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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001-2010 Krzysztof Foltman, Markus Schmidt, Thor Harald Johansen, Damien Zammit
   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  * Audio (Sidechain) Gate filter
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/audio_fifo.h"
  27 #include "libavutil/avassert.h"
  28 #include "libavutil/channel_layout.h"
  29 #include "libavutil/opt.h"
  30 #include "avfilter.h"
  31 #include "audio.h"
  32 #include "filters.h"
  33 #include "formats.h"
  34 #include "hermite.h"
  35
  36 typedef struct AudioGateContext {
  37     const AVClass *class;
  38
  39     double level_in;
  40     double level_sc;
  41     double attack;
  42     double release;
  43     double threshold;
  44     double ratio;
  45     double knee;
  46     double makeup;
  47     double range;
  48     int link;
  49     int detection;
  50     int mode;
  51
  52     double thres;
  53     double knee_start;
  54     double knee_stop;
  55     double lin_knee_start;
  56     double lin_knee_stop;
  57     double lin_slope;
  58     double attack_coeff;
  59     double release_coeff;
  60
  61     AVAudioFifo *fifo[2];
  62     int64_t pts;
  63 } AudioGateContext;
  64
  65 #define OFFSET(x) offsetof(AudioGateContext, x)
  66 #define A AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_RUNTIME_PARAM
  67
  68 static const AVOption options[] = {
  69     { "level_in",  "set input level",        OFFSET(level_in),  AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},           0.015625,   64, A },
  70     { "mode",      "set mode",               OFFSET(mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=0},           0, 1, A, "mode" },
  71     {   "downward",0,                        0,                 AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},           0, 0, A, "mode" },
  72     {   "upward",  0,                        0,                 AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},           0, 0, A, "mode" },
  73     { "range",     "set max gain reduction", OFFSET(range),     AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.06125},     0, 1, A },
  74     { "threshold", "set threshold",          OFFSET(threshold), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.125},       0, 1, A },
  75     { "ratio",     "set ratio",              OFFSET(ratio),     AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=2},           1,  9000, A },
  76     { "attack",    "set attack",             OFFSET(attack),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=20},          0.01, 9000, A },
  77     { "release",   "set release",            OFFSET(release),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=250},         0.01, 9000, A },
  78     { "makeup",    "set makeup gain",        OFFSET(makeup),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},           1,   64, A },
  79     { "knee",      "set knee",               OFFSET(knee),      AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=2.828427125}, 1,    8, A },
  80     { "detection", "set detection",          OFFSET(detection), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},           0,    1, A, "detection" },
  81     {   "peak",    0,                        0,                 AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},           0,    0, A, "detection" },
  82     {   "rms",     0,                        0,                 AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},           0,    0, A, "detection" },
  83     { "link",      "set link",               OFFSET(link),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=0},           0,    1, A, "link" },
  84     {   "average", 0,                        0,                 AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},           0,    0, A, "link" },
  85     {   "maximum", 0,                        0,                 AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},           0,    0, A, "link" },
  86     { "level_sc",  "set sidechain gain",     OFFSET(level_sc),  AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},           0.015625,   64, A },
  87     { NULL }
  88 };
  89
  90 static int agate_config_input(AVFilterLink *inlink)
  91 {
  92     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
  93     AudioGateContext *s = ctx->priv;
  94     double lin_threshold = s->threshold;
  95     double lin_knee_sqrt = sqrt(s->knee);
  96
  97     if (s->detection)
  98         lin_threshold *= lin_threshold;
  99
 100     s->attack_coeff  = FFMIN(1., 1. / (s->attack * inlink->sample_rate / 4000.));
 101     s->release_coeff = FFMIN(1., 1. / (s->release * inlink->sample_rate / 4000.));
 102     s->lin_knee_stop = lin_threshold * lin_knee_sqrt;
 103     s->lin_knee_start = lin_threshold / lin_knee_sqrt;
 104     s->thres = log(lin_threshold);
 105     s->knee_start = log(s->lin_knee_start);
 106     s->knee_stop = log(s->lin_knee_stop);
 107
 108     return 0;
 109 }
 110
 111 // A fake infinity value (because real infinity may break some hosts)
 112 #define FAKE_INFINITY (65536.0 * 65536.0)
 113
 114 // Check for infinity (with appropriate-ish tolerance)
 115 #define IS_FAKE_INFINITY(value) (fabs(value-FAKE_INFINITY) < 1.0)
 116
 117 static double output_gain(double lin_slope, double ratio, double thres,
 118                           double knee, double knee_start, double knee_stop,
 119                           double range, int mode)
 120 {
 121     double slope = log(lin_slope);
 122     double tratio = ratio;
 123     double gain = 0.;
 124     double delta = 0.;
 125
 126     if (IS_FAKE_INFINITY(ratio))
 127         tratio = 1000.;
 128     gain = (slope - thres) * tratio + thres;
 129     delta = tratio;
 130
 131     if (mode) {
 132         if (knee > 1. && slope < knee_stop)
 133             gain = hermite_interpolation(slope, knee_stop, knee_start, ((knee_stop - thres) * tratio  + thres), knee_start, delta, 1.);
 134     } else {
 135         if (knee > 1. && slope > knee_start)
 136             gain = hermite_interpolation(slope, knee_start, knee_stop, ((knee_start - thres) * tratio  + thres), knee_stop, delta, 1.);
 137     }
 138     return FFMAX(range, exp(gain - slope));
 139 }
 140
 141 static void gate(AudioGateContext *s,
 142                  const double *src, double *dst, const double *scsrc,
 143                  int nb_samples, double level_in, double level_sc,
 144                  AVFilterLink *inlink, AVFilterLink *sclink)
 145 {
 146     const double makeup = s->makeup;
 147     const double attack_coeff = s->attack_coeff;
 148     const double release_coeff = s->release_coeff;
 149     int n, c;
 150
 151     for (n = 0; n < nb_samples; n++, src += inlink->channels, dst += inlink->channels, scsrc += sclink->channels) {
 152         double abs_sample = fabs(scsrc[0] * level_sc), gain = 1.0;
 153         int detected;
 154
 155         if (s->link == 1) {
 156             for (c = 1; c < sclink->channels; c++)
 157                 abs_sample = FFMAX(fabs(scsrc[c] * level_sc), abs_sample);
 158         } else {
 159             for (c = 1; c < sclink->channels; c++)
 160                 abs_sample += fabs(scsrc[c] * level_sc);
 161
 162             abs_sample /= sclink->channels;
 163         }
 164
 165         if (s->detection)
 166             abs_sample *= abs_sample;
 167
 168         s->lin_slope += (abs_sample - s->lin_slope) * (abs_sample > s->lin_slope ? attack_coeff : release_coeff);
 169
 170         if (s->mode)
 171             detected = s->lin_slope > s->lin_knee_start;
 172         else
 173             detected = s->lin_slope < s->lin_knee_stop;
 174
 175         if (s->lin_slope > 0.0 && detected)
 176             gain = output_gain(s->lin_slope, s->ratio, s->thres,
 177                                s->knee, s->knee_start, s->knee_stop,
 178                                s->range, s->mode);
 179
 180         for (c = 0; c < inlink->channels; c++)
 181             dst[c] = src[c] * level_in * gain * makeup;
 182     }
 183 }
 184
 185 #if CONFIG_AGATE_FILTER
 186
 187 #define agate_options options
 188 AVFILTER_DEFINE_CLASS(agate);
 189
 190 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 191 {
 192     AVFilterFormats *formats = NULL;
 193     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 194     int ret;
 195
 196     if ((ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_DBL)) < 0)
 197         return ret;
 198     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 199     if (ret < 0)
 200         return ret;
 201
 202     layouts = ff_all_channel_counts();
 203     if (!layouts)
 204         return AVERROR(ENOMEM);
 205     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 206     if (ret < 0)
 207         return ret;
 208
 209     formats = ff_all_samplerates();
 210     if (!formats)
 211         return AVERROR(ENOMEM);
 212
 213     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 214 }
 215
 216 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 217 {
 218     const double *src = (const double *)in->data[0];
 219     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 220     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 221     AudioGateContext *s = ctx->priv;
 222     AVFrame *out;
 223     double *dst;
 224
 225     if (av_frame_is_writable(in)) {
 226         out = in;
 227     } else {
 228         out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 229         if (!out) {
 230             av_frame_free(&in);
 231             return AVERROR(ENOMEM);
 232         }
 233         av_frame_copy_props(out, in);
 234     }
 235     dst = (double *)out->data[0];
 236
 237     gate(s, src, dst, src, in->nb_samples,
 238          s->level_in, s->level_in, inlink, inlink);
 239
 240     if (out != in)
 241         av_frame_free(&in);
 242     return ff_filter_frame(outlink, out);
 243 }
 244
 245 static const AVFilterPad inputs[] = {
 246     {
 247         .name         = "default",
 248         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 249         .filter_frame = filter_frame,
 250         .config_props = agate_config_input,
 251     },
 252     { NULL }
 253 };
 254
 255 static const AVFilterPad outputs[] = {
 256     {
 257         .name = "default",
 258         .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 259     },
 260     { NULL }
 261 };
 262
 263 AVFilter ff_af_agate = {
 264     .name           = "agate",
 265     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Audio gate."),
 266     .query_formats  = query_formats,
 267     .priv_size      = sizeof(AudioGateContext),
 268     .priv_class     = &agate_class,
 269     .inputs         = inputs,
 270     .outputs        = outputs,
 271     .process_command = ff_filter_process_command,
 272     .flags          = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
 273 };
 274
 275 #endif /* CONFIG_AGATE_FILTER */
 276
 277 #if CONFIG_SIDECHAINGATE_FILTER
 278
 279 #define sidechaingate_options options
 280 AVFILTER_DEFINE_CLASS(sidechaingate);
 281
 282 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 283 {
 284     AudioGateContext *s = ctx->priv;
 285     AVFrame *out = NULL, *in[2] = { NULL };
 286     int ret, i, nb_samples;
 287     double *dst;
 288
 289     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
 290     if ((ret = ff_inlink_consume_frame(ctx->inputs[0], &in[0])) > 0) {
 291         av_audio_fifo_write(s->fifo[0], (void **)in[0]->extended_data,
 292                             in[0]->nb_samples);
 293         av_frame_free(&in[0]);
 294     }
 295     if (ret < 0)
 296         return ret;
 297     if ((ret = ff_inlink_consume_frame(ctx->inputs[1], &in[1])) > 0) {
 298         av_audio_fifo_write(s->fifo[1], (void **)in[1]->extended_data,
 299                             in[1]->nb_samples);
 300         av_frame_free(&in[1]);
 301     }
 302     if (ret < 0)
 303         return ret;
 304
 305     nb_samples = FFMIN(av_audio_fifo_size(s->fifo[0]), av_audio_fifo_size(s->fifo[1]));
 306     if (nb_samples) {
 307         out = ff_get_audio_buffer(ctx->outputs[0], nb_samples);
 308         if (!out)
 309             return AVERROR(ENOMEM);
 310         for (i = 0; i < 2; i++) {
 311             in[i] = ff_get_audio_buffer(ctx->inputs[i], nb_samples);
 312             if (!in[i]) {
 313                 av_frame_free(&in[0]);
 314                 av_frame_free(&in[1]);
 315                 av_frame_free(&out);
 316                 return AVERROR(ENOMEM);
 317             }
 318             av_audio_fifo_read(s->fifo[i], (void **)in[i]->data, nb_samples);
 319         }
 320
 321         dst = (double *)out->data[0];
 322         out->pts = s->pts;
 323         s->pts += av_rescale_q(nb_samples, (AVRational){1, ctx->outputs[0]->sample_rate}, ctx->outputs[0]->time_base);
 324
 325         gate(s, (double *)in[0]->data[0], dst,
 326              (double *)in[1]->data[0], nb_samples,
 327              s->level_in, s->level_sc,
 328              ctx->inputs[0], ctx->inputs[1]);
 329
 330         av_frame_free(&in[0]);
 331         av_frame_free(&in[1]);
 332
 333         ret = ff_filter_frame(ctx->outputs[0], out);
 334         if (ret < 0)
 335             return ret;
 336     }
 337     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
 338     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[1], ctx->outputs[0]);
 339     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0])) {
 340         if (!av_audio_fifo_size(s->fifo[0]))
 341             ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
 342         if (!av_audio_fifo_size(s->fifo[1]))
 343             ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[1]);
 344     }
 345     return 0;
 346 }
 347
 348 static int scquery_formats(AVFilterContext *ctx)
 349 {
 350     AVFilterFormats *formats;
 351     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 352     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 353         AV_SAMPLE_FMT_DBL,
 354         AV_SAMPLE_FMT_NONE
 355     };
 356     int ret, i;
 357
 358     if (!ctx->inputs[0]->incfg.channel_layouts ||
 359         !ctx->inputs[0]->incfg.channel_layouts->nb_channel_layouts) {
 360         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
 361                "No channel layout for input 1\n");
 362             return AVERROR(EAGAIN);
 363     }
 364
 365     if ((ret = ff_add_channel_layout(&layouts, ctx->inputs[0]->incfg.channel_layouts->channel_layouts[0])) < 0 ||
 366         (ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[0]->incfg.channel_layouts)) < 0)
 367         return ret;
 368
 369     for (i = 0; i < 2; i++) {
 370         layouts = ff_all_channel_counts();
 371         if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[i]->outcfg.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 scconfig_output(AVFilterLink *outlink)
 384 {
 385     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 386     AudioGateContext *s = ctx->priv;
 387
 388     if (ctx->inputs[0]->sample_rate != ctx->inputs[1]->sample_rate) {
 389         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 390                "Inputs must have the same sample rate "
 391                "%d for in0 vs %d for in1\n",
 392                ctx->inputs[0]->sample_rate, ctx->inputs[1]->sample_rate);
 393         return AVERROR(EINVAL);
 394     }
 395
 396     outlink->sample_rate = ctx->inputs[0]->sample_rate;
 397     outlink->time_base   = ctx->inputs[0]->time_base;
 398     outlink->channel_layout = ctx->inputs[0]->channel_layout;
 399     outlink->channels = ctx->inputs[0]->channels;
 400
 401     s->fifo[0] = av_audio_fifo_alloc(ctx->inputs[0]->format, ctx->inputs[0]->channels, 1024);
 402     s->fifo[1] = av_audio_fifo_alloc(ctx->inputs[1]->format, ctx->inputs[1]->channels, 1024);
 403     if (!s->fifo[0] || !s->fifo[1])
 404         return AVERROR(ENOMEM);
 405
 406
 407     agate_config_input(ctx->inputs[0]);
 408
 409     return 0;
 410 }
 411
 412 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 413 {
 414     AudioGateContext *s = ctx->priv;
 415
 416     av_audio_fifo_free(s->fifo[0]);
 417     av_audio_fifo_free(s->fifo[1]);
 418 }
 419
 420 static const AVFilterPad sidechaingate_inputs[] = {
 421     {
 422         .name           = "main",
 423         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 424     },{
 425         .name           = "sidechain",
 426         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 427     },
 428     { NULL }
 429 };
 430
 431 static const AVFilterPad sidechaingate_outputs[] = {
 432     {
 433         .name          = "default",
 434         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 435         .config_props  = scconfig_output,
 436     },
 437     { NULL }
 438 };
 439
 440 AVFilter ff_af_sidechaingate = {
 441     .name           = "sidechaingate",
 442     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Audio sidechain gate."),
 443     .priv_size      = sizeof(AudioGateContext),
 444     .priv_class     = &sidechaingate_class,
 445     .query_formats  = scquery_formats,
 446     .activate       = activate,
 447     .uninit         = uninit,
 448     .inputs         = sidechaingate_inputs,
 449     .outputs        = sidechaingate_outputs,
 450     .process_command = ff_filter_process_command,
 451     .flags          = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
 452 };
 453 #endif  /* CONFIG_SIDECHAINGATE_FILTER */