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

   1 /*
   2  * Dynamic Audio Normalizer
   3  * Copyright (c) 2015 LoRd_MuldeR <mulder2@gmx.de>. Some rights reserved.
   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  * @file
  24  * Dynamic Audio Normalizer
  25  */
  26
  27 #include <float.h>
  28
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "libavutil/opt.h"
  31
  32 #define FF_BUFQUEUE_SIZE 302
  33 #include "libavfilter/bufferqueue.h"
  34
  35 #include "audio.h"
  36 #include "avfilter.h"
  37 #include "internal.h"
  38
  39 typedef struct cqueue {
  40     double *elements;
  41     int size;
  42     int nb_elements;
  43     int first;
  44 } cqueue;
  45
  46 typedef struct DynamicAudioNormalizerContext {
  47     const AVClass *class;
  48
  49     struct FFBufQueue queue;
  50
  51     int frame_len;
  52     int frame_len_msec;
  53     int filter_size;
  54     int dc_correction;
  55     int channels_coupled;
  56     int alt_boundary_mode;
  57
  58     double peak_value;
  59     double max_amplification;
  60     double target_rms;
  61     double compress_factor;
  62     double *prev_amplification_factor;
  63     double *dc_correction_value;
  64     double *compress_threshold;
  65     double *fade_factors[2];
  66     double *weights;
  67
  68     int channels;
  69     int delay;
  70
  71     cqueue **gain_history_original;
  72     cqueue **gain_history_minimum;
  73     cqueue **gain_history_smoothed;
  74 } DynamicAudioNormalizerContext;
  75
  76 #define OFFSET(x) offsetof(DynamicAudioNormalizerContext, x)
  77 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  78
  79 static const AVOption dynaudnorm_options[] = {
  80     { "f", "set the frame length in msec",     OFFSET(frame_len_msec),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 500},   10,  8000, FLAGS },
  81     { "g", "set the filter size",              OFFSET(filter_size),       AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 31},     3,   301, FLAGS },
  82     { "p", "set the peak value",               OFFSET(peak_value),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.95}, 0.0,   1.0, FLAGS },
  83     { "m", "set the max amplification",        OFFSET(max_amplification), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 10.0}, 1.0, 100.0, FLAGS },
  84     { "r", "set the target RMS",               OFFSET(target_rms),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.0},  0.0,   1.0, FLAGS },
  85     { "n", "set channel coupling",             OFFSET(channels_coupled),  AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 1},      0,     1, FLAGS },
  86     { "c", "set DC correction",                OFFSET(dc_correction),     AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0},      0,     1, FLAGS },
  87     { "b", "set alternative boundary mode",    OFFSET(alt_boundary_mode), AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0},      0,     1, FLAGS },
  88     { "s", "set the compress factor",          OFFSET(compress_factor),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.0},  0.0,  30.0, FLAGS },
  89     { NULL }
  90 };
  91
  92 AVFILTER_DEFINE_CLASS(dynaudnorm);
  93
  94 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
  95 {
  96     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
  97
  98     if (!(s->filter_size & 1)) {
  99         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "filter size %d is invalid. Must be an odd value.\n", s->filter_size);
 100         return AVERROR(EINVAL);
 101     }
 102
 103     return 0;
 104 }
 105
 106 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 107 {
 108     AVFilterFormats *formats;
 109     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 110     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 111         AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
 112         AV_SAMPLE_FMT_NONE
 113     };
 114     int ret;
 115
 116     layouts = ff_all_channel_counts();
 117     if (!layouts)
 118         return AVERROR(ENOMEM);
 119     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 120     if (ret < 0)
 121         return ret;
 122
 123     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 124     if (!formats)
 125         return AVERROR(ENOMEM);
 126     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 127     if (ret < 0)
 128         return ret;
 129
 130     formats = ff_all_samplerates();
 131     if (!formats)
 132         return AVERROR(ENOMEM);
 133     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 134 }
 135
 136 static inline int frame_size(int sample_rate, int frame_len_msec)
 137 {
 138     const int frame_size = lrint((double)sample_rate * (frame_len_msec / 1000.0));
 139     return frame_size + (frame_size % 2);
 140 }
 141
 142 static void precalculate_fade_factors(double *fade_factors[2], int frame_len)
 143 {
 144     const double step_size = 1.0 / frame_len;
 145     int pos;
 146
 147     for (pos = 0; pos < frame_len; pos++) {
 148         fade_factors[0][pos] = 1.0 - (step_size * (pos + 1.0));
 149         fade_factors[1][pos] = 1.0 - fade_factors[0][pos];
 150     }
 151 }
 152
 153 static cqueue *cqueue_create(int size)
 154 {
 155     cqueue *q;
 156
 157     q = av_malloc(sizeof(cqueue));
 158     if (!q)
 159         return NULL;
 160
 161     q->size = size;
 162     q->nb_elements = 0;
 163     q->first = 0;
 164
 165     q->elements = av_malloc_array(size, sizeof(double));
 166     if (!q->elements) {
 167         av_free(q);
 168         return NULL;
 169     }
 170
 171     return q;
 172 }
 173
 174 static void cqueue_free(cqueue *q)
 175 {
 176     if (q)
 177         av_free(q->elements);
 178     av_free(q);
 179 }
 180
 181 static int cqueue_size(cqueue *q)
 182 {
 183     return q->nb_elements;
 184 }
 185
 186 static int cqueue_empty(cqueue *q)
 187 {
 188     return !q->nb_elements;
 189 }
 190
 191 static int cqueue_enqueue(cqueue *q, double element)
 192 {
 193     int i;
 194
 195     av_assert2(q->nb_elements != q->size);
 196
 197     i = (q->first + q->nb_elements) % q->size;
 198     q->elements[i] = element;
 199     q->nb_elements++;
 200
 201     return 0;
 202 }
 203
 204 static double cqueue_peek(cqueue *q, int index)
 205 {
 206     av_assert2(index < q->nb_elements);
 207     return q->elements[(q->first + index) % q->size];
 208 }
 209
 210 static int cqueue_dequeue(cqueue *q, double *element)
 211 {
 212     av_assert2(!cqueue_empty(q));
 213
 214     *element = q->elements[q->first];
 215     q->first = (q->first + 1) % q->size;
 216     q->nb_elements--;
 217
 218     return 0;
 219 }
 220
 221 static int cqueue_pop(cqueue *q)
 222 {
 223     av_assert2(!cqueue_empty(q));
 224
 225     q->first = (q->first + 1) % q->size;
 226     q->nb_elements--;
 227
 228     return 0;
 229 }
 230
 231 static void init_gaussian_filter(DynamicAudioNormalizerContext *s)
 232 {
 233     double total_weight = 0.0;
 234     const double sigma = (((s->filter_size / 2.0) - 1.0) / 3.0) + (1.0 / 3.0);
 235     double adjust;
 236     int i;
 237
 238     // Pre-compute constants
 239     const int offset = s->filter_size / 2;
 240     const double c1 = 1.0 / (sigma * sqrt(2.0 * M_PI));
 241     const double c2 = 2.0 * sigma * sigma;
 242
 243     // Compute weights
 244     for (i = 0; i < s->filter_size; i++) {
 245         const int x = i - offset;
 246
 247         s->weights[i] = c1 * exp(-x * x / c2);
 248         total_weight += s->weights[i];
 249     }
 250
 251     // Adjust weights
 252     adjust = 1.0 / total_weight;
 253     for (i = 0; i < s->filter_size; i++) {
 254         s->weights[i] *= adjust;
 255     }
 256 }
 257
 258 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 259 {
 260     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 261     int c;
 262
 263     av_freep(&s->prev_amplification_factor);
 264     av_freep(&s->dc_correction_value);
 265     av_freep(&s->compress_threshold);
 266     av_freep(&s->fade_factors[0]);
 267     av_freep(&s->fade_factors[1]);
 268
 269     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 270         if (s->gain_history_original)
 271             cqueue_free(s->gain_history_original[c]);
 272         if (s->gain_history_minimum)
 273             cqueue_free(s->gain_history_minimum[c]);
 274         if (s->gain_history_smoothed)
 275             cqueue_free(s->gain_history_smoothed[c]);
 276     }
 277
 278     av_freep(&s->gain_history_original);
 279     av_freep(&s->gain_history_minimum);
 280     av_freep(&s->gain_history_smoothed);
 281
 282     av_freep(&s->weights);
 283
 284     ff_bufqueue_discard_all(&s->queue);
 285 }
 286
 287 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 288 {
 289     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 290     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 291     int c;
 292
 293     uninit(ctx);
 294
 295     s->frame_len =
 296     inlink->min_samples =
 297     inlink->max_samples =
 298     inlink->partial_buf_size = frame_size(inlink->sample_rate, s->frame_len_msec);
 299     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "frame len %d\n", s->frame_len);
 300
 301     s->fade_factors[0] = av_malloc_array(s->frame_len, sizeof(*s->fade_factors[0]));
 302     s->fade_factors[1] = av_malloc_array(s->frame_len, sizeof(*s->fade_factors[1]));
 303
 304     s->prev_amplification_factor = av_malloc_array(inlink->channels, sizeof(*s->prev_amplification_factor));
 305     s->dc_correction_value = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->dc_correction_value));
 306     s->compress_threshold = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->compress_threshold));
 307     s->gain_history_original = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->gain_history_original));
 308     s->gain_history_minimum = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->gain_history_minimum));
 309     s->gain_history_smoothed = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->gain_history_smoothed));
 310     s->weights = av_malloc_array(s->filter_size, sizeof(*s->weights));
 311     if (!s->prev_amplification_factor || !s->dc_correction_value ||
 312         !s->compress_threshold || !s->fade_factors[0] || !s->fade_factors[1] ||
 313         !s->gain_history_original || !s->gain_history_minimum ||
 314         !s->gain_history_smoothed || !s->weights)
 315         return AVERROR(ENOMEM);
 316
 317     for (c = 0; c < inlink->channels; c++) {
 318         s->prev_amplification_factor[c] = 1.0;
 319
 320         s->gain_history_original[c] = cqueue_create(s->filter_size);
 321         s->gain_history_minimum[c]  = cqueue_create(s->filter_size);
 322         s->gain_history_smoothed[c] = cqueue_create(s->filter_size);
 323
 324         if (!s->gain_history_original[c] || !s->gain_history_minimum[c] ||
 325             !s->gain_history_smoothed[c])
 326             return AVERROR(ENOMEM);
 327     }
 328
 329     precalculate_fade_factors(s->fade_factors, s->frame_len);
 330     init_gaussian_filter(s);
 331
 332     s->channels = inlink->channels;
 333     s->delay = s->filter_size;
 334
 335     return 0;
 336 }
 337
 338 static inline double fade(double prev, double next, int pos,
 339                           double *fade_factors[2])
 340 {
 341     return fade_factors[0][pos] * prev + fade_factors[1][pos] * next;
 342 }
 343
 344 static inline double pow2(const double value)
 345 {
 346     return value * value;
 347 }
 348
 349 static inline double bound(const double threshold, const double val)
 350 {
 351     const double CONST = 0.8862269254527580136490837416705725913987747280611935; //sqrt(PI) / 2.0
 352     return erf(CONST * (val / threshold)) * threshold;
 353 }
 354
 355 static double find_peak_magnitude(AVFrame *frame, int channel)
 356 {
 357     double max = DBL_EPSILON;
 358     int c, i;
 359
 360     if (channel == -1) {
 361         for (c = 0; c < av_frame_get_channels(frame); c++) {
 362             double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 363
 364             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++)
 365                 max = FFMAX(max, fabs(data_ptr[i]));
 366         }
 367     } else {
 368         double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[channel];
 369
 370         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++)
 371             max = FFMAX(max, fabs(data_ptr[i]));
 372     }
 373
 374     return max;
 375 }
 376
 377 static double compute_frame_rms(AVFrame *frame, int channel)
 378 {
 379     double rms_value = 0.0;
 380     int c, i;
 381
 382     if (channel == -1) {
 383         for (c = 0; c < av_frame_get_channels(frame); c++) {
 384             const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 385
 386             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 387                 rms_value += pow2(data_ptr[i]);
 388             }
 389         }
 390
 391         rms_value /= frame->nb_samples * av_frame_get_channels(frame);
 392     } else {
 393         const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[channel];
 394         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 395             rms_value += pow2(data_ptr[i]);
 396         }
 397
 398         rms_value /= frame->nb_samples;
 399     }
 400
 401     return FFMAX(sqrt(rms_value), DBL_EPSILON);
 402 }
 403
 404 static double get_max_local_gain(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame,
 405                                  int channel)
 406 {
 407     const double maximum_gain = s->peak_value / find_peak_magnitude(frame, channel);
 408     const double rms_gain = s->target_rms > DBL_EPSILON ? (s->target_rms / compute_frame_rms(frame, channel)) : DBL_MAX;
 409     return bound(s->max_amplification, FFMIN(maximum_gain, rms_gain));
 410 }
 411
 412 static double minimum_filter(cqueue *q)
 413 {
 414     double min = DBL_MAX;
 415     int i;
 416
 417     for (i = 0; i < cqueue_size(q); i++) {
 418         min = FFMIN(min, cqueue_peek(q, i));
 419     }
 420
 421     return min;
 422 }
 423
 424 static double gaussian_filter(DynamicAudioNormalizerContext *s, cqueue *q)
 425 {
 426     double result = 0.0;
 427     int i;
 428
 429     for (i = 0; i < cqueue_size(q); i++) {
 430         result += cqueue_peek(q, i) * s->weights[i];
 431     }
 432
 433     return result;
 434 }
 435
 436 static void update_gain_history(DynamicAudioNormalizerContext *s, int channel,
 437                                 double current_gain_factor)
 438 {
 439     if (cqueue_empty(s->gain_history_original[channel]) ||
 440         cqueue_empty(s->gain_history_minimum[channel])) {
 441         const int pre_fill_size = s->filter_size / 2;
 442
 443         s->prev_amplification_factor[channel] = s->alt_boundary_mode ? current_gain_factor : 1.0;
 444
 445         while (cqueue_size(s->gain_history_original[channel]) < pre_fill_size) {
 446             cqueue_enqueue(s->gain_history_original[channel], s->alt_boundary_mode ? current_gain_factor : 1.0);
 447         }
 448
 449         while (cqueue_size(s->gain_history_minimum[channel]) < pre_fill_size) {
 450             cqueue_enqueue(s->gain_history_minimum[channel], s->alt_boundary_mode ? current_gain_factor : 1.0);
 451         }
 452     }
 453
 454     cqueue_enqueue(s->gain_history_original[channel], current_gain_factor);
 455
 456     while (cqueue_size(s->gain_history_original[channel]) >= s->filter_size) {
 457         double minimum;
 458         av_assert0(cqueue_size(s->gain_history_original[channel]) == s->filter_size);
 459         minimum = minimum_filter(s->gain_history_original[channel]);
 460
 461         cqueue_enqueue(s->gain_history_minimum[channel], minimum);
 462
 463         cqueue_pop(s->gain_history_original[channel]);
 464     }
 465
 466     while (cqueue_size(s->gain_history_minimum[channel]) >= s->filter_size) {
 467         double smoothed;
 468         av_assert0(cqueue_size(s->gain_history_minimum[channel]) == s->filter_size);
 469         smoothed = gaussian_filter(s, s->gain_history_minimum[channel]);
 470
 471         cqueue_enqueue(s->gain_history_smoothed[channel], smoothed);
 472
 473         cqueue_pop(s->gain_history_minimum[channel]);
 474     }
 475 }
 476
 477 static inline double update_value(double new, double old, double aggressiveness)
 478 {
 479     av_assert0((aggressiveness >= 0.0) && (aggressiveness <= 1.0));
 480     return aggressiveness * new + (1.0 - aggressiveness) * old;
 481 }
 482
 483 static void perform_dc_correction(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame)
 484 {
 485     const double diff = 1.0 / frame->nb_samples;
 486     int is_first_frame = cqueue_empty(s->gain_history_original[0]);
 487     int c, i;
 488
 489     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 490         double *dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 491         double current_average_value = 0.0;
 492         double prev_value;
 493
 494         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++)
 495             current_average_value += dst_ptr[i] * diff;
 496
 497         prev_value = is_first_frame ? current_average_value : s->dc_correction_value[c];
 498         s->dc_correction_value[c] = is_first_frame ? current_average_value : update_value(current_average_value, s->dc_correction_value[c], 0.1);
 499
 500         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 501             dst_ptr[i] -= fade(prev_value, s->dc_correction_value[c], i, s->fade_factors);
 502         }
 503     }
 504 }
 505
 506 static double setup_compress_thresh(double threshold)
 507 {
 508     if ((threshold > DBL_EPSILON) && (threshold < (1.0 - DBL_EPSILON))) {
 509         double current_threshold = threshold;
 510         double step_size = 1.0;
 511
 512         while (step_size > DBL_EPSILON) {
 513             while ((current_threshold + step_size > current_threshold) &&
 514                    (bound(current_threshold + step_size, 1.0) <= threshold)) {
 515                 current_threshold += step_size;
 516             }
 517
 518             step_size /= 2.0;
 519         }
 520
 521         return current_threshold;
 522     } else {
 523         return threshold;
 524     }
 525 }
 526
 527 static double compute_frame_std_dev(DynamicAudioNormalizerContext *s,
 528                                     AVFrame *frame, int channel)
 529 {
 530     double variance = 0.0;
 531     int i, c;
 532
 533     if (channel == -1) {
 534         for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 535             const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 536
 537             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 538                 variance += pow2(data_ptr[i]);  // Assume that MEAN is *zero*
 539             }
 540         }
 541         variance /= (s->channels * frame->nb_samples) - 1;
 542     } else {
 543         const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[channel];
 544
 545         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 546             variance += pow2(data_ptr[i]);      // Assume that MEAN is *zero*
 547         }
 548         variance /= frame->nb_samples - 1;
 549     }
 550
 551     return FFMAX(sqrt(variance), DBL_EPSILON);
 552 }
 553
 554 static void perform_compression(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame)
 555 {
 556     int is_first_frame = cqueue_empty(s->gain_history_original[0]);
 557     int c, i;
 558
 559     if (s->channels_coupled) {
 560         const double standard_deviation = compute_frame_std_dev(s, frame, -1);
 561         const double current_threshold  = FFMIN(1.0, s->compress_factor * standard_deviation);
 562
 563         const double prev_value = is_first_frame ? current_threshold : s->compress_threshold[0];
 564         double prev_actual_thresh, curr_actual_thresh;
 565         s->compress_threshold[0] = is_first_frame ? current_threshold : update_value(current_threshold, s->compress_threshold[0], (1.0/3.0));
 566
 567         prev_actual_thresh = setup_compress_thresh(prev_value);
 568         curr_actual_thresh = setup_compress_thresh(s->compress_threshold[0]);
 569
 570         for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 571             double *const dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 572             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 573                 const double localThresh = fade(prev_actual_thresh, curr_actual_thresh, i, s->fade_factors);
 574                 dst_ptr[i] = copysign(bound(localThresh, fabs(dst_ptr[i])), dst_ptr[i]);
 575             }
 576         }
 577     } else {
 578         for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 579             const double standard_deviation = compute_frame_std_dev(s, frame, c);
 580             const double current_threshold  = setup_compress_thresh(FFMIN(1.0, s->compress_factor * standard_deviation));
 581
 582             const double prev_value = is_first_frame ? current_threshold : s->compress_threshold[c];
 583             double prev_actual_thresh, curr_actual_thresh;
 584             double *dst_ptr;
 585             s->compress_threshold[c] = is_first_frame ? current_threshold : update_value(current_threshold, s->compress_threshold[c], 1.0/3.0);
 586
 587             prev_actual_thresh = setup_compress_thresh(prev_value);
 588             curr_actual_thresh = setup_compress_thresh(s->compress_threshold[c]);
 589
 590             dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 591             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 592                 const double localThresh = fade(prev_actual_thresh, curr_actual_thresh, i, s->fade_factors);
 593                 dst_ptr[i] = copysign(bound(localThresh, fabs(dst_ptr[i])), dst_ptr[i]);
 594             }
 595         }
 596     }
 597 }
 598
 599 static void analyze_frame(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame)
 600 {
 601     if (s->dc_correction) {
 602         perform_dc_correction(s, frame);
 603     }
 604
 605     if (s->compress_factor > DBL_EPSILON) {
 606         perform_compression(s, frame);
 607     }
 608
 609     if (s->channels_coupled) {
 610         const double current_gain_factor = get_max_local_gain(s, frame, -1);
 611         int c;
 612
 613         for (c = 0; c < s->channels; c++)
 614             update_gain_history(s, c, current_gain_factor);
 615     } else {
 616         int c;
 617
 618         for (c = 0; c < s->channels; c++)
 619             update_gain_history(s, c, get_max_local_gain(s, frame, c));
 620     }
 621 }
 622
 623 static void amplify_frame(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame)
 624 {
 625     int c, i;
 626
 627     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 628         double *dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 629         double current_amplification_factor;
 630
 631         cqueue_dequeue(s->gain_history_smoothed[c], &current_amplification_factor);
 632
 633         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 634             const double amplification_factor = fade(s->prev_amplification_factor[c],
 635                                                      current_amplification_factor, i,
 636                                                      s->fade_factors);
 637
 638             dst_ptr[i] *= amplification_factor;
 639
 640             if (fabs(dst_ptr[i]) > s->peak_value)
 641                 dst_ptr[i] = copysign(s->peak_value, dst_ptr[i]);
 642         }
 643
 644         s->prev_amplification_factor[c] = current_amplification_factor;
 645     }
 646 }
 647
 648 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 649 {
 650     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 651     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 652     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 653     int ret = 0;
 654
 655     if (!cqueue_empty(s->gain_history_smoothed[0])) {
 656         AVFrame *out = ff_bufqueue_get(&s->queue);
 657
 658         amplify_frame(s, out);
 659         ret = ff_filter_frame(outlink, out);
 660     }
 661
 662     analyze_frame(s, in);
 663     ff_bufqueue_add(ctx, &s->queue, in);
 664
 665     return ret;
 666 }
 667
 668 static int flush_buffer(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFilterLink *inlink,
 669                         AVFilterLink *outlink)
 670 {
 671     AVFrame *out = ff_get_audio_buffer(outlink, s->frame_len);
 672     int c, i;
 673
 674     if (!out)
 675         return AVERROR(ENOMEM);
 676
 677     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 678         double *dst_ptr = (double *)out->extended_data[c];
 679
 680         for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 681             dst_ptr[i] = s->alt_boundary_mode ? DBL_EPSILON : ((s->target_rms > DBL_EPSILON) ? FFMIN(s->peak_value, s->target_rms) : s->peak_value);
 682             if (s->dc_correction) {
 683                 dst_ptr[i] *= ((i % 2) == 1) ? -1 : 1;
 684                 dst_ptr[i] += s->dc_correction_value[c];
 685             }
 686         }
 687     }
 688
 689     s->delay--;
 690     return filter_frame(inlink, out);
 691 }
 692
 693 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 694 {
 695     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 696     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 697     int ret = 0;
 698
 699     ret = ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
 700
 701     if (ret == AVERROR_EOF && !ctx->is_disabled && s->delay)
 702         ret = flush_buffer(s, ctx->inputs[0], outlink);
 703
 704     return ret;
 705 }
 706
 707 static const AVFilterPad avfilter_af_dynaudnorm_inputs[] = {
 708     {
 709         .name           = "default",
 710         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 711         .filter_frame   = filter_frame,
 712         .config_props   = config_input,
 713         .needs_writable = 1,
 714     },
 715     { NULL }
 716 };
 717
 718 static const AVFilterPad avfilter_af_dynaudnorm_outputs[] = {
 719     {
 720         .name          = "default",
 721         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 722         .request_frame = request_frame,
 723     },
 724     { NULL }
 725 };
 726
 727 AVFilter ff_af_dynaudnorm = {
 728     .name          = "dynaudnorm",
 729     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Dynamic Audio Normalizer."),
 730     .query_formats = query_formats,
 731     .priv_size     = sizeof(DynamicAudioNormalizerContext),
 732     .init          = init,
 733     .uninit        = uninit,
 734     .inputs        = avfilter_af_dynaudnorm_inputs,
 735     .outputs       = avfilter_af_dynaudnorm_outputs,
 736     .priv_class    = &dynaudnorm_class,
 737 };