qcelpdec: set channel layout
[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/audioconvert.h"
33 #include "avcodec.h"
34 #include "internal.h"
35 #include "get_bits.h"
36 #include "dsputil.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         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(v_out + i, v_in + i,
405                                                 ff_scalarproduct_float_c(v_ref + i,
406                                                                          v_ref + i,
407                                                                          40),
408                                                 40);
409 }
410
411 /**
412  * Apply filter in pitch-subframe steps.
413  *
414  * @param memory buffer for the previous state of the filter
415  *        - must be able to contain 303 elements
416  *        - the 143 first elements are from the previous state
417  *        - the next 160 are for output
418  * @param v_in input filter vector
419  * @param gain per-subframe gain array, each element is between 0.0 and 2.0
420  * @param lag per-subframe lag array, each element is
421  *        - between 16 and 143 if its corresponding pfrac is 0,
422  *        - between 16 and 139 otherwise
423  * @param pfrac per-subframe boolean array, 1 if the lag is fractional, 0
424  *        otherwise
425  *
426  * @return filter output vector
427  */
428 static const float *do_pitchfilter(float memory[303], const float v_in[160],
429                                    const float gain[4], const uint8_t *lag,
430                                    const uint8_t pfrac[4])
431 {
432     int i, j;
433     float *v_lag, *v_out;
434     const float *v_len;
435
436     v_out = memory + 143; // Output vector starts at memory[143].
437
438     for (i = 0; i < 4; i++) {
439         if (gain[i]) {
440             v_lag = memory + 143 + 40 * i - lag[i];
441             for (v_len = v_in + 40; v_in < v_len; v_in++) {
442                 if (pfrac[i]) { // If it is a fractional lag...
443                     for (j = 0, *v_out = 0.; j < 4; j++)
444                         *v_out += qcelp_hammsinc_table[j] * (v_lag[j - 4] + v_lag[3 - j]);
445                 } else
446                     *v_out = *v_lag;
447
448                 *v_out = *v_in + gain[i] * *v_out;
449
450                 v_lag++;
451                 v_out++;
452             }
453         } else {
454             memcpy(v_out, v_in, 40 * sizeof(float));
455             v_in  += 40;
456             v_out += 40;
457         }
458     }
459
460     memmove(memory, memory + 160, 143 * sizeof(float));
461     return memory + 143;
462 }
463
464 /**
465  * Apply pitch synthesis filter and pitch prefilter to the scaled codebook vector.
466  * TIA/EIA/IS-733 2.4.5.2, 2.4.8.7.2
467  *
468  * @param q the context
469  * @param cdn_vector the scaled codebook vector
470  */
471 static void apply_pitch_filters(QCELPContext *q, float *cdn_vector)
472 {
473     int i;
474     const float *v_synthesis_filtered, *v_pre_filtered;
475
476     if (q->bitrate >= RATE_HALF || q->bitrate == SILENCE ||
477         (q->bitrate == I_F_Q && (q->prev_bitrate >= RATE_HALF))) {
478
479         if (q->bitrate >= RATE_HALF) {
480             // Compute gain & lag for the whole frame.
481             for (i = 0; i < 4; i++) {
482                 q->pitch_gain[i] = q->frame.plag[i] ? (q->frame.pgain[i] + 1) * 0.25 : 0.0;
483
484                 q->pitch_lag[i] = q->frame.plag[i] + 16;
485             }
486         } else {
487             float max_pitch_gain;
488
489             if (q->bitrate == I_F_Q) {
490                   if (q->erasure_count < 3)
491                       max_pitch_gain = 0.9 - 0.3 * (q->erasure_count - 1);
492                   else
493                       max_pitch_gain = 0.0;
494             } else {
495                 assert(q->bitrate == SILENCE);
496                 max_pitch_gain = 1.0;
497             }
498             for (i = 0; i < 4; i++)
499                 q->pitch_gain[i] = FFMIN(q->pitch_gain[i], max_pitch_gain);
500
501             memset(q->frame.pfrac, 0, sizeof(q->frame.pfrac));
502         }
503
504         // pitch synthesis filter
505         v_synthesis_filtered = do_pitchfilter(q->pitch_synthesis_filter_mem,
506                                               cdn_vector, q->pitch_gain,
507                                               q->pitch_lag, q->frame.pfrac);
508
509         // pitch prefilter update
510         for (i = 0; i < 4; i++)
511             q->pitch_gain[i] = 0.5 * FFMIN(q->pitch_gain[i], 1.0);
512
513         v_pre_filtered       = do_pitchfilter(q->pitch_pre_filter_mem,
514                                               v_synthesis_filtered,
515                                               q->pitch_gain, q->pitch_lag,
516                                               q->frame.pfrac);
517
518         apply_gain_ctrl(cdn_vector, v_synthesis_filtered, v_pre_filtered);
519     } else {
520         memcpy(q->pitch_synthesis_filter_mem, cdn_vector + 17, 143 * sizeof(float));
521         memcpy(q->pitch_pre_filter_mem, cdn_vector + 17, 143 * sizeof(float));
522         memset(q->pitch_gain, 0, sizeof(q->pitch_gain));
523         memset(q->pitch_lag,  0, sizeof(q->pitch_lag));
524     }
525 }
526
527 /**
528  * Reconstruct LPC coefficients from the line spectral pair frequencies
529  * and perform bandwidth expansion.
530  *
531  * @param lspf line spectral pair frequencies
532  * @param lpc linear predictive coding coefficients
533  *
534  * @note: bandwidth_expansion_coeff could be precalculated into a table
535  *        but it seems to be slower on x86
536  *
537  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.3.5
538  */
539 static void lspf2lpc(const float *lspf, float *lpc)
540 {
541     double lsp[10];
542     double bandwidth_expansion_coeff = QCELP_BANDWIDTH_EXPANSION_COEFF;
543     int i;
544
545     for (i = 0; i < 10; i++)
546         lsp[i] = cos(M_PI * lspf[i]);
547
548     ff_acelp_lspd2lpc(lsp, lpc, 5);
549
550     for (i = 0; i < 10; i++) {
551         lpc[i]                    *= bandwidth_expansion_coeff;
552         bandwidth_expansion_coeff *= QCELP_BANDWIDTH_EXPANSION_COEFF;
553     }
554 }
555
556 /**
557  * Interpolate LSP frequencies and compute LPC coefficients
558  * for a given bitrate & pitch subframe.
559  *
560  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.3.4, 2.4.8.7.2
561  *
562  * @param q the context
563  * @param curr_lspf LSP frequencies vector of the current frame
564  * @param lpc float vector for the resulting LPC
565  * @param subframe_num frame number in decoded stream
566  */
567 static void interpolate_lpc(QCELPContext *q, const float *curr_lspf,
568                             float *lpc, const int subframe_num)
569 {
570     float interpolated_lspf[10];
571     float weight;
572
573     if (q->bitrate >= RATE_QUARTER)
574         weight = 0.25 * (subframe_num + 1);
575     else if (q->bitrate == RATE_OCTAVE && !subframe_num)
576         weight = 0.625;
577     else
578         weight = 1.0;
579
580     if (weight != 1.0) {
581         ff_weighted_vector_sumf(interpolated_lspf, curr_lspf, q->prev_lspf,
582                                 weight, 1.0 - weight, 10);
583         lspf2lpc(interpolated_lspf, lpc);
584     } else if (q->bitrate >= RATE_QUARTER ||
585                (q->bitrate == I_F_Q && !subframe_num))
586         lspf2lpc(curr_lspf, lpc);
587     else if (q->bitrate == SILENCE && !subframe_num)
588         lspf2lpc(q->prev_lspf, lpc);
589 }
590
591 static qcelp_packet_rate buf_size2bitrate(const int buf_size)
592 {
593     switch (buf_size) {
594     case 35: return RATE_FULL;
595     case 17: return RATE_HALF;
596     case  8: return RATE_QUARTER;
597     case  4: return RATE_OCTAVE;
598     case  1: return SILENCE;
599     }
600
601     return I_F_Q;
602 }
603
604 /**
605  * Determine the bitrate from the frame size and/or the first byte of the frame.
606  *
607  * @param avctx the AV codec context
608  * @param buf_size length of the buffer
609  * @param buf the bufffer
610  *
611  * @return the bitrate on success,
612  *         I_F_Q  if the bitrate cannot be satisfactorily determined
613  *
614  * TIA/EIA/IS-733 2.4.8.7.1
615  */
616 static qcelp_packet_rate determine_bitrate(AVCodecContext *avctx,
617                                            const int buf_size,
618                                            const uint8_t **buf)
619 {
620     qcelp_packet_rate bitrate;
621
622     if ((bitrate = buf_size2bitrate(buf_size)) >= 0) {
623         if (bitrate > **buf) {
624             QCELPContext *q = avctx->priv_data;
625             if (!q->warned_buf_mismatch_bitrate) {
626             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
627                    "Claimed bitrate and buffer size mismatch.\n");
628                 q->warned_buf_mismatch_bitrate = 1;
629             }
630             bitrate = **buf;
631         } else if (bitrate < **buf) {
632             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
633                    "Buffer is too small for the claimed bitrate.\n");
634             return I_F_Q;
635         }
636         (*buf)++;
637     } else if ((bitrate = buf_size2bitrate(buf_size + 1)) >= 0) {
638         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
639                "Bitrate byte is missing, guessing the bitrate from packet size.\n");
640     } else
641         return I_F_Q;
642
643     if (bitrate == SILENCE) {
644         //FIXME: Remove experimental warning when tested with samples.
645         av_log_ask_for_sample(avctx, "'Blank frame handling is experimental.");
646     }
647     return bitrate;
648 }
649
650 static void warn_insufficient_frame_quality(AVCodecContext *avctx,
651                                             const char *message)
652 {
653     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Frame #%d, IFQ: %s\n",
654            avctx->frame_number, message);
655 }
656
657 static void postfilter(QCELPContext *q, float *samples, float *lpc)
658 {
659     static const float pow_0_775[10] = {
660         0.775000, 0.600625, 0.465484, 0.360750, 0.279582,
661         0.216676, 0.167924, 0.130141, 0.100859, 0.078166
662     }, pow_0_625[10] = {
663         0.625000, 0.390625, 0.244141, 0.152588, 0.095367,
664         0.059605, 0.037253, 0.023283, 0.014552, 0.009095
665     };
666     float lpc_s[10], lpc_p[10], pole_out[170], zero_out[160];
667     int n;
668
669     for (n = 0; n < 10; n++) {
670         lpc_s[n] = lpc[n] * pow_0_625[n];
671         lpc_p[n] = lpc[n] * pow_0_775[n];
672     }
673
674     ff_celp_lp_zero_synthesis_filterf(zero_out, lpc_s,
675                                       q->formant_mem + 10, 160, 10);
676     memcpy(pole_out, q->postfilter_synth_mem, sizeof(float) * 10);
677     ff_celp_lp_synthesis_filterf(pole_out + 10, lpc_p, zero_out, 160, 10);
678     memcpy(q->postfilter_synth_mem, pole_out + 160, sizeof(float) * 10);
679
680     ff_tilt_compensation(&q->postfilter_tilt_mem, 0.3, pole_out + 10, 160);
681
682     ff_adaptive_gain_control(samples, pole_out + 10,
683                              ff_scalarproduct_float_c(q->formant_mem + 10,
684                                                       q->formant_mem + 10, 160),
685                              160, 0.9375, &q->postfilter_agc_mem);
686 }
687
688 static int qcelp_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
689                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
690 {
691     const uint8_t *buf = avpkt->data;
692     int buf_size       = avpkt->size;
693     QCELPContext *q    = avctx->priv_data;
694     float *outbuffer;
695     int   i, ret;
696     float quantized_lspf[10], lpc[10];
697     float gain[16];
698     float *formant_mem;
699
700     /* get output buffer */
701     q->avframe.nb_samples = 160;
702     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &q->avframe)) < 0) {
703         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
704         return ret;
705     }
706     outbuffer = (float *)q->avframe.data[0];
707
708     if ((q->bitrate = determine_bitrate(avctx, buf_size, &buf)) == I_F_Q) {
709         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "bitrate cannot be determined.");
710         goto erasure;
711     }
712
713     if (q->bitrate == RATE_OCTAVE &&
714         (q->first16bits = AV_RB16(buf)) == 0xFFFF) {
715         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Bitrate is 1/8 and first 16 bits are on.");
716         goto erasure;
717     }
718
719     if (q->bitrate > SILENCE) {
720         const QCELPBitmap *bitmaps     = qcelp_unpacking_bitmaps_per_rate[q->bitrate];
721         const QCELPBitmap *bitmaps_end = qcelp_unpacking_bitmaps_per_rate[q->bitrate] +
722                                          qcelp_unpacking_bitmaps_lengths[q->bitrate];
723         uint8_t *unpacked_data         = (uint8_t *)&q->frame;
724
725         init_get_bits(&q->gb, buf, 8 * buf_size);
726
727         memset(&q->frame, 0, sizeof(QCELPFrame));
728
729         for (; bitmaps < bitmaps_end; bitmaps++)
730             unpacked_data[bitmaps->index] |= get_bits(&q->gb, bitmaps->bitlen) << bitmaps->bitpos;
731
732         // Check for erasures/blanks on rates 1, 1/4 and 1/8.
733         if (q->frame.reserved) {
734             warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Wrong data in reserved frame area.");
735             goto erasure;
736         }
737         if (q->bitrate == RATE_QUARTER &&
738             codebook_sanity_check_for_rate_quarter(q->frame.cbgain)) {
739             warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Codebook gain sanity check failed.");
740             goto erasure;
741         }
742
743         if (q->bitrate >= RATE_HALF) {
744             for (i = 0; i < 4; i++) {
745                 if (q->frame.pfrac[i] && q->frame.plag[i] >= 124) {
746                     warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Cannot initialize pitch filter.");
747                     goto erasure;
748                 }
749             }
750         }
751     }
752
753     decode_gain_and_index(q, gain);
754     compute_svector(q, gain, outbuffer);
755
756     if (decode_lspf(q, quantized_lspf) < 0) {
757         warn_insufficient_frame_quality(avctx, "Badly received packets in frame.");
758         goto erasure;
759     }
760
761     apply_pitch_filters(q, outbuffer);
762
763     if (q->bitrate == I_F_Q) {
764 erasure:
765         q->bitrate = I_F_Q;
766         q->erasure_count++;
767         decode_gain_and_index(q, gain);
768         compute_svector(q, gain, outbuffer);
769         decode_lspf(q, quantized_lspf);
770         apply_pitch_filters(q, outbuffer);
771     } else
772         q->erasure_count = 0;
773
774     formant_mem = q->formant_mem + 10;
775     for (i = 0; i < 4; i++) {
776         interpolate_lpc(q, quantized_lspf, lpc, i);
777         ff_celp_lp_synthesis_filterf(formant_mem, lpc, outbuffer + i * 40, 40, 10);
778         formant_mem += 40;
779     }
780
781     // postfilter, as per TIA/EIA/IS-733 2.4.8.6
782     postfilter(q, outbuffer, lpc);
783
784     memcpy(q->formant_mem, q->formant_mem + 160, 10 * sizeof(float));
785
786     memcpy(q->prev_lspf, quantized_lspf, sizeof(q->prev_lspf));
787     q->prev_bitrate  = q->bitrate;
788
789     *got_frame_ptr   = 1;
790     *(AVFrame *)data = q->avframe;
791
792     return buf_size;
793 }
794
795 AVCodec ff_qcelp_decoder = {
796     .name           = "qcelp",
797     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
798     .id             = AV_CODEC_ID_QCELP,
799     .init           = qcelp_decode_init,
800     .decode         = qcelp_decode_frame,
801     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
802     .priv_data_size = sizeof(QCELPContext),
803     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("QCELP / PureVoice"),
804 };