floatdsp: move scalarproduct_float from dsputil to avfloatdsp.
[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 {
56     AVFrame           avframe;
57     GetBitContext     gb;
58     qcelp_packet_rate bitrate;
59     QCELPFrame        frame;    /**< unpacked data frame */
60
61     uint8_t  erasure_count;
62     uint8_t  octave_count;      /**< count the consecutive RATE_OCTAVE frames */
63     float    prev_lspf[10];
64     float    predictor_lspf[10];/**< LSP predictor for RATE_OCTAVE and I_F_Q */
65     float    pitch_synthesis_filter_mem[303];
66     float    pitch_pre_filter_mem[303];
67     float    rnd_fir_filter_mem[180];
68     float    formant_mem[170];
69     float    last_codebook_gain;
70     int      prev_g1[2];
71     int      prev_bitrate;
72     float    pitch_gain[4];
73     uint8_t  pitch_lag[4];
74     uint16_t first16bits;
75     uint8_t  warned_buf_mismatch_bitrate;
76
77     /* postfilter */
78     float    postfilter_synth_mem[10];
79     float    postfilter_agc_mem;
80     float    postfilter_tilt_mem;
81 } QCELPContext;
82
83 /**
84  * Initialize the speech codec according to the specification.
85  *
86  * TIA/EIA/IS-733 2.4.9
87  */
88 static av_cold int qcelp_decode_init(AVCodecContext *avctx)
89 {
90     QCELPContext *q = avctx->priv_data;
91     int i;
92
93     avctx->channels       = 1;
94     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
95     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
96
97     for (i = 0; i < 10; i++)
98         q->prev_lspf[i] = (i + 1) / 11.;
99
100     avcodec_get_frame_defaults(&q->avframe);
101     avctx->coded_frame = &q->avframe;
102
103     return 0;
104 }
105
106 /**
107  * Decode the 10 quantized LSP frequencies from the LSPV/LSP
108  * transmission codes of any bitrate and check for badly received packets.
109  *
110  * @param q the context
111  * @param lspf line spectral pair frequencies
112  *
113  * @return 0 on success, -1 if the packet is badly received
114  *
115  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.2.6.2-2, 2.4.8.7.3
116  */
117 static int decode_lspf(QCELPContext *q, float *lspf)
118 {
119     int i;
120     float tmp_lspf, smooth, erasure_coeff;
121     const float *predictors;
122
123     if (q->bitrate == RATE_OCTAVE || q->bitrate == I_F_Q) {
124         predictors = q->prev_bitrate != RATE_OCTAVE &&
125                      q->prev_bitrate != I_F_Q ? q->prev_lspf
126                                               : q->predictor_lspf;
127
128         if (q->bitrate == RATE_OCTAVE) {
129             q->octave_count++;
130
131             for (i = 0; i < 10; i++) {
132                 q->predictor_lspf[i] =
133                              lspf[i] = (q->frame.lspv[i] ?  QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR
134                                                          : -QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR) +
135                                         predictors[i] * QCELP_LSP_OCTAVE_PREDICTOR   +
136                                         (i + 1) * ((1 - QCELP_LSP_OCTAVE_PREDICTOR) / 11);
137             }
138             smooth = q->octave_count < 10 ? .875 : 0.1;
139         } else {
140             erasure_coeff = QCELP_LSP_OCTAVE_PREDICTOR;
141
142             assert(q->bitrate == I_F_Q);
143
144             if (q->erasure_count > 1)
145                 erasure_coeff *= q->erasure_count < 4 ? 0.9 : 0.7;
146
147             for (i = 0; i < 10; i++) {
148                 q->predictor_lspf[i] =
149                              lspf[i] = (i + 1) * (1 - erasure_coeff) / 11 +
150                                        erasure_coeff * predictors[i];
151             }
152             smooth = 0.125;
153         }
154
155         // Check the stability of the LSP frequencies.
156         lspf[0] = FFMAX(lspf[0], QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
157         for (i = 1; i < 10; i++)
158             lspf[i] = FFMAX(lspf[i], lspf[i - 1] + QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
159
160         lspf[9] = FFMIN(lspf[9], 1.0 - QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
161         for (i = 9; i > 0; i--)
162             lspf[i - 1] = FFMIN(lspf[i - 1], lspf[i] - QCELP_LSP_SPREAD_FACTOR);
163
164         // Low-pass filter the LSP frequencies.
165         ff_weighted_vector_sumf(lspf, lspf, q->prev_lspf, smooth, 1.0 - smooth, 10);
166     } else {
167         q->octave_count = 0;
168
169         tmp_lspf = 0.;
170         for (i = 0; i < 5; i++) {
171             lspf[2 * i + 0] = tmp_lspf += qcelp_lspvq[i][q->frame.lspv[i]][0] * 0.0001;
172             lspf[2 * i + 1] = tmp_lspf += qcelp_lspvq[i][q->frame.lspv[i]][1] * 0.0001;
173         }
174
175         // Check for badly received packets.
176         if (q->bitrate == RATE_QUARTER) {
177             if (lspf[9] <= .70 || lspf[9] >= .97)
178                 return -1;
179             for (i = 3; i < 10; i++)
180                 if (fabs(lspf[i] - lspf[i - 2]) < .08)
181                     return -1;
182         } else {
183             if (lspf[9] <= .66 || lspf[9] >= .985)
184                 return -1;
185             for (i = 4; i < 10; i++)
186                 if (fabs(lspf[i] - lspf[i - 4]) < .0931)
187                     return -1;
188         }
189     }
190     return 0;
191 }
192
193 /**
194  * Convert codebook transmission codes to GAIN and INDEX.
195  *
196  * @param q the context
197  * @param gain array holding the decoded gain
198  *
199  * TIA/EIA/IS-733 2.4.6.2
200  */
201 static void decode_gain_and_index(QCELPContext *q, float *gain)
202 {
203     int i, subframes_count, g1[16];
204     float slope;
205
206     if (q->bitrate >= RATE_QUARTER) {
207         switch (q->bitrate) {
208         case RATE_FULL: subframes_count = 16; break;
209         case RATE_HALF: subframes_count =  4; break;
210         default:        subframes_count =  5;
211         }
212         for (i = 0; i < subframes_count; i++) {
213             g1[i] = 4 * q->frame.cbgain[i];
214             if (q->bitrate == RATE_FULL && !((i + 1) & 3)) {
215                 g1[i] += av_clip((g1[i - 1] + g1[i - 2] + g1[i - 3]) / 3 - 6, 0, 32);
216             }
217
218             gain[i] = qcelp_g12ga[g1[i]];
219
220             if (q->frame.cbsign[i]) {
221                 gain[i] = -gain[i];
222                 q->frame.cindex[i] = (q->frame.cindex[i] - 89) & 127;
223             }
224         }
225
226         q->prev_g1[0]         = g1[i - 2];
227         q->prev_g1[1]         = g1[i - 1];
228         q->last_codebook_gain = qcelp_g12ga[g1[i - 1]];
229
230         if (q->bitrate == RATE_QUARTER) {
231             // Provide smoothing of the unvoiced excitation energy.
232             gain[7] =       gain[4];
233             gain[6] = 0.4 * gain[3] + 0.6 * gain[4];
234             gain[5] =       gain[3];
235             gain[4] = 0.8 * gain[2] + 0.2 * gain[3];
236             gain[3] = 0.2 * gain[1] + 0.8 * gain[2];
237             gain[2] =       gain[1];
238             gain[1] = 0.6 * gain[0] + 0.4 * gain[1];
239         }
240     } else if (q->bitrate != SILENCE) {
241         if (q->bitrate == RATE_OCTAVE) {
242             g1[0] = 2 * q->frame.cbgain[0] +
243                     av_clip((q->prev_g1[0] + q->prev_g1[1]) / 2 - 5, 0, 54);
244             subframes_count = 8;
245         } else {
246             assert(q->bitrate == I_F_Q);
247
248             g1[0] = q->prev_g1[1];
249             switch (q->erasure_count) {
250             case 1 : break;
251             case 2 : g1[0] -= 1; break;
252             case 3 : g1[0] -= 2; break;
253             default: g1[0] -= 6;
254             }
255             if (g1[0] < 0)
256                 g1[0] = 0;
257             subframes_count = 4;
258         }
259         // This interpolation is done to produce smoother background noise.
260         slope = 0.5 * (qcelp_g12ga[g1[0]] - q->last_codebook_gain) / subframes_count;
261         for (i = 1; i <= subframes_count; i++)
262                 gain[i - 1] = q->last_codebook_gain + slope * i;
263
264         q->last_codebook_gain = gain[i - 2];
265         q->prev_g1[0]         = q->prev_g1[1];
266         q->prev_g1[1]         = g1[0];
267     }
268 }
269
270 /**
271  * If the received packet is Rate 1/4 a further sanity check is made of the
272  * codebook gain.
273  *
274  * @param cbgain the unpacked cbgain array
275  * @return -1 if the sanity check fails, 0 otherwise
276  *
277  * TIA/EIA/IS-733 2.4.8.7.3
278  */
279 static int codebook_sanity_check_for_rate_quarter(const uint8_t *cbgain)
280 {
281     int i, diff, prev_diff = 0;
282
283     for (i = 1; i < 5; i++) {
284         diff = cbgain[i] - cbgain[i-1];
285         if (FFABS(diff) > 10)
286             return -1;
287         else if (FFABS(diff - prev_diff) > 12)
288             return -1;
289         prev_diff = diff;
290     }
291     return 0;
292 }
293
294 /**
295  * Compute the scaled codebook vector Cdn From INDEX and GAIN
296  * for all rates.
297  *
298  * The specification lacks some information here.
299  *
300  * TIA/EIA/IS-733 has an omission on the codebook index determination
301  * formula for RATE_FULL and RATE_HALF frames at section 2.4.8.1.1. It says
302  * you have to subtract the decoded index parameter from the given scaled
303  * codebook vector index 'n' to get the desired circular codebook index, but
304  * it does not mention that you have to clamp 'n' to [0-9] in order to get
305  * RI-compliant results.
306  *
307  * The reason for this mistake seems to be the fact they forgot to mention you
308  * have to do these calculations per codebook subframe and adjust given
309  * equation values accordingly.
310  *
311  * @param q the context
312  * @param gain array holding the 4 pitch subframe gain values
313  * @param cdn_vector array for the generated scaled codebook vector
314  */
315 static void compute_svector(QCELPContext *q, const float *gain,
316                             float *cdn_vector)
317 {
318     int i, j, k;
319     uint16_t cbseed, cindex;
320     float *rnd, tmp_gain, fir_filter_value;
321
322     switch (q->bitrate) {
323     case RATE_FULL:
324         for (i = 0; i < 16; i++) {
325             tmp_gain = gain[i] * QCELP_RATE_FULL_CODEBOOK_RATIO;
326             cindex   = -q->frame.cindex[i];
327             for (j = 0; j < 10; j++)
328                 *cdn_vector++ = tmp_gain * qcelp_rate_full_codebook[cindex++ & 127];
329         }
330         break;
331     case RATE_HALF:
332         for (i = 0; i < 4; i++) {
333             tmp_gain = gain[i] * QCELP_RATE_HALF_CODEBOOK_RATIO;
334             cindex   = -q->frame.cindex[i];
335             for (j = 0; j < 40; j++)
336                 *cdn_vector++ = tmp_gain * qcelp_rate_half_codebook[cindex++ & 127];
337         }
338         break;
339     case RATE_QUARTER:
340         cbseed = (0x0003 & q->frame.lspv[4]) << 14 |
341                  (0x003F & q->frame.lspv[3]) <<  8 |
342                  (0x0060 & q->frame.lspv[2]) <<  1 |
343                  (0x0007 & q->frame.lspv[1]) <<  3 |
344                  (0x0038 & q->frame.lspv[0]) >>  3;
345         rnd    = q->rnd_fir_filter_mem + 20;
346         for (i = 0; i < 8; i++) {
347             tmp_gain = gain[i] * (QCELP_SQRT1887 / 32768.0);
348             for (k = 0; k < 20; k++) {
349                 cbseed = 521 * cbseed + 259;
350                 *rnd   = (int16_t) cbseed;
351
352                     // FIR filter
353                 fir_filter_value = 0.0;
354                 for (j = 0; j < 10; j++)
355                     fir_filter_value += qcelp_rnd_fir_coefs[j] *
356                                         (rnd[-j] + rnd[-20+j]);
357
358                 fir_filter_value += qcelp_rnd_fir_coefs[10] * rnd[-10];
359                 *cdn_vector++     = tmp_gain * fir_filter_value;
360                 rnd++;
361             }
362         }
363         memcpy(q->rnd_fir_filter_mem, q->rnd_fir_filter_mem + 160,
364                20 * sizeof(float));
365         break;
366     case RATE_OCTAVE:
367         cbseed = q->first16bits;
368         for (i = 0; i < 8; i++) {
369             tmp_gain = gain[i] * (QCELP_SQRT1887 / 32768.0);
370             for (j = 0; j < 20; j++) {
371                 cbseed        = 521 * cbseed + 259;
372                 *cdn_vector++ = tmp_gain * (int16_t) cbseed;
373             }
374         }
375         break;
376     case I_F_Q:
377         cbseed = -44; // random codebook index
378         for (i = 0; i < 4; i++) {
379             tmp_gain = gain[i] * QCELP_RATE_FULL_CODEBOOK_RATIO;
380             for (j = 0; j < 40; j++)
381                 *cdn_vector++ = tmp_gain * qcelp_rate_full_codebook[cbseed++ & 127];
382         }
383         break;
384     case SILENCE:
385         memset(cdn_vector, 0, 160 * sizeof(float));
386         break;
387     }
388 }
389
390 /**
391  * Apply generic gain control.
392  *
393  * @param v_out output vector
394  * @param v_in gain-controlled vector
395  * @param v_ref vector to control gain of
396  *
397  * TIA/EIA/IS-733 2.4.8.3, 2.4.8.6
398  */
399 static void apply_gain_ctrl(float *v_out, const float *v_ref, const float *v_in)
400 {
401     int i;
402
403     for (i = 0; i < 160; i += 40) {
404         float res = avpriv_scalarproduct_float_c(v_ref + i, v_ref + i, 40);
405         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(v_out + i, v_in + i, res, 40);
406     }
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                              avpriv_scalarproduct_float_c(q->formant_mem + 10,
682                                                           q->formant_mem + 10,
683                                                           160),
684                              160, 0.9375, &q->postfilter_agc_mem);
685 }
686
687 static int qcelp_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
688                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
689 {
690     const uint8_t *buf = avpkt->data;
691     int buf_size       = avpkt->size;
692     QCELPContext *q    = avctx->priv_data;
693     float *outbuffer;
694     int   i, ret;
695     float quantized_lspf[10], lpc[10];
696     float gain[16];
697     float *formant_mem;
698
699     /* get output buffer */
700     q->avframe.nb_samples = 160;
701     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, &q->avframe)) < 0) {
702         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
703         return ret;
704     }
705     outbuffer = (float *)q->avframe.data[0];
706
707     if ((q->bitrate = determine_bitrate(avctx, buf_size, &buf)) == I_F_Q) {
708         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "bitrate cannot be determined.");
709         goto erasure;
710     }
711
712     if (q->bitrate == RATE_OCTAVE &&
713         (q->first16bits = AV_RB16(buf)) == 0xFFFF) {
714         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Bitrate is 1/8 and first 16 bits are on.");
715         goto erasure;
716     }
717
718     if (q->bitrate > SILENCE) {
719         const QCELPBitmap *bitmaps     = qcelp_unpacking_bitmaps_per_rate[q->bitrate];
720         const QCELPBitmap *bitmaps_end = qcelp_unpacking_bitmaps_per_rate[q->bitrate] +
721                                          qcelp_unpacking_bitmaps_lengths[q->bitrate];
722         uint8_t *unpacked_data         = (uint8_t *)&q->frame;
723
724         init_get_bits(&q->gb, buf, 8 * buf_size);
725
726         memset(&q->frame, 0, sizeof(QCELPFrame));
727
728         for (; bitmaps < bitmaps_end; bitmaps++)
729             unpacked_data[bitmaps->index] |= get_bits(&q->gb, bitmaps->bitlen) << bitmaps->bitpos;
730
731         // Check for erasures/blanks on rates 1, 1/4 and 1/8.
732         if (q->frame.reserved) {
733             warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Wrong data in reserved frame area.");
734             goto erasure;
735         }
736         if (q->bitrate == RATE_QUARTER &&
737             codebook_sanity_check_for_rate_quarter(q->frame.cbgain)) {
738             warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Codebook gain sanity check failed.");
739             goto erasure;
740         }
741
742         if (q->bitrate >= RATE_HALF) {
743             for (i = 0; i < 4; i++) {
744                 if (q->frame.pfrac[i] && q->frame.plag[i] >= 124) {
745                     warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Cannot initialize pitch filter.");
746                     goto erasure;
747                 }
748             }
749         }
750     }
751
752     decode_gain_and_index(q, gain);
753     compute_svector(q, gain, outbuffer);
754
755     if (decode_lspf(q, quantized_lspf) < 0) {
756         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Badly received packets in frame.");
757         goto erasure;
758     }
759
760     apply_pitch_filters(q, outbuffer);
761
762     if (q->bitrate == I_F_Q) {
763 erasure:
764         q->bitrate = I_F_Q;
765         q->erasure_count++;
766         decode_gain_and_index(q, gain);
767         compute_svector(q, gain, outbuffer);
768         decode_lspf(q, quantized_lspf);
769         apply_pitch_filters(q, outbuffer);
770     } else
771         q->erasure_count = 0;
772
773     formant_mem = q->formant_mem + 10;
774     for (i = 0; i < 4; i++) {
775         interpolate_lpc(q, quantized_lspf, lpc, i);
776         ff_celp_lp_synthesis_filterf(formant_mem, lpc, outbuffer + i * 40, 40, 10);
777         formant_mem += 40;
778     }
779
780     // postfilter, as per TIA/EIA/IS-733 2.4.8.6
781     postfilter(q, outbuffer, lpc);
782
783     memcpy(q->formant_mem, q->formant_mem + 160, 10 * sizeof(float));
784
785     memcpy(q->prev_lspf, quantized_lspf, sizeof(q->prev_lspf));
786     q->prev_bitrate  = q->bitrate;
787
788     *got_frame_ptr   = 1;
789     *(AVFrame *)data = q->avframe;
790
791     return buf_size;
792 }
793
794 AVCodec ff_qcelp_decoder = {
795     .name           = "qcelp",
796     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
797     .id             = AV_CODEC_ID_QCELP,
798     .init           = qcelp_decode_init,
799     .decode         = qcelp_decode_frame,
800     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
801     .priv_data_size = sizeof(QCELPContext),
802     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("QCELP / PureVoice"),
803 };