h264: switch to h2645_parse for NAL parsing
[ffmpeg.git] / libavcodec / qcelpdec.c
1 /*
2  * QCELP decoder
3  * Copyright (c) 2007 Reynaldo H. Verdejo Pinochet
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * QCELP decoder
25  * @author Reynaldo H. Verdejo Pinochet
26  * @remark Libav merging spearheaded by Kenan Gillet
27  * @remark Development mentored by Benjamin Larson
28  */
29
30 #include <stddef.h>
31
32 #include "libavutil/channel_layout.h"
33 #include "libavutil/float_dsp.h"
34 #include "avcodec.h"
35 #include "internal.h"
36 #include "get_bits.h"
37 #include "qcelpdata.h"
38 #include "celp_filters.h"
39 #include "acelp_filters.h"
40 #include "acelp_vectors.h"
41 #include "lsp.h"
42
43 #undef NDEBUG
44 #include <assert.h>
45
46 typedef enum {
47     I_F_Q = -1,    /**< insufficient frame quality */
48     SILENCE,
49     RATE_OCTAVE,
50     RATE_QUARTER,
51     RATE_HALF,
52     RATE_FULL
53 } qcelp_packet_rate;
54
55 typedef struct QCELPContext {
56     GetBitContext     gb;
57     qcelp_packet_rate bitrate;
58     QCELPFrame        frame;    /**< unpacked data frame */
59
60     uint8_t  erasure_count;
61     uint8_t  octave_count;      /**< count the consecutive RATE_OCTAVE frames */
62     float    prev_lspf[10];
63     float    predictor_lspf[10];/**< LSP predictor for RATE_OCTAVE and I_F_Q */
64     float    pitch_synthesis_filter_mem[303];
65     float    pitch_pre_filter_mem[303];
66     float    rnd_fir_filter_mem[180];
67     float    formant_mem[170];
68     float    last_codebook_gain;
69     int      prev_g1[2];
70     int      prev_bitrate;
71     float    pitch_gain[4];
72     uint8_t  pitch_lag[4];
73     uint16_t first16bits;
74     uint8_t  warned_buf_mismatch_bitrate;
75
76     /* postfilter */
77     float    postfilter_synth_mem[10];
78     float    postfilter_agc_mem;
79     float    postfilter_tilt_mem;
80 } QCELPContext;
81
82 /**
83  * Initialize the speech codec according to the specification.
84  *
85  * TIA/EIA/IS-733 2.4.9
86  */
87 static av_cold int qcelp_decode_init(AVCodecContext *avctx)
88 {
89     QCELPContext *q = avctx->priv_data;
90     int i;
91
92     avctx->channels       = 1;
93     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
94     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
95
96     for (i = 0; i < 10; i++)
97         q->prev_lspf[i] = (i + 1) / 11.0;
98
99     return 0;
100 }
101
102 /**
103  * Decode the 10 quantized LSP frequencies from the LSPV/LSP
104  * transmission codes of any bitrate and check for badly received packets.
105  *
106  * @param q the context
107  * @param lspf line spectral pair frequencies
108  *
109  * @return 0 on success, -1 if the packet is badly received
110  *
111  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.2.6.2-2, 2.4.8.7.3
112  */
113 static int decode_lspf(QCELPContext *q, float *lspf)
114 {
115     int i;
116     float tmp_lspf, smooth, erasure_coeff;
117     const float *predictors;
118
119     if (q->bitrate == RATE_OCTAVE || q->bitrate == I_F_Q) {
120         predictors = q->prev_bitrate != RATE_OCTAVE &&
121                      q->prev_bitrate != I_F_Q ? q->prev_lspf
122                                               : q->predictor_lspf;
123
124         if (q->bitrate == RATE_OCTAVE) {
125             q->octave_count++;
126
127             for (i = 0; i < 10; i++) {
128                 q->predictor_lspf[i] =
129                              lspf[i] = (q->frame.lspv[i] ?  QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR
130                                                          : -QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR) +
131                                         predictors[i] * QCELP_LSP_OCTAVE_PREDICTOR   +
132                                         (i + 1) * ((1 - QCELP_LSP_OCTAVE_PREDICTOR) / 11);
133             }
134             smooth = q->octave_count < 10 ? .875 : 0.1;
135         } else {
136             erasure_coeff = QCELP_LSP_OCTAVE_PREDICTOR;
137
138             assert(q->bitrate == I_F_Q);
139
140             if (q->erasure_count > 1)
141                 erasure_coeff *= q->erasure_count < 4 ? 0.9 : 0.7;
142
143             for (i = 0; i < 10; i++) {
144                 q->predictor_lspf[i] =
145                              lspf[i] = (i + 1) * (1 - erasure_coeff) / 11 +
146                                        erasure_coeff * predictors[i];
147             }
148             smooth = 0.125;
149         }
150
151         // Check the stability of the LSP frequencies.
152         lspf[0] = FFMAX(lspf[0], QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
153         for (i = 1; i < 10; i++)
154             lspf[i] = FFMAX(lspf[i], lspf[i - 1] + QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
155
156         lspf[9] = FFMIN(lspf[9], 1.0 - QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
157         for (i = 9; i > 0; i--)
158             lspf[i - 1] = FFMIN(lspf[i - 1], lspf[i] - QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
159
160         // Low-pass filter the LSP frequencies.
161         ff_weighted_vector_sumf(lspf, lspf, q->prev_lspf, smooth, 1.0 - smooth, 10);
162     } else {
163         q->octave_count = 0;
164
165         tmp_lspf = 0.0;
166         for (i = 0; i < 5; i++) {
167             lspf[2 * i + 0] = tmp_lspf += qcelp_lspvq[i][q->frame.lspv[i]][0] * 0.0001;
168             lspf[2 * i + 1] = tmp_lspf += qcelp_lspvq[i][q->frame.lspv[i]][1] * 0.0001;
169         }
170
171         // Check for badly received packets.
172         if (q->bitrate == RATE_QUARTER) {
173             if (lspf[9] <= .70 || lspf[9] >= .97)
174                 return -1;
175             for (i = 3; i < 10; i++)
176                 if (fabs(lspf[i] - lspf[i - 2]) < .08)
177                     return -1;
178         } else {
179             if (lspf[9] <= .66 || lspf[9] >= .985)
180                 return -1;
181             for (i = 4; i < 10; i++)
182                 if (fabs(lspf[i] - lspf[i - 4]) < .0931)
183                     return -1;
184         }
185     }
186     return 0;
187 }
188
189 /**
190  * Convert codebook transmission codes to GAIN and INDEX.
191  *
192  * @param q the context
193  * @param gain array holding the decoded gain
194  *
195  * TIA/EIA/IS-733 2.4.6.2
196  */
197 static void decode_gain_and_index(QCELPContext *q, float *gain)
198 {
199     int i, subframes_count, g1[16];
200     float slope;
201
202     if (q->bitrate >= RATE_QUARTER) {
203         switch (q->bitrate) {
204         case RATE_FULL: subframes_count = 16; break;
205         case RATE_HALF: subframes_count =  4; break;
206         default:        subframes_count =  5;
207         }
208         for (i = 0; i < subframes_count; i++) {
209             g1[i] = 4 * q->frame.cbgain[i];
210             if (q->bitrate == RATE_FULL && !((i + 1) & 3)) {
211                 g1[i] += av_clip((g1[i - 1] + g1[i - 2] + g1[i - 3]) / 3 - 6, 0, 32);
212             }
213
214             gain[i] = qcelp_g12ga[g1[i]];
215
216             if (q->frame.cbsign[i]) {
217                 gain[i] = -gain[i];
218                 q->frame.cindex[i] = (q->frame.cindex[i] - 89) & 127;
219             }
220         }
221
222         q->prev_g1[0]         = g1[i - 2];
223         q->prev_g1[1]         = g1[i - 1];
224         q->last_codebook_gain = qcelp_g12ga[g1[i - 1]];
225
226         if (q->bitrate == RATE_QUARTER) {
227             // Provide smoothing of the unvoiced excitation energy.
228             gain[7] =       gain[4];
229             gain[6] = 0.4 * gain[3] + 0.6 * gain[4];
230             gain[5] =       gain[3];
231             gain[4] = 0.8 * gain[2] + 0.2 * gain[3];
232             gain[3] = 0.2 * gain[1] + 0.8 * gain[2];
233             gain[2] =       gain[1];
234             gain[1] = 0.6 * gain[0] + 0.4 * gain[1];
235         }
236     } else if (q->bitrate != SILENCE) {
237         if (q->bitrate == RATE_OCTAVE) {
238             g1[0] = 2 * q->frame.cbgain[0] +
239                     av_clip((q->prev_g1[0] + q->prev_g1[1]) / 2 - 5, 0, 54);
240             subframes_count = 8;
241         } else {
242             assert(q->bitrate == I_F_Q);
243
244             g1[0] = q->prev_g1[1];
245             switch (q->erasure_count) {
246             case 1 : break;
247             case 2 : g1[0] -= 1; break;
248             case 3 : g1[0] -= 2; break;
249             default: g1[0] -= 6;
250             }
251             if (g1[0] < 0)
252                 g1[0] = 0;
253             subframes_count = 4;
254         }
255         // This interpolation is done to produce smoother background noise.
256         slope = 0.5 * (qcelp_g12ga[g1[0]] - q->last_codebook_gain) / subframes_count;
257         for (i = 1; i <= subframes_count; i++)
258                 gain[i - 1] = q->last_codebook_gain + slope * i;
259
260         q->last_codebook_gain = gain[i - 2];
261         q->prev_g1[0]         = q->prev_g1[1];
262         q->prev_g1[1]         = g1[0];
263     }
264 }
265
266 /**
267  * If the received packet is Rate 1/4 a further sanity check is made of the
268  * codebook gain.
269  *
270  * @param cbgain the unpacked cbgain array
271  * @return -1 if the sanity check fails, 0 otherwise
272  *
273  * TIA/EIA/IS-733 2.4.8.7.3
274  */
275 static int codebook_sanity_check_for_rate_quarter(const uint8_t *cbgain)
276 {
277     int i, diff, prev_diff = 0;
278
279     for (i = 1; i < 5; i++) {
280         diff = cbgain[i] - cbgain[i-1];
281         if (FFABS(diff) > 10)
282             return -1;
283         else if (FFABS(diff - prev_diff) > 12)
284             return -1;
285         prev_diff = diff;
286     }
287     return 0;
288 }
289
290 /**
291  * Compute the scaled codebook vector Cdn From INDEX and GAIN
292  * for all rates.
293  *
294  * The specification lacks some information here.
295  *
296  * TIA/EIA/IS-733 has an omission on the codebook index determination
297  * formula for RATE_FULL and RATE_HALF frames at section 2.4.8.1.1. It says
298  * you have to subtract the decoded index parameter from the given scaled
299  * codebook vector index 'n' to get the desired circular codebook index, but
300  * it does not mention that you have to clamp 'n' to [0-9] in order to get
301  * RI-compliant results.
302  *
303  * The reason for this mistake seems to be the fact they forgot to mention you
304  * have to do these calculations per codebook subframe and adjust given
305  * equation values accordingly.
306  *
307  * @param q the context
308  * @param gain array holding the 4 pitch subframe gain values
309  * @param cdn_vector array for the generated scaled codebook vector
310  */
311 static void compute_svector(QCELPContext *q, const float *gain,
312                             float *cdn_vector)
313 {
314     int i, j, k;
315     uint16_t cbseed, cindex;
316     float *rnd, tmp_gain, fir_filter_value;
317
318     switch (q->bitrate) {
319     case RATE_FULL:
320         for (i = 0; i < 16; i++) {
321             tmp_gain = gain[i] * QCELP_RATE_FULL_CODEBOOK_RATIO;
322             cindex   = -q->frame.cindex[i];
323             for (j = 0; j < 10; j++)
324                 *cdn_vector++ = tmp_gain * qcelp_rate_full_codebook[cindex++ & 127];
325         }
326         break;
327     case RATE_HALF:
328         for (i = 0; i < 4; i++) {
329             tmp_gain = gain[i] * QCELP_RATE_HALF_CODEBOOK_RATIO;
330             cindex   = -q->frame.cindex[i];
331             for (j = 0; j < 40; j++)
332                 *cdn_vector++ = tmp_gain * qcelp_rate_half_codebook[cindex++ & 127];
333         }
334         break;
335     case RATE_QUARTER:
336         cbseed = (0x0003 & q->frame.lspv[4]) << 14 |
337                  (0x003F & q->frame.lspv[3]) <<  8 |
338                  (0x0060 & q->frame.lspv[2]) <<  1 |
339                  (0x0007 & q->frame.lspv[1]) <<  3 |
340                  (0x0038 & q->frame.lspv[0]) >>  3;
341         rnd    = q->rnd_fir_filter_mem + 20;
342         for (i = 0; i < 8; i++) {
343             tmp_gain = gain[i] * (QCELP_SQRT1887 / 32768.0);
344             for (k = 0; k < 20; k++) {
345                 cbseed = 521 * cbseed + 259;
346                 *rnd   = (int16_t) cbseed;
347
348                     // FIR filter
349                 fir_filter_value = 0.0;
350                 for (j = 0; j < 10; j++)
351                     fir_filter_value += qcelp_rnd_fir_coefs[j] *
352                                         (rnd[-j] + rnd[-20+j]);
353
354                 fir_filter_value += qcelp_rnd_fir_coefs[10] * rnd[-10];
355                 *cdn_vector++     = tmp_gain * fir_filter_value;
356                 rnd++;
357             }
358         }
359         memcpy(q->rnd_fir_filter_mem, q->rnd_fir_filter_mem + 160,
360                20 * sizeof(float));
361         break;
362     case RATE_OCTAVE:
363         cbseed = q->first16bits;
364         for (i = 0; i < 8; i++) {
365             tmp_gain = gain[i] * (QCELP_SQRT1887 / 32768.0);
366             for (j = 0; j < 20; j++) {
367                 cbseed        = 521 * cbseed + 259;
368                 *cdn_vector++ = tmp_gain * (int16_t) cbseed;
369             }
370         }
371         break;
372     case I_F_Q:
373         cbseed = -44; // random codebook index
374         for (i = 0; i < 4; i++) {
375             tmp_gain = gain[i] * QCELP_RATE_FULL_CODEBOOK_RATIO;
376             for (j = 0; j < 40; j++)
377                 *cdn_vector++ = tmp_gain * qcelp_rate_full_codebook[cbseed++ & 127];
378         }
379         break;
380     case SILENCE:
381         memset(cdn_vector, 0, 160 * sizeof(float));
382         break;
383     }
384 }
385
386 /**
387  * Apply generic gain control.
388  *
389  * @param v_out output vector
390  * @param v_in gain-controlled vector
391  * @param v_ref vector to control gain of
392  *
393  * TIA/EIA/IS-733 2.4.8.3, 2.4.8.6
394  */
395 static void apply_gain_ctrl(float *v_out, const float *v_ref, const float *v_in)
396 {
397     int i;
398
399     for (i = 0; i < 160; i += 40) {
400         float res = avpriv_scalarproduct_float_c(v_ref + i, v_ref + i, 40);
401         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(v_out + i, v_in + i, res, 40);
402     }
403 }
404
405 /**
406  * Apply filter in pitch-subframe steps.
407  *
408  * @param memory buffer for the previous state of the filter
409  *        - must be able to contain 303 elements
410  *        - the 143 first elements are from the previous state
411  *        - the next 160 are for output
412  * @param v_in input filter vector
413  * @param gain per-subframe gain array, each element is between 0.0 and 2.0
414  * @param lag per-subframe lag array, each element is
415  *        - between 16 and 143 if its corresponding pfrac is 0,
416  *        - between 16 and 139 otherwise
417  * @param pfrac per-subframe boolean array, 1 if the lag is fractional, 0
418  *        otherwise
419  *
420  * @return filter output vector
421  */
422 static const float *do_pitchfilter(float memory[303], const float v_in[160],
423                                    const float gain[4], const uint8_t *lag,
424                                    const uint8_t pfrac[4])
425 {
426     int i, j;
427     float *v_lag, *v_out;
428     const float *v_len;
429
430     v_out = memory + 143; // Output vector starts at memory[143].
431
432     for (i = 0; i < 4; i++) {
433         if (gain[i]) {
434             v_lag = memory + 143 + 40 * i - lag[i];
435             for (v_len = v_in + 40; v_in < v_len; v_in++) {
436                 if (pfrac[i]) { // If it is a fractional lag...
437                     for (j = 0, *v_out = 0.0; j < 4; j++)
438                         *v_out += qcelp_hammsinc_table[j] * (v_lag[j - 4] + v_lag[3 - j]);
439                 } else
440                     *v_out = *v_lag;
441
442                 *v_out = *v_in + gain[i] * *v_out;
443
444                 v_lag++;
445                 v_out++;
446             }
447         } else {
448             memcpy(v_out, v_in, 40 * sizeof(float));
449             v_in  += 40;
450             v_out += 40;
451         }
452     }
453
454     memmove(memory, memory + 160, 143 * sizeof(float));
455     return memory + 143;
456 }
457
458 /**
459  * Apply pitch synthesis filter and pitch prefilter to the scaled codebook vector.
460  * TIA/EIA/IS-733 2.4.5.2, 2.4.8.7.2
461  *
462  * @param q the context
463  * @param cdn_vector the scaled codebook vector
464  */
465 static void apply_pitch_filters(QCELPContext *q, float *cdn_vector)
466 {
467     int i;
468     const float *v_synthesis_filtered, *v_pre_filtered;
469
470     if (q->bitrate >= RATE_HALF || q->bitrate == SILENCE ||
471         (q->bitrate == I_F_Q && (q->prev_bitrate >= RATE_HALF))) {
472
473         if (q->bitrate >= RATE_HALF) {
474             // Compute gain & lag for the whole frame.
475             for (i = 0; i < 4; i++) {
476                 q->pitch_gain[i] = q->frame.plag[i] ? (q->frame.pgain[i] + 1) * 0.25 : 0.0;
477
478                 q->pitch_lag[i] = q->frame.plag[i] + 16;
479             }
480         } else {
481             float max_pitch_gain;
482
483             if (q->bitrate == I_F_Q) {
484                   if (q->erasure_count < 3)
485                       max_pitch_gain = 0.9 - 0.3 * (q->erasure_count - 1);
486                   else
487                       max_pitch_gain = 0.0;
488             } else {
489                 assert(q->bitrate == SILENCE);
490                 max_pitch_gain = 1.0;
491             }
492             for (i = 0; i < 4; i++)
493                 q->pitch_gain[i] = FFMIN(q->pitch_gain[i], max_pitch_gain);
494
495             memset(q->frame.pfrac, 0, sizeof(q->frame.pfrac));
496         }
497
498         // pitch synthesis filter
499         v_synthesis_filtered = do_pitchfilter(q->pitch_synthesis_filter_mem,
500                                               cdn_vector, q->pitch_gain,
501                                               q->pitch_lag, q->frame.pfrac);
502
503         // pitch prefilter update
504         for (i = 0; i < 4; i++)
505             q->pitch_gain[i] = 0.5 * FFMIN(q->pitch_gain[i], 1.0);
506
507         v_pre_filtered       = do_pitchfilter(q->pitch_pre_filter_mem,
508                                               v_synthesis_filtered,
509                                               q->pitch_gain, q->pitch_lag,
510                                               q->frame.pfrac);
511
512         apply_gain_ctrl(cdn_vector, v_synthesis_filtered, v_pre_filtered);
513     } else {
514         memcpy(q->pitch_synthesis_filter_mem, cdn_vector + 17, 143 * sizeof(float));
515         memcpy(q->pitch_pre_filter_mem, cdn_vector + 17, 143 * sizeof(float));
516         memset(q->pitch_gain, 0, sizeof(q->pitch_gain));
517         memset(q->pitch_lag,  0, sizeof(q->pitch_lag));
518     }
519 }
520
521 /**
522  * Reconstruct LPC coefficients from the line spectral pair frequencies
523  * and perform bandwidth expansion.
524  *
525  * @param lspf line spectral pair frequencies
526  * @param lpc linear predictive coding coefficients
527  *
528  * @note: bandwidth_expansion_coeff could be precalculated into a table
529  *        but it seems to be slower on x86
530  *
531  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.3.5
532  */
533 static void lspf2lpc(const float *lspf, float *lpc)
534 {
535     double lsp[10];
536     double bandwidth_expansion_coeff = QCELP_BANDWIDTH_EXPANSION_COEFF;
537     int i;
538
539     for (i = 0; i < 10; i++)
540         lsp[i] = cos(M_PI * lspf[i]);
541
542     ff_acelp_lspd2lpc(lsp, lpc, 5);
543
544     for (i = 0; i < 10; i++) {
545         lpc[i]                    *= bandwidth_expansion_coeff;
546         bandwidth_expansion_coeff *= QCELP_BANDWIDTH_EXPANSION_COEFF;
547     }
548 }
549
550 /**
551  * Interpolate LSP frequencies and compute LPC coefficients
552  * for a given bitrate & pitch subframe.
553  *
554  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.3.4, 2.4.8.7.2
555  *
556  * @param q the context
557  * @param curr_lspf LSP frequencies vector of the current frame
558  * @param lpc float vector for the resulting LPC
559  * @param subframe_num frame number in decoded stream
560  */
561 static void interpolate_lpc(QCELPContext *q, const float *curr_lspf,
562                             float *lpc, const int subframe_num)
563 {
564     float interpolated_lspf[10];
565     float weight;
566
567     if (q->bitrate >= RATE_QUARTER)
568         weight = 0.25 * (subframe_num + 1);
569     else if (q->bitrate == RATE_OCTAVE && !subframe_num)
570         weight = 0.625;
571     else
572         weight = 1.0;
573
574     if (weight != 1.0) {
575         ff_weighted_vector_sumf(interpolated_lspf, curr_lspf, q->prev_lspf,
576                                 weight, 1.0 - weight, 10);
577         lspf2lpc(interpolated_lspf, lpc);
578     } else if (q->bitrate >= RATE_QUARTER ||
579                (q->bitrate == I_F_Q && !subframe_num))
580         lspf2lpc(curr_lspf, lpc);
581     else if (q->bitrate == SILENCE && !subframe_num)
582         lspf2lpc(q->prev_lspf, lpc);
583 }
584
585 static qcelp_packet_rate buf_size2bitrate(const int buf_size)
586 {
587     switch (buf_size) {
588     case 35: return RATE_FULL;
589     case 17: return RATE_HALF;
590     case  8: return RATE_QUARTER;
591     case  4: return RATE_OCTAVE;
592     case  1: return SILENCE;
593     }
594
595     return I_F_Q;
596 }
597
598 /**
599  * Determine the bitrate from the frame size and/or the first byte of the frame.
600  *
601  * @param avctx the AV codec context
602  * @param buf_size length of the buffer
603  * @param buf the bufffer
604  *
605  * @return the bitrate on success,
606  *         I_F_Q  if the bitrate cannot be satisfactorily determined
607  *
608  * TIA/EIA/IS-733 2.4.8.7.1
609  */
610 static qcelp_packet_rate determine_bitrate(AVCodecContext *avctx,
611                                            const int buf_size,
612                                            const uint8_t **buf)
613 {
614     qcelp_packet_rate bitrate;
615
616     if ((bitrate = buf_size2bitrate(buf_size)) >= 0) {
617         if (bitrate > **buf) {
618             QCELPContext *q = avctx->priv_data;
619             if (!q->warned_buf_mismatch_bitrate) {
620             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
621                    "Claimed bitrate and buffer size mismatch.\n");
622                 q->warned_buf_mismatch_bitrate = 1;
623             }
624             bitrate = **buf;
625         } else if (bitrate < **buf) {
626             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
627                    "Buffer is too small for the claimed bitrate.\n");
628             return I_F_Q;
629         }
630         (*buf)++;
631     } else if ((bitrate = buf_size2bitrate(buf_size + 1)) >= 0) {
632         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
633                "Bitrate byte is missing, guessing the bitrate from packet size.\n");
634     } else
635         return I_F_Q;
636
637     if (bitrate == SILENCE) {
638         // FIXME: Remove this warning when tested with samples.
639         avpriv_request_sample(avctx, "Blank frame handling");
640     }
641     return bitrate;
642 }
643
644 static void warn_insufficient_frame_quality(AVCodecContext *avctx,
645                                             const char *message)
646 {
647     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Frame #%d, IFQ: %s\n",
648            avctx->frame_number, message);
649 }
650
651 static void postfilter(QCELPContext *q, float *samples, float *lpc)
652 {
653     static const float pow_0_775[10] = {
654         0.775000, 0.600625, 0.465484, 0.360750, 0.279582,
655         0.216676, 0.167924, 0.130141, 0.100859, 0.078166
656     }, pow_0_625[10] = {
657         0.625000, 0.390625, 0.244141, 0.152588, 0.095367,
658         0.059605, 0.037253, 0.023283, 0.014552, 0.009095
659     };
660     float lpc_s[10], lpc_p[10], pole_out[170], zero_out[160];
661     int n;
662
663     for (n = 0; n < 10; n++) {
664         lpc_s[n] = lpc[n] * pow_0_625[n];
665         lpc_p[n] = lpc[n] * pow_0_775[n];
666     }
667
668     ff_celp_lp_zero_synthesis_filterf(zero_out, lpc_s,
669                                       q->formant_mem + 10, 160, 10);
670     memcpy(pole_out, q->postfilter_synth_mem, sizeof(float) * 10);
671     ff_celp_lp_synthesis_filterf(pole_out + 10, lpc_p, zero_out, 160, 10);
672     memcpy(q->postfilter_synth_mem, pole_out + 160, sizeof(float) * 10);
673
674     ff_tilt_compensation(&q->postfilter_tilt_mem, 0.3, pole_out + 10, 160);
675
676     ff_adaptive_gain_control(samples, pole_out + 10,
677                              avpriv_scalarproduct_float_c(q->formant_mem + 10,
678                                                           q->formant_mem + 10,
679                                                           160),
680                              160, 0.9375, &q->postfilter_agc_mem);
681 }
682
683 static int qcelp_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
684                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
685 {
686     const uint8_t *buf = avpkt->data;
687     int buf_size       = avpkt->size;
688     QCELPContext *q    = avctx->priv_data;
689     AVFrame *frame     = data;
690     float *outbuffer;
691     int   i, ret;
692     float quantized_lspf[10], lpc[10];
693     float gain[16];
694     float *formant_mem;
695
696     /* get output buffer */
697     frame->nb_samples = 160;
698     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0) {
699         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
700         return ret;
701     }
702     outbuffer = (float *)frame->data[0];
703
704     if ((q->bitrate = determine_bitrate(avctx, buf_size, &buf)) == I_F_Q) {
705         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "bitrate cannot be determined.");
706         goto erasure;
707     }
708
709     if (q->bitrate == RATE_OCTAVE &&
710         (q->first16bits = AV_RB16(buf)) == 0xFFFF) {
711         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Bitrate is 1/8 and first 16 bits are on.");
712         goto erasure;
713     }
714
715     if (q->bitrate > SILENCE) {
716         const QCELPBitmap *bitmaps     = qcelp_unpacking_bitmaps_per_rate[q->bitrate];
717         const QCELPBitmap *bitmaps_end = qcelp_unpacking_bitmaps_per_rate[q->bitrate] +
718                                          qcelp_unpacking_bitmaps_lengths[q->bitrate];
719         uint8_t *unpacked_data         = (uint8_t *)&q->frame;
720
721         init_get_bits(&q->gb, buf, 8 * buf_size);
722
723         memset(&q->frame, 0, sizeof(QCELPFrame));
724
725         for (; bitmaps < bitmaps_end; bitmaps++)
726             unpacked_data[bitmaps->index] |= get_bits(&q->gb, bitmaps->bitlen) << bitmaps->bitpos;
727
728         // Check for erasures/blanks on rates 1, 1/4 and 1/8.
729         if (q->frame.reserved) {
730             warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Wrong data in reserved frame area.");
731             goto erasure;
732         }
733         if (q->bitrate == RATE_QUARTER &&
734             codebook_sanity_check_for_rate_quarter(q->frame.cbgain)) {
735             warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Codebook gain sanity check failed.");
736             goto erasure;
737         }
738
739         if (q->bitrate >= RATE_HALF) {
740             for (i = 0; i < 4; i++) {
741                 if (q->frame.pfrac[i] && q->frame.plag[i] >= 124) {
742                     warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Cannot initialize pitch filter.");
743                     goto erasure;
744                 }
745             }
746         }
747     }
748
749     decode_gain_and_index(q, gain);
750     compute_svector(q, gain, outbuffer);
751
752     if (decode_lspf(q, quantized_lspf) < 0) {
753         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Badly received packets in frame.");
754         goto erasure;
755     }
756
757     apply_pitch_filters(q, outbuffer);
758
759     if (q->bitrate == I_F_Q) {
760 erasure:
761         q->bitrate = I_F_Q;
762         q->erasure_count++;
763         decode_gain_and_index(q, gain);
764         compute_svector(q, gain, outbuffer);
765         decode_lspf(q, quantized_lspf);
766         apply_pitch_filters(q, outbuffer);
767     } else
768         q->erasure_count = 0;
769
770     formant_mem = q->formant_mem + 10;
771     for (i = 0; i < 4; i++) {
772         interpolate_lpc(q, quantized_lspf, lpc, i);
773         ff_celp_lp_synthesis_filterf(formant_mem, lpc, outbuffer + i * 40, 40, 10);
774         formant_mem += 40;
775     }
776
777     // postfilter, as per TIA/EIA/IS-733 2.4.8.6
778     postfilter(q, outbuffer, lpc);
779
780     memcpy(q->formant_mem, q->formant_mem + 160, 10 * sizeof(float));
781
782     memcpy(q->prev_lspf, quantized_lspf, sizeof(q->prev_lspf));
783     q->prev_bitrate  = q->bitrate;
784
785     *got_frame_ptr = 1;
786
787     return buf_size;
788 }
789
790 AVCodec ff_qcelp_decoder = {
791     .name           = "qcelp",
792     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("QCELP / PureVoice"),
793     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
794     .id             = AV_CODEC_ID_QCELP,
795     .init           = qcelp_decode_init,
796     .decode         = qcelp_decode_frame,
797     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
798     .priv_data_size = sizeof(QCELPContext),
799 };