233         }
2234     }
2235     subfrm->amp_index   = optim->amp_index;
2236     subfrm->grid_index  = optim->grid_index;
2237     subfrm->dirac_train = optim->dirac_train;
2238 }
2239
2240 /**
2241  * Compute the fixed codebook excitation.
2242  *
2243  * @param buf          target vector
2244  * @param impulse_resp impulse response of the combined filter
2245  */
2246 static void fcb_search(G723_1_Context *p, int16_t *impulse_resp,
2247                        int16_t *buf, int index)
2248 {
2249     FCBParam optim;
2250     int pulse_cnt = pulses[index];
2251     int i;
2252
2253     optim.min_err = 1 << 30;
2254     get_fcb_param(&optim, impulse_resp, buf, pulse_cnt, SUBFRAME_LEN);
2255
2256     if (p->pitch_lag[index >> 1] < SUBFRAME_LEN - 2) {
2257         get_fcb_param(&optim, impulse_resp, buf, pulse_cnt,
2258                       p->pitch_lag[index >> 1]);
2259     }
2260
2261     /* Reconstruct the excitation */
2262     memset(buf, 0, sizeof(int16_t) * SUBFRAME_LEN);
2263     for (i = 0; i < pulse_cnt; i++)
2264         buf[optim.pulse_pos[i]] = optim.pulse_sign[i];
2265
2266     pack_fcb_param(&p->subframe[index], &optim, buf, pulse_cnt);
2267
2268     if (optim.dirac_train)
2269         gen_dirac_train(buf, p->pitch_lag[index >> 1]);
2270 }
2271
2272 /**
2273  * Pack the frame parameters into output bitstream.
2274  *
2275  * @param frame output buffer
2276  * @param size  size of the buffer
2277  */
2278 static int pack_bitstream(G723_1_Context *p, unsigned char *frame, int size)
2279 {
2280     PutBitContext pb;
2281     int info_bits, i, temp;
2282
2283     init_put_bits(&pb, frame, size);
2284
2285     if (p->cur_rate == RATE_6300) {
2286         info_bits = 0;
2287         put_bits(&pb, 2, info_bits);
2288     }else
2289         av_assert0(0);
2290
2291     put_bits(&pb, 8, p->lsp_index[2]);
2292     put_bits(&pb, 8, p->lsp_index[1]);
2293     put_bits(&pb, 8, p->lsp_index[0]);
2294
2295     put_bits(&pb, 7, p->pitch_lag[0] - PITCH_MIN);
2296     put_bits(&pb, 2, p->subframe[1].ad_cb_lag);
2297     put_bits(&pb, 7, p->pitch_lag[1] - PITCH_MIN);
2298     put_bits(&pb, 2, p->subframe[3].ad_cb_lag);
2299
2300     /* Write 12 bit combined gain */
2301     for (i = 0; i < SUBFRAMES; i++) {
2302         temp = p->subframe[i].ad_cb_gain * GAIN_LEVELS +
2303                p->subframe[i].amp_index;
2304         if (p->cur_rate ==  RATE_6300)
2305             temp += p->subframe[i].dirac_train << 11;
2306         put_bits(&pb, 12, temp);
2307     }
2308
2309     put_bits(&pb, 1, p->subframe[0].grid_index);
2310     put_bits(&pb, 1, p->subframe[1].grid_index);
2311     put_bits(&pb, 1, p->subframe[2].grid_index);
2312     put_bits(&pb, 1, p->subframe[3].grid_index);
2313
2314     if (p->cur_rate == RATE_6300) {
2315         skip_put_bits(&pb, 1); /* reserved bit */
2316
2317         /* Write 13 bit combined position index */
2318         temp = (p->subframe[0].pulse_pos >> 16) * 810 +
2319                (p->subframe[1].pulse_pos >> 14) *  90 +
2320                (p->subframe[2].pulse_pos >> 16) *   9 +
2321                (p->subframe[3].pulse_pos >> 14);
2322         put_bits(&pb, 13, temp);
2323
2324         put_bits(&pb, 16, p->subframe[0].pulse_pos & 0xffff);
2325         put_bits(&pb, 14, p->subframe[1].pulse_pos & 0x3fff);
2326         put_bits(&pb, 16, p->subframe[2].pulse_pos & 0xffff);
2327         put_bits(&pb, 14, p->subframe[3].pulse_pos & 0x3fff);
2328
2329         put_bits(&pb, 6, p->subframe[0].pulse_sign);
2330         put_bits(&pb, 5, p->subframe[1].pulse_sign);
2331         put_bits(&pb, 6, p->subframe[2].pulse_sign);
2332         put_bits(&pb, 5, p->subframe[3].pulse_sign);
2333     }
2334
2335     flush_put_bits(&pb);
2336     return frame_size[info_bits];
2337 }
2338
2339 static int g723_1_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
2340                             const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
2341 {
2342     G723_1_Context *p = avctx->priv_data;
2343     int16_t unq_lpc[LPC_ORDER * SUBFRAMES];
2344     int16_t qnt_lpc[LPC_ORDER * SUBFRAMES];
2345     int16_t cur_lsp[LPC_ORDER];
2346     int16_t weighted_lpc[LPC_ORDER * SUBFRAMES << 1];
2347     int16_t vector[FRAME_LEN + PITCH_MAX];
2348     int offset, ret;
2349     int16_t *in_orig = av_memdup(frame->data[0], frame->nb_samples * sizeof(int16_t));
2350     int16_t *in = in_orig;
2351
2352     HFParam hf[4];
2353     int i, j;
2354
2355     if (!in)
2356         return AVERROR(ENOMEM);
2357
2358     highpass_filter(in, &p->hpf_fir_mem, &p->hpf_iir_mem);
2359
2360     memcpy(vector, p->prev_data, HALF_FRAME_LEN * sizeof(int16_t));
2361     memcpy(vector + HALF_FRAME_LEN, in, FRAME_LEN * sizeof(int16_t));
2362
2363     comp_lpc_coeff(vector, unq_lpc);
2364     lpc2lsp(&unq_lpc[LPC_ORDER * 3], p->prev_lsp, cur_lsp);
2365     lsp_quantize(p->lsp_index, cur_lsp, p->prev_lsp);
2366
2367     /* Update memory */
2368     memcpy(vector + LPC_ORDER, p->prev_data + SUBFRAME_LEN,
2369            sizeof(int16_t) * SUBFRAME_LEN);
2370     memcpy(vector + LPC_ORDER + SUBFRAME_LEN, in,
2371            sizeof(int16_t) * (HALF_FRAME_LEN + SUBFRAME_LEN));
2372     memcpy(p->prev_data, in + HALF_FRAME_LEN,
2373            sizeof(int16_t) * HALF_FRAME_LEN);
2374     memcpy(in, vector + LPC_ORDER, sizeof(int16_t) * FRAME_LEN);
2375
2376     perceptual_filter(p, weighted_lpc, unq_lpc, vector);
2377
2378     memcpy(in, vector + LPC_ORDER, sizeof(int16_t) * FRAME_LEN);
2379     memcpy(vector, p->prev_weight_sig, sizeof(int16_t) * PITCH_MAX);
2380     memcpy(vector + PITCH_MAX, in, sizeof(int16_t) * FRAME_LEN);
2381
2382     scale_vector(vector, vector, FRAME_LEN + PITCH_MAX);
2383
2384     p->pitch_lag[0] = estimate_pitch(vector, PITCH_MAX);
2385     p->pitch_lag[1] = estimate_pitch(vector, PITCH_MAX + HALF_FRAME_LEN);
2386
2387     for (i = PITCH_MAX, j = 0; j < SUBFRAMES; i += SUBFRAME_LEN, j++)
2388         comp_harmonic_coeff(vector + i, p->pitch_lag[j >> 1], hf + j);
2389
2390     memcpy(vector, p->prev_weight_sig, sizeof(int16_t) * PITCH_MAX);
2391     memcpy(vector + PITCH_MAX, in, sizeof(int16_t) * FRAME_LEN);
2392     memcpy(p->prev_weight_sig, vector + FRAME_LEN, sizeof(int16_t) * PITCH_MAX);
2393
2394     for (i = 0, j = 0; j < SUBFRAMES; i += SUBFRAME_LEN, j++)
2395         harmonic_filter(hf + j, vector + PITCH_MAX + i, in + i);
2396
2397     inverse_quant(cur_lsp, p->prev_lsp, p->lsp_index, 0);
2398     lsp_interpolate(qnt_lpc, cur_lsp, p->prev_lsp);
2399
2400     memcpy(p->prev_lsp, cur_lsp, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
2401
2402     offset = 0;
2403     for (i = 0; i < SUBFRAMES; i++) {
2404         int16_t impulse_resp[SUBFRAME_LEN];
2405         int16_t residual[SUBFRAME_LEN + PITCH_ORDER - 1];
2406         int16_t flt_in[SUBFRAME_LEN];
2407         int16_t zero[LPC_ORDER], fir[LPC_ORDER], iir[LPC_ORDER];
2408
2409         /**
2410          * Compute the combined impulse response of the synthesis filter,
2411          * formant perceptual weighting filter and harmonic noise shaping filter
2412          */
2413         memset(zero, 0, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
2414         memset(vector, 0, sizeof(int16_t) * PITCH_MAX);
2415         memset(flt_in, 0, sizeof(int16_t) * SUBFRAME_LEN);
2416
2417         flt_in[0] = 1 << 13; /* Unit impulse */
2418         synth_percept_filter(qnt_lpc + offset, weighted_lpc + (offset << 1),
2419                              zero, zero, flt_in, vector + PITCH_MAX, 1);
2420         harmonic_filter(hf + i, vector + PITCH_MAX, impulse_resp);
2421
2422          /* Compute the combined zero input response */
2423         flt_in[0] = 0;
2424         memcpy(fir, p->perf_fir_mem, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
2425         memcpy(iir, p->perf_iir_mem, sizeof(int16_t) * LPC_ORDER);
2426
2427         synth_percept_filter(qnt_lpc + offset, weighted_lpc + (offset << 1),
2428                              fir, iir, flt_in, vector + PITCH_MAX, 0);
2429         memcpy(vector, p->harmonic_mem, sizeof(int16_t) * PITCH_MAX);
2430         harmonic_noise_sub(hf + i, vector + PITCH_MAX, in);
2431
2432         acb_search(p, residual, impulse_resp, in, i);
2433         gen_acb_excitation(residual, p->prev_excitation,p->pitch_lag[i >> 1],
2434                            &p->subframe[i], p->cur_rate);
2435         sub_acb_contrib(residual, impulse_resp, in);
2436
2437         fcb_search(p, impulse_resp, in, i);
2438
2439         /* Reconstruct the excitation */
2440         gen_acb_excitation(impulse_resp, p->prev_excitation, p->pitch_lag[i >> 1],
2441                            &p->subframe[i], RATE_6300);
2442
2443         memmove(p->prev_excitation, p->prev_excitation + SUBFRAME_LEN,
2444                sizeof(int16_t) * (PITCH_MAX - SUBFRAME_LEN));
2445         for (j = 0; j < SUBFRAME_LEN; j++)
2446             in[j] = av_clip_int16((in[j] << 1) + impulse_resp[j]);
2447         memcpy(p->prev_excitation + PITCH_MAX - SUBFRAME_LEN, in,
2448                sizeof(int16_t) * SUBFRAME_LEN);
2449
2450         /* Update filter memories */
2451         synth_percept_filter(qnt_lpc + offset, weighted_lpc + (offset << 1),
2452                              p->perf_fir_mem, p->perf_iir_mem,
2453                              in, vector + PITCH_MAX, 0);
2454         memmove(p->harmonic_mem, p->harmonic_mem + SUBFRAME_LEN,
2455                 sizeof(int16_t) * (PITCH_MAX - SUBFRAME_LEN));
2456         memcpy(p->harmonic_mem + PITCH_MAX - SUBFRAME_LEN, vector + PITCH_MAX,
2457                sizeof(int16_t) * SUBFRAME_LEN);
2458
2459         in += SUBFRAME_LEN;
2460         offset += LPC_ORDER;
2461     }
2462
2463     av_freep(&in_orig); in = NULL;
2464
2465     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, 24)) < 0)
2466         return ret;
2467
2468     *got_packet_ptr = 1;
2469     avpkt->size = pack_bitstream(p, avpkt->data, avpkt->size);
2470     return 0;
2471 }
2472
2473 AVCodec ff_g723_1_encoder = {
2474     .name           = "g723_1",
2475     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("G.723.1"),
2476     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
2477     .id             = AV_CODEC_ID_G723_1,
2478     .priv_data_size = sizeof(G723_1_Context),
2479     .init           = g723_1_encode_init,
2480     .encode2        = g723_1_encode_frame,
2481     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,
2482                                                     AV_SAMPLE_FMT_NONE},
2483 };
2484 #endif