doxygen: misc consistency, spelling and wording fixes
[ffmpeg.git] / libavcodec / amrwbdec.c
1 /*
2  * AMR wideband decoder
3  * Copyright (c) 2010 Marcelo Galvao Povoa
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  * AMR wideband decoder
25  */
26
27 #include "libavutil/lfg.h"
28
29 #include "avcodec.h"
30 #include "get_bits.h"
31 #include "lsp.h"
32 #include "celp_math.h"
33 #include "celp_filters.h"
34 #include "acelp_filters.h"
35 #include "acelp_vectors.h"
36 #include "acelp_pitch_delay.h"
37
38 #define AMR_USE_16BIT_TABLES
39 #include "amr.h"
40
41 #include "amrwbdata.h"
42
43 typedef struct {
44     AVFrame                              avframe; ///< AVFrame for decoded samples
45     AMRWBFrame                             frame; ///< AMRWB parameters decoded from bitstream
46     enum Mode                        fr_cur_mode; ///< mode index of current frame
47     uint8_t                           fr_quality; ///< frame quality index (FQI)
48     float                      isf_cur[LP_ORDER]; ///< working ISF vector from current frame
49     float                   isf_q_past[LP_ORDER]; ///< quantized ISF vector of the previous frame
50     float               isf_past_final[LP_ORDER]; ///< final processed ISF vector of the previous frame
51     double                      isp[4][LP_ORDER]; ///< ISP vectors from current frame
52     double               isp_sub4_past[LP_ORDER]; ///< ISP vector for the 4th subframe of the previous frame
53
54     float                   lp_coef[4][LP_ORDER]; ///< Linear Prediction Coefficients from ISP vector
55
56     uint8_t                       base_pitch_lag; ///< integer part of pitch lag for the next relative subframe
57     uint8_t                        pitch_lag_int; ///< integer part of pitch lag of the previous subframe
58
59     float excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 2 + AMRWB_SFR_SIZE]; ///< current excitation and all necessary excitation history
60     float                            *excitation; ///< points to current excitation in excitation_buf[]
61
62     float           pitch_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< adaptive codebook (pitch) vector for current subframe
63     float           fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE]; ///< algebraic codebook (fixed) vector for current subframe
64
65     float                    prediction_error[4]; ///< quantified prediction errors {20log10(^gamma_gc)} for previous four subframes
66     float                          pitch_gain[6]; ///< quantified pitch gains for the current and previous five subframes
67     float                          fixed_gain[2]; ///< quantified fixed gains for the current and previous subframes
68
69     float                              tilt_coef; ///< {beta_1} related to the voicing of the previous subframe
70
71     float                 prev_sparse_fixed_gain; ///< previous fixed gain; used by anti-sparseness to determine "onset"
72     uint8_t                    prev_ir_filter_nr; ///< previous impulse response filter "impNr": 0 - strong, 1 - medium, 2 - none
73     float                           prev_tr_gain; ///< previous initial gain used by noise enhancer for threshold
74
75     float samples_az[LP_ORDER + AMRWB_SFR_SIZE];         ///< low-band samples and memory from synthesis at 12.8kHz
76     float samples_up[UPS_MEM_SIZE + AMRWB_SFR_SIZE];     ///< low-band samples and memory processed for upsampling
77     float samples_hb[LP_ORDER_16k + AMRWB_SFR_SIZE_16k]; ///< high-band samples and memory from synthesis at 16kHz
78
79     float          hpf_31_mem[2], hpf_400_mem[2]; ///< previous values in the high pass filters
80     float                           demph_mem[1]; ///< previous value in the de-emphasis filter
81     float               bpf_6_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band band pass filter
82     float                 lpf_7_mem[HB_FIR_SIZE]; ///< previous values in the high-band low pass filter
83
84     AVLFG                                   prng; ///< random number generator for white noise excitation
85     uint8_t                          first_frame; ///< flag active during decoding of the first frame
86 } AMRWBContext;
87
88 static av_cold int amrwb_decode_init(AVCodecContext *avctx)
89 {
90     AMRWBContext *ctx = avctx->priv_data;
91     int i;
92
93     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
94
95     av_lfg_init(&ctx->prng, 1);
96
97     ctx->excitation  = &ctx->excitation_buf[AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1];
98     ctx->first_frame = 1;
99
100     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
101         ctx->isf_past_final[i] = isf_init[i] * (1.0f / (1 << 15));
102
103     for (i = 0; i < 4; i++)
104         ctx->prediction_error[i] = MIN_ENERGY;
105
106     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->avframe);
107     avctx->coded_frame = &ctx->avframe;
108
109     return 0;
110 }
111
112 /**
113  * Decode the frame header in the "MIME/storage" format. This format
114  * is simpler and does not carry the auxiliary frame information.
115  *
116  * @param[in] ctx                  The Context
117  * @param[in] buf                  Pointer to the input buffer
118  *
119  * @return The decoded header length in bytes
120  */
121 static int decode_mime_header(AMRWBContext *ctx, const uint8_t *buf)
122 {
123     GetBitContext gb;
124     init_get_bits(&gb, buf, 8);
125
126     /* Decode frame header (1st octet) */
127     skip_bits(&gb, 1);  // padding bit
128     ctx->fr_cur_mode  = get_bits(&gb, 4);
129     ctx->fr_quality   = get_bits1(&gb);
130     skip_bits(&gb, 2);  // padding bits
131
132     return 1;
133 }
134
135 /**
136  * Decode quantized ISF vectors using 36-bit indexes (6K60 mode only).
137  *
138  * @param[in]  ind                 Array of 5 indexes
139  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
140  *
141  */
142 static void decode_isf_indices_36b(uint16_t *ind, float *isf_q)
143 {
144     int i;
145
146     for (i = 0; i < 9; i++)
147         isf_q[i]      = dico1_isf[ind[0]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
148
149     for (i = 0; i < 7; i++)
150         isf_q[i + 9]  = dico2_isf[ind[1]][i]      * (1.0f / (1 << 15));
151
152     for (i = 0; i < 5; i++)
153         isf_q[i]     += dico21_isf_36b[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
154
155     for (i = 0; i < 4; i++)
156         isf_q[i + 5] += dico22_isf_36b[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
157
158     for (i = 0; i < 7; i++)
159         isf_q[i + 9] += dico23_isf_36b[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
160 }
161
162 /**
163  * Decode quantized ISF vectors using 46-bit indexes (except 6K60 mode).
164  *
165  * @param[in]  ind                 Array of 7 indexes
166  * @param[out] isf_q               Buffer for isf_q[LP_ORDER]
167  *
168  */
169 static void decode_isf_indices_46b(uint16_t *ind, float *isf_q)
170 {
171     int i;
172
173     for (i = 0; i < 9; i++)
174         isf_q[i]       = dico1_isf[ind[0]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
175
176     for (i = 0; i < 7; i++)
177         isf_q[i + 9]   = dico2_isf[ind[1]][i]  * (1.0f / (1 << 15));
178
179     for (i = 0; i < 3; i++)
180         isf_q[i]      += dico21_isf[ind[2]][i] * (1.0f / (1 << 15));
181
182     for (i = 0; i < 3; i++)
183         isf_q[i + 3]  += dico22_isf[ind[3]][i] * (1.0f / (1 << 15));
184
185     for (i = 0; i < 3; i++)
186         isf_q[i + 6]  += dico23_isf[ind[4]][i] * (1.0f / (1 << 15));
187
188     for (i = 0; i < 3; i++)
189         isf_q[i + 9]  += dico24_isf[ind[5]][i] * (1.0f / (1 << 15));
190
191     for (i = 0; i < 4; i++)
192         isf_q[i + 12] += dico25_isf[ind[6]][i] * (1.0f / (1 << 15));
193 }
194
195 /**
196  * Apply mean and past ISF values using the prediction factor.
197  * Updates past ISF vector.
198  *
199  * @param[in,out] isf_q            Current quantized ISF
200  * @param[in,out] isf_past         Past quantized ISF
201  *
202  */
203 static void isf_add_mean_and_past(float *isf_q, float *isf_past)
204 {
205     int i;
206     float tmp;
207
208     for (i = 0; i < LP_ORDER; i++) {
209         tmp = isf_q[i];
210         isf_q[i] += isf_mean[i] * (1.0f / (1 << 15));
211         isf_q[i] += PRED_FACTOR * isf_past[i];
212         isf_past[i] = tmp;
213     }
214 }
215
216 /**
217  * Interpolate the fourth ISP vector from current and past frames
218  * to obtain an ISP vector for each subframe.
219  *
220  * @param[in,out] isp_q            ISPs for each subframe
221  * @param[in]     isp4_past        Past ISP for subframe 4
222  */
223 static void interpolate_isp(double isp_q[4][LP_ORDER], const double *isp4_past)
224 {
225     int i, k;
226
227     for (k = 0; k < 3; k++) {
228         float c = isfp_inter[k];
229         for (i = 0; i < LP_ORDER; i++)
230             isp_q[k][i] = (1.0 - c) * isp4_past[i] + c * isp_q[3][i];
231     }
232 }
233
234 /**
235  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag (except 6k60, 8k85 modes).
236  * Calculate integer lag and fractional lag always using 1/4 resolution.
237  * In 1st and 3rd subframes the index is relative to last subframe integer lag.
238  *
239  * @param[out]    lag_int          Decoded integer pitch lag
240  * @param[out]    lag_frac         Decoded fractional pitch lag
241  * @param[in]     pitch_index      Adaptive codebook pitch index
242  * @param[in,out] base_lag_int     Base integer lag used in relative subframes
243  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
244  */
245 static void decode_pitch_lag_high(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
246                                   uint8_t *base_lag_int, int subframe)
247 {
248     if (subframe == 0 || subframe == 2) {
249         if (pitch_index < 376) {
250             *lag_int  = (pitch_index + 137) >> 2;
251             *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2) + 136;
252         } else if (pitch_index < 440) {
253             *lag_int  = (pitch_index + 257 - 376) >> 1;
254             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 256 - 376) << 1;
255             /* the actual resolution is 1/2 but expressed as 1/4 */
256         } else {
257             *lag_int  = pitch_index - 280;
258             *lag_frac = 0;
259         }
260         /* minimum lag for next subframe */
261         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
262                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
263         // XXX: the spec states clearly that *base_lag_int should be
264         // the nearest integer to *lag_int (minus 8), but the ref code
265         // actually always uses its floor, I'm following the latter
266     } else {
267         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 2;
268         *lag_frac = pitch_index - (*lag_int << 2);
269         *lag_int += *base_lag_int;
270     }
271 }
272
273 /**
274  * Decode an adaptive codebook index into pitch lag for 8k85 and 6k60 modes.
275  * The description is analogous to decode_pitch_lag_high, but in 6k60 the
276  * relative index is used for all subframes except the first.
277  */
278 static void decode_pitch_lag_low(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
279                                  uint8_t *base_lag_int, int subframe, enum Mode mode)
280 {
281     if (subframe == 0 || (subframe == 2 && mode != MODE_6k60)) {
282         if (pitch_index < 116) {
283             *lag_int  = (pitch_index + 69) >> 1;
284             *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1) + 68) << 1;
285         } else {
286             *lag_int  = pitch_index - 24;
287             *lag_frac = 0;
288         }
289         // XXX: same problem as before
290         *base_lag_int = av_clip(*lag_int - 8 - (*lag_frac < 0),
291                                 AMRWB_P_DELAY_MIN, AMRWB_P_DELAY_MAX - 15);
292     } else {
293         *lag_int  = (pitch_index + 1) >> 1;
294         *lag_frac = (pitch_index - (*lag_int << 1)) << 1;
295         *lag_int += *base_lag_int;
296     }
297 }
298
299 /**
300  * Find the pitch vector by interpolating the past excitation at the
301  * pitch delay, which is obtained in this function.
302  *
303  * @param[in,out] ctx              The context
304  * @param[in]     amr_subframe     Current subframe data
305  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
306  */
307 static void decode_pitch_vector(AMRWBContext *ctx,
308                                 const AMRWBSubFrame *amr_subframe,
309                                 const int subframe)
310 {
311     int pitch_lag_int, pitch_lag_frac;
312     int i;
313     float *exc     = ctx->excitation;
314     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
315
316     if (mode <= MODE_8k85) {
317         decode_pitch_lag_low(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
318                               &ctx->base_pitch_lag, subframe, mode);
319     } else
320         decode_pitch_lag_high(&pitch_lag_int, &pitch_lag_frac, amr_subframe->adap,
321                               &ctx->base_pitch_lag, subframe);
322
323     ctx->pitch_lag_int = pitch_lag_int;
324     pitch_lag_int += pitch_lag_frac > 0;
325
326     /* Calculate the pitch vector by interpolating the past excitation at the
327        pitch lag using a hamming windowed sinc function */
328     ff_acelp_interpolatef(exc, exc + 1 - pitch_lag_int,
329                           ac_inter, 4,
330                           pitch_lag_frac + (pitch_lag_frac > 0 ? 0 : 4),
331                           LP_ORDER, AMRWB_SFR_SIZE + 1);
332
333     /* Check which pitch signal path should be used
334      * 6k60 and 8k85 modes have the ltp flag set to 0 */
335     if (amr_subframe->ltp) {
336         memcpy(ctx->pitch_vector, exc, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
337     } else {
338         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
339             ctx->pitch_vector[i] = 0.18 * exc[i - 1] + 0.64 * exc[i] +
340                                    0.18 * exc[i + 1];
341         memcpy(exc, ctx->pitch_vector, AMRWB_SFR_SIZE * sizeof(float));
342     }
343 }
344
345 /** Get x bits in the index interval [lsb,lsb+len-1] inclusive */
346 #define BIT_STR(x,lsb,len) (((x) >> (lsb)) & ((1 << (len)) - 1))
347
348 /** Get the bit at specified position */
349 #define BIT_POS(x, p) (((x) >> (p)) & 1)
350
351 /**
352  * The next six functions decode_[i]p_track decode exactly i pulses
353  * positions and amplitudes (-1 or 1) in a subframe track using
354  * an encoded pulse indexing (TS 26.190 section 5.8.2).
355  *
356  * The results are given in out[], in which a negative number means
357  * amplitude -1 and vice versa (i.e., ampl(x) = x / abs(x) ).
358  *
359  * @param[out] out                 Output buffer (writes i elements)
360  * @param[in]  code                Pulse index (no. of bits varies, see below)
361  * @param[in]  m                   (log2) Number of potential positions
362  * @param[in]  off                 Offset for decoded positions
363  */
364 static inline void decode_1p_track(int *out, int code, int m, int off)
365 {
366     int pos = BIT_STR(code, 0, m) + off; ///code: m+1 bits
367
368     out[0] = BIT_POS(code, m) ? -pos : pos;
369 }
370
371 static inline void decode_2p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 2m+1 bits
372 {
373     int pos0 = BIT_STR(code, m, m) + off;
374     int pos1 = BIT_STR(code, 0, m) + off;
375
376     out[0] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos0 : pos0;
377     out[1] = BIT_POS(code, 2*m) ? -pos1 : pos1;
378     out[1] = pos0 > pos1 ? -out[1] : out[1];
379 }
380
381 static void decode_3p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 3m+1 bits
382 {
383     int half_2p = BIT_POS(code, 2*m - 1) << (m - 1);
384
385     decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
386                     m - 1, off + half_2p);
387     decode_1p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m, m + 1), m, off);
388 }
389
390 static void decode_4p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 4m bits
391 {
392     int half_4p, subhalf_2p;
393     int b_offset = 1 << (m - 1);
394
395     switch (BIT_STR(code, 4*m - 2, 2)) { /* case ID (2 bits) */
396     case 0: /* 0 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
397         half_4p = BIT_POS(code, 4*m - 3) << (m - 1); // which has 4 pulses
398         subhalf_2p = BIT_POS(code, 2*m - 3) << (m - 2);
399
400         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 3),
401                         m - 2, off + half_4p + subhalf_2p);
402         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 2, 2*m - 1),
403                         m - 1, off + half_4p);
404         break;
405     case 1: /* 1 pulse in A, 3 pulses in B */
406         decode_1p_track(out, BIT_STR(code,  3*m - 2, m),
407                         m - 1, off);
408         decode_3p_track(out + 1, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
409                         m - 1, off + b_offset);
410         break;
411     case 2: /* 2 pulses in each half */
412         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 2*m - 1, 2*m - 1),
413                         m - 1, off);
414         decode_2p_track(out + 2, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
415                         m - 1, off + b_offset);
416         break;
417     case 3: /* 3 pulses in A, 1 pulse in B */
418         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, m, 3*m - 2),
419                         m - 1, off);
420         decode_1p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, m),
421                         m - 1, off + b_offset);
422         break;
423     }
424 }
425
426 static void decode_5p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 5m bits
427 {
428     int half_3p = BIT_POS(code, 5*m - 1) << (m - 1);
429
430     decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 2*m + 1, 3*m - 2),
431                     m - 1, off + half_3p);
432
433     decode_2p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 2*m + 1), m, off);
434 }
435
436 static void decode_6p_track(int *out, int code, int m, int off) ///code: 6m-2 bits
437 {
438     int b_offset = 1 << (m - 1);
439     /* which half has more pulses in cases 0 to 2 */
440     int half_more  = BIT_POS(code, 6*m - 5) << (m - 1);
441     int half_other = b_offset - half_more;
442
443     switch (BIT_STR(code, 6*m - 4, 2)) { /* case ID (2 bits) */
444     case 0: /* 0 pulses in A, 6 pulses in B or vice versa */
445         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
446                         m - 1, off + half_more);
447         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
448                         m - 1, off + half_more);
449         break;
450     case 1: /* 1 pulse in A, 5 pulses in B or vice versa */
451         decode_1p_track(out, BIT_STR(code, 0, m),
452                         m - 1, off + half_other);
453         decode_5p_track(out + 1, BIT_STR(code, m, 5*m - 5),
454                         m - 1, off + half_more);
455         break;
456     case 2: /* 2 pulses in A, 4 pulses in B or vice versa */
457         decode_2p_track(out, BIT_STR(code, 0, 2*m - 1),
458                         m - 1, off + half_other);
459         decode_4p_track(out + 2, BIT_STR(code, 2*m - 1, 4*m - 4),
460                         m - 1, off + half_more);
461         break;
462     case 3: /* 3 pulses in A, 3 pulses in B */
463         decode_3p_track(out, BIT_STR(code, 3*m - 2, 3*m - 2),
464                         m - 1, off);
465         decode_3p_track(out + 3, BIT_STR(code, 0, 3*m - 2),
466                         m - 1, off + b_offset);
467         break;
468     }
469 }
470
471 /**
472  * Decode the algebraic codebook index to pulse positions and signs,
473  * then construct the algebraic codebook vector.
474  *
475  * @param[out] fixed_vector        Buffer for the fixed codebook excitation
476  * @param[in]  pulse_hi            MSBs part of the pulse index array (higher modes only)
477  * @param[in]  pulse_lo            LSBs part of the pulse index array
478  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
479  */
480 static void decode_fixed_vector(float *fixed_vector, const uint16_t *pulse_hi,
481                                 const uint16_t *pulse_lo, const enum Mode mode)
482 {
483     /* sig_pos stores for each track the decoded pulse position indexes
484      * (1-based) multiplied by its corresponding amplitude (+1 or -1) */
485     int sig_pos[4][6];
486     int spacing = (mode == MODE_6k60) ? 2 : 4;
487     int i, j;
488
489     switch (mode) {
490     case MODE_6k60:
491         for (i = 0; i < 2; i++)
492             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 5, 1);
493         break;
494     case MODE_8k85:
495         for (i = 0; i < 4; i++)
496             decode_1p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
497         break;
498     case MODE_12k65:
499         for (i = 0; i < 4; i++)
500             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
501         break;
502     case MODE_14k25:
503         for (i = 0; i < 2; i++)
504             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
505         for (i = 2; i < 4; i++)
506             decode_2p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
507         break;
508     case MODE_15k85:
509         for (i = 0; i < 4; i++)
510             decode_3p_track(sig_pos[i], pulse_lo[i], 4, 1);
511         break;
512     case MODE_18k25:
513         for (i = 0; i < 4; i++)
514             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
515                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
516         break;
517     case MODE_19k85:
518         for (i = 0; i < 2; i++)
519             decode_5p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
520                            ((int) pulse_hi[i] << 10), 4, 1);
521         for (i = 2; i < 4; i++)
522             decode_4p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
523                            ((int) pulse_hi[i] << 14), 4, 1);
524         break;
525     case MODE_23k05:
526     case MODE_23k85:
527         for (i = 0; i < 4; i++)
528             decode_6p_track(sig_pos[i], (int) pulse_lo[i] +
529                            ((int) pulse_hi[i] << 11), 4, 1);
530         break;
531     }
532
533     memset(fixed_vector, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
534
535     for (i = 0; i < 4; i++)
536         for (j = 0; j < pulses_nb_per_mode_tr[mode][i]; j++) {
537             int pos = (FFABS(sig_pos[i][j]) - 1) * spacing + i;
538
539             fixed_vector[pos] += sig_pos[i][j] < 0 ? -1.0 : 1.0;
540         }
541 }
542
543 /**
544  * Decode pitch gain and fixed gain correction factor.
545  *
546  * @param[in]  vq_gain             Vector-quantized index for gains
547  * @param[in]  mode                Mode of the current frame
548  * @param[out] fixed_gain_factor   Decoded fixed gain correction factor
549  * @param[out] pitch_gain          Decoded pitch gain
550  */
551 static void decode_gains(const uint8_t vq_gain, const enum Mode mode,
552                          float *fixed_gain_factor, float *pitch_gain)
553 {
554     const int16_t *gains = (mode <= MODE_8k85 ? qua_gain_6b[vq_gain] :
555                                                 qua_gain_7b[vq_gain]);
556
557     *pitch_gain        = gains[0] * (1.0f / (1 << 14));
558     *fixed_gain_factor = gains[1] * (1.0f / (1 << 11));
559 }
560
561 /**
562  * Apply pitch sharpening filters to the fixed codebook vector.
563  *
564  * @param[in]     ctx              The context
565  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook excitation
566  */
567 // XXX: Spec states this procedure should be applied when the pitch
568 // lag is less than 64, but this checking seems absent in reference and AMR-NB
569 static void pitch_sharpening(AMRWBContext *ctx, float *fixed_vector)
570 {
571     int i;
572
573     /* Tilt part */
574     for (i = AMRWB_SFR_SIZE - 1; i != 0; i--)
575         fixed_vector[i] -= fixed_vector[i - 1] * ctx->tilt_coef;
576
577     /* Periodicity enhancement part */
578     for (i = ctx->pitch_lag_int; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
579         fixed_vector[i] += fixed_vector[i - ctx->pitch_lag_int] * 0.85;
580 }
581
582 /**
583  * Calculate the voicing factor (-1.0 = unvoiced to 1.0 = voiced).
584  *
585  * @param[in] p_vector, f_vector   Pitch and fixed excitation vectors
586  * @param[in] p_gain, f_gain       Pitch and fixed gains
587  */
588 // XXX: There is something wrong with the precision here! The magnitudes
589 // of the energies are not correct. Please check the reference code carefully
590 static float voice_factor(float *p_vector, float p_gain,
591                           float *f_vector, float f_gain)
592 {
593     double p_ener = (double) ff_dot_productf(p_vector, p_vector,
594                                              AMRWB_SFR_SIZE) * p_gain * p_gain;
595     double f_ener = (double) ff_dot_productf(f_vector, f_vector,
596                                              AMRWB_SFR_SIZE) * f_gain * f_gain;
597
598     return (p_ener - f_ener) / (p_ener + f_ener);
599 }
600
601 /**
602  * Reduce fixed vector sparseness by smoothing with one of three IR filters,
603  * also known as "adaptive phase dispersion".
604  *
605  * @param[in]     ctx              The context
606  * @param[in,out] fixed_vector     Unfiltered fixed vector
607  * @param[out]    buf              Space for modified vector if necessary
608  *
609  * @return The potentially overwritten filtered fixed vector address
610  */
611 static float *anti_sparseness(AMRWBContext *ctx,
612                               float *fixed_vector, float *buf)
613 {
614     int ir_filter_nr;
615
616     if (ctx->fr_cur_mode > MODE_8k85) // no filtering in higher modes
617         return fixed_vector;
618
619     if (ctx->pitch_gain[0] < 0.6) {
620         ir_filter_nr = 0;      // strong filtering
621     } else if (ctx->pitch_gain[0] < 0.9) {
622         ir_filter_nr = 1;      // medium filtering
623     } else
624         ir_filter_nr = 2;      // no filtering
625
626     /* detect 'onset' */
627     if (ctx->fixed_gain[0] > 3.0 * ctx->fixed_gain[1]) {
628         if (ir_filter_nr < 2)
629             ir_filter_nr++;
630     } else {
631         int i, count = 0;
632
633         for (i = 0; i < 6; i++)
634             if (ctx->pitch_gain[i] < 0.6)
635                 count++;
636
637         if (count > 2)
638             ir_filter_nr = 0;
639
640         if (ir_filter_nr > ctx->prev_ir_filter_nr + 1)
641             ir_filter_nr--;
642     }
643
644     /* update ir filter strength history */
645     ctx->prev_ir_filter_nr = ir_filter_nr;
646
647     ir_filter_nr += (ctx->fr_cur_mode == MODE_8k85);
648
649     if (ir_filter_nr < 2) {
650         int i;
651         const float *coef = ir_filters_lookup[ir_filter_nr];
652
653         /* Circular convolution code in the reference
654          * decoder was modified to avoid using one
655          * extra array. The filtered vector is given by:
656          *
657          * c2(n) = sum(i,0,len-1){ c(i) * coef( (n - i + len) % len ) }
658          */
659
660         memset(buf, 0, sizeof(float) * AMRWB_SFR_SIZE);
661         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
662             if (fixed_vector[i])
663                 ff_celp_circ_addf(buf, buf, coef, i, fixed_vector[i],
664                                   AMRWB_SFR_SIZE);
665         fixed_vector = buf;
666     }
667
668     return fixed_vector;
669 }
670
671 /**
672  * Calculate a stability factor {teta} based on distance between
673  * current and past isf. A value of 1 shows maximum signal stability.
674  */
675 static float stability_factor(const float *isf, const float *isf_past)
676 {
677     int i;
678     float acc = 0.0;
679
680     for (i = 0; i < LP_ORDER - 1; i++)
681         acc += (isf[i] - isf_past[i]) * (isf[i] - isf_past[i]);
682
683     // XXX: This part is not so clear from the reference code
684     // the result is more accurate changing the "/ 256" to "* 512"
685     return FFMAX(0.0, 1.25 - acc * 0.8 * 512);
686 }
687
688 /**
689  * Apply a non-linear fixed gain smoothing in order to reduce
690  * fluctuation in the energy of excitation.
691  *
692  * @param[in]     fixed_gain       Unsmoothed fixed gain
693  * @param[in,out] prev_tr_gain     Previous threshold gain (updated)
694  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
695  * @param[in]     stab_fac         Frame stability factor
696  *
697  * @return The smoothed gain
698  */
699 static float noise_enhancer(float fixed_gain, float *prev_tr_gain,
700                             float voice_fac,  float stab_fac)
701 {
702     float sm_fac = 0.5 * (1 - voice_fac) * stab_fac;
703     float g0;
704
705     // XXX: the following fixed-point constants used to in(de)crement
706     // gain by 1.5dB were taken from the reference code, maybe it could
707     // be simpler
708     if (fixed_gain < *prev_tr_gain) {
709         g0 = FFMIN(*prev_tr_gain, fixed_gain + fixed_gain *
710                      (6226 * (1.0f / (1 << 15)))); // +1.5 dB
711     } else
712         g0 = FFMAX(*prev_tr_gain, fixed_gain *
713                     (27536 * (1.0f / (1 << 15)))); // -1.5 dB
714
715     *prev_tr_gain = g0; // update next frame threshold
716
717     return sm_fac * g0 + (1 - sm_fac) * fixed_gain;
718 }
719
720 /**
721  * Filter the fixed_vector to emphasize the higher frequencies.
722  *
723  * @param[in,out] fixed_vector     Fixed codebook vector
724  * @param[in]     voice_fac        Frame voicing factor
725  */
726 static void pitch_enhancer(float *fixed_vector, float voice_fac)
727 {
728     int i;
729     float cpe  = 0.125 * (1 + voice_fac);
730     float last = fixed_vector[0]; // holds c(i - 1)
731
732     fixed_vector[0] -= cpe * fixed_vector[1];
733
734     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE - 1; i++) {
735         float cur = fixed_vector[i];
736
737         fixed_vector[i] -= cpe * (last + fixed_vector[i + 1]);
738         last = cur;
739     }
740
741     fixed_vector[AMRWB_SFR_SIZE - 1] -= cpe * last;
742 }
743
744 /**
745  * Conduct 16th order linear predictive coding synthesis from excitation.
746  *
747  * @param[in]     ctx              Pointer to the AMRWBContext
748  * @param[in]     lpc              Pointer to the LPC coefficients
749  * @param[out]    excitation       Buffer for synthesis final excitation
750  * @param[in]     fixed_gain       Fixed codebook gain for synthesis
751  * @param[in]     fixed_vector     Algebraic codebook vector
752  * @param[in,out] samples          Pointer to the output samples and memory
753  */
754 static void synthesis(AMRWBContext *ctx, float *lpc, float *excitation,
755                       float fixed_gain, const float *fixed_vector,
756                       float *samples)
757 {
758     ff_weighted_vector_sumf(excitation, ctx->pitch_vector, fixed_vector,
759                             ctx->pitch_gain[0], fixed_gain, AMRWB_SFR_SIZE);
760
761     /* emphasize pitch vector contribution in low bitrate modes */
762     if (ctx->pitch_gain[0] > 0.5 && ctx->fr_cur_mode <= MODE_8k85) {
763         int i;
764         float energy = ff_dot_productf(excitation, excitation,
765                                        AMRWB_SFR_SIZE);
766
767         // XXX: Weird part in both ref code and spec. A unknown parameter
768         // {beta} seems to be identical to the current pitch gain
769         float pitch_factor = 0.25 * ctx->pitch_gain[0] * ctx->pitch_gain[0];
770
771         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
772             excitation[i] += pitch_factor * ctx->pitch_vector[i];
773
774         ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(excitation, excitation,
775                                                 energy, AMRWB_SFR_SIZE);
776     }
777
778     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, lpc, excitation,
779                                  AMRWB_SFR_SIZE, LP_ORDER);
780 }
781
782 /**
783  * Apply to synthesis a de-emphasis filter of the form:
784  * H(z) = 1 / (1 - m * z^-1)
785  *
786  * @param[out]    out              Output buffer
787  * @param[in]     in               Input samples array with in[-1]
788  * @param[in]     m                Filter coefficient
789  * @param[in,out] mem              State from last filtering
790  */
791 static void de_emphasis(float *out, float *in, float m, float mem[1])
792 {
793     int i;
794
795     out[0] = in[0] + m * mem[0];
796
797     for (i = 1; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++)
798          out[i] = in[i] + out[i - 1] * m;
799
800     mem[0] = out[AMRWB_SFR_SIZE - 1];
801 }
802
803 /**
804  * Upsample a signal by 5/4 ratio (from 12.8kHz to 16kHz) using
805  * a FIR interpolation filter. Uses past data from before *in address.
806  *
807  * @param[out] out                 Buffer for interpolated signal
808  * @param[in]  in                  Current signal data (length 0.8*o_size)
809  * @param[in]  o_size              Output signal length
810  */
811 static void upsample_5_4(float *out, const float *in, int o_size)
812 {
813     const float *in0 = in - UPS_FIR_SIZE + 1;
814     int i, j, k;
815     int int_part = 0, frac_part;
816
817     i = 0;
818     for (j = 0; j < o_size / 5; j++) {
819         out[i] = in[int_part];
820         frac_part = 4;
821         i++;
822
823         for (k = 1; k < 5; k++) {
824             out[i] = ff_dot_productf(in0 + int_part, upsample_fir[4 - frac_part],
825                                      UPS_MEM_SIZE);
826             int_part++;
827             frac_part--;
828             i++;
829         }
830     }
831 }
832
833 /**
834  * Calculate the high-band gain based on encoded index (23k85 mode) or
835  * on the low-band speech signal and the Voice Activity Detection flag.
836  *
837  * @param[in] ctx                  The context
838  * @param[in] synth                LB speech synthesis at 12.8k
839  * @param[in] hb_idx               Gain index for mode 23k85 only
840  * @param[in] vad                  VAD flag for the frame
841  */
842 static float find_hb_gain(AMRWBContext *ctx, const float *synth,
843                           uint16_t hb_idx, uint8_t vad)
844 {
845     int wsp = (vad > 0);
846     float tilt;
847
848     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
849         return qua_hb_gain[hb_idx] * (1.0f / (1 << 14));
850
851     tilt = ff_dot_productf(synth, synth + 1, AMRWB_SFR_SIZE - 1) /
852            ff_dot_productf(synth, synth, AMRWB_SFR_SIZE);
853
854     /* return gain bounded by [0.1, 1.0] */
855     return av_clipf((1.0 - FFMAX(0.0, tilt)) * (1.25 - 0.25 * wsp), 0.1, 1.0);
856 }
857
858 /**
859  * Generate the high-band excitation with the same energy from the lower
860  * one and scaled by the given gain.
861  *
862  * @param[in]  ctx                 The context
863  * @param[out] hb_exc              Buffer for the excitation
864  * @param[in]  synth_exc           Low-band excitation used for synthesis
865  * @param[in]  hb_gain             Wanted excitation gain
866  */
867 static void scaled_hb_excitation(AMRWBContext *ctx, float *hb_exc,
868                                  const float *synth_exc, float hb_gain)
869 {
870     int i;
871     float energy = ff_dot_productf(synth_exc, synth_exc, AMRWB_SFR_SIZE);
872
873     /* Generate a white-noise excitation */
874     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
875         hb_exc[i] = 32768.0 - (uint16_t) av_lfg_get(&ctx->prng);
876
877     ff_scale_vector_to_given_sum_of_squares(hb_exc, hb_exc,
878                                             energy * hb_gain * hb_gain,
879                                             AMRWB_SFR_SIZE_16k);
880 }
881
882 /**
883  * Calculate the auto-correlation for the ISF difference vector.
884  */
885 static float auto_correlation(float *diff_isf, float mean, int lag)
886 {
887     int i;
888     float sum = 0.0;
889
890     for (i = 7; i < LP_ORDER - 2; i++) {
891         float prod = (diff_isf[i] - mean) * (diff_isf[i - lag] - mean);
892         sum += prod * prod;
893     }
894     return sum;
895 }
896
897 /**
898  * Extrapolate a ISF vector to the 16kHz range (20th order LP)
899  * used at mode 6k60 LP filter for the high frequency band.
900  *
901  * @param[out] out                 Buffer for extrapolated isf
902  * @param[in]  isf                 Input isf vector
903  */
904 static void extrapolate_isf(float out[LP_ORDER_16k], float isf[LP_ORDER])
905 {
906     float diff_isf[LP_ORDER - 2], diff_mean;
907     float *diff_hi = diff_isf - LP_ORDER + 1; // diff array for extrapolated indexes
908     float corr_lag[3];
909     float est, scale;
910     int i, i_max_corr;
911
912     memcpy(out, isf, (LP_ORDER - 1) * sizeof(float));
913     out[LP_ORDER_16k - 1] = isf[LP_ORDER - 1];
914
915     /* Calculate the difference vector */
916     for (i = 0; i < LP_ORDER - 2; i++)
917         diff_isf[i] = isf[i + 1] - isf[i];
918
919     diff_mean = 0.0;
920     for (i = 2; i < LP_ORDER - 2; i++)
921         diff_mean += diff_isf[i] * (1.0f / (LP_ORDER - 4));
922
923     /* Find which is the maximum autocorrelation */
924     i_max_corr = 0;
925     for (i = 0; i < 3; i++) {
926         corr_lag[i] = auto_correlation(diff_isf, diff_mean, i + 2);
927
928         if (corr_lag[i] > corr_lag[i_max_corr])
929             i_max_corr = i;
930     }
931     i_max_corr++;
932
933     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
934         out[i] = isf[i - 1] + isf[i - 1 - i_max_corr]
935                             - isf[i - 2 - i_max_corr];
936
937     /* Calculate an estimate for ISF(18) and scale ISF based on the error */
938     est   = 7965 + (out[2] - out[3] - out[4]) / 6.0;
939     scale = 0.5 * (FFMIN(est, 7600) - out[LP_ORDER - 2]) /
940             (out[LP_ORDER_16k - 2] - out[LP_ORDER - 2]);
941
942     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
943         diff_hi[i] = scale * (out[i] - out[i - 1]);
944
945     /* Stability insurance */
946     for (i = LP_ORDER; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
947         if (diff_hi[i] + diff_hi[i - 1] < 5.0) {
948             if (diff_hi[i] > diff_hi[i - 1]) {
949                 diff_hi[i - 1] = 5.0 - diff_hi[i];
950             } else
951                 diff_hi[i] = 5.0 - diff_hi[i - 1];
952         }
953
954     for (i = LP_ORDER - 1; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
955         out[i] = out[i - 1] + diff_hi[i] * (1.0f / (1 << 15));
956
957     /* Scale the ISF vector for 16000 Hz */
958     for (i = 0; i < LP_ORDER_16k - 1; i++)
959         out[i] *= 0.8;
960 }
961
962 /**
963  * Spectral expand the LP coefficients using the equation:
964  *   y[i] = x[i] * (gamma ** i)
965  *
966  * @param[out] out                 Output buffer (may use input array)
967  * @param[in]  lpc                 LP coefficients array
968  * @param[in]  gamma               Weighting factor
969  * @param[in]  size                LP array size
970  */
971 static void lpc_weighting(float *out, const float *lpc, float gamma, int size)
972 {
973     int i;
974     float fac = gamma;
975
976     for (i = 0; i < size; i++) {
977         out[i] = lpc[i] * fac;
978         fac   *= gamma;
979     }
980 }
981
982 /**
983  * Conduct 20th order linear predictive coding synthesis for the high
984  * frequency band excitation at 16kHz.
985  *
986  * @param[in]     ctx              The context
987  * @param[in]     subframe         Current subframe index (0 to 3)
988  * @param[in,out] samples          Pointer to the output speech samples
989  * @param[in]     exc              Generated white-noise scaled excitation
990  * @param[in]     isf              Current frame isf vector
991  * @param[in]     isf_past         Past frame final isf vector
992  */
993 static void hb_synthesis(AMRWBContext *ctx, int subframe, float *samples,
994                          const float *exc, const float *isf, const float *isf_past)
995 {
996     float hb_lpc[LP_ORDER_16k];
997     enum Mode mode = ctx->fr_cur_mode;
998
999     if (mode == MODE_6k60) {
1000         float e_isf[LP_ORDER_16k]; // ISF vector for extrapolation
1001         double e_isp[LP_ORDER_16k];
1002
1003         ff_weighted_vector_sumf(e_isf, isf_past, isf, isfp_inter[subframe],
1004                                 1.0 - isfp_inter[subframe], LP_ORDER);
1005
1006         extrapolate_isf(e_isf, e_isf);
1007
1008         e_isf[LP_ORDER_16k - 1] *= 2.0;
1009         ff_acelp_lsf2lspd(e_isp, e_isf, LP_ORDER_16k);
1010         ff_amrwb_lsp2lpc(e_isp, hb_lpc, LP_ORDER_16k);
1011
1012         lpc_weighting(hb_lpc, hb_lpc, 0.9, LP_ORDER_16k);
1013     } else {
1014         lpc_weighting(hb_lpc, ctx->lp_coef[subframe], 0.6, LP_ORDER);
1015     }
1016
1017     ff_celp_lp_synthesis_filterf(samples, hb_lpc, exc, AMRWB_SFR_SIZE_16k,
1018                                  (mode == MODE_6k60) ? LP_ORDER_16k : LP_ORDER);
1019 }
1020
1021 /**
1022  * Apply a 15th order filter to high-band samples.
1023  * The filter characteristic depends on the given coefficients.
1024  *
1025  * @param[out]    out              Buffer for filtered output
1026  * @param[in]     fir_coef         Filter coefficients
1027  * @param[in,out] mem              State from last filtering (updated)
1028  * @param[in]     in               Input speech data (high-band)
1029  *
1030  * @remark It is safe to pass the same array in in and out parameters
1031  */
1032 static void hb_fir_filter(float *out, const float fir_coef[HB_FIR_SIZE + 1],
1033                           float mem[HB_FIR_SIZE], const float *in)
1034 {
1035     int i, j;
1036     float data[AMRWB_SFR_SIZE_16k + HB_FIR_SIZE]; // past and current samples
1037
1038     memcpy(data, mem, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1039     memcpy(data + HB_FIR_SIZE, in, AMRWB_SFR_SIZE_16k * sizeof(float));
1040
1041     for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++) {
1042         out[i] = 0.0;
1043         for (j = 0; j <= HB_FIR_SIZE; j++)
1044             out[i] += data[i + j] * fir_coef[j];
1045     }
1046
1047     memcpy(mem, data + AMRWB_SFR_SIZE_16k, HB_FIR_SIZE * sizeof(float));
1048 }
1049
1050 /**
1051  * Update context state before the next subframe.
1052  */
1053 static void update_sub_state(AMRWBContext *ctx)
1054 {
1055     memmove(&ctx->excitation_buf[0], &ctx->excitation_buf[AMRWB_SFR_SIZE],
1056             (AMRWB_P_DELAY_MAX + LP_ORDER + 1) * sizeof(float));
1057
1058     memmove(&ctx->pitch_gain[1], &ctx->pitch_gain[0], 5 * sizeof(float));
1059     memmove(&ctx->fixed_gain[1], &ctx->fixed_gain[0], 1 * sizeof(float));
1060
1061     memmove(&ctx->samples_az[0], &ctx->samples_az[AMRWB_SFR_SIZE],
1062             LP_ORDER * sizeof(float));
1063     memmove(&ctx->samples_up[0], &ctx->samples_up[AMRWB_SFR_SIZE],
1064             UPS_MEM_SIZE * sizeof(float));
1065     memmove(&ctx->samples_hb[0], &ctx->samples_hb[AMRWB_SFR_SIZE_16k],
1066             LP_ORDER_16k * sizeof(float));
1067 }
1068
1069 static int amrwb_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1070                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1071 {
1072     AMRWBContext *ctx  = avctx->priv_data;
1073     AMRWBFrame   *cf   = &ctx->frame;
1074     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1075     int buf_size       = avpkt->size;
1076     int expected_fr_size, header_size;
1077     float *buf_out;
1078     float spare_vector[AMRWB_SFR_SIZE];      // extra stack space to hold result from anti-sparseness processing
1079     float fixed_gain_factor;                 // fixed gain correction factor (gamma)
1080     float *synth_fixed_vector;               // pointer to the fixed vector that synthesis should use
1081     float synth_fixed_gain;                  // the fixed gain that synthesis should use
1082     float voice_fac, stab_fac;               // parameters used for gain smoothing
1083     float synth_exc[AMRWB_SFR_SIZE];         // post-processed excitation for synthesis
1084     float hb_exc[AMRWB_SFR_SIZE_16k];        // excitation for the high frequency band
1085     float hb_samples[AMRWB_SFR_SIZE_16k];    // filtered high-band samples from synthesis
1086     float hb_gain;
1087     int sub, i, ret;
1088
1089     /* get output buffer */
1090     ctx->avframe.nb_samples = 4 * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1091     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ctx->avframe)) < 0) {
1092         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1093         return ret;
1094     }
1095     buf_out = (float *)ctx->avframe.data[0];
1096
1097     header_size      = decode_mime_header(ctx, buf);
1098     expected_fr_size = ((cf_sizes_wb[ctx->fr_cur_mode] + 7) >> 3) + 1;
1099
1100     if (buf_size < expected_fr_size) {
1101         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1102             "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
1103         *got_frame_ptr = 0;
1104         return buf_size;
1105     }
1106
1107     if (!ctx->fr_quality || ctx->fr_cur_mode > MODE_SID)
1108         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encountered a bad or corrupted frame\n");
1109
1110     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_SID) /* Comfort noise frame */
1111         av_log_missing_feature(avctx, "SID mode", 1);
1112
1113     if (ctx->fr_cur_mode >= MODE_SID)
1114         return -1;
1115
1116     ff_amr_bit_reorder((uint16_t *) &ctx->frame, sizeof(AMRWBFrame),
1117         buf + header_size, amr_bit_orderings_by_mode[ctx->fr_cur_mode]);
1118
1119     /* Decode the quantized ISF vector */
1120     if (ctx->fr_cur_mode == MODE_6k60) {
1121         decode_isf_indices_36b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1122     } else {
1123         decode_isf_indices_46b(cf->isp_id, ctx->isf_cur);
1124     }
1125
1126     isf_add_mean_and_past(ctx->isf_cur, ctx->isf_q_past);
1127     ff_set_min_dist_lsf(ctx->isf_cur, MIN_ISF_SPACING, LP_ORDER - 1);
1128
1129     stab_fac = stability_factor(ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1130
1131     ctx->isf_cur[LP_ORDER - 1] *= 2.0;
1132     ff_acelp_lsf2lspd(ctx->isp[3], ctx->isf_cur, LP_ORDER);
1133
1134     /* Generate a ISP vector for each subframe */
1135     if (ctx->first_frame) {
1136         ctx->first_frame = 0;
1137         memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(double));
1138     }
1139     interpolate_isp(ctx->isp, ctx->isp_sub4_past);
1140
1141     for (sub = 0; sub < 4; sub++)
1142         ff_amrwb_lsp2lpc(ctx->isp[sub], ctx->lp_coef[sub], LP_ORDER);
1143
1144     for (sub = 0; sub < 4; sub++) {
1145         const AMRWBSubFrame *cur_subframe = &cf->subframe[sub];
1146         float *sub_buf = buf_out + sub * AMRWB_SFR_SIZE_16k;
1147
1148         /* Decode adaptive codebook (pitch vector) */
1149         decode_pitch_vector(ctx, cur_subframe, sub);
1150         /* Decode innovative codebook (fixed vector) */
1151         decode_fixed_vector(ctx->fixed_vector, cur_subframe->pul_ih,
1152                             cur_subframe->pul_il, ctx->fr_cur_mode);
1153
1154         pitch_sharpening(ctx, ctx->fixed_vector);
1155
1156         decode_gains(cur_subframe->vq_gain, ctx->fr_cur_mode,
1157                      &fixed_gain_factor, &ctx->pitch_gain[0]);
1158
1159         ctx->fixed_gain[0] =
1160             ff_amr_set_fixed_gain(fixed_gain_factor,
1161                        ff_dot_productf(ctx->fixed_vector, ctx->fixed_vector,
1162                                        AMRWB_SFR_SIZE) / AMRWB_SFR_SIZE,
1163                        ctx->prediction_error,
1164                        ENERGY_MEAN, energy_pred_fac);
1165
1166         /* Calculate voice factor and store tilt for next subframe */
1167         voice_fac      = voice_factor(ctx->pitch_vector, ctx->pitch_gain[0],
1168                                       ctx->fixed_vector, ctx->fixed_gain[0]);
1169         ctx->tilt_coef = voice_fac * 0.25 + 0.25;
1170
1171         /* Construct current excitation */
1172         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE; i++) {
1173             ctx->excitation[i] *= ctx->pitch_gain[0];
1174             ctx->excitation[i] += ctx->fixed_gain[0] * ctx->fixed_vector[i];
1175             ctx->excitation[i] = truncf(ctx->excitation[i]);
1176         }
1177
1178         /* Post-processing of excitation elements */
1179         synth_fixed_gain = noise_enhancer(ctx->fixed_gain[0], &ctx->prev_tr_gain,
1180                                           voice_fac, stab_fac);
1181
1182         synth_fixed_vector = anti_sparseness(ctx, ctx->fixed_vector,
1183                                              spare_vector);
1184
1185         pitch_enhancer(synth_fixed_vector, voice_fac);
1186
1187         synthesis(ctx, ctx->lp_coef[sub], synth_exc, synth_fixed_gain,
1188                   synth_fixed_vector, &ctx->samples_az[LP_ORDER]);
1189
1190         /* Synthesis speech post-processing */
1191         de_emphasis(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1192                     &ctx->samples_az[LP_ORDER], PREEMPH_FAC, ctx->demph_mem);
1193
1194         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(&ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE],
1195             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_31_poles,
1196             hpf_31_gain, ctx->hpf_31_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1197
1198         upsample_5_4(sub_buf, &ctx->samples_up[UPS_FIR_SIZE],
1199                      AMRWB_SFR_SIZE_16k);
1200
1201         /* High frequency band (6.4 - 7.0 kHz) generation part */
1202         ff_acelp_apply_order_2_transfer_function(hb_samples,
1203             &ctx->samples_up[UPS_MEM_SIZE], hpf_zeros, hpf_400_poles,
1204             hpf_400_gain, ctx->hpf_400_mem, AMRWB_SFR_SIZE);
1205
1206         hb_gain = find_hb_gain(ctx, hb_samples,
1207                                cur_subframe->hb_gain, cf->vad);
1208
1209         scaled_hb_excitation(ctx, hb_exc, synth_exc, hb_gain);
1210
1211         hb_synthesis(ctx, sub, &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k],
1212                      hb_exc, ctx->isf_cur, ctx->isf_past_final);
1213
1214         /* High-band post-processing filters */
1215         hb_fir_filter(hb_samples, bpf_6_7_coef, ctx->bpf_6_7_mem,
1216                       &ctx->samples_hb[LP_ORDER_16k]);
1217
1218         if (ctx->fr_cur_mode == MODE_23k85)
1219             hb_fir_filter(hb_samples, lpf_7_coef, ctx->lpf_7_mem,
1220                           hb_samples);
1221
1222         /* Add the low and high frequency bands */
1223         for (i = 0; i < AMRWB_SFR_SIZE_16k; i++)
1224             sub_buf[i] = (sub_buf[i] + hb_samples[i]) * (1.0f / (1 << 15));
1225
1226         /* Update buffers and history */
1227         update_sub_state(ctx);
1228     }
1229
1230     /* update state for next frame */
1231     memcpy(ctx->isp_sub4_past, ctx->isp[3], LP_ORDER * sizeof(ctx->isp[3][0]));
1232     memcpy(ctx->isf_past_final, ctx->isf_cur, LP_ORDER * sizeof(float));
1233
1234     *got_frame_ptr   = 1;
1235     *(AVFrame *)data = ctx->avframe;
1236
1237     return expected_fr_size;
1238 }
1239
1240 AVCodec ff_amrwb_decoder = {
1241     .name           = "amrwb",
1242     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1243     .id             = CODEC_ID_AMR_WB,
1244     .priv_data_size = sizeof(AMRWBContext),
1245     .init           = amrwb_decode_init,
1246     .decode         = amrwb_decode_frame,
1247     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
1248     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adaptive Multi-Rate WideBand"),
1249     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_FLT,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
1250 };