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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2017 Paul B Mahol
   3  * Copyright (C) 2013-2015 Andreas Fuchs, Wolfgang Hrauda
   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 <math.h>
  22
  23 #include "libavutil/avstring.h"
  24 #include "libavutil/channel_layout.h"
  25 #include "libavutil/float_dsp.h"
  26 #include "libavutil/intmath.h"
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavcodec/avfft.h"
  29
  30 #include "avfilter.h"
  31 #include "filters.h"
  32 #include "internal.h"
  33 #include "audio.h"
  34
  35 #define TIME_DOMAIN      0
  36 #define FREQUENCY_DOMAIN 1
  37
  38 #define HRIR_STEREO 0
  39 #define HRIR_MULTI  1
  40
  41 typedef struct HeadphoneContext {
  42     const AVClass *class;
  43
  44     char *map;
  45     int type;
  46
  47     int lfe_channel;
  48
  49     int have_hrirs;
  50     int eof_hrirs;
  51
  52     int ir_len;
  53     int air_len;
  54
  55     int nb_hrir_inputs;
  56
  57     int nb_irs;
  58
  59     float gain;
  60     float lfe_gain, gain_lfe;
  61
  62     float *ringbuffer[2];
  63     int write[2];
  64
  65     int buffer_length;
  66     int n_fft;
  67     int size;
  68     int hrir_fmt;
  69
  70     float *data_ir[2];
  71     float *temp_src[2];
  72     FFTComplex *temp_fft[2];
  73     FFTComplex *temp_afft[2];
  74
  75     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
  76     FFTComplex *data_hrtf[2];
  77
  78     float (*scalarproduct_float)(const float *v1, const float *v2, int len);
  79     struct hrir_inputs {
  80         int          ir_len;
  81         int          eof;
  82     } hrir_in[64];
  83     uint64_t mapping[64];
  84 } HeadphoneContext;
  85
  86 static int parse_channel_name(const char *arg, uint64_t *rchannel)
  87 {
  88     uint64_t layout = av_get_channel_layout(arg);
  89
  90     if (av_get_channel_layout_nb_channels(layout) != 1)
  91         return AVERROR(EINVAL);
  92     *rchannel = layout;
  93     return 0;
  94 }
  95
  96 static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
  97 {
  98     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
  99     char *arg, *tokenizer, *p;
 100     uint64_t used_channels = 0;
 101
 102     p = s->map;
 103     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
 104         uint64_t out_channel;
 105
 106         p = NULL;
 107         if (parse_channel_name(arg, &out_channel)) {
 108             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", arg);
 109             continue;
 110         }
 111         if (used_channels & out_channel) {
 112             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring duplicate channel '%s'.\n", arg);
 113             continue;
 114         }
 115         used_channels        |= out_channel;
 116         s->mapping[s->nb_irs] = out_channel;
 117         s->nb_irs++;
 118     }
 119
 120     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
 121         s->nb_hrir_inputs = 1;
 122     else
 123         s->nb_hrir_inputs = s->nb_irs;
 124 }
 125
 126 typedef struct ThreadData {
 127     AVFrame *in, *out;
 128     int *write;
 129     float **ir;
 130     int *n_clippings;
 131     float **ringbuffer;
 132     float **temp_src;
 133     FFTComplex **temp_fft;
 134     FFTComplex **temp_afft;
 135 } ThreadData;
 136
 137 static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 138 {
 139     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 140     ThreadData *td = arg;
 141     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 142     int offset = jobnr;
 143     int *write = &td->write[jobnr];
 144     const float *const ir = td->ir[jobnr];
 145     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 146     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 147     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
 148     const int ir_len = s->ir_len;
 149     const int air_len = s->air_len;
 150     const float *src = (const float *)in->data[0];
 151     float *dst = (float *)out->data[0];
 152     const int in_channels = in->channels;
 153     const int buffer_length = s->buffer_length;
 154     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 155     float *buffer[64];
 156     int wr = *write;
 157     int read;
 158     int i, l;
 159
 160     dst += offset;
 161     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 162         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
 163     }
 164
 165     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
 166         const float *cur_ir = ir;
 167
 168         *dst = 0;
 169         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 170             *(buffer[l] + wr) = src[l];
 171         }
 172
 173         for (l = 0; l < in_channels; cur_ir += air_len, l++) {
 174             const float *const bptr = buffer[l];
 175
 176             if (l == s->lfe_channel) {
 177                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
 178                 continue;
 179             }
 180
 181             read = (wr - (ir_len - 1)) & modulo;
 182
 183             if (read + ir_len < buffer_length) {
 184                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
 185             } else {
 186                 int len = FFMIN(air_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
 187
 188                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
 189                 memcpy(temp_src + len, bptr, (air_len - len) * sizeof(*temp_src));
 190             }
 191
 192             dst[0] += s->scalarproduct_float(cur_ir, temp_src, FFALIGN(ir_len, 32));
 193         }
 194
 195         if (fabsf(dst[0]) > 1)
 196             n_clippings[0]++;
 197
 198         dst += 2;
 199         src += in_channels;
 200         wr   = (wr + 1) & modulo;
 201     }
 202
 203     *write = wr;
 204
 205     return 0;
 206 }
 207
 208 static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 209 {
 210     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 211     ThreadData *td = arg;
 212     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 213     int offset = jobnr;
 214     int *write = &td->write[jobnr];
 215     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
 216     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 217     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 218     const int ir_len = s->ir_len;
 219     const float *src = (const float *)in->data[0];
 220     float *dst = (float *)out->data[0];
 221     const int in_channels = in->channels;
 222     const int buffer_length = s->buffer_length;
 223     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 224     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
 225     FFTComplex *fft_acc = s->temp_afft[jobnr];
 226     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
 227     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
 228     const int n_fft = s->n_fft;
 229     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
 230     FFTComplex *hrtf_offset;
 231     int wr = *write;
 232     int n_read;
 233     int i, j;
 234
 235     dst += offset;
 236
 237     n_read = FFMIN(ir_len, in->nb_samples);
 238     for (j = 0; j < n_read; j++) {
 239         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
 240         ringbuffer[wr] = 0.0;
 241         wr  = (wr + 1) & modulo;
 242     }
 243
 244     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
 245         dst[2 * j] = 0;
 246     }
 247
 248     memset(fft_acc, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 249
 250     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
 251         if (i == s->lfe_channel) {
 252             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 253                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
 254             }
 255             continue;
 256         }
 257
 258         offset = i * n_fft;
 259         hrtf_offset = hrtf + offset;
 260
 261         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 262
 263         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 264             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
 265         }
 266
 267         av_fft_permute(fft, fft_in);
 268         av_fft_calc(fft, fft_in);
 269         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
 270             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
 271             const float re = fft_in[j].re;
 272             const float im = fft_in[j].im;
 273
 274             fft_acc[j].re += re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
 275             fft_acc[j].im += re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
 276         }
 277     }
 278
 279     av_fft_permute(ifft, fft_acc);
 280     av_fft_calc(ifft, fft_acc);
 281
 282     for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 283         dst[2 * j] += fft_acc[j].re * fft_scale;
 284         if (fabsf(dst[2 * j]) > 1)
 285             n_clippings[0]++;
 286     }
 287
 288     for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
 289         int write_pos = (wr + j) & modulo;
 290
 291         *(ringbuffer + write_pos) += fft_acc[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
 292     }
 293
 294     *write = wr;
 295
 296     return 0;
 297 }
 298
 299 static int check_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number)
 300 {
 301     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 302     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 303     int ir_len, max_ir_len;
 304
 305     ir_len = ff_inlink_queued_samples(inlink);
 306     max_ir_len = 65536;
 307     if (ir_len > max_ir_len) {
 308         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
 309         return AVERROR(EINVAL);
 310     }
 311     s->hrir_in[input_number].ir_len = ir_len;
 312     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
 313
 314     return 0;
 315 }
 316
 317 static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
 318 {
 319     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 320     int n_clippings[2] = { 0 };
 321     ThreadData td;
 322     AVFrame *out;
 323
 324     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 325     if (!out) {
 326         av_frame_free(&in);
 327         return AVERROR(ENOMEM);
 328     }
 329     out->pts = in->pts;
 330
 331     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
 332     td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
 333     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
 334     td.temp_fft = s->temp_fft;
 335     td.temp_afft = s->temp_afft;
 336
 337     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 338         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
 339     } else {
 340         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
 341     }
 342     emms_c();
 343
 344     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
 345         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
 346                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
 347     }
 348
 349     av_frame_free(&in);
 350     return ff_filter_frame(outlink, out);
 351 }
 352
 353 static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
 354 {
 355     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 356     const int ir_len = s->ir_len;
 357     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
 358     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
 359     AVFrame *frame;
 360     int ret = 0;
 361     int n_fft;
 362     int i, j, k;
 363
 364     s->air_len = 1 << (32 - ff_clz(ir_len));
 365     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 366         s->air_len = FFALIGN(s->air_len, 32);
 367     }
 368     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->air_len));
 369     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(ir_len + s->size));
 370
 371     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
 372         s->fft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 373         s->fft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 374         s->ifft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 375         s->ifft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 376
 377         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
 378             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
 379             ret = AVERROR(ENOMEM);
 380             goto fail;
 381         }
 382     }
 383
 384     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 385         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 386         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 387     } else {
 388         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 389         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 390         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 391         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 392         s->temp_afft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 393         s->temp_afft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 394         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1] ||
 395             !s->temp_afft[0] || !s->temp_afft[1]) {
 396             ret = AVERROR(ENOMEM);
 397             goto fail;
 398         }
 399     }
 400
 401     if (!s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
 402         ret = AVERROR(ENOMEM);
 403         goto fail;
 404     }
 405
 406     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 407         s->temp_src[0] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 408         s->temp_src[1] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 409
 410         s->data_ir[0] = av_calloc(nb_input_channels * s->air_len, sizeof(*s->data_ir[0]));
 411         s->data_ir[1] = av_calloc(nb_input_channels * s->air_len, sizeof(*s->data_ir[1]));
 412         if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
 413             ret = AVERROR(ENOMEM);
 414             goto fail;
 415         }
 416     } else {
 417         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft, sizeof(*s->data_hrtf[0]) * nb_input_channels);
 418         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft, sizeof(*s->data_hrtf[1]) * nb_input_channels);
 419         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
 420             ret = AVERROR(ENOMEM);
 421             goto fail;
 422         }
 423     }
 424
 425     for (i = 0; i < s->nb_hrir_inputs; av_frame_free(&frame), i++) {
 426         int len = s->hrir_in[i].ir_len;
 427         float *ptr;
 428
 429         ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[i + 1], len, len, &frame);
 430         if (ret < 0)
 431             goto fail;
 432         ptr = (float *)frame->extended_data[0];
 433
 434         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
 435             int idx = av_get_channel_layout_channel_index(inlink->channel_layout,
 436                                                           s->mapping[i]);
 437             if (idx < 0)
 438                 continue;
 439             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 440                 float *data_ir_l = s->data_ir[0] + idx * s->air_len;
 441                 float *data_ir_r = s->data_ir[1] + idx * s->air_len;
 442
 443                 for (j = 0; j < len; j++) {
 444                     data_ir_l[j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
 445                     data_ir_r[j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
 446                 }
 447             } else {
 448                 FFTComplex *fft_in_l = s->data_hrtf[0] + idx * n_fft;
 449                 FFTComplex *fft_in_r = s->data_hrtf[1] + idx * n_fft;
 450
 451                 for (j = 0; j < len; j++) {
 452                     fft_in_l[j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
 453                     fft_in_r[j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
 454                 }
 455
 456                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 457                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 458                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 459                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 460             }
 461         } else {
 462             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
 463
 464             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
 465                 int idx = av_get_channel_layout_channel_index(inlink->channel_layout,
 466                                                               s->mapping[k]);
 467                 if (idx < 0)
 468                     continue;
 469
 470                 I = k * 2;
 471                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 472                     float *data_ir_l = s->data_ir[0] + idx * s->air_len;
 473                     float *data_ir_r = s->data_ir[1] + idx * s->air_len;
 474
 475                     for (j = 0; j < len; j++) {
 476                         data_ir_l[j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
 477                         data_ir_r[j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
 478                     }
 479                 } else {
 480                     FFTComplex *fft_in_l = s->data_hrtf[0] + idx * n_fft;
 481                     FFTComplex *fft_in_r = s->data_hrtf[1] + idx * n_fft;
 482
 483                     for (j = 0; j < len; j++) {
 484                         fft_in_l[j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
 485                         fft_in_r[j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
 486                     }
 487
 488                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 489                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 490                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 491                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 492                 }
 493             }
 494         }
 495     }
 496
 497     s->have_hrirs = 1;
 498
 499 fail:
 500     return ret;
 501 }
 502
 503 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 504 {
 505     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 506     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 507     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 508     AVFrame *in = NULL;
 509     int i, ret;
 510
 511     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
 512     if (!s->eof_hrirs) {
 513         int eof = 1;
 514         for (i = 0; i < s->nb_hrir_inputs; i++) {
 515             AVFilterLink *input = ctx->inputs[i + 1];
 516
 517             if (s->hrir_in[i].eof)
 518                 continue;
 519
 520             if ((ret = check_ir(input, i)) < 0)
 521                 return ret;
 522
 523             if (ff_outlink_get_status(input) == AVERROR_EOF) {
 524                 if (!ff_inlink_queued_samples(input)) {
 525                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No samples provided for "
 526                            "HRIR stream %d.\n", i);
 527                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 528                 }
 529                 s->hrir_in[i].eof = 1;
 530             } else {
 531                 if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 532                     ff_inlink_request_frame(input);
 533                 eof = 0;
 534             }
 535         }
 536         if (!eof)
 537             return 0;
 538         s->eof_hrirs = 1;
 539
 540         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
 541         if (ret < 0)
 542             return ret;
 543     } else if (!s->have_hrirs)
 544         return AVERROR_EOF;
 545
 546     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
 547         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
 548         if (ret < 0)
 549             return ret;
 550     }
 551
 552     if (ret < 0)
 553         return ret;
 554
 555     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
 556     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 557         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
 558
 559     return 0;
 560 }
 561
 562 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 563 {
 564     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 565     AVFilterFormats *formats = NULL;
 566     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 567     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
 568     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
 569     int ret, i;
 570
 571     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
 572     if (ret)
 573         return ret;
 574     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 575     if (ret)
 576         return ret;
 577
 578     layouts = ff_all_channel_layouts();
 579     if (!layouts)
 580         return AVERROR(ENOMEM);
 581
 582     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->outcfg.channel_layouts);
 583     if (ret)
 584         return ret;
 585
 586     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
 587     if (ret)
 588         return ret;
 589     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->incfg.channel_layouts);
 590     if (ret)
 591         return ret;
 592
 593     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 594         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
 595         if (!hrir_layouts)
 596             return AVERROR(ENOMEM);
 597         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->outcfg.channel_layouts);
 598         if (ret)
 599             return ret;
 600     } else {
 601         for (i = 1; i <= s->nb_hrir_inputs; i++) {
 602             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->outcfg.channel_layouts);
 603             if (ret)
 604                 return ret;
 605         }
 606     }
 607
 608     formats = ff_all_samplerates();
 609     if (!formats)
 610         return AVERROR(ENOMEM);
 611     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 612 }
 613
 614 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 615 {
 616     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 617     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 618
 619     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
 620         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
 621         return AVERROR(EINVAL);
 622     }
 623
 624     s->lfe_channel = av_get_channel_layout_channel_index(inlink->channel_layout,
 625                                                          AV_CH_LOW_FREQUENCY);
 626     return 0;
 627 }
 628
 629 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 630 {
 631     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 632     int i, ret;
 633
 634     AVFilterPad pad = {
 635         .name         = "in0",
 636         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 637         .config_props = config_input,
 638     };
 639     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
 640         return ret;
 641
 642     if (!s->map) {
 643         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
 644         return AVERROR(EINVAL);
 645     }
 646
 647     parse_map(ctx);
 648
 649     for (i = 0; i < s->nb_hrir_inputs; i++) {
 650         char *name = av_asprintf("hrir%d", i);
 651         AVFilterPad pad = {
 652             .name         = name,
 653             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 654         };
 655         if (!name)
 656             return AVERROR(ENOMEM);
 657         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i + 1, &pad)) < 0) {
 658             av_freep(&pad.name);
 659             return ret;
 660         }
 661     }
 662
 663     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 664         AVFloatDSPContext *fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
 665         if (!fdsp)
 666             return AVERROR(ENOMEM);
 667         s->scalarproduct_float = fdsp->scalarproduct_float;
 668         av_free(fdsp);
 669     }
 670
 671     return 0;
 672 }
 673
 674 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 675 {
 676     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 677     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 678     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 679
 680     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 681         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
 682
 683         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
 684             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
 685             return AVERROR(EINVAL);
 686         }
 687     }
 688
 689     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
 690
 691     return 0;
 692 }
 693
 694 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 695 {
 696     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 697
 698     av_fft_end(s->ifft[0]);
 699     av_fft_end(s->ifft[1]);
 700     av_fft_end(s->fft[0]);
 701     av_fft_end(s->fft[1]);
 702     av_freep(&s->data_ir[0]);
 703     av_freep(&s->data_ir[1]);
 704     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
 705     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
 706     av_freep(&s->temp_src[0]);
 707     av_freep(&s->temp_src[1]);
 708     av_freep(&s->temp_fft[0]);
 709     av_freep(&s->temp_fft[1]);
 710     av_freep(&s->temp_afft[0]);
 711     av_freep(&s->temp_afft[1]);
 712     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
 713     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
 714
 715     for (unsigned i = 1; i < ctx->nb_inputs; i++)
 716         av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 717 }
 718
 719 #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
 720 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 721
 722 static const AVOption headphone_options[] = {
 723     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
 724     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 725     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 726     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
 727     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 728     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 729     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
 730     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
 731     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 732     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 733     { NULL }
 734 };
 735
 736 AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
 737
 738 static const AVFilterPad outputs[] = {
 739     {
 740         .name          = "default",
 741         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 742         .config_props  = config_output,
 743     },
 744     { NULL }
 745 };
 746
 747 const AVFilter ff_af_headphone = {
 748     .name          = "headphone",
 749     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
 750     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
 751     .priv_class    = &headphone_class,
 752     .init          = init,
 753     .uninit        = uninit,
 754     .query_formats = query_formats,
 755     .activate      = activate,
 756     .inputs        = NULL,
 757     .outputs       = outputs,
 758     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 759 };