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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2016 Muhammad Faiz <mfcc64@gmail.com>
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "libavutil/opt.h"
  22 #include "libavutil/eval.h"
  23 #include "libavutil/avassert.h"
  24 #include "libavcodec/avfft.h"
  25 #include "avfilter.h"
  26 #include "internal.h"
  27 #include "audio.h"
  28
  29 #define RDFT_BITS_MIN 4
  30 #define RDFT_BITS_MAX 16
  31
  32 enum WindowFunc {
  33     WFUNC_RECTANGULAR,
  34     WFUNC_HANN,
  35     WFUNC_HAMMING,
  36     WFUNC_BLACKMAN,
  37     WFUNC_NUTTALL3,
  38     WFUNC_MNUTTALL3,
  39     WFUNC_NUTTALL,
  40     WFUNC_BNUTTALL,
  41     WFUNC_BHARRIS,
  42     WFUNC_TUKEY,
  43     NB_WFUNC
  44 };
  45
  46 enum Scale {
  47     SCALE_LINLIN,
  48     SCALE_LINLOG,
  49     SCALE_LOGLIN,
  50     SCALE_LOGLOG,
  51     NB_SCALE
  52 };
  53
  54 #define NB_GAIN_ENTRY_MAX 4096
  55 typedef struct {
  56     double  freq;
  57     double  gain;
  58 } GainEntry;
  59
  60 typedef struct {
  61     int buf_idx;
  62     int overlap_idx;
  63 } OverlapIndex;
  64
  65 typedef struct {
  66     const AVClass *class;
  67
  68     RDFTContext   *analysis_rdft;
  69     RDFTContext   *analysis_irdft;
  70     RDFTContext   *rdft;
  71     RDFTContext   *irdft;
  72     int           analysis_rdft_len;
  73     int           rdft_len;
  74
  75     float         *analysis_buf;
  76     float         *dump_buf;
  77     float         *kernel_tmp_buf;
  78     float         *kernel_buf;
  79     float         *conv_buf;
  80     OverlapIndex  *conv_idx;
  81     int           fir_len;
  82     int           nsamples_max;
  83     int64_t       next_pts;
  84     int           frame_nsamples_max;
  85     int           remaining;
  86
  87     char          *gain_cmd;
  88     char          *gain_entry_cmd;
  89     const char    *gain;
  90     const char    *gain_entry;
  91     double        delay;
  92     double        accuracy;
  93     int           wfunc;
  94     int           fixed;
  95     int           multi;
  96     int           zero_phase;
  97     int           scale;
  98     char          *dumpfile;
  99     int           dumpscale;
 100
 101     int           nb_gain_entry;
 102     int           gain_entry_err;
 103     GainEntry     gain_entry_tbl[NB_GAIN_ENTRY_MAX];
 104 } FIREqualizerContext;
 105
 106 #define OFFSET(x) offsetof(FIREqualizerContext, x)
 107 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 108
 109 static const AVOption firequalizer_options[] = {
 110     { "gain", "set gain curve", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "gain_interpolate(f)" }, 0, 0, FLAGS },
 111     { "gain_entry", "set gain entry", OFFSET(gain_entry), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL }, 0, 0, FLAGS },
 112     { "delay", "set delay", OFFSET(delay), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = 0.01 }, 0.0, 1e10, FLAGS },
 113     { "accuracy", "set accuracy", OFFSET(accuracy), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = 5.0 }, 0.0, 1e10, FLAGS },
 114     { "wfunc", "set window function", OFFSET(wfunc), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = WFUNC_HANN }, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "wfunc" },
 115         { "rectangular", "rectangular window", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = WFUNC_RECTANGULAR }, 0, 0, FLAGS, "wfunc" },
 116         { "hann", "hann window", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = WFUNC_HANN }, 0, 0, FLAGS, "wfunc" },
 117         { "hamming", "hamming window", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = WFUNC_HAMMING }, 0, 0, FLAGS, "wfunc" },
 118         { "blackman", "blackman window", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = WFUNC_BLACKMAN }, 0, 0, FLAGS, "wfunc" },
 119         { "nuttall3", "3-term nuttall window", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = WFUNC_NUTTALL3 }, 0, 0, FLAGS, "wfunc" },
 120         { "mnuttall3", "minimum 3-term nuttall window", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = WFUNC_MNUTTALL3 }, 0, 0, FLAGS, "wfunc" },
 121         { "nuttall", "nuttall window", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = WFUNC_NUTTALL }, 0, 0, FLAGS, "wfunc" },
 122         { "bnuttall", "blackman-nuttall window", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = WFUNC_BNUTTALL }, 0, 0, FLAGS, "wfunc" },
 123         { "bharris", "blackman-harris window", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = WFUNC_BHARRIS }, 0, 0, FLAGS, "wfunc" },
 124         { "tukey", "tukey window", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = WFUNC_TUKEY }, 0, 0, FLAGS, "wfunc" },
 125     { "fixed", "set fixed frame samples", OFFSET(fixed), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 126     { "multi", "set multi channels mode", OFFSET(multi), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 127     { "zero_phase", "set zero phase mode", OFFSET(zero_phase), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 128     { "scale", "set gain scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = SCALE_LINLOG }, 0, NB_SCALE-1, FLAGS, "scale" },
 129         { "linlin", "linear-freq linear-gain", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SCALE_LINLIN }, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 130         { "linlog", "linear-freq logarithmic-gain", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SCALE_LINLOG }, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 131         { "loglin", "logarithmic-freq linear-gain", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SCALE_LOGLIN }, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 132         { "loglog", "logarithmic-freq logarithmic-gain", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = SCALE_LOGLOG }, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 133     { "dumpfile", "set dump file", OFFSET(dumpfile), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL }, 0, 0, FLAGS },
 134     { "dumpscale", "set dump scale", OFFSET(dumpscale), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = SCALE_LINLOG }, 0, NB_SCALE-1, FLAGS, "scale" },
 135     { NULL }
 136 };
 137
 138 AVFILTER_DEFINE_CLASS(firequalizer);
 139
 140 static void common_uninit(FIREqualizerContext *s)
 141 {
 142     av_rdft_end(s->analysis_rdft);
 143     av_rdft_end(s->analysis_irdft);
 144     av_rdft_end(s->rdft);
 145     av_rdft_end(s->irdft);
 146     s->analysis_rdft = s->analysis_irdft = s->rdft = s->irdft = NULL;
 147
 148     av_freep(&s->analysis_buf);
 149     av_freep(&s->dump_buf);
 150     av_freep(&s->kernel_tmp_buf);
 151     av_freep(&s->kernel_buf);
 152     av_freep(&s->conv_buf);
 153     av_freep(&s->conv_idx);
 154 }
 155
 156 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 157 {
 158     FIREqualizerContext *s = ctx->priv;
 159
 160     common_uninit(s);
 161     av_freep(&s->gain_cmd);
 162     av_freep(&s->gain_entry_cmd);
 163 }
 164
 165 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 166 {
 167     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 168     AVFilterFormats *formats;
 169     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 170         AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
 171         AV_SAMPLE_FMT_NONE
 172     };
 173     int ret;
 174
 175     layouts = ff_all_channel_counts();
 176     if (!layouts)
 177         return AVERROR(ENOMEM);
 178     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 179     if (ret < 0)
 180         return ret;
 181
 182     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 183     if (!formats)
 184         return AVERROR(ENOMEM);
 185     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 186     if (ret < 0)
 187         return ret;
 188
 189     formats = ff_all_samplerates();
 190     if (!formats)
 191         return AVERROR(ENOMEM);
 192     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 193 }
 194
 195 static void fast_convolute(FIREqualizerContext *s, const float *kernel_buf, float *conv_buf,
 196                            OverlapIndex *idx, float *data, int nsamples)
 197 {
 198     if (nsamples <= s->nsamples_max) {
 199         float *buf = conv_buf + idx->buf_idx * s->rdft_len;
 200         float *obuf = conv_buf + !idx->buf_idx * s->rdft_len + idx->overlap_idx;
 201         int center = s->fir_len/2;
 202         int k;
 203
 204         memset(buf, 0, center * sizeof(*data));
 205         memcpy(buf + center, data, nsamples * sizeof(*data));
 206         memset(buf + center + nsamples, 0, (s->rdft_len - nsamples - center) * sizeof(*data));
 207         av_rdft_calc(s->rdft, buf);
 208
 209         buf[0] *= kernel_buf[0];
 210         buf[1] *= kernel_buf[s->rdft_len/2];
 211         for (k = 1; k < s->rdft_len/2; k++) {
 212             buf[2*k] *= kernel_buf[k];
 213             buf[2*k+1] *= kernel_buf[k];
 214         }
 215
 216         av_rdft_calc(s->irdft, buf);
 217         for (k = 0; k < s->rdft_len - idx->overlap_idx; k++)
 218             buf[k] += obuf[k];
 219         memcpy(data, buf, nsamples * sizeof(*data));
 220         idx->buf_idx = !idx->buf_idx;
 221         idx->overlap_idx = nsamples;
 222     } else {
 223         while (nsamples > s->nsamples_max * 2) {
 224             fast_convolute(s, kernel_buf, conv_buf, idx, data, s->nsamples_max);
 225             data += s->nsamples_max;
 226             nsamples -= s->nsamples_max;
 227         }
 228         fast_convolute(s, kernel_buf, conv_buf, idx, data, nsamples/2);
 229         fast_convolute(s, kernel_buf, conv_buf, idx, data + nsamples/2, nsamples - nsamples/2);
 230     }
 231 }
 232
 233 static void dump_fir(AVFilterContext *ctx, FILE *fp, int ch)
 234 {
 235     FIREqualizerContext *s = ctx->priv;
 236     int rate = ctx->inputs[0]->sample_rate;
 237     int xlog = s->dumpscale == SCALE_LOGLIN || s->dumpscale == SCALE_LOGLOG;
 238     int ylog = s->dumpscale == SCALE_LINLOG || s->dumpscale == SCALE_LOGLOG;
 239     int x;
 240     int center = s->fir_len / 2;
 241     double delay = s->zero_phase ? 0.0 : (double) center / rate;
 242     double vx, ya, yb;
 243
 244     s->analysis_buf[0] *= s->rdft_len/2;
 245     for (x = 1; x <= center; x++) {
 246         s->analysis_buf[x] *= s->rdft_len/2;
 247         s->analysis_buf[s->analysis_rdft_len - x] *= s->rdft_len/2;
 248     }
 249
 250     if (ch)
 251         fprintf(fp, "\n\n");
 252
 253     fprintf(fp, "# time[%d] (time amplitude)\n", ch);
 254
 255     for (x = center; x > 0; x--)
 256         fprintf(fp, "%15.10f %15.10f\n", delay - (double) x / rate, (double) s->analysis_buf[s->analysis_rdft_len - x]);
 257
 258     for (x = 0; x <= center; x++)
 259         fprintf(fp, "%15.10f %15.10f\n", delay + (double)x / rate , (double) s->analysis_buf[x]);
 260
 261     av_rdft_calc(s->analysis_rdft, s->analysis_buf);
 262
 263     fprintf(fp, "\n\n# freq[%d] (frequency desired_gain actual_gain)\n", ch);
 264
 265     for (x = 0; x <= s->analysis_rdft_len/2; x++) {
 266         int i = (x == s->analysis_rdft_len/2) ? 1 : 2 * x;
 267         vx = (double)x * rate / s->analysis_rdft_len;
 268         if (xlog)
 269             vx = log2(0.05*vx);
 270         ya = s->dump_buf[i];
 271         yb = s->analysis_buf[i];
 272         if (ylog) {
 273             ya = 20.0 * log10(fabs(ya));
 274             yb = 20.0 * log10(fabs(yb));
 275         }
 276         fprintf(fp, "%17.10f %17.10f %17.10f\n", vx, ya, yb);
 277     }
 278 }
 279
 280 static double entry_func(void *p, double freq, double gain)
 281 {
 282     AVFilterContext *ctx = p;
 283     FIREqualizerContext *s = ctx->priv;
 284
 285     if (s->nb_gain_entry >= NB_GAIN_ENTRY_MAX) {
 286         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "entry table overflow.\n");
 287         s->gain_entry_err = AVERROR(EINVAL);
 288         return 0;
 289     }
 290
 291     if (isnan(freq)) {
 292         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "nan frequency (%g, %g).\n", freq, gain);
 293         s->gain_entry_err = AVERROR(EINVAL);
 294         return 0;
 295     }
 296
 297     if (s->nb_gain_entry > 0 && freq <= s->gain_entry_tbl[s->nb_gain_entry - 1].freq) {
 298         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "unsorted frequency (%g, %g).\n", freq, gain);
 299         s->gain_entry_err = AVERROR(EINVAL);
 300         return 0;
 301     }
 302
 303     s->gain_entry_tbl[s->nb_gain_entry].freq = freq;
 304     s->gain_entry_tbl[s->nb_gain_entry].gain = gain;
 305     s->nb_gain_entry++;
 306     return 0;
 307 }
 308
 309 static int gain_entry_compare(const void *key, const void *memb)
 310 {
 311     const double *freq = key;
 312     const GainEntry *entry = memb;
 313
 314     if (*freq < entry[0].freq)
 315         return -1;
 316     if (*freq > entry[1].freq)
 317         return 1;
 318     return 0;
 319 }
 320
 321 static double gain_interpolate_func(void *p, double freq)
 322 {
 323     AVFilterContext *ctx = p;
 324     FIREqualizerContext *s = ctx->priv;
 325     GainEntry *res;
 326     double d0, d1, d;
 327
 328     if (isnan(freq))
 329         return freq;
 330
 331     if (!s->nb_gain_entry)
 332         return 0;
 333
 334     if (freq <= s->gain_entry_tbl[0].freq)
 335         return s->gain_entry_tbl[0].gain;
 336
 337     if (freq >= s->gain_entry_tbl[s->nb_gain_entry-1].freq)
 338         return s->gain_entry_tbl[s->nb_gain_entry-1].gain;
 339
 340     res = bsearch(&freq, &s->gain_entry_tbl, s->nb_gain_entry - 1, sizeof(*res), gain_entry_compare);
 341     av_assert0(res);
 342
 343     d  = res[1].freq - res[0].freq;
 344     d0 = freq - res[0].freq;
 345     d1 = res[1].freq - freq;
 346
 347     if (d0 && d1)
 348         return (d0 * res[1].gain + d1 * res[0].gain) / d;
 349
 350     if (d0)
 351         return res[1].gain;
 352
 353     return res[0].gain;
 354 }
 355
 356 static double cubic_interpolate_func(void *p, double freq)
 357 {
 358     AVFilterContext *ctx = p;
 359     FIREqualizerContext *s = ctx->priv;
 360     GainEntry *res;
 361     double x, x2, x3;
 362     double a, b, c, d;
 363     double m0, m1, m2, msum, unit;
 364
 365     if (!s->nb_gain_entry)
 366         return 0;
 367
 368     if (freq <= s->gain_entry_tbl[0].freq)
 369         return s->gain_entry_tbl[0].gain;
 370
 371     if (freq >= s->gain_entry_tbl[s->nb_gain_entry-1].freq)
 372         return s->gain_entry_tbl[s->nb_gain_entry-1].gain;
 373
 374     res = bsearch(&freq, &s->gain_entry_tbl, s->nb_gain_entry - 1, sizeof(*res), gain_entry_compare);
 375     av_assert0(res);
 376
 377     unit = res[1].freq - res[0].freq;
 378     m0 = res != s->gain_entry_tbl ?
 379          unit * (res[0].gain - res[-1].gain) / (res[0].freq - res[-1].freq) : 0;
 380     m1 = res[1].gain - res[0].gain;
 381     m2 = res != s->gain_entry_tbl + s->nb_gain_entry - 2 ?
 382          unit * (res[2].gain - res[1].gain) / (res[2].freq - res[1].freq) : 0;
 383
 384     msum = fabs(m0) + fabs(m1);
 385     m0 = msum > 0 ? (fabs(m0) * m1 + fabs(m1) * m0) / msum : 0;
 386     msum = fabs(m1) + fabs(m2);
 387     m1 = msum > 0 ? (fabs(m1) * m2 + fabs(m2) * m1) / msum : 0;
 388
 389     d = res[0].gain;
 390     c = m0;
 391     b = 3 * res[1].gain - m1 - 2 * c - 3 * d;
 392     a = res[1].gain - b - c - d;
 393
 394     x = (freq - res[0].freq) / unit;
 395     x2 = x * x;
 396     x3 = x2 * x;
 397
 398     return a * x3 + b * x2 + c * x + d;
 399 }
 400
 401 static const char *const var_names[] = {
 402     "f",
 403     "sr",
 404     "ch",
 405     "chid",
 406     "chs",
 407     "chlayout",
 408     NULL
 409 };
 410
 411 enum VarOffset {
 412     VAR_F,
 413     VAR_SR,
 414     VAR_CH,
 415     VAR_CHID,
 416     VAR_CHS,
 417     VAR_CHLAYOUT,
 418     VAR_NB
 419 };
 420
 421 static int generate_kernel(AVFilterContext *ctx, const char *gain, const char *gain_entry)
 422 {
 423     FIREqualizerContext *s = ctx->priv;
 424     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 425     const char *gain_entry_func_names[] = { "entry", NULL };
 426     const char *gain_func_names[] = { "gain_interpolate", "cubic_interpolate", NULL };
 427     double (*gain_entry_funcs[])(void *, double, double) = { entry_func, NULL };
 428     double (*gain_funcs[])(void *, double) = { gain_interpolate_func, cubic_interpolate_func, NULL };
 429     double vars[VAR_NB];
 430     AVExpr *gain_expr;
 431     int ret, k, center, ch;
 432     int xlog = s->scale == SCALE_LOGLIN || s->scale == SCALE_LOGLOG;
 433     int ylog = s->scale == SCALE_LINLOG || s->scale == SCALE_LOGLOG;
 434     FILE *dump_fp = NULL;
 435
 436     s->nb_gain_entry = 0;
 437     s->gain_entry_err = 0;
 438     if (gain_entry) {
 439         double result = 0.0;
 440         ret = av_expr_parse_and_eval(&result, gain_entry, NULL, NULL, NULL, NULL,
 441                                      gain_entry_func_names, gain_entry_funcs, ctx, 0, ctx);
 442         if (ret < 0)
 443             return ret;
 444         if (s->gain_entry_err < 0)
 445             return s->gain_entry_err;
 446     }
 447
 448     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "nb_gain_entry = %d.\n", s->nb_gain_entry);
 449
 450     ret = av_expr_parse(&gain_expr, gain, var_names,
 451                         gain_func_names, gain_funcs, NULL, NULL, 0, ctx);
 452     if (ret < 0)
 453         return ret;
 454
 455     if (s->dumpfile && (!s->dump_buf || !s->analysis_rdft || !(dump_fp = fopen(s->dumpfile, "w"))))
 456         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "dumping failed.\n");
 457
 458     vars[VAR_CHS] = inlink->channels;
 459     vars[VAR_CHLAYOUT] = inlink->channel_layout;
 460     vars[VAR_SR] = inlink->sample_rate;
 461     for (ch = 0; ch < inlink->channels; ch++) {
 462         float *rdft_buf = s->kernel_tmp_buf + ch * s->rdft_len;
 463         double result;
 464         vars[VAR_CH] = ch;
 465         vars[VAR_CHID] = av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, ch);
 466         vars[VAR_F] = 0.0;
 467         if (xlog)
 468             vars[VAR_F] = log2(0.05 * vars[VAR_F]);
 469         result = av_expr_eval(gain_expr, vars, ctx);
 470         s->analysis_buf[0] = ylog ? pow(10.0, 0.05 * result) : result;
 471
 472         vars[VAR_F] = 0.5 * inlink->sample_rate;
 473         if (xlog)
 474             vars[VAR_F] = log2(0.05 * vars[VAR_F]);
 475         result = av_expr_eval(gain_expr, vars, ctx);
 476         s->analysis_buf[1] = ylog ? pow(10.0, 0.05 * result) : result;
 477
 478         for (k = 1; k < s->analysis_rdft_len/2; k++) {
 479             vars[VAR_F] = k * ((double)inlink->sample_rate /(double)s->analysis_rdft_len);
 480             if (xlog)
 481                 vars[VAR_F] = log2(0.05 * vars[VAR_F]);
 482             result = av_expr_eval(gain_expr, vars, ctx);
 483             s->analysis_buf[2*k] = ylog ? pow(10.0, 0.05 * result) : result;
 484             s->analysis_buf[2*k+1] = 0.0;
 485         }
 486
 487         if (s->dump_buf)
 488             memcpy(s->dump_buf, s->analysis_buf, s->analysis_rdft_len * sizeof(*s->analysis_buf));
 489
 490         av_rdft_calc(s->analysis_irdft, s->analysis_buf);
 491         center = s->fir_len / 2;
 492
 493         for (k = 0; k <= center; k++) {
 494             double u = k * (M_PI/center);
 495             double win;
 496             switch (s->wfunc) {
 497             case WFUNC_RECTANGULAR:
 498                 win = 1.0;
 499                 break;
 500             case WFUNC_HANN:
 501                 win = 0.5 + 0.5 * cos(u);
 502                 break;
 503             case WFUNC_HAMMING:
 504                 win = 0.53836 + 0.46164 * cos(u);
 505                 break;
 506             case WFUNC_BLACKMAN:
 507                 win = 0.42 + 0.5 * cos(u) + 0.08 * cos(2*u);
 508                 break;
 509             case WFUNC_NUTTALL3:
 510                 win = 0.40897 + 0.5 * cos(u) + 0.09103 * cos(2*u);
 511                 break;
 512             case WFUNC_MNUTTALL3:
 513                 win = 0.4243801 + 0.4973406 * cos(u) + 0.0782793 * cos(2*u);
 514                 break;
 515             case WFUNC_NUTTALL:
 516                 win = 0.355768 + 0.487396 * cos(u) + 0.144232 * cos(2*u) + 0.012604 * cos(3*u);
 517                 break;
 518             case WFUNC_BNUTTALL:
 519                 win = 0.3635819 + 0.4891775 * cos(u) + 0.1365995 * cos(2*u) + 0.0106411 * cos(3*u);
 520                 break;
 521             case WFUNC_BHARRIS:
 522                 win = 0.35875 + 0.48829 * cos(u) + 0.14128 * cos(2*u) + 0.01168 * cos(3*u);
 523                 break;
 524             case WFUNC_TUKEY:
 525                 win = (u <= 0.5 * M_PI) ? 1.0 : (0.5 + 0.5 * cos(2*u - M_PI));
 526                 break;
 527             default:
 528                 av_assert0(0);
 529             }
 530             s->analysis_buf[k] *= (2.0/s->analysis_rdft_len) * (2.0/s->rdft_len) * win;
 531             if (k)
 532                 s->analysis_buf[s->analysis_rdft_len - k] = s->analysis_buf[k];
 533         }
 534
 535         memset(s->analysis_buf + center + 1, 0, (s->analysis_rdft_len - s->fir_len) * sizeof(*s->analysis_buf));
 536         memcpy(rdft_buf, s->analysis_buf, s->rdft_len/2 * sizeof(*s->analysis_buf));
 537         memcpy(rdft_buf + s->rdft_len/2, s->analysis_buf + s->analysis_rdft_len - s->rdft_len/2, s->rdft_len/2 * sizeof(*s->analysis_buf));
 538         av_rdft_calc(s->rdft, rdft_buf);
 539
 540         for (k = 0; k < s->rdft_len; k++) {
 541             if (isnan(rdft_buf[k]) || isinf(rdft_buf[k])) {
 542                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "filter kernel contains nan or infinity.\n");
 543                 av_expr_free(gain_expr);
 544                 if (dump_fp)
 545                     fclose(dump_fp);
 546                 return AVERROR(EINVAL);
 547             }
 548         }
 549
 550         rdft_buf[s->rdft_len-1] = rdft_buf[1];
 551         for (k = 0; k < s->rdft_len/2; k++)
 552             rdft_buf[k] = rdft_buf[2*k];
 553         rdft_buf[s->rdft_len/2] = rdft_buf[s->rdft_len-1];
 554
 555         if (dump_fp)
 556             dump_fir(ctx, dump_fp, ch);
 557
 558         if (!s->multi)
 559             break;
 560     }
 561
 562     memcpy(s->kernel_buf, s->kernel_tmp_buf, (s->multi ? inlink->channels : 1) * s->rdft_len * sizeof(*s->kernel_buf));
 563     av_expr_free(gain_expr);
 564     if (dump_fp)
 565         fclose(dump_fp);
 566     return 0;
 567 }
 568
 569 #define SELECT_GAIN(s) (s->gain_cmd ? s->gain_cmd : s->gain)
 570 #define SELECT_GAIN_ENTRY(s) (s->gain_entry_cmd ? s->gain_entry_cmd : s->gain_entry)
 571
 572 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 573 {
 574     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 575     FIREqualizerContext *s = ctx->priv;
 576     int rdft_bits;
 577
 578     common_uninit(s);
 579
 580     s->next_pts = 0;
 581     s->frame_nsamples_max = 0;
 582
 583     s->fir_len = FFMAX(2 * (int)(inlink->sample_rate * s->delay) + 1, 3);
 584     s->remaining = s->fir_len - 1;
 585
 586     for (rdft_bits = RDFT_BITS_MIN; rdft_bits <= RDFT_BITS_MAX; rdft_bits++) {
 587         s->rdft_len = 1 << rdft_bits;
 588         s->nsamples_max = s->rdft_len - s->fir_len + 1;
 589         if (s->nsamples_max * 2 >= s->fir_len)
 590             break;
 591     }
 592
 593     if (rdft_bits > RDFT_BITS_MAX) {
 594         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "too large delay, please decrease it.\n");
 595         return AVERROR(EINVAL);
 596     }
 597
 598     if (!(s->rdft = av_rdft_init(rdft_bits, DFT_R2C)) || !(s->irdft = av_rdft_init(rdft_bits, IDFT_C2R)))
 599         return AVERROR(ENOMEM);
 600
 601     for ( ; rdft_bits <= RDFT_BITS_MAX; rdft_bits++) {
 602         s->analysis_rdft_len = 1 << rdft_bits;
 603         if (inlink->sample_rate <= s->accuracy * s->analysis_rdft_len)
 604             break;
 605     }
 606
 607     if (rdft_bits > RDFT_BITS_MAX) {
 608         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "too small accuracy, please increase it.\n");
 609         return AVERROR(EINVAL);
 610     }
 611
 612     if (!(s->analysis_irdft = av_rdft_init(rdft_bits, IDFT_C2R)))
 613         return AVERROR(ENOMEM);
 614
 615     if (s->dumpfile) {
 616         s->analysis_rdft = av_rdft_init(rdft_bits, DFT_R2C);
 617         s->dump_buf = av_malloc_array(s->analysis_rdft_len, sizeof(*s->dump_buf));
 618     }
 619
 620     s->analysis_buf = av_malloc_array(s->analysis_rdft_len, sizeof(*s->analysis_buf));
 621     s->kernel_tmp_buf = av_malloc_array(s->rdft_len * (s->multi ? inlink->channels : 1), sizeof(*s->kernel_tmp_buf));
 622     s->kernel_buf = av_malloc_array(s->rdft_len * (s->multi ? inlink->channels : 1), sizeof(*s->kernel_buf));
 623     s->conv_buf   = av_calloc(2 * s->rdft_len * inlink->channels, sizeof(*s->conv_buf));
 624     s->conv_idx   = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->conv_idx));
 625     if (!s->analysis_buf || !s->kernel_tmp_buf || !s->kernel_buf || !s->conv_buf || !s->conv_idx)
 626         return AVERROR(ENOMEM);
 627
 628     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "sample_rate = %d, channels = %d, analysis_rdft_len = %d, rdft_len = %d, fir_len = %d, nsamples_max = %d.\n",
 629            inlink->sample_rate, inlink->channels, s->analysis_rdft_len, s->rdft_len, s->fir_len, s->nsamples_max);
 630
 631     if (s->fixed)
 632         inlink->min_samples = inlink->max_samples = inlink->partial_buf_size = s->nsamples_max;
 633
 634     return generate_kernel(ctx, SELECT_GAIN(s), SELECT_GAIN_ENTRY(s));
 635 }
 636
 637 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *frame)
 638 {
 639     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 640     FIREqualizerContext *s = ctx->priv;
 641     int ch;
 642
 643     for (ch = 0; ch < inlink->channels; ch++) {
 644         fast_convolute(s, s->kernel_buf + (s->multi ? ch * s->rdft_len : 0),
 645                        s->conv_buf + 2 * ch * s->rdft_len, s->conv_idx + ch,
 646                        (float *) frame->extended_data[ch], frame->nb_samples);
 647     }
 648
 649     s->next_pts = AV_NOPTS_VALUE;
 650     if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 651         s->next_pts = frame->pts + av_rescale_q(frame->nb_samples, av_make_q(1, inlink->sample_rate), inlink->time_base);
 652         if (s->zero_phase)
 653             frame->pts -= av_rescale_q(s->fir_len/2, av_make_q(1, inlink->sample_rate), inlink->time_base);
 654     }
 655     s->frame_nsamples_max = FFMAX(s->frame_nsamples_max, frame->nb_samples);
 656     return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], frame);
 657 }
 658
 659 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 660 {
 661     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 662     FIREqualizerContext *s= ctx->priv;
 663     int ret;
 664
 665     ret = ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
 666     if (ret == AVERROR_EOF && s->remaining > 0 && s->frame_nsamples_max > 0) {
 667         AVFrame *frame = ff_get_audio_buffer(outlink, FFMIN(s->remaining, s->frame_nsamples_max));
 668
 669         if (!frame)
 670             return AVERROR(ENOMEM);
 671
 672         av_samples_set_silence(frame->extended_data, 0, frame->nb_samples, outlink->channels, frame->format);
 673         frame->pts = s->next_pts;
 674         s->remaining -= frame->nb_samples;
 675         ret = filter_frame(ctx->inputs[0], frame);
 676     }
 677
 678     return ret;
 679 }
 680
 681 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
 682                            char *res, int res_len, int flags)
 683 {
 684     FIREqualizerContext *s = ctx->priv;
 685     int ret = AVERROR(ENOSYS);
 686
 687     if (!strcmp(cmd, "gain")) {
 688         char *gain_cmd;
 689
 690         if (SELECT_GAIN(s) && !strcmp(SELECT_GAIN(s), args)) {
 691             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "equal gain, do not rebuild.\n");
 692             return 0;
 693         }
 694
 695         gain_cmd = av_strdup(args);
 696         if (!gain_cmd)
 697             return AVERROR(ENOMEM);
 698
 699         ret = generate_kernel(ctx, gain_cmd, SELECT_GAIN_ENTRY(s));
 700         if (ret >= 0) {
 701             av_freep(&s->gain_cmd);
 702             s->gain_cmd = gain_cmd;
 703         } else {
 704             av_freep(&gain_cmd);
 705         }
 706     } else if (!strcmp(cmd, "gain_entry")) {
 707         char *gain_entry_cmd;
 708
 709         if (SELECT_GAIN_ENTRY(s) && !strcmp(SELECT_GAIN_ENTRY(s), args)) {
 710             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "equal gain_entry, do not rebuild.\n");
 711             return 0;
 712         }
 713
 714         gain_entry_cmd = av_strdup(args);
 715         if (!gain_entry_cmd)
 716             return AVERROR(ENOMEM);
 717
 718         ret = generate_kernel(ctx, SELECT_GAIN(s), gain_entry_cmd);
 719         if (ret >= 0) {
 720             av_freep(&s->gain_entry_cmd);
 721             s->gain_entry_cmd = gain_entry_cmd;
 722         } else {
 723             av_freep(&gain_entry_cmd);
 724         }
 725     }
 726
 727     return ret;
 728 }
 729
 730 static const AVFilterPad firequalizer_inputs[] = {
 731     {
 732         .name           = "default",
 733         .config_props   = config_input,
 734         .filter_frame   = filter_frame,
 735         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 736         .needs_writable = 1,
 737     },
 738     { NULL }
 739 };
 740
 741 static const AVFilterPad firequalizer_outputs[] = {
 742     {
 743         .name           = "default",
 744         .request_frame  = request_frame,
 745         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 746     },
 747     { NULL }
 748 };
 749
 750 AVFilter ff_af_firequalizer = {
 751     .name               = "firequalizer",
 752     .description        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Finite Impulse Response Equalizer."),
 753     .uninit             = uninit,
 754     .query_formats      = query_formats,
 755     .process_command    = process_command,
 756     .priv_size          = sizeof(FIREqualizerContext),
 757     .inputs             = firequalizer_inputs,
 758     .outputs            = firequalizer_outputs,
 759     .priv_class         = &firequalizer_class,
 760 };