Merge commit '97bf7c03b1338a867da52c159a2afecbdedcfa88'
[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/lfg.h"
30
31 #include "avcodec.h"
32 #include "dsputil.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
40 #define AMR_USE_16BIT_TABLES
41 #include "amr.h"
42
43 #include "amrwbdata.h"
44 #include "mips/amrwbdec_mips.h"
45
46 typedef struct {
47     AVFrame                              avframe; ///< AVFrame for decoded samples
48     AMRWBFrame                             frame; ///< AMRWB parameters decoded from bitstream
49     enum Mode                        fr_cur_mode; ///< mode index of current frame
50     uint8_t                           fr_quality; ///< frame quality index (FQI)
51     float                      isf_cur[LP_ORDER]; ///< working ISF vector from current frame
52     float                   isf_q_past[LP_ORDER]; ///< quantized ISF vector of the previous frame
53     float               isf_past_final[LP_ORDER]; ///< final processed ISF vector of the previous frame
54     double                      isp[4][LP_ORDER]; ///< ISP vectors from current frame
55     double               isp_sub4_past[LP_ORDER]; ///< ISP vector for the 4th subframe of the previous frame
56
57     float                   lp_coef[4][LP_ORDER]; ///< Linear Prediction Coefficients from ISP vector
58
59     uint8_t                       base_pitch_lag; ///< integer part of pitch lag for the next relative subframe
60     uint8_t                        pitch_lag_int; ///< integer part of pitch lag of the previous subframe
61
62     float excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 2 + AMRWB_SFR_SIZE]; ///< current excitation and all necessary excitation history
63     float                            *excitation; ///< points to current excitation in excitation_buf[]
64
65     float           pitch_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< adaptive codebook (pitch) vector for current subframe
66     float           fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< algebraic codebook (fixed) vector for current subframe
67
68     float                    prediction_error[4]; ///< quantified prediction errors {20log10(^gamma_gc)} for previous four subframes
69     float                          pitch_gain[6]; ///< quantified pitch gains for the current and previous five subframes
70     float                          fixed_gain[2]; ///< quantified fixed gains for the current and previous subframes
71
72     float                              tilt_coef; ///< {beta_1} related to the voicing of the previous subframe
73
74     float                 prev_sparse_fixed_gain; ///< previous fixed gain; used by anti-sparseness to determine "onset"
75     uint8_t                    prev_ir_filter_nr; ///< previous impulse response filter "impNr": 0 - strong, 1 - medium, 2 - none
76     float                           prev_tr_gain; ///< previous initial gain used by noise enhancer for threshold
77
78     float samples_az[LP_ORDER + AMRWB_SFR_SIZE];         ///< low-band samples and memory from synthesis at 12.8kHz
79     float samples_up[UPS_MEM_SIZE + AMRWB_SFR_SIZE];     ///< low-band samples and memory processed for upsampling
80     float samples_hb[LP_ORDER_16k + AMRWB_SFR_SIZE_16k]; ///< high-band samples and memory from synthesis at 16kHz
81
82     float          hpf_31_mem[2], hpf_400_mem[2]; ///< previous values in the high pass filters
83     float                           demph_mem[1]; ///< previous value in the de-emphasis filter
84     float               bpf_6_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band band pass filter
85     float                 lpf_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band low pass filter
86
87     AVLFG                                   prng; ///< random number generator for white noise excitation
88     uint8_t                          first_frame; ///< flag active during decoding of the first frame
89     ACELPFContext                     acelpf_ctx; ///< context for filters for ACELP-based codecs
90     ACELPVContext                     acelpv_ctx; ///< context for vector operations for ACELP-based codecs
91     CELPFContext                       celpf_ctx; ///< context for filters for CELP-based codecs
92     CELPMContext                       celpm_ctx; ///< context for fixed point math operations
93
94 } AMRWBContext;
95
96 static av_cold int amrwb_decode_init(AVCodecContext *avctx)
97 {
98     AMRWBContext *ctx = avctx->priv_data;
99     int i;
100
101     if (avctx->channels > 1) {
102         av_log_missing_feature(avctx, "multi-channel AMR", 0);
103         return AVERROR_PATCHWELCOME;
104     }
105
106     avctx->channels       = 1;
107     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
108     if (!avctx->sample_rate)
109         avctx->sample_rate = 16000;
110     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
111
112     av_lfg_init(&ctx->prng, 1);
113
114     ctx->excitation  = &ctx->excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1];
115     ctx->first_frame = 1;
116
117     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
118         ctx->isf_past_final[i] = isf_init[i] * (1.0f / (1 << 15));
119
120     for (i = 0; i < 4; i++)
121         ctx->prediction_error[i] = MIN_ENERGY;
122
123     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->avframe);
124     avctx->coded_frame = &ctx->avframe;
125
126     ff_acelp_filter_init(&ctx->acelpf_ctx);
127     ff_acelp_vectors_init(&ctx->acelpv_ctx);
128     ff_celp_filter_init(&ctx->celpf_ctx);
129     ff_celp_math_init(&ctx->celpm_ctx);
130
131     return 0;
132 }
133
134 /**
135  * Decode the frame header in the "MIME/storage" format. This format
136  * is simpler and does not carry the auxiliary frame information.
137  *
138  * @param[in] ctx                  The Context
139  * @param[in] buf                  Pointer to the input buffer
140  *
141  * @return The decoded header length in bytes
142  */
143 static int decode_mime_header(AMRWBContext *ctx, const uint8_t *buf)
144 {
145     /* Decode frame header (1st octet) */
146     ctx->fr_cur_mode  = buf[0] >> 3 & 0x0F;
147     ctx->fr_quality   = (buf[0] & 0x4) == 0x4;
148
149     return 1;
150 }
151
152 /**
153  * Decode quantized ISF vectors using 36-bit indexes (6K60 mode only).
154  *
155  * @param[in]  ind                 Array of 5 indexes
156  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
157  *
158  */
159 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
160 {
161     int i;
162
163     for (i = 0; i < 9; i++)
164         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
165
166     for (i = 0; i < 7; i++)
167         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
168
169     for (i = 0; i < 5; i++)
170         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
171
172     for (i = 0; i < 4; i++)
173         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
174
175     for (i = 0; i < 7; i++)
176         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
177 }
178
179 /**
180  * Decode quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode).
181  *
182  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
183  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
184  *
185  */
186 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
187 {
188     int i;
189
190     for (i = 0; i < 9; i++)
191         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
192
193     for (i = 0; i < 7; i++)
194         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
195
196     for (i = 0; i < 3; i++)
197         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
198
199     for (i = 0; i < 3; i++)
200         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
201
202     for (i = 0; i < 3; i++)
203         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
204
205     for (i = 0; i < 3; i++)
206         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
207
208     for (i = 0; i < 4; i++)
209         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
210 }
211
212 /**
213  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor.
214  * Updates past ISF vector.
215  *
216  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
217  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
218  *
219  */
220 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
221 {
222     int i;
223     float tmp;
224
225     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
226         tmp = isf_q[i];
227         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
228         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
229         isf_past[i] = tmp;
230     }
231 }
232
233 /**
234  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
235  * to obtain an ISP vector for each subframe.
236  *
237  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
238  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
239  */
240 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
241 {
242     int i, k;
243
244     for (k = 0; k < 3; k++) {
245         float c = isfp_inter[k];
246         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
247             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
248     }
249 }
250
251 /**
252  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes).
253  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution.
254  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag.
255  *
256  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
257  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
258  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
259  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
260  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
261  */
262 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
263                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
264 {
265     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
266         if (pitch_index < 376) {
267             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
268             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
269         } else if (pitch_index < 440) {
270             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
271             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) << 1;
272             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
273         } else {
274             *lag_int  = pitch_index - 280;
275             *lag_frac = 0;
276         }
277         /* minimum lag for next subframe */
278         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
279                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
280         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
281         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
282         // actually always uses its floor, I'm following the latter
283     } else {
284         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
285         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
286         *lag_int += *base_lag_int;
287     }
288 }
289
290 /**
291  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes.
292  * The description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 the
293  * relative index is used for all subframes except the first.
294  */
295 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
296                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
297 {
298     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
299         if (pitch_index < 116) {
300             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
301             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) << 1;
302         } else {
303             *lag_int  = pitch_index - 24;
304             *lag_frac = 0;
305         }
306         // XXX: same problem as before
307         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
308                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
309     } else {
310         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
311         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) << 1;
312         *lag_int += *base_lag_int;
313     }
314 }
315
316 /**
317  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
318  * pitch delay, which is obtained in this function.
319  *
320  * @param[in,out] ctx              The context
321  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
322  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
323  */
324 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
325                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
326                                 const int subframe)
327 {
328     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
329     int i;
330     float *exc     = ctx->excitation;
331     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
332
333     if (mode <= MODE_8k85) {
334         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
335                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
336     } else
337         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
338                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
339
340     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
341     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
342
343     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
344        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
345     ctx->acelpf_ctx.acelp_interpolatef(exc,
346                           exc + 1 - pitch_lag_int,
347                           ac_inter, 4,
348                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
349                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
350
351     /* Check which pitch signal path should be used
352      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
353     if (amr_subframe->ltp) {
354         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
355     } else {
356         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
357             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
358                                    0.18 * exc[i + 1];
359         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
360     }
361 }
362
363 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
364 #define BIT_STR(x,lsb,len) (((x) >> (lsb)) & ((1 << (len)) - 1))
365
366 /** Get the bit at specified position */
367 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
368
369 /**
370  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
371  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
372  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2).
373  *
374  * The results are given in out[], in which a negative number means
375  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) ).
376  *
377  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
378  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
379  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
380  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
381  */
382 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
383 {
384     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
385
386     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
387 }
388
389 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
390 {
391     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
392     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
393
394     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
395     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
396     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
397 }
398
399 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
400 {
401     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
402
403     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
404                     m - 1, off + half_2p);
405     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
406 }
407
408 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
409 {
410     int half_4p, subhalf_2p;
411     int b_offset = 1 << (m - 1);
412
413     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
414     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
415         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
416         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
417
418         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
419                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
420         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
421                         m - 1, off + half_4p);
422         break;
423     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
424         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
425                         m - 1, off);
426         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
427                         m - 1, off + b_offset);
428         break;
429     case 2: /* 2 pulses in each half */
430         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
431                         m - 1, off);
432         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
433                         m - 1, off + b_offset);
434         break;
435     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
436         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
437                         m - 1, off);
438         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
439                         m - 1, off + b_offset);
440         break;
441     }
442 }
443
444 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
445 {
446     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
447
448     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
449                     m - 1, off + half_3p);
450
451     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
452 }
453
454 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
455 {
456     int b_offset = 1 << (m - 1);
457     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
458     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
459     int half_other = b_offset - half_more;
460
461     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
462     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
463         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
464                         m - 1, off + half_more);
465         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
466                         m - 1, off + half_more);
467         break;
468     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
469         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
470                         m - 1, off + half_other);
471         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
472                         m - 1, off + half_more);
473         break;
474     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
475         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
476                         m - 1, off + half_other);
477         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
478                         m - 1, off + half_more);
479         break;
480     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
481         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
482                         m - 1, off);
483         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
484                         m - 1, off + b_offset);
485         break;
486     }
487 }
488
489 /**
490  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
491  * then construct the algebraic codebook vector.
492  *
493  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
494  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
495  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
496  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
497  */
498 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
499                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
500 {
501     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
502      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
503     int sig_pos[4][6];
504     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
505     int i, j;
506
507     switch (mode) {
508     case MODE_6k60:
509         for (i = 0; i < 2; i++)
510             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
511         break;
512     case MODE_8k85:
513         for (i = 0; i < 4; i++)
514             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
515         break;
516     case MODE_12k65:
517         for (i = 0; i < 4; i++)
518             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
519         break;
520     case MODE_14k25:
521         for (i = 0; i < 2; i++)
522             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
523         for (i = 2; i < 4; i++)
524             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
525         break;
526     case MODE_15k85:
527         for (i = 0; i < 4; i++)
528             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
529         break;
530     case MODE_18k25:
531         for (i = 0; i < 4; i++)
532             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
533                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
534         break;
535     case MODE_19k85:
536         for (i = 0; i < 2; i++)
537             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
538                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
539         for (i = 2; i < 4; i++)
540             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
541                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
542         break;
543     case MODE_23k05:
544     case MODE_23k85:
545         for (i = 0; i < 4; i++)
546             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
547                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
548         break;
549     }
550
551     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
552
553     for (i = 0; i < 4; i++)
554         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
555             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
556
557             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
558         }
559 }
560
561 /**
562  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor.
563  *
564  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
565  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
566  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
567  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
568  */
569 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
570                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
571 {
572     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
573                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
574
575     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
576     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
577 }
578
579 /**
580  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector.
581  *
582  * @param[in]     ctx              The context
583  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
584  */
585 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
586 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
587 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
588 {
589     int i;
590
591     /* Tilt part */
592     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
593         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
594
595     /* Periodicity enhancement part */
596     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
597         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
598 }
599
600 /**
601  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced).
602  *
603  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
604  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
605  * @param[in] ctx                  The context
606  */
607 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
608 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
609 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
610                           float *f_vector, float f_gain,
611                           CELPMContext *ctx)
612 {
613     double p_ener = (double) ctx->dot_productf(p_vector, p_vector,
614                                              AMRWB_SFR_SIZE) *
615                                              p_gain * p_gain;
616     double f_ener = (double) ctx->dot_productf(f_vector, f_vector,
617                                              AMRWB_SFR_SIZE) *
618                                              f_gain * f_gain;
619
620     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener);
621 }
622
623 /**
624  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters,
625  * also known as "adaptive phase dispersion".
626  *
627  * @param[in]     ctx              The context
628  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
629  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
630  *
631  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
632  */
633 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
634                               float *fixed_vector, float *buf)
635 {
636     int ir_filter_nr;
637
638     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
639         return fixed_vector;
640
641     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
642         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
643     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
644         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
645     } else
646         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
647
648     /* detect 'onset' */
649     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
650         if (ir_filter_nr < 2)
651             ir_filter_nr++;
652     } else {
653         int i, count = 0;
654
655         for (i = 0; i < 6; i++)
656             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
657                 count++;
658
659         if (count > 2)
660             ir_filter_nr = 0;
661
662         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
663             ir_filter_nr--;
664     }
665
666     /* update ir filter strength history */
667     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
668
669     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
670
671     if (ir_filter_nr < 2) {
672         int i;
673         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
674
675         /* Circular convolution code in the reference
676          * decoder was modified to avoid using one
677          * extra array. The filtered vector is given by:
678          *
679          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
680          */
681
682         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
683         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
684             if (fixed_vector[i])
685                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
686                                   AMRWB_SFR_SIZE);
687         fixed_vector = buf;
688     }
689
690     return fixed_vector;
691 }
692
693 /**
694  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
695  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability.
696  */
697 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
698 {
699     int i;
700     float acc = 0.0;
701
702     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
703         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
704
705     // XXX: This part is not so clear from the reference code
706     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
707     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
708 }
709
710 /**
711  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
712  * fluctuation in the energy of excitation.
713  *
714  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
715  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
716  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
717  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
718  *
719  * @return The smoothed gain
720  */
721 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
722                             float voice_fac,  float stab_fac)
723 {
724     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
725     float g0;
726
727     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
728     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
729     // be simpler
730     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
731         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
732                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
733     } else
734         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
735                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
736
737     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
738
739     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
740 }
741
742 /**
743  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies.
744  *
745  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
746  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
747  */
748 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
749 {
750     int i;
751     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
752     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
753
754     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
755
756     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
757         float cur = fixed_vector[i];
758
759         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
760         last = cur;
761     }
762
763     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
764 }
765
766 /**
767  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation.
768  *
769  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
770  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
771  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
772  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
773  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
774  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
775  */
776 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
777                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
778                       float *samples)
779 {
780     ctx->acelpv_ctx.weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
781                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
782
783     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
784     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
785         int i;
786         float energy = ctx->celpm_ctx.dot_productf(excitation, excitation,
787                                                 AMRWB_SFR_SIZE);
788
789         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
790         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
791         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
792
793         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
794             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
795
796         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
797                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
798     }
799
800     ctx->celpf_ctx.celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
801                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
802 }
803
804 /**
805  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
806  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
807  *
808  * @param[out]    out              Output buffer
809  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
810  * @param[in]     m                Filter coefficient
811  * @param[in,out] mem              State from last filtering
812  */
813 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
814 {
815     int i;
816
817     out[0] = in[0] + m * mem[0];
818
819     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
820          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
821
822     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
823 }
824
825 /**
826  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
827  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address.
828  *
829  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
830  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
831  * @param[in]  o_size              Output signal length
832  * @param[in] ctx                  The context
833  */
834 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size, CELPMContext *ctx)
835 {
836     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
837     int i, j, k;
838     int int_part = 0, frac_part;
839
840     i = 0;
841     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
842         out[i] = in[int_part];
843         frac_part = 4;
844         i++;
845
846         for (k = 1; k < 5; k++) {
847             out[i] = ctx->dot_productf(in0 + int_part,
848                                               upsample_fir[4 - frac_part],
849                                               UPS_MEM_SIZE);
850             int_part++;
851             frac_part--;
852             i++;
853         }
854     }
855 }
856
857 /**
858  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
859  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag.
860  *
861  * @param[in] ctx                  The context
862  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
863  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
864  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
865  */
866 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
867                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
868 {
869     int wsp = (vad > 0);
870     float tilt;
871
872     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
873         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
874
875     tilt = ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
876            ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
877
878     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
879     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
880 }
881
882 /**
883  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
884  * one and scaled by the given gain.
885  *
886  * @param[in]  ctx                 The context
887  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
888  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
889  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
890  */
891 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
892                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
893 {
894     int i;
895     float energy = ctx->celpm_ctx.dot_productf(synth_exc, synth_exc, AMRWB_SFR_SIZE);
896
897     /* Generate a white-noise excitation */
898     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
899         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
900
901     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
902                                             energy * hb_gain * hb_gain,
903                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
904 }
905
906 /**
907  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector.
908  */
909 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
910 {
911     int i;
912     float sum = 0.0;
913
914     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
915         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
916         sum += prod * prod;
917     }
918     return sum;
919 }
920
921 /**
922  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
923  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band.
924  *
925  * @param[out] isf Buffer for extrapolated isf; contains LP_ORDER
926  *                 values on input
927  */
928 static void extrapolate_isf(float isf[LP_ORDER_16k])
929 {
930     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
931     float corr_lag[3];
932     float est, scale;
933     int i, j, i_max_corr;
934
935     isf[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
936
937     /* Calculate the difference vector */
938     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
939         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
940
941     diff_mean = 0.0;
942     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
943         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
944
945     /* Find which is the maximum autocorrelation */
946     i_max_corr = 0;
947     for (i = 0; i < 3; i++) {
948         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
949
950         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
951             i_max_corr = i;
952     }
953     i_max_corr++;
954
955     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
956         isf[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
957                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
958
959     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
960     est   = 7965 + (isf[2] - isf[3] - isf[4]) / 6.0;
961     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - isf[LP_ORDER - 2]) /
962             (isf[LP_ORDER_16k - 2] - isf[LP_ORDER - 2]);
963
964     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
965         diff_isf[j] = scale * (isf[i] - isf[i - 1]);
966
967     /* Stability insurance */
968     for (i = 1; i < LP_ORDER_16k - LP_ORDER; i++)
969         if (diff_isf[i] + diff_isf[i - 1] < 5.0) {
970             if (diff_isf[i] > diff_isf[i - 1]) {
971                 diff_isf[i - 1] = 5.0 - diff_isf[i];
972             } else
973                 diff_isf[i] = 5.0 - diff_isf[i - 1];
974         }
975
976     for (i = LP_ORDER - 1, j = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++, j++)
977         isf[i] = isf[i - 1] + diff_isf[j] * (1.0f / (1 << 15));
978
979     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
980     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
981         isf[i] *= 0.8;
982 }
983
984 /**
985  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
986  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
987  *
988  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
989  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
990  * @param[in]  gamma               Weighting factor
991  * @param[in]  size                LP array size
992  */
993 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
994 {
995     int i;
996     float fac = gamma;
997
998     for (i = 0; i < size; i++) {
999         out[i] = lpc[i] * fac;
1000         fac   *= gamma;
1001     }
1002 }
1003
1004 /**
1005  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
1006  * frequency band excitation at 16kHz.
1007  *
1008  * @param[in]     ctx              The context
1009  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
1010  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
1011  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
1012  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
1013  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
1014  */
1015 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
1016                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
1017 {
1018     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
1019     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
1020
1021     if (mode == MODE_6k60) {
1022         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
1023         double e_isp[LP_ORDER_16k];
1024
1025         ctx->acelpv_ctx.weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
1026                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
1027
1028         extrapolate_isf(e_isf);
1029
1030         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1031         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1032         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1033
1034         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1035     } else {
1036         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1037     }
1038
1039     ctx->celpf_ctx.celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1040                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1041 }
1042
1043 /**
1044  * Apply a 15th order filter to high-band samples.
1045  * The filter characteristic depends on the given coefficients.
1046  *
1047  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1048  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1049  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1050  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1051  *
1052  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1053  */
1054
1055 #ifndef hb_fir_filter
1056 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1057                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1058 {
1059     int i, j;
1060     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1061
1062     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1063     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1064
1065     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1066         out[i] = 0.0;
1067         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1068             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1069     }
1070
1071     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1072 }
1073 #endif /* hb_fir_filter */
1074
1075 /**
1076  * Update context state before the next subframe.
1077  */
1078 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1079 {
1080     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1081             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1082
1083     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1084     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1085
1086     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1087             LP_ORDER * sizeof(float));
1088     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1089             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1090     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1091             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1092 }
1093
1094 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1095                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1096 {
1097     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1098     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1099     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1100     int buf_size       = avpkt->size;
1101     int expected_fr_size, header_size;
1102     float *buf_out;
1103     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1104     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1105     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1106     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1107     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1108     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1109     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1110     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1111     float hb_gain;
1112     int sub, i, ret;
1113
1114     /* get output buffer */
1115     ctx->avframe.nb_samples = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1116     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ctx->avframe)) < 0) {
1117         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1118         return ret;
1119     }
1120     buf_out = (float *)ctx->avframe.data[0];
1121
1122     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1123     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_SID) {
1124         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1125                "Invalid mode %d\n", ctx->fr_cur_mode);
1126         return AVERROR_INVALIDDATA;
1127     }
1128     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1129
1130     if (buf_size < expected_fr_size) {
1131         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1132             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1133         *got_frame_ptr = 0;
1134         return AVERROR_INVALIDDATA;
1135     }
1136
1137     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1138         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1139
1140     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) { /* Comfort noise frame */
1141         av_log_missing_feature(avctx, "SID mode", 1);
1142         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1143     }
1144
1145     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1146         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1147
1148     /* Decode the quantized ISF vector */
1149     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1150         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1151     } else {
1152         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1153     }
1154
1155     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1156     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1157
1158     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1159
1160     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1161     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1162
1163     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1164     if (ctx->first_frame) {
1165         ctx->first_frame = 0;
1166         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1167     }
1168     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1169
1170     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1171         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1172
1173     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1174         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1175         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1176
1177         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1178         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1179         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1180         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1181                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1182
1183         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1184
1185         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1186                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1187
1188         ctx->fixed_gain[0] =
1189             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1190                                   ctx->celpm_ctx.dot_productf(ctx->fixed_vector,
1191                                                            ctx->fixed_vector,
1192                                                            AMRWB_SFR_SIZE) /
1193                                   AMRWB_SFR_SIZE,
1194                        ctx->prediction_error,
1195                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1196
1197         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1198         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1199                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0],
1200                                       &ctx->celpm_ctx);
1201         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1202
1203         /* Construct current excitation */
1204         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1205             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1206             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1207             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1208         }
1209
1210         /* Post-processing of excitation elements */
1211         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1212                                           voice_fac, stab_fac);
1213
1214         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1215                                              spare_vector);
1216
1217         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1218
1219         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1220                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1221
1222         /* Synthesis speech post-processing */
1223         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1224                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1225
1226         ctx->acelpf_ctx.acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1227             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1228             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1229
1230         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1231                      AMRWB_SFR_SIZE_16k, &ctx->celpm_ctx);
1232
1233         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1234         ctx->acelpf_ctx.acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1235             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1236             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1237
1238         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1239                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1240
1241         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1242
1243         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1244                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1245
1246         /* High-band post-processing filters */
1247         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1248                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1249
1250         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1251             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1252                           hb_samples);
1253
1254         /* Add the low and high frequency bands */
1255         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1256             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1257
1258         /* Update buffers and history */
1259         update_sub_state(ctx);
1260     }
1261
1262     /* update state for next frame */
1263     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1264     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1265
1266     *got_frame_ptr   = 1;
1267     *(AVFrame *)data = ctx->avframe;
1268
1269     return expected_fr_size;
1270 }
1271
1272 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1273     .name           = "amrwb",
1274     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1275     .id             = AV_CODEC_ID_AMR_WB,
1276     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1277     .init           = amrwb_decode_init,
1278     .decode         = amrwb_decode_frame,
1279     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
1280     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMR-WB (Adaptive Multi-Rate WideBand)"),
1281     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLT,
1282                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1283 };