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