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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2011 Nicolas George <nicolas.george@normalesup.org>
   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
  14  * GNU 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 merging filter
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/avstring.h"
  27 #include "libavutil/bprint.h"
  28 #include "libavutil/channel_layout.h"
  29 #include "libavutil/opt.h"
  30 #include "libswresample/swresample.h" // only for SWR_CH_MAX
  31 #include "avfilter.h"
  32 #include "audio.h"
  33 #include "bufferqueue.h"
  34 #include "internal.h"
  35
  36 typedef struct {
  37     const AVClass *class;
  38     int nb_inputs;
  39     int route[SWR_CH_MAX]; /**< channels routing, see copy_samples */
  40     int bps;
  41     struct amerge_input {
  42         struct FFBufQueue queue;
  43         int nb_ch;         /**< number of channels for the input */
  44         int nb_samples;
  45         int pos;
  46     } *in;
  47 } AMergeContext;
  48
  49 #define OFFSET(x) offsetof(AMergeContext, x)
  50 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  51
  52 static const AVOption amerge_options[] = {
  53     { "inputs", "specify the number of inputs", OFFSET(nb_inputs),
  54       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 2 }, 2, SWR_CH_MAX, FLAGS },
  55     { NULL }
  56 };
  57
  58 AVFILTER_DEFINE_CLASS(amerge);
  59
  60 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
  61 {
  62     AMergeContext *am = ctx->priv;
  63     int i;
  64
  65     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
  66         if (am->in)
  67             ff_bufqueue_discard_all(&am->in[i].queue);
  68         if (ctx->input_pads)
  69             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
  70     }
  71     av_freep(&am->in);
  72 }
  73
  74 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  75 {
  76     AMergeContext *am = ctx->priv;
  77     int64_t inlayout[SWR_CH_MAX], outlayout = 0;
  78     AVFilterFormats *formats;
  79     AVFilterChannelLayouts *layouts;
  80     int i, overlap = 0, nb_ch = 0;
  81
  82     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
  83         if (!ctx->inputs[i]->in_channel_layouts ||
  84             !ctx->inputs[i]->in_channel_layouts->nb_channel_layouts) {
  85             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
  86                    "No channel layout for input %d\n", i + 1);
  87             return AVERROR(EAGAIN);
  88         }
  89         inlayout[i] = ctx->inputs[i]->in_channel_layouts->channel_layouts[0];
  90         if (ctx->inputs[i]->in_channel_layouts->nb_channel_layouts > 1) {
  91             char buf[256];
  92             av_get_channel_layout_string(buf, sizeof(buf), 0, inlayout[i]);
  93             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Using \"%s\" for input %d\n", buf, i + 1);
  94         }
  95         am->in[i].nb_ch = av_get_channel_layout_nb_channels(inlayout[i]);
  96         if (outlayout & inlayout[i])
  97             overlap++;
  98         outlayout |= inlayout[i];
  99         nb_ch += am->in[i].nb_ch;
 100     }
 101     if (nb_ch > SWR_CH_MAX) {
 102         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too many channels (max %d)\n", SWR_CH_MAX);
 103         return AVERROR(EINVAL);
 104     }
 105     if (overlap) {
 106         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
 107                "Input channel layouts overlap: "
 108                "output layout will be determined by the number of distinct input channels\n");
 109         for (i = 0; i < nb_ch; i++)
 110             am->route[i] = i;
 111         outlayout = av_get_default_channel_layout(nb_ch);
 112         if (!outlayout)
 113             outlayout = ((int64_t)1 << nb_ch) - 1;
 114     } else {
 115         int *route[SWR_CH_MAX];
 116         int c, out_ch_number = 0;
 117
 118         route[0] = am->route;
 119         for (i = 1; i < am->nb_inputs; i++)
 120             route[i] = route[i - 1] + am->in[i - 1].nb_ch;
 121         for (c = 0; c < 64; c++)
 122             for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
 123                 if ((inlayout[i] >> c) & 1)
 124                     *(route[i]++) = out_ch_number++;
 125     }
 126     formats = ff_make_format_list(ff_packed_sample_fmts_array);
 127     ff_set_common_formats(ctx, formats);
 128     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
 129         layouts = NULL;
 130         ff_add_channel_layout(&layouts, inlayout[i]);
 131         ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[i]->out_channel_layouts);
 132     }
 133     layouts = NULL;
 134     ff_add_channel_layout(&layouts, outlayout);
 135     ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
 136     ff_set_common_samplerates(ctx, ff_all_samplerates());
 137     return 0;
 138 }
 139
 140 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 141 {
 142     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 143     AMergeContext *am = ctx->priv;
 144     AVBPrint bp;
 145     int i;
 146
 147     for (i = 1; i < am->nb_inputs; i++) {
 148         if (ctx->inputs[i]->sample_rate != ctx->inputs[0]->sample_rate) {
 149             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 150                    "Inputs must have the same sample rate "
 151                    "%d for in%d vs %d\n",
 152                    ctx->inputs[i]->sample_rate, i, ctx->inputs[0]->sample_rate);
 153             return AVERROR(EINVAL);
 154         }
 155     }
 156     am->bps = av_get_bytes_per_sample(ctx->outputs[0]->format);
 157     outlink->sample_rate = ctx->inputs[0]->sample_rate;
 158     outlink->time_base   = ctx->inputs[0]->time_base;
 159
 160     av_bprint_init(&bp, 0, 1);
 161     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
 162         av_bprintf(&bp, "%sin%d:", i ? " + " : "", i);
 163         av_bprint_channel_layout(&bp, -1, ctx->inputs[i]->channel_layout);
 164     }
 165     av_bprintf(&bp, " -> out:");
 166     av_bprint_channel_layout(&bp, -1, ctx->outputs[0]->channel_layout);
 167     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "%s\n", bp.str);
 168
 169     return 0;
 170 }
 171
 172 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 173 {
 174     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 175     AMergeContext *am = ctx->priv;
 176     int i, ret;
 177
 178     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
 179         if (!am->in[i].nb_samples)
 180             if ((ret = ff_request_frame(ctx->inputs[i])) < 0)
 181                 return ret;
 182     return 0;
 183 }
 184
 185 /**
 186  * Copy samples from several input streams to one output stream.
 187  * @param nb_inputs number of inputs
 188  * @param in        inputs; used only for the nb_ch field;
 189  * @param route     routing values;
 190  *                  input channel i goes to output channel route[i];
 191  *                  i <  in[0].nb_ch are the channels from the first output;
 192  *                  i >= in[0].nb_ch are the channels from the second output
 193  * @param ins       pointer to the samples of each inputs, in packed format;
 194  *                  will be left at the end of the copied samples
 195  * @param outs      pointer to the samples of the output, in packet format;
 196  *                  must point to a buffer big enough;
 197  *                  will be left at the end of the copied samples
 198  * @param ns        number of samples to copy
 199  * @param bps       bytes per sample
 200  */
 201 static inline void copy_samples(int nb_inputs, struct amerge_input in[],
 202                                 int *route, uint8_t *ins[],
 203                                 uint8_t **outs, int ns, int bps)
 204 {
 205     int *route_cur;
 206     int i, c, nb_ch = 0;
 207
 208     for (i = 0; i < nb_inputs; i++)
 209         nb_ch += in[i].nb_ch;
 210     while (ns--) {
 211         route_cur = route;
 212         for (i = 0; i < nb_inputs; i++) {
 213             for (c = 0; c < in[i].nb_ch; c++) {
 214                 memcpy((*outs) + bps * *(route_cur++), ins[i], bps);
 215                 ins[i] += bps;
 216             }
 217         }
 218         *outs += nb_ch * bps;
 219     }
 220 }
 221
 222 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
 223 {
 224     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 225     AMergeContext *am = ctx->priv;
 226     AVFilterLink *const outlink = ctx->outputs[0];
 227     int input_number;
 228     int nb_samples, ns, i;
 229     AVFrame *outbuf, *inbuf[SWR_CH_MAX];
 230     uint8_t *ins[SWR_CH_MAX], *outs;
 231
 232     for (input_number = 0; input_number < am->nb_inputs; input_number++)
 233         if (inlink == ctx->inputs[input_number])
 234             break;
 235     av_assert1(input_number < am->nb_inputs);
 236     if (ff_bufqueue_is_full(&am->in[input_number].queue)) {
 237         av_frame_free(&insamples);
 238         return AVERROR(ENOMEM);
 239     }
 240     ff_bufqueue_add(ctx, &am->in[input_number].queue, av_frame_clone(insamples));
 241     am->in[input_number].nb_samples += insamples->nb_samples;
 242     av_frame_free(&insamples);
 243     nb_samples = am->in[0].nb_samples;
 244     for (i = 1; i < am->nb_inputs; i++)
 245         nb_samples = FFMIN(nb_samples, am->in[i].nb_samples);
 246     if (!nb_samples)
 247         return 0;
 248
 249     outbuf = ff_get_audio_buffer(ctx->outputs[0], nb_samples);
 250     if (!outbuf)
 251         return AVERROR(ENOMEM);
 252     outs = outbuf->data[0];
 253     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
 254         inbuf[i] = ff_bufqueue_peek(&am->in[i].queue, 0);
 255         ins[i] = inbuf[i]->data[0] +
 256                  am->in[i].pos * am->in[i].nb_ch * am->bps;
 257     }
 258     av_frame_copy_props(outbuf, inbuf[0]);
 259     outbuf->pts = inbuf[0]->pts == AV_NOPTS_VALUE ? AV_NOPTS_VALUE :
 260                   inbuf[0]->pts +
 261                   av_rescale_q(am->in[0].pos,
 262                                (AVRational){ 1, ctx->inputs[0]->sample_rate },
 263                                ctx->outputs[0]->time_base);
 264
 265     outbuf->nb_samples     = nb_samples;
 266     outbuf->channel_layout = outlink->channel_layout;
 267     av_frame_set_channels(outbuf, outlink->channels);
 268
 269     while (nb_samples) {
 270         ns = nb_samples;
 271         for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
 272             ns = FFMIN(ns, inbuf[i]->nb_samples - am->in[i].pos);
 273         /* Unroll the most common sample formats: speed +~350% for the loop,
 274            +~13% overall (including two common decoders) */
 275         switch (am->bps) {
 276             case 1:
 277                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, 1);
 278                 break;
 279             case 2:
 280                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, 2);
 281                 break;
 282             case 4:
 283                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, 4);
 284                 break;
 285             default:
 286                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, am->bps);
 287                 break;
 288         }
 289
 290         nb_samples -= ns;
 291         for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
 292             am->in[i].nb_samples -= ns;
 293             am->in[i].pos += ns;
 294             if (am->in[i].pos == inbuf[i]->nb_samples) {
 295                 am->in[i].pos = 0;
 296                 av_frame_free(&inbuf[i]);
 297                 ff_bufqueue_get(&am->in[i].queue);
 298                 inbuf[i] = ff_bufqueue_peek(&am->in[i].queue, 0);
 299                 ins[i] = inbuf[i] ? inbuf[i]->data[0] : NULL;
 300             }
 301         }
 302     }
 303     return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], outbuf);
 304 }
 305
 306 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 307 {
 308     AMergeContext *am = ctx->priv;
 309     int i;
 310
 311     am->in = av_calloc(am->nb_inputs, sizeof(*am->in));
 312     if (!am->in)
 313         return AVERROR(ENOMEM);
 314     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
 315         char *name = av_asprintf("in%d", i);
 316         AVFilterPad pad = {
 317             .name             = name,
 318             .type             = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 319             .filter_frame     = filter_frame,
 320         };
 321         if (!name)
 322             return AVERROR(ENOMEM);
 323         ff_insert_inpad(ctx, i, &pad);
 324     }
 325     return 0;
 326 }
 327
 328 static const AVFilterPad amerge_outputs[] = {
 329     {
 330         .name          = "default",
 331         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 332         .config_props  = config_output,
 333         .request_frame = request_frame,
 334     },
 335     { NULL }
 336 };
 337
 338 AVFilter ff_af_amerge = {
 339     .name          = "amerge",
 340     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Merge two or more audio streams into "
 341                                           "a single multi-channel stream."),
 342     .priv_size     = sizeof(AMergeContext),
 343     .init          = init,
 344     .uninit        = uninit,
 345     .query_formats = query_formats,
 346     .inputs        = NULL,
 347     .outputs       = amerge_outputs,
 348     .priv_class    = &amerge_class,
 349     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 350 };