flacdec: factor out code setting avctx->sample_fmt
[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 "avcodec.h"
33 #include "internal.h"
34 #include "get_bits.h"
35
36 #include "qcelpdata.h"
37
38 #include "celp_math.h"
39 #include "celp_filters.h"
40 #include "acelp_filters.h"
41 #include "acelp_vectors.h"
42 #include "lsp.h"
43
44 #undef NDEBUG
45 #include <assert.h>
46
47 typedef enum {
48     I_F_Q = -1,    /**< insufficient frame quality */
49     SILENCE,
50     RATE_OCTAVE,
51     RATE_QUARTER,
52     RATE_HALF,
53     RATE_FULL
54 } qcelp_packet_rate;
55
56 typedef struct {
57     AVFrame           avframe;
58     GetBitContext     gb;
59     qcelp_packet_rate bitrate;
60     QCELPFrame        frame;    /**< unpacked data frame */
61
62     uint8_t  erasure_count;
63     uint8_t  octave_count;      /**< count the consecutive RATE_OCTAVE frames */
64     float    prev_lspf[10];
65     float    predictor_lspf[10];/**< LSP predictor for RATE_OCTAVE and I_F_Q */
66     float    pitch_synthesis_filter_mem[303];
67     float    pitch_pre_filter_mem[303];
68     float    rnd_fir_filter_mem[180];
69     float    formant_mem[170];
70     float    last_codebook_gain;
71     int      prev_g1[2];
72     int      prev_bitrate;
73     float    pitch_gain[4];
74     uint8_t  pitch_lag[4];
75     uint16_t first16bits;
76     uint8_t  warned_buf_mismatch_bitrate;
77
78     /* postfilter */
79     float    postfilter_synth_mem[10];
80     float    postfilter_agc_mem;
81     float    postfilter_tilt_mem;
82 } QCELPContext;
83
84 /**
85  * Initialize the speech codec according to the specification.
86  *
87  * TIA/EIA/IS-733 2.4.9
88  */
89 static av_cold int qcelp_decode_init(AVCodecContext *avctx)
90 {
91     QCELPContext *q = avctx->priv_data;
92     int i;
93
94     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
95
96     for (i = 0; i < 10; i++)
97         q->prev_lspf[i] = (i + 1) / 11.;
98
99     avcodec_get_frame_defaults(&q->avframe);
100     avctx->coded_frame = &q->avframe;
101
102     return 0;
103 }
104
105 /**
106  * Decode the 10 quantized LSP frequencies from the LSPV/LSP
107  * transmission codes of any bitrate and check for badly received packets.
108  *
109  * @param q the context
110  * @param lspf line spectral pair frequencies
111  *
112  * @return 0 on success, -1 if the packet is badly received
113  *
114  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.2.6.2-2, 2.4.8.7.3
115  */
116 static int decode_lspf(QCELPContext *q, float *lspf)
117 {
118     int i;
119     float tmp_lspf, smooth, erasure_coeff;
120     const float *predictors;
121
122     if (q->bitrate == RATE_OCTAVE || q->bitrate == I_F_Q) {
123         predictors = q->prev_bitrate != RATE_OCTAVE &&
124                      q->prev_bitrate != I_F_Q ? q->prev_lspf
125                                               : q->predictor_lspf;
126
127         if (q->bitrate == RATE_OCTAVE) {
128             q->octave_count++;
129
130             for (i = 0; i < 10; i++) {
131                 q->predictor_lspf[i] =
132                              lspf[i] = (q->frame.lspv[i] ?  QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR
133                                                          : -QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR) +
134                                         predictors[i] * QCELP_LSP_OCTAVE_PREDICTOR   +
135                                         (i + 1) * ((1 - QCELP_LSP_OCTAVE_PREDICTOR) / 11);
136             }
137             smooth = q->octave_count < 10 ? .875 : 0.1;
138         } else {
139             erasure_coeff = QCELP_LSP_OCTAVE_PREDICTOR;
140
141             assert(q->bitrate == I_F_Q);
142
143             if (q->erasure_count > 1)
144                 erasure_coeff *= q->erasure_count < 4 ? 0.9 : 0.7;
145
146             for (i = 0; i < 10; i++) {
147                 q->predictor_lspf[i] =
148                              lspf[i] = (i + 1) * (1 - erasure_coeff) / 11 +
149                                        erasure_coeff * predictors[i];
150             }
151             smooth = 0.125;
152         }
153
154         // Check the stability of the LSP frequencies.
155         lspf[0] = FFMAX(lspf[0], QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
156         for (i = 1; i < 10; i++)
157             lspf[i] = FFMAX(lspf[i], lspf[i - 1] + QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
158
159         lspf[9] = FFMIN(lspf[9], 1.0 - QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
160         for (i = 9; i > 0; i--)
161             lspf[i - 1] = FFMIN(lspf[i - 1], lspf[i] - QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
162
163         // Low-pass filter the LSP frequencies.
164         ff_weighted_vector_sumf(lspf, lspf, q->prev_lspf, smooth, 1.0 - smooth, 10);
165     } else {
166         q->octave_count = 0;
167
168         tmp_lspf = 0.;
169         for (i = 0; i < 5; i++) {
170             lspf[2 * i + 0] = tmp_lspf += qcelp_lspvq[i][q->frame.lspv[i]][0] * 0.0001;
171             lspf[2 * i + 1] = tmp_lspf += qcelp_lspvq[i][q->frame.lspv[i]][1] * 0.0001;
172         }
173
174         // Check for badly received packets.
175         if (q->bitrate == RATE_QUARTER) {
176             if (lspf[9] <= .70 || lspf[9] >= .97)
177                 return -1;
178             for (i = 3; i < 10; i++)
179                 if (fabs(lspf[i] - lspf[i - 2]) < .08)
180                     return -1;
181         } else {
182             if (lspf[9] <= .66 || lspf[9] >= .985)
183                 return -1;
184             for (i = 4; i < 10; i++)
185                 if (fabs(lspf[i] - lspf[i - 4]) < .0931)
186                     return -1;
187         }
188     }
189     return 0;
190 }
191
192 /**
193  * Convert codebook transmission codes to GAIN and INDEX.
194  *
195  * @param q the context
196  * @param gain array holding the decoded gain
197  *
198  * TIA/EIA/IS-733 2.4.6.2
199  */
200 static void decode_gain_and_index(QCELPContext *q, float *gain)
201 {
202     int i, subframes_count, g1[16];
203     float slope;
204
205     if (q->bitrate >= RATE_QUARTER) {
206         switch (q->bitrate) {
207         case RATE_FULL: subframes_count = 16; break;
208         case RATE_HALF: subframes_count =  4; break;
209         default:        subframes_count =  5;
210         }
211         for (i = 0; i < subframes_count; i++) {
212             g1[i] = 4 * q->frame.cbgain[i];
213             if (q->bitrate == RATE_FULL && !((i + 1) & 3)) {
214                 g1[i] += av_clip((g1[i - 1] + g1[i - 2] + g1[i - 3]) / 3 - 6, 0, 32);
215             }
216
217             gain[i] = qcelp_g12ga[g1[i]];
218
219             if (q->frame.cbsign[i]) {
220                 gain[i] = -gain[i];
221                 q->frame.cindex[i] = (q->frame.cindex[i] - 89) & 127;
222             }
223         }
224
225         q->prev_g1[0]         = g1[i - 2];
226         q->prev_g1[1]         = g1[i - 1];
227         q->last_codebook_gain = qcelp_g12ga[g1[i - 1]];
228
229         if (q->bitrate == RATE_QUARTER) {
230             // Provide smoothing of the unvoiced excitation energy.
231             gain[7] =       gain[4];
232             gain[6] = 0.4 * gain[3] + 0.6 * gain[4];
233             gain[5] =       gain[3];
234             gain[4] = 0.8 * gain[2] + 0.2 * gain[3];
235             gain[3] = 0.2 * gain[1] + 0.8 * gain[2];
236             gain[2] =       gain[1];
237             gain[1] = 0.6 * gain[0] + 0.4 * gain[1];
238         }
239     } else if (q->bitrate != SILENCE) {
240         if (q->bitrate == RATE_OCTAVE) {
241             g1[0] = 2 * q->frame.cbgain[0] +
242                     av_clip((q->prev_g1[0] + q->prev_g1[1]) / 2 - 5, 0, 54);
243             subframes_count = 8;
244         } else {
245             assert(q->bitrate == I_F_Q);
246
247             g1[0] = q->prev_g1[1];
248             switch (q->erasure_count) {
249             case 1 : break;
250             case 2 : g1[0] -= 1; break;
251             case 3 : g1[0] -= 2; break;
252             default: g1[0] -= 6;
253             }
254             if (g1[0] < 0)
255                 g1[0] = 0;
256             subframes_count = 4;
257         }
258         // This interpolation is done to produce smoother background noise.
259         slope = 0.5 * (qcelp_g12ga[g1[0]] - q->last_codebook_gain) / subframes_count;
260         for (i = 1; i <= subframes_count; i++)
261                 gain[i - 1] = q->last_codebook_gain + slope * i;
262
263         q->last_codebook_gain = gain[i - 2];
264         q->prev_g1[0]         = q->prev_g1[1];
265         q->prev_g1[1]         = g1[0];
266     }
267 }
268
269 /**
270  * If the received packet is Rate 1/4 a further sanity check is made of the
271  * codebook gain.
272  *
273  * @param cbgain the unpacked cbgain array
274  * @return -1 if the sanity check fails, 0 otherwise
275  *
276  * TIA/EIA/IS-733 2.4.8.7.3
277  */
278 static int codebook_sanity_check_for_rate_quarter(const uint8_t *cbgain)
279 {
280     int i, diff, prev_diff = 0;
281
282     for (i = 1; i < 5; i++) {
283         diff = cbgain[i] - cbgain[i-1];
284         if (FFABS(diff) > 10)
285             return -1;
286         else if (FFABS(diff - prev_diff) > 12)
287             return -1;
288         prev_diff = diff;
289     }
290     return 0;
291 }
292
293 /**
294  * Compute the scaled codebook vector Cdn From INDEX and GAIN
295  * for all rates.
296  *
297  * The specification lacks some information here.
298  *
299  * TIA/EIA/IS-733 has an omission on the codebook index determination
300  * formula for RATE_FULL and RATE_HALF frames at section 2.4.8.1.1. It says
301  * you have to subtract the decoded index parameter from the given scaled
302  * codebook vector index 'n' to get the desired circular codebook index, but
303  * it does not mention that you have to clamp 'n' to [0-9] in order to get
304  * RI-compliant results.
305  *
306  * The reason for this mistake seems to be the fact they forgot to mention you
307  * have to do these calculations per codebook subframe and adjust given
308  * equation values accordingly.
309  *
310  * @param q the context
311  * @param gain array holding the 4 pitch subframe gain values
312  * @param cdn_vector array for the generated scaled codebook vector
313  */
314 static void compute_svector(QCELPContext *q, const float *gain,
315                             float *cdn_vector)
316 {
317     int i, j, k;
318     uint16_t cbseed, cindex;
319     float *rnd, tmp_gain, fir_filter_value;
320
321     switch (q->bitrate) {
322     case RATE_FULL:
323         for (i = 0; i < 16; i++) {
324             tmp_gain = gain[i] * QCELP_RATE_FULL_CODEBOOK_RATIO;
325             cindex   = -q->frame.cindex[i];
326             for (j = 0; j < 10; j++)
327                 *cdn_vector++ = tmp_gain * qcelp_rate_full_codebook[cindex++ & 127];
328         }
329         break;
330     case RATE_HALF:
331         for (i = 0; i < 4; i++) {
332             tmp_gain = gain[i] * QCELP_RATE_HALF_CODEBOOK_RATIO;
333             cindex   = -q->frame.cindex[i];
334             for (j = 0; j < 40; j++)
335                 *cdn_vector++ = tmp_gain * qcelp_rate_half_codebook[cindex++ & 127];
336         }
337         break;
338     case RATE_QUARTER:
339         cbseed = (0x0003 & q->frame.lspv[4]) << 14 |
340                  (0x003F & q->frame.lspv[3]) <<  8 |
341                  (0x0060 & q->frame.lspv[2]) <<  1 |
342                  (0x0007 & q->frame.lspv[1]) <<  3 |
343                  (0x0038 & q->frame.lspv[0]) >>  3;
344         rnd    = q->rnd_fir_filter_mem + 20;
345         for (i = 0; i < 8; i++) {
346             tmp_gain = gain[i] * (QCELP_SQRT1887 / 32768.0);
347             for (k = 0; k < 20; k++) {
348                 cbseed = 521 * cbseed + 259;
349                 *rnd   = (int16_t) cbseed;
350
351                     // FIR filter
352                 fir_filter_value = 0.0;
353                 for (j = 0; j < 10; j++)
354                     fir_filter_value += qcelp_rnd_fir_coefs[j] *
355                                         (rnd[-j] + rnd[-20+j]);
356
357                 fir_filter_value += qcelp_rnd_fir_coefs[10] * rnd[-10];
358                 *cdn_vector++     = tmp_gain * fir_filter_value;
359                 rnd++;
360             }
361         }
362         memcpy(q->rnd_fir_filter_mem, q->rnd_fir_filter_mem + 160,
363                20 * sizeof(float));
364         break;
365     case RATE_OCTAVE:
366         cbseed = q->first16bits;
367         for (i = 0; i < 8; i++) {
368             tmp_gain = gain[i] * (QCELP_SQRT1887 / 32768.0);
369             for (j = 0; j < 20; j++) {
370                 cbseed        = 521 * cbseed + 259;
371                 *cdn_vector++ = tmp_gain * (int16_t) cbseed;
372             }
373         }
374         break;
375     case I_F_Q:
376         cbseed = -44; // random codebook index
377         for (i = 0; i < 4; i++) {
378             tmp_gain = gain[i] * QCELP_RATE_FULL_CODEBOOK_RATIO;
379             for (j = 0; j < 40; j++)
380                 *cdn_vector++ = tmp_gain * qcelp_rate_full_codebook[cbseed++ & 127];
381         }
382         break;
383     case SILENCE:
384         memset(cdn_vector, 0, 160 * sizeof(float));
385         break;
386     }
387 }
388
389 /**
390  * Apply generic gain control.
391  *
392  * @param v_out output vector
393  * @param v_in gain-controlled vector
394  * @param v_ref vector to control gain of
395  *
396  * TIA/EIA/IS-733 2.4.8.3, 2.4.8.6
397  */
398 static void apply_gain_ctrl(float *v_out, const float *v_ref, const float *v_in)
399 {
400     int i;
401
402     for (i = 0; i < 160; i += 40)
403         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(v_out + i, v_in + i,
404                                                 ff_dot_productf(v_ref + i,
405                                                                 v_ref + i, 40),
406                                                 40);
407 }
408
409 /**
410  * Apply filter in pitch-subframe steps.
411  *
412  * @param memory buffer for the previous state of the filter
413  *        - must be able to contain 303 elements
414  *        - the 143 first elements are from the previous state
415  *        - the next 160 are for output
416  * @param v_in input filter vector
417  * @param gain per-subframe gain array, each element is between 0.0 and 2.0
418  * @param lag per-subframe lag array, each element is
419  *        - between 16 and 143 if its corresponding pfrac is 0,
420  *        - between 16 and 139 otherwise
421  * @param pfrac per-subframe boolean array, 1 if the lag is fractional, 0
422  *        otherwise
423  *
424  * @return filter output vector
425  */
426 static const float *do_pitchfilter(float memory[303], const float v_in[160],
427                                    const float gain[4], const uint8_t *lag,
428                                    const uint8_t pfrac[4])
429 {
430     int i, j;
431     float *v_lag, *v_out;
432     const float *v_len;
433
434     v_out = memory + 143; // Output vector starts at memory[143].
435
436     for (i = 0; i < 4; i++) {
437         if (gain[i]) {
438             v_lag = memory + 143 + 40 * i - lag[i];
439             for (v_len = v_in + 40; v_in < v_len; v_in++) {
440                 if (pfrac[i]) { // If it is a fractional lag...
441                     for (j = 0, *v_out = 0.; j < 4; j++)
442                         *v_out += qcelp_hammsinc_table[j] * (v_lag[j - 4] + v_lag[3 - j]);
443                 } else
444                     *v_out = *v_lag;
445
446                 *v_out = *v_in + gain[i] * *v_out;
447
448                 v_lag++;
449                 v_out++;
450             }
451         } else {
452             memcpy(v_out, v_in, 40 * sizeof(float));
453             v_in  += 40;
454             v_out += 40;
455         }
456     }
457
458     memmove(memory, memory + 160, 143 * sizeof(float));
459     return memory + 143;
460 }
461
462 /**
463  * Apply pitch synthesis filter and pitch prefilter to the scaled codebook vector.
464  * TIA/EIA/IS-733 2.4.5.2, 2.4.8.7.2
465  *
466  * @param q the context
467  * @param cdn_vector the scaled codebook vector
468  */
469 static void apply_pitch_filters(QCELPContext *q, float *cdn_vector)
470 {
471     int i;
472     const float *v_synthesis_filtered, *v_pre_filtered;
473
474     if (q->bitrate >= RATE_HALF || q->bitrate == SILENCE ||
475         (q->bitrate == I_F_Q && (q->prev_bitrate >= RATE_HALF))) {
476
477         if (q->bitrate >= RATE_HALF) {
478             // Compute gain & lag for the whole frame.
479             for (i = 0; i < 4; i++) {
480                 q->pitch_gain[i] = q->frame.plag[i] ? (q->frame.pgain[i] + 1) * 0.25 : 0.0;
481
482                 q->pitch_lag[i] = q->frame.plag[i] + 16;
483             }
484         } else {
485             float max_pitch_gain;
486
487             if (q->bitrate == I_F_Q) {
488                   if (q->erasure_count < 3)
489                       max_pitch_gain = 0.9 - 0.3 * (q->erasure_count - 1);
490                   else
491                       max_pitch_gain = 0.0;
492             } else {
493                 assert(q->bitrate == SILENCE);
494                 max_pitch_gain = 1.0;
495             }
496             for (i = 0; i < 4; i++)
497                 q->pitch_gain[i] = FFMIN(q->pitch_gain[i], max_pitch_gain);
498
499             memset(q->frame.pfrac, 0, sizeof(q->frame.pfrac));
500         }
501
502         // pitch synthesis filter
503         v_synthesis_filtered = do_pitchfilter(q->pitch_synthesis_filter_mem,
504                                               cdn_vector, q->pitch_gain,
505                                               q->pitch_lag, q->frame.pfrac);
506
507         // pitch prefilter update
508         for (i = 0; i < 4; i++)
509             q->pitch_gain[i] = 0.5 * FFMIN(q->pitch_gain[i], 1.0);
510
511         v_pre_filtered       = do_pitchfilter(q->pitch_pre_filter_mem,
512                                               v_synthesis_filtered,
513                                               q->pitch_gain, q->pitch_lag,
514                                               q->frame.pfrac);
515
516         apply_gain_ctrl(cdn_vector, v_synthesis_filtered, v_pre_filtered);
517     } else {
518         memcpy(q->pitch_synthesis_filter_mem, cdn_vector + 17, 143 * sizeof(float));
519         memcpy(q->pitch_pre_filter_mem, cdn_vector + 17, 143 * sizeof(float));
520         memset(q->pitch_gain, 0, sizeof(q->pitch_gain));
521         memset(q->pitch_lag,  0, sizeof(q->pitch_lag));
522     }
523 }
524
525 /**
526  * Reconstruct LPC coefficients from the line spectral pair frequencies
527  * and perform bandwidth expansion.
528  *
529  * @param lspf line spectral pair frequencies
530  * @param lpc linear predictive coding coefficients
531  *
532  * @note: bandwidth_expansion_coeff could be precalculated into a table
533  *        but it seems to be slower on x86
534  *
535  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.3.5
536  */
537 static void lspf2lpc(const float *lspf, float *lpc)
538 {
539     double lsp[10];
540     double bandwidth_expansion_coeff = QCELP_BANDWIDTH_EXPANSION_COEFF;
541     int i;
542
543     for (i = 0; i < 10; i++)
544         lsp[i] = cos(M_PI * lspf[i]);
545
546     ff_acelp_lspd2lpc(lsp, lpc, 5);
547
548     for (i = 0; i < 10; i++) {
549         lpc[i]                    *= bandwidth_expansion_coeff;
550         bandwidth_expansion_coeff *= QCELP_BANDWIDTH_EXPANSION_COEFF;
551     }
552 }
553
554 /**
555  * Interpolate LSP frequencies and compute LPC coefficients
556  * for a given bitrate & pitch subframe.
557  *
558  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.3.4, 2.4.8.7.2
559  *
560  * @param q the context
561  * @param curr_lspf LSP frequencies vector of the current frame
562  * @param lpc float vector for the resulting LPC
563  * @param subframe_num frame number in decoded stream
564  */
565 static void interpolate_lpc(QCELPContext *q, const float *curr_lspf,
566                             float *lpc, const int subframe_num)
567 {
568     float interpolated_lspf[10];
569     float weight;
570
571     if (q->bitrate >= RATE_QUARTER)
572         weight = 0.25 * (subframe_num + 1);
573     else if (q->bitrate == RATE_OCTAVE && !subframe_num)
574         weight = 0.625;
575     else
576         weight = 1.0;
577
578     if (weight != 1.0) {
579         ff_weighted_vector_sumf(interpolated_lspf, curr_lspf, q->prev_lspf,
580                                 weight, 1.0 - weight, 10);
581         lspf2lpc(interpolated_lspf, lpc);
582     } else if (q->bitrate >= RATE_QUARTER ||
583                (q->bitrate == I_F_Q && !subframe_num))
584         lspf2lpc(curr_lspf, lpc);
585     else if (q->bitrate == SILENCE && !subframe_num)
586         lspf2lpc(q->prev_lspf, lpc);
587 }
588
589 static qcelp_packet_rate buf_size2bitrate(const int buf_size)
590 {
591     switch (buf_size) {
592     case 35: return RATE_FULL;
593     case 17: return RATE_HALF;
594     case  8: return RATE_QUARTER;
595     case  4: return RATE_OCTAVE;
596     case  1: return SILENCE;
597     }
598
599     return I_F_Q;
600 }
601
602 /**
603  * Determine the bitrate from the frame size and/or the first byte of the frame.
604  *
605  * @param avctx the AV codec context
606  * @param buf_size length of the buffer
607  * @param buf the bufffer
608  *
609  * @return the bitrate on success,
610  *         I_F_Q  if the bitrate cannot be satisfactorily determined
611  *
612  * TIA/EIA/IS-733 2.4.8.7.1
613  */
614 static qcelp_packet_rate determine_bitrate(AVCodecContext *avctx,
615                                            const int buf_size,
616                                            const uint8_t **buf)
617 {
618     qcelp_packet_rate bitrate;
619
620     if ((bitrate = buf_size2bitrate(buf_size)) >= 0) {
621         if (bitrate > **buf) {
622             QCELPContext *q = avctx->priv_data;
623             if (!q->warned_buf_mismatch_bitrate) {
624             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
625                    "Claimed bitrate and buffer size mismatch.\n");
626                 q->warned_buf_mismatch_bitrate = 1;
627             }
628             bitrate = **buf;
629         } else if (bitrate < **buf) {
630             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
631                    "Buffer is too small for the claimed bitrate.\n");
632             return I_F_Q;
633         }
634         (*buf)++;
635     } else if ((bitrate = buf_size2bitrate(buf_size + 1)) >= 0) {
636         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
637                "Bitrate byte is missing, guessing the bitrate from packet size.\n");
638     } else
639         return I_F_Q;
640
641     if (bitrate == SILENCE) {
642         //FIXME: Remove experimental warning when tested with samples.
643         av_log_ask_for_sample(avctx, "'Blank frame handling is experimental.");
644     }
645     return bitrate;
646 }
647
648 static void warn_insufficient_frame_quality(AVCodecContext *avctx,
649                                             const char *message)
650 {
651     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Frame #%d, IFQ: %s\n",
652            avctx->frame_number, message);
653 }
654
655 static void postfilter(QCELPContext *q, float *samples, float *lpc)
656 {
657     static const float pow_0_775[10] = {
658         0.775000, 0.600625, 0.465484, 0.360750, 0.279582,
659         0.216676, 0.167924, 0.130141, 0.100859, 0.078166
660     }, pow_0_625[10] = {
661         0.625000, 0.390625, 0.244141, 0.152588, 0.095367,
662         0.059605, 0.037253, 0.023283, 0.014552, 0.009095
663     };
664     float lpc_s[10], lpc_p[10], pole_out[170], zero_out[160];
665     int n;
666
667     for (n = 0; n < 10; n++) {
668         lpc_s[n] = lpc[n] * pow_0_625[n];
669         lpc_p[n] = lpc[n] * pow_0_775[n];
670     }
671
672     ff_celp_lp_zero_synthesis_filterf(zero_out, lpc_s,
673                                       q->formant_mem + 10, 160, 10);
674     memcpy(pole_out, q->postfilter_synth_mem, sizeof(float) * 10);
675     ff_celp_lp_synthesis_filterf(pole_out + 10, lpc_p, zero_out, 160, 10);
676     memcpy(q->postfilter_synth_mem, pole_out + 160, sizeof(float) * 10);
677
678     ff_tilt_compensation(&q->postfilter_tilt_mem, 0.3, pole_out + 10, 160);
679
680     ff_adaptive_gain_control(samples, pole_out + 10,
681                              ff_dot_productf(q->formant_mem + 10,
682                                              q->formant_mem + 10, 160),
683                              160, 0.9375, &q->postfilter_agc_mem);
684 }
685
686 static int qcelp_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
687                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
688 {
689     const uint8_t *buf = avpkt->data;
690     int buf_size       = avpkt->size;
691     QCELPContext *q    = avctx->priv_data;
692     float *outbuffer;
693     int   i, ret;
694     float quantized_lspf[10], lpc[10];
695     float gain[16];
696     float *formant_mem;
697
698     /* get output buffer */
699     q->avframe.nb_samples = 160;
700     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &q->avframe)) < 0) {
701         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
702         return ret;
703     }
704     outbuffer = (float *)q->avframe.data[0];
705
706     if ((q->bitrate = determine_bitrate(avctx, buf_size, &buf)) == I_F_Q) {
707         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "bitrate cannot be determined.");
708         goto erasure;
709     }
710
711     if (q->bitrate == RATE_OCTAVE &&
712         (q->first16bits = AV_RB16(buf)) == 0xFFFF) {
713         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Bitrate is 1/8 and first 16 bits are on.");
714         goto erasure;
715     }
716
717     if (q->bitrate > SILENCE) {
718         const QCELPBitmap *bitmaps     = qcelp_unpacking_bitmaps_per_rate[q->bitrate];
719         const QCELPBitmap *bitmaps_end = qcelp_unpacking_bitmaps_per_rate[q->bitrate] +
720                                          qcelp_unpacking_bitmaps_lengths[q->bitrate];
721         uint8_t *unpacked_data         = (uint8_t *)&q->frame;
722
723         init_get_bits(&q->gb, buf, 8 * buf_size);
724
725         memset(&q->frame, 0, sizeof(QCELPFrame));
726
727         for (; bitmaps < bitmaps_end; bitmaps++)
728             unpacked_data[bitmaps->index] |= get_bits(&q->gb, bitmaps->bitlen) << bitmaps->bitpos;
729
730         // Check for erasures/blanks on rates 1, 1/4 and 1/8.
731         if (q->frame.reserved) {
732             warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Wrong data in reserved frame area.");
733             goto erasure;
734         }
735         if (q->bitrate == RATE_QUARTER &&
736             codebook_sanity_check_for_rate_quarter(q->frame.cbgain)) {
737             warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Codebook gain sanity check failed.");
738             goto erasure;
739         }
740
741         if (q->bitrate >= RATE_HALF) {
742             for (i = 0; i < 4; i++) {
743                 if (q->frame.pfrac[i] && q->frame.plag[i] >= 124) {
744                     warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Cannot initialize pitch filter.");
745                     goto erasure;
746                 }
747             }
748         }
749     }
750
751     decode_gain_and_index(q, gain);
752     compute_svector(q, gain, outbuffer);
753
754     if (decode_lspf(q, quantized_lspf) < 0) {
755         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Badly received packets in frame.");
756         goto erasure;
757     }
758
759     apply_pitch_filters(q, outbuffer);
760
761     if (q->bitrate == I_F_Q) {
762 erasure:
763         q->bitrate = I_F_Q;
764         q->erasure_count++;
765         decode_gain_and_index(q, gain);
766         compute_svector(q, gain, outbuffer);
767         decode_lspf(q, quantized_lspf);
768         apply_pitch_filters(q, outbuffer);
769     } else
770         q->erasure_count = 0;
771
772     formant_mem = q->formant_mem + 10;
773     for (i = 0; i < 4; i++) {
774         interpolate_lpc(q, quantized_lspf, lpc, i);
775         ff_celp_lp_synthesis_filterf(formant_mem, lpc, outbuffer + i * 40, 40, 10);
776         formant_mem += 40;
777     }
778
779     // postfilter, as per TIA/EIA/IS-733 2.4.8.6
780     postfilter(q, outbuffer, lpc);
781
782     memcpy(q->formant_mem, q->formant_mem + 160, 10 * sizeof(float));
783
784     memcpy(q->prev_lspf, quantized_lspf, sizeof(q->prev_lspf));
785     q->prev_bitrate  = q->bitrate;
786
787     *got_frame_ptr   = 1;
788     *(AVFrame *)data = q->avframe;
789
790     return buf_size;
791 }
792
793 AVCodec ff_qcelp_decoder = {
794     .name           = "qcelp",
795     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
796     .id             = CODEC_ID_QCELP,
797     .init           = qcelp_decode_init,
798     .decode         = qcelp_decode_frame,
799     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
800     .priv_data_size = sizeof(QCELPContext),
801     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("QCELP / PureVoice"),
802 };