Include libavutil/channel_layout.h instead of libavutil/audioconvert.h
[ffmpeg.git] / libavcodec / amrwbdec.c
1 /*
2  * AMR wideband decoder
3  * Copyright (c) 2010 Marcelo Galvao Povoa
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A particular PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * AMR wideband decoder
25  */
26
27 #include "libavutil/channel_layout.h"
28 #include "libavutil/common.h"
29 #include "libavutil/lfg.h"
30
31 #include "avcodec.h"
32 #include "dsputil.h"
33 #include "lsp.h"
34 #include "celp_filters.h"
35 #include "acelp_filters.h"
36 #include "acelp_vectors.h"
37 #include "acelp_pitch_delay.h"
38
39 #define AMR_USE_16BIT_TABLES
40 #include "amr.h"
41
42 #include "amrwbdata.h"
43
44 typedef struct {
45     AVFrame                              avframe; ///< AVFrame for decoded samples
46     AMRWBFrame                             frame; ///< AMRWB parameters decoded from bitstream
47     enum Mode                        fr_cur_mode; ///< mode index of current frame
48     uint8_t                           fr_quality; ///< frame quality index (FQI)
49     float                      isf_cur[LP_ORDER]; ///< working ISF vector from current frame
50     float                   isf_q_past[LP_ORDER]; ///< quantized ISF vector of the previous frame
51     float               isf_past_final[LP_ORDER]; ///< final processed ISF vector of the previous frame
52     double                      isp[4][LP_ORDER]; ///< ISP vectors from current frame
53     double               isp_sub4_past[LP_ORDER]; ///< ISP vector for the 4th subframe of the previous frame
54
55     float                   lp_coef[4][LP_ORDER]; ///< Linear Prediction Coefficients from ISP vector
56
57     uint8_t                       base_pitch_lag; ///< integer part of pitch lag for the next relative subframe
58     uint8_t                        pitch_lag_int; ///< integer part of pitch lag of the previous subframe
59
60     float excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 2 + AMRWB_SFR_SIZE]; ///< current excitation and all necessary excitation history
61     float                            *excitation; ///< points to current excitation in excitation_buf[]
62
63     float           pitch_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< adaptive codebook (pitch) vector for current subframe
64     float           fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< algebraic codebook (fixed) vector for current subframe
65
66     float                    prediction_error[4]; ///< quantified prediction errors {20log10(^gamma_gc)} for previous four subframes
67     float                          pitch_gain[6]; ///< quantified pitch gains for the current and previous five subframes
68     float                          fixed_gain[2]; ///< quantified fixed gains for the current and previous subframes
69
70     float                              tilt_coef; ///< {beta_1} related to the voicing of the previous subframe
71
72     float                 prev_sparse_fixed_gain; ///< previous fixed gain; used by anti-sparseness to determine "onset"
73     uint8_t                    prev_ir_filter_nr; ///< previous impulse response filter "impNr": 0 - strong, 1 - medium, 2 - none
74     float                           prev_tr_gain; ///< previous initial gain used by noise enhancer for threshold
75
76     float samples_az[LP_ORDER + AMRWB_SFR_SIZE];         ///< low-band samples and memory from synthesis at 12.8kHz
77     float samples_up[UPS_MEM_SIZE + AMRWB_SFR_SIZE];     ///< low-band samples and memory processed for upsampling
78     float samples_hb[LP_ORDER_16k + AMRWB_SFR_SIZE_16k]; ///< high-band samples and memory from synthesis at 16kHz
79
80     float          hpf_31_mem[2], hpf_400_mem[2]; ///< previous values in the high pass filters
81     float                           demph_mem[1]; ///< previous value in the de-emphasis filter
82     float               bpf_6_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band band pass filter
83     float                 lpf_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band low pass filter
84
85     AVLFG                                   prng; ///< random number generator for white noise excitation
86     uint8_t                          first_frame; ///< flag active during decoding of the first frame
87 } AMRWBContext;
88
89 static av_cold int amrwb_decode_init(AVCodecContext *avctx)
90 {
91     AMRWBContext *ctx = avctx->priv_data;
92     int i;
93
94     if (avctx->channels > 1) {
95         av_log_missing_feature(avctx, "multi-channel AMR", 0);
96         return AVERROR_PATCHWELCOME;
97     }
98
99     avctx->channels       = 1;
100     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
101     avctx->sample_rate    = 16000;
102     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
103
104     av_lfg_init(&ctx->prng, 1);
105
106     ctx->excitation  = &ctx->excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1];
107     ctx->first_frame = 1;
108
109     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
110         ctx->isf_past_final[i] = isf_init[i] * (1.0f / (1 << 15));
111
112     for (i = 0; i < 4; i++)
113         ctx->prediction_error[i] = MIN_ENERGY;
114
115     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->avframe);
116     avctx->coded_frame = &ctx->avframe;
117
118     return 0;
119 }
120
121 /**
122  * Decode the frame header in the "MIME/storage" format. This format
123  * is simpler and does not carry the auxiliary frame information.
124  *
125  * @param[in] ctx                  The Context
126  * @param[in] buf                  Pointer to the input buffer
127  *
128  * @return The decoded header length in bytes
129  */
130 static int decode_mime_header(AMRWBContext *ctx, const uint8_t *buf)
131 {
132     /* Decode frame header (1st octet) */
133     ctx->fr_cur_mode  = buf[0] >> 3 & 0x0F;
134     ctx->fr_quality   = (buf[0] & 0x4) == 0x4;
135
136     return 1;
137 }
138
139 /**
140  * Decode quantized ISF vectors using 36-bit indexes (6K60 mode only).
141  *
142  * @param[in]  ind                 Array of 5 indexes
143  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
144  *
145  */
146 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
147 {
148     int i;
149
150     for (i = 0; i < 9; i++)
151         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
152
153     for (i = 0; i < 7; i++)
154         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
155
156     for (i = 0; i < 5; i++)
157         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
158
159     for (i = 0; i < 4; i++)
160         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
161
162     for (i = 0; i < 7; i++)
163         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
164 }
165
166 /**
167  * Decode quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode).
168  *
169  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
170  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
171  *
172  */
173 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
174 {
175     int i;
176
177     for (i = 0; i < 9; i++)
178         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
179
180     for (i = 0; i < 7; i++)
181         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
182
183     for (i = 0; i < 3; i++)
184         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
185
186     for (i = 0; i < 3; i++)
187         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
188
189     for (i = 0; i < 3; i++)
190         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
191
192     for (i = 0; i < 3; i++)
193         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
194
195     for (i = 0; i < 4; i++)
196         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
197 }
198
199 /**
200  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor.
201  * Updates past ISF vector.
202  *
203  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
204  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
205  *
206  */
207 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
208 {
209     int i;
210     float tmp;
211
212     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
213         tmp = isf_q[i];
214         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
215         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
216         isf_past[i] = tmp;
217     }
218 }
219
220 /**
221  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
222  * to obtain an ISP vector for each subframe.
223  *
224  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
225  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
226  */
227 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
228 {
229     int i, k;
230
231     for (k = 0; k < 3; k++) {
232         float c = isfp_inter[k];
233         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
234             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
235     }
236 }
237
238 /**
239  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes).
240  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution.
241  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag.
242  *
243  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
244  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
245  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
246  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
247  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
248  */
249 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
250                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
251 {
252     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
253         if (pitch_index < 376) {
254             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
255             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
256         } else if (pitch_index < 440) {
257             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
258             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) << 1;
259             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
260         } else {
261             *lag_int  = pitch_index - 280;
262             *lag_frac = 0;
263         }
264         /* minimum lag for next subframe */
265         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
266                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
267         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
268         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
269         // actually always uses its floor, I'm following the latter
270     } else {
271         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
272         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
273         *lag_int += *base_lag_int;
274     }
275 }
276
277 /**
278  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes.
279  * The description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 the
280  * relative index is used for all subframes except the first.
281  */
282 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
283                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
284 {
285     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
286         if (pitch_index < 116) {
287             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
288             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) << 1;
289         } else {
290             *lag_int  = pitch_index - 24;
291             *lag_frac = 0;
292         }
293         // XXX: same problem as before
294         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
295                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
296     } else {
297         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
298         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) << 1;
299         *lag_int += *base_lag_int;
300     }
301 }
302
303 /**
304  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
305  * pitch delay, which is obtained in this function.
306  *
307  * @param[in,out] ctx              The context
308  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
309  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
310  */
311 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
312                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
313                                 const int subframe)
314 {
315     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
316     int i;
317     float *exc     = ctx->excitation;
318     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
319
320     if (mode <= MODE_8k85) {
321         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
322                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
323     } else
324         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
325                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
326
327     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
328     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
329
330     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
331        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
332     ff_acelp_interpolatef(exc, exc + 1 - pitch_lag_int,
333                           ac_inter, 4,
334                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
335                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
336
337     /* Check which pitch signal path should be used
338      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
339     if (amr_subframe->ltp) {
340         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
341     } else {
342         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
343             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
344                                    0.18 * exc[i + 1];
345         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
346     }
347 }
348
349 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
350 #define BIT_STR(x,lsb,len) (((x) >> (lsb)) & ((1 << (len)) - 1))
351
352 /** Get the bit at specified position */
353 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
354
355 /**
356  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
357  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
358  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2).
359  *
360  * The results are given in out[], in which a negative number means
361  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) ).
362  *
363  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
364  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
365  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
366  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
367  */
368 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
369 {
370     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
371
372     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
373 }
374
375 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
376 {
377     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
378     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
379
380     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
381     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
382     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
383 }
384
385 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
386 {
387     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
388
389     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
390                     m - 1, off + half_2p);
391     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
392 }
393
394 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
395 {
396     int half_4p, subhalf_2p;
397     int b_offset = 1 << (m - 1);
398
399     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
400     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
401         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
402         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
403
404         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
405                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
406         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
407                         m - 1, off + half_4p);
408         break;
409     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
410         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
411                         m - 1, off);
412         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
413                         m - 1, off + b_offset);
414         break;
415     case 2: /* 2 pulses in each half */
416         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
417                         m - 1, off);
418         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
419                         m - 1, off + b_offset);
420         break;
421     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
422         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
423                         m - 1, off);
424         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
425                         m - 1, off + b_offset);
426         break;
427     }
428 }
429
430 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
431 {
432     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
433
434     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
435                     m - 1, off + half_3p);
436
437     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
438 }
439
440 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
441 {
442     int b_offset = 1 << (m - 1);
443     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
444     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
445     int half_other = b_offset - half_more;
446
447     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
448     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
449         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
450                         m - 1, off + half_more);
451         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
452                         m - 1, off + half_more);
453         break;
454     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
455         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
456                         m - 1, off + half_other);
457         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
458                         m - 1, off + half_more);
459         break;
460     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
461         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
462                         m - 1, off + half_other);
463         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
464                         m - 1, off + half_more);
465         break;
466     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
467         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
468                         m - 1, off);
469         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
470                         m - 1, off + b_offset);
471         break;
472     }
473 }
474
475 /**
476  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
477  * then construct the algebraic codebook vector.
478  *
479  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
480  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
481  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
482  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
483  */
484 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
485                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
486 {
487     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
488      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
489     int sig_pos[4][6];
490     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
491     int i, j;
492
493     switch (mode) {
494     case MODE_6k60:
495         for (i = 0; i < 2; i++)
496             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
497         break;
498     case MODE_8k85:
499         for (i = 0; i < 4; i++)
500             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
501         break;
502     case MODE_12k65:
503         for (i = 0; i < 4; i++)
504             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
505         break;
506     case MODE_14k25:
507         for (i = 0; i < 2; i++)
508             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
509         for (i = 2; i < 4; i++)
510             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
511         break;
512     case MODE_15k85:
513         for (i = 0; i < 4; i++)
514             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
515         break;
516     case MODE_18k25:
517         for (i = 0; i < 4; i++)
518             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
519                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
520         break;
521     case MODE_19k85:
522         for (i = 0; i < 2; i++)
523             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
524                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
525         for (i = 2; i < 4; i++)
526             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
527                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
528         break;
529     case MODE_23k05:
530     case MODE_23k85:
531         for (i = 0; i < 4; i++)
532             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
533                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
534         break;
535     }
536
537     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
538
539     for (i = 0; i < 4; i++)
540         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
541             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
542
543             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
544         }
545 }
546
547 /**
548  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor.
549  *
550  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
551  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
552  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
553  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
554  */
555 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
556                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
557 {
558     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
559                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
560
561     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
562     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
563 }
564
565 /**
566  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector.
567  *
568  * @param[in]     ctx              The context
569  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
570  */
571 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
572 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
573 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
574 {
575     int i;
576
577     /* Tilt part */
578     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
579         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
580
581     /* Periodicity enhancement part */
582     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
583         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
584 }
585
586 /**
587  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced).
588  *
589  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
590  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
591  */
592 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
593 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
594 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
595                           float *f_vector, float f_gain)
596 {
597     double p_ener = (double) ff_scalarproduct_float_c(p_vector, p_vector,
598                                                       AMRWB_SFR_SIZE) *
599                     p_gain * p_gain;
600     double f_ener = (double) ff_scalarproduct_float_c(f_vector, f_vector,
601                                                       AMRWB_SFR_SIZE) *
602                     f_gain * f_gain;
603
604     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener);
605 }
606
607 /**
608  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters,
609  * also known as "adaptive phase dispersion".
610  *
611  * @param[in]     ctx              The context
612  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
613  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
614  *
615  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
616  */
617 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
618                               float *fixed_vector, float *buf)
619 {
620     int ir_filter_nr;
621
622     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
623         return fixed_vector;
624
625     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
626         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
627     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
628         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
629     } else
630         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
631
632     /* detect 'onset' */
633     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
634         if (ir_filter_nr < 2)
635             ir_filter_nr++;
636     } else {
637         int i, count = 0;
638
639         for (i = 0; i < 6; i++)
640             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
641                 count++;
642
643         if (count > 2)
644             ir_filter_nr = 0;
645
646         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
647             ir_filter_nr--;
648     }
649
650     /* update ir filter strength history */
651     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
652
653     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
654
655     if (ir_filter_nr < 2) {
656         int i;
657         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
658
659         /* Circular convolution code in the reference
660          * decoder was modified to avoid using one
661          * extra array. The filtered vector is given by:
662          *
663          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
664          */
665
666         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
667         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
668             if (fixed_vector[i])
669                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
670                                   AMRWB_SFR_SIZE);
671         fixed_vector = buf;
672     }
673
674     return fixed_vector;
675 }
676
677 /**
678  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
679  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability.
680  */
681 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
682 {
683     int i;
684     float acc = 0.0;
685
686     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
687         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
688
689     // XXX: This part is not so clear from the reference code
690     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
691     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
692 }
693
694 /**
695  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
696  * fluctuation in the energy of excitation.
697  *
698  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
699  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
700  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
701  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
702  *
703  * @return The smoothed gain
704  */
705 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
706                             float voice_fac,  float stab_fac)
707 {
708     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
709     float g0;
710
711     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
712     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
713     // be simpler
714     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
715         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
716                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
717     } else
718         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
719                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
720
721     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
722
723     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
724 }
725
726 /**
727  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies.
728  *
729  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
730  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
731  */
732 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
733 {
734     int i;
735     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
736     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
737
738     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
739
740     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
741         float cur = fixed_vector[i];
742
743         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
744         last = cur;
745     }
746
747     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
748 }
749
750 /**
751  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation.
752  *
753  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
754  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
755  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
756  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
757  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
758  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
759  */
760 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
761                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
762                       float *samples)
763 {
764     ff_weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
765                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
766
767     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
768     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
769         int i;
770         float energy = ff_scalarproduct_float_c(excitation, excitation,
771                                                 AMRWB_SFR_SIZE);
772
773         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
774         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
775         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
776
777         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
778             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
779
780         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
781                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
782     }
783
784     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
785                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
786 }
787
788 /**
789  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
790  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
791  *
792  * @param[out]    out              Output buffer
793  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
794  * @param[in]     m                Filter coefficient
795  * @param[in,out] mem              State from last filtering
796  */
797 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
798 {
799     int i;
800
801     out[0] = in[0] + m * mem[0];
802
803     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
804          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
805
806     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
807 }
808
809 /**
810  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
811  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address.
812  *
813  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
814  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
815  * @param[in]  o_size              Output signal length
816  */
817 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size)
818 {
819     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
820     int i, j, k;
821     int int_part = 0, frac_part;
822
823     i = 0;
824     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
825         out[i] = in[int_part];
826         frac_part = 4;
827         i++;
828
829         for (k = 1; k < 5; k++) {
830             out[i] = ff_scalarproduct_float_c(in0 + int_part,
831                                               upsample_fir[4 - frac_part],
832                                               UPS_MEM_SIZE);
833             int_part++;
834             frac_part--;
835             i++;
836         }
837     }
838 }
839
840 /**
841  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
842  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag.
843  *
844  * @param[in] ctx                  The context
845  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
846  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
847  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
848  */
849 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
850                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
851 {
852     int wsp = (vad > 0);
853     float tilt;
854
855     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
856         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
857
858     tilt = ff_scalarproduct_float_c(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
859            ff_scalarproduct_float_c(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
860
861     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
862     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
863 }
864
865 /**
866  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
867  * one and scaled by the given gain.
868  *
869  * @param[in]  ctx                 The context
870  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
871  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
872  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
873  */
874 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
875                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
876 {
877     int i;
878     float energy = ff_scalarproduct_float_c(synth_exc, synth_exc, AMRWB_SFR_SIZE);
879
880     /* Generate a white-noise excitation */
881     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
882         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
883
884     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
885                                             energy * hb_gain * hb_gain,
886                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
887 }
888
889 /**
890  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector.
891  */
892 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
893 {
894     int i;
895     float sum = 0.0;
896
897     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
898         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
899         sum += prod * prod;
900     }
901     return sum;
902 }
903
904 /**
905  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
906  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band.
907  *
908  * @param[out] isf Buffer for extrapolated isf; contains LP_ORDER
909  *                 values on input
910  */
911 static void extrapolate_isf(float isf[LP_ORDER_16k])
912 {
913     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
914     float corr_lag[3];
915     float est, scale;
916     int i, j, i_max_corr;
917
918     isf[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
919
920     /* Calculate the difference vector */
921     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
922         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
923
924     diff_mean = 0.0;
925     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
926         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
927
928     /* Find which is the maximum autocorrelation */
929     i_max_corr = 0;
930     for (i = 0; i < 3; i++) {
931         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
932
933         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
934             i_max_corr = i;
935     }
936     i_max_corr++;
937
938     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
939         isf[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
940                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
941
942     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
943     est   = 7965 + (isf[2] - isf[3] - isf[4]) / 6.0;
944     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - isf[LP_ORDER - 2]) /
945             (isf[LP_ORDER_16k - 2] - isf[LP_ORDER - 2]);
946
947     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
948         diff_isf[j] = scale * (isf[i] - isf[i - 1]);
949
950     /* Stability insurance */
951     for (i = 1; i < LP_ORDER_16k - LP_ORDER; i++)
952         if (diff_isf[i] + diff_isf[i - 1] < 5.0) {
953             if (diff_isf[i] > diff_isf[i - 1]) {
954                 diff_isf[i - 1] = 5.0 - diff_isf[i];
955             } else
956                 diff_isf[i] = 5.0 - diff_isf[i - 1];
957         }
958
959     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
960         isf[i] = isf[i - 1] + diff_isf[j] * (1.0f / (1 << 15));
961
962     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
963     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
964         isf[i] *= 0.8;
965 }
966
967 /**
968  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
969  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
970  *
971  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
972  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
973  * @param[in]  gamma               Weighting factor
974  * @param[in]  size                LP array size
975  */
976 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
977 {
978     int i;
979     float fac = gamma;
980
981     for (i = 0; i < size; i++) {
982         out[i] = lpc[i] * fac;
983         fac   *= gamma;
984     }
985 }
986
987 /**
988  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
989  * frequency band excitation at 16kHz.
990  *
991  * @param[in]     ctx              The context
992  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
993  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
994  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
995  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
996  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
997  */
998 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
999                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
1000 {
1001     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
1002     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
1003
1004     if (mode == MODE_6k60) {
1005         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
1006         double e_isp[LP_ORDER_16k];
1007
1008         ff_weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
1009                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
1010
1011         extrapolate_isf(e_isf);
1012
1013         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1014         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1015         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1016
1017         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1018     } else {
1019         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1020     }
1021
1022     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1023                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1024 }
1025
1026 /**
1027  * Apply a 15th order filter to high-band samples.
1028  * The filter characteristic depends on the given coefficients.
1029  *
1030  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1031  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1032  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1033  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1034  *
1035  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1036  */
1037 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1038                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1039 {
1040     int i, j;
1041     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1042
1043     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1044     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1045
1046     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1047         out[i] = 0.0;
1048         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1049             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1050     }
1051
1052     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1053 }
1054
1055 /**
1056  * Update context state before the next subframe.
1057  */
1058 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1059 {
1060     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1061             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1062
1063     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1064     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1065
1066     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1067             LP_ORDER * sizeof(float));
1068     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1069             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1070     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1071             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1072 }
1073
1074 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1075                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1076 {
1077     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1078     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1079     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1080     int buf_size       = avpkt->size;
1081     int expected_fr_size, header_size;
1082     float *buf_out;
1083     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1084     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1085     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1086     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1087     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1088     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1089     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1090     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1091     float hb_gain;
1092     int sub, i, ret;
1093
1094     /* get output buffer */
1095     ctx->avframe.nb_samples = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1096     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ctx->avframe)) < 0) {
1097         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1098         return ret;
1099     }
1100     buf_out = (float *)ctx->avframe.data[0];
1101
1102     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1103     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_SID) {
1104         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1105                "Invalid mode %d\n", ctx->fr_cur_mode);
1106         return AVERROR_INVALIDDATA;
1107     }
1108     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1109
1110     if (buf_size < expected_fr_size) {
1111         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1112             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1113         *got_frame_ptr = 0;
1114         return AVERROR_INVALIDDATA;
1115     }
1116
1117     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1118         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1119
1120     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) { /* Comfort noise frame */
1121         av_log_missing_feature(avctx, "SID mode", 1);
1122         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1123     }
1124
1125     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1126         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1127
1128     /* Decode the quantized ISF vector */
1129     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1130         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1131     } else {
1132         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1133     }
1134
1135     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1136     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1137
1138     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1139
1140     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1141     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1142
1143     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1144     if (ctx->first_frame) {
1145         ctx->first_frame = 0;
1146         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1147     }
1148     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1149
1150     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1151         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1152
1153     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1154         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1155         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1156
1157         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1158         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1159         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1160         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1161                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1162
1163         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1164
1165         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1166                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1167
1168         ctx->fixed_gain[0] =
1169             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1170                                   ff_scalarproduct_float_c(ctx->fixed_vector,
1171                                                            ctx->fixed_vector,
1172                                                            AMRWB_SFR_SIZE) /
1173                                   AMRWB_SFR_SIZE,
1174                        ctx->prediction_error,
1175                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1176
1177         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1178         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1179                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0]);
1180         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1181
1182         /* Construct current excitation */
1183         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1184             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1185             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1186             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1187         }
1188
1189         /* Post-processing of excitation elements */
1190         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1191                                           voice_fac, stab_fac);
1192
1193         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1194                                              spare_vector);
1195
1196         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1197
1198         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1199                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1200
1201         /* Synthesis speech post-processing */
1202         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1203                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1204
1205         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1206             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1207             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1208
1209         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1210                      AMRWB_SFR_SIZE_16k);
1211
1212         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1213         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1214             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1215             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1216
1217         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1218                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1219
1220         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1221
1222         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1223                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1224
1225         /* High-band post-processing filters */
1226         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1227                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1228
1229         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1230             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1231                           hb_samples);
1232
1233         /* Add the low and high frequency bands */
1234         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1235             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1236
1237         /* Update buffers and history */
1238         update_sub_state(ctx);
1239     }
1240
1241     /* update state for next frame */
1242     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1243     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1244
1245     *got_frame_ptr   = 1;
1246     *(AVFrame *)data = ctx->avframe;
1247
1248     return expected_fr_size;
1249 }
1250
1251 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1252     .name           = "amrwb",
1253     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1254     .id             = AV_CODEC_ID_AMR_WB,
1255     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1256     .init           = amrwb_decode_init,
1257     .decode         = amrwb_decode_frame,
1258     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
1259     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMR-WB (Adaptive Multi-Rate WideBand)"),
1260     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLT,
1261                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1262 };