avcodec/aacdec_fixed: use 64bit to avoid overflow in rounding in apply_dependent_coup...
[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 AMRWBContext {
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         avpriv_report_missing_feature(avctx, "multi-channel AMR");
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 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
156 {
157     int i;
158
159     for (i = 0; i < 9; i++)
160         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
161
162     for (i = 0; i < 7; i++)
163         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
164
165     for (i = 0; i < 5; i++)
166         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
167
168     for (i = 0; i < 4; i++)
169         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
170
171     for (i = 0; i < 7; i++)
172         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
173 }
174
175 /**
176  * Decode quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode).
177  *
178  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
179  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
180  */
181 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
182 {
183     int i;
184
185     for (i = 0; i < 9; i++)
186         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
187
188     for (i = 0; i < 7; i++)
189         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
190
191     for (i = 0; i < 3; i++)
192         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
193
194     for (i = 0; i < 3; i++)
195         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
196
197     for (i = 0; i < 3; i++)
198         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
199
200     for (i = 0; i < 3; i++)
201         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
202
203     for (i = 0; i < 4; i++)
204         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
205 }
206
207 /**
208  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor.
209  * Updates past ISF vector.
210  *
211  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
212  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
213  */
214 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
215 {
216     int i;
217     float tmp;
218
219     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
220         tmp = isf_q[i];
221         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
222         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
223         isf_past[i] = tmp;
224     }
225 }
226
227 /**
228  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
229  * to obtain an ISP vector for each subframe.
230  *
231  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
232  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
233  */
234 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
235 {
236     int i, k;
237
238     for (k = 0; k < 3; k++) {
239         float c = isfp_inter[k];
240         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
241             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
242     }
243 }
244
245 /**
246  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes).
247  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution.
248  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag.
249  *
250  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
251  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
252  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
253  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
254  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
255  */
256 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
257                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
258 {
259     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
260         if (pitch_index < 376) {
261             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
262             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
263         } else if (pitch_index < 440) {
264             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
265             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) * 2;
266             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
267         } else {
268             *lag_int  = pitch_index - 280;
269             *lag_frac = 0;
270         }
271         /* minimum lag for next subframe */
272         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
273                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
274         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
275         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
276         // actually always uses its floor, I'm following the latter
277     } else {
278         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
279         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
280         *lag_int += *base_lag_int;
281     }
282 }
283
284 /**
285  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes.
286  * The description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 the
287  * relative index is used for all subframes except the first.
288  */
289 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
290                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
291 {
292     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
293         if (pitch_index < 116) {
294             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
295             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) * 2;
296         } else {
297             *lag_int  = pitch_index - 24;
298             *lag_frac = 0;
299         }
300         // XXX: same problem as before
301         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
302                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
303     } else {
304         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
305         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) * 2;
306         *lag_int += *base_lag_int;
307     }
308 }
309
310 /**
311  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
312  * pitch delay, which is obtained in this function.
313  *
314  * @param[in,out] ctx              The context
315  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
316  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
317  */
318 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
319                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
320                                 const int subframe)
321 {
322     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
323     int i;
324     float *exc     = ctx->excitation;
325     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
326
327     if (mode <= MODE_8k85) {
328         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
329                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
330     } else
331         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
332                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
333
334     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
335     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
336
337     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
338        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
339     ctx->acelpf_ctx.acelp_interpolatef(exc,
340                           exc + 1 - pitch_lag_int,
341                           ac_inter, 4,
342                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
343                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
344
345     /* Check which pitch signal path should be used
346      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
347     if (amr_subframe->ltp) {
348         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
349     } else {
350         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
351             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
352                                    0.18 * exc[i + 1];
353         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
354     }
355 }
356
357 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
358 #define BIT_STR(x,lsb,len) av_mod_uintp2((x) >> (lsb), (len))
359
360 /** Get the bit at specified position */
361 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
362
363 /**
364  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
365  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
366  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2).
367  *
368  * The results are given in out[], in which a negative number means
369  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) ).
370  *
371  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
372  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
373  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
374  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
375  */
376 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
377 {
378     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
379
380     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
381 }
382
383 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
384 {
385     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
386     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
387
388     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
389     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
390     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
391 }
392
393 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
394 {
395     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
396
397     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
398                     m - 1, off + half_2p);
399     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
400 }
401
402 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
403 {
404     int half_4p, subhalf_2p;
405     int b_offset = 1 << (m - 1);
406
407     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
408     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
409         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
410         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
411
412         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
413                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
414         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
415                         m - 1, off + half_4p);
416         break;
417     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
418         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
419                         m - 1, off);
420         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
421                         m - 1, off + b_offset);
422         break;
423     case 2: /* 2 pulses in each half */
424         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
425                         m - 1, off);
426         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
427                         m - 1, off + b_offset);
428         break;
429     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
430         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
431                         m - 1, off);
432         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
433                         m - 1, off + b_offset);
434         break;
435     }
436 }
437
438 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
439 {
440     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
441
442     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
443                     m - 1, off + half_3p);
444
445     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
446 }
447
448 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
449 {
450     int b_offset = 1 << (m - 1);
451     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
452     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
453     int half_other = b_offset - half_more;
454
455     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
456     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
457         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
458                         m - 1, off + half_more);
459         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
460                         m - 1, off + half_more);
461         break;
462     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
463         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
464                         m - 1, off + half_other);
465         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
466                         m - 1, off + half_more);
467         break;
468     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
469         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
470                         m - 1, off + half_other);
471         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
472                         m - 1, off + half_more);
473         break;
474     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
475         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
476                         m - 1, off);
477         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
478                         m - 1, off + b_offset);
479         break;
480     }
481 }
482
483 /**
484  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
485  * then construct the algebraic codebook vector.
486  *
487  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
488  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
489  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
490  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
491  */
492 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
493                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
494 {
495     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
496      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
497     int sig_pos[4][6];
498     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
499     int i, j;
500
501     switch (mode) {
502     case MODE_6k60:
503         for (i = 0; i < 2; i++)
504             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
505         break;
506     case MODE_8k85:
507         for (i = 0; i < 4; i++)
508             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
509         break;
510     case MODE_12k65:
511         for (i = 0; i < 4; i++)
512             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
513         break;
514     case MODE_14k25:
515         for (i = 0; i < 2; i++)
516             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
517         for (i = 2; i < 4; i++)
518             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
519         break;
520     case MODE_15k85:
521         for (i = 0; i < 4; i++)
522             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
523         break;
524     case MODE_18k25:
525         for (i = 0; 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_19k85:
530         for (i = 0; i < 2; i++)
531             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
532                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
533         for (i = 2; i < 4; i++)
534             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
535                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
536         break;
537     case MODE_23k05:
538     case MODE_23k85:
539         for (i = 0; i < 4; i++)
540             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
541                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
542         break;
543     }
544
545     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
546
547     for (i = 0; i < 4; i++)
548         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
549             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
550
551             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
552         }
553 }
554
555 /**
556  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor.
557  *
558  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
559  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
560  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
561  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
562  */
563 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
564                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
565 {
566     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
567                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
568
569     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
570     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
571 }
572
573 /**
574  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector.
575  *
576  * @param[in]     ctx              The context
577  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
578  */
579 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
580 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
581 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
582 {
583     int i;
584
585     /* Tilt part */
586     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
587         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
588
589     /* Periodicity enhancement part */
590     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
591         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
592 }
593
594 /**
595  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced).
596  *
597  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
598  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
599  * @param[in] ctx                  The context
600  */
601 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
602 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
603 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
604                           float *f_vector, float f_gain,
605                           CELPMContext *ctx)
606 {
607     double p_ener = (double) ctx->dot_productf(p_vector, p_vector,
608                                                           AMRWB_SFR_SIZE) *
609                     p_gain * p_gain;
610     double f_ener = (double) ctx->dot_productf(f_vector, f_vector,
611                                                           AMRWB_SFR_SIZE) *
612                     f_gain * f_gain;
613
614     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener + 0.01);
615 }
616
617 /**
618  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters,
619  * also known as "adaptive phase dispersion".
620  *
621  * @param[in]     ctx              The context
622  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
623  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
624  *
625  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
626  */
627 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
628                               float *fixed_vector, float *buf)
629 {
630     int ir_filter_nr;
631
632     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
633         return fixed_vector;
634
635     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
636         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
637     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
638         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
639     } else
640         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
641
642     /* detect 'onset' */
643     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
644         if (ir_filter_nr < 2)
645             ir_filter_nr++;
646     } else {
647         int i, count = 0;
648
649         for (i = 0; i < 6; i++)
650             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
651                 count++;
652
653         if (count > 2)
654             ir_filter_nr = 0;
655
656         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
657             ir_filter_nr--;
658     }
659
660     /* update ir filter strength history */
661     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
662
663     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
664
665     if (ir_filter_nr < 2) {
666         int i;
667         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
668
669         /* Circular convolution code in the reference
670          * decoder was modified to avoid using one
671          * extra array. The filtered vector is given by:
672          *
673          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
674          */
675
676         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
677         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
678             if (fixed_vector[i])
679                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
680                                   AMRWB_SFR_SIZE);
681         fixed_vector = buf;
682     }
683
684     return fixed_vector;
685 }
686
687 /**
688  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
689  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability.
690  */
691 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
692 {
693     int i;
694     float acc = 0.0;
695
696     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
697         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
698
699     // XXX: This part is not so clear from the reference code
700     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
701     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
702 }
703
704 /**
705  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
706  * fluctuation in the energy of excitation.
707  *
708  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
709  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
710  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
711  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
712  *
713  * @return The smoothed gain
714  */
715 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
716                             float voice_fac,  float stab_fac)
717 {
718     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
719     float g0;
720
721     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
722     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
723     // be simpler
724     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
725         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
726                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
727     } else
728         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
729                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
730
731     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
732
733     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
734 }
735
736 /**
737  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies.
738  *
739  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
740  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
741  */
742 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
743 {
744     int i;
745     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
746     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
747
748     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
749
750     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
751         float cur = fixed_vector[i];
752
753         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
754         last = cur;
755     }
756
757     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
758 }
759
760 /**
761  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation.
762  *
763  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
764  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
765  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
766  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
767  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
768  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
769  */
770 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
771                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
772                       float *samples)
773 {
774     ctx->acelpv_ctx.weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
775                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
776
777     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
778     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
779         int i;
780         float energy = ctx->celpm_ctx.dot_productf(excitation, excitation,
781                                                     AMRWB_SFR_SIZE);
782
783         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
784         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
785         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
786
787         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
788             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
789
790         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
791                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
792     }
793
794     ctx->celpf_ctx.celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
795                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
796 }
797
798 /**
799  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
800  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
801  *
802  * @param[out]    out              Output buffer
803  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
804  * @param[in]     m                Filter coefficient
805  * @param[in,out] mem              State from last filtering
806  */
807 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
808 {
809     int i;
810
811     out[0] = in[0] + m * mem[0];
812
813     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
814          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
815
816     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
817 }
818
819 /**
820  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
821  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address.
822  *
823  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
824  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
825  * @param[in]  o_size              Output signal length
826  * @param[in] ctx                  The context
827  */
828 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size, CELPMContext *ctx)
829 {
830     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
831     int i, j, k;
832     int int_part = 0, frac_part;
833
834     i = 0;
835     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
836         out[i] = in[int_part];
837         frac_part = 4;
838         i++;
839
840         for (k = 1; k < 5; k++) {
841             out[i] = ctx->dot_productf(in0 + int_part,
842                                                   upsample_fir[4 - frac_part],
843                                                   UPS_MEM_SIZE);
844             int_part++;
845             frac_part--;
846             i++;
847         }
848     }
849 }
850
851 /**
852  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
853  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag.
854  *
855  * @param[in] ctx                  The context
856  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
857  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
858  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
859  */
860 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
861                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
862 {
863     int wsp = (vad > 0);
864     float tilt;
865
866     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
867         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
868
869     tilt = ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
870            ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
871
872     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
873     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
874 }
875
876 /**
877  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
878  * one and scaled by the given gain.
879  *
880  * @param[in]  ctx                 The context
881  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
882  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
883  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
884  */
885 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
886                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
887 {
888     int i;
889     float energy = ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth_exc, synth_exc,
890                                                 AMRWB_SFR_SIZE);
891
892     /* Generate a white-noise excitation */
893     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
894         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
895
896     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
897                                             energy * hb_gain * hb_gain,
898                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
899 }
900
901 /**
902  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector.
903  */
904 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
905 {
906     int i;
907     float sum = 0.0;
908
909     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
910         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
911         sum += prod * prod;
912     }
913     return sum;
914 }
915
916 /**
917  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
918  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band.
919  *
920  * @param[out] isf Buffer for extrapolated isf; contains LP_ORDER
921  *                 values on input
922  */
923 static void extrapolate_isf(float isf[LP_ORDER_16k])
924 {
925     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
926     float corr_lag[3];
927     float est, scale;
928     int i, j, i_max_corr;
929
930     isf[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
931
932     /* Calculate the difference vector */
933     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
934         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
935
936     diff_mean = 0.0;
937     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
938         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
939
940     /* Find which is the maximum autocorrelation */
941     i_max_corr = 0;
942     for (i = 0; i < 3; i++) {
943         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
944
945         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
946             i_max_corr = i;
947     }
948     i_max_corr++;
949
950     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
951         isf[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
952                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
953
954     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
955     est   = 7965 + (isf[2] - isf[3] - isf[4]) / 6.0;
956     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - isf[LP_ORDER - 2]) /
957             (isf[LP_ORDER_16k - 2] - isf[LP_ORDER - 2]);
958
959     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
960         diff_isf[j] = scale * (isf[i] - isf[i - 1]);
961
962     /* Stability insurance */
963     for (i = 1; i < LP_ORDER_16k - LP_ORDER; i++)
964         if (diff_isf[i] + diff_isf[i - 1] < 5.0) {
965             if (diff_isf[i] > diff_isf[i - 1]) {
966                 diff_isf[i - 1] = 5.0 - diff_isf[i];
967             } else
968                 diff_isf[i] = 5.0 - diff_isf[i - 1];
969         }
970
971     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
972         isf[i] = isf[i - 1] + diff_isf[j] * (1.0f / (1 << 15));
973
974     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
975     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
976         isf[i] *= 0.8;
977 }
978
979 /**
980  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
981  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
982  *
983  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
984  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
985  * @param[in]  gamma               Weighting factor
986  * @param[in]  size                LP array size
987  */
988 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
989 {
990     int i;
991     float fac = gamma;
992
993     for (i = 0; i < size; i++) {
994         out[i] = lpc[i] * fac;
995         fac   *= gamma;
996     }
997 }
998
999 /**
1000  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
1001  * frequency band excitation at 16kHz.
1002  *
1003  * @param[in]     ctx              The context
1004  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
1005  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
1006  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
1007  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
1008  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
1009  */
1010 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
1011                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
1012 {
1013     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
1014     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
1015
1016     if (mode == MODE_6k60) {
1017         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
1018         double e_isp[LP_ORDER_16k];
1019
1020         ctx->acelpv_ctx.weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
1021                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
1022
1023         extrapolate_isf(e_isf);
1024
1025         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1026         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1027         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1028
1029         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1030     } else {
1031         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1032     }
1033
1034     ctx->celpf_ctx.celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1035                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1036 }
1037
1038 /**
1039  * Apply a 15th order filter to high-band samples.
1040  * The filter characteristic depends on the given coefficients.
1041  *
1042  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1043  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1044  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1045  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1046  *
1047  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1048  */
1049
1050 #ifndef hb_fir_filter
1051 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1052                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1053 {
1054     int i, j;
1055     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1056
1057     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1058     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1059
1060     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1061         out[i] = 0.0;
1062         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1063             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1064     }
1065
1066     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1067 }
1068 #endif /* hb_fir_filter */
1069
1070 /**
1071  * Update context state before the next subframe.
1072  */
1073 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1074 {
1075     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1076             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1077
1078     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1079     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1080
1081     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1082             LP_ORDER * sizeof(float));
1083     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1084             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1085     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1086             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1087 }
1088
1089 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1090                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1091 {
1092     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1093     AVFrame *frame     = data;
1094     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1095     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1096     int buf_size       = avpkt->size;
1097     int expected_fr_size, header_size;
1098     float *buf_out;
1099     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1100     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1101     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1102     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1103     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1104     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1105     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1106     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1107     float hb_gain;
1108     int sub, i, ret;
1109
1110     /* get output buffer */
1111     frame->nb_samples = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1112     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
1113         return ret;
1114     buf_out = (float *)frame->data[0];
1115
1116     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1117     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_SID) {
1118         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1119                "Invalid mode %d\n", ctx->fr_cur_mode);
1120         return AVERROR_INVALIDDATA;
1121     }
1122     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1123
1124     if (buf_size < expected_fr_size) {
1125         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1126             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1127         *got_frame_ptr = 0;
1128         return AVERROR_INVALIDDATA;
1129     }
1130
1131     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1132         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1133
1134     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) { /* Comfort noise frame */
1135         avpriv_request_sample(avctx, "SID mode");
1136         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1137     }
1138
1139     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1140         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1141
1142     /* Decode the quantized ISF vector */
1143     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1144         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1145     } else {
1146         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1147     }
1148
1149     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1150     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1151
1152     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1153
1154     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1155     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1156
1157     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1158     if (ctx->first_frame) {
1159         ctx->first_frame = 0;
1160         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1161     }
1162     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1163
1164     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1165         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1166
1167     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1168         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1169         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1170
1171         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1172         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1173         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1174         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1175                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1176
1177         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1178
1179         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1180                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1181
1182         ctx->fixed_gain[0] =
1183             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1184                                   ctx->celpm_ctx.dot_productf(ctx->fixed_vector,
1185                                                                ctx->fixed_vector,
1186                                                                AMRWB_SFR_SIZE) /
1187                                   AMRWB_SFR_SIZE,
1188                        ctx->prediction_error,
1189                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1190
1191         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1192         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1193                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0],
1194                                       &ctx->celpm_ctx);
1195         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1196
1197         /* Construct current excitation */
1198         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1199             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1200             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1201             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1202         }
1203
1204         /* Post-processing of excitation elements */
1205         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1206                                           voice_fac, stab_fac);
1207
1208         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1209                                              spare_vector);
1210
1211         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1212
1213         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1214                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1215
1216         /* Synthesis speech post-processing */
1217         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1218                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1219
1220         ctx->acelpf_ctx.acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1221             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1222             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1223
1224         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1225                      AMRWB_SFR_SIZE_16k, &ctx->celpm_ctx);
1226
1227         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1228         ctx->acelpf_ctx.acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1229             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1230             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1231
1232         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1233                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1234
1235         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1236
1237         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1238                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1239
1240         /* High-band post-processing filters */
1241         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1242                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1243
1244         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1245             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1246                           hb_samples);
1247
1248         /* Add the low and high frequency bands */
1249         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1250             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1251
1252         /* Update buffers and history */
1253         update_sub_state(ctx);
1254     }
1255
1256     /* update state for next frame */
1257     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1258     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1259
1260     *got_frame_ptr = 1;
1261
1262     return expected_fr_size;
1263 }
1264
1265 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1266     .name           = "amrwb",
1267     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMR-WB (Adaptive Multi-Rate WideBand)"),
1268     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1269     .id             = AV_CODEC_ID_AMR_WB,
1270     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1271     .init           = amrwb_decode_init,
1272     .decode         = amrwb_decode_frame,
1273     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
1274     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLT,
1275                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1276 };