7f015d90f25f527053492d123d9190e400031f85
[ffmpeg.git] / libavcodec / ilbcdec.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2013, The WebRTC project authors. All rights reserved.
3  *
4  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5  * modification, are permitted provided that the following conditions are
6  * met:
7  *
8  *   * Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  *
11  *   * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *     notice, this list of conditions and the following disclaimer in
13  *     the documentation and/or other materials provided with the
14  *     distribution.
15  *
16  *   * Neither the name of Google nor the names of its contributors may
17  *     be used to endorse or promote products derived from this software
18  *     without specific prior written permission.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
21  * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
22  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
23  * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
24  * HOLDER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
25  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
26  * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
27  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
28  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
29  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
30  * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
31  */
32
33 #include "avcodec.h"
34 #include "internal.h"
35 #include "get_bits.h"
36 #include "ilbcdata.h"
37
38 #define LPC_N_20MS            1
39 #define LPC_N_30MS            2
40 #define LPC_N_MAX             2
41 #define LSF_NSPLIT            3
42 #define NASUB_MAX             4
43 #define LPC_FILTERORDER       10
44 #define NSUB_MAX              6
45 #define SUBL                  40
46
47 #define ST_MEM_L_TBL          85
48 #define MEM_LF_TBL            147
49 #define STATE_SHORT_LEN_20MS  57
50 #define STATE_SHORT_LEN_30MS  58
51
52 #define BLOCKL_MAX            240
53 #define CB_MEML               147
54 #define CB_NSTAGES            3
55 #define CB_HALFFILTERLEN      4
56 #define CB_FILTERLEN          8
57
58 #define ENH_NBLOCKS_TOT 8
59 #define ENH_BLOCKL     80
60 #define ENH_BUFL     (ENH_NBLOCKS_TOT)*ENH_BLOCKL
61 #define ENH_BUFL_FILTEROVERHEAD  3
62 #define BLOCKL_MAX      240
63 #define NSUB_20MS         4
64 #define NSUB_30MS         6
65 #define NSUB_MAX          6
66 #define NASUB_20MS        2
67 #define NASUB_30MS        4
68 #define NASUB_MAX         4
69 #define STATE_LEN        80
70 #define STATE_SHORT_LEN_30MS  58
71 #define STATE_SHORT_LEN_20MS  57
72
73 #define SPL_MUL_16_16(a, b) ((int32_t) (((int16_t)(a)) * ((int16_t)(b))))
74 #define SPL_MUL_16_16_RSFT(a, b, c) (SPL_MUL_16_16(a, b) >> (c))
75
76 typedef struct ILBCFrame {
77     int16_t  lsf[LSF_NSPLIT*LPC_N_MAX];
78     int16_t  cb_index[CB_NSTAGES*(NASUB_MAX + 1)];
79     int16_t  gain_index[CB_NSTAGES*(NASUB_MAX + 1)];
80     int16_t  ifm;
81     int16_t  state_first;
82     int16_t  idx[STATE_SHORT_LEN_30MS];
83     int16_t  firstbits;
84     int16_t  start;
85 } ILBCFrame;
86
87 typedef struct ILBCContext {
88     AVClass         *class;
89     int              enhancer;
90
91     int              mode;
92     GetBitContext    gb;
93     ILBCFrame        frame;
94
95     int              prev_enh_pl;
96     int              consPLICount;
97     int              last_lag;
98     int              state_short_len;
99     int              lpc_n;
100     int16_t          nasub;
101     int16_t          nsub;
102     int              block_samples;
103     int16_t          no_of_words;
104     int16_t          no_of_bytes;
105     int16_t          lsfdeq[LPC_FILTERORDER*LPC_N_MAX];
106     int16_t          lsfold[LPC_FILTERORDER];
107     int16_t          syntMem[LPC_FILTERORDER];
108     int16_t          lsfdeqold[LPC_FILTERORDER];
109     int16_t          weightdenum[(LPC_FILTERORDER + 1) * NSUB_MAX];
110     int16_t          syntdenum[NSUB_MAX * (LPC_FILTERORDER + 1)];
111     int16_t          old_syntdenum[NSUB_MAX * (LPC_FILTERORDER + 1)];
112     int16_t          enh_buf[ENH_BUFL+ENH_BUFL_FILTEROVERHEAD];
113     int16_t          enh_period[ENH_NBLOCKS_TOT];
114     int16_t          prevResidual[NSUB_MAX*SUBL];
115     int16_t          decresidual[BLOCKL_MAX];
116     int16_t          plc_residual[BLOCKL_MAX + LPC_FILTERORDER];
117     int16_t          seed;
118     int16_t          prevPLI;
119     int16_t          prevScale;
120     int16_t          prevLag;
121     int16_t          per_square;
122     int16_t          prev_lpc[LPC_FILTERORDER + 1];
123     int16_t          plc_lpc[LPC_FILTERORDER + 1];
124     int16_t          hpimemx[2];
125     int16_t          hpimemy[4];
126 } ILBCContext;
127
128 static int unpack_frame(ILBCContext *s)
129 {
130     ILBCFrame *frame = &s->frame;
131     GetBitContext *gb = &s->gb;
132     int j;
133
134     frame->lsf[0] = get_bits(gb, 6);
135     frame->lsf[1] = get_bits(gb, 7);
136     frame->lsf[2] = get_bits(gb, 7);
137
138     if (s->mode = 20) {
139         frame->start          = get_bits(gb, 2);
140         frame->state_first    = get_bits1(gb);
141         frame->ifm            = get_bits(gb, 6);
142         frame->cb_index[0]    = get_bits(gb, 6) << 1;
143         frame->gain_index[0]  = get_bits(gb, 2) << 3;
144         frame->gain_index[1]  = get_bits1(gb) << 3;
145         frame->cb_index[3]    = get_bits(gb, 7) << 1;
146         frame->gain_index[3]  = get_bits1(gb) << 4;
147         frame->gain_index[4]  = get_bits1(gb) << 3;
148         frame->gain_index[6]  = get_bits1(gb) << 4;
149     } else {
150         frame->lsf[3]         = get_bits(gb, 6);
151         frame->lsf[4]         = get_bits(gb, 7);
152         frame->lsf[5]         = get_bits(gb, 7);
153         frame->start          = get_bits(gb, 3);
154         frame->state_first    = get_bits1(gb);
155         frame->ifm            = get_bits(gb, 6);
156         frame->cb_index[0]    = get_bits(gb, 4) << 3;
157         frame->gain_index[0]  = get_bits1(gb) << 4;
158         frame->gain_index[1]  = get_bits1(gb) << 3;
159         frame->cb_index[3]    = get_bits(gb, 6) << 2;
160         frame->gain_index[3]  = get_bits1(gb) << 4;
161         frame->gain_index[4]  = get_bits1(gb) << 3;
162     }
163
164     for (j = 0; j < 48; j++)
165         frame->idx[j] = get_bits1(gb) << 2;
166
167     if (s->mode == 20) {
168         for (; j < 57; j++)
169             frame->idx[j] = get_bits1(gb) << 2;
170
171         frame->gain_index[1] |= get_bits1(gb) << 2;
172         frame->gain_index[3] |= get_bits(gb, 2) << 2;
173         frame->gain_index[4] |= get_bits1(gb) << 2;
174         frame->gain_index[6] |= get_bits1(gb) << 3;
175         frame->gain_index[7]  = get_bits(gb, 2) << 2;
176     } else {
177         for (; j < 58; j++)
178             frame->idx[j] = get_bits1(gb) << 2;
179
180         frame->cb_index[0]    |= get_bits(gb, 2) << 1;
181         frame->gain_index[0]  |= get_bits1(gb) << 3;
182         frame->gain_index[1]  |= get_bits1(gb) << 2;
183         frame->cb_index[3]    |= get_bits1(gb) << 1;
184         frame->cb_index[6]     = get_bits1(gb) << 7;
185         frame->cb_index[6]    |= get_bits(gb, 6) << 1;
186         frame->cb_index[9]     = get_bits(gb, 7) << 1;
187         frame->cb_index[12]    = get_bits(gb, 3) << 5;
188         frame->cb_index[12]   |= get_bits(gb, 4) << 1;
189         frame->gain_index[3]  |= get_bits(gb, 2) << 2;
190         frame->gain_index[4]  |= get_bits(gb, 2) << 1;
191         frame->gain_index[6]   = get_bits(gb, 2) << 3;
192         frame->gain_index[7]   = get_bits(gb, 2) << 2;
193         frame->gain_index[9]   = get_bits1(gb) << 4;
194         frame->gain_index[10]  = get_bits1(gb) << 3;
195         frame->gain_index[12]  = get_bits1(gb) << 4;
196         frame->gain_index[13]  = get_bits1(gb) << 3;
197     }
198
199     for (j = 0; j < 56; j++)
200         frame->idx[j] |= get_bits(gb, 2);
201
202     if (s->mode == 20) {
203         frame->idx[56]        |= get_bits(gb, 2);
204         frame->cb_index[0]    |= get_bits1(gb);
205         frame->cb_index[1]     = get_bits(gb, 7);
206         frame->cb_index[2]     = get_bits(gb, 6) << 1;
207         frame->cb_index[2]    |= get_bits1(gb);
208         frame->gain_index[0]  |= get_bits(gb, 3);
209         frame->gain_index[1]  |= get_bits(gb, 2);
210         frame->gain_index[2]   = get_bits(gb, 3);
211         frame->cb_index[3]    |= get_bits1(gb);
212         frame->cb_index[4]     = get_bits(gb, 6) << 1;
213         frame->cb_index[4]    |= get_bits1(gb);
214         frame->cb_index[5]     = get_bits(gb, 7);
215         frame->cb_index[6]     = get_bits(gb, 8);
216         frame->cb_index[7]     = get_bits(gb, 8);
217         frame->cb_index[8]     = get_bits(gb, 8);
218         frame->gain_index[3]  |= get_bits(gb, 2);
219         frame->gain_index[4]  |= get_bits(gb, 2);
220         frame->gain_index[5]   = get_bits(gb, 3);
221         frame->gain_index[6]  |= get_bits(gb, 3);
222         frame->gain_index[7]  |= get_bits(gb, 2);
223         frame->gain_index[8]   = get_bits(gb, 3);
224     } else {
225         frame->idx[56]        |= get_bits(gb, 2);
226         frame->idx[57]        |= get_bits(gb, 2);
227         frame->cb_index[0]    |= get_bits1(gb);
228         frame->cb_index[1]     = get_bits(gb, 7);
229         frame->cb_index[2]     = get_bits(gb, 4) << 3;
230         frame->cb_index[2]    |= get_bits(gb, 3);
231         frame->gain_index[0]  |= get_bits(gb, 3);
232         frame->gain_index[1]  |= get_bits(gb, 2);
233         frame->gain_index[2]   = get_bits(gb, 3);
234         frame->cb_index[3]    |= get_bits1(gb);
235         frame->cb_index[4]     = get_bits(gb, 4) << 3;
236         frame->cb_index[4]    |= get_bits(gb, 3);
237         frame->cb_index[5]     = get_bits(gb, 7);
238         frame->cb_index[6]    |= get_bits1(gb);
239         frame->cb_index[7]     = get_bits(gb, 5) << 3;
240         frame->cb_index[7]    |= get_bits(gb, 3);
241         frame->cb_index[8]     = get_bits(gb, 8);
242         frame->cb_index[9]    |= get_bits1(gb);
243         frame->cb_index[10]    = get_bits(gb, 4) << 4;
244         frame->cb_index[10]   |= get_bits(gb, 4);
245         frame->cb_index[11]    = get_bits(gb, 8);
246         frame->cb_index[12]   |= get_bits1(gb);
247         frame->cb_index[13]    = get_bits(gb, 3) << 5;
248         frame->cb_index[13]   |= get_bits(gb, 5);
249         frame->cb_index[14]    = get_bits(gb, 8);
250         frame->gain_index[3]  |= get_bits(gb, 2);
251         frame->gain_index[4]  |= get_bits1(gb);
252         frame->gain_index[5]   = get_bits(gb, 3);
253         frame->gain_index[6]  |= get_bits(gb, 3);
254         frame->gain_index[7]  |= get_bits(gb, 2);
255         frame->gain_index[8]   = get_bits(gb, 3);
256         frame->gain_index[9]  |= get_bits(gb, 4);
257         frame->gain_index[10] |= get_bits1(gb) << 2;
258         frame->gain_index[10] |= get_bits(gb, 2);
259         frame->gain_index[11]  = get_bits(gb, 3);
260         frame->gain_index[12] |= get_bits(gb, 4);
261         frame->gain_index[13] |= get_bits(gb, 3);
262         frame->gain_index[14]  = get_bits(gb, 3);
263     }
264
265     return get_bits1(gb);
266 }
267
268 static void index_conv(int16_t *index)
269 {
270     int k;
271
272     for (k = 4; k < 6; k++) {
273         if (index[k] >= 44 && index[k] < 108) {
274             index[k] += 64;
275         } else if (index[k] >= 108 && index[k] < 128) {
276             index[k] += 128;
277         }
278     }
279 }
280
281 static void lsf_dequantization(int16_t *lsfdeq, int16_t *index, int16_t lpc_n)
282 {
283     int i, j, pos = 0, cb_pos = 0;
284
285     for (i = 0; i < LSF_NSPLIT; i++) {
286         for (j = 0; j < lsf_dim_codebook[i]; j++) {
287             lsfdeq[pos + j] = lsf_codebook[cb_pos + index[i] * lsf_dim_codebook[i] + j];
288         }
289
290         pos    += lsf_dim_codebook[i];
291         cb_pos += lsf_size_codebook[i] * lsf_dim_codebook[i];
292     }
293
294     if (lpc_n > 1) {
295         pos = 0;
296         cb_pos = 0;
297         for (i = 0; i < LSF_NSPLIT; i++) {
298             for (j = 0; j < lsf_dim_codebook[i]; j++) {
299                 lsfdeq[LPC_FILTERORDER + pos + j] = lsf_codebook[cb_pos +
300                     index[LSF_NSPLIT + i] * lsf_dim_codebook[i] + j];
301             }
302
303             pos    += lsf_dim_codebook[i];
304             cb_pos += lsf_size_codebook[i] * lsf_dim_codebook[i];
305         }
306     }
307 }
308
309 static void lsf_check_stability(int16_t *lsf, int dim, int nb_vectors)
310 {
311     for (int n = 0; n < 2; n++) {
312         for (int m = 0; m < nb_vectors; m++) {
313             for (int k = 0; k < dim - 1; k++) {
314                 int i = m * dim + k;
315
316                 if ((lsf[i + 1] - lsf[i]) < 319) {
317                     if (lsf[i + 1] < lsf[i]) {
318                         lsf[i + 1] = lsf[i] + 160;
319                         lsf[i]     = lsf[i + 1] - 160;
320                     } else {
321                         lsf[i]     -= 160;
322                         lsf[i + 1] += 160;
323                     }
324                 }
325
326                 lsf[i] = av_clip(lsf[i], 82, 25723);
327             }
328         }
329     }
330 }
331
332 static void lsf_interpolate(int16_t *out, int16_t *in1,
333                             int16_t *in2, int16_t coef,
334                             int size)
335 {
336     int invcoef = 16384 - coef, i;
337
338     for (i = 0; i < size; i++)
339         out[i] = (coef * in1[i] + invcoef * in2[i] + 8192) >> 14;
340 }
341
342 static void lsf2lsp(int16_t *lsf, int16_t *lsp, int order)
343 {
344     int16_t diff, freq;
345     int32_t tmp;
346     int i, k;
347
348     for (i = 0; i < order; i++) {
349         freq = (lsf[i] * 20861) >> 15;
350         /* 20861: 1.0/(2.0*PI) in Q17 */
351         /*
352            Upper 8 bits give the index k and
353            Lower 8 bits give the difference, which needs
354            to be approximated linearly
355          */
356         k = FFMIN(freq >> 8, 63);
357         diff = freq & 0xFF;
358
359         /* Calculate linear approximation */
360         tmp = cos_derivative_tbl[k] * diff;
361         lsp[i] = cos_tbl[k] + (tmp >> 12);
362     }
363 }
364
365 static void get_lsp_poly(int16_t *lsp, int32_t *f)
366 {
367     int16_t high, low;
368     int i, j, k, l;
369     int32_t tmp;
370
371     f[0] = 16777216;
372     f[1] = lsp[0] * -1024;
373
374     for (i = 2, k = 2, l = 2; i <= 5; i++, k += 2) {
375         f[l] = f[l - 2];
376
377         for (j = i; j > 1; j--, l--) {
378             high = f[l - 1] >> 16;
379             low = (f[l - 1] - (high << 16)) >> 1;
380
381             tmp = ((high * lsp[k]) << 2) + (((low * lsp[k]) >> 15) << 2);
382
383             f[l] += f[l - 2];
384             f[l] -= tmp;
385         }
386
387         f[l] -= lsp[k] << 10;
388         l += i;
389     }
390 }
391
392 static void lsf2poly(int16_t *a, int16_t *lsf)
393 {
394     int32_t f[2][6];
395     int16_t lsp[10];
396     int32_t tmp;
397     int i;
398
399     lsf2lsp(lsf, lsp, LPC_FILTERORDER);
400
401     get_lsp_poly(&lsp[0], f[0]);
402     get_lsp_poly(&lsp[1], f[1]);
403
404     for (i = 5; i > 0; i--) {
405         f[0][i] += f[0][i - 1];
406         f[1][i] -= f[1][i - 1];
407     }
408
409     a[0] = 4096;
410     for (i = 5; i > 0; i--) {
411         tmp = f[0][6 - i] + f[1][6 - i];
412         a[6 - i] = (tmp + 4096) >> 13;
413
414         tmp = f[0][6 - i] - f[1][6 - i];
415         a[5 + i] = (tmp + 4096) >> 13;
416     }
417 }
418
419 static void lsp_interpolate2polydec(int16_t *a, int16_t *lsf1,
420                                    int16_t *lsf2, int coef, int length)
421 {
422     int16_t lsftmp[LPC_FILTERORDER];
423
424     lsf_interpolate(lsftmp, lsf1, lsf2, coef, length);
425     lsf2poly(a, lsftmp);
426 }
427
428 static void bw_expand(int16_t *out, const int16_t *in, const int16_t *coef, int length)
429 {
430     int i;
431
432     out[0] = in[0];
433     for (i = 1; i < length; i++)
434         out[i] = (coef[i] * in[i] + 16384) >> 15;
435 }
436
437 static void lsp_interpolate(int16_t *syntdenum, int16_t *weightdenum,
438                             int16_t *lsfdeq, int16_t length,
439                             ILBCContext *s)
440 {
441     int16_t lp[LPC_FILTERORDER + 1], *lsfdeq2;
442     int i, pos, lp_length;
443
444     lsfdeq2 = lsfdeq + length;
445     lp_length = length + 1;
446
447     if (s->mode == 30) {
448         lsp_interpolate2polydec(lp, (*s).lsfdeqold, lsfdeq, lsf_weight_30ms[0], length);
449         memcpy(syntdenum, lp, lp_length * 2);
450         bw_expand(weightdenum, lp, kLpcChirpSyntDenum, lp_length);
451
452         pos = lp_length;
453         for (i = 1; i < 6; i++) {
454             lsp_interpolate2polydec(lp, lsfdeq, lsfdeq2,
455                                                  lsf_weight_30ms[i],
456                                                  length);
457             memcpy(syntdenum + pos, lp, lp_length * 2);
458             bw_expand(weightdenum + pos, lp, kLpcChirpSyntDenum, lp_length);
459             pos += lp_length;
460         }
461     } else {
462         pos = 0;
463         for (i = 0; i < s->nsub; i++) {
464             lsp_interpolate2polydec(lp, s->lsfdeqold, lsfdeq,
465                                     lsf_weight_20ms[i], length);
466             memcpy(syntdenum + pos, lp, lp_length * 2);
467             bw_expand(weightdenum + pos, lp, kLpcChirpSyntDenum, lp_length);
468             pos += lp_length;
469         }
470     }
471
472     if (s->mode == 30) {
473         memcpy(s->lsfdeqold, lsfdeq2, length * 2);
474     } else {
475         memcpy(s->lsfdeqold, lsfdeq, length * 2);
476     }
477 }
478
479 static void filter_mafq12(int16_t *in_ptr, int16_t *out_ptr,
480                           int16_t *B, int16_t B_length,
481                           int16_t length)
482 {
483     int o, i, j;
484
485     for (i = 0; i < length; i++) {
486         const int16_t *b_ptr = &B[0];
487         const int16_t *x_ptr = &in_ptr[i];
488
489         o = 0;
490         for (j = 0; j < B_length; j++)
491             o += b_ptr[j] * *x_ptr--;
492
493         o = av_clip(o, -134217728, 134215679);
494
495         out_ptr[i] = ((o + 2048) >> 12);
496     }
497 }
498
499 static void filter_arfq12(const int16_t *data_in,
500                           int16_t *data_out,
501                           const int16_t *coefficients,
502                           int coefficients_length,
503                           int data_length)
504 {
505     int i, j;
506
507     for (i = 0; i < data_length; i++) {
508         int output = 0, sum = 0;
509
510         for (j = coefficients_length - 1; j > 0; j--) {
511             sum += coefficients[j] * data_out[i - j];
512         }
513
514         output = coefficients[0] * data_in[i] - sum;
515         output = av_clip(output, -134217728, 134215679);
516
517         data_out[i] = (output + 2048) >> 12;
518     }
519 }
520
521 static void state_construct(int16_t ifm, int16_t *idx,
522                            int16_t *synt_denum, int16_t *Out_fix,
523                            int16_t len)
524 {
525     int k;
526     int16_t maxVal;
527     int16_t *tmp1, *tmp2, *tmp3;
528     /* Stack based */
529     int16_t numerator[1 + LPC_FILTERORDER];
530     int16_t sampleValVec[2 * STATE_SHORT_LEN_30MS + LPC_FILTERORDER];
531     int16_t sampleMaVec[2 * STATE_SHORT_LEN_30MS + LPC_FILTERORDER];
532     int16_t *sampleVal = &sampleValVec[LPC_FILTERORDER];
533     int16_t *sampleMa = &sampleMaVec[LPC_FILTERORDER];
534     int16_t *sampleAr = &sampleValVec[LPC_FILTERORDER];
535
536     /* initialization of coefficients */
537
538     for (k = 0; k < LPC_FILTERORDER + 1; k++) {
539         numerator[k] = synt_denum[LPC_FILTERORDER - k];
540     }
541
542     /* decoding of the maximum value */
543
544     maxVal = frg_quant_mod[ifm];
545
546     /* decoding of the sample values */
547     tmp1 = sampleVal;
548     tmp2 = &idx[len - 1];
549
550     if (ifm < 37) {
551         for (k = 0; k < len; k++) {
552             /*the shifting is due to the Q13 in sq4_fixQ13[i], also the adding of 2097152 (= 0.5 << 22)
553                maxVal is in Q8 and result is in Q(-1) */
554             (*tmp1) = (int16_t) ((SPL_MUL_16_16(maxVal, ilbc_state[(*tmp2)]) + 2097152) >> 22);
555             tmp1++;
556             tmp2--;
557         }
558     } else if (ifm < 59) {
559         for (k = 0; k < len; k++) {
560             /*the shifting is due to the Q13 in sq4_fixQ13[i], also the adding of 262144 (= 0.5 << 19)
561                maxVal is in Q5 and result is in Q(-1) */
562             (*tmp1) = (int16_t) ((SPL_MUL_16_16(maxVal, ilbc_state[(*tmp2)]) + 262144) >> 19);
563             tmp1++;
564             tmp2--;
565         }
566     } else {
567         for (k = 0; k < len; k++) {
568             /*the shifting is due to the Q13 in sq4_fixQ13[i], also the adding of 65536 (= 0.5 << 17)
569                maxVal is in Q3 and result is in Q(-1) */
570             (*tmp1) = (int16_t) ((SPL_MUL_16_16(maxVal, ilbc_state[(*tmp2)]) + 65536) >> 17);
571             tmp1++;
572             tmp2--;
573         }
574     }
575
576     /* Set the rest of the data to zero */
577     memset(&sampleVal[len], 0, len * 2);
578
579     /* circular convolution with all-pass filter */
580
581     /* Set the state to zero */
582     memset(sampleValVec, 0, LPC_FILTERORDER * 2);
583
584     /* Run MA filter + AR filter */
585     filter_mafq12(sampleVal, sampleMa, numerator, LPC_FILTERORDER + 1, len + LPC_FILTERORDER);
586     memset(&sampleMa[len + LPC_FILTERORDER], 0, (len - LPC_FILTERORDER) * 2);
587     filter_arfq12(sampleMa, sampleAr, synt_denum, LPC_FILTERORDER + 1, 2 * len);
588
589     tmp1 = &sampleAr[len - 1];
590     tmp2 = &sampleAr[2 * len - 1];
591     tmp3 = Out_fix;
592     for (k = 0; k < len; k++) {
593         (*tmp3) = (*tmp1) + (*tmp2);
594         tmp1--;
595         tmp2--;
596         tmp3++;
597     }
598 }
599
600 static int16_t gain_dequantization(int index, int max_in, int stage)
601 {
602     int16_t scale = FFMAX(1638, FFABS(max_in));
603
604     return ((scale * ilbc_gain[stage][index]) + 8192) >> 14;
605 }
606
607 static void vector_rmultiplication(int16_t *out, const int16_t *in,
608                                    const int16_t *win,
609                                    int length, int shift)
610 {
611     for (int i = 0; i < length; i++)
612         out[i] = (in[i] * win[-i]) >> shift;
613 }
614
615 static void vector_multiplication(int16_t *out, const int16_t *in,
616                                   const int16_t *win, int length,
617                                   int shift)
618 {
619     for (int i = 0; i < length; i++)
620         out[i] = (in[i] * win[i]) >> shift;
621 }
622
623 static void add_vector_and_shift(int16_t *out, const int16_t *in1,
624                                  const int16_t *in2, int length,
625                                  int shift)
626 {
627     for (int i = 0; i < length; i++)
628         out[i] = (in1[i] + in2[i]) >> shift;
629 }
630
631 static void create_augmented_vector(int index, int16_t *buffer, int16_t *cbVec)
632 {
633     int16_t cbVecTmp[4];
634     int16_t ilow = index - 4;
635
636     memcpy(cbVec, buffer - index, index * 2);
637
638     vector_multiplication(&cbVec[ilow], buffer - index - 4, alpha, 4, 15);
639     vector_rmultiplication(cbVecTmp, buffer - 4, &alpha[3], 4, 15);
640     add_vector_and_shift(&cbVec[ilow], &cbVec[ilow], cbVecTmp, 4, 0);
641
642     memcpy(cbVec + index, buffer - index, (SUBL - index) * sizeof(*cbVec));
643 }
644
645 static void get_codebook(int16_t * cbvec,   /* (o) Constructed codebook vector */
646                      int16_t * mem,     /* (i) Codebook buffer */
647                      int16_t index,     /* (i) Codebook index */
648                      int16_t lMem,      /* (i) Length of codebook buffer */
649                      int16_t cbveclen   /* (i) Codebook vector length */
650 )
651 {
652     int16_t k, base_size;
653     int16_t lag;
654     /* Stack based */
655     int16_t tempbuff2[SUBL + 5];
656
657     /* Determine size of codebook sections */
658     base_size = lMem - cbveclen + 1;
659
660     if (cbveclen == SUBL) {
661         base_size += cbveclen / 2;
662     }
663
664     /* No filter -> First codebook section */
665     if (index < lMem - cbveclen + 1) {
666         /* first non-interpolated vectors */
667
668         k = index + cbveclen;
669         /* get vector */
670         memcpy(cbvec, mem + lMem - k, cbveclen * 2);
671     } else if (index < base_size) {
672
673         /* Calculate lag */
674
675         k = (int16_t) SPL_MUL_16_16(2, (index - (lMem - cbveclen + 1))) + cbveclen;
676
677         lag = k / 2;
678
679         create_augmented_vector(lag, mem + lMem, cbvec);
680     } else {
681         int16_t memIndTest;
682
683         /* first non-interpolated vectors */
684
685         if (index - base_size < lMem - cbveclen + 1) {
686
687             /* Set up filter memory, stuff zeros outside memory buffer */
688
689             memIndTest = lMem - (index - base_size + cbveclen);
690
691             memset(mem - CB_HALFFILTERLEN, 0, CB_HALFFILTERLEN * 2);
692             memset(mem + lMem, 0, CB_HALFFILTERLEN * 2);
693
694             /* do filtering to get the codebook vector */
695
696             filter_mafq12(&mem[memIndTest + 4], cbvec, (int16_t *) kCbFiltersRev, CB_FILTERLEN, cbveclen);
697         } else {
698             /* interpolated vectors */
699             /* Stuff zeros outside memory buffer  */
700             memIndTest = lMem - cbveclen - CB_FILTERLEN;
701             memset(mem + lMem, 0, CB_HALFFILTERLEN * 2);
702
703             /* do filtering */
704             filter_mafq12(&mem[memIndTest + 7], tempbuff2, (int16_t *) kCbFiltersRev, CB_FILTERLEN, (int16_t) (cbveclen + 5));
705
706             /* Calculate lag index */
707             lag = (cbveclen << 1) - 20 + index - base_size - lMem - 1;
708
709             create_augmented_vector(lag, tempbuff2 + SUBL + 5, cbvec);
710         }
711     }
712 }
713
714 static void construct_vector (
715     int16_t *decvector,   /* (o) Decoded vector */
716     int16_t *index,       /* (i) Codebook indices */
717     int16_t *gain_index,  /* (i) Gain quantization indices */
718     int16_t *mem,         /* (i) Buffer for codevector construction */
719     int16_t lMem,         /* (i) Length of buffer */
720     int16_t veclen)
721 {
722     int16_t gain[CB_NSTAGES];
723     int16_t cbvec0[SUBL];
724     int16_t cbvec1[SUBL];
725     int16_t cbvec2[SUBL];
726     int32_t a32;
727     int16_t *gainPtr;
728     int j;
729
730     /* gain de-quantization */
731
732     gain[0] = gain_dequantization(gain_index[0], 16384, 0);
733     gain[1] = gain_dequantization(gain_index[1], gain[0], 1);
734     gain[2] = gain_dequantization(gain_index[2], gain[1], 2);
735
736     /* codebook vector construction and construction of total vector */
737
738     /* Stack based */
739     get_codebook(cbvec0, mem, index[0], lMem, veclen);
740     get_codebook(cbvec1, mem, index[1], lMem, veclen);
741     get_codebook(cbvec2, mem, index[2], lMem, veclen);
742
743     gainPtr = &gain[0];
744     for (j = 0; j < veclen; j++) {
745         a32 = SPL_MUL_16_16(*gainPtr++, cbvec0[j]);
746         a32 += SPL_MUL_16_16(*gainPtr++, cbvec1[j]);
747         a32 += SPL_MUL_16_16(*gainPtr, cbvec2[j]);
748         gainPtr -= 2;
749         decvector[j] = (a32 + 8192) >> 14;
750     }
751 }
752
753 static void reverse_memcpy(int16_t *dest, int16_t *source, int length)
754 {
755     int16_t* destPtr = dest;
756     int16_t* sourcePtr = source;
757     int j;
758
759     for (j = 0; j < length; j++)
760         *destPtr-- = *sourcePtr++;
761 }
762
763 static void decode_residual(ILBCContext *s,
764                             ILBCFrame *encbits,
765                             int16_t *decresidual,
766                             int16_t *syntdenum)
767 {
768     int16_t meml_gotten, Nfor, Nback, diff, start_pos;
769     int16_t subcount, subframe;
770     int16_t *reverseDecresidual = s->enh_buf;        /* Reversed decoded data, used for decoding backwards in time (reuse memory in state) */
771     int16_t *memVec = s->prevResidual;
772     int16_t *mem = &memVec[CB_HALFFILTERLEN];   /* Memory for codebook */
773
774     diff = STATE_LEN - s->state_short_len;
775
776     if (encbits->state_first == 1) {
777         start_pos = (encbits->start - 1) * SUBL;
778     } else {
779         start_pos = (encbits->start - 1) * SUBL + diff;
780     }
781
782     /* decode scalar part of start state */
783
784     state_construct(encbits->ifm, encbits->idx, &syntdenum[(encbits->start - 1) * (LPC_FILTERORDER + 1)], &decresidual[start_pos], s->state_short_len);
785
786     if (encbits->state_first) { /* put adaptive part in the end */
787         /* setup memory */
788         memset(mem, 0, (int16_t) (CB_MEML - s->state_short_len) * 2);
789         memcpy(mem + CB_MEML - s->state_short_len, decresidual + start_pos, s->state_short_len * 2);
790
791         /* construct decoded vector */
792
793         construct_vector(&decresidual[start_pos + s->state_short_len], encbits->cb_index, encbits->gain_index, mem + CB_MEML - ST_MEM_L_TBL, ST_MEM_L_TBL, (int16_t) diff);
794
795     } else { /* put adaptive part in the beginning */
796         /* setup memory */
797         meml_gotten = s->state_short_len;
798         reverse_memcpy(mem + CB_MEML - 1, decresidual + start_pos, meml_gotten);
799         memset(mem, 0, (int16_t) (CB_MEML - meml_gotten) * 2);
800
801         /* construct decoded vector */
802         construct_vector(reverseDecresidual, encbits->cb_index, encbits->gain_index, mem + CB_MEML - ST_MEM_L_TBL, ST_MEM_L_TBL, diff);
803
804         /* get decoded residual from reversed vector */
805         reverse_memcpy(&decresidual[start_pos - 1], reverseDecresidual, diff);
806     }
807
808     /* counter for predicted subframes */
809     subcount = 1;
810
811     /* forward prediction of subframes */
812     Nfor = s->nsub - encbits->start - 1;
813
814     if (Nfor > 0) {
815         /* setup memory */
816         memset(mem, 0, (CB_MEML - STATE_LEN) * 2);
817         memcpy(mem + CB_MEML - STATE_LEN, decresidual + (encbits->start - 1) * SUBL, STATE_LEN * 2);
818
819         /* loop over subframes to encode */
820         for (subframe = 0; subframe < Nfor; subframe++) {
821             /* construct decoded vector */
822             construct_vector(&decresidual[(encbits->start + 1 + subframe) * SUBL], encbits->cb_index + subcount * CB_NSTAGES, encbits->gain_index + subcount * CB_NSTAGES, mem, MEM_LF_TBL, SUBL);
823
824             /* update memory */
825             memmove(mem, mem + SUBL, (CB_MEML - SUBL) * sizeof(*mem));
826             memcpy(mem + CB_MEML - SUBL, &decresidual[(encbits->start + 1 + subframe) * SUBL], SUBL * 2);
827
828             subcount++;
829         }
830
831     }
832
833     /* backward prediction of subframes */
834     Nback = encbits->start - 1;
835
836     if (Nback > 0) {
837         /* setup memory */
838         meml_gotten = SUBL * (s->nsub + 1 - encbits->start);
839         if (meml_gotten > CB_MEML) {
840             meml_gotten = CB_MEML;
841         }
842
843         reverse_memcpy(mem + CB_MEML - 1, decresidual + (encbits->start - 1) * SUBL, meml_gotten);
844         memset(mem, 0, (int16_t) (CB_MEML - meml_gotten) * 2);
845
846         /* loop over subframes to decode */
847         for (subframe = 0; subframe < Nback; subframe++) {
848             /* construct decoded vector */
849             construct_vector(&reverseDecresidual[subframe * SUBL], encbits->cb_index + subcount * CB_NSTAGES,
850                         encbits->gain_index + subcount * CB_NSTAGES, mem, MEM_LF_TBL, SUBL);
851
852             /* update memory */
853             memmove(mem, mem + SUBL, (CB_MEML - SUBL) * sizeof(*mem));
854             memcpy(mem + CB_MEML - SUBL, &reverseDecresidual[subframe * SUBL], SUBL * 2);
855
856             subcount++;
857         }
858
859         /* get decoded residual from reversed vector */
860         reverse_memcpy(decresidual + SUBL * Nback - 1, reverseDecresidual, SUBL * Nback);
861     }
862 }
863
864 static int16_t max_abs_value_w16(const int16_t* vector, int length)
865 {
866     int i = 0, absolute = 0, maximum = 0;
867
868     if (vector == NULL || length <= 0) {
869         return -1;
870     }
871
872     for (i = 0; i < length; i++) {
873         absolute = FFABS(vector[i]);
874         if (absolute > maximum)
875             maximum = absolute;
876     }
877
878     // Guard the case for abs(-32768).
879     return FFMIN(maximum, INT16_MAX);
880 }
881
882 static int16_t get_size_in_bits(uint32_t n)
883 {
884     int16_t bits;
885
886     if (0xFFFF0000 & n) {
887         bits = 16;
888     } else {
889         bits = 0;
890     }
891
892     if (0x0000FF00 & (n >> bits)) bits += 8;
893     if (0x000000F0 & (n >> bits)) bits += 4;
894     if (0x0000000C & (n >> bits)) bits += 2;
895     if (0x00000002 & (n >> bits)) bits += 1;
896     if (0x00000001 & (n >> bits)) bits += 1;
897
898     return bits;
899 }
900
901 static int32_t scale_dot_product(const int16_t *v1, const int16_t *v2, int length, int scaling)
902 {
903     int32_t sum = 0;
904
905     for (int i = 0; i < length; i++)
906         sum += (v1[i] * v2[i]) >> scaling;
907
908     return sum;
909 }
910
911 static void correlation(int32_t *corr, int32_t *ener, int16_t *buffer,
912                         int16_t lag, int16_t blen, int16_t srange, int16_t scale)
913 {
914     int16_t *w16ptr;
915
916     w16ptr = &buffer[blen - srange - lag];
917
918     *corr = scale_dot_product(&buffer[blen - srange], w16ptr, srange, scale);
919     *ener = scale_dot_product(w16ptr, w16ptr, srange, scale);
920
921     if (*ener == 0) {
922         *corr = 0;
923         *ener = 1;
924     }
925 }
926
927 #define SPL_SHIFT_W32(x, c) (((c) >= 0) ? ((x) << (c)) : ((x) >> (-(c))))
928
929 static int16_t norm_w32(int32_t a)
930 {
931     if (a == 0) {
932         return 0;
933     } else if (a < 0) {
934         a = ~a;
935     }
936
937     return ff_clz(a);
938 }
939
940 static int32_t div_w32_w16(int32_t num, int16_t den)
941 {
942     if (den != 0)
943         return num / den;
944     else
945         return 0x7FFFFFFF;
946 }
947
948 static void do_plc(int16_t *plc_residual,      /* (o) concealed residual */
949                    int16_t *plc_lpc,           /* (o) concealed LP parameters */
950                    int16_t PLI,                /* (i) packet loss indicator
951                                                       0 - no PL, 1 = PL */
952                    int16_t *decresidual,       /* (i) decoded residual */
953                    int16_t *lpc,               /* (i) decoded LPC (only used for no PL) */
954                    int16_t inlag,              /* (i) pitch lag */
955                    ILBCContext *s)             /* (i/o) decoder instance */
956 {
957     int16_t i, pick;
958     int32_t cross, ener, cross_comp, ener_comp = 0;
959     int32_t measure, max_measure, energy;
960     int16_t max, cross_square_max, cross_square;
961     int16_t j, lag, tmp1, tmp2, randlag;
962     int16_t shift1, shift2, shift3, shift_max;
963     int16_t scale3;
964     int16_t corrLen;
965     int32_t tmpW32, tmp2W32;
966     int16_t use_gain;
967     int16_t tot_gain;
968     int16_t max_perSquare;
969     int16_t scale1, scale2;
970     int16_t totscale;
971     int32_t nom;
972     int16_t denom;
973     int16_t pitchfact;
974     int16_t use_lag;
975     int ind;
976     int16_t randvec[BLOCKL_MAX];
977
978     /* Packet Loss */
979     if (PLI == 1) {
980
981         s->consPLICount += 1;
982
983         /* if previous frame not lost,
984            determine pitch pred. gain */
985
986         if (s->prevPLI != 1) {
987
988             /* Maximum 60 samples are correlated, preserve as high accuracy
989                as possible without getting overflow */
990             max = max_abs_value_w16(s->prevResidual, s->block_samples);
991             scale3 = (get_size_in_bits(max) << 1) - 25;
992             if (scale3 < 0) {
993                 scale3 = 0;
994             }
995
996             /* Store scale for use when interpolating between the
997              * concealment and the received packet */
998             s->prevScale = scale3;
999
1000             /* Search around the previous lag +/-3 to find the
1001                best pitch period */
1002             lag = inlag - 3;
1003
1004             /* Guard against getting outside the frame */
1005             corrLen = FFMIN(60, s->block_samples - (inlag + 3));
1006
1007             correlation(&cross, &ener, s->prevResidual, lag, s->block_samples, corrLen, scale3);
1008
1009             /* Normalize and store cross^2 and the number of shifts */
1010             shift_max = get_size_in_bits(FFABS(cross)) - 15;
1011             cross_square_max = (int16_t) SPL_MUL_16_16_RSFT(SPL_SHIFT_W32(cross, -shift_max), SPL_SHIFT_W32(cross, -shift_max), 15);
1012
1013             for (j = inlag - 2; j <= inlag + 3; j++) {
1014                 correlation(&cross_comp, &ener_comp, s->prevResidual, j, s->block_samples, corrLen, scale3);
1015
1016                 /* Use the criteria (corr*corr)/energy to compare if
1017                    this lag is better or not. To avoid the division,
1018                    do a cross multiplication */
1019                 shift1 = get_size_in_bits(FFABS(cross_comp)) - 15;
1020                 cross_square = (int16_t) SPL_MUL_16_16_RSFT(SPL_SHIFT_W32(cross_comp, -shift1), SPL_SHIFT_W32(cross_comp, -shift1), 15);
1021
1022                 shift2 = get_size_in_bits(ener) - 15;
1023                 measure = SPL_MUL_16_16(SPL_SHIFT_W32(ener, -shift2), cross_square);
1024
1025                 shift3 = get_size_in_bits(ener_comp) - 15;
1026                 max_measure = SPL_MUL_16_16(SPL_SHIFT_W32(ener_comp, -shift3), cross_square_max);
1027
1028                 /* Calculate shift value, so that the two measures can
1029                    be put in the same Q domain */
1030                 if (((shift_max << 1) + shift3) > ((shift1 << 1) + shift2)) {
1031                     tmp1 = FFMIN(31, (shift_max << 1) + shift3 - (shift1 << 1) - shift2);
1032                     tmp2 = 0;
1033                 } else {
1034                     tmp1 = 0;
1035                     tmp2 = FFMIN(31, (shift1 << 1) + shift2 - (shift_max << 1) - shift3);
1036                 }
1037
1038                 if ((measure >> tmp1) > (max_measure >> tmp2)) {
1039                     /* New lag is better => record lag, measure and domain */
1040                     lag = j;
1041                     cross_square_max = cross_square;
1042                     cross = cross_comp;
1043                     shift_max = shift1;
1044                     ener = ener_comp;
1045                 }
1046             }
1047
1048             /* Calculate the periodicity for the lag with the maximum correlation.
1049
1050                Definition of the periodicity:
1051                abs(corr(vec1, vec2))/(sqrt(energy(vec1))*sqrt(energy(vec2)))
1052
1053                Work in the Square domain to simplify the calculations
1054                max_perSquare is less than 1 (in Q15)
1055              */
1056             tmp2W32 = scale_dot_product(&s->prevResidual[s->block_samples - corrLen], &s->prevResidual[s->block_samples - corrLen], corrLen, scale3);
1057
1058             if ((tmp2W32 > 0) && (ener_comp > 0)) {
1059                 /* norm energies to int16_t, compute the product of the energies and
1060                    use the upper int16_t as the denominator */
1061
1062                 scale1 = norm_w32(tmp2W32) - 16;
1063                 tmp1 = SPL_SHIFT_W32(tmp2W32, scale1);
1064
1065                 scale2 = norm_w32(ener) - 16;
1066                 tmp2 =  SPL_SHIFT_W32(ener, scale2);
1067                 denom = SPL_MUL_16_16_RSFT(tmp1, tmp2, 16);    /* denom in Q(scale1+scale2-16) */
1068
1069                 /* Square the cross correlation and norm it such that max_perSquare
1070                    will be in Q15 after the division */
1071
1072                 totscale = scale1 + scale2 - 1;
1073                 tmp1 = SPL_SHIFT_W32(cross, (totscale >> 1));
1074                 tmp2 = SPL_SHIFT_W32(cross, totscale - (totscale >> 1));
1075
1076                 nom = SPL_MUL_16_16(tmp1, tmp2);
1077                 max_perSquare = div_w32_w16(nom, denom);
1078             } else {
1079                 max_perSquare = 0;
1080             }
1081         } else {
1082             /* previous frame lost, use recorded lag and gain */
1083             lag = s->prevLag;
1084             max_perSquare = s->per_square;
1085         }
1086
1087         /* Attenuate signal and scale down pitch pred gain if
1088            several frames lost consecutively */
1089
1090         use_gain = 32767;       /* 1.0 in Q15 */
1091
1092         if (s->consPLICount * s->block_samples > 320) {
1093             use_gain = 29491;   /* 0.9 in Q15 */
1094         } else if (s->consPLICount * s->block_samples > 640) {
1095             use_gain = 22938;   /* 0.7 in Q15 */
1096         } else if (s->consPLICount * s->block_samples > 960) {
1097             use_gain = 16384;   /* 0.5 in Q15 */
1098         } else if (s->consPLICount * s->block_samples > 1280) {
1099             use_gain = 0;       /* 0.0 in Q15 */
1100         }
1101
1102         /* Compute mixing factor of picth repeatition and noise:
1103            for max_per>0.7 set periodicity to 1.0
1104            0.4<max_per<0.7 set periodicity to (maxper-0.4)/0.7-0.4)
1105            max_per<0.4 set periodicity to 0.0
1106          */
1107
1108         if (max_perSquare > 7868) {     /* periodicity > 0.7  (0.7^4=0.2401 in Q15) */
1109             pitchfact = 32767;
1110         } else if (max_perSquare > 839) {       /* 0.4 < periodicity < 0.7 (0.4^4=0.0256 in Q15) */
1111             /* find best index and interpolate from that */
1112             ind = 5;
1113             while ((max_perSquare < kPlcPerSqr[ind]) && (ind > 0)) {
1114                 ind--;
1115             }
1116             /* pitch fact is approximated by first order */
1117             tmpW32 = kPlcPitchFact[ind] + SPL_MUL_16_16_RSFT(kPlcPfSlope[ind], (max_perSquare - kPlcPerSqr[ind]), 11);
1118
1119             pitchfact = FFMIN(tmpW32, 32767); /* guard against overflow */
1120
1121         } else {                /* periodicity < 0.4 */
1122             pitchfact = 0;
1123         }
1124
1125         /* avoid repetition of same pitch cycle (buzzyness) */
1126         use_lag = lag;
1127         if (lag < 80) {
1128             use_lag = 2 * lag;
1129         }
1130
1131         /* compute concealed residual */
1132         energy = 0;
1133
1134         for (i = 0; i < s->block_samples; i++) {
1135             /* noise component -  52 < randlagFIX < 117 */
1136             s->seed = SPL_MUL_16_16(s->seed, 31821) + 13849;
1137             randlag = 53 + (s->seed & 63);
1138
1139             pick = i - randlag;
1140
1141             if (pick < 0) {
1142                 randvec[i] = s->prevResidual[s->block_samples + pick];
1143             } else {
1144                 randvec[i] = s->prevResidual[pick];
1145             }
1146
1147             /* pitch repeatition component */
1148             pick = i - use_lag;
1149
1150             if (pick < 0) {
1151                 plc_residual[i] = s->prevResidual[s->block_samples + pick];
1152             } else {
1153                 plc_residual[i] = plc_residual[pick];
1154             }
1155
1156             /* Attinuate total gain for each 10 ms */
1157             if (i < 80) {
1158                 tot_gain = use_gain;
1159             } else if (i < 160) {
1160                 tot_gain = SPL_MUL_16_16_RSFT(31130, use_gain, 15);    /* 0.95*use_gain */
1161             } else {
1162                 tot_gain = SPL_MUL_16_16_RSFT(29491, use_gain, 15);    /* 0.9*use_gain */
1163             }
1164
1165             /* mix noise and pitch repeatition */
1166             plc_residual[i] = SPL_MUL_16_16_RSFT(tot_gain, (pitchfact * plc_residual[i] + (32767 - pitchfact) * randvec[i] + 16384) >> 15, 15);
1167
1168             /* Shifting down the result one step extra to ensure that no overflow
1169                will occur */
1170             energy += SPL_MUL_16_16_RSFT(plc_residual[i], plc_residual[i], (s->prevScale + 1));
1171
1172         }
1173
1174         /* less than 30 dB, use only noise */
1175         if (energy < SPL_SHIFT_W32(s->block_samples * 900, -s->prevScale - 1)) {
1176             energy = 0;
1177             for (i = 0; i < s->block_samples; i++) {
1178                 plc_residual[i] = randvec[i];
1179             }
1180         }
1181
1182         /* use the old LPC */
1183         memcpy(plc_lpc, (*s).prev_lpc, (LPC_FILTERORDER + 1) * 2);
1184
1185         /* Update state in case there are multiple frame losses */
1186         s->prevLag = lag;
1187         s->per_square = max_perSquare;
1188     } else { /* no packet loss, copy input */
1189         memcpy(plc_residual, decresidual, s->block_samples * 2);
1190         memcpy(plc_lpc, lpc, (LPC_FILTERORDER + 1) * 2);
1191         s->consPLICount = 0;
1192     }
1193
1194     /* update state */
1195     s->prevPLI = PLI;
1196     memcpy(s->prev_lpc, plc_lpc, (LPC_FILTERORDER + 1) * 2);
1197     memcpy(s->prevResidual, plc_residual, s->block_samples * 2);
1198
1199     return;
1200 }
1201
1202 static int xcorr_coeff(int16_t *target, int16_t *regressor,
1203                        int16_t subl, int16_t searchLen,
1204                        int16_t offset, int16_t step)
1205 {
1206     int16_t maxlag;
1207     int16_t pos;
1208     int16_t max;
1209     int16_t cross_corr_scale, energy_scale;
1210     int16_t cross_corr_sg_mod, cross_corr_sg_mod_max;
1211     int32_t cross_corr, energy;
1212     int16_t cross_corr_mod, energy_mod, enery_mod_max;
1213     int16_t *tp, *rp;
1214     int16_t *rp_beg, *rp_end;
1215     int16_t totscale, totscale_max;
1216     int16_t scalediff;
1217     int32_t new_crit, max_crit;
1218     int shifts;
1219     int k;
1220
1221     /* Initializations, to make sure that the first one is selected */
1222     cross_corr_sg_mod_max = 0;
1223     enery_mod_max = INT16_MAX;
1224     totscale_max = -500;
1225     maxlag = 0;
1226     pos = 0;
1227
1228     /* Find scale value and start position */
1229     if (step == 1) {
1230         max = max_abs_value_w16(regressor, (int16_t) (subl + searchLen - 1));
1231         rp_beg = regressor;
1232         rp_end = &regressor[subl];
1233     } else {                    /* step== -1 */
1234         max = max_abs_value_w16(&regressor[-searchLen], (int16_t) (subl + searchLen - 1));
1235         rp_beg = &regressor[-1];
1236         rp_end = &regressor[subl - 1];
1237     }
1238
1239     /* Introduce a scale factor on the energy in int32_t in
1240        order to make sure that the calculation does not
1241        overflow */
1242
1243     if (max > 5000) {
1244         shifts = 2;
1245     } else {
1246         shifts = 0;
1247     }
1248
1249     /* Calculate the first energy, then do a +/- to get the other energies */
1250     energy = scale_dot_product(regressor, regressor, subl, shifts);
1251
1252     for (k = 0; k < searchLen; k++) {
1253         tp = target;
1254         rp = &regressor[pos];
1255
1256         cross_corr = scale_dot_product(tp, rp, subl, shifts);
1257
1258         if ((energy > 0) && (cross_corr > 0)) {
1259             /* Put cross correlation and energy on 16 bit word */
1260             cross_corr_scale = norm_w32(cross_corr) - 16;
1261             cross_corr_mod = (int16_t) SPL_SHIFT_W32(cross_corr, cross_corr_scale);
1262             energy_scale = norm_w32(energy) - 16;
1263             energy_mod = (int16_t) SPL_SHIFT_W32(energy, energy_scale);
1264
1265             /* Square cross correlation and store upper int16_t */
1266             cross_corr_sg_mod = (int16_t) SPL_MUL_16_16_RSFT(cross_corr_mod, cross_corr_mod, 16);
1267
1268             /* Calculate the total number of (dynamic) right shifts that have
1269                been performed on (cross_corr*cross_corr)/energy
1270              */
1271             totscale = energy_scale - (cross_corr_scale << 1);
1272
1273             /* Calculate the shift difference in order to be able to compare the two
1274                (cross_corr*cross_corr)/energy in the same domain
1275              */
1276             scalediff = totscale - totscale_max;
1277             scalediff = FFMIN(scalediff, 31);
1278             scalediff = FFMAX(scalediff, -31);
1279
1280             /* Compute the cross multiplication between the old best criteria
1281                and the new one to be able to compare them without using a
1282                division */
1283
1284             if (scalediff < 0) {
1285                 new_crit = ((int32_t) cross_corr_sg_mod * enery_mod_max) >> (-scalediff);
1286                 max_crit = ((int32_t) cross_corr_sg_mod_max * energy_mod);
1287             } else {
1288                 new_crit = ((int32_t) cross_corr_sg_mod * enery_mod_max);
1289                 max_crit = ((int32_t) cross_corr_sg_mod_max * energy_mod) >> scalediff;
1290             }
1291
1292             /* Store the new lag value if the new criteria is larger
1293                than previous largest criteria */
1294
1295             if (new_crit > max_crit) {
1296                 cross_corr_sg_mod_max = cross_corr_sg_mod;
1297                 enery_mod_max = energy_mod;
1298                 totscale_max = totscale;
1299                 maxlag = k;
1300             }
1301         }
1302         pos += step;
1303
1304         /* Do a +/- to get the next energy */
1305         energy += step * ((*rp_end * *rp_end - *rp_beg * *rp_beg) >> shifts);
1306         rp_beg += step;
1307         rp_end += step;
1308     }
1309
1310     return maxlag + offset;
1311 }
1312
1313 static void hp_output(int16_t *signal, const int16_t *ba, int16_t *y,
1314                       int16_t *x, int16_t len)
1315 {
1316     int32_t tmp;
1317
1318     for (int i = 0; i < len; i++) {
1319         tmp = SPL_MUL_16_16(y[1], ba[3]);     /* (-a[1])*y[i-1] (low part) */
1320         tmp += SPL_MUL_16_16(y[3], ba[4]);    /* (-a[2])*y[i-2] (low part) */
1321         tmp = (tmp >> 15);
1322         tmp += SPL_MUL_16_16(y[0], ba[3]);    /* (-a[1])*y[i-1] (high part) */
1323         tmp += SPL_MUL_16_16(y[2], ba[4]);    /* (-a[2])*y[i-2] (high part) */
1324         tmp = (tmp << 1);
1325
1326         tmp += SPL_MUL_16_16(signal[i], ba[0]);       /* b[0]*x[0] */
1327         tmp += SPL_MUL_16_16(x[0], ba[1]);    /* b[1]*x[i-1] */
1328         tmp += SPL_MUL_16_16(x[1], ba[2]);    /* b[2]*x[i-2] */
1329
1330         /* Update state (input part) */
1331         x[1] = x[0];
1332         x[0] = signal[i];
1333
1334         /* Convert back to Q0 and multiply with 2 */
1335         signal[i] = av_clip_intp2(tmp + 1024, 26) >> 11;
1336
1337         /* Update state (filtered part) */
1338         y[2] = y[0];
1339         y[3] = y[1];
1340
1341         /* upshift tmp by 3 with saturation */
1342         if (tmp > 268435455) {
1343             tmp = INT32_MAX;
1344         } else if (tmp < -268435456) {
1345             tmp = INT32_MIN;
1346         } else {
1347             tmp = tmp << 3;
1348         }
1349
1350         y[0] = tmp >> 16;
1351         y[1] = (tmp - (y[0] << 16)) >> 1;
1352     }
1353 }
1354
1355 static int ilbc_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1356                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1357 {
1358     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1359     AVFrame *frame     = data;
1360     ILBCContext *s     = avctx->priv_data;
1361     int mode = s->mode, ret;
1362     int16_t *plc_data = &s->plc_residual[LPC_FILTERORDER];
1363
1364     if ((ret = init_get_bits8(&s->gb, buf, avpkt->size)) < 0)
1365         return ret;
1366     memset(&s->frame, 0, sizeof(ILBCFrame));
1367
1368     frame->nb_samples = s->block_samples;
1369     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
1370         return ret;
1371
1372     if (unpack_frame(s))
1373         mode = 0;
1374     if (s->frame.start < 1)
1375         mode = 0;
1376
1377     if (mode) {
1378         index_conv(s->frame.cb_index);
1379
1380         lsf_dequantization(s->lsfdeq, s->frame.lsf, s->lpc_n);
1381         lsf_check_stability(s->lsfdeq, LPC_FILTERORDER, s->lpc_n);
1382         lsp_interpolate(s->syntdenum, s->weightdenum,
1383                         s->lsfdeq, LPC_FILTERORDER, s);
1384         decode_residual(s, &s->frame, s->decresidual, s->syntdenum);
1385
1386         do_plc(s->plc_residual, s->plc_lpc, 0,
1387                                s->decresidual, s->syntdenum + (LPC_FILTERORDER + 1) * (s->nsub - 1),
1388                                s->last_lag, s);
1389
1390         memcpy(s->decresidual, s->plc_residual, s->block_samples * 2);
1391     }
1392
1393     if (s->enhancer) {
1394         /* TODO */
1395     } else {
1396         int16_t lag, i;
1397
1398         /* Find last lag (since the enhancer is not called to give this info) */
1399         if (s->mode == 20) {
1400             lag = xcorr_coeff(&s->decresidual[s->block_samples-60], &s->decresidual[s->block_samples-80],
1401                               60, 80, 20, -1);
1402         } else {
1403             lag = xcorr_coeff(&s->decresidual[s->block_samples-ENH_BLOCKL],
1404                               &s->decresidual[s->block_samples-ENH_BLOCKL-20],
1405                               ENH_BLOCKL, 100, 20, -1);
1406         }
1407
1408         /* Store lag (it is needed if next packet is lost) */
1409         s->last_lag = lag;
1410
1411         /* copy data and run synthesis filter */
1412         memcpy(plc_data, s->decresidual, s->block_samples * 2);
1413
1414         /* Set up the filter state */
1415         memcpy(&plc_data[-LPC_FILTERORDER], s->syntMem, LPC_FILTERORDER * 2);
1416
1417         for (i = 0; i < s->nsub; i++) {
1418             filter_arfq12(plc_data+i*SUBL, plc_data+i*SUBL,
1419                                       s->syntdenum + i*(LPC_FILTERORDER + 1),
1420                                       LPC_FILTERORDER + 1, SUBL);
1421         }
1422
1423         /* Save the filter state */
1424         memcpy(s->syntMem, &plc_data[s->block_samples-LPC_FILTERORDER], LPC_FILTERORDER * 2);
1425     }
1426
1427     memcpy(frame->data[0], plc_data, s->block_samples * 2);
1428
1429     hp_output((int16_t *)frame->data[0], hp_out_coeffs,
1430               s->hpimemy, s->hpimemx, s->block_samples);
1431
1432     memcpy(s->old_syntdenum, s->syntdenum, s->nsub*(LPC_FILTERORDER + 1) * 2);
1433
1434     s->prev_enh_pl = 0;
1435     if (mode == 0)
1436         s->prev_enh_pl = 1;
1437
1438     *got_frame_ptr = 1;
1439
1440     return avpkt->size;
1441 }
1442
1443 static av_cold int ilbc_decode_init(AVCodecContext *avctx)
1444 {
1445     ILBCContext *s  = avctx->priv_data;
1446
1447     if (avctx->block_align == 38)
1448         s->mode = 20;
1449     else if (avctx->block_align == 50)
1450         s->mode = 30;
1451     else if (avctx->bit_rate > 0)
1452         s->mode = avctx->bit_rate <= 14000 ? 30 : 20;
1453     else
1454         return AVERROR_INVALIDDATA;
1455
1456     avctx->channels       = 1;
1457     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
1458     avctx->sample_rate    = 8000;
1459     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_S16;
1460
1461     if (s->mode == 30) {
1462         s->block_samples = 240;
1463         s->nsub = NSUB_30MS;
1464         s->nasub = NASUB_30MS;
1465         s->lpc_n = LPC_N_30MS;
1466         s->state_short_len = STATE_SHORT_LEN_30MS;
1467     } else {
1468         s->block_samples = 160;
1469         s->nsub = NSUB_20MS;
1470         s->nasub = NASUB_20MS;
1471         s->lpc_n = LPC_N_20MS;
1472         s->state_short_len = STATE_SHORT_LEN_20MS;
1473     }
1474
1475     return 0;
1476 }
1477
1478 AVCodec ff_ilbc_decoder = {
1479     .name           = "ilbc",
1480     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("iLBC (Internet Low Bitrate Codec)"),
1481     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1482     .id             = AV_CODEC_ID_ILBC,
1483     .init           = ilbc_decode_init,
1484     .decode         = ilbc_decode_frame,
1485     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
1486     .priv_data_size = sizeof(ILBCContext),
1487 };