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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Paul B Mahol
   3  * Copyright (c) 2006-2008 Rob Sykes <robs@users.sourceforge.net>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /*
  23  * 2-pole filters designed by Robert Bristow-Johnson <rbj@audioimagination.com>
  24  *   see http://www.musicdsp.org/files/Audio-EQ-Cookbook.txt
  25  *
  26  * 1-pole filters based on code (c) 2000 Chris Bagwell <cbagwell@sprynet.com>
  27  *   Algorithms: Recursive single pole low/high pass filter
  28  *   Reference: The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing
  29  *
  30  *   low-pass: output[N] = input[N] * A + output[N-1] * B
  31  *     X = exp(-2.0 * pi * Fc)
  32  *     A = 1 - X
  33  *     B = X
  34  *     Fc = cutoff freq / sample rate
  35  *
  36  *     Mimics an RC low-pass filter:
  37  *
  38  *     ---/\/\/\/\----------->
  39  *                   |
  40  *                  --- C
  41  *                  ---
  42  *                   |
  43  *                   |
  44  *                   V
  45  *
  46  *   high-pass: output[N] = A0 * input[N] + A1 * input[N-1] + B1 * output[N-1]
  47  *     X  = exp(-2.0 * pi * Fc)
  48  *     A0 = (1 + X) / 2
  49  *     A1 = -(1 + X) / 2
  50  *     B1 = X
  51  *     Fc = cutoff freq / sample rate
  52  *
  53  *     Mimics an RC high-pass filter:
  54  *
  55  *         || C
  56  *     ----||--------->
  57  *         ||    |
  58  *               <
  59  *               > R
  60  *               <
  61  *               |
  62  *               V
  63  */
  64
  65 #include "libavutil/avassert.h"
  66 #include "libavutil/opt.h"
  67 #include "audio.h"
  68 #include "avfilter.h"
  69 #include "internal.h"
  70
  71 enum FilterType {
  72     biquad,
  73     equalizer,
  74     bass,
  75     treble,
  76     bandpass,
  77     bandreject,
  78     allpass,
  79     highpass,
  80     lowpass,
  81 };
  82
  83 enum WidthType {
  84     NONE,
  85     HERTZ,
  86     OCTAVE,
  87     QFACTOR,
  88     SLOPE,
  89 };
  90
  91 typedef struct ChanCache {
  92     double i1, i2;
  93     double o1, o2;
  94 } ChanCache;
  95
  96 typedef struct BiquadsContext {
  97     const AVClass *class;
  98
  99     enum FilterType filter_type;
 100     int width_type;
 101     int poles;
 102     int csg;
 103
 104     double gain;
 105     double frequency;
 106     double width;
 107     uint64_t channels;
 108
 109     double a0, a1, a2;
 110     double b0, b1, b2;
 111
 112     ChanCache *cache;
 113     int clippings;
 114     int block_align;
 115
 116     void (*filter)(struct BiquadsContext *s, const void *ibuf, void *obuf, int len,
 117                    double *i1, double *i2, double *o1, double *o2,
 118                    double b0, double b1, double b2, double a1, double a2);
 119 } BiquadsContext;
 120
 121 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 122 {
 123     BiquadsContext *s = ctx->priv;
 124
 125     if (s->filter_type != biquad) {
 126         if (s->frequency <= 0 || s->width <= 0) {
 127             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid frequency %f and/or width %f <= 0\n",
 128                    s->frequency, s->width);
 129             return AVERROR(EINVAL);
 130         }
 131     }
 132
 133     return 0;
 134 }
 135
 136 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 137 {
 138     AVFilterFormats *formats;
 139     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 140     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 141         AV_SAMPLE_FMT_S16P,
 142         AV_SAMPLE_FMT_S32P,
 143         AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
 144         AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
 145         AV_SAMPLE_FMT_NONE
 146     };
 147     int ret;
 148
 149     layouts = ff_all_channel_counts();
 150     if (!layouts)
 151         return AVERROR(ENOMEM);
 152     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 153     if (ret < 0)
 154         return ret;
 155
 156     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 157     if (!formats)
 158         return AVERROR(ENOMEM);
 159     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 160     if (ret < 0)
 161         return ret;
 162
 163     formats = ff_all_samplerates();
 164     if (!formats)
 165         return AVERROR(ENOMEM);
 166     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 167 }
 168
 169 #define BIQUAD_FILTER(name, type, min, max, need_clipping)                    \
 170 static void biquad_## name (BiquadsContext *s,                                \
 171                             const void *input, void *output, int len,         \
 172                             double *in1, double *in2,                         \
 173                             double *out1, double *out2,                       \
 174                             double b0, double b1, double b2,                  \
 175                             double a1, double a2)                             \
 176 {                                                                             \
 177     const type *ibuf = input;                                                 \
 178     type *obuf = output;                                                      \
 179     double i1 = *in1;                                                         \
 180     double i2 = *in2;                                                         \
 181     double o1 = *out1;                                                        \
 182     double o2 = *out2;                                                        \
 183     int i;                                                                    \
 184     a1 = -a1;                                                                 \
 185     a2 = -a2;                                                                 \
 186                                                                               \
 187     for (i = 0; i+1 < len; i++) {                                             \
 188         o2 = i2 * b2 + i1 * b1 + ibuf[i] * b0 + o2 * a2 + o1 * a1;            \
 189         i2 = ibuf[i];                                                         \
 190         if (need_clipping && o2 < min) {                                      \
 191             s->clippings++;                                                   \
 192             obuf[i] = min;                                                    \
 193         } else if (need_clipping && o2 > max) {                               \
 194             s->clippings++;                                                   \
 195             obuf[i] = max;                                                    \
 196         } else {                                                              \
 197             obuf[i] = o2;                                                     \
 198         }                                                                     \
 199         i++;                                                                  \
 200         o1 = i1 * b2 + i2 * b1 + ibuf[i] * b0 + o1 * a2 + o2 * a1;            \
 201         i1 = ibuf[i];                                                         \
 202         if (need_clipping && o1 < min) {                                      \
 203             s->clippings++;                                                   \
 204             obuf[i] = min;                                                    \
 205         } else if (need_clipping && o1 > max) {                               \
 206             s->clippings++;                                                   \
 207             obuf[i] = max;                                                    \
 208         } else {                                                              \
 209             obuf[i] = o1;                                                     \
 210         }                                                                     \
 211     }                                                                         \
 212     if (i < len) {                                                            \
 213         double o0 = ibuf[i] * b0 + i1 * b1 + i2 * b2 + o1 * a1 + o2 * a2;     \
 214         i2 = i1;                                                              \
 215         i1 = ibuf[i];                                                         \
 216         o2 = o1;                                                              \
 217         o1 = o0;                                                              \
 218         if (need_clipping && o0 < min) {                                      \
 219             s->clippings++;                                                   \
 220             obuf[i] = min;                                                    \
 221         } else if (need_clipping && o0 > max) {                               \
 222             s->clippings++;                                                   \
 223             obuf[i] = max;                                                    \
 224         } else {                                                              \
 225             obuf[i] = o0;                                                     \
 226         }                                                                     \
 227     }                                                                         \
 228     *in1  = i1;                                                               \
 229     *in2  = i2;                                                               \
 230     *out1 = o1;                                                               \
 231     *out2 = o2;                                                               \
 232 }
 233
 234 BIQUAD_FILTER(s16, int16_t, INT16_MIN, INT16_MAX, 1)
 235 BIQUAD_FILTER(s32, int32_t, INT32_MIN, INT32_MAX, 1)
 236 BIQUAD_FILTER(flt, float,   -1., 1., 0)
 237 BIQUAD_FILTER(dbl, double,  -1., 1., 0)
 238
 239 static int config_filter(AVFilterLink *outlink, int reset)
 240 {
 241     AVFilterContext *ctx    = outlink->src;
 242     BiquadsContext *s       = ctx->priv;
 243     AVFilterLink *inlink    = ctx->inputs[0];
 244     double A = exp(s->gain / 40 * log(10.));
 245     double w0 = 2 * M_PI * s->frequency / inlink->sample_rate;
 246     double alpha;
 247
 248     if (w0 > M_PI) {
 249         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 250                "Invalid frequency %f. Frequency must be less than half the sample-rate %d.\n",
 251                s->frequency, inlink->sample_rate);
 252         return AVERROR(EINVAL);
 253     }
 254
 255     switch (s->width_type) {
 256     case NONE:
 257         alpha = 0.0;
 258         break;
 259     case HERTZ:
 260         alpha = sin(w0) / (2 * s->frequency / s->width);
 261         break;
 262     case OCTAVE:
 263         alpha = sin(w0) * sinh(log(2.) / 2 * s->width * w0 / sin(w0));
 264         break;
 265     case QFACTOR:
 266         alpha = sin(w0) / (2 * s->width);
 267         break;
 268     case SLOPE:
 269         alpha = sin(w0) / 2 * sqrt((A + 1 / A) * (1 / s->width - 1) + 2);
 270         break;
 271     default:
 272         av_assert0(0);
 273     }
 274
 275     switch (s->filter_type) {
 276     case biquad:
 277         break;
 278     case equalizer:
 279         s->a0 =   1 + alpha / A;
 280         s->a1 =  -2 * cos(w0);
 281         s->a2 =   1 - alpha / A;
 282         s->b0 =   1 + alpha * A;
 283         s->b1 =  -2 * cos(w0);
 284         s->b2 =   1 - alpha * A;
 285         break;
 286     case bass:
 287         s->a0 =          (A + 1) + (A - 1) * cos(w0) + 2 * sqrt(A) * alpha;
 288         s->a1 =    -2 * ((A - 1) + (A + 1) * cos(w0));
 289         s->a2 =          (A + 1) + (A - 1) * cos(w0) - 2 * sqrt(A) * alpha;
 290         s->b0 =     A * ((A + 1) - (A - 1) * cos(w0) + 2 * sqrt(A) * alpha);
 291         s->b1 = 2 * A * ((A - 1) - (A + 1) * cos(w0));
 292         s->b2 =     A * ((A + 1) - (A - 1) * cos(w0) - 2 * sqrt(A) * alpha);
 293         break;
 294     case treble:
 295         s->a0 =          (A + 1) - (A - 1) * cos(w0) + 2 * sqrt(A) * alpha;
 296         s->a1 =     2 * ((A - 1) - (A + 1) * cos(w0));
 297         s->a2 =          (A + 1) - (A - 1) * cos(w0) - 2 * sqrt(A) * alpha;
 298         s->b0 =     A * ((A + 1) + (A - 1) * cos(w0) + 2 * sqrt(A) * alpha);
 299         s->b1 =-2 * A * ((A - 1) + (A + 1) * cos(w0));
 300         s->b2 =     A * ((A + 1) + (A - 1) * cos(w0) - 2 * sqrt(A) * alpha);
 301         break;
 302     case bandpass:
 303         if (s->csg) {
 304             s->a0 =  1 + alpha;
 305             s->a1 = -2 * cos(w0);
 306             s->a2 =  1 - alpha;
 307             s->b0 =  sin(w0) / 2;
 308             s->b1 =  0;
 309             s->b2 = -sin(w0) / 2;
 310         } else {
 311             s->a0 =  1 + alpha;
 312             s->a1 = -2 * cos(w0);
 313             s->a2 =  1 - alpha;
 314             s->b0 =  alpha;
 315             s->b1 =  0;
 316             s->b2 = -alpha;
 317         }
 318         break;
 319     case bandreject:
 320         s->a0 =  1 + alpha;
 321         s->a1 = -2 * cos(w0);
 322         s->a2 =  1 - alpha;
 323         s->b0 =  1;
 324         s->b1 = -2 * cos(w0);
 325         s->b2 =  1;
 326         break;
 327     case lowpass:
 328         if (s->poles == 1) {
 329             s->a0 = 1;
 330             s->a1 = -exp(-w0);
 331             s->a2 = 0;
 332             s->b0 = 1 + s->a1;
 333             s->b1 = 0;
 334             s->b2 = 0;
 335         } else {
 336             s->a0 =  1 + alpha;
 337             s->a1 = -2 * cos(w0);
 338             s->a2 =  1 - alpha;
 339             s->b0 = (1 - cos(w0)) / 2;
 340             s->b1 =  1 - cos(w0);
 341             s->b2 = (1 - cos(w0)) / 2;
 342         }
 343         break;
 344     case highpass:
 345         if (s->poles == 1) {
 346             s->a0 = 1;
 347             s->a1 = -exp(-w0);
 348             s->a2 = 0;
 349             s->b0 = (1 - s->a1) / 2;
 350             s->b1 = -s->b0;
 351             s->b2 = 0;
 352         } else {
 353             s->a0 =   1 + alpha;
 354             s->a1 =  -2 * cos(w0);
 355             s->a2 =   1 - alpha;
 356             s->b0 =  (1 + cos(w0)) / 2;
 357             s->b1 = -(1 + cos(w0));
 358             s->b2 =  (1 + cos(w0)) / 2;
 359         }
 360         break;
 361     case allpass:
 362         s->a0 =  1 + alpha;
 363         s->a1 = -2 * cos(w0);
 364         s->a2 =  1 - alpha;
 365         s->b0 =  1 - alpha;
 366         s->b1 = -2 * cos(w0);
 367         s->b2 =  1 + alpha;
 368         break;
 369     default:
 370         av_assert0(0);
 371     }
 372
 373     s->a1 /= s->a0;
 374     s->a2 /= s->a0;
 375     s->b0 /= s->a0;
 376     s->b1 /= s->a0;
 377     s->b2 /= s->a0;
 378
 379     s->cache = av_realloc_f(s->cache, sizeof(ChanCache), inlink->channels);
 380     if (!s->cache)
 381         return AVERROR(ENOMEM);
 382     if (reset)
 383         memset(s->cache, 0, sizeof(ChanCache) * inlink->channels);
 384
 385     switch (inlink->format) {
 386     case AV_SAMPLE_FMT_S16P: s->filter = biquad_s16; break;
 387     case AV_SAMPLE_FMT_S32P: s->filter = biquad_s32; break;
 388     case AV_SAMPLE_FMT_FLTP: s->filter = biquad_flt; break;
 389     case AV_SAMPLE_FMT_DBLP: s->filter = biquad_dbl; break;
 390     default: av_assert0(0);
 391     }
 392
 393     s->block_align = av_get_bytes_per_sample(inlink->format);
 394
 395     return 0;
 396 }
 397
 398 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 399 {
 400     return config_filter(outlink, 1);
 401 }
 402
 403 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 404 {
 405     AVFilterContext  *ctx = inlink->dst;
 406     BiquadsContext *s     = ctx->priv;
 407     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 408     AVFrame *out_buf;
 409     int nb_samples = buf->nb_samples;
 410     int ch;
 411
 412     if (av_frame_is_writable(buf)) {
 413         out_buf = buf;
 414     } else {
 415         out_buf = ff_get_audio_buffer(inlink, nb_samples);
 416         if (!out_buf) {
 417             av_frame_free(&buf);
 418             return AVERROR(ENOMEM);
 419         }
 420         av_frame_copy_props(out_buf, buf);
 421     }
 422
 423     for (ch = 0; ch < buf->channels; ch++) {
 424         if (!((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, ch) & s->channels))) {
 425             if (buf != out_buf)
 426                 memcpy(out_buf->extended_data[ch], buf->extended_data[ch], nb_samples * s->block_align);
 427             continue;
 428         }
 429         s->filter(s, buf->extended_data[ch],
 430                   out_buf->extended_data[ch], nb_samples,
 431                   &s->cache[ch].i1, &s->cache[ch].i2,
 432                   &s->cache[ch].o1, &s->cache[ch].o2,
 433                   s->b0, s->b1, s->b2, s->a1, s->a2);
 434     }
 435
 436     if (s->clippings > 0)
 437         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "clipping %d times. Please reduce gain.\n", s->clippings);
 438     s->clippings = 0;
 439
 440     if (buf != out_buf)
 441         av_frame_free(&buf);
 442
 443     return ff_filter_frame(outlink, out_buf);
 444 }
 445
 446 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
 447                            char *res, int res_len, int flags)
 448 {
 449     BiquadsContext *s = ctx->priv;
 450     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 451
 452     if ((!strcmp(cmd, "frequency") || !strcmp(cmd, "f")) &&
 453         (s->filter_type == equalizer ||
 454          s->filter_type == bass      ||
 455          s->filter_type == treble    ||
 456          s->filter_type == bandpass  ||
 457          s->filter_type == bandreject||
 458          s->filter_type == lowpass   ||
 459          s->filter_type == highpass  ||
 460          s->filter_type == allpass)) {
 461         double freq;
 462
 463         if (sscanf(args, "%lf", &freq) != 1) {
 464             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid frequency value.\n");
 465             return AVERROR(EINVAL);
 466         }
 467
 468         s->frequency = freq;
 469     } else if ((!strcmp(cmd, "gain") || !strcmp(cmd, "g")) &&
 470         (s->filter_type == equalizer ||
 471          s->filter_type == bass      ||
 472          s->filter_type == treble)) {
 473         double gain;
 474
 475         if (sscanf(args, "%lf", &gain) != 1) {
 476             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid gain value.\n");
 477             return AVERROR(EINVAL);
 478         }
 479
 480         s->gain = gain;
 481     } else if ((!strcmp(cmd, "width") || !strcmp(cmd, "w")) &&
 482         (s->filter_type == equalizer ||
 483          s->filter_type == bass      ||
 484          s->filter_type == treble    ||
 485          s->filter_type == bandpass  ||
 486          s->filter_type == bandreject||
 487          s->filter_type == lowpass   ||
 488          s->filter_type == highpass  ||
 489          s->filter_type == allpass)) {
 490         double width;
 491
 492         if (sscanf(args, "%lf", &width) != 1) {
 493             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid width value.\n");
 494             return AVERROR(EINVAL);
 495         }
 496
 497         s->width = width;
 498     } else if ((!strcmp(cmd, "width_type") || !strcmp(cmd, "t")) &&
 499         (s->filter_type == equalizer ||
 500          s->filter_type == bass      ||
 501          s->filter_type == treble    ||
 502          s->filter_type == bandpass  ||
 503          s->filter_type == bandreject||
 504          s->filter_type == lowpass   ||
 505          s->filter_type == highpass  ||
 506          s->filter_type == allpass)) {
 507         char width_type;
 508
 509         if (sscanf(args, "%c", &width_type) != 1) {
 510             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid width_type value.\n");
 511             return AVERROR(EINVAL);
 512         }
 513
 514         switch (width_type) {
 515         case 'h': width_type = HERTZ;   break;
 516         case 'q': width_type = QFACTOR; break;
 517         case 'o': width_type = OCTAVE;  break;
 518         case 's': width_type = SLOPE;   break;
 519         default:
 520             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid width_type value: %c\n", width_type);
 521             return AVERROR(EINVAL);
 522         }
 523
 524         s->width_type = width_type;
 525     } else if ((!strcmp(cmd, "a0") ||
 526                 !strcmp(cmd, "a1") ||
 527                 !strcmp(cmd, "a2") ||
 528                 !strcmp(cmd, "b0") ||
 529                 !strcmp(cmd, "b1") ||
 530                 !strcmp(cmd, "b2")) &&
 531                s->filter_type == biquad) {
 532         double value;
 533
 534         if (sscanf(args, "%lf", &value) != 1) {
 535             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid biquad value.\n");
 536             return AVERROR(EINVAL);
 537         }
 538
 539         if (!strcmp(cmd, "a0"))
 540             s->a0 = value;
 541         else if (!strcmp(cmd, "a1"))
 542             s->a1 = value;
 543         else if (!strcmp(cmd, "a2"))
 544             s->a2 = value;
 545         else if (!strcmp(cmd, "b0"))
 546             s->b0 = value;
 547         else if (!strcmp(cmd, "b1"))
 548             s->b1 = value;
 549         else if (!strcmp(cmd, "b2"))
 550             s->b2 = value;
 551     }
 552
 553     return config_filter(outlink, 0);
 554 }
 555
 556 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 557 {
 558     BiquadsContext *s = ctx->priv;
 559
 560     av_freep(&s->cache);
 561 }
 562
 563 static const AVFilterPad inputs[] = {
 564     {
 565         .name         = "default",
 566         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 567         .filter_frame = filter_frame,
 568     },
 569     { NULL }
 570 };
 571
 572 static const AVFilterPad outputs[] = {
 573     {
 574         .name         = "default",
 575         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 576         .config_props = config_output,
 577     },
 578     { NULL }
 579 };
 580
 581 #define OFFSET(x) offsetof(BiquadsContext, x)
 582 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 583
 584 #define DEFINE_BIQUAD_FILTER(name_, description_)                       \
 585 AVFILTER_DEFINE_CLASS(name_);                                           \
 586 static av_cold int name_##_init(AVFilterContext *ctx) \
 587 {                                                                       \
 588     BiquadsContext *s = ctx->priv;                                      \
 589     s->class = &name_##_class;                                          \
 590     s->filter_type = name_;                                             \
 591     return init(ctx);                                             \
 592 }                                                                       \
 593                                                          \
 594 AVFilter ff_af_##name_ = {                         \
 595     .name          = #name_,                             \
 596     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL(description_), \
 597     .priv_size     = sizeof(BiquadsContext),             \
 598     .init          = name_##_init,                       \
 599     .uninit        = uninit,                             \
 600     .query_formats = query_formats,                      \
 601     .inputs        = inputs,                             \
 602     .outputs       = outputs,                            \
 603     .priv_class    = &name_##_class,                     \
 604     .process_command = process_command,                  \
 605 }
 606
 607 #if CONFIG_EQUALIZER_FILTER
 608 static const AVOption equalizer_options[] = {
 609     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, 0, 999999, FLAGS},
 610     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, 0, 999999, FLAGS},
 611     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 612     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 613     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 614     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 615     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 616     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 617     {"width", "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, 0, 999, FLAGS},
 618     {"w",     "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, 0, 999, FLAGS},
 619     {"gain", "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 620     {"g",    "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 621     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 622     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 623     {NULL}
 624 };
 625
 626 DEFINE_BIQUAD_FILTER(equalizer, "Apply two-pole peaking equalization (EQ) filter.");
 627 #endif  /* CONFIG_EQUALIZER_FILTER */
 628 #if CONFIG_BASS_FILTER
 629 static const AVOption bass_options[] = {
 630     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=100}, 0, 999999, FLAGS},
 631     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=100}, 0, 999999, FLAGS},
 632     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 633     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 634     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 635     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 636     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 637     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 638     {"width", "set shelf transition steep", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 639     {"w",     "set shelf transition steep", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 640     {"gain", "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 641     {"g",    "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 642     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 643     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 644     {NULL}
 645 };
 646
 647 DEFINE_BIQUAD_FILTER(bass, "Boost or cut lower frequencies.");
 648 #endif  /* CONFIG_BASS_FILTER */
 649 #if CONFIG_TREBLE_FILTER
 650 static const AVOption treble_options[] = {
 651     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 652     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 653     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 654     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 655     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 656     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 657     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 658     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 659     {"width", "set shelf transition steep", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 660     {"w",     "set shelf transition steep", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 661     {"gain", "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 662     {"g",    "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 663     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 664     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 665     {NULL}
 666 };
 667
 668 DEFINE_BIQUAD_FILTER(treble, "Boost or cut upper frequencies.");
 669 #endif  /* CONFIG_TREBLE_FILTER */
 670 #if CONFIG_BANDPASS_FILTER
 671 static const AVOption bandpass_options[] = {
 672     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 673     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 674     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 675     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 676     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 677     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 678     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 679     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 680     {"width", "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 999, FLAGS},
 681     {"w",     "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 999, FLAGS},
 682     {"csg",   "use constant skirt gain", OFFSET(csg), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64=0}, 0, 1, FLAGS},
 683     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 684     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 685     {NULL}
 686 };
 687
 688 DEFINE_BIQUAD_FILTER(bandpass, "Apply a two-pole Butterworth band-pass filter.");
 689 #endif  /* CONFIG_BANDPASS_FILTER */
 690 #if CONFIG_BANDREJECT_FILTER
 691 static const AVOption bandreject_options[] = {
 692     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 693     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 694     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 695     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 696     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 697     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 698     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 699     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 700     {"width", "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 999, FLAGS},
 701     {"w",     "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 999, FLAGS},
 702     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 703     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 704     {NULL}
 705 };
 706
 707 DEFINE_BIQUAD_FILTER(bandreject, "Apply a two-pole Butterworth band-reject filter.");
 708 #endif  /* CONFIG_BANDREJECT_FILTER */
 709 #if CONFIG_LOWPASS_FILTER
 710 static const AVOption lowpass_options[] = {
 711     {"frequency", "set frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=500}, 0, 999999, FLAGS},
 712     {"f",         "set frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=500}, 0, 999999, FLAGS},
 713     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 714     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 715     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 716     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 717     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 718     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 719     {"width", "set width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.707}, 0, 99999, FLAGS},
 720     {"w",     "set width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.707}, 0, 99999, FLAGS},
 721     {"poles", "set number of poles", OFFSET(poles), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 1, 2, FLAGS},
 722     {"p",     "set number of poles", OFFSET(poles), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 1, 2, FLAGS},
 723     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 724     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 725     {NULL}
 726 };
 727
 728 DEFINE_BIQUAD_FILTER(lowpass, "Apply a low-pass filter with 3dB point frequency.");
 729 #endif  /* CONFIG_LOWPASS_FILTER */
 730 #if CONFIG_HIGHPASS_FILTER
 731 static const AVOption highpass_options[] = {
 732     {"frequency", "set frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 733     {"f",         "set frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 734     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 735     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 736     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 737     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 738     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 739     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 740     {"width", "set width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.707}, 0, 99999, FLAGS},
 741     {"w",     "set width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.707}, 0, 99999, FLAGS},
 742     {"poles", "set number of poles", OFFSET(poles), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 1, 2, FLAGS},
 743     {"p",     "set number of poles", OFFSET(poles), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 1, 2, FLAGS},
 744     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 745     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 746     {NULL}
 747 };
 748
 749 DEFINE_BIQUAD_FILTER(highpass, "Apply a high-pass filter with 3dB point frequency.");
 750 #endif  /* CONFIG_HIGHPASS_FILTER */
 751 #if CONFIG_ALLPASS_FILTER
 752 static const AVOption allpass_options[] = {
 753     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 754     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 755     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=HERTZ}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 756     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=HERTZ}, HERTZ, SLOPE, FLAGS, "width_type"},
 757     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 758     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 759     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 760     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 761     {"width", "set filter-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=707.1}, 0, 99999, FLAGS},
 762     {"w",     "set filter-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=707.1}, 0, 99999, FLAGS},
 763     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 764     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 765     {NULL}
 766 };
 767
 768 DEFINE_BIQUAD_FILTER(allpass, "Apply a two-pole all-pass filter.");
 769 #endif  /* CONFIG_ALLPASS_FILTER */
 770 #if CONFIG_BIQUAD_FILTER
 771 static const AVOption biquad_options[] = {
 772     {"a0", NULL, OFFSET(a0), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, INT16_MIN, INT16_MAX, FLAGS},
 773     {"a1", NULL, OFFSET(a1), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, INT16_MIN, INT16_MAX, FLAGS},
 774     {"a2", NULL, OFFSET(a2), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, INT16_MIN, INT16_MAX, FLAGS},
 775     {"b0", NULL, OFFSET(b0), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, INT16_MIN, INT16_MAX, FLAGS},
 776     {"b1", NULL, OFFSET(b1), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, INT16_MIN, INT16_MAX, FLAGS},
 777     {"b2", NULL, OFFSET(b2), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, INT16_MIN, INT16_MAX, FLAGS},
 778     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 779     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 780     {NULL}
 781 };
 782
 783 DEFINE_BIQUAD_FILTER(biquad, "Apply a biquad IIR filter with the given coefficients.");
 784 #endif  /* CONFIG_BIQUAD_FILTER */