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

   1 /*
   2  * This file is part of FFmpeg.
   3  *
   4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation; either
   7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   8  *
   9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * Lesser General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  17  */
  18
  19 #include "libavutil/channel_layout.h"
  20 #include "libavutil/ffmath.h"
  21 #include "libavutil/opt.h"
  22 #include "avfilter.h"
  23 #include "audio.h"
  24 #include "formats.h"
  25
  26 typedef struct ASubBoostContext {
  27     const AVClass *class;
  28
  29     double dry_gain;
  30     double wet_gain;
  31     double feedback;
  32     double decay;
  33     double delay;
  34     double cutoff;
  35     double slope;
  36
  37     double a0, a1, a2;
  38     double b0, b1, b2;
  39
  40     int *write_pos;
  41     int buffer_samples;
  42
  43     AVFrame *w;
  44     AVFrame *buffer;
  45 } ASubBoostContext;
  46
  47 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  48 {
  49     AVFilterFormats *formats = NULL;
  50     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
  51     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
  52         AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
  53         AV_SAMPLE_FMT_NONE
  54     };
  55     int ret;
  56
  57     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
  58     if (!formats)
  59         return AVERROR(ENOMEM);
  60     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
  61     if (ret < 0)
  62         return ret;
  63
  64     layouts = ff_all_channel_counts();
  65     if (!layouts)
  66         return AVERROR(ENOMEM);
  67
  68     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
  69     if (ret < 0)
  70         return ret;
  71
  72     formats = ff_all_samplerates();
  73     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
  74 }
  75
  76 static int get_coeffs(AVFilterContext *ctx)
  77 {
  78     ASubBoostContext *s = ctx->priv;
  79     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
  80     double w0 = 2 * M_PI * s->cutoff / inlink->sample_rate;
  81     double alpha = sin(w0) / 2 * sqrt(2. * (1. / s->slope - 1.) + 2.);
  82
  83     s->a0 =  1 + alpha;
  84     s->a1 = -2 * cos(w0);
  85     s->a2 =  1 - alpha;
  86     s->b0 = (1 - cos(w0)) / 2;
  87     s->b1 =  1 - cos(w0);
  88     s->b2 = (1 - cos(w0)) / 2;
  89
  90     s->a1 /= s->a0;
  91     s->a2 /= s->a0;
  92     s->b0 /= s->a0;
  93     s->b1 /= s->a0;
  94     s->b2 /= s->a0;
  95
  96     s->buffer_samples = inlink->sample_rate * s->delay / 1000;
  97
  98     return 0;
  99 }
 100
 101 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 102 {
 103     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 104     ASubBoostContext *s = ctx->priv;
 105
 106     s->buffer = ff_get_audio_buffer(inlink, inlink->sample_rate / 10);
 107     s->w = ff_get_audio_buffer(inlink, 2);
 108     s->write_pos = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->write_pos));
 109     if (!s->buffer || !s->w || !s->write_pos)
 110         return AVERROR(ENOMEM);
 111
 112     return get_coeffs(ctx);
 113 }
 114
 115 typedef struct ThreadData {
 116     AVFrame *in, *out;
 117 } ThreadData;
 118
 119 static int filter_channels(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 120 {
 121     ASubBoostContext *s = ctx->priv;
 122     ThreadData *td = arg;
 123     AVFrame *out = td->out;
 124     AVFrame *in = td->in;
 125     const double mix = ctx->is_disabled ? 0. : 1.;
 126     const double wet = ctx->is_disabled ? 1. : s->wet_gain;
 127     const double dry = ctx->is_disabled ? 1. : s->dry_gain;
 128     const double feedback = s->feedback, decay = s->decay;
 129     const double b0 = s->b0;
 130     const double b1 = s->b1;
 131     const double b2 = s->b2;
 132     const double a1 = -s->a1;
 133     const double a2 = -s->a2;
 134     const int start = (in->channels * jobnr) / nb_jobs;
 135     const int end = (in->channels * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 136     const int buffer_samples = s->buffer_samples;
 137
 138     for (int ch = start; ch < end; ch++) {
 139         const double *src = (const double *)in->extended_data[ch];
 140         double *dst = (double *)out->extended_data[ch];
 141         double *buffer = (double *)s->buffer->extended_data[ch];
 142         double *w = (double *)s->w->extended_data[ch];
 143         int write_pos = s->write_pos[ch];
 144
 145         for (int n = 0; n < in->nb_samples; n++) {
 146             double out_sample;
 147
 148             out_sample = src[n] * b0 + w[0];
 149             w[0] = b1 * src[n] + w[1] + a1 * out_sample;
 150             w[1] = b2 * src[n] + a2 * out_sample;
 151
 152             buffer[write_pos] = buffer[write_pos] * decay + out_sample * feedback;
 153             dst[n] = (src[n] * dry + buffer[write_pos] * mix) * wet;
 154
 155             if (++write_pos >= buffer_samples)
 156                 write_pos = 0;
 157         }
 158
 159         s->write_pos[ch] = write_pos;
 160     }
 161
 162     return 0;
 163 }
 164
 165 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 166 {
 167     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 168     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 169     ThreadData td;
 170     AVFrame *out;
 171
 172     if (av_frame_is_writable(in)) {
 173         out = in;
 174     } else {
 175         out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 176         if (!out) {
 177             av_frame_free(&in);
 178             return AVERROR(ENOMEM);
 179         }
 180         av_frame_copy_props(out, in);
 181     }
 182
 183     td.in = in; td.out = out;
 184     ctx->internal->execute(ctx, filter_channels, &td, NULL, FFMIN(inlink->channels,
 185                                                             ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 186
 187     if (out != in)
 188         av_frame_free(&in);
 189     return ff_filter_frame(outlink, out);
 190 }
 191
 192 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 193 {
 194     ASubBoostContext *s = ctx->priv;
 195
 196     av_frame_free(&s->buffer);
 197     av_frame_free(&s->w);
 198     av_freep(&s->write_pos);
 199 }
 200
 201 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
 202                            char *res, int res_len, int flags)
 203 {
 204     int ret;
 205
 206     ret = ff_filter_process_command(ctx, cmd, args, res, res_len, flags);
 207     if (ret < 0)
 208         return ret;
 209
 210     return get_coeffs(ctx);
 211 }
 212
 213 #define OFFSET(x) offsetof(ASubBoostContext, x)
 214 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_RUNTIME_PARAM
 215
 216 static const AVOption asubboost_options[] = {
 217     { "dry",      "set dry gain", OFFSET(dry_gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.7},      0,   1, FLAGS },
 218     { "wet",      "set wet gain", OFFSET(wet_gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.7},      0,   1, FLAGS },
 219     { "decay",    "set decay",    OFFSET(decay),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.7},      0,   1, FLAGS },
 220     { "feedback", "set feedback", OFFSET(feedback), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.9},      0,   1, FLAGS },
 221     { "cutoff",   "set cutoff",   OFFSET(cutoff),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=100},     50, 900, FLAGS },
 222     { "slope",    "set slope",    OFFSET(slope),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0.0001,   1, FLAGS },
 223     { "delay",    "set delay",    OFFSET(delay),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=20},       1, 100, FLAGS },
 224     { NULL }
 225 };
 226
 227 AVFILTER_DEFINE_CLASS(asubboost);
 228
 229 static const AVFilterPad inputs[] = {
 230     {
 231         .name         = "default",
 232         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 233         .filter_frame = filter_frame,
 234         .config_props = config_input,
 235     },
 236     { NULL }
 237 };
 238
 239 static const AVFilterPad outputs[] = {
 240     {
 241         .name = "default",
 242         .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 243     },
 244     { NULL }
 245 };
 246
 247 AVFilter ff_af_asubboost = {
 248     .name           = "asubboost",
 249     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Boost subwoofer frequencies."),
 250     .query_formats  = query_formats,
 251     .priv_size      = sizeof(ASubBoostContext),
 252     .priv_class     = &asubboost_class,
 253     .uninit         = uninit,
 254     .inputs         = inputs,
 255     .outputs        = outputs,
 256     .process_command = process_command,
 257     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL |
 258                        AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 259 };