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     KHERTZ,
  90     NB_WTYPE,
  91 };
  92
  93 typedef struct ChanCache {
  94     double i1, i2;
  95     double o1, o2;
  96 } ChanCache;
  97
  98 typedef struct BiquadsContext {
  99     const AVClass *class;
 100
 101     enum FilterType filter_type;
 102     int width_type;
 103     int poles;
 104     int csg;
 105
 106     double gain;
 107     double frequency;
 108     double width;
 109     uint64_t channels;
 110
 111     double a0, a1, a2;
 112     double b0, b1, b2;
 113
 114     ChanCache *cache;
 115     int clippings;
 116     int block_align;
 117
 118     void (*filter)(struct BiquadsContext *s, const void *ibuf, void *obuf, int len,
 119                    double *i1, double *i2, double *o1, double *o2,
 120                    double b0, double b1, double b2, double a1, double a2);
 121 } BiquadsContext;
 122
 123 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 124 {
 125     BiquadsContext *s = ctx->priv;
 126
 127     if (s->filter_type != biquad) {
 128         if (s->frequency <= 0 || s->width <= 0) {
 129             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid frequency %f and/or width %f <= 0\n",
 130                    s->frequency, s->width);
 131             return AVERROR(EINVAL);
 132         }
 133     }
 134
 135     return 0;
 136 }
 137
 138 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 139 {
 140     AVFilterFormats *formats;
 141     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 142     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 143         AV_SAMPLE_FMT_S16P,
 144         AV_SAMPLE_FMT_S32P,
 145         AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
 146         AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
 147         AV_SAMPLE_FMT_NONE
 148     };
 149     int ret;
 150
 151     layouts = ff_all_channel_counts();
 152     if (!layouts)
 153         return AVERROR(ENOMEM);
 154     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 155     if (ret < 0)
 156         return ret;
 157
 158     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 159     if (!formats)
 160         return AVERROR(ENOMEM);
 161     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 162     if (ret < 0)
 163         return ret;
 164
 165     formats = ff_all_samplerates();
 166     if (!formats)
 167         return AVERROR(ENOMEM);
 168     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 169 }
 170
 171 #define BIQUAD_FILTER(name, type, min, max, need_clipping)                    \
 172 static void biquad_## name (BiquadsContext *s,                                \
 173                             const void *input, void *output, int len,         \
 174                             double *in1, double *in2,                         \
 175                             double *out1, double *out2,                       \
 176                             double b0, double b1, double b2,                  \
 177                             double a1, double a2)                             \
 178 {                                                                             \
 179     const type *ibuf = input;                                                 \
 180     type *obuf = output;                                                      \
 181     double i1 = *in1;                                                         \
 182     double i2 = *in2;                                                         \
 183     double o1 = *out1;                                                        \
 184     double o2 = *out2;                                                        \
 185     int i;                                                                    \
 186     a1 = -a1;                                                                 \
 187     a2 = -a2;                                                                 \
 188                                                                               \
 189     for (i = 0; i+1 < len; i++) {                                             \
 190         o2 = i2 * b2 + i1 * b1 + ibuf[i] * b0 + o2 * a2 + o1 * a1;            \
 191         i2 = ibuf[i];                                                         \
 192         if (need_clipping && o2 < min) {                                      \
 193             s->clippings++;                                                   \
 194             obuf[i] = min;                                                    \
 195         } else if (need_clipping && o2 > max) {                               \
 196             s->clippings++;                                                   \
 197             obuf[i] = max;                                                    \
 198         } else {                                                              \
 199             obuf[i] = o2;                                                     \
 200         }                                                                     \
 201         i++;                                                                  \
 202         o1 = i1 * b2 + i2 * b1 + ibuf[i] * b0 + o1 * a2 + o2 * a1;            \
 203         i1 = ibuf[i];                                                         \
 204         if (need_clipping && o1 < min) {                                      \
 205             s->clippings++;                                                   \
 206             obuf[i] = min;                                                    \
 207         } else if (need_clipping && o1 > max) {                               \
 208             s->clippings++;                                                   \
 209             obuf[i] = max;                                                    \
 210         } else {                                                              \
 211             obuf[i] = o1;                                                     \
 212         }                                                                     \
 213     }                                                                         \
 214     if (i < len) {                                                            \
 215         double o0 = ibuf[i] * b0 + i1 * b1 + i2 * b2 + o1 * a1 + o2 * a2;     \
 216         i2 = i1;                                                              \
 217         i1 = ibuf[i];                                                         \
 218         o2 = o1;                                                              \
 219         o1 = o0;                                                              \
 220         if (need_clipping && o0 < min) {                                      \
 221             s->clippings++;                                                   \
 222             obuf[i] = min;                                                    \
 223         } else if (need_clipping && o0 > max) {                               \
 224             s->clippings++;                                                   \
 225             obuf[i] = max;                                                    \
 226         } else {                                                              \
 227             obuf[i] = o0;                                                     \
 228         }                                                                     \
 229     }                                                                         \
 230     *in1  = i1;                                                               \
 231     *in2  = i2;                                                               \
 232     *out1 = o1;                                                               \
 233     *out2 = o2;                                                               \
 234 }
 235
 236 BIQUAD_FILTER(s16, int16_t, INT16_MIN, INT16_MAX, 1)
 237 BIQUAD_FILTER(s32, int32_t, INT32_MIN, INT32_MAX, 1)
 238 BIQUAD_FILTER(flt, float,   -1., 1., 0)
 239 BIQUAD_FILTER(dbl, double,  -1., 1., 0)
 240
 241 static int config_filter(AVFilterLink *outlink, int reset)
 242 {
 243     AVFilterContext *ctx    = outlink->src;
 244     BiquadsContext *s       = ctx->priv;
 245     AVFilterLink *inlink    = ctx->inputs[0];
 246     double A = exp(s->gain / 40 * log(10.));
 247     double w0 = 2 * M_PI * s->frequency / inlink->sample_rate;
 248     double alpha;
 249
 250     if (w0 > M_PI) {
 251         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 252                "Invalid frequency %f. Frequency must be less than half the sample-rate %d.\n",
 253                s->frequency, inlink->sample_rate);
 254         return AVERROR(EINVAL);
 255     }
 256
 257     switch (s->width_type) {
 258     case NONE:
 259         alpha = 0.0;
 260         break;
 261     case HERTZ:
 262         alpha = sin(w0) / (2 * s->frequency / s->width);
 263         break;
 264     case KHERTZ:
 265         alpha = sin(w0) / (2 * s->frequency / (s->width * 1000));
 266         break;
 267     case OCTAVE:
 268         alpha = sin(w0) * sinh(log(2.) / 2 * s->width * w0 / sin(w0));
 269         break;
 270     case QFACTOR:
 271         alpha = sin(w0) / (2 * s->width);
 272         break;
 273     case SLOPE:
 274         alpha = sin(w0) / 2 * sqrt((A + 1 / A) * (1 / s->width - 1) + 2);
 275         break;
 276     default:
 277         av_assert0(0);
 278     }
 279
 280     switch (s->filter_type) {
 281     case biquad:
 282         break;
 283     case equalizer:
 284         s->a0 =   1 + alpha / A;
 285         s->a1 =  -2 * cos(w0);
 286         s->a2 =   1 - alpha / A;
 287         s->b0 =   1 + alpha * A;
 288         s->b1 =  -2 * cos(w0);
 289         s->b2 =   1 - alpha * A;
 290         break;
 291     case bass:
 292         s->a0 =          (A + 1) + (A - 1) * cos(w0) + 2 * sqrt(A) * alpha;
 293         s->a1 =    -2 * ((A - 1) + (A + 1) * cos(w0));
 294         s->a2 =          (A + 1) + (A - 1) * cos(w0) - 2 * sqrt(A) * alpha;
 295         s->b0 =     A * ((A + 1) - (A - 1) * cos(w0) + 2 * sqrt(A) * alpha);
 296         s->b1 = 2 * A * ((A - 1) - (A + 1) * cos(w0));
 297         s->b2 =     A * ((A + 1) - (A - 1) * cos(w0) - 2 * sqrt(A) * alpha);
 298         break;
 299     case treble:
 300         s->a0 =          (A + 1) - (A - 1) * cos(w0) + 2 * sqrt(A) * alpha;
 301         s->a1 =     2 * ((A - 1) - (A + 1) * cos(w0));
 302         s->a2 =          (A + 1) - (A - 1) * cos(w0) - 2 * sqrt(A) * alpha;
 303         s->b0 =     A * ((A + 1) + (A - 1) * cos(w0) + 2 * sqrt(A) * alpha);
 304         s->b1 =-2 * A * ((A - 1) + (A + 1) * cos(w0));
 305         s->b2 =     A * ((A + 1) + (A - 1) * cos(w0) - 2 * sqrt(A) * alpha);
 306         break;
 307     case bandpass:
 308         if (s->csg) {
 309             s->a0 =  1 + alpha;
 310             s->a1 = -2 * cos(w0);
 311             s->a2 =  1 - alpha;
 312             s->b0 =  sin(w0) / 2;
 313             s->b1 =  0;
 314             s->b2 = -sin(w0) / 2;
 315         } else {
 316             s->a0 =  1 + alpha;
 317             s->a1 = -2 * cos(w0);
 318             s->a2 =  1 - alpha;
 319             s->b0 =  alpha;
 320             s->b1 =  0;
 321             s->b2 = -alpha;
 322         }
 323         break;
 324     case bandreject:
 325         s->a0 =  1 + alpha;
 326         s->a1 = -2 * cos(w0);
 327         s->a2 =  1 - alpha;
 328         s->b0 =  1;
 329         s->b1 = -2 * cos(w0);
 330         s->b2 =  1;
 331         break;
 332     case lowpass:
 333         if (s->poles == 1) {
 334             s->a0 = 1;
 335             s->a1 = -exp(-w0);
 336             s->a2 = 0;
 337             s->b0 = 1 + s->a1;
 338             s->b1 = 0;
 339             s->b2 = 0;
 340         } else {
 341             s->a0 =  1 + alpha;
 342             s->a1 = -2 * cos(w0);
 343             s->a2 =  1 - alpha;
 344             s->b0 = (1 - cos(w0)) / 2;
 345             s->b1 =  1 - cos(w0);
 346             s->b2 = (1 - cos(w0)) / 2;
 347         }
 348         break;
 349     case highpass:
 350         if (s->poles == 1) {
 351             s->a0 = 1;
 352             s->a1 = -exp(-w0);
 353             s->a2 = 0;
 354             s->b0 = (1 - s->a1) / 2;
 355             s->b1 = -s->b0;
 356             s->b2 = 0;
 357         } else {
 358             s->a0 =   1 + alpha;
 359             s->a1 =  -2 * cos(w0);
 360             s->a2 =   1 - alpha;
 361             s->b0 =  (1 + cos(w0)) / 2;
 362             s->b1 = -(1 + cos(w0));
 363             s->b2 =  (1 + cos(w0)) / 2;
 364         }
 365         break;
 366     case allpass:
 367         s->a0 =  1 + alpha;
 368         s->a1 = -2 * cos(w0);
 369         s->a2 =  1 - alpha;
 370         s->b0 =  1 - alpha;
 371         s->b1 = -2 * cos(w0);
 372         s->b2 =  1 + alpha;
 373         break;
 374     default:
 375         av_assert0(0);
 376     }
 377
 378     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "a=%lf %lf %lf:b=%lf %lf %lf\n", s->a0, s->a1, s->a2, s->b0, s->b1, s->b2);
 379
 380     s->a1 /= s->a0;
 381     s->a2 /= s->a0;
 382     s->b0 /= s->a0;
 383     s->b1 /= s->a0;
 384     s->b2 /= s->a0;
 385     s->a0 /= s->a0;
 386
 387     s->cache = av_realloc_f(s->cache, sizeof(ChanCache), inlink->channels);
 388     if (!s->cache)
 389         return AVERROR(ENOMEM);
 390     if (reset)
 391         memset(s->cache, 0, sizeof(ChanCache) * inlink->channels);
 392
 393     switch (inlink->format) {
 394     case AV_SAMPLE_FMT_S16P: s->filter = biquad_s16; break;
 395     case AV_SAMPLE_FMT_S32P: s->filter = biquad_s32; break;
 396     case AV_SAMPLE_FMT_FLTP: s->filter = biquad_flt; break;
 397     case AV_SAMPLE_FMT_DBLP: s->filter = biquad_dbl; break;
 398     default: av_assert0(0);
 399     }
 400
 401     s->block_align = av_get_bytes_per_sample(inlink->format);
 402
 403     return 0;
 404 }
 405
 406 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 407 {
 408     return config_filter(outlink, 1);
 409 }
 410
 411 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 412 {
 413     AVFilterContext  *ctx = inlink->dst;
 414     BiquadsContext *s     = ctx->priv;
 415     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 416     AVFrame *out_buf;
 417     int nb_samples = buf->nb_samples;
 418     int ch;
 419
 420     if (av_frame_is_writable(buf)) {
 421         out_buf = buf;
 422     } else {
 423         out_buf = ff_get_audio_buffer(outlink, nb_samples);
 424         if (!out_buf) {
 425             av_frame_free(&buf);
 426             return AVERROR(ENOMEM);
 427         }
 428         av_frame_copy_props(out_buf, buf);
 429     }
 430
 431     for (ch = 0; ch < buf->channels; ch++) {
 432         if (!((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, ch) & s->channels))) {
 433             if (buf != out_buf)
 434                 memcpy(out_buf->extended_data[ch], buf->extended_data[ch], nb_samples * s->block_align);
 435             continue;
 436         }
 437         s->filter(s, buf->extended_data[ch],
 438                   out_buf->extended_data[ch], nb_samples,
 439                   &s->cache[ch].i1, &s->cache[ch].i2,
 440                   &s->cache[ch].o1, &s->cache[ch].o2,
 441                   s->b0, s->b1, s->b2, s->a1, s->a2);
 442     }
 443
 444     if (s->clippings > 0)
 445         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "clipping %d times. Please reduce gain.\n", s->clippings);
 446     s->clippings = 0;
 447
 448     if (buf != out_buf)
 449         av_frame_free(&buf);
 450
 451     return ff_filter_frame(outlink, out_buf);
 452 }
 453
 454 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
 455                            char *res, int res_len, int flags)
 456 {
 457     BiquadsContext *s = ctx->priv;
 458     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 459
 460     if ((!strcmp(cmd, "frequency") || !strcmp(cmd, "f")) &&
 461         (s->filter_type == equalizer ||
 462          s->filter_type == bass      ||
 463          s->filter_type == treble    ||
 464          s->filter_type == bandpass  ||
 465          s->filter_type == bandreject||
 466          s->filter_type == lowpass   ||
 467          s->filter_type == highpass  ||
 468          s->filter_type == allpass)) {
 469         double freq;
 470
 471         if (sscanf(args, "%lf", &freq) != 1) {
 472             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid frequency value.\n");
 473             return AVERROR(EINVAL);
 474         }
 475
 476         s->frequency = freq;
 477     } else if ((!strcmp(cmd, "gain") || !strcmp(cmd, "g")) &&
 478         (s->filter_type == equalizer ||
 479          s->filter_type == bass      ||
 480          s->filter_type == treble)) {
 481         double gain;
 482
 483         if (sscanf(args, "%lf", &gain) != 1) {
 484             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid gain value.\n");
 485             return AVERROR(EINVAL);
 486         }
 487
 488         s->gain = gain;
 489     } else if ((!strcmp(cmd, "width") || !strcmp(cmd, "w")) &&
 490         (s->filter_type == equalizer ||
 491          s->filter_type == bass      ||
 492          s->filter_type == treble    ||
 493          s->filter_type == bandpass  ||
 494          s->filter_type == bandreject||
 495          s->filter_type == lowpass   ||
 496          s->filter_type == highpass  ||
 497          s->filter_type == allpass)) {
 498         double width;
 499
 500         if (sscanf(args, "%lf", &width) != 1) {
 501             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid width value.\n");
 502             return AVERROR(EINVAL);
 503         }
 504
 505         s->width = width;
 506     } else if ((!strcmp(cmd, "width_type") || !strcmp(cmd, "t")) &&
 507         (s->filter_type == equalizer ||
 508          s->filter_type == bass      ||
 509          s->filter_type == treble    ||
 510          s->filter_type == bandpass  ||
 511          s->filter_type == bandreject||
 512          s->filter_type == lowpass   ||
 513          s->filter_type == highpass  ||
 514          s->filter_type == allpass)) {
 515         char width_type;
 516
 517         if (sscanf(args, "%c", &width_type) != 1) {
 518             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid width_type value.\n");
 519             return AVERROR(EINVAL);
 520         }
 521
 522         switch (width_type) {
 523         case 'h': width_type = HERTZ;   break;
 524         case 'q': width_type = QFACTOR; break;
 525         case 'o': width_type = OCTAVE;  break;
 526         case 's': width_type = SLOPE;   break;
 527         case 'k': width_type = KHERTZ;  break;
 528         default:
 529             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid width_type value: %c\n", width_type);
 530             return AVERROR(EINVAL);
 531         }
 532
 533         s->width_type = width_type;
 534     } else if ((!strcmp(cmd, "a0") ||
 535                 !strcmp(cmd, "a1") ||
 536                 !strcmp(cmd, "a2") ||
 537                 !strcmp(cmd, "b0") ||
 538                 !strcmp(cmd, "b1") ||
 539                 !strcmp(cmd, "b2")) &&
 540                s->filter_type == biquad) {
 541         double value;
 542
 543         if (sscanf(args, "%lf", &value) != 1) {
 544             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid biquad value.\n");
 545             return AVERROR(EINVAL);
 546         }
 547
 548         if (!strcmp(cmd, "a0"))
 549             s->a0 = value;
 550         else if (!strcmp(cmd, "a1"))
 551             s->a1 = value;
 552         else if (!strcmp(cmd, "a2"))
 553             s->a2 = value;
 554         else if (!strcmp(cmd, "b0"))
 555             s->b0 = value;
 556         else if (!strcmp(cmd, "b1"))
 557             s->b1 = value;
 558         else if (!strcmp(cmd, "b2"))
 559             s->b2 = value;
 560     }
 561
 562     return config_filter(outlink, 0);
 563 }
 564
 565 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 566 {
 567     BiquadsContext *s = ctx->priv;
 568
 569     av_freep(&s->cache);
 570 }
 571
 572 static const AVFilterPad inputs[] = {
 573     {
 574         .name         = "default",
 575         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 576         .filter_frame = filter_frame,
 577     },
 578     { NULL }
 579 };
 580
 581 static const AVFilterPad outputs[] = {
 582     {
 583         .name         = "default",
 584         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 585         .config_props = config_output,
 586     },
 587     { NULL }
 588 };
 589
 590 #define OFFSET(x) offsetof(BiquadsContext, x)
 591 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 592
 593 #define DEFINE_BIQUAD_FILTER(name_, description_)                       \
 594 AVFILTER_DEFINE_CLASS(name_);                                           \
 595 static av_cold int name_##_init(AVFilterContext *ctx) \
 596 {                                                                       \
 597     BiquadsContext *s = ctx->priv;                                      \
 598     s->class = &name_##_class;                                          \
 599     s->filter_type = name_;                                             \
 600     return init(ctx);                                             \
 601 }                                                                       \
 602                                                          \
 603 AVFilter ff_af_##name_ = {                         \
 604     .name          = #name_,                             \
 605     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL(description_), \
 606     .priv_size     = sizeof(BiquadsContext),             \
 607     .init          = name_##_init,                       \
 608     .uninit        = uninit,                             \
 609     .query_formats = query_formats,                      \
 610     .inputs        = inputs,                             \
 611     .outputs       = outputs,                            \
 612     .priv_class    = &name_##_class,                     \
 613     .process_command = process_command,                  \
 614 }
 615
 616 #if CONFIG_EQUALIZER_FILTER
 617 static const AVOption equalizer_options[] = {
 618     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, 0, 999999, FLAGS},
 619     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, 0, 999999, FLAGS},
 620     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 621     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 622     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 623     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 624     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 625     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 626     {"k", "kHz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=KHERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 627     {"width", "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, 0, 99999, FLAGS},
 628     {"w",     "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, 0, 99999, FLAGS},
 629     {"gain", "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 630     {"g",    "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 631     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 632     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 633     {NULL}
 634 };
 635
 636 DEFINE_BIQUAD_FILTER(equalizer, "Apply two-pole peaking equalization (EQ) filter.");
 637 #endif  /* CONFIG_EQUALIZER_FILTER */
 638 #if CONFIG_BASS_FILTER
 639 static const AVOption bass_options[] = {
 640     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=100}, 0, 999999, FLAGS},
 641     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=100}, 0, 999999, FLAGS},
 642     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 643     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 644     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 645     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 646     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 647     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 648     {"k", "kHz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=KHERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 649     {"width", "set shelf transition steep", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 650     {"w",     "set shelf transition steep", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 651     {"gain", "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 652     {"g",    "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 653     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 654     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 655     {NULL}
 656 };
 657
 658 DEFINE_BIQUAD_FILTER(bass, "Boost or cut lower frequencies.");
 659 #endif  /* CONFIG_BASS_FILTER */
 660 #if CONFIG_TREBLE_FILTER
 661 static const AVOption treble_options[] = {
 662     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 663     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 664     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 665     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 666     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 667     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 668     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 669     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 670     {"k", "kHz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=KHERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 671     {"width", "set shelf transition steep", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 672     {"w",     "set shelf transition steep", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 673     {"gain", "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 674     {"g",    "set gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -900, 900, FLAGS},
 675     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 676     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 677     {NULL}
 678 };
 679
 680 DEFINE_BIQUAD_FILTER(treble, "Boost or cut upper frequencies.");
 681 #endif  /* CONFIG_TREBLE_FILTER */
 682 #if CONFIG_BANDPASS_FILTER
 683 static const AVOption bandpass_options[] = {
 684     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 685     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 686     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 687     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 688     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 689     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 690     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 691     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 692     {"k", "kHz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=KHERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 693     {"width", "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 694     {"w",     "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 695     {"csg",   "use constant skirt gain", OFFSET(csg), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64=0}, 0, 1, FLAGS},
 696     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 697     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 698     {NULL}
 699 };
 700
 701 DEFINE_BIQUAD_FILTER(bandpass, "Apply a two-pole Butterworth band-pass filter.");
 702 #endif  /* CONFIG_BANDPASS_FILTER */
 703 #if CONFIG_BANDREJECT_FILTER
 704 static const AVOption bandreject_options[] = {
 705     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 706     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 707     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 708     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 709     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 710     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 711     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 712     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 713     {"k", "kHz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=KHERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 714     {"width", "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 715     {"w",     "set band-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 99999, FLAGS},
 716     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 717     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 718     {NULL}
 719 };
 720
 721 DEFINE_BIQUAD_FILTER(bandreject, "Apply a two-pole Butterworth band-reject filter.");
 722 #endif  /* CONFIG_BANDREJECT_FILTER */
 723 #if CONFIG_LOWPASS_FILTER
 724 static const AVOption lowpass_options[] = {
 725     {"frequency", "set frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=500}, 0, 999999, FLAGS},
 726     {"f",         "set frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=500}, 0, 999999, FLAGS},
 727     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 728     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 729     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 730     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 731     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 732     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 733     {"k", "kHz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=KHERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 734     {"width", "set width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.707}, 0, 99999, FLAGS},
 735     {"w",     "set width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.707}, 0, 99999, FLAGS},
 736     {"poles", "set number of poles", OFFSET(poles), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 1, 2, FLAGS},
 737     {"p",     "set number of poles", OFFSET(poles), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 1, 2, FLAGS},
 738     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 739     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 740     {NULL}
 741 };
 742
 743 DEFINE_BIQUAD_FILTER(lowpass, "Apply a low-pass filter with 3dB point frequency.");
 744 #endif  /* CONFIG_LOWPASS_FILTER */
 745 #if CONFIG_HIGHPASS_FILTER
 746 static const AVOption highpass_options[] = {
 747     {"frequency", "set frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 748     {"f",         "set frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 749     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 750     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=QFACTOR}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 751     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 752     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 753     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 754     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 755     {"k", "kHz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=KHERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 756     {"width", "set width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.707}, 0, 99999, FLAGS},
 757     {"w",     "set width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.707}, 0, 99999, FLAGS},
 758     {"poles", "set number of poles", OFFSET(poles), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 1, 2, FLAGS},
 759     {"p",     "set number of poles", OFFSET(poles), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 1, 2, FLAGS},
 760     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 761     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 762     {NULL}
 763 };
 764
 765 DEFINE_BIQUAD_FILTER(highpass, "Apply a high-pass filter with 3dB point frequency.");
 766 #endif  /* CONFIG_HIGHPASS_FILTER */
 767 #if CONFIG_ALLPASS_FILTER
 768 static const AVOption allpass_options[] = {
 769     {"frequency", "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 770     {"f",         "set central frequency", OFFSET(frequency), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3000}, 0, 999999, FLAGS},
 771     {"width_type", "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=HERTZ}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 772     {"t",          "set filter-width type", OFFSET(width_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=HERTZ}, HERTZ, NB_WTYPE-1, FLAGS, "width_type"},
 773     {"h", "Hz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 774     {"q", "Q-Factor", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=QFACTOR}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 775     {"o", "octave", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OCTAVE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 776     {"s", "slope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SLOPE}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 777     {"k", "kHz", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=KHERTZ}, 0, 0, FLAGS, "width_type"},
 778     {"width", "set filter-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=707.1}, 0, 99999, FLAGS},
 779     {"w",     "set filter-width", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=707.1}, 0, 99999, FLAGS},
 780     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 781     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 782     {NULL}
 783 };
 784
 785 DEFINE_BIQUAD_FILTER(allpass, "Apply a two-pole all-pass filter.");
 786 #endif  /* CONFIG_ALLPASS_FILTER */
 787 #if CONFIG_BIQUAD_FILTER
 788 static const AVOption biquad_options[] = {
 789     {"a0", NULL, OFFSET(a0), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1}, INT32_MIN, INT32_MAX, FLAGS},
 790     {"a1", NULL, OFFSET(a1), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, INT32_MIN, INT32_MAX, FLAGS},
 791     {"a2", NULL, OFFSET(a2), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, INT32_MIN, INT32_MAX, FLAGS},
 792     {"b0", NULL, OFFSET(b0), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, INT32_MIN, INT32_MAX, FLAGS},
 793     {"b1", NULL, OFFSET(b1), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, INT32_MIN, INT32_MAX, FLAGS},
 794     {"b2", NULL, OFFSET(b2), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, INT32_MIN, INT32_MAX, FLAGS},
 795     {"channels", "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 796     {"c",        "set channels to filter", OFFSET(channels), AV_OPT_TYPE_CHANNEL_LAYOUT, {.i64=-1}, INT64_MIN, INT64_MAX, FLAGS},
 797     {NULL}
 798 };
 799
 800 DEFINE_BIQUAD_FILTER(biquad, "Apply a biquad IIR filter with the given coefficients.");
 801 #endif  /* CONFIG_BIQUAD_FILTER */