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 "filters.h"
  38 #include "internal.h"
  39
  40 typedef struct cqueue {
  41     double *elements;
  42     int size;
  43     int nb_elements;
  44     int first;
  45 } cqueue;
  46
  47 typedef struct DynamicAudioNormalizerContext {
  48     const AVClass *class;
  49
  50     struct FFBufQueue queue;
  51
  52     int frame_len;
  53     int frame_len_msec;
  54     int filter_size;
  55     int dc_correction;
  56     int channels_coupled;
  57     int alt_boundary_mode;
  58
  59     double peak_value;
  60     double max_amplification;
  61     double target_rms;
  62     double compress_factor;
  63     double *prev_amplification_factor;
  64     double *dc_correction_value;
  65     double *compress_threshold;
  66     double *fade_factors[2];
  67     double *weights;
  68
  69     int channels;
  70     int delay;
  71     int eof;
  72     int64_t pts;
  73
  74     cqueue **gain_history_original;
  75     cqueue **gain_history_minimum;
  76     cqueue **gain_history_smoothed;
  77
  78     cqueue *is_enabled;
  79 } DynamicAudioNormalizerContext;
  80
  81 #define OFFSET(x) offsetof(DynamicAudioNormalizerContext, x)
  82 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  83
  84 static const AVOption dynaudnorm_options[] = {
  85     { "f", "set the frame length in msec",     OFFSET(frame_len_msec),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 500},   10,  8000, FLAGS },
  86     { "g", "set the filter size",              OFFSET(filter_size),       AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 31},     3,   301, FLAGS },
  87     { "p", "set the peak value",               OFFSET(peak_value),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.95}, 0.0,   1.0, FLAGS },
  88     { "m", "set the max amplification",        OFFSET(max_amplification), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 10.0}, 1.0, 100.0, FLAGS },
  89     { "r", "set the target RMS",               OFFSET(target_rms),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.0},  0.0,   1.0, FLAGS },
  90     { "n", "set channel coupling",             OFFSET(channels_coupled),  AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 1},      0,     1, FLAGS },
  91     { "c", "set DC correction",                OFFSET(dc_correction),     AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0},      0,     1, FLAGS },
  92     { "b", "set alternative boundary mode",    OFFSET(alt_boundary_mode), AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0},      0,     1, FLAGS },
  93     { "s", "set the compress factor",          OFFSET(compress_factor),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.0},  0.0,  30.0, FLAGS },
  94     { NULL }
  95 };
  96
  97 AVFILTER_DEFINE_CLASS(dynaudnorm);
  98
  99 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 100 {
 101     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 102
 103     if (!(s->filter_size & 1)) {
 104         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "filter size %d is invalid. Must be an odd value.\n", s->filter_size);
 105         return AVERROR(EINVAL);
 106     }
 107
 108     return 0;
 109 }
 110
 111 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 112 {
 113     AVFilterFormats *formats;
 114     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 115     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 116         AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
 117         AV_SAMPLE_FMT_NONE
 118     };
 119     int ret;
 120
 121     layouts = ff_all_channel_counts();
 122     if (!layouts)
 123         return AVERROR(ENOMEM);
 124     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 125     if (ret < 0)
 126         return ret;
 127
 128     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 129     if (!formats)
 130         return AVERROR(ENOMEM);
 131     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 132     if (ret < 0)
 133         return ret;
 134
 135     formats = ff_all_samplerates();
 136     if (!formats)
 137         return AVERROR(ENOMEM);
 138     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 139 }
 140
 141 static inline int frame_size(int sample_rate, int frame_len_msec)
 142 {
 143     const int frame_size = lrint((double)sample_rate * (frame_len_msec / 1000.0));
 144     return frame_size + (frame_size % 2);
 145 }
 146
 147 static void precalculate_fade_factors(double *fade_factors[2], int frame_len)
 148 {
 149     const double step_size = 1.0 / frame_len;
 150     int pos;
 151
 152     for (pos = 0; pos < frame_len; pos++) {
 153         fade_factors[0][pos] = 1.0 - (step_size * (pos + 1.0));
 154         fade_factors[1][pos] = 1.0 - fade_factors[0][pos];
 155     }
 156 }
 157
 158 static cqueue *cqueue_create(int size)
 159 {
 160     cqueue *q;
 161
 162     q = av_malloc(sizeof(cqueue));
 163     if (!q)
 164         return NULL;
 165
 166     q->size = size;
 167     q->nb_elements = 0;
 168     q->first = 0;
 169
 170     q->elements = av_malloc_array(size, sizeof(double));
 171     if (!q->elements) {
 172         av_free(q);
 173         return NULL;
 174     }
 175
 176     return q;
 177 }
 178
 179 static void cqueue_free(cqueue *q)
 180 {
 181     if (q)
 182         av_free(q->elements);
 183     av_free(q);
 184 }
 185
 186 static int cqueue_size(cqueue *q)
 187 {
 188     return q->nb_elements;
 189 }
 190
 191 static int cqueue_empty(cqueue *q)
 192 {
 193     return !q->nb_elements;
 194 }
 195
 196 static int cqueue_enqueue(cqueue *q, double element)
 197 {
 198     int i;
 199
 200     av_assert2(q->nb_elements != q->size);
 201
 202     i = (q->first + q->nb_elements) % q->size;
 203     q->elements[i] = element;
 204     q->nb_elements++;
 205
 206     return 0;
 207 }
 208
 209 static double cqueue_peek(cqueue *q, int index)
 210 {
 211     av_assert2(index < q->nb_elements);
 212     return q->elements[(q->first + index) % q->size];
 213 }
 214
 215 static int cqueue_dequeue(cqueue *q, double *element)
 216 {
 217     av_assert2(!cqueue_empty(q));
 218
 219     *element = q->elements[q->first];
 220     q->first = (q->first + 1) % q->size;
 221     q->nb_elements--;
 222
 223     return 0;
 224 }
 225
 226 static int cqueue_pop(cqueue *q)
 227 {
 228     av_assert2(!cqueue_empty(q));
 229
 230     q->first = (q->first + 1) % q->size;
 231     q->nb_elements--;
 232
 233     return 0;
 234 }
 235
 236 static void init_gaussian_filter(DynamicAudioNormalizerContext *s)
 237 {
 238     double total_weight = 0.0;
 239     const double sigma = (((s->filter_size / 2.0) - 1.0) / 3.0) + (1.0 / 3.0);
 240     double adjust;
 241     int i;
 242
 243     // Pre-compute constants
 244     const int offset = s->filter_size / 2;
 245     const double c1 = 1.0 / (sigma * sqrt(2.0 * M_PI));
 246     const double c2 = 2.0 * sigma * sigma;
 247
 248     // Compute weights
 249     for (i = 0; i < s->filter_size; i++) {
 250         const int x = i - offset;
 251
 252         s->weights[i] = c1 * exp(-x * x / c2);
 253         total_weight += s->weights[i];
 254     }
 255
 256     // Adjust weights
 257     adjust = 1.0 / total_weight;
 258     for (i = 0; i < s->filter_size; i++) {
 259         s->weights[i] *= adjust;
 260     }
 261 }
 262
 263 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 264 {
 265     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 266     int c;
 267
 268     av_freep(&s->prev_amplification_factor);
 269     av_freep(&s->dc_correction_value);
 270     av_freep(&s->compress_threshold);
 271     av_freep(&s->fade_factors[0]);
 272     av_freep(&s->fade_factors[1]);
 273
 274     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 275         if (s->gain_history_original)
 276             cqueue_free(s->gain_history_original[c]);
 277         if (s->gain_history_minimum)
 278             cqueue_free(s->gain_history_minimum[c]);
 279         if (s->gain_history_smoothed)
 280             cqueue_free(s->gain_history_smoothed[c]);
 281     }
 282
 283     av_freep(&s->gain_history_original);
 284     av_freep(&s->gain_history_minimum);
 285     av_freep(&s->gain_history_smoothed);
 286
 287     cqueue_free(s->is_enabled);
 288     s->is_enabled = NULL;
 289
 290     av_freep(&s->weights);
 291
 292     ff_bufqueue_discard_all(&s->queue);
 293 }
 294
 295 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 296 {
 297     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 298     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 299     int c;
 300
 301     uninit(ctx);
 302
 303     s->frame_len = frame_size(inlink->sample_rate, s->frame_len_msec);
 304     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "frame len %d\n", s->frame_len);
 305
 306     s->fade_factors[0] = av_malloc_array(s->frame_len, sizeof(*s->fade_factors[0]));
 307     s->fade_factors[1] = av_malloc_array(s->frame_len, sizeof(*s->fade_factors[1]));
 308
 309     s->prev_amplification_factor = av_malloc_array(inlink->channels, sizeof(*s->prev_amplification_factor));
 310     s->dc_correction_value = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->dc_correction_value));
 311     s->compress_threshold = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->compress_threshold));
 312     s->gain_history_original = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->gain_history_original));
 313     s->gain_history_minimum = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->gain_history_minimum));
 314     s->gain_history_smoothed = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->gain_history_smoothed));
 315     s->weights = av_malloc_array(s->filter_size, sizeof(*s->weights));
 316     s->is_enabled = cqueue_create(s->filter_size);
 317     if (!s->prev_amplification_factor || !s->dc_correction_value ||
 318         !s->compress_threshold || !s->fade_factors[0] || !s->fade_factors[1] ||
 319         !s->gain_history_original || !s->gain_history_minimum ||
 320         !s->gain_history_smoothed || !s->is_enabled || !s->weights)
 321         return AVERROR(ENOMEM);
 322
 323     for (c = 0; c < inlink->channels; c++) {
 324         s->prev_amplification_factor[c] = 1.0;
 325
 326         s->gain_history_original[c] = cqueue_create(s->filter_size);
 327         s->gain_history_minimum[c]  = cqueue_create(s->filter_size);
 328         s->gain_history_smoothed[c] = cqueue_create(s->filter_size);
 329
 330         if (!s->gain_history_original[c] || !s->gain_history_minimum[c] ||
 331             !s->gain_history_smoothed[c])
 332             return AVERROR(ENOMEM);
 333     }
 334
 335     precalculate_fade_factors(s->fade_factors, s->frame_len);
 336     init_gaussian_filter(s);
 337
 338     s->channels = inlink->channels;
 339     s->delay = s->filter_size;
 340
 341     return 0;
 342 }
 343
 344 static inline double fade(double prev, double next, int pos,
 345                           double *fade_factors[2])
 346 {
 347     return fade_factors[0][pos] * prev + fade_factors[1][pos] * next;
 348 }
 349
 350 static inline double pow_2(const double value)
 351 {
 352     return value * value;
 353 }
 354
 355 static inline double bound(const double threshold, const double val)
 356 {
 357     const double CONST = 0.8862269254527580136490837416705725913987747280611935; //sqrt(PI) / 2.0
 358     return erf(CONST * (val / threshold)) * threshold;
 359 }
 360
 361 static double find_peak_magnitude(AVFrame *frame, int channel)
 362 {
 363     double max = DBL_EPSILON;
 364     int c, i;
 365
 366     if (channel == -1) {
 367         for (c = 0; c < frame->channels; c++) {
 368             double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 369
 370             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++)
 371                 max = FFMAX(max, fabs(data_ptr[i]));
 372         }
 373     } else {
 374         double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[channel];
 375
 376         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++)
 377             max = FFMAX(max, fabs(data_ptr[i]));
 378     }
 379
 380     return max;
 381 }
 382
 383 static double compute_frame_rms(AVFrame *frame, int channel)
 384 {
 385     double rms_value = 0.0;
 386     int c, i;
 387
 388     if (channel == -1) {
 389         for (c = 0; c < frame->channels; c++) {
 390             const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 391
 392             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 393                 rms_value += pow_2(data_ptr[i]);
 394             }
 395         }
 396
 397         rms_value /= frame->nb_samples * frame->channels;
 398     } else {
 399         const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[channel];
 400         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 401             rms_value += pow_2(data_ptr[i]);
 402         }
 403
 404         rms_value /= frame->nb_samples;
 405     }
 406
 407     return FFMAX(sqrt(rms_value), DBL_EPSILON);
 408 }
 409
 410 static double get_max_local_gain(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame,
 411                                  int channel)
 412 {
 413     const double maximum_gain = s->peak_value / find_peak_magnitude(frame, channel);
 414     const double rms_gain = s->target_rms > DBL_EPSILON ? (s->target_rms / compute_frame_rms(frame, channel)) : DBL_MAX;
 415     return bound(s->max_amplification, FFMIN(maximum_gain, rms_gain));
 416 }
 417
 418 static double minimum_filter(cqueue *q)
 419 {
 420     double min = DBL_MAX;
 421     int i;
 422
 423     for (i = 0; i < cqueue_size(q); i++) {
 424         min = FFMIN(min, cqueue_peek(q, i));
 425     }
 426
 427     return min;
 428 }
 429
 430 static double gaussian_filter(DynamicAudioNormalizerContext *s, cqueue *q)
 431 {
 432     double result = 0.0;
 433     int i;
 434
 435     for (i = 0; i < cqueue_size(q); i++) {
 436         result += cqueue_peek(q, i) * s->weights[i];
 437     }
 438
 439     return result;
 440 }
 441
 442 static void update_gain_history(DynamicAudioNormalizerContext *s, int channel,
 443                                 double current_gain_factor)
 444 {
 445     if (cqueue_empty(s->gain_history_original[channel]) ||
 446         cqueue_empty(s->gain_history_minimum[channel])) {
 447         const int pre_fill_size = s->filter_size / 2;
 448         const double initial_value = s->alt_boundary_mode ? current_gain_factor : 1.0;
 449
 450         s->prev_amplification_factor[channel] = initial_value;
 451
 452         while (cqueue_size(s->gain_history_original[channel]) < pre_fill_size) {
 453             cqueue_enqueue(s->gain_history_original[channel], initial_value);
 454         }
 455     }
 456
 457     cqueue_enqueue(s->gain_history_original[channel], current_gain_factor);
 458
 459     while (cqueue_size(s->gain_history_original[channel]) >= s->filter_size) {
 460         double minimum;
 461         av_assert0(cqueue_size(s->gain_history_original[channel]) == s->filter_size);
 462
 463         if (cqueue_empty(s->gain_history_minimum[channel])) {
 464             const int pre_fill_size = s->filter_size / 2;
 465             double initial_value = s->alt_boundary_mode ? cqueue_peek(s->gain_history_original[channel], 0) : 1.0;
 466             int input = pre_fill_size;
 467
 468             while (cqueue_size(s->gain_history_minimum[channel]) < pre_fill_size) {
 469                 input++;
 470                 initial_value = FFMIN(initial_value, cqueue_peek(s->gain_history_original[channel], input));
 471                 cqueue_enqueue(s->gain_history_minimum[channel], initial_value);
 472             }
 473         }
 474
 475         minimum = minimum_filter(s->gain_history_original[channel]);
 476
 477         cqueue_enqueue(s->gain_history_minimum[channel], minimum);
 478
 479         cqueue_pop(s->gain_history_original[channel]);
 480     }
 481
 482     while (cqueue_size(s->gain_history_minimum[channel]) >= s->filter_size) {
 483         double smoothed;
 484         av_assert0(cqueue_size(s->gain_history_minimum[channel]) == s->filter_size);
 485         smoothed = gaussian_filter(s, s->gain_history_minimum[channel]);
 486
 487         cqueue_enqueue(s->gain_history_smoothed[channel], smoothed);
 488
 489         cqueue_pop(s->gain_history_minimum[channel]);
 490     }
 491 }
 492
 493 static inline double update_value(double new, double old, double aggressiveness)
 494 {
 495     av_assert0((aggressiveness >= 0.0) && (aggressiveness <= 1.0));
 496     return aggressiveness * new + (1.0 - aggressiveness) * old;
 497 }
 498
 499 static void perform_dc_correction(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame)
 500 {
 501     const double diff = 1.0 / frame->nb_samples;
 502     int is_first_frame = cqueue_empty(s->gain_history_original[0]);
 503     int c, i;
 504
 505     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 506         double *dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 507         double current_average_value = 0.0;
 508         double prev_value;
 509
 510         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++)
 511             current_average_value += dst_ptr[i] * diff;
 512
 513         prev_value = is_first_frame ? current_average_value : s->dc_correction_value[c];
 514         s->dc_correction_value[c] = is_first_frame ? current_average_value : update_value(current_average_value, s->dc_correction_value[c], 0.1);
 515
 516         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 517             dst_ptr[i] -= fade(prev_value, s->dc_correction_value[c], i, s->fade_factors);
 518         }
 519     }
 520 }
 521
 522 static double setup_compress_thresh(double threshold)
 523 {
 524     if ((threshold > DBL_EPSILON) && (threshold < (1.0 - DBL_EPSILON))) {
 525         double current_threshold = threshold;
 526         double step_size = 1.0;
 527
 528         while (step_size > DBL_EPSILON) {
 529             while ((llrint((current_threshold + step_size) * (UINT64_C(1) << 63)) >
 530                     llrint(current_threshold * (UINT64_C(1) << 63))) &&
 531                    (bound(current_threshold + step_size, 1.0) <= threshold)) {
 532                 current_threshold += step_size;
 533             }
 534
 535             step_size /= 2.0;
 536         }
 537
 538         return current_threshold;
 539     } else {
 540         return threshold;
 541     }
 542 }
 543
 544 static double compute_frame_std_dev(DynamicAudioNormalizerContext *s,
 545                                     AVFrame *frame, int channel)
 546 {
 547     double variance = 0.0;
 548     int i, c;
 549
 550     if (channel == -1) {
 551         for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 552             const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 553
 554             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 555                 variance += pow_2(data_ptr[i]);  // Assume that MEAN is *zero*
 556             }
 557         }
 558         variance /= (s->channels * frame->nb_samples) - 1;
 559     } else {
 560         const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[channel];
 561
 562         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 563             variance += pow_2(data_ptr[i]);      // Assume that MEAN is *zero*
 564         }
 565         variance /= frame->nb_samples - 1;
 566     }
 567
 568     return FFMAX(sqrt(variance), DBL_EPSILON);
 569 }
 570
 571 static void perform_compression(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame)
 572 {
 573     int is_first_frame = cqueue_empty(s->gain_history_original[0]);
 574     int c, i;
 575
 576     if (s->channels_coupled) {
 577         const double standard_deviation = compute_frame_std_dev(s, frame, -1);
 578         const double current_threshold  = FFMIN(1.0, s->compress_factor * standard_deviation);
 579
 580         const double prev_value = is_first_frame ? current_threshold : s->compress_threshold[0];
 581         double prev_actual_thresh, curr_actual_thresh;
 582         s->compress_threshold[0] = is_first_frame ? current_threshold : update_value(current_threshold, s->compress_threshold[0], (1.0/3.0));
 583
 584         prev_actual_thresh = setup_compress_thresh(prev_value);
 585         curr_actual_thresh = setup_compress_thresh(s->compress_threshold[0]);
 586
 587         for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 588             double *const dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 589             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 590                 const double localThresh = fade(prev_actual_thresh, curr_actual_thresh, i, s->fade_factors);
 591                 dst_ptr[i] = copysign(bound(localThresh, fabs(dst_ptr[i])), dst_ptr[i]);
 592             }
 593         }
 594     } else {
 595         for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 596             const double standard_deviation = compute_frame_std_dev(s, frame, c);
 597             const double current_threshold  = setup_compress_thresh(FFMIN(1.0, s->compress_factor * standard_deviation));
 598
 599             const double prev_value = is_first_frame ? current_threshold : s->compress_threshold[c];
 600             double prev_actual_thresh, curr_actual_thresh;
 601             double *dst_ptr;
 602             s->compress_threshold[c] = is_first_frame ? current_threshold : update_value(current_threshold, s->compress_threshold[c], 1.0/3.0);
 603
 604             prev_actual_thresh = setup_compress_thresh(prev_value);
 605             curr_actual_thresh = setup_compress_thresh(s->compress_threshold[c]);
 606
 607             dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 608             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 609                 const double localThresh = fade(prev_actual_thresh, curr_actual_thresh, i, s->fade_factors);
 610                 dst_ptr[i] = copysign(bound(localThresh, fabs(dst_ptr[i])), dst_ptr[i]);
 611             }
 612         }
 613     }
 614 }
 615
 616 static void analyze_frame(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame)
 617 {
 618     if (s->dc_correction) {
 619         perform_dc_correction(s, frame);
 620     }
 621
 622     if (s->compress_factor > DBL_EPSILON) {
 623         perform_compression(s, frame);
 624     }
 625
 626     if (s->channels_coupled) {
 627         const double current_gain_factor = get_max_local_gain(s, frame, -1);
 628         int c;
 629
 630         for (c = 0; c < s->channels; c++)
 631             update_gain_history(s, c, current_gain_factor);
 632     } else {
 633         int c;
 634
 635         for (c = 0; c < s->channels; c++)
 636             update_gain_history(s, c, get_max_local_gain(s, frame, c));
 637     }
 638 }
 639
 640 static void amplify_frame(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame, int enabled)
 641 {
 642     int c, i;
 643
 644     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 645         double *dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 646         double current_amplification_factor;
 647
 648         cqueue_dequeue(s->gain_history_smoothed[c], &current_amplification_factor);
 649
 650         for (i = 0; i < frame->nb_samples && enabled; i++) {
 651             const double amplification_factor = fade(s->prev_amplification_factor[c],
 652                                                      current_amplification_factor, i,
 653                                                      s->fade_factors);
 654
 655             dst_ptr[i] *= amplification_factor;
 656
 657             if (fabs(dst_ptr[i]) > s->peak_value)
 658                 dst_ptr[i] = copysign(s->peak_value, dst_ptr[i]);
 659         }
 660
 661         s->prev_amplification_factor[c] = current_amplification_factor;
 662     }
 663 }
 664
 665 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 666 {
 667     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 668     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 669     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 670     int ret = 1;
 671
 672     if (!cqueue_empty(s->gain_history_smoothed[0])) {
 673         double is_enabled;
 674         AVFrame *out = ff_bufqueue_get(&s->queue);
 675
 676         cqueue_dequeue(s->is_enabled, &is_enabled);
 677
 678         amplify_frame(s, out, is_enabled > 0.);
 679         ret = ff_filter_frame(outlink, out);
 680     }
 681
 682     av_frame_make_writable(in);
 683     cqueue_enqueue(s->is_enabled, !ctx->is_disabled);
 684     analyze_frame(s, in);
 685     ff_bufqueue_add(ctx, &s->queue, in);
 686
 687     return ret;
 688 }
 689
 690 static int flush_buffer(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFilterLink *inlink,
 691                         AVFilterLink *outlink)
 692 {
 693     AVFrame *out = ff_get_audio_buffer(outlink, s->frame_len);
 694     int c, i;
 695
 696     if (!out)
 697         return AVERROR(ENOMEM);
 698
 699     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 700         double *dst_ptr = (double *)out->extended_data[c];
 701
 702         for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 703             dst_ptr[i] = s->alt_boundary_mode ? DBL_EPSILON : ((s->target_rms > DBL_EPSILON) ? FFMIN(s->peak_value, s->target_rms) : s->peak_value);
 704             if (s->dc_correction) {
 705                 dst_ptr[i] *= ((i % 2) == 1) ? -1 : 1;
 706                 dst_ptr[i] += s->dc_correction_value[c];
 707             }
 708         }
 709     }
 710
 711     s->delay--;
 712     return filter_frame(inlink, out);
 713 }
 714
 715 static int flush(AVFilterLink *outlink)
 716 {
 717     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 718     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 719     int ret = 0;
 720
 721     if (!cqueue_empty(s->gain_history_smoothed[0])) {
 722         ret = flush_buffer(s, ctx->inputs[0], outlink);
 723     } else if (s->queue.available) {
 724         AVFrame *out = ff_bufqueue_get(&s->queue);
 725
 726         s->pts = out->pts;
 727         ret = ff_filter_frame(outlink, out);
 728         s->delay = s->queue.available;
 729     }
 730
 731     return ret;
 732 }
 733
 734 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 735 {
 736     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 737     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 738     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 739     AVFrame *in = NULL;
 740     int ret = 0, status;
 741     int64_t pts;
 742
 743     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK(outlink, inlink);
 744
 745     if (!s->eof) {
 746         ret = ff_inlink_consume_samples(inlink, s->frame_len, s->frame_len, &in);
 747         if (ret < 0)
 748             return ret;
 749         if (ret > 0) {
 750             ret = filter_frame(inlink, in);
 751             if (ret <= 0)
 752                 return ret;
 753         }
 754
 755         if (ff_inlink_queued_samples(inlink) >= s->frame_len) {
 756             ff_filter_set_ready(ctx, 10);
 757             return 0;
 758         }
 759     }
 760
 761     if (!s->eof && ff_inlink_acknowledge_status(inlink, &status, &pts)) {
 762         if (status == AVERROR_EOF)
 763             s->eof = 1;
 764     }
 765
 766     if (s->eof && s->delay > 0)
 767         return flush(outlink);
 768
 769     if (s->eof && s->delay <= 0) {
 770         ff_outlink_set_status(outlink, AVERROR_EOF, s->pts);
 771         return 0;
 772     }
 773
 774     if (!s->eof)
 775         FF_FILTER_FORWARD_WANTED(outlink, inlink);
 776
 777     return FFERROR_NOT_READY;
 778 }
 779
 780 static const AVFilterPad avfilter_af_dynaudnorm_inputs[] = {
 781     {
 782         .name           = "default",
 783         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 784         .config_props   = config_input,
 785     },
 786     { NULL }
 787 };
 788
 789 static const AVFilterPad avfilter_af_dynaudnorm_outputs[] = {
 790     {
 791         .name          = "default",
 792         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 793     },
 794     { NULL }
 795 };
 796
 797 AVFilter ff_af_dynaudnorm = {
 798     .name          = "dynaudnorm",
 799     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Dynamic Audio Normalizer."),
 800     .query_formats = query_formats,
 801     .priv_size     = sizeof(DynamicAudioNormalizerContext),
 802     .init          = init,
 803     .uninit        = uninit,
 804     .activate      = activate,
 805     .inputs        = avfilter_af_dynaudnorm_inputs,
 806     .outputs       = avfilter_af_dynaudnorm_outputs,
 807     .priv_class    = &dynaudnorm_class,
 808     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 809 };