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