Taking into account the frame size in more encoder decisions
[opus.git] / celt / celt_decoder.c
1 /* Copyright (c) 2007-2008 CSIRO
2    Copyright (c) 2007-2010 Xiph.Org Foundation
3    Copyright (c) 2008 Gregory Maxwell
4    Written by Jean-Marc Valin and Gregory Maxwell */
5 /*
6    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7    modification, are permitted provided that the following conditions
8    are met:
9
10    - Redistributions of source code must retain the above copyright
11    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
12
13    - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16
17    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
18    ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
19    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
20    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER
21    OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
22    EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
23    PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
24    PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
25    LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
26    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
27    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
28 */
29
30 #ifdef HAVE_CONFIG_H
31 #include "config.h"
32 #endif
33
34 #define CELT_DECODER_C
35
36 #include "cpu_support.h"
37 #include "os_support.h"
38 #include "mdct.h"
39 #include <math.h>
40 #include "celt.h"
41 #include "pitch.h"
42 #include "bands.h"
43 #include "modes.h"
44 #include "entcode.h"
45 #include "quant_bands.h"
46 #include "rate.h"
47 #include "stack_alloc.h"
48 #include "mathops.h"
49 #include "float_cast.h"
50 #include <stdarg.h>
51 #include "celt_lpc.h"
52 #include "vq.h"
53
54 /**********************************************************************/
55 /*                                                                    */
56 /*                             DECODER                                */
57 /*                                                                    */
58 /**********************************************************************/
59 #define DECODE_BUFFER_SIZE 2048
60
61 /** Decoder state
62  @brief Decoder state
63  */
64 struct OpusCustomDecoder {
65    const OpusCustomMode *mode;
66    int overlap;
67    int channels;
68    int stream_channels;
69
70    int downsample;
71    int start, end;
72    int signalling;
73    int arch;
74
75    /* Everything beyond this point gets cleared on a reset */
76 #define DECODER_RESET_START rng
77
78    opus_uint32 rng;
79    int error;
80    int last_pitch_index;
81    int loss_count;
82    int postfilter_period;
83    int postfilter_period_old;
84    opus_val16 postfilter_gain;
85    opus_val16 postfilter_gain_old;
86    int postfilter_tapset;
87    int postfilter_tapset_old;
88
89    celt_sig preemph_memD[2];
90
91    celt_sig _decode_mem[1]; /* Size = channels*(DECODE_BUFFER_SIZE+mode->overlap) */
92    /* opus_val16 lpc[],  Size = channels*LPC_ORDER */
93    /* opus_val16 oldEBands[], Size = 2*mode->nbEBands */
94    /* opus_val16 oldLogE[], Size = 2*mode->nbEBands */
95    /* opus_val16 oldLogE2[], Size = 2*mode->nbEBands */
96    /* opus_val16 backgroundLogE[], Size = 2*mode->nbEBands */
97 };
98
99 int celt_decoder_get_size(int channels)
100 {
101    const CELTMode *mode = opus_custom_mode_create(48000, 960, NULL);
102    return opus_custom_decoder_get_size(mode, channels);
103 }
104
105 OPUS_CUSTOM_NOSTATIC int opus_custom_decoder_get_size(const CELTMode *mode, int channels)
106 {
107    int size = sizeof(struct CELTDecoder)
108             + (channels*(DECODE_BUFFER_SIZE+mode->overlap)-1)*sizeof(celt_sig)
109             + channels*LPC_ORDER*sizeof(opus_val16)
110             + 4*2*mode->nbEBands*sizeof(opus_val16);
111    return size;
112 }
113
114 #ifdef CUSTOM_MODES
115 CELTDecoder *opus_custom_decoder_create(const CELTMode *mode, int channels, int *error)
116 {
117    int ret;
118    CELTDecoder *st = (CELTDecoder *)opus_alloc(opus_custom_decoder_get_size(mode, channels));
119    ret = opus_custom_decoder_init(st, mode, channels);
120    if (ret != OPUS_OK)
121    {
122       opus_custom_decoder_destroy(st);
123       st = NULL;
124    }
125    if (error)
126       *error = ret;
127    return st;
128 }
129 #endif /* CUSTOM_MODES */
130
131 int celt_decoder_init(CELTDecoder *st, opus_int32 sampling_rate, int channels)
132 {
133    int ret;
134    ret = opus_custom_decoder_init(st, opus_custom_mode_create(48000, 960, NULL), channels);
135    if (ret != OPUS_OK)
136       return ret;
137    st->downsample = resampling_factor(sampling_rate);
138    if (st->downsample==0)
139       return OPUS_BAD_ARG;
140    else
141       return OPUS_OK;
142 }
143
144 OPUS_CUSTOM_NOSTATIC int opus_custom_decoder_init(CELTDecoder *st, const CELTMode *mode, int channels)
145 {
146    if (channels < 0 || channels > 2)
147       return OPUS_BAD_ARG;
148
149    if (st==NULL)
150       return OPUS_ALLOC_FAIL;
151
152    OPUS_CLEAR((char*)st, opus_custom_decoder_get_size(mode, channels));
153
154    st->mode = mode;
155    st->overlap = mode->overlap;
156    st->stream_channels = st->channels = channels;
157
158    st->downsample = 1;
159    st->start = 0;
160    st->end = st->mode->effEBands;
161    st->signalling = 1;
162    st->arch = opus_select_arch();
163
164    st->loss_count = 0;
165
166    opus_custom_decoder_ctl(st, OPUS_RESET_STATE);
167
168    return OPUS_OK;
169 }
170
171 #ifdef CUSTOM_MODES
172 void opus_custom_decoder_destroy(CELTDecoder *st)
173 {
174    opus_free(st);
175 }
176 #endif /* CUSTOM_MODES */
177
178 static OPUS_INLINE opus_val16 SIG2WORD16(celt_sig x)
179 {
180 #ifdef FIXED_POINT
181    x = PSHR32(x, SIG_SHIFT);
182    x = MAX32(x, -32768);
183    x = MIN32(x, 32767);
184    return EXTRACT16(x);
185 #else
186    return (opus_val16)x;
187 #endif
188 }
189
190 #ifndef RESYNTH
191 static
192 #endif
193 void deemphasis(celt_sig *in[], opus_val16 *pcm, int N, int C, int downsample, const opus_val16 *coef, celt_sig *mem, celt_sig * OPUS_RESTRICT scratch)
194 {
195    int c;
196    int Nd;
197    int apply_downsampling=0;
198    opus_val16 coef0;
199
200    coef0 = coef[0];
201    Nd = N/downsample;
202    c=0; do {
203       int j;
204       celt_sig * OPUS_RESTRICT x;
205       opus_val16  * OPUS_RESTRICT y;
206       celt_sig m = mem[c];
207       x =in[c];
208       y = pcm+c;
209 #ifdef CUSTOM_MODES
210       if (coef[1] != 0)
211       {
212          opus_val16 coef1 = coef[1];
213          opus_val16 coef3 = coef[3];
214          for (j=0;j<N;j++)
215          {
216             celt_sig tmp = x[j] + m;
217             m = MULT16_32_Q15(coef0, tmp)
218                           - MULT16_32_Q15(coef1, x[j]);
219             tmp = SHL32(MULT16_32_Q15(coef3, tmp), 2);
220             scratch[j] = tmp;
221          }
222          apply_downsampling=1;
223       } else
224 #endif
225       if (downsample>1)
226       {
227          /* Shortcut for the standard (non-custom modes) case */
228          for (j=0;j<N;j++)
229          {
230             celt_sig tmp = x[j] + m;
231             m = MULT16_32_Q15(coef0, tmp);
232             scratch[j] = tmp;
233          }
234          apply_downsampling=1;
235       } else {
236          /* Shortcut for the standard (non-custom modes) case */
237          for (j=0;j<N;j++)
238          {
239             celt_sig tmp = x[j] + m + VERY_SMALL;
240             m = MULT16_32_Q15(coef0, tmp);
241             y[j*C] = SCALEOUT(SIG2WORD16(tmp));
242          }
243       }
244       mem[c] = m;
245
246       if (apply_downsampling)
247       {
248          /* Perform down-sampling */
249          for (j=0;j<Nd;j++)
250             y[j*C] = SCALEOUT(SIG2WORD16(scratch[j*downsample]));
251       }
252    } while (++c<C);
253 }
254
255 /** Compute the IMDCT and apply window for all sub-frames and
256     all channels in a frame */
257 #ifndef RESYNTH
258 static
259 #endif
260 void compute_inv_mdcts(const CELTMode *mode, int shortBlocks, celt_sig *X,
261       celt_sig * OPUS_RESTRICT out_mem[], int C, int LM)
262 {
263    int b, c;
264    int B;
265    int N;
266    int shift;
267    const int overlap = OVERLAP(mode);
268
269    if (shortBlocks)
270    {
271       B = shortBlocks;
272       N = mode->shortMdctSize;
273       shift = mode->maxLM;
274    } else {
275       B = 1;
276       N = mode->shortMdctSize<<LM;
277       shift = mode->maxLM-LM;
278    }
279    c=0; do {
280       /* IMDCT on the interleaved the sub-frames, overlap-add is performed by the IMDCT */
281       for (b=0;b<B;b++)
282          clt_mdct_backward(&mode->mdct, &X[b+c*N*B], out_mem[c]+N*b, mode->window, overlap, shift, B);
283    } while (++c<C);
284 }
285
286 static void tf_decode(int start, int end, int isTransient, int *tf_res, int LM, ec_dec *dec)
287 {
288    int i, curr, tf_select;
289    int tf_select_rsv;
290    int tf_changed;
291    int logp;
292    opus_uint32 budget;
293    opus_uint32 tell;
294
295    budget = dec->storage*8;
296    tell = ec_tell(dec);
297    logp = isTransient ? 2 : 4;
298    tf_select_rsv = LM>0 && tell+logp+1<=budget;
299    budget -= tf_select_rsv;
300    tf_changed = curr = 0;
301    for (i=start;i<end;i++)
302    {
303       if (tell+logp<=budget)
304       {
305          curr ^= ec_dec_bit_logp(dec, logp);
306          tell = ec_tell(dec);
307          tf_changed |= curr;
308       }
309       tf_res[i] = curr;
310       logp = isTransient ? 4 : 5;
311    }
312    tf_select = 0;
313    if (tf_select_rsv &&
314      tf_select_table[LM][4*isTransient+0+tf_changed] !=
315      tf_select_table[LM][4*isTransient+2+tf_changed])
316    {
317       tf_select = ec_dec_bit_logp(dec, 1);
318    }
319    for (i=start;i<end;i++)
320    {
321       tf_res[i] = tf_select_table[LM][4*isTransient+2*tf_select+tf_res[i]];
322    }
323 }
324
325 /* The maximum pitch lag to allow in the pitch-based PLC. It's possible to save
326    CPU time in the PLC pitch search by making this smaller than MAX_PERIOD. The
327    current value corresponds to a pitch of 66.67 Hz. */
328 #define PLC_PITCH_LAG_MAX (720)
329 /* The minimum pitch lag to allow in the pitch-based PLC. This corresponds to a
330    pitch of 480 Hz. */
331 #define PLC_PITCH_LAG_MIN (100)
332
333 static void celt_decode_lost(CELTDecoder * OPUS_RESTRICT st, opus_val16 * OPUS_RESTRICT pcm, int N, int LM)
334 {
335    int c;
336    int i;
337    const int C = st->channels;
338    celt_sig *decode_mem[2];
339    celt_sig *out_syn[2];
340    opus_val16 *lpc;
341    opus_val16 *oldBandE, *oldLogE, *oldLogE2, *backgroundLogE;
342    const OpusCustomMode *mode;
343    int nbEBands;
344    int overlap;
345    int start;
346    int downsample;
347    int loss_count;
348    int noise_based;
349    const opus_int16 *eBands;
350    VARDECL(celt_sig, scratch);
351    SAVE_STACK;
352
353    mode = st->mode;
354    nbEBands = mode->nbEBands;
355    overlap = mode->overlap;
356    eBands = mode->eBands;
357
358    c=0; do {
359       decode_mem[c] = st->_decode_mem + c*(DECODE_BUFFER_SIZE+overlap);
360       out_syn[c] = decode_mem[c]+DECODE_BUFFER_SIZE-N;
361    } while (++c<C);
362    lpc = (opus_val16*)(st->_decode_mem+(DECODE_BUFFER_SIZE+overlap)*C);
363    oldBandE = lpc+C*LPC_ORDER;
364    oldLogE = oldBandE + 2*nbEBands;
365    oldLogE2 = oldLogE + 2*nbEBands;
366    backgroundLogE = oldLogE2  + 2*nbEBands;
367
368    loss_count = st->loss_count;
369    start = st->start;
370    downsample = st->downsample;
371    noise_based = loss_count >= 5 || start != 0;
372    ALLOC(scratch, noise_based?N*C:N, celt_sig);
373    if (noise_based)
374    {
375       /* Noise-based PLC/CNG */
376       celt_sig *freq;
377       VARDECL(celt_norm, X);
378       opus_uint32 seed;
379       opus_val16 *plcLogE;
380       int end;
381       int effEnd;
382
383       end = st->end;
384       effEnd = IMAX(start, IMIN(end, mode->effEBands));
385
386       /* Share the interleaved signal MDCT coefficient buffer with the
387          deemphasis scratch buffer. */
388       freq = scratch;
389       ALLOC(X, C*N, celt_norm);   /**< Interleaved normalised MDCTs */
390
391       if (loss_count >= 5)
392          plcLogE = backgroundLogE;
393       else {
394          /* Energy decay */
395          opus_val16 decay = loss_count==0 ?
396                QCONST16(1.5f, DB_SHIFT) : QCONST16(.5f, DB_SHIFT);
397          c=0; do
398          {
399             for (i=start;i<end;i++)
400                oldBandE[c*nbEBands+i] -= decay;
401          } while (++c<C);
402          plcLogE = oldBandE;
403       }
404       seed = st->rng;
405       for (c=0;c<C;c++)
406       {
407          for (i=start;i<effEnd;i++)
408          {
409             int j;
410             int boffs;
411             int blen;
412             boffs = N*c+(eBands[i]<<LM);
413             blen = (eBands[i+1]-eBands[i])<<LM;
414             for (j=0;j<blen;j++)
415             {
416                seed = celt_lcg_rand(seed);
417                X[boffs+j] = (celt_norm)((opus_int32)seed>>20);
418             }
419             renormalise_vector(X+boffs, blen, Q15ONE);
420          }
421       }
422       st->rng = seed;
423
424       denormalise_bands(mode, X, freq, plcLogE, start, effEnd, C, 1<<LM);
425
426       c=0; do {
427          int bound = eBands[effEnd]<<LM;
428          if (downsample!=1)
429             bound = IMIN(bound, N/downsample);
430          for (i=bound;i<N;i++)
431             freq[c*N+i] = 0;
432       } while (++c<C);
433       c=0; do {
434          OPUS_MOVE(decode_mem[c], decode_mem[c]+N,
435                DECODE_BUFFER_SIZE-N+(overlap>>1));
436       } while (++c<C);
437       compute_inv_mdcts(mode, 0, freq, out_syn, C, LM);
438    } else {
439       /* Pitch-based PLC */
440       const opus_val16 *window;
441       opus_val16 fade = Q15ONE;
442       int pitch_index;
443       VARDECL(opus_val32, etmp);
444       VARDECL(opus_val16, exc);
445
446       if (loss_count == 0)
447       {
448          VARDECL( opus_val16, lp_pitch_buf );
449          ALLOC( lp_pitch_buf, DECODE_BUFFER_SIZE>>1, opus_val16 );
450          pitch_downsample(decode_mem, lp_pitch_buf, DECODE_BUFFER_SIZE, C);
451          pitch_search(lp_pitch_buf+(PLC_PITCH_LAG_MAX>>1), lp_pitch_buf,
452                DECODE_BUFFER_SIZE-PLC_PITCH_LAG_MAX,
453                PLC_PITCH_LAG_MAX-PLC_PITCH_LAG_MIN, &pitch_index);
454          pitch_index = PLC_PITCH_LAG_MAX-pitch_index;
455          st->last_pitch_index = pitch_index;
456       } else {
457          pitch_index = st->last_pitch_index;
458          fade = QCONST16(.8f,15);
459       }
460
461       ALLOC(etmp, overlap, opus_val32);
462       ALLOC(exc, MAX_PERIOD, opus_val16);
463       window = mode->window;
464       c=0; do {
465          opus_val16 decay;
466          opus_val16 attenuation;
467          opus_val32 S1=0;
468          celt_sig *buf;
469          int extrapolation_offset;
470          int extrapolation_len;
471          int exc_length;
472          int j;
473
474          buf = decode_mem[c];
475          for (i=0;i<MAX_PERIOD;i++) {
476             exc[i] = ROUND16(buf[DECODE_BUFFER_SIZE-MAX_PERIOD+i], SIG_SHIFT);
477          }
478
479          if (loss_count == 0)
480          {
481             opus_val32 ac[LPC_ORDER+1];
482             /* Compute LPC coefficients for the last MAX_PERIOD samples before
483                the first loss so we can work in the excitation-filter domain. */
484             _celt_autocorr(exc, ac, window, overlap, LPC_ORDER, MAX_PERIOD);
485             /* Add a noise floor of -40 dB. */
486 #ifdef FIXED_POINT
487             ac[0] += SHR32(ac[0],13);
488 #else
489             ac[0] *= 1.0001f;
490 #endif
491             /* Use lag windowing to stabilize the Levinson-Durbin recursion. */
492             for (i=1;i<=LPC_ORDER;i++)
493             {
494                /*ac[i] *= exp(-.5*(2*M_PI*.002*i)*(2*M_PI*.002*i));*/
495 #ifdef FIXED_POINT
496                ac[i] -= MULT16_32_Q15(2*i*i, ac[i]);
497 #else
498                ac[i] -= ac[i]*(0.008f*0.008f)*i*i;
499 #endif
500             }
501             _celt_lpc(lpc+c*LPC_ORDER, ac, LPC_ORDER);
502          }
503          /* We want the excitation for 2 pitch periods in order to look for a
504             decaying signal, but we can't get more than MAX_PERIOD. */
505          exc_length = IMIN(2*pitch_index, MAX_PERIOD);
506          /* Initialize the LPC history with the samples just before the start
507             of the region for which we're computing the excitation. */
508          {
509             opus_val16 lpc_mem[LPC_ORDER];
510             for (i=0;i<LPC_ORDER;i++)
511             {
512                lpc_mem[i] =
513                      ROUND16(buf[DECODE_BUFFER_SIZE-exc_length-1-i], SIG_SHIFT);
514             }
515             /* Compute the excitation for exc_length samples before the loss. */
516             celt_fir(exc+MAX_PERIOD-exc_length, lpc+c*LPC_ORDER,
517                   exc+MAX_PERIOD-exc_length, exc_length, LPC_ORDER, lpc_mem);
518          }
519
520          /* Check if the waveform is decaying, and if so how fast.
521             We do this to avoid adding energy when concealing in a segment
522             with decaying energy. */
523          {
524             opus_val32 E1=1, E2=1;
525             int decay_length;
526 #ifdef FIXED_POINT
527             int shift = IMAX(0,2*celt_zlog2(celt_maxabs16(&exc[MAX_PERIOD-exc_length], exc_length))-20);
528 #endif
529             decay_length = exc_length>>1;
530             for (i=0;i<decay_length;i++)
531             {
532                opus_val16 e;
533                e = exc[MAX_PERIOD-decay_length+i];
534                E1 += SHR32(MULT16_16(e, e), shift);
535                e = exc[MAX_PERIOD-2*decay_length+i];
536                E2 += SHR32(MULT16_16(e, e), shift);
537             }
538             E1 = MIN32(E1, E2);
539             decay = celt_sqrt(frac_div32(SHR32(E1, 1), E2));
540          }
541
542          /* Move the decoder memory one frame to the left to give us room to
543             add the data for the new frame. We ignore the overlap that extends
544             past the end of the buffer, because we aren't going to use it. */
545          OPUS_MOVE(buf, buf+N, DECODE_BUFFER_SIZE-N);
546
547          /* Extrapolate from the end of the excitation with a period of
548             "pitch_index", scaling down each period by an additional factor of
549             "decay". */
550          extrapolation_offset = MAX_PERIOD-pitch_index;
551          /* We need to extrapolate enough samples to cover a complete MDCT
552             window (including overlap/2 samples on both sides). */
553          extrapolation_len = N+overlap;
554          /* We also apply fading if this is not the first loss. */
555          attenuation = MULT16_16_Q15(fade, decay);
556          for (i=j=0;i<extrapolation_len;i++,j++)
557          {
558             opus_val16 tmp;
559             if (j >= pitch_index) {
560                j -= pitch_index;
561                attenuation = MULT16_16_Q15(attenuation, decay);
562             }
563             buf[DECODE_BUFFER_SIZE-N+i] =
564                   SHL32(EXTEND32(MULT16_16_Q15(attenuation,
565                         exc[extrapolation_offset+j])), SIG_SHIFT);
566             /* Compute the energy of the previously decoded signal whose
567                excitation we're copying. */
568             tmp = ROUND16(
569                   buf[DECODE_BUFFER_SIZE-MAX_PERIOD-N+extrapolation_offset+j],
570                   SIG_SHIFT);
571             S1 += SHR32(MULT16_16(tmp, tmp), 8);
572          }
573
574          {
575             opus_val16 lpc_mem[LPC_ORDER];
576             /* Copy the last decoded samples (prior to the overlap region) to
577                synthesis filter memory so we can have a continuous signal. */
578             for (i=0;i<LPC_ORDER;i++)
579                lpc_mem[i] = ROUND16(buf[DECODE_BUFFER_SIZE-N-1-i], SIG_SHIFT);
580             /* Apply the synthesis filter to convert the excitation back into
581                the signal domain. */
582             celt_iir(buf+DECODE_BUFFER_SIZE-N, lpc+c*LPC_ORDER,
583                   buf+DECODE_BUFFER_SIZE-N, extrapolation_len, LPC_ORDER,
584                   lpc_mem);
585          }
586
587          /* Check if the synthesis energy is higher than expected, which can
588             happen with the signal changes during our window. If so,
589             attenuate. */
590          {
591             opus_val32 S2=0;
592             for (i=0;i<extrapolation_len;i++)
593             {
594                opus_val16 tmp = ROUND16(buf[DECODE_BUFFER_SIZE-N+i], SIG_SHIFT);
595                S2 += SHR32(MULT16_16(tmp, tmp), 8);
596             }
597             /* This checks for an "explosion" in the synthesis. */
598 #ifdef FIXED_POINT
599             if (!(S1 > SHR32(S2,2)))
600 #else
601             /* The float test is written this way to catch NaNs in the output
602                of the IIR filter at the same time. */
603             if (!(S1 > 0.2f*S2))
604 #endif
605             {
606                for (i=0;i<extrapolation_len;i++)
607                   buf[DECODE_BUFFER_SIZE-N+i] = 0;
608             } else if (S1 < S2)
609             {
610                opus_val16 ratio = celt_sqrt(frac_div32(SHR32(S1,1)+1,S2+1));
611                for (i=0;i<overlap;i++)
612                {
613                   opus_val16 tmp_g = Q15ONE
614                         - MULT16_16_Q15(window[i], Q15ONE-ratio);
615                   buf[DECODE_BUFFER_SIZE-N+i] =
616                         MULT16_32_Q15(tmp_g, buf[DECODE_BUFFER_SIZE-N+i]);
617                }
618                for (i=overlap;i<extrapolation_len;i++)
619                {
620                   buf[DECODE_BUFFER_SIZE-N+i] =
621                         MULT16_32_Q15(ratio, buf[DECODE_BUFFER_SIZE-N+i]);
622                }
623             }
624          }
625
626          /* Apply the pre-filter to the MDCT overlap for the next frame because
627             the post-filter will be re-applied in the decoder after the MDCT
628             overlap. */
629          comb_filter(etmp, buf+DECODE_BUFFER_SIZE,
630               st->postfilter_period, st->postfilter_period, overlap,
631               -st->postfilter_gain, -st->postfilter_gain,
632               st->postfilter_tapset, st->postfilter_tapset, NULL, 0);
633
634          /* Simulate TDAC on the concealed audio so that it blends with the
635             MDCT of the next frame. */
636          for (i=0;i<overlap/2;i++)
637          {
638             buf[DECODE_BUFFER_SIZE+i] =
639                MULT16_32_Q15(window[i], etmp[overlap-1-i])
640                + MULT16_32_Q15(window[overlap-i-1], etmp[i]);
641          }
642       } while (++c<C);
643    }
644
645    deemphasis(out_syn, pcm, N, C, downsample,
646          mode->preemph, st->preemph_memD, scratch);
647
648    st->loss_count = loss_count+1;
649
650    RESTORE_STACK;
651 }
652
653 int celt_decode_with_ec(CELTDecoder * OPUS_RESTRICT st, const unsigned char *data, int len, opus_val16 * OPUS_RESTRICT pcm, int frame_size, ec_dec *dec)
654 {
655    int c, i, N;
656    int spread_decision;
657    opus_int32 bits;
658    ec_dec _dec;
659    VARDECL(celt_sig, freq);
660    VARDECL(celt_norm, X);
661    VARDECL(int, fine_quant);
662    VARDECL(int, pulses);
663    VARDECL(int, cap);
664    VARDECL(int, offsets);
665    VARDECL(int, fine_priority);
666    VARDECL(int, tf_res);
667    VARDECL(unsigned char, collapse_masks);
668    celt_sig *decode_mem[2];
669    celt_sig *out_syn[2];
670    opus_val16 *lpc;
671    opus_val16 *oldBandE, *oldLogE, *oldLogE2, *backgroundLogE;
672
673    int shortBlocks;
674    int isTransient;
675    int intra_ener;
676    const int CC = st->channels;
677    int LM, M;
678    int effEnd;
679    int codedBands;
680    int alloc_trim;
681    int postfilter_pitch;
682    opus_val16 postfilter_gain;
683    int intensity=0;
684    int dual_stereo=0;
685    opus_int32 total_bits;
686    opus_int32 balance;
687    opus_int32 tell;
688    int dynalloc_logp;
689    int postfilter_tapset;
690    int anti_collapse_rsv;
691    int anti_collapse_on=0;
692    int silence;
693    int C = st->stream_channels;
694    const OpusCustomMode *mode;
695    int nbEBands;
696    int overlap;
697    const opus_int16 *eBands;
698    ALLOC_STACK;
699
700    mode = st->mode;
701    nbEBands = mode->nbEBands;
702    overlap = mode->overlap;
703    eBands = mode->eBands;
704    frame_size *= st->downsample;
705
706    c=0; do {
707       decode_mem[c] = st->_decode_mem + c*(DECODE_BUFFER_SIZE+overlap);
708    } while (++c<CC);
709    lpc = (opus_val16*)(st->_decode_mem+(DECODE_BUFFER_SIZE+overlap)*CC);
710    oldBandE = lpc+CC*LPC_ORDER;
711    oldLogE = oldBandE + 2*nbEBands;
712    oldLogE2 = oldLogE + 2*nbEBands;
713    backgroundLogE = oldLogE2  + 2*nbEBands;
714
715 #ifdef CUSTOM_MODES
716    if (st->signalling && data!=NULL)
717    {
718       int data0=data[0];
719       /* Convert "standard mode" to Opus header */
720       if (mode->Fs==48000 && mode->shortMdctSize==120)
721       {
722          data0 = fromOpus(data0);
723          if (data0<0)
724             return OPUS_INVALID_PACKET;
725       }
726       st->end = IMAX(1, mode->effEBands-2*(data0>>5));
727       LM = (data0>>3)&0x3;
728       C = 1 + ((data0>>2)&0x1);
729       data++;
730       len--;
731       if (LM>mode->maxLM)
732          return OPUS_INVALID_PACKET;
733       if (frame_size < mode->shortMdctSize<<LM)
734          return OPUS_BUFFER_TOO_SMALL;
735       else
736          frame_size = mode->shortMdctSize<<LM;
737    } else {
738 #else
739    {
740 #endif
741       for (LM=0;LM<=mode->maxLM;LM++)
742          if (mode->shortMdctSize<<LM==frame_size)
743             break;
744       if (LM>mode->maxLM)
745          return OPUS_BAD_ARG;
746    }
747    M=1<<LM;
748
749    if (len<0 || len>1275 || pcm==NULL)
750       return OPUS_BAD_ARG;
751
752    N = M*mode->shortMdctSize;
753
754    effEnd = st->end;
755    if (effEnd > mode->effEBands)
756       effEnd = mode->effEBands;
757
758    if (data == NULL || len<=1)
759    {
760       celt_decode_lost(st, pcm, N, LM);
761       RESTORE_STACK;
762       return frame_size/st->downsample;
763    }
764
765    if (dec == NULL)
766    {
767       ec_dec_init(&_dec,(unsigned char*)data,len);
768       dec = &_dec;
769    }
770
771    if (C==1)
772    {
773       for (i=0;i<nbEBands;i++)
774          oldBandE[i]=MAX16(oldBandE[i],oldBandE[nbEBands+i]);
775    }
776
777    total_bits = len*8;
778    tell = ec_tell(dec);
779
780    if (tell >= total_bits)
781       silence = 1;
782    else if (tell==1)
783       silence = ec_dec_bit_logp(dec, 15);
784    else
785       silence = 0;
786    if (silence)
787    {
788       /* Pretend we've read all the remaining bits */
789       tell = len*8;
790       dec->nbits_total+=tell-ec_tell(dec);
791    }
792
793    postfilter_gain = 0;
794    postfilter_pitch = 0;
795    postfilter_tapset = 0;
796    if (st->start==0 && tell+16 <= total_bits)
797    {
798       if(ec_dec_bit_logp(dec, 1))
799       {
800          int qg, octave;
801          octave = ec_dec_uint(dec, 6);
802          postfilter_pitch = (16<<octave)+ec_dec_bits(dec, 4+octave)-1;
803          qg = ec_dec_bits(dec, 3);
804          if (ec_tell(dec)+2<=total_bits)
805             postfilter_tapset = ec_dec_icdf(dec, tapset_icdf, 2);
806          postfilter_gain = QCONST16(.09375f,15)*(qg+1);
807       }
808       tell = ec_tell(dec);
809    }
810
811    if (LM > 0 && tell+3 <= total_bits)
812    {
813       isTransient = ec_dec_bit_logp(dec, 3);
814       tell = ec_tell(dec);
815    }
816    else
817       isTransient = 0;
818
819    if (isTransient)
820       shortBlocks = M;
821    else
822       shortBlocks = 0;
823
824    /* Decode the global flags (first symbols in the stream) */
825    intra_ener = tell+3<=total_bits ? ec_dec_bit_logp(dec, 3) : 0;
826    /* Get band energies */
827    unquant_coarse_energy(mode, st->start, st->end, oldBandE,
828          intra_ener, dec, C, LM);
829
830    ALLOC(tf_res, nbEBands, int);
831    tf_decode(st->start, st->end, isTransient, tf_res, LM, dec);
832
833    tell = ec_tell(dec);
834    spread_decision = SPREAD_NORMAL;
835    if (tell+4 <= total_bits)
836       spread_decision = ec_dec_icdf(dec, spread_icdf, 5);
837
838    ALLOC(cap, nbEBands, int);
839
840    init_caps(mode,cap,LM,C);
841
842    ALLOC(offsets, nbEBands, int);
843
844    dynalloc_logp = 6;
845    total_bits<<=BITRES;
846    tell = ec_tell_frac(dec);
847    for (i=st->start;i<st->end;i++)
848    {
849       int width, quanta;
850       int dynalloc_loop_logp;
851       int boost;
852       width = C*(eBands[i+1]-eBands[i])<<LM;
853       /* quanta is 6 bits, but no more than 1 bit/sample
854          and no less than 1/8 bit/sample */
855       quanta = IMIN(width<<BITRES, IMAX(6<<BITRES, width));
856       dynalloc_loop_logp = dynalloc_logp;
857       boost = 0;
858       while (tell+(dynalloc_loop_logp<<BITRES) < total_bits && boost < cap[i])
859       {
860          int flag;
861          flag = ec_dec_bit_logp(dec, dynalloc_loop_logp);
862          tell = ec_tell_frac(dec);
863          if (!flag)
864             break;
865          boost += quanta;
866          total_bits -= quanta;
867          dynalloc_loop_logp = 1;
868       }
869       offsets[i] = boost;
870       /* Making dynalloc more likely */
871       if (boost>0)
872          dynalloc_logp = IMAX(2, dynalloc_logp-1);
873    }
874
875    ALLOC(fine_quant, nbEBands, int);
876    alloc_trim = tell+(6<<BITRES) <= total_bits ?
877          ec_dec_icdf(dec, trim_icdf, 7) : 5;
878
879    bits = (((opus_int32)len*8)<<BITRES) - ec_tell_frac(dec) - 1;
880    anti_collapse_rsv = isTransient&&LM>=2&&bits>=((LM+2)<<BITRES) ? (1<<BITRES) : 0;
881    bits -= anti_collapse_rsv;
882
883    ALLOC(pulses, nbEBands, int);
884    ALLOC(fine_priority, nbEBands, int);
885
886    codedBands = compute_allocation(mode, st->start, st->end, offsets, cap,
887          alloc_trim, &intensity, &dual_stereo, bits, &balance, pulses,
888          fine_quant, fine_priority, C, LM, dec, 0, 0, 0);
889
890    unquant_fine_energy(mode, st->start, st->end, oldBandE, fine_quant, dec, C);
891
892    /* Decode fixed codebook */
893    ALLOC(collapse_masks, C*nbEBands, unsigned char);
894    ALLOC(X, C*N, celt_norm);   /**< Interleaved normalised MDCTs */
895
896    quant_all_bands(0, mode, st->start, st->end, X, C==2 ? X+N : NULL, collapse_masks,
897          NULL, pulses, shortBlocks, spread_decision, dual_stereo, intensity, tf_res,
898          len*(8<<BITRES)-anti_collapse_rsv, balance, dec, LM, codedBands, &st->rng);
899
900    if (anti_collapse_rsv > 0)
901    {
902       anti_collapse_on = ec_dec_bits(dec, 1);
903    }
904
905    unquant_energy_finalise(mode, st->start, st->end, oldBandE,
906          fine_quant, fine_priority, len*8-ec_tell(dec), dec, C);
907
908    if (anti_collapse_on)
909       anti_collapse(mode, X, collapse_masks, LM, C, N,
910             st->start, st->end, oldBandE, oldLogE, oldLogE2, pulses, st->rng);
911
912    ALLOC(freq, IMAX(CC,C)*N, celt_sig); /**< Interleaved signal MDCTs */
913
914    if (silence)
915    {
916       for (i=0;i<C*nbEBands;i++)
917          oldBandE[i] = -QCONST16(28.f,DB_SHIFT);
918       for (i=0;i<C*N;i++)
919          freq[i] = 0;
920    } else {
921       /* Synthesis */
922       denormalise_bands(mode, X, freq, oldBandE, st->start, effEnd, C, M);
923    }
924    c=0; do {
925       OPUS_MOVE(decode_mem[c], decode_mem[c]+N, DECODE_BUFFER_SIZE-N+overlap/2);
926    } while (++c<CC);
927
928    c=0; do {
929       int bound = M*eBands[effEnd];
930       if (st->downsample!=1)
931          bound = IMIN(bound, N/st->downsample);
932       for (i=bound;i<N;i++)
933          freq[c*N+i] = 0;
934    } while (++c<C);
935
936    c=0; do {
937       out_syn[c] = decode_mem[c]+DECODE_BUFFER_SIZE-N;
938    } while (++c<CC);
939
940    if (CC==2&&C==1)
941    {
942       for (i=0;i<N;i++)
943          freq[N+i] = freq[i];
944    }
945    if (CC==1&&C==2)
946    {
947       for (i=0;i<N;i++)
948          freq[i] = HALF32(ADD32(freq[i],freq[N+i]));
949    }
950
951    /* Compute inverse MDCTs */
952    compute_inv_mdcts(mode, shortBlocks, freq, out_syn, CC, LM);
953
954    c=0; do {
955       st->postfilter_period=IMAX(st->postfilter_period, COMBFILTER_MINPERIOD);
956       st->postfilter_period_old=IMAX(st->postfilter_period_old, COMBFILTER_MINPERIOD);
957       comb_filter(out_syn[c], out_syn[c], st->postfilter_period_old, st->postfilter_period, mode->shortMdctSize,
958             st->postfilter_gain_old, st->postfilter_gain, st->postfilter_tapset_old, st->postfilter_tapset,
959             mode->window, overlap);
960       if (LM!=0)
961          comb_filter(out_syn[c]+mode->shortMdctSize, out_syn[c]+mode->shortMdctSize, st->postfilter_period, postfilter_pitch, N-mode->shortMdctSize,
962                st->postfilter_gain, postfilter_gain, st->postfilter_tapset, postfilter_tapset,
963                mode->window, overlap);
964
965    } while (++c<CC);
966    st->postfilter_period_old = st->postfilter_period;
967    st->postfilter_gain_old = st->postfilter_gain;
968    st->postfilter_tapset_old = st->postfilter_tapset;
969    st->postfilter_period = postfilter_pitch;
970    st->postfilter_gain = postfilter_gain;
971    st->postfilter_tapset = postfilter_tapset;
972    if (LM!=0)
973    {
974       st->postfilter_period_old = st->postfilter_period;
975       st->postfilter_gain_old = st->postfilter_gain;
976       st->postfilter_tapset_old = st->postfilter_tapset;
977    }
978
979    if (C==1) {
980       for (i=0;i<nbEBands;i++)
981          oldBandE[nbEBands+i]=oldBandE[i];
982    }
983
984    /* In case start or end were to change */
985    if (!isTransient)
986    {
987       for (i=0;i<2*nbEBands;i++)
988          oldLogE2[i] = oldLogE[i];
989       for (i=0;i<2*nbEBands;i++)
990          oldLogE[i] = oldBandE[i];
991       for (i=0;i<2*nbEBands;i++)
992          backgroundLogE[i] = MIN16(backgroundLogE[i] + M*QCONST16(0.001f,DB_SHIFT), oldBandE[i]);
993    } else {
994       for (i=0;i<2*nbEBands;i++)
995          oldLogE[i] = MIN16(oldLogE[i], oldBandE[i]);
996    }
997    c=0; do
998    {
999       for (i=0;i<st->start;i++)
1000       {
1001          oldBandE[c*nbEBands+i]=0;
1002          oldLogE[c*nbEBands+i]=oldLogE2[c*nbEBands+i]=-QCONST16(28.f,DB_SHIFT);
1003       }
1004       for (i=st->end;i<nbEBands;i++)
1005       {
1006          oldBandE[c*nbEBands+i]=0;
1007          oldLogE[c*nbEBands+i]=oldLogE2[c*nbEBands+i]=-QCONST16(28.f,DB_SHIFT);
1008       }
1009    } while (++c<2);
1010    st->rng = dec->rng;
1011
1012    /* We reuse freq[] as scratch space for the de-emphasis */
1013    deemphasis(out_syn, pcm, N, CC, st->downsample, mode->preemph, st->preemph_memD, freq);
1014    st->loss_count = 0;
1015    RESTORE_STACK;
1016    if (ec_tell(dec) > 8*len)
1017       return OPUS_INTERNAL_ERROR;
1018    if(ec_get_error(dec))
1019       st->error = 1;
1020    return frame_size/st->downsample;
1021 }
1022
1023
1024 #ifdef CUSTOM_MODES
1025
1026 #ifdef FIXED_POINT
1027 int opus_custom_decode(CELTDecoder * OPUS_RESTRICT st, const unsigned char *data, int len, opus_int16 * OPUS_RESTRICT pcm, int frame_size)
1028 {
1029    return celt_decode_with_ec(st, data, len, pcm, frame_size, NULL);
1030 }
1031
1032 #ifndef DISABLE_FLOAT_API
1033 int opus_custom_decode_float(CELTDecoder * OPUS_RESTRICT st, const unsigned char *data, int len, float * OPUS_RESTRICT pcm, int frame_size)
1034 {
1035    int j, ret, C, N;
1036    VARDECL(opus_int16, out);
1037    ALLOC_STACK;
1038
1039    if (pcm==NULL)
1040       return OPUS_BAD_ARG;
1041
1042    C = st->channels;
1043    N = frame_size;
1044
1045    ALLOC(out, C*N, opus_int16);
1046    ret=celt_decode_with_ec(st, data, len, out, frame_size, NULL);
1047    if (ret>0)
1048       for (j=0;j<C*ret;j++)
1049          pcm[j]=out[j]*(1.f/32768.f);
1050
1051    RESTORE_STACK;
1052    return ret;
1053 }
1054 #endif /* DISABLE_FLOAT_API */
1055
1056 #else
1057
1058 int opus_custom_decode_float(CELTDecoder * OPUS_RESTRICT st, const unsigned char *data, int len, float * OPUS_RESTRICT pcm, int frame_size)
1059 {
1060    return celt_decode_with_ec(st, data, len, pcm, frame_size, NULL);
1061 }
1062
1063 int opus_custom_decode(CELTDecoder * OPUS_RESTRICT st, const unsigned char *data, int len, opus_int16 * OPUS_RESTRICT pcm, int frame_size)
1064 {
1065    int j, ret, C, N;
1066    VARDECL(celt_sig, out);
1067    ALLOC_STACK;
1068
1069    if (pcm==NULL)
1070       return OPUS_BAD_ARG;
1071
1072    C = st->channels;
1073    N = frame_size;
1074    ALLOC(out, C*N, celt_sig);
1075
1076    ret=celt_decode_with_ec(st, data, len, out, frame_size, NULL);
1077
1078    if (ret>0)
1079       for (j=0;j<C*ret;j++)
1080          pcm[j] = FLOAT2INT16 (out[j]);
1081
1082    RESTORE_STACK;
1083    return ret;
1084 }
1085
1086 #endif
1087 #endif /* CUSTOM_MODES */
1088
1089 int opus_custom_decoder_ctl(CELTDecoder * OPUS_RESTRICT st, int request, ...)
1090 {
1091    va_list ap;
1092
1093    va_start(ap, request);
1094    switch (request)
1095    {
1096       case CELT_SET_START_BAND_REQUEST:
1097       {
1098          opus_int32 value = va_arg(ap, opus_int32);
1099          if (value<0 || value>=st->mode->nbEBands)
1100             goto bad_arg;
1101          st->start = value;
1102       }
1103       break;
1104       case CELT_SET_END_BAND_REQUEST:
1105       {
1106          opus_int32 value = va_arg(ap, opus_int32);
1107          if (value<1 || value>st->mode->nbEBands)
1108             goto bad_arg;
1109          st->end = value;
1110       }
1111       break;
1112       case CELT_SET_CHANNELS_REQUEST:
1113       {
1114          opus_int32 value = va_arg(ap, opus_int32);
1115          if (value<1 || value>2)
1116             goto bad_arg;
1117          st->stream_channels = value;
1118       }
1119       break;
1120       case CELT_GET_AND_CLEAR_ERROR_REQUEST:
1121       {
1122          opus_int32 *value = va_arg(ap, opus_int32*);
1123          if (value==NULL)
1124             goto bad_arg;
1125          *value=st->error;
1126          st->error = 0;
1127       }
1128       break;
1129       case OPUS_GET_LOOKAHEAD_REQUEST:
1130       {
1131          opus_int32 *value = va_arg(ap, opus_int32*);
1132          if (value==NULL)
1133             goto bad_arg;
1134          *value = st->overlap/st->downsample;
1135       }
1136       break;
1137       case OPUS_RESET_STATE:
1138       {
1139          int i;
1140          opus_val16 *lpc, *oldBandE, *oldLogE, *oldLogE2;
1141          lpc = (opus_val16*)(st->_decode_mem+(DECODE_BUFFER_SIZE+st->overlap)*st->channels);
1142          oldBandE = lpc+st->channels*LPC_ORDER;
1143          oldLogE = oldBandE + 2*st->mode->nbEBands;
1144          oldLogE2 = oldLogE + 2*st->mode->nbEBands;
1145          OPUS_CLEAR((char*)&st->DECODER_RESET_START,
1146                opus_custom_decoder_get_size(st->mode, st->channels)-
1147                ((char*)&st->DECODER_RESET_START - (char*)st));
1148          for (i=0;i<2*st->mode->nbEBands;i++)
1149             oldLogE[i]=oldLogE2[i]=-QCONST16(28.f,DB_SHIFT);
1150       }
1151       break;
1152       case OPUS_GET_PITCH_REQUEST:
1153       {
1154          opus_int32 *value = va_arg(ap, opus_int32*);
1155          if (value==NULL)
1156             goto bad_arg;
1157          *value = st->postfilter_period;
1158       }
1159       break;
1160       case CELT_GET_MODE_REQUEST:
1161       {
1162          const CELTMode ** value = va_arg(ap, const CELTMode**);
1163          if (value==0)
1164             goto bad_arg;
1165          *value=st->mode;
1166       }
1167       break;
1168       case CELT_SET_SIGNALLING_REQUEST:
1169       {
1170          opus_int32 value = va_arg(ap, opus_int32);
1171          st->signalling = value;
1172       }
1173       break;
1174       case OPUS_GET_FINAL_RANGE_REQUEST:
1175       {
1176          opus_uint32 * value = va_arg(ap, opus_uint32 *);
1177          if (value==0)
1178             goto bad_arg;
1179          *value=st->rng;
1180       }
1181       break;
1182       default:
1183          goto bad_request;
1184    }
1185    va_end(ap);
1186    return OPUS_OK;
1187 bad_arg:
1188    va_end(ap);
1189    return OPUS_BAD_ARG;
1190 bad_request:
1191       va_end(ap);
1192   return OPUS_UNIMPLEMENTED;
1193 }