0e9446f1be80f2d1684cc7139100264a60876585
[ffmpeg.git] / libavcodec / amrwbdec.c
1 /*
2  * AMR wideband decoder
3  * Copyright (c) 2010 Marcelo Galvao Povoa
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A particular PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * AMR wideband decoder
25  */
26
27 #include "libavutil/channel_layout.h"
28 #include "libavutil/common.h"
29 #include "libavutil/float_dsp.h"
30 #include "libavutil/lfg.h"
31
32 #include "avcodec.h"
33 #include "lsp.h"
34 #include "celp_filters.h"
35 #include "celp_math.h"
36 #include "acelp_filters.h"
37 #include "acelp_vectors.h"
38 #include "acelp_pitch_delay.h"
39 #include "internal.h"
40
41 #define AMR_USE_16BIT_TABLES
42 #include "amr.h"
43
44 #include "amrwbdata.h"
45 #include "mips/amrwbdec_mips.h"
46
47 typedef struct {
48     AMRWBFrame                             frame; ///< AMRWB parameters decoded from bitstream
49     enum Mode                        fr_cur_mode; ///< mode index of current frame
50     uint8_t                           fr_quality; ///< frame quality index (FQI)
51     float                      isf_cur[LP_ORDER]; ///< working ISF vector from current frame
52     float                   isf_q_past[LP_ORDER]; ///< quantized ISF vector of the previous frame
53     float               isf_past_final[LP_ORDER]; ///< final processed ISF vector of the previous frame
54     double                      isp[4][LP_ORDER]; ///< ISP vectors from current frame
55     double               isp_sub4_past[LP_ORDER]; ///< ISP vector for the 4th subframe of the previous frame
56
57     float                   lp_coef[4][LP_ORDER]; ///< Linear Prediction Coefficients from ISP vector
58
59     uint8_t                       base_pitch_lag; ///< integer part of pitch lag for the next relative subframe
60     uint8_t                        pitch_lag_int; ///< integer part of pitch lag of the previous subframe
61
62     float excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 2 + AMRWB_SFR_SIZE]; ///< current excitation and all necessary excitation history
63     float                            *excitation; ///< points to current excitation in excitation_buf[]
64
65     float           pitch_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< adaptive codebook (pitch) vector for current subframe
66     float           fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< algebraic codebook (fixed) vector for current subframe
67
68     float                    prediction_error[4]; ///< quantified prediction errors {20log10(^gamma_gc)} for previous four subframes
69     float                          pitch_gain[6]; ///< quantified pitch gains for the current and previous five subframes
70     float                          fixed_gain[2]; ///< quantified fixed gains for the current and previous subframes
71
72     float                              tilt_coef; ///< {beta_1} related to the voicing of the previous subframe
73
74     float                 prev_sparse_fixed_gain; ///< previous fixed gain; used by anti-sparseness to determine "onset"
75     uint8_t                    prev_ir_filter_nr; ///< previous impulse response filter "impNr": 0 - strong, 1 - medium, 2 - none
76     float                           prev_tr_gain; ///< previous initial gain used by noise enhancer for threshold
77
78     float samples_az[LP_ORDER + AMRWB_SFR_SIZE];         ///< low-band samples and memory from synthesis at 12.8kHz
79     float samples_up[UPS_MEM_SIZE + AMRWB_SFR_SIZE];     ///< low-band samples and memory processed for upsampling
80     float samples_hb[LP_ORDER_16k + AMRWB_SFR_SIZE_16k]; ///< high-band samples and memory from synthesis at 16kHz
81
82     float          hpf_31_mem[2], hpf_400_mem[2]; ///< previous values in the high pass filters
83     float                           demph_mem[1]; ///< previous value in the de-emphasis filter
84     float               bpf_6_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band band pass filter
85     float                 lpf_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band low pass filter
86
87     AVLFG                                   prng; ///< random number generator for white noise excitation
88     uint8_t                          first_frame; ///< flag active during decoding of the first frame
89     ACELPFContext                     acelpf_ctx; ///< context for filters for ACELP-based codecs
90     ACELPVContext                     acelpv_ctx; ///< context for vector operations for ACELP-based codecs
91     CELPFContext                       celpf_ctx; ///< context for filters for CELP-based codecs
92     CELPMContext                       celpm_ctx; ///< context for fixed point math operations
93
94 } AMRWBContext;
95
96 static av_cold int amrwb_decode_init(AVCodecContext *avctx)
97 {
98     AMRWBContext *ctx = avctx->priv_data;
99     int i;
100
101     if (avctx->channels > 1) {
102         av_log_missing_feature(avctx, "multi-channel AMR", 0);
103         return AVERROR_PATCHWELCOME;
104     }
105
106     avctx->channels       = 1;
107     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
108     if (!avctx->sample_rate)
109         avctx->sample_rate = 16000;
110     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
111
112     av_lfg_init(&ctx->prng, 1);
113
114     ctx->excitation  = &ctx->excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1];
115     ctx->first_frame = 1;
116
117     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
118         ctx->isf_past_final[i] = isf_init[i] * (1.0f / (1 << 15));
119
120     for (i = 0; i < 4; i++)
121         ctx->prediction_error[i] = MIN_ENERGY;
122
123     ff_acelp_filter_init(&ctx->acelpf_ctx);
124     ff_acelp_vectors_init(&ctx->acelpv_ctx);
125     ff_celp_filter_init(&ctx->celpf_ctx);
126     ff_celp_math_init(&ctx->celpm_ctx);
127
128     return 0;
129 }
130
131 /**
132  * Decode the frame header in the "MIME/storage" format. This format
133  * is simpler and does not carry the auxiliary frame information.
134  *
135  * @param[in] ctx                  The Context
136  * @param[in] buf                  Pointer to the input buffer
137  *
138  * @return The decoded header length in bytes
139  */
140 static int decode_mime_header(AMRWBContext *ctx, const uint8_t *buf)
141 {
142     /* Decode frame header (1st octet) */
143     ctx->fr_cur_mode  = buf[0] >> 3 & 0x0F;
144     ctx->fr_quality   = (buf[0] & 0x4) == 0x4;
145
146     return 1;
147 }
148
149 /**
150  * Decode quantized ISF vectors using 36-bit indexes (6K60 mode only).
151  *
152  * @param[in]  ind                 Array of 5 indexes
153  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
154  *
155  */
156 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
157 {
158     int i;
159
160     for (i = 0; i < 9; i++)
161         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
162
163     for (i = 0; i < 7; i++)
164         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
165
166     for (i = 0; i < 5; i++)
167         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
168
169     for (i = 0; i < 4; i++)
170         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
171
172     for (i = 0; i < 7; i++)
173         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
174 }
175
176 /**
177  * Decode quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode).
178  *
179  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
180  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
181  *
182  */
183 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
184 {
185     int i;
186
187     for (i = 0; i < 9; i++)
188         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
189
190     for (i = 0; i < 7; i++)
191         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
192
193     for (i = 0; i < 3; i++)
194         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
195
196     for (i = 0; i < 3; i++)
197         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
198
199     for (i = 0; i < 3; i++)
200         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
201
202     for (i = 0; i < 3; i++)
203         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
204
205     for (i = 0; i < 4; i++)
206         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
207 }
208
209 /**
210  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor.
211  * Updates past ISF vector.
212  *
213  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
214  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
215  *
216  */
217 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
218 {
219     int i;
220     float tmp;
221
222     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
223         tmp = isf_q[i];
224         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
225         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
226         isf_past[i] = tmp;
227     }
228 }
229
230 /**
231  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
232  * to obtain an ISP vector for each subframe.
233  *
234  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
235  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
236  */
237 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
238 {
239     int i, k;
240
241     for (k = 0; k < 3; k++) {
242         float c = isfp_inter[k];
243         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
244             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
245     }
246 }
247
248 /**
249  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes).
250  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution.
251  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag.
252  *
253  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
254  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
255  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
256  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
257  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
258  */
259 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
260                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
261 {
262     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
263         if (pitch_index < 376) {
264             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
265             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
266         } else if (pitch_index < 440) {
267             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
268             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) << 1;
269             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
270         } else {
271             *lag_int  = pitch_index - 280;
272             *lag_frac = 0;
273         }
274         /* minimum lag for next subframe */
275         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
276                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
277         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
278         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
279         // actually always uses its floor, I'm following the latter
280     } else {
281         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
282         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
283         *lag_int += *base_lag_int;
284     }
285 }
286
287 /**
288  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes.
289  * The description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 the
290  * relative index is used for all subframes except the first.
291  */
292 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
293                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
294 {
295     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
296         if (pitch_index < 116) {
297             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
298             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) << 1;
299         } else {
300             *lag_int  = pitch_index - 24;
301             *lag_frac = 0;
302         }
303         // XXX: same problem as before
304         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
305                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
306     } else {
307         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
308         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) << 1;
309         *lag_int += *base_lag_int;
310     }
311 }
312
313 /**
314  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
315  * pitch delay, which is obtained in this function.
316  *
317  * @param[in,out] ctx              The context
318  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
319  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
320  */
321 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
322                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
323                                 const int subframe)
324 {
325     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
326     int i;
327     float *exc     = ctx->excitation;
328     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
329
330     if (mode <= MODE_8k85) {
331         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
332                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
333     } else
334         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
335                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
336
337     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
338     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
339
340     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
341        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
342     ctx->acelpf_ctx.acelp_interpolatef(exc,
343                           exc + 1 - pitch_lag_int,
344                           ac_inter, 4,
345                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
346                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
347
348     /* Check which pitch signal path should be used
349      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
350     if (amr_subframe->ltp) {
351         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
352     } else {
353         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
354             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
355                                    0.18 * exc[i + 1];
356         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
357     }
358 }
359
360 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
361 #define BIT_STR(x,lsb,len) (((x) >> (lsb)) & ((1 << (len)) - 1))
362
363 /** Get the bit at specified position */
364 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
365
366 /**
367  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
368  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
369  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2).
370  *
371  * The results are given in out[], in which a negative number means
372  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) ).
373  *
374  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
375  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
376  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
377  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
378  */
379 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
380 {
381     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
382
383     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
384 }
385
386 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
387 {
388     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
389     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
390
391     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
392     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
393     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
394 }
395
396 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
397 {
398     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
399
400     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
401                     m - 1, off + half_2p);
402     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
403 }
404
405 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
406 {
407     int half_4p, subhalf_2p;
408     int b_offset = 1 << (m - 1);
409
410     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
411     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
412         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
413         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
414
415         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
416                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
417         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
418                         m - 1, off + half_4p);
419         break;
420     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
421         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
422                         m - 1, off);
423         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
424                         m - 1, off + b_offset);
425         break;
426     case 2: /* 2 pulses in each half */
427         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
428                         m - 1, off);
429         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
430                         m - 1, off + b_offset);
431         break;
432     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
433         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
434                         m - 1, off);
435         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
436                         m - 1, off + b_offset);
437         break;
438     }
439 }
440
441 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
442 {
443     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
444
445     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
446                     m - 1, off + half_3p);
447
448     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
449 }
450
451 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
452 {
453     int b_offset = 1 << (m - 1);
454     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
455     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
456     int half_other = b_offset - half_more;
457
458     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
459     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
460         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
461                         m - 1, off + half_more);
462         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
463                         m - 1, off + half_more);
464         break;
465     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
466         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
467                         m - 1, off + half_other);
468         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
469                         m - 1, off + half_more);
470         break;
471     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
472         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
473                         m - 1, off + half_other);
474         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
475                         m - 1, off + half_more);
476         break;
477     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
478         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
479                         m - 1, off);
480         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
481                         m - 1, off + b_offset);
482         break;
483     }
484 }
485
486 /**
487  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
488  * then construct the algebraic codebook vector.
489  *
490  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
491  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
492  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
493  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
494  */
495 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
496                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
497 {
498     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
499      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
500     int sig_pos[4][6];
501     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
502     int i, j;
503
504     switch (mode) {
505     case MODE_6k60:
506         for (i = 0; i < 2; i++)
507             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
508         break;
509     case MODE_8k85:
510         for (i = 0; i < 4; i++)
511             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
512         break;
513     case MODE_12k65:
514         for (i = 0; i < 4; i++)
515             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
516         break;
517     case MODE_14k25:
518         for (i = 0; i < 2; i++)
519             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
520         for (i = 2; i < 4; i++)
521             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
522         break;
523     case MODE_15k85:
524         for (i = 0; i < 4; i++)
525             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
526         break;
527     case MODE_18k25:
528         for (i = 0; i < 4; i++)
529             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
530                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
531         break;
532     case MODE_19k85:
533         for (i = 0; i < 2; i++)
534             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
535                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
536         for (i = 2; i < 4; i++)
537             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
538                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
539         break;
540     case MODE_23k05:
541     case MODE_23k85:
542         for (i = 0; i < 4; i++)
543             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
544                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
545         break;
546     }
547
548     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
549
550     for (i = 0; i < 4; i++)
551         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
552             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
553
554             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
555         }
556 }
557
558 /**
559  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor.
560  *
561  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
562  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
563  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
564  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
565  */
566 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
567                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
568 {
569     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
570                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
571
572     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
573     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
574 }
575
576 /**
577  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector.
578  *
579  * @param[in]     ctx              The context
580  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
581  */
582 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
583 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
584 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
585 {
586     int i;
587
588     /* Tilt part */
589     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
590         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
591
592     /* Periodicity enhancement part */
593     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
594         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
595 }
596
597 /**
598  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced).
599  *
600  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
601  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
602  * @param[in] ctx                  The context
603  */
604 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
605 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
606 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
607                           float *f_vector, float f_gain,
608                           CELPMContext *ctx)
609 {
610     double p_ener = (double) ctx->dot_productf(p_vector, p_vector,
611                                                           AMRWB_SFR_SIZE) *
612                     p_gain * p_gain;
613     double f_ener = (double) ctx->dot_productf(f_vector, f_vector,
614                                                           AMRWB_SFR_SIZE) *
615                     f_gain * f_gain;
616
617     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener);
618 }
619
620 /**
621  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters,
622  * also known as "adaptive phase dispersion".
623  *
624  * @param[in]     ctx              The context
625  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
626  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
627  *
628  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
629  */
630 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
631                               float *fixed_vector, float *buf)
632 {
633     int ir_filter_nr;
634
635     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
636         return fixed_vector;
637
638     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
639         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
640     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
641         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
642     } else
643         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
644
645     /* detect 'onset' */
646     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
647         if (ir_filter_nr < 2)
648             ir_filter_nr++;
649     } else {
650         int i, count = 0;
651
652         for (i = 0; i < 6; i++)
653             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
654                 count++;
655
656         if (count > 2)
657             ir_filter_nr = 0;
658
659         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
660             ir_filter_nr--;
661     }
662
663     /* update ir filter strength history */
664     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
665
666     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
667
668     if (ir_filter_nr < 2) {
669         int i;
670         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
671
672         /* Circular convolution code in the reference
673          * decoder was modified to avoid using one
674          * extra array. The filtered vector is given by:
675          *
676          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
677          */
678
679         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
680         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
681             if (fixed_vector[i])
682                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
683                                   AMRWB_SFR_SIZE);
684         fixed_vector = buf;
685     }
686
687     return fixed_vector;
688 }
689
690 /**
691  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
692  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability.
693  */
694 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
695 {
696     int i;
697     float acc = 0.0;
698
699     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
700         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
701
702     // XXX: This part is not so clear from the reference code
703     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
704     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
705 }
706
707 /**
708  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
709  * fluctuation in the energy of excitation.
710  *
711  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
712  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
713  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
714  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
715  *
716  * @return The smoothed gain
717  */
718 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
719                             float voice_fac,  float stab_fac)
720 {
721     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
722     float g0;
723
724     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
725     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
726     // be simpler
727     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
728         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
729                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
730     } else
731         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
732                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
733
734     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
735
736     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
737 }
738
739 /**
740  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies.
741  *
742  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
743  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
744  */
745 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
746 {
747     int i;
748     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
749     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
750
751     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
752
753     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
754         float cur = fixed_vector[i];
755
756         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
757         last = cur;
758     }
759
760     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
761 }
762
763 /**
764  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation.
765  *
766  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
767  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
768  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
769  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
770  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
771  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
772  */
773 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
774                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
775                       float *samples)
776 {
777     ctx->acelpv_ctx.weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
778                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
779
780     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
781     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
782         int i;
783         float energy = ctx->celpm_ctx.dot_productf(excitation, excitation,
784                                                     AMRWB_SFR_SIZE);
785
786         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
787         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
788         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
789
790         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
791             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
792
793         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
794                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
795     }
796
797     ctx->celpf_ctx.celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
798                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
799 }
800
801 /**
802  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
803  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
804  *
805  * @param[out]    out              Output buffer
806  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
807  * @param[in]     m                Filter coefficient
808  * @param[in,out] mem              State from last filtering
809  */
810 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
811 {
812     int i;
813
814     out[0] = in[0] + m * mem[0];
815
816     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
817          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
818
819     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
820 }
821
822 /**
823  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
824  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address.
825  *
826  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
827  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
828  * @param[in]  o_size              Output signal length
829  * @param[in] ctx                  The context
830  */
831 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size, CELPMContext *ctx)
832 {
833     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
834     int i, j, k;
835     int int_part = 0, frac_part;
836
837     i = 0;
838     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
839         out[i] = in[int_part];
840         frac_part = 4;
841         i++;
842
843         for (k = 1; k < 5; k++) {
844             out[i] = ctx->dot_productf(in0 + int_part,
845                                                   upsample_fir[4 - frac_part],
846                                                   UPS_MEM_SIZE);
847             int_part++;
848             frac_part--;
849             i++;
850         }
851     }
852 }
853
854 /**
855  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
856  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag.
857  *
858  * @param[in] ctx                  The context
859  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
860  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
861  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
862  */
863 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
864                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
865 {
866     int wsp = (vad > 0);
867     float tilt;
868
869     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
870         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
871
872     tilt = ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
873            ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
874
875     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
876     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
877 }
878
879 /**
880  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
881  * one and scaled by the given gain.
882  *
883  * @param[in]  ctx                 The context
884  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
885  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
886  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
887  */
888 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
889                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
890 {
891     int i;
892     float energy = ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth_exc, synth_exc,
893                                                 AMRWB_SFR_SIZE);
894
895     /* Generate a white-noise excitation */
896     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
897         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
898
899     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
900                                             energy * hb_gain * hb_gain,
901                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
902 }
903
904 /**
905  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector.
906  */
907 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
908 {
909     int i;
910     float sum = 0.0;
911
912     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
913         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
914         sum += prod * prod;
915     }
916     return sum;
917 }
918
919 /**
920  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
921  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band.
922  *
923  * @param[out] isf Buffer for extrapolated isf; contains LP_ORDER
924  *                 values on input
925  */
926 static void extrapolate_isf(float isf[LP_ORDER_16k])
927 {
928     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
929     float corr_lag[3];
930     float est, scale;
931     int i, j, i_max_corr;
932
933     isf[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
934
935     /* Calculate the difference vector */
936     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
937         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
938
939     diff_mean = 0.0;
940     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
941         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
942
943     /* Find which is the maximum autocorrelation */
944     i_max_corr = 0;
945     for (i = 0; i < 3; i++) {
946         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
947
948         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
949             i_max_corr = i;
950     }
951     i_max_corr++;
952
953     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
954         isf[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
955                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
956
957     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
958     est   = 7965 + (isf[2] - isf[3] - isf[4]) / 6.0;
959     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - isf[LP_ORDER - 2]) /
960             (isf[LP_ORDER_16k - 2] - isf[LP_ORDER - 2]);
961
962     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
963         diff_isf[j] = scale * (isf[i] - isf[i - 1]);
964
965     /* Stability insurance */
966     for (i = 1; i < LP_ORDER_16k - LP_ORDER; i++)
967         if (diff_isf[i] + diff_isf[i - 1] < 5.0) {
968             if (diff_isf[i] > diff_isf[i - 1]) {
969                 diff_isf[i - 1] = 5.0 - diff_isf[i];
970             } else
971                 diff_isf[i] = 5.0 - diff_isf[i - 1];
972         }
973
974     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
975         isf[i] = isf[i - 1] + diff_isf[j] * (1.0f / (1 << 15));
976
977     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
978     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
979         isf[i] *= 0.8;
980 }
981
982 /**
983  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
984  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
985  *
986  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
987  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
988  * @param[in]  gamma               Weighting factor
989  * @param[in]  size                LP array size
990  */
991 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
992 {
993     int i;
994     float fac = gamma;
995
996     for (i = 0; i < size; i++) {
997         out[i] = lpc[i] * fac;
998         fac   *= gamma;
999     }
1000 }
1001
1002 /**
1003  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
1004  * frequency band excitation at 16kHz.
1005  *
1006  * @param[in]     ctx              The context
1007  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
1008  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
1009  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
1010  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
1011  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
1012  */
1013 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
1014                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
1015 {
1016     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
1017     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
1018
1019     if (mode == MODE_6k60) {
1020         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
1021         double e_isp[LP_ORDER_16k];
1022
1023         ctx->acelpv_ctx.weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
1024                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
1025
1026         extrapolate_isf(e_isf);
1027
1028         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1029         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1030         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1031
1032         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1033     } else {
1034         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1035     }
1036
1037     ctx->celpf_ctx.celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1038                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1039 }
1040
1041 /**
1042  * Apply a 15th order filter to high-band samples.
1043  * The filter characteristic depends on the given coefficients.
1044  *
1045  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1046  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1047  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1048  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1049  *
1050  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1051  */
1052
1053 #ifndef hb_fir_filter
1054 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1055                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1056 {
1057     int i, j;
1058     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1059
1060     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1061     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1062
1063     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1064         out[i] = 0.0;
1065         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1066             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1067     }
1068
1069     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1070 }
1071 #endif /* hb_fir_filter */
1072
1073 /**
1074  * Update context state before the next subframe.
1075  */
1076 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1077 {
1078     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1079             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1080
1081     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1082     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1083
1084     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1085             LP_ORDER * sizeof(float));
1086     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1087             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1088     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1089             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1090 }
1091
1092 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1093                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1094 {
1095     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1096     AVFrame *frame     = data;
1097     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1098     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1099     int buf_size       = avpkt->size;
1100     int expected_fr_size, header_size;
1101     float *buf_out;
1102     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1103     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1104     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1105     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1106     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1107     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1108     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1109     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1110     float hb_gain;
1111     int sub, i, ret;
1112
1113     /* get output buffer */
1114     frame->nb_samples = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1115     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0) {
1116         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1117         return ret;
1118     }
1119     buf_out = (float *)frame->data[0];
1120
1121     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1122     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_SID) {
1123         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1124                "Invalid mode %d\n", ctx->fr_cur_mode);
1125         return AVERROR_INVALIDDATA;
1126     }
1127     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1128
1129     if (buf_size < expected_fr_size) {
1130         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1131             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1132         *got_frame_ptr = 0;
1133         return AVERROR_INVALIDDATA;
1134     }
1135
1136     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1137         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1138
1139     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) { /* Comfort noise frame */
1140         av_log_missing_feature(avctx, "SID mode", 1);
1141         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1142     }
1143
1144     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1145         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1146
1147     /* Decode the quantized ISF vector */
1148     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1149         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1150     } else {
1151         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1152     }
1153
1154     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1155     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1156
1157     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1158
1159     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1160     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1161
1162     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1163     if (ctx->first_frame) {
1164         ctx->first_frame = 0;
1165         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1166     }
1167     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1168
1169     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1170         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1171
1172     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1173         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1174         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1175
1176         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1177         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1178         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1179         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1180                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1181
1182         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1183
1184         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1185                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1186
1187         ctx->fixed_gain[0] =
1188             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1189                                   ctx->celpm_ctx.dot_productf(ctx->fixed_vector,
1190                                                                ctx->fixed_vector,
1191                                                                AMRWB_SFR_SIZE) /
1192                                   AMRWB_SFR_SIZE,
1193                        ctx->prediction_error,
1194                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1195
1196         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1197         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1198                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0],
1199                                       &ctx->celpm_ctx);
1200         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1201
1202         /* Construct current excitation */
1203         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1204             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1205             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1206             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1207         }
1208
1209         /* Post-processing of excitation elements */
1210         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1211                                           voice_fac, stab_fac);
1212
1213         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1214                                              spare_vector);
1215
1216         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1217
1218         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1219                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1220
1221         /* Synthesis speech post-processing */
1222         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1223                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1224
1225         ctx->acelpf_ctx.acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1226             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1227             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1228
1229         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1230                      AMRWB_SFR_SIZE_16k, &ctx->celpm_ctx);
1231
1232         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1233         ctx->acelpf_ctx.acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1234             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1235             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1236
1237         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1238                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1239
1240         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1241
1242         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1243                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1244
1245         /* High-band post-processing filters */
1246         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1247                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1248
1249         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1250             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1251                           hb_samples);
1252
1253         /* Add the low and high frequency bands */
1254         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1255             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1256
1257         /* Update buffers and history */
1258         update_sub_state(ctx);
1259     }
1260
1261     /* update state for next frame */
1262     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1263     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1264
1265     *got_frame_ptr = 1;
1266
1267     return expected_fr_size;
1268 }
1269
1270 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1271     .name           = "amrwb",
1272     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1273     .id             = AV_CODEC_ID_AMR_WB,
1274     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1275     .init           = amrwb_decode_init,
1276     .decode         = amrwb_decode_frame,
1277     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
1278     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMR-WB (Adaptive Multi-Rate WideBand)"),
1279     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLT,
1280                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1281 };