git.sesse.net Git - vlc/blob - modules/audio_filter/chorus_flanger.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * chorus_flanger.c
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2009 the VideoLAN team
   5  * $Id$
   6  *
   7  * Author: Srikanth Raju < srikiraju at gmail dot com >
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  * (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  17  * GNU General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  20  * along with this program; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston MA 02110-1301, USA.
  22  *****************************************************************************/
  23
  24 /**
  25  * Basic chorus/flanger/delay audio filter
  26  * This implements a variable delay filter for VLC. It has some issues with
  27  * interpolation and sounding 'correct'.
  28  */
  29
  30
  31 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  32 # include "config.h"
  33 #endif
  34
  35 #include <math.h>
  36
  37 #include <vlc_common.h>
  38 #include <vlc_plugin.h>
  39
  40 #include <vlc_aout.h>
  41
  42 /*****************************************************************************
  43  * Local prototypes
  44  *****************************************************************************/
  45
  46 static int  Open     ( vlc_object_t * );
  47 static void Close    ( vlc_object_t * );
  48 static void DoWork   ( aout_instance_t * , aout_filter_t *,
  49                        aout_buffer_t * , aout_buffer_t * );
  50
  51 struct aout_filter_sys_t
  52 {
  53     /* TODO: Cleanup and optimise */
  54     int i_cumulative;
  55     int i_channels, i_sampleRate;
  56     float f_delayTime, f_feedbackGain;  /* delayTime is in milliseconds */
  57     float f_wetLevel, f_dryLevel;
  58     float f_sweepDepth, f_sweepRate;
  59
  60     float f_step,f_offset;
  61     int i_step,i_offset;
  62     float f_temp;
  63     float f_sinMultiplier;
  64
  65     /* This data is for the the circular queue which stores the samples. */
  66     int i_bufferLength;
  67     float * pf_delayLineStart, * pf_delayLineEnd;
  68     float * pf_write;
  69 };
  70
  71 /*****************************************************************************
  72  * Module descriptor
  73  *****************************************************************************/
  74
  75
  76 vlc_module_begin ()
  77     set_description( N_("Sound Delay") )
  78     set_shortname( N_("delay") )
  79     set_category( CAT_AUDIO )
  80     set_subcategory( SUBCAT_AUDIO_AFILTER )
  81     add_shortcut( "delay" )
  82     add_float( "delay-time", 40, NULL, N_("Delay time"),
  83         N_("Time in milliseconds of the average delay. Note average"), true )
  84     add_float( "sweep-depth", 6, NULL, N_("Sweep Depth"),
  85         N_("Time in milliseconds of the maximum sweep depth. Thus, the sweep "
  86             "range will be delay-time +/- sweep-depth."), true )
  87     add_float( "sweep-rate", 6, NULL, N_("Sweep Rate"),
  88         N_("Rate of change of sweep depth in milliseconds shift per second "
  89            "of play"), true )
  90     add_float_with_range( "feedback-gain", 0.5, -0.9, 0.9, NULL,
  91         N_("Feedback Gain"), N_("Gain on Feedback loop"), true )
  92     add_float_with_range( "wet-mix", 0.4, -0.999, 0.999, NULL,
  93         N_("Wet mix"), N_("Level of delayed signal"), true )
  94     add_float_with_range( "dry-mix", 0.4, -0.999, 0.999, NULL,
  95         N_("Dry Mix"), N_("Level of input signal"), true )
  96     set_capability( "audio filter", 0 )
  97     set_callbacks( Open, Close )
  98 vlc_module_end ()
  99
 100 /**
 101  * small_value: Helper function
 102  * return high pass cutoff
 103  */
 104 static inline float small_value()
 105 {
 106     /* allows for 2^-24, should be enough for 24-bit DACs at least */
 107     return ( 1.0 / 16777216.0 );
 108 }
 109
 110 /**
 111  * Open: initialize and create stuff
 112  * @param p_this
 113  */
 114 static int Open( vlc_object_t *p_this )
 115 {
 116     aout_filter_t *p_filter = (aout_filter_t*)p_this;
 117     aout_filter_sys_t *p_sys;
 118
 119     if ( !AOUT_FMTS_SIMILAR( &p_filter->fmt_in.audio, &p_filter->fmt_out.audio ) )
 120     {
 121         msg_Err( p_filter, "input and output formats are not similar" );
 122         return VLC_EGENERIC;
 123     }
 124
 125     if( p_filter->fmt_in.audio.i_format != VLC_CODEC_FL32 ||
 126         p_filter->fmt_out.audio.i_format != VLC_CODEC_FL32 )
 127     {
 128         p_filter->fmt_in.audio.i_format = VLC_CODEC_FL32;
 129         p_filter->fmt_out.audio.i_format = VLC_CODEC_FL32;
 130         msg_Warn( p_filter, "bad input or output format" );
 131     }
 132
 133     p_filter->pf_do_work = DoWork;
 134     p_filter->b_in_place = true;
 135
 136     p_sys = p_filter->p_sys = malloc( sizeof( aout_filter_sys_t ) );
 137     if( !p_sys )
 138         return VLC_ENOMEM;
 139
 140     p_sys->i_channels       = aout_FormatNbChannels( &p_filter->fmt_in.audio );
 141     p_sys->f_delayTime      = var_CreateGetFloat( p_this, "delay-time" );
 142     p_sys->f_sweepDepth     = var_CreateGetFloat( p_this, "sweep-depth" );
 143     p_sys->f_sweepRate      = var_CreateGetFloat( p_this, "sweep-rate" );
 144     p_sys->f_feedbackGain   = var_CreateGetFloat( p_this, "feedback-gain" );
 145     p_sys->f_dryLevel       = var_CreateGetFloat( p_this, "dry-mix" );
 146     p_sys->f_wetLevel       = var_CreateGetFloat( p_this, "wet-mix" );
 147
 148     if( p_sys->f_delayTime < 0.0)
 149     {
 150         msg_Err( p_filter, "Delay Time is invalid" );
 151         free(p_sys);
 152         return VLC_EGENERIC;
 153     }
 154
 155     if( p_sys->f_sweepDepth > p_sys->f_delayTime || p_sys->f_sweepDepth < 0.0 )
 156     {
 157         msg_Err( p_filter, "Sweep Depth is invalid" );
 158         free( p_sys );
 159         return VLC_EGENERIC;
 160     }
 161
 162     if( p_sys->f_sweepRate < 0.0 )
 163     {
 164         msg_Err( p_filter, "Sweep Rate is invalid" );
 165         free( p_sys );
 166         return VLC_EGENERIC;
 167     }
 168
 169     /* Max delay = delay + depth. Min = delay - depth */
 170     p_sys->i_bufferLength = p_sys->i_channels * ( (int)( ( p_sys->f_delayTime
 171                 + p_sys->f_sweepDepth ) * p_filter->fmt_in.audio.i_rate/1000 ) + 1 );
 172
 173     msg_Dbg( p_filter , "Buffer length:%d, Channels:%d, Sweep Depth:%f, Delay "
 174             "time:%f, Sweep Rate:%f, Sample Rate: %d", p_sys->i_bufferLength,
 175             p_sys->i_channels, p_sys->f_sweepDepth, p_sys->f_delayTime,
 176             p_sys->f_sweepRate, p_filter->fmt_in.audio.i_rate );
 177     if( p_sys->i_bufferLength <= 0 )
 178     {
 179         msg_Err( p_filter, "Delay-time, Sampl rate or Channels was incorrect" );
 180         free(p_sys);
 181         return VLC_EGENERIC;
 182     }
 183
 184     p_sys->pf_delayLineStart = calloc( p_sys->i_bufferLength, sizeof( float ) );
 185     if( !p_sys->pf_delayLineStart )
 186     {
 187         free( p_sys );
 188         return VLC_ENOMEM;
 189     }
 190
 191     p_sys->i_cumulative = 0;
 192     p_sys->f_step = p_sys->f_sweepRate / 1000.0;
 193     p_sys->i_step = p_sys->f_sweepRate > 0 ? 1 : 0;
 194     p_sys->f_offset = 0;
 195     p_sys->i_offset = 0;
 196     p_sys->f_temp = 0;
 197
 198     p_sys->pf_delayLineEnd = p_sys->pf_delayLineStart + p_sys->i_bufferLength;
 199     p_sys->pf_write = p_sys->pf_delayLineStart;
 200
 201     if( p_sys->f_sweepDepth < small_value() ||
 202             p_filter->fmt_in.audio.i_rate < small_value() ) {
 203         p_sys->f_sinMultiplier = 0.0;
 204     }
 205     else {
 206         p_sys->f_sinMultiplier = 11 * p_sys->f_sweepRate /
 207             ( 7 * p_sys->f_sweepDepth * p_filter->fmt_in.audio.i_rate ) ;
 208     }
 209     p_sys->i_sampleRate = p_filter->fmt_in.audio.i_rate;
 210
 211     return VLC_SUCCESS;
 212 }
 213
 214
 215 /**
 216  * sanitize: Helper function to eliminate small amplitudes
 217  * @param f_value pointer to value to clean
 218  */
 219 static inline void sanitize( float * f_value )
 220 {
 221     if ( fabs( *f_value ) < small_value() )
 222         *f_value = 0.0f;
 223 }
 224
 225
 226 /**
 227  * DoWork : delays and finds the value of the current frame
 228  * @param p_aout Audio output object
 229  * @param p_filter This filter object
 230  * @param p_in_buf Input buffer
 231  * @param p_out_buf Output buffer
 232  */
 233 static void DoWork( aout_instance_t *p_aout, aout_filter_t *p_filter,
 234                     aout_buffer_t *p_in_buf, aout_buffer_t *p_out_buf )
 235 {
 236     VLC_UNUSED( p_aout );
 237
 238     struct aout_filter_sys_t *p_sys = p_filter->p_sys;
 239     int i_chan;
 240     int i_samples = p_in_buf->i_nb_samples; /* Gives the number of samples */
 241     /* maximum number of samples to offset in buffer */
 242     int i_maxOffset = floor( p_sys->f_sweepDepth * p_sys->i_sampleRate / 1000 );
 243     float *p_out = (float*)p_out_buf->p_buffer;
 244     float *p_in =  (float*)p_in_buf->p_buffer;
 245
 246     float *pf_ptr, f_diff = 0, f_frac = 0, f_temp = 0 ;
 247
 248     p_out_buf->i_nb_samples = p_in_buf->i_nb_samples;
 249     p_out_buf->i_buffer = p_in_buf->i_buffer;
 250
 251     /* Process each sample */
 252     for( int i = 0; i < i_samples ; i++ )
 253     {
 254         /* Use a sine function as a oscillator wave. TODO */
 255         /* f_offset = sinf( ( p_sys->i_cumulative ) * p_sys->f_sinMultiplier ) *
 256          * (int)floor(p_sys->f_sweepDepth * p_sys->i_sampleRate / 1000);
 257          */
 258
 259         /* Triangle oscillator. Step using ints, because floats give rounding */
 260         p_sys->i_offset+=p_sys->i_step;
 261         p_sys->f_offset = p_sys->i_offset * p_sys->f_step;
 262         if( abs( p_sys->i_step ) > 0 )
 263         {
 264             if( p_sys->i_offset >=  floor( p_sys->f_sweepDepth *
 265                         p_sys->i_sampleRate / p_sys->f_sweepRate ))
 266             {
 267                 p_sys->f_offset = i_maxOffset;
 268                 p_sys->i_step = -1 * ( p_sys->i_step );
 269             }
 270             if( p_sys->i_offset <= floor( -1 * p_sys->f_sweepDepth *
 271                         p_sys->i_sampleRate / p_sys->f_sweepRate ) )
 272             {
 273                 p_sys->f_offset = -i_maxOffset;
 274                 p_sys->i_step = -1 * ( p_sys->i_step );
 275             }
 276         }
 277         /* Calculate position in delay */
 278         int offset = floor( p_sys->f_offset );
 279         pf_ptr = p_sys->pf_write + i_maxOffset * p_sys->i_channels +
 280             offset * p_sys->i_channels;
 281
 282         /* Handle Overflow */
 283         if( pf_ptr < p_sys->pf_delayLineStart )
 284         {
 285             pf_ptr += p_sys->i_bufferLength - p_sys->i_channels;
 286         }
 287         if( pf_ptr > p_sys->pf_delayLineEnd - 2*p_sys->i_channels )
 288         {
 289             pf_ptr -= p_sys->i_bufferLength - p_sys->i_channels;
 290         }
 291         /* For interpolation */
 292         f_frac = ( p_sys->f_offset - (int)p_sys->f_offset );
 293         for( i_chan = 0; i_chan < p_sys->i_channels; i_chan++ )
 294         {
 295             f_diff =  *( pf_ptr + p_sys->i_channels + i_chan )
 296                         - *( pf_ptr + i_chan );
 297             f_temp = ( *( pf_ptr + i_chan ) );//+ f_diff * f_frac);
 298             /*Linear Interpolation. FIXME. This creates LOTS of noise */
 299             sanitize(&f_temp);
 300             p_out[i_chan] = p_sys->f_dryLevel * p_in[i_chan] +
 301                 p_sys->f_wetLevel * f_temp;
 302             *( p_sys->pf_write + i_chan ) = p_in[i_chan] +
 303                 p_sys->f_feedbackGain * f_temp;
 304         }
 305         if( p_sys->pf_write == p_sys->pf_delayLineStart )
 306             for( i_chan = 0; i_chan < p_sys->i_channels; i_chan++ )
 307                 *( p_sys->pf_delayLineEnd - p_sys->i_channels + i_chan )
 308                     = *( p_sys->pf_delayLineStart + i_chan );
 309
 310         p_in += p_sys->i_channels;
 311         p_out += p_sys->i_channels;
 312         p_sys->pf_write += p_sys->i_channels;
 313         if( p_sys->pf_write == p_sys->pf_delayLineEnd - p_sys->i_channels )
 314         {
 315             p_sys->pf_write = p_sys->pf_delayLineStart;
 316         }
 317
 318     }
 319     return;
 320 }
 321
 322 /**
 323  * Close: Destructor
 324  * @param p_this pointer to this filter object
 325  */
 326 static void Close( vlc_object_t *p_this )
 327 {
 328     aout_filter_t *p_filter = ( aout_filter_t* )p_this;
 329     aout_filter_sys_t *p_sys = p_filter->p_sys;
 330
 331     free( p_sys->pf_delayLineStart );
 332     free( p_sys );
 333 }