git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/af_asupercut.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 BiquadCoeffs {
  27     double a1, a2;
  28     double b0, b1, b2;
  29 } BiquadCoeffs;
  30
  31 typedef struct ASuperCutContext {
  32     const AVClass *class;
  33
  34     double cutoff;
  35
  36     int bypass;
  37
  38     BiquadCoeffs coeffs[5];
  39
  40     AVFrame *w;
  41 } ASuperCutContext;
  42
  43 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  44 {
  45     AVFilterFormats *formats = NULL;
  46     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
  47     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
  48         AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
  49         AV_SAMPLE_FMT_NONE
  50     };
  51     int ret;
  52
  53     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
  54     if (!formats)
  55         return AVERROR(ENOMEM);
  56     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
  57     if (ret < 0)
  58         return ret;
  59
  60     layouts = ff_all_channel_counts();
  61     if (!layouts)
  62         return AVERROR(ENOMEM);
  63
  64     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
  65     if (ret < 0)
  66         return ret;
  67
  68     formats = ff_all_samplerates();
  69     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
  70 }
  71
  72 static int get_coeffs(AVFilterContext *ctx)
  73 {
  74     ASuperCutContext *s = ctx->priv;
  75     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
  76     double w0 = s->cutoff / inlink->sample_rate;
  77     double K = tan(M_PI * w0);
  78     double q[5];
  79
  80     s->bypass = w0 >= 0.5;
  81     if (s->bypass)
  82         return 0;
  83
  84     q[0] = 0.50623256;
  85     q[1] = 0.56116312;
  86     q[2] = 0.70710678;
  87     q[3] = 1.10134463;
  88     q[4] = 3.19622661;
  89
  90     for (int b = 0; b < 5; b++) {
  91         BiquadCoeffs *coeffs = &s->coeffs[b];
  92         double norm = 1.0 / (1.0 + K / q[b] + K * K);
  93
  94         coeffs->b0 = K * K * norm;
  95         coeffs->b1 = 2.0 * coeffs->b0;
  96         coeffs->b2 = coeffs->b0;
  97         coeffs->a1 = -2.0 * (K * K - 1.0) * norm;
  98         coeffs->a2 = -(1.0 - K / q[b] + K * K) * norm;
  99     }
 100
 101     return 0;
 102 }
 103
 104 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 105 {
 106     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 107     ASuperCutContext *s = ctx->priv;
 108
 109     s->w = ff_get_audio_buffer(inlink, 2 * 5);
 110     if (!s->w)
 111         return AVERROR(ENOMEM);
 112
 113     return get_coeffs(ctx);
 114 }
 115
 116 typedef struct ThreadData {
 117     AVFrame *in, *out;
 118 } ThreadData;
 119
 120 static int filter_channels(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 121 {
 122     ASuperCutContext *s = ctx->priv;
 123     ThreadData *td = arg;
 124     AVFrame *out = td->out;
 125     AVFrame *in = td->in;
 126     const int start = (in->channels * jobnr) / nb_jobs;
 127     const int end = (in->channels * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 128
 129     for (int ch = start; ch < end; ch++) {
 130         const double *src = (const double *)in->extended_data[ch];
 131         double *dst = (double *)out->extended_data[ch];
 132
 133         for (int b = 0; b < 5; b++) {
 134             BiquadCoeffs *coeffs = &s->coeffs[b];
 135             const double a1 = coeffs->a1;
 136             const double a2 = coeffs->a2;
 137             const double b0 = coeffs->b0;
 138             const double b1 = coeffs->b1;
 139             const double b2 = coeffs->b2;
 140             double *w = ((double *)s->w->extended_data[ch]) + b * 2;
 141
 142             for (int n = 0; n < in->nb_samples; n++) {
 143                 double sin = b ? dst[n] : src[n];
 144                 double sout = sin * b0 + w[0];
 145
 146                 w[0] = b1 * sin + w[1] + a1 * sout;
 147                 w[1] = b2 * sin + a2 * sout;
 148
 149                 dst[n] = sout;
 150             }
 151         }
 152     }
 153
 154     return 0;
 155 }
 156
 157 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 158 {
 159     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 160     ASuperCutContext *s = ctx->priv;
 161     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 162     ThreadData td;
 163     AVFrame *out;
 164
 165     if (s->bypass)
 166         return ff_filter_frame(outlink, in);
 167
 168     if (av_frame_is_writable(in)) {
 169         out = in;
 170     } else {
 171         out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 172         if (!out) {
 173             av_frame_free(&in);
 174             return AVERROR(ENOMEM);
 175         }
 176         av_frame_copy_props(out, in);
 177     }
 178
 179     td.in = in; td.out = out;
 180     ctx->internal->execute(ctx, filter_channels, &td, NULL, FFMIN(inlink->channels,
 181                                                             ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 182
 183     if (out != in)
 184         av_frame_free(&in);
 185     return ff_filter_frame(outlink, out);
 186 }
 187
 188 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
 189                            char *res, int res_len, int flags)
 190 {
 191     int ret;
 192
 193     ret = ff_filter_process_command(ctx, cmd, args, res, res_len, flags);
 194     if (ret < 0)
 195         return ret;
 196
 197     return get_coeffs(ctx);
 198 }
 199
 200 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 201 {
 202     ASuperCutContext *s = ctx->priv;
 203
 204     av_frame_free(&s->w);
 205 }
 206
 207 #define OFFSET(x) offsetof(ASuperCutContext, x)
 208 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_RUNTIME_PARAM
 209
 210 static const AVOption asupercut_options[] = {
 211     { "cutoff", "set cutoff frequency", OFFSET(cutoff), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=20000}, 20000, 192000, FLAGS },
 212     { NULL }
 213 };
 214
 215 AVFILTER_DEFINE_CLASS(asupercut);
 216
 217 static const AVFilterPad inputs[] = {
 218     {
 219         .name         = "default",
 220         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 221         .filter_frame = filter_frame,
 222         .config_props = config_input,
 223     },
 224     { NULL }
 225 };
 226
 227 static const AVFilterPad outputs[] = {
 228     {
 229         .name = "default",
 230         .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 231     },
 232     { NULL }
 233 };
 234
 235 AVFilter ff_af_asupercut = {
 236     .name            = "asupercut",
 237     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Cut super frequencies."),
 238     .query_formats   = query_formats,
 239     .priv_size       = sizeof(ASuperCutContext),
 240     .priv_class      = &asupercut_class,
 241     .uninit          = uninit,
 242     .inputs          = inputs,
 243     .outputs         = outputs,
 244     .process_command = process_command,
 245     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC |
 246                        AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 247 };