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     { "framelen",    "set the frame length in msec",     OFFSET(frame_len_msec),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 500},   10,  8000, FLAGS },
  86     { "f",           "set the frame length in msec",     OFFSET(frame_len_msec),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 500},   10,  8000, FLAGS },
  87     { "gausssize",   "set the filter size",              OFFSET(filter_size),       AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 31},     3,   301, FLAGS },
  88     { "g",           "set the filter size",              OFFSET(filter_size),       AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 31},     3,   301, FLAGS },
  89     { "peak",        "set the peak value",               OFFSET(peak_value),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.95}, 0.0,   1.0, FLAGS },
  90     { "p",           "set the peak value",               OFFSET(peak_value),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.95}, 0.0,   1.0, FLAGS },
  91     { "maxgain",     "set the max amplification",        OFFSET(max_amplification), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 10.0}, 1.0, 100.0, FLAGS },
  92     { "m",           "set the max amplification",        OFFSET(max_amplification), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 10.0}, 1.0, 100.0, FLAGS },
  93     { "targetrms",   "set the target RMS",               OFFSET(target_rms),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.0},  0.0,   1.0, FLAGS },
  94     { "r",           "set the target RMS",               OFFSET(target_rms),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.0},  0.0,   1.0, FLAGS },
  95     { "coupling",    "set channel coupling",             OFFSET(channels_coupled),  AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 1},      0,     1, FLAGS },
  96     { "n",           "set channel coupling",             OFFSET(channels_coupled),  AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 1},      0,     1, FLAGS },
  97     { "correctdc",   "set DC correction",                OFFSET(dc_correction),     AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0},      0,     1, FLAGS },
  98     { "c",           "set DC correction",                OFFSET(dc_correction),     AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0},      0,     1, FLAGS },
  99     { "altboundary", "set alternative boundary mode",    OFFSET(alt_boundary_mode), AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0},      0,     1, FLAGS },
 100     { "b",           "set alternative boundary mode",    OFFSET(alt_boundary_mode), AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0},      0,     1, FLAGS },
 101     { "compress",    "set the compress factor",          OFFSET(compress_factor),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.0},  0.0,  30.0, FLAGS },
 102     { "s",           "set the compress factor",          OFFSET(compress_factor),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.0},  0.0,  30.0, FLAGS },
 103     { NULL }
 104 };
 105
 106 AVFILTER_DEFINE_CLASS(dynaudnorm);
 107
 108 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 109 {
 110     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 111
 112     if (!(s->filter_size & 1)) {
 113         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "filter size %d is invalid. Changing to an odd value.\n", s->filter_size);
 114         s->filter_size |= 1;
 115     }
 116
 117     return 0;
 118 }
 119
 120 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 121 {
 122     AVFilterFormats *formats;
 123     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 124     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 125         AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
 126         AV_SAMPLE_FMT_NONE
 127     };
 128     int ret;
 129
 130     layouts = ff_all_channel_counts();
 131     if (!layouts)
 132         return AVERROR(ENOMEM);
 133     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 134     if (ret < 0)
 135         return ret;
 136
 137     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 138     if (!formats)
 139         return AVERROR(ENOMEM);
 140     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 141     if (ret < 0)
 142         return ret;
 143
 144     formats = ff_all_samplerates();
 145     if (!formats)
 146         return AVERROR(ENOMEM);
 147     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 148 }
 149
 150 static inline int frame_size(int sample_rate, int frame_len_msec)
 151 {
 152     const int frame_size = lrint((double)sample_rate * (frame_len_msec / 1000.0));
 153     return frame_size + (frame_size % 2);
 154 }
 155
 156 static void precalculate_fade_factors(double *fade_factors[2], int frame_len)
 157 {
 158     const double step_size = 1.0 / frame_len;
 159     int pos;
 160
 161     for (pos = 0; pos < frame_len; pos++) {
 162         fade_factors[0][pos] = 1.0 - (step_size * (pos + 1.0));
 163         fade_factors[1][pos] = 1.0 - fade_factors[0][pos];
 164     }
 165 }
 166
 167 static cqueue *cqueue_create(int size)
 168 {
 169     cqueue *q;
 170
 171     q = av_malloc(sizeof(cqueue));
 172     if (!q)
 173         return NULL;
 174
 175     q->size = size;
 176     q->nb_elements = 0;
 177     q->first = 0;
 178
 179     q->elements = av_malloc_array(size, sizeof(double));
 180     if (!q->elements) {
 181         av_free(q);
 182         return NULL;
 183     }
 184
 185     return q;
 186 }
 187
 188 static void cqueue_free(cqueue *q)
 189 {
 190     if (q)
 191         av_free(q->elements);
 192     av_free(q);
 193 }
 194
 195 static int cqueue_size(cqueue *q)
 196 {
 197     return q->nb_elements;
 198 }
 199
 200 static int cqueue_empty(cqueue *q)
 201 {
 202     return !q->nb_elements;
 203 }
 204
 205 static int cqueue_enqueue(cqueue *q, double element)
 206 {
 207     int i;
 208
 209     av_assert2(q->nb_elements != q->size);
 210
 211     i = (q->first + q->nb_elements) % q->size;
 212     q->elements[i] = element;
 213     q->nb_elements++;
 214
 215     return 0;
 216 }
 217
 218 static double cqueue_peek(cqueue *q, int index)
 219 {
 220     av_assert2(index < q->nb_elements);
 221     return q->elements[(q->first + index) % q->size];
 222 }
 223
 224 static int cqueue_dequeue(cqueue *q, double *element)
 225 {
 226     av_assert2(!cqueue_empty(q));
 227
 228     *element = q->elements[q->first];
 229     q->first = (q->first + 1) % q->size;
 230     q->nb_elements--;
 231
 232     return 0;
 233 }
 234
 235 static int cqueue_pop(cqueue *q)
 236 {
 237     av_assert2(!cqueue_empty(q));
 238
 239     q->first = (q->first + 1) % q->size;
 240     q->nb_elements--;
 241
 242     return 0;
 243 }
 244
 245 static void init_gaussian_filter(DynamicAudioNormalizerContext *s)
 246 {
 247     double total_weight = 0.0;
 248     const double sigma = (((s->filter_size / 2.0) - 1.0) / 3.0) + (1.0 / 3.0);
 249     double adjust;
 250     int i;
 251
 252     // Pre-compute constants
 253     const int offset = s->filter_size / 2;
 254     const double c1 = 1.0 / (sigma * sqrt(2.0 * M_PI));
 255     const double c2 = 2.0 * sigma * sigma;
 256
 257     // Compute weights
 258     for (i = 0; i < s->filter_size; i++) {
 259         const int x = i - offset;
 260
 261         s->weights[i] = c1 * exp(-x * x / c2);
 262         total_weight += s->weights[i];
 263     }
 264
 265     // Adjust weights
 266     adjust = 1.0 / total_weight;
 267     for (i = 0; i < s->filter_size; i++) {
 268         s->weights[i] *= adjust;
 269     }
 270 }
 271
 272 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 273 {
 274     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 275     int c;
 276
 277     av_freep(&s->prev_amplification_factor);
 278     av_freep(&s->dc_correction_value);
 279     av_freep(&s->compress_threshold);
 280     av_freep(&s->fade_factors[0]);
 281     av_freep(&s->fade_factors[1]);
 282
 283     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 284         if (s->gain_history_original)
 285             cqueue_free(s->gain_history_original[c]);
 286         if (s->gain_history_minimum)
 287             cqueue_free(s->gain_history_minimum[c]);
 288         if (s->gain_history_smoothed)
 289             cqueue_free(s->gain_history_smoothed[c]);
 290     }
 291
 292     av_freep(&s->gain_history_original);
 293     av_freep(&s->gain_history_minimum);
 294     av_freep(&s->gain_history_smoothed);
 295
 296     cqueue_free(s->is_enabled);
 297     s->is_enabled = NULL;
 298
 299     av_freep(&s->weights);
 300
 301     ff_bufqueue_discard_all(&s->queue);
 302 }
 303
 304 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 305 {
 306     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 307     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 308     int c;
 309
 310     uninit(ctx);
 311
 312     s->frame_len = frame_size(inlink->sample_rate, s->frame_len_msec);
 313     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "frame len %d\n", s->frame_len);
 314
 315     s->fade_factors[0] = av_malloc_array(s->frame_len, sizeof(*s->fade_factors[0]));
 316     s->fade_factors[1] = av_malloc_array(s->frame_len, sizeof(*s->fade_factors[1]));
 317
 318     s->prev_amplification_factor = av_malloc_array(inlink->channels, sizeof(*s->prev_amplification_factor));
 319     s->dc_correction_value = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->dc_correction_value));
 320     s->compress_threshold = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->compress_threshold));
 321     s->gain_history_original = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->gain_history_original));
 322     s->gain_history_minimum = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->gain_history_minimum));
 323     s->gain_history_smoothed = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->gain_history_smoothed));
 324     s->weights = av_malloc_array(s->filter_size, sizeof(*s->weights));
 325     s->is_enabled = cqueue_create(s->filter_size);
 326     if (!s->prev_amplification_factor || !s->dc_correction_value ||
 327         !s->compress_threshold || !s->fade_factors[0] || !s->fade_factors[1] ||
 328         !s->gain_history_original || !s->gain_history_minimum ||
 329         !s->gain_history_smoothed || !s->is_enabled || !s->weights)
 330         return AVERROR(ENOMEM);
 331
 332     for (c = 0; c < inlink->channels; c++) {
 333         s->prev_amplification_factor[c] = 1.0;
 334
 335         s->gain_history_original[c] = cqueue_create(s->filter_size);
 336         s->gain_history_minimum[c]  = cqueue_create(s->filter_size);
 337         s->gain_history_smoothed[c] = cqueue_create(s->filter_size);
 338
 339         if (!s->gain_history_original[c] || !s->gain_history_minimum[c] ||
 340             !s->gain_history_smoothed[c])
 341             return AVERROR(ENOMEM);
 342     }
 343
 344     precalculate_fade_factors(s->fade_factors, s->frame_len);
 345     init_gaussian_filter(s);
 346
 347     s->channels = inlink->channels;
 348     s->delay = s->filter_size;
 349
 350     return 0;
 351 }
 352
 353 static inline double fade(double prev, double next, int pos,
 354                           double *fade_factors[2])
 355 {
 356     return fade_factors[0][pos] * prev + fade_factors[1][pos] * next;
 357 }
 358
 359 static inline double pow_2(const double value)
 360 {
 361     return value * value;
 362 }
 363
 364 static inline double bound(const double threshold, const double val)
 365 {
 366     const double CONST = 0.8862269254527580136490837416705725913987747280611935; //sqrt(PI) / 2.0
 367     return erf(CONST * (val / threshold)) * threshold;
 368 }
 369
 370 static double find_peak_magnitude(AVFrame *frame, int channel)
 371 {
 372     double max = DBL_EPSILON;
 373     int c, i;
 374
 375     if (channel == -1) {
 376         for (c = 0; c < frame->channels; c++) {
 377             double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 378
 379             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++)
 380                 max = FFMAX(max, fabs(data_ptr[i]));
 381         }
 382     } else {
 383         double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[channel];
 384
 385         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++)
 386             max = FFMAX(max, fabs(data_ptr[i]));
 387     }
 388
 389     return max;
 390 }
 391
 392 static double compute_frame_rms(AVFrame *frame, int channel)
 393 {
 394     double rms_value = 0.0;
 395     int c, i;
 396
 397     if (channel == -1) {
 398         for (c = 0; c < frame->channels; c++) {
 399             const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 400
 401             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 402                 rms_value += pow_2(data_ptr[i]);
 403             }
 404         }
 405
 406         rms_value /= frame->nb_samples * frame->channels;
 407     } else {
 408         const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[channel];
 409         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 410             rms_value += pow_2(data_ptr[i]);
 411         }
 412
 413         rms_value /= frame->nb_samples;
 414     }
 415
 416     return FFMAX(sqrt(rms_value), DBL_EPSILON);
 417 }
 418
 419 static double get_max_local_gain(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame,
 420                                  int channel)
 421 {
 422     const double maximum_gain = s->peak_value / find_peak_magnitude(frame, channel);
 423     const double rms_gain = s->target_rms > DBL_EPSILON ? (s->target_rms / compute_frame_rms(frame, channel)) : DBL_MAX;
 424     return bound(s->max_amplification, FFMIN(maximum_gain, rms_gain));
 425 }
 426
 427 static double minimum_filter(cqueue *q)
 428 {
 429     double min = DBL_MAX;
 430     int i;
 431
 432     for (i = 0; i < cqueue_size(q); i++) {
 433         min = FFMIN(min, cqueue_peek(q, i));
 434     }
 435
 436     return min;
 437 }
 438
 439 static double gaussian_filter(DynamicAudioNormalizerContext *s, cqueue *q)
 440 {
 441     double result = 0.0;
 442     int i;
 443
 444     for (i = 0; i < cqueue_size(q); i++) {
 445         result += cqueue_peek(q, i) * s->weights[i];
 446     }
 447
 448     return result;
 449 }
 450
 451 static void update_gain_history(DynamicAudioNormalizerContext *s, int channel,
 452                                 double current_gain_factor)
 453 {
 454     if (cqueue_empty(s->gain_history_original[channel]) ||
 455         cqueue_empty(s->gain_history_minimum[channel])) {
 456         const int pre_fill_size = s->filter_size / 2;
 457         const double initial_value = s->alt_boundary_mode ? current_gain_factor : 1.0;
 458
 459         s->prev_amplification_factor[channel] = initial_value;
 460
 461         while (cqueue_size(s->gain_history_original[channel]) < pre_fill_size) {
 462             cqueue_enqueue(s->gain_history_original[channel], initial_value);
 463         }
 464     }
 465
 466     cqueue_enqueue(s->gain_history_original[channel], current_gain_factor);
 467
 468     while (cqueue_size(s->gain_history_original[channel]) >= s->filter_size) {
 469         double minimum;
 470         av_assert0(cqueue_size(s->gain_history_original[channel]) == s->filter_size);
 471
 472         if (cqueue_empty(s->gain_history_minimum[channel])) {
 473             const int pre_fill_size = s->filter_size / 2;
 474             double initial_value = s->alt_boundary_mode ? cqueue_peek(s->gain_history_original[channel], 0) : 1.0;
 475             int input = pre_fill_size;
 476
 477             while (cqueue_size(s->gain_history_minimum[channel]) < pre_fill_size) {
 478                 input++;
 479                 initial_value = FFMIN(initial_value, cqueue_peek(s->gain_history_original[channel], input));
 480                 cqueue_enqueue(s->gain_history_minimum[channel], initial_value);
 481             }
 482         }
 483
 484         minimum = minimum_filter(s->gain_history_original[channel]);
 485
 486         cqueue_enqueue(s->gain_history_minimum[channel], minimum);
 487
 488         cqueue_pop(s->gain_history_original[channel]);
 489     }
 490
 491     while (cqueue_size(s->gain_history_minimum[channel]) >= s->filter_size) {
 492         double smoothed;
 493         av_assert0(cqueue_size(s->gain_history_minimum[channel]) == s->filter_size);
 494         smoothed = gaussian_filter(s, s->gain_history_minimum[channel]);
 495
 496         cqueue_enqueue(s->gain_history_smoothed[channel], smoothed);
 497
 498         cqueue_pop(s->gain_history_minimum[channel]);
 499     }
 500 }
 501
 502 static inline double update_value(double new, double old, double aggressiveness)
 503 {
 504     av_assert0((aggressiveness >= 0.0) && (aggressiveness <= 1.0));
 505     return aggressiveness * new + (1.0 - aggressiveness) * old;
 506 }
 507
 508 static void perform_dc_correction(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame)
 509 {
 510     const double diff = 1.0 / frame->nb_samples;
 511     int is_first_frame = cqueue_empty(s->gain_history_original[0]);
 512     int c, i;
 513
 514     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 515         double *dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 516         double current_average_value = 0.0;
 517         double prev_value;
 518
 519         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++)
 520             current_average_value += dst_ptr[i] * diff;
 521
 522         prev_value = is_first_frame ? current_average_value : s->dc_correction_value[c];
 523         s->dc_correction_value[c] = is_first_frame ? current_average_value : update_value(current_average_value, s->dc_correction_value[c], 0.1);
 524
 525         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 526             dst_ptr[i] -= fade(prev_value, s->dc_correction_value[c], i, s->fade_factors);
 527         }
 528     }
 529 }
 530
 531 static double setup_compress_thresh(double threshold)
 532 {
 533     if ((threshold > DBL_EPSILON) && (threshold < (1.0 - DBL_EPSILON))) {
 534         double current_threshold = threshold;
 535         double step_size = 1.0;
 536
 537         while (step_size > DBL_EPSILON) {
 538             while ((llrint((current_threshold + step_size) * (UINT64_C(1) << 63)) >
 539                     llrint(current_threshold * (UINT64_C(1) << 63))) &&
 540                    (bound(current_threshold + step_size, 1.0) <= threshold)) {
 541                 current_threshold += step_size;
 542             }
 543
 544             step_size /= 2.0;
 545         }
 546
 547         return current_threshold;
 548     } else {
 549         return threshold;
 550     }
 551 }
 552
 553 static double compute_frame_std_dev(DynamicAudioNormalizerContext *s,
 554                                     AVFrame *frame, int channel)
 555 {
 556     double variance = 0.0;
 557     int i, c;
 558
 559     if (channel == -1) {
 560         for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 561             const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 562
 563             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 564                 variance += pow_2(data_ptr[i]);  // Assume that MEAN is *zero*
 565             }
 566         }
 567         variance /= (s->channels * frame->nb_samples) - 1;
 568     } else {
 569         const double *data_ptr = (double *)frame->extended_data[channel];
 570
 571         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 572             variance += pow_2(data_ptr[i]);      // Assume that MEAN is *zero*
 573         }
 574         variance /= frame->nb_samples - 1;
 575     }
 576
 577     return FFMAX(sqrt(variance), DBL_EPSILON);
 578 }
 579
 580 static void perform_compression(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame)
 581 {
 582     int is_first_frame = cqueue_empty(s->gain_history_original[0]);
 583     int c, i;
 584
 585     if (s->channels_coupled) {
 586         const double standard_deviation = compute_frame_std_dev(s, frame, -1);
 587         const double current_threshold  = FFMIN(1.0, s->compress_factor * standard_deviation);
 588
 589         const double prev_value = is_first_frame ? current_threshold : s->compress_threshold[0];
 590         double prev_actual_thresh, curr_actual_thresh;
 591         s->compress_threshold[0] = is_first_frame ? current_threshold : update_value(current_threshold, s->compress_threshold[0], (1.0/3.0));
 592
 593         prev_actual_thresh = setup_compress_thresh(prev_value);
 594         curr_actual_thresh = setup_compress_thresh(s->compress_threshold[0]);
 595
 596         for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 597             double *const dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 598             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 599                 const double localThresh = fade(prev_actual_thresh, curr_actual_thresh, i, s->fade_factors);
 600                 dst_ptr[i] = copysign(bound(localThresh, fabs(dst_ptr[i])), dst_ptr[i]);
 601             }
 602         }
 603     } else {
 604         for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 605             const double standard_deviation = compute_frame_std_dev(s, frame, c);
 606             const double current_threshold  = setup_compress_thresh(FFMIN(1.0, s->compress_factor * standard_deviation));
 607
 608             const double prev_value = is_first_frame ? current_threshold : s->compress_threshold[c];
 609             double prev_actual_thresh, curr_actual_thresh;
 610             double *dst_ptr;
 611             s->compress_threshold[c] = is_first_frame ? current_threshold : update_value(current_threshold, s->compress_threshold[c], 1.0/3.0);
 612
 613             prev_actual_thresh = setup_compress_thresh(prev_value);
 614             curr_actual_thresh = setup_compress_thresh(s->compress_threshold[c]);
 615
 616             dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 617             for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 618                 const double localThresh = fade(prev_actual_thresh, curr_actual_thresh, i, s->fade_factors);
 619                 dst_ptr[i] = copysign(bound(localThresh, fabs(dst_ptr[i])), dst_ptr[i]);
 620             }
 621         }
 622     }
 623 }
 624
 625 static void analyze_frame(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame)
 626 {
 627     if (s->dc_correction) {
 628         perform_dc_correction(s, frame);
 629     }
 630
 631     if (s->compress_factor > DBL_EPSILON) {
 632         perform_compression(s, frame);
 633     }
 634
 635     if (s->channels_coupled) {
 636         const double current_gain_factor = get_max_local_gain(s, frame, -1);
 637         int c;
 638
 639         for (c = 0; c < s->channels; c++)
 640             update_gain_history(s, c, current_gain_factor);
 641     } else {
 642         int c;
 643
 644         for (c = 0; c < s->channels; c++)
 645             update_gain_history(s, c, get_max_local_gain(s, frame, c));
 646     }
 647 }
 648
 649 static void amplify_frame(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFrame *frame, int enabled)
 650 {
 651     int c, i;
 652
 653     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 654         double *dst_ptr = (double *)frame->extended_data[c];
 655         double current_amplification_factor;
 656
 657         cqueue_dequeue(s->gain_history_smoothed[c], &current_amplification_factor);
 658
 659         for (i = 0; i < frame->nb_samples && enabled; i++) {
 660             const double amplification_factor = fade(s->prev_amplification_factor[c],
 661                                                      current_amplification_factor, i,
 662                                                      s->fade_factors);
 663
 664             dst_ptr[i] *= amplification_factor;
 665
 666             if (fabs(dst_ptr[i]) > s->peak_value)
 667                 dst_ptr[i] = copysign(s->peak_value, dst_ptr[i]);
 668         }
 669
 670         s->prev_amplification_factor[c] = current_amplification_factor;
 671     }
 672 }
 673
 674 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 675 {
 676     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 677     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 678     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 679     int ret = 1;
 680
 681     if (!cqueue_empty(s->gain_history_smoothed[0])) {
 682         double is_enabled;
 683         AVFrame *out = ff_bufqueue_get(&s->queue);
 684
 685         cqueue_dequeue(s->is_enabled, &is_enabled);
 686
 687         amplify_frame(s, out, is_enabled > 0.);
 688         ret = ff_filter_frame(outlink, out);
 689     }
 690
 691     av_frame_make_writable(in);
 692     cqueue_enqueue(s->is_enabled, !ctx->is_disabled);
 693     analyze_frame(s, in);
 694     ff_bufqueue_add(ctx, &s->queue, in);
 695
 696     return ret;
 697 }
 698
 699 static int flush_buffer(DynamicAudioNormalizerContext *s, AVFilterLink *inlink,
 700                         AVFilterLink *outlink)
 701 {
 702     AVFrame *out = ff_get_audio_buffer(outlink, s->frame_len);
 703     int c, i;
 704
 705     if (!out)
 706         return AVERROR(ENOMEM);
 707
 708     for (c = 0; c < s->channels; c++) {
 709         double *dst_ptr = (double *)out->extended_data[c];
 710
 711         for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 712             dst_ptr[i] = s->alt_boundary_mode ? DBL_EPSILON : ((s->target_rms > DBL_EPSILON) ? FFMIN(s->peak_value, s->target_rms) : s->peak_value);
 713             if (s->dc_correction) {
 714                 dst_ptr[i] *= ((i % 2) == 1) ? -1 : 1;
 715                 dst_ptr[i] += s->dc_correction_value[c];
 716             }
 717         }
 718     }
 719
 720     s->delay--;
 721     return filter_frame(inlink, out);
 722 }
 723
 724 static int flush(AVFilterLink *outlink)
 725 {
 726     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 727     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 728     int ret = 0;
 729
 730     if (!cqueue_empty(s->gain_history_smoothed[0])) {
 731         ret = flush_buffer(s, ctx->inputs[0], outlink);
 732     } else if (s->queue.available) {
 733         AVFrame *out = ff_bufqueue_get(&s->queue);
 734
 735         s->pts = out->pts;
 736         ret = ff_filter_frame(outlink, out);
 737         s->delay = s->queue.available;
 738     }
 739
 740     return ret;
 741 }
 742
 743 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 744 {
 745     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 746     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 747     DynamicAudioNormalizerContext *s = ctx->priv;
 748     AVFrame *in = NULL;
 749     int ret = 0, status;
 750     int64_t pts;
 751
 752     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK(outlink, inlink);
 753
 754     if (!s->eof) {
 755         ret = ff_inlink_consume_samples(inlink, s->frame_len, s->frame_len, &in);
 756         if (ret < 0)
 757             return ret;
 758         if (ret > 0) {
 759             ret = filter_frame(inlink, in);
 760             if (ret <= 0)
 761                 return ret;
 762         }
 763
 764         if (ff_inlink_queued_samples(inlink) >= s->frame_len) {
 765             ff_filter_set_ready(ctx, 10);
 766             return 0;
 767         }
 768     }
 769
 770     if (!s->eof && ff_inlink_acknowledge_status(inlink, &status, &pts)) {
 771         if (status == AVERROR_EOF)
 772             s->eof = 1;
 773     }
 774
 775     if (s->eof && s->delay > 0)
 776         return flush(outlink);
 777
 778     if (s->eof && s->delay <= 0) {
 779         ff_outlink_set_status(outlink, AVERROR_EOF, s->pts);
 780         return 0;
 781     }
 782
 783     if (!s->eof)
 784         FF_FILTER_FORWARD_WANTED(outlink, inlink);
 785
 786     return FFERROR_NOT_READY;
 787 }
 788
 789 static const AVFilterPad avfilter_af_dynaudnorm_inputs[] = {
 790     {
 791         .name           = "default",
 792         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 793         .config_props   = config_input,
 794     },
 795     { NULL }
 796 };
 797
 798 static const AVFilterPad avfilter_af_dynaudnorm_outputs[] = {
 799     {
 800         .name          = "default",
 801         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 802     },
 803     { NULL }
 804 };
 805
 806 AVFilter ff_af_dynaudnorm = {
 807     .name          = "dynaudnorm",
 808     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Dynamic Audio Normalizer."),
 809     .query_formats = query_formats,
 810     .priv_size     = sizeof(DynamicAudioNormalizerContext),
 811     .init          = init,
 812     .uninit        = uninit,
 813     .activate      = activate,
 814     .inputs        = avfilter_af_dynaudnorm_inputs,
 815     .outputs       = avfilter_af_dynaudnorm_outputs,
 816     .priv_class    = &dynaudnorm_class,
 817     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 818 };