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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
   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 /**
  22  * @file
  23  * eval audio source
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/avassert.h"
  27 #include "libavutil/avstring.h"
  28 #include "libavutil/channel_layout.h"
  29 #include "libavutil/eval.h"
  30 #include "libavutil/opt.h"
  31 #include "libavutil/parseutils.h"
  32 #include "avfilter.h"
  33 #include "audio.h"
  34 #include "internal.h"
  35
  36 static const char * const var_names[] = {
  37     "ch",           ///< the value of the current channel
  38     "n",            ///< number of frame
  39     "nb_in_channels",
  40     "nb_out_channels",
  41     "t",            ///< timestamp expressed in seconds
  42     "s",            ///< sample rate
  43     NULL
  44 };
  45
  46 enum var_name {
  47     VAR_CH,
  48     VAR_N,
  49     VAR_NB_IN_CHANNELS,
  50     VAR_NB_OUT_CHANNELS,
  51     VAR_T,
  52     VAR_S,
  53     VAR_VARS_NB
  54 };
  55
  56 typedef struct {
  57     const AVClass *class;
  58     char *sample_rate_str;
  59     int sample_rate;
  60     int64_t chlayout;
  61     char *chlayout_str;
  62     int nb_channels;            ///< number of output channels
  63     int nb_in_channels;         ///< number of input channels
  64     int same_chlayout;          ///< set output as input channel layout
  65     int64_t pts;
  66     AVExpr **expr;
  67     char *exprs;
  68     int nb_samples;             ///< number of samples per requested frame
  69     int64_t duration;
  70     uint64_t n;
  71     double var_values[VAR_VARS_NB];
  72     double *channel_values;
  73     int64_t out_channel_layout;
  74 } EvalContext;
  75
  76 static double val(void *priv, double ch)
  77 {
  78     EvalContext *eval = priv;
  79     return eval->channel_values[FFMIN((int)ch, eval->nb_in_channels-1)];
  80 }
  81
  82 static double (* const aeval_func1[])(void *, double) = { val, NULL };
  83 static const char * const aeval_func1_names[] = { "val", NULL };
  84
  85 #define OFFSET(x) offsetof(EvalContext, x)
  86 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  87
  88 static const AVOption aevalsrc_options[]= {
  89     { "exprs",       "set the '|'-separated list of channels expressions", OFFSET(exprs), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, .flags = FLAGS },
  90     { "nb_samples",  "set the number of samples per requested frame", OFFSET(nb_samples),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 1024},    0,        INT_MAX, FLAGS },
  91     { "n",           "set the number of samples per requested frame", OFFSET(nb_samples),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 1024},    0,        INT_MAX, FLAGS },
  92     { "sample_rate", "set the sample rate",                           OFFSET(sample_rate_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "44100"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  93     { "s",           "set the sample rate",                           OFFSET(sample_rate_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "44100"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  94     { "duration",    "set audio duration", OFFSET(duration), AV_OPT_TYPE_DURATION, {.i64 = -1}, -1, INT64_MAX, FLAGS },
  95     { "d",           "set audio duration", OFFSET(duration), AV_OPT_TYPE_DURATION, {.i64 = -1}, -1, INT64_MAX, FLAGS },
  96     { "channel_layout", "set channel layout", OFFSET(chlayout_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, FLAGS },
  97     { "c",              "set channel layout", OFFSET(chlayout_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, FLAGS },
  98     { NULL }
  99 };
 100
 101 AVFILTER_DEFINE_CLASS(aevalsrc);
 102
 103 static int parse_channel_expressions(AVFilterContext *ctx,
 104                                      int expected_nb_channels)
 105 {
 106     EvalContext *eval = ctx->priv;
 107     char *args1 = av_strdup(eval->exprs);
 108     char *expr, *last_expr = NULL, *buf;
 109     double (* const *func1)(void *, double) = NULL;
 110     const char * const *func1_names = NULL;
 111     int i, ret = 0;
 112
 113     if (!args1)
 114         return AVERROR(ENOMEM);
 115
 116     if (!eval->exprs) {
 117         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Channels expressions list is empty\n");
 118         return AVERROR(EINVAL);
 119     }
 120
 121     if (!strcmp(ctx->filter->name, "aeval")) {
 122         func1 = aeval_func1;
 123         func1_names = aeval_func1_names;
 124     }
 125
 126 #define ADD_EXPRESSION(expr_) do {                                      \
 127         if (!av_dynarray2_add((void **)&eval->expr, &eval->nb_channels, \
 128                               sizeof(*eval->expr), NULL)) {             \
 129             ret = AVERROR(ENOMEM);                                      \
 130             goto end;                                                   \
 131         }                                                               \
 132         eval->expr[eval->nb_channels-1] = NULL;                         \
 133         ret = av_expr_parse(&eval->expr[eval->nb_channels - 1], expr_,  \
 134                             var_names, func1_names, func1,              \
 135                             NULL, NULL, 0, ctx);                        \
 136         if (ret < 0)                                                    \
 137             goto end;                                                   \
 138     } while (0)
 139
 140     /* reset expressions */
 141     for (i = 0; i < eval->nb_channels; i++) {
 142         av_expr_free(eval->expr[i]);
 143         eval->expr[i] = NULL;
 144     }
 145     av_freep(&eval->expr);
 146     eval->nb_channels = 0;
 147
 148     buf = args1;
 149     while (expr = av_strtok(buf, "|", &buf)) {
 150         ADD_EXPRESSION(expr);
 151         last_expr = expr;
 152     }
 153
 154     if (expected_nb_channels > eval->nb_channels)
 155         for (i = eval->nb_channels; i < expected_nb_channels; i++)
 156             ADD_EXPRESSION(last_expr);
 157
 158     if (expected_nb_channels > 0 && eval->nb_channels != expected_nb_channels) {
 159         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 160                "Mismatch between the specified number of channel expressions '%d' "
 161                "and the number of expected output channels '%d' for the specified channel layout\n",
 162                eval->nb_channels, expected_nb_channels);
 163         ret = AVERROR(EINVAL);
 164         goto end;
 165     }
 166
 167 end:
 168     av_free(args1);
 169     return ret;
 170 }
 171
 172 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 173 {
 174     EvalContext *eval = ctx->priv;
 175     int ret = 0;
 176
 177     if (eval->chlayout_str) {
 178         if (!strcmp(eval->chlayout_str, "same") && !strcmp(ctx->filter->name, "aeval")) {
 179             eval->same_chlayout = 1;
 180         } else {
 181             ret = ff_parse_channel_layout(&eval->chlayout, NULL, eval->chlayout_str, ctx);
 182             if (ret < 0)
 183                 return ret;
 184
 185             ret = parse_channel_expressions(ctx, av_get_channel_layout_nb_channels(eval->chlayout));
 186             if (ret < 0)
 187                 return ret;
 188         }
 189     } else {
 190         /* guess channel layout from nb expressions/channels */
 191         if ((ret = parse_channel_expressions(ctx, -1)) < 0)
 192             return ret;
 193
 194         eval->chlayout = av_get_default_channel_layout(eval->nb_channels);
 195         if (!eval->chlayout && eval->nb_channels <= 0) {
 196             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid number of channels '%d' provided\n",
 197                    eval->nb_channels);
 198             return AVERROR(EINVAL);
 199         }
 200     }
 201
 202     if (eval->sample_rate_str)
 203         if ((ret = ff_parse_sample_rate(&eval->sample_rate, eval->sample_rate_str, ctx)))
 204             return ret;
 205     eval->n = 0;
 206
 207     return ret;
 208 }
 209
 210 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 211 {
 212     EvalContext *eval = ctx->priv;
 213     int i;
 214
 215     for (i = 0; i < eval->nb_channels; i++) {
 216         av_expr_free(eval->expr[i]);
 217         eval->expr[i] = NULL;
 218     }
 219     av_freep(&eval->expr);
 220     av_freep(&eval->channel_values);
 221 }
 222
 223 static int config_props(AVFilterLink *outlink)
 224 {
 225     EvalContext *eval = outlink->src->priv;
 226     char buf[128];
 227
 228     outlink->time_base = (AVRational){1, eval->sample_rate};
 229     outlink->sample_rate = eval->sample_rate;
 230
 231     eval->var_values[VAR_S] = eval->sample_rate;
 232     eval->var_values[VAR_NB_IN_CHANNELS] = NAN;
 233     eval->var_values[VAR_NB_OUT_CHANNELS] = outlink->channels;
 234
 235     av_get_channel_layout_string(buf, sizeof(buf), 0, eval->chlayout);
 236
 237     av_log(outlink->src, AV_LOG_VERBOSE,
 238            "sample_rate:%d chlayout:%s duration:%"PRId64"\n",
 239            eval->sample_rate, buf, eval->duration);
 240
 241     return 0;
 242 }
 243
 244 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 245 {
 246     EvalContext *eval = ctx->priv;
 247     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_DBLP, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
 248     int64_t chlayouts[] = { eval->chlayout ? eval->chlayout : FF_COUNT2LAYOUT(eval->nb_channels) , -1 };
 249     int sample_rates[] = { eval->sample_rate, -1 };
 250     AVFilterFormats *formats;
 251     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 252     int ret;
 253
 254     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 255     if (!formats)
 256         return AVERROR(ENOMEM);
 257     ret = ff_set_common_formats (ctx, formats);
 258     if (ret < 0)
 259         return ret;
 260
 261     layouts = avfilter_make_format64_list(chlayouts);
 262     if (!layouts)
 263         return AVERROR(ENOMEM);
 264     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 265     if (ret < 0)
 266         return ret;
 267
 268     formats = ff_make_format_list(sample_rates);
 269     if (!formats)
 270         return AVERROR(ENOMEM);
 271     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 272 }
 273
 274 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 275 {
 276     EvalContext *eval = outlink->src->priv;
 277     AVFrame *samplesref;
 278     int i, j;
 279     int64_t t = av_rescale(eval->n, AV_TIME_BASE, eval->sample_rate);
 280
 281     if (eval->duration >= 0 && t >= eval->duration)
 282         return AVERROR_EOF;
 283
 284     samplesref = ff_get_audio_buffer(outlink, eval->nb_samples);
 285     if (!samplesref)
 286         return AVERROR(ENOMEM);
 287
 288     /* evaluate expression for each single sample and for each channel */
 289     for (i = 0; i < eval->nb_samples; i++, eval->n++) {
 290         eval->var_values[VAR_N] = eval->n;
 291         eval->var_values[VAR_T] = eval->var_values[VAR_N] * (double)1/eval->sample_rate;
 292
 293         for (j = 0; j < eval->nb_channels; j++) {
 294             *((double *) samplesref->extended_data[j] + i) =
 295                 av_expr_eval(eval->expr[j], eval->var_values, NULL);
 296         }
 297     }
 298
 299     samplesref->pts = eval->pts;
 300     samplesref->sample_rate = eval->sample_rate;
 301     eval->pts += eval->nb_samples;
 302
 303     return ff_filter_frame(outlink, samplesref);
 304 }
 305
 306 #if CONFIG_AEVALSRC_FILTER
 307 static const AVFilterPad aevalsrc_outputs[] = {
 308     {
 309         .name          = "default",
 310         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 311         .config_props  = config_props,
 312         .request_frame = request_frame,
 313     },
 314     { NULL }
 315 };
 316
 317 AVFilter ff_asrc_aevalsrc = {
 318     .name          = "aevalsrc",
 319     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Generate an audio signal generated by an expression."),
 320     .query_formats = query_formats,
 321     .init          = init,
 322     .uninit        = uninit,
 323     .priv_size     = sizeof(EvalContext),
 324     .inputs        = NULL,
 325     .outputs       = aevalsrc_outputs,
 326     .priv_class    = &aevalsrc_class,
 327 };
 328
 329 #endif /* CONFIG_AEVALSRC_FILTER */
 330
 331 #define OFFSET(x) offsetof(EvalContext, x)
 332 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 333
 334 static const AVOption aeval_options[]= {
 335     { "exprs", "set the '|'-separated list of channels expressions", OFFSET(exprs), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, .flags = FLAGS },
 336     { "channel_layout", "set channel layout", OFFSET(chlayout_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, FLAGS },
 337     { "c",              "set channel layout", OFFSET(chlayout_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, FLAGS },
 338     { NULL }
 339 };
 340
 341 AVFILTER_DEFINE_CLASS(aeval);
 342
 343 static int aeval_query_formats(AVFilterContext *ctx)
 344 {
 345     AVFilterFormats *formats = NULL;
 346     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 347     AVFilterLink *inlink  = ctx->inputs[0];
 348     AVFilterLink *outlink  = ctx->outputs[0];
 349     EvalContext *eval = ctx->priv;
 350     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 351         AV_SAMPLE_FMT_DBLP, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 352     };
 353     int ret;
 354
 355     // inlink supports any channel layout
 356     layouts = ff_all_channel_counts();
 357     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
 358         return ret;
 359
 360     if (eval->same_chlayout) {
 361         layouts = ff_all_channel_counts();
 362         if ((ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts)) < 0)
 363             return ret;
 364     } else {
 365         // outlink supports only requested output channel layout
 366         layouts = NULL;
 367         if ((ret = ff_add_channel_layout(&layouts,
 368                               eval->out_channel_layout ? eval->out_channel_layout :
 369                               FF_COUNT2LAYOUT(eval->nb_channels))) < 0)
 370             return ret;
 371         if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &outlink->in_channel_layouts)) < 0)
 372             return ret;
 373     }
 374
 375     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 376     if ((ret = ff_set_common_formats(ctx, formats)) < 0)
 377         return ret;
 378
 379     formats = ff_all_samplerates();
 380     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 381 }
 382
 383 static int aeval_config_output(AVFilterLink *outlink)
 384 {
 385     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 386     EvalContext *eval = ctx->priv;
 387     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 388     int ret;
 389
 390     if (eval->same_chlayout) {
 391         eval->chlayout = inlink->channel_layout;
 392
 393         if ((ret = parse_channel_expressions(ctx, inlink->channels)) < 0)
 394             return ret;
 395     }
 396
 397     eval->n = 0;
 398     eval->nb_in_channels = eval->var_values[VAR_NB_IN_CHANNELS] = inlink->channels;
 399     eval->var_values[VAR_NB_OUT_CHANNELS] = outlink->channels;
 400     eval->var_values[VAR_S] = inlink->sample_rate;
 401     eval->var_values[VAR_T] = NAN;
 402
 403     eval->channel_values = av_realloc_f(eval->channel_values,
 404                                         inlink->channels, sizeof(*eval->channel_values));
 405     if (!eval->channel_values)
 406         return AVERROR(ENOMEM);
 407
 408     return 0;
 409 }
 410
 411 #define TS2T(ts, tb) ((ts) == AV_NOPTS_VALUE ? NAN : (double)(ts)*av_q2d(tb))
 412
 413 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 414 {
 415     EvalContext *eval     = inlink->dst->priv;
 416     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 417     int nb_samples        = in->nb_samples;
 418     AVFrame *out;
 419     double t0;
 420     int i, j;
 421
 422     /* do volume scaling in-place if input buffer is writable */
 423     out = ff_get_audio_buffer(outlink, nb_samples);
 424     if (!out)
 425         return AVERROR(ENOMEM);
 426     av_frame_copy_props(out, in);
 427
 428     t0 = TS2T(in->pts, inlink->time_base);
 429
 430     /* evaluate expression for each single sample and for each channel */
 431     for (i = 0; i < nb_samples; i++, eval->n++) {
 432         eval->var_values[VAR_N] = eval->n;
 433         eval->var_values[VAR_T] = t0 + i * (double)1/inlink->sample_rate;
 434
 435         for (j = 0; j < inlink->channels; j++)
 436             eval->channel_values[j] = *((double *) in->extended_data[j] + i);
 437
 438         for (j = 0; j < outlink->channels; j++) {
 439             eval->var_values[VAR_CH] = j;
 440             *((double *) out->extended_data[j] + i) =
 441                 av_expr_eval(eval->expr[j], eval->var_values, eval);
 442         }
 443     }
 444
 445     av_frame_free(&in);
 446     return ff_filter_frame(outlink, out);
 447 }
 448
 449 #if CONFIG_AEVAL_FILTER
 450
 451 static const AVFilterPad aeval_inputs[] = {
 452     {
 453         .name           = "default",
 454         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 455         .filter_frame   = filter_frame,
 456     },
 457     { NULL }
 458 };
 459
 460 static const AVFilterPad aeval_outputs[] = {
 461     {
 462         .name          = "default",
 463         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 464         .config_props  = aeval_config_output,
 465     },
 466     { NULL }
 467 };
 468
 469 AVFilter ff_af_aeval = {
 470     .name          = "aeval",
 471     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Filter audio signal according to a specified expression."),
 472     .query_formats = aeval_query_formats,
 473     .init          = init,
 474     .uninit        = uninit,
 475     .priv_size     = sizeof(EvalContext),
 476     .inputs        = aeval_inputs,
 477     .outputs       = aeval_outputs,
 478     .priv_class    = &aeval_class,
 479 };
 480
 481 #endif /* CONFIG_AEVAL_FILTER */