git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/af_stereotools.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001-2010 Krzysztof Foltman, Markus Schmidt, Thor Harald Johansen
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "libavutil/channel_layout.h"
  22 #include "libavutil/opt.h"
  23 #include "avfilter.h"
  24 #include "audio.h"
  25 #include "formats.h"
  26
  27 typedef struct StereoToolsContext {
  28     const AVClass *class;
  29
  30     int softclip;
  31     int mute_l;
  32     int mute_r;
  33     int phase_l;
  34     int phase_r;
  35     int mode;
  36     int bmode_in;
  37     int bmode_out;
  38     double slev;
  39     double sbal;
  40     double mlev;
  41     double mpan;
  42     double phase;
  43     double base;
  44     double delay;
  45     double balance_in;
  46     double balance_out;
  47     double phase_sin_coef;
  48     double phase_cos_coef;
  49     double sc_level;
  50     double inv_atan_shape;
  51     double level_in;
  52     double level_out;
  53
  54     double *buffer;
  55     int length;
  56     int pos;
  57 } StereoToolsContext;
  58
  59 #define OFFSET(x) offsetof(StereoToolsContext, x)
  60 #define A AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  61
  62 static const AVOption stereotools_options[] = {
  63     { "level_in",    "set level in",     OFFSET(level_in),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},   0.015625,  64, A },
  64     { "level_out",   "set level out",    OFFSET(level_out),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},   0.015625,  64, A },
  65     { "balance_in",  "set balance in",   OFFSET(balance_in),  AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},  -1,          1, A },
  66     { "balance_out", "set balance out",  OFFSET(balance_out), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},  -1,          1, A },
  67     { "softclip",    "enable softclip",  OFFSET(softclip),    AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64=0},   0,          1, A },
  68     { "mutel",       "mute L",           OFFSET(mute_l),      AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64=0},   0,          1, A },
  69     { "muter",       "mute R",           OFFSET(mute_r),      AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64=0},   0,          1, A },
  70     { "phasel",      "phase L",          OFFSET(phase_l),     AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64=0},   0,          1, A },
  71     { "phaser",      "phase R",          OFFSET(phase_r),     AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64=0},   0,          1, A },
  72     { "mode",        "set stereo mode",  OFFSET(mode),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=0},   0,          8, A, "mode" },
  73     {     "lr>lr",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},   0,          0, A, "mode" },
  74     {     "lr>ms",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},   0,          0, A, "mode" },
  75     {     "ms>lr",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=2},   0,          0, A, "mode" },
  76     {     "lr>ll",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=3},   0,          0, A, "mode" },
  77     {     "lr>rr",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=4},   0,          0, A, "mode" },
  78     {     "lr>l+r",  0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=5},   0,          0, A, "mode" },
  79     {     "lr>rl",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=6},   0,          0, A, "mode" },
  80     {     "ms>ll",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=7},   0,          0, A, "mode" },
  81     {     "ms>rr",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=8},   0,          0, A, "mode" },
  82     { "slev",        "set side level",   OFFSET(slev),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},   0.015625,  64, A },
  83     { "sbal",        "set side balance", OFFSET(sbal),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},  -1,          1, A },
  84     { "mlev",        "set middle level", OFFSET(mlev),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},   0.015625,  64, A },
  85     { "mpan",        "set middle pan",   OFFSET(mpan),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},  -1,          1, A },
  86     { "base",        "set stereo base",  OFFSET(base),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},  -1,          1, A },
  87     { "delay",       "set delay",        OFFSET(delay),       AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -20,         20, A },
  88     { "sclevel",     "set S/C level",    OFFSET(sc_level),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},   1,        100, A },
  89     { "phase",       "set stereo phase", OFFSET(phase),       AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},   0,        360, A },
  90     { "bmode_in",    "set balance in mode", OFFSET(bmode_in), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=0},   0,          2, A, "bmode" },
  91     {     "balance",   0,                0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},   0,          0, A, "bmode" },
  92     {     "amplitude", 0,                0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},   0,          0, A, "bmode" },
  93     {     "power",     0,                0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=2},   0,          0, A, "bmode" },
  94     { "bmode_out", "set balance out mode", OFFSET(bmode_out), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=0},   0,          2, A, "bmode" },
  95     { NULL }
  96 };
  97
  98 AVFILTER_DEFINE_CLASS(stereotools);
  99
 100 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 101 {
 102     AVFilterFormats *formats = NULL;
 103     AVFilterChannelLayouts *layout = NULL;
 104     int ret;
 105
 106     if ((ret = ff_add_format                 (&formats, AV_SAMPLE_FMT_DBL  )) < 0 ||
 107         (ret = ff_set_common_formats         (ctx     , formats            )) < 0 ||
 108         (ret = ff_add_channel_layout         (&layout , AV_CH_LAYOUT_STEREO)) < 0 ||
 109         (ret = ff_set_common_channel_layouts (ctx     , layout             )) < 0)
 110         return ret;
 111
 112     formats = ff_all_samplerates();
 113     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 114 }
 115
 116 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 117 {
 118     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 119     StereoToolsContext *s = ctx->priv;
 120
 121     s->length = 2 * inlink->sample_rate * 0.05;
 122     if (s->length <= 1 || s->length & 1) {
 123         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "sample rate is too small\n");
 124         return AVERROR(EINVAL);
 125     }
 126     s->buffer = av_calloc(s->length, sizeof(*s->buffer));
 127     if (!s->buffer)
 128         return AVERROR(ENOMEM);
 129
 130     s->inv_atan_shape = 1.0 / atan(s->sc_level);
 131     s->phase_cos_coef = cos(s->phase / 180 * M_PI);
 132     s->phase_sin_coef = sin(s->phase / 180 * M_PI);
 133
 134     return 0;
 135 }
 136
 137 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 138 {
 139     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 140     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 141     StereoToolsContext *s = ctx->priv;
 142     const double *src = (const double *)in->data[0];
 143     const double sb = s->base < 0 ? s->base * 0.5 : s->base;
 144     const double sbal = 1 + s->sbal;
 145     const double mpan = 1 + s->mpan;
 146     const double slev = s->slev;
 147     const double mlev = s->mlev;
 148     const double balance_in = s->balance_in;
 149     const double balance_out = s->balance_out;
 150     const double level_in = s->level_in;
 151     const double level_out = s->level_out;
 152     const double sc_level = s->sc_level;
 153     const double delay = s->delay;
 154     const int length = s->length;
 155     const int mute_l = s->mute_l;
 156     const int mute_r = s->mute_r;
 157     const int phase_l = s->phase_l;
 158     const int phase_r = s->phase_r;
 159     double *buffer = s->buffer;
 160     AVFrame *out;
 161     double *dst;
 162     int nbuf = inlink->sample_rate * (fabs(delay) / 1000.);
 163     int n;
 164
 165     nbuf -= nbuf % 2;
 166     if (av_frame_is_writable(in)) {
 167         out = in;
 168     } else {
 169         out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 170         if (!out) {
 171             av_frame_free(&in);
 172             return AVERROR(ENOMEM);
 173         }
 174         av_frame_copy_props(out, in);
 175     }
 176     dst = (double *)out->data[0];
 177
 178     for (n = 0; n < in->nb_samples; n++, src += 2, dst += 2) {
 179         double L = src[0], R = src[1], l, r, m, S, gl, gr, gd;
 180
 181         L *= level_in;
 182         R *= level_in;
 183
 184         gl = 1. - FFMAX(0., balance_in);
 185         gr = 1. + FFMIN(0., balance_in);
 186         switch (s->bmode_in) {
 187         case 1:
 188             gd = gl - gr;
 189             gl = 1. + gd;
 190             gr = 1. - gd;
 191             break;
 192         case 2:
 193             if (balance_in < 0.) {
 194                 gr = FFMAX(0.5, gr);
 195                 gl = 1. / gr;
 196             } else if (balance_in > 0.) {
 197                 gl = FFMAX(0.5, gl);
 198                 gr = 1. / gl;
 199             }
 200             break;
 201         }
 202         L *= gl;
 203         R *= gr;
 204
 205         if (s->softclip) {
 206             R = s->inv_atan_shape * atan(R * sc_level);
 207             L = s->inv_atan_shape * atan(L * sc_level);
 208         }
 209
 210         switch (s->mode) {
 211         case 0:
 212             m = (L + R) * 0.5;
 213             S = (L - R) * 0.5;
 214             l = m * mlev * FFMIN(1., 2. - mpan) + S * slev * FFMIN(1., 2. - sbal);
 215             r = m * mlev * FFMIN(1., mpan)      - S * slev * FFMIN(1., sbal);
 216             L = l;
 217             R = r;
 218             break;
 219         case 1:
 220             l = L * FFMIN(1., 2. - sbal);
 221             r = R * FFMIN(1., sbal);
 222             L = 0.5 * (l + r) * mlev;
 223             R = 0.5 * (l - r) * slev;
 224             break;
 225         case 2:
 226             l = L * mlev * FFMIN(1., 2. - mpan) + R * slev * FFMIN(1., 2. - sbal);
 227             r = L * mlev * FFMIN(1., mpan)      - R * slev * FFMIN(1., sbal);
 228             L = l;
 229             R = r;
 230             break;
 231         case 3:
 232             R = L;
 233             break;
 234         case 4:
 235             L = R;
 236             break;
 237         case 5:
 238             L = (L + R) / 2;
 239             R = L;
 240             break;
 241         case 6:
 242             l = L;
 243             L = R;
 244             R = l;
 245             m = (L + R) * 0.5;
 246             S = (L - R) * 0.5;
 247             l = m * mlev * FFMIN(1., 2. - mpan) + S * slev * FFMIN(1., 2. - sbal);
 248             r = m * mlev * FFMIN(1., mpan)      - S * slev * FFMIN(1., sbal);
 249             L = l;
 250             R = r;
 251             break;
 252         case 7:
 253             l = L * mlev * FFMIN(1., 2. - mpan) + R * slev * FFMIN(1., 2. - sbal);
 254             L = l;
 255             R = l;
 256             break;
 257         case 8:
 258             r = L * mlev * FFMIN(1., mpan)      - R * slev * FFMIN(1., sbal);
 259             L = r;
 260             R = r;
 261             break;
 262         }
 263
 264         L *= 1. - mute_l;
 265         R *= 1. - mute_r;
 266
 267         L *= (2. * (1. - phase_l)) - 1.;
 268         R *= (2. * (1. - phase_r)) - 1.;
 269
 270         buffer[s->pos  ] = L;
 271         buffer[s->pos+1] = R;
 272
 273         if (delay > 0.) {
 274             R = buffer[(s->pos - (int)nbuf + 1 + length) % length];
 275         } else if (delay < 0.) {
 276             L = buffer[(s->pos - (int)nbuf + length)     % length];
 277         }
 278
 279         l = L + sb * L - sb * R;
 280         r = R + sb * R - sb * L;
 281
 282         L = l;
 283         R = r;
 284
 285         l = L * s->phase_cos_coef - R * s->phase_sin_coef;
 286         r = L * s->phase_sin_coef + R * s->phase_cos_coef;
 287
 288         L = l;
 289         R = r;
 290
 291         s->pos = (s->pos + 2) % s->length;
 292
 293         gl = 1. - FFMAX(0., balance_out);
 294         gr = 1. + FFMIN(0., balance_out);
 295         switch (s->bmode_out) {
 296         case 1:
 297             gd = gl - gr;
 298             gl = 1. + gd;
 299             gr = 1. - gd;
 300             break;
 301         case 2:
 302             if (balance_out < 0.) {
 303                 gr = FFMAX(0.5, gr);
 304                 gl = 1. / gr;
 305             } else if (balance_out > 0.) {
 306                 gl = FFMAX(0.5, gl);
 307                 gr = 1. / gl;
 308             }
 309             break;
 310         }
 311         L *= gl;
 312         R *= gr;
 313
 314
 315         L *= level_out;
 316         R *= level_out;
 317
 318         dst[0] = L;
 319         dst[1] = R;
 320     }
 321
 322     if (out != in)
 323         av_frame_free(&in);
 324     return ff_filter_frame(outlink, out);
 325 }
 326
 327 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 328 {
 329     StereoToolsContext *s = ctx->priv;
 330
 331     av_freep(&s->buffer);
 332 }
 333
 334 static const AVFilterPad inputs[] = {
 335     {
 336         .name         = "default",
 337         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 338         .filter_frame = filter_frame,
 339         .config_props = config_input,
 340     },
 341     { NULL }
 342 };
 343
 344 static const AVFilterPad outputs[] = {
 345     {
 346         .name = "default",
 347         .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 348     },
 349     { NULL }
 350 };
 351
 352 AVFilter ff_af_stereotools = {
 353     .name           = "stereotools",
 354     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply various stereo tools."),
 355     .query_formats  = query_formats,
 356     .priv_size      = sizeof(StereoToolsContext),
 357     .priv_class     = &stereotools_class,
 358     .uninit         = uninit,
 359     .inputs         = inputs,
 360     .outputs        = outputs,
 361 };