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