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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2017 Paul B Mahol
   3  * Copyright (C) 2013-2015 Andreas Fuchs, Wolfgang Hrauda
   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 <math.h>
  22
  23 #include "libavutil/avstring.h"
  24 #include "libavutil/channel_layout.h"
  25 #include "libavutil/float_dsp.h"
  26 #include "libavutil/intmath.h"
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavcodec/avfft.h"
  29
  30 #include "avfilter.h"
  31 #include "filters.h"
  32 #include "internal.h"
  33 #include "audio.h"
  34
  35 #define TIME_DOMAIN      0
  36 #define FREQUENCY_DOMAIN 1
  37
  38 #define HRIR_STEREO 0
  39 #define HRIR_MULTI  1
  40
  41 typedef struct HeadphoneContext {
  42     const AVClass *class;
  43
  44     char *map;
  45     int type;
  46
  47     int lfe_channel;
  48
  49     int have_hrirs;
  50     int eof_hrirs;
  51
  52     int ir_len;
  53     int air_len;
  54
  55     int mapping[64];
  56
  57     int nb_inputs;
  58
  59     int nb_irs;
  60
  61     float gain;
  62     float lfe_gain, gain_lfe;
  63
  64     float *ringbuffer[2];
  65     int write[2];
  66
  67     int buffer_length;
  68     int n_fft;
  69     int size;
  70     int hrir_fmt;
  71
  72     int *delay[2];
  73     float *data_ir[2];
  74     float *temp_src[2];
  75     FFTComplex *temp_fft[2];
  76     FFTComplex *temp_afft[2];
  77
  78     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
  79     FFTComplex *data_hrtf[2];
  80
  81     AVFloatDSPContext *fdsp;
  82     struct headphone_inputs {
  83         AVFrame     *frame;
  84         int          ir_len;
  85         int          delay_l;
  86         int          delay_r;
  87         int          eof;
  88     } *in;
  89 } HeadphoneContext;
  90
  91 static int parse_channel_name(HeadphoneContext *s, int x, char **arg, int *rchannel, char *buf)
  92 {
  93     int len, i, channel_id = 0;
  94     int64_t layout, layout0;
  95
  96     if (sscanf(*arg, "%7[A-Z]%n", buf, &len)) {
  97         layout0 = layout = av_get_channel_layout(buf);
  98         if (layout == AV_CH_LOW_FREQUENCY)
  99             s->lfe_channel = x;
 100         for (i = 32; i > 0; i >>= 1) {
 101             if (layout >= 1LL << i) {
 102                 channel_id += i;
 103                 layout >>= i;
 104             }
 105         }
 106         if (channel_id >= 64 || layout0 != 1LL << channel_id)
 107             return AVERROR(EINVAL);
 108         *rchannel = channel_id;
 109         *arg += len;
 110         return 0;
 111     }
 112     return AVERROR(EINVAL);
 113 }
 114
 115 static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
 116 {
 117     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 118     char *arg, *tokenizer, *p, *args = av_strdup(s->map);
 119     int i;
 120
 121     if (!args)
 122         return;
 123     p = args;
 124
 125     s->lfe_channel = -1;
 126     s->nb_inputs = 1;
 127
 128     for (i = 0; i < 64; i++) {
 129         s->mapping[i] = -1;
 130     }
 131
 132     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
 133         int out_ch_id;
 134         char buf[8];
 135
 136         p = NULL;
 137         if (parse_channel_name(s, s->nb_irs, &arg, &out_ch_id, buf)) {
 138             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", buf);
 139             continue;
 140         }
 141         s->mapping[s->nb_irs] = out_ch_id;
 142         s->nb_irs++;
 143     }
 144
 145     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
 146         s->nb_inputs = 2;
 147     else
 148         s->nb_inputs = s->nb_irs + 1;
 149
 150     av_free(args);
 151 }
 152
 153 typedef struct ThreadData {
 154     AVFrame *in, *out;
 155     int *write;
 156     int **delay;
 157     float **ir;
 158     int *n_clippings;
 159     float **ringbuffer;
 160     float **temp_src;
 161     FFTComplex **temp_fft;
 162     FFTComplex **temp_afft;
 163 } ThreadData;
 164
 165 static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 166 {
 167     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 168     ThreadData *td = arg;
 169     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 170     int offset = jobnr;
 171     int *write = &td->write[jobnr];
 172     const int *const delay = td->delay[jobnr];
 173     const float *const ir = td->ir[jobnr];
 174     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 175     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 176     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
 177     const int ir_len = s->ir_len;
 178     const int air_len = s->air_len;
 179     const float *src = (const float *)in->data[0];
 180     float *dst = (float *)out->data[0];
 181     const int in_channels = in->channels;
 182     const int buffer_length = s->buffer_length;
 183     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 184     float *buffer[16];
 185     int wr = *write;
 186     int read;
 187     int i, l;
 188
 189     dst += offset;
 190     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 191         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
 192     }
 193
 194     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
 195         const float *temp_ir = ir;
 196
 197         *dst = 0;
 198         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 199             *(buffer[l] + wr) = src[l];
 200         }
 201
 202         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 203             const float *const bptr = buffer[l];
 204
 205             if (l == s->lfe_channel) {
 206                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
 207                 temp_ir += air_len;
 208                 continue;
 209             }
 210
 211             read = (wr - *(delay + l) - (ir_len - 1) + buffer_length) & modulo;
 212
 213             if (read + ir_len < buffer_length) {
 214                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
 215             } else {
 216                 int len = FFMIN(air_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
 217
 218                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
 219                 memcpy(temp_src + len, bptr, (air_len - len) * sizeof(*temp_src));
 220             }
 221
 222             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, FFALIGN(ir_len, 32));
 223             temp_ir += air_len;
 224         }
 225
 226         if (fabsf(dst[0]) > 1)
 227             n_clippings[0]++;
 228
 229         dst += 2;
 230         src += in_channels;
 231         wr   = (wr + 1) & modulo;
 232     }
 233
 234     *write = wr;
 235
 236     return 0;
 237 }
 238
 239 static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 240 {
 241     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 242     ThreadData *td = arg;
 243     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 244     int offset = jobnr;
 245     int *write = &td->write[jobnr];
 246     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
 247     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 248     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 249     const int ir_len = s->ir_len;
 250     const float *src = (const float *)in->data[0];
 251     float *dst = (float *)out->data[0];
 252     const int in_channels = in->channels;
 253     const int buffer_length = s->buffer_length;
 254     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 255     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
 256     FFTComplex *fft_acc = s->temp_afft[jobnr];
 257     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
 258     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
 259     const int n_fft = s->n_fft;
 260     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
 261     FFTComplex *hrtf_offset;
 262     int wr = *write;
 263     int n_read;
 264     int i, j;
 265
 266     dst += offset;
 267
 268     n_read = FFMIN(ir_len, in->nb_samples);
 269     for (j = 0; j < n_read; j++) {
 270         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
 271         ringbuffer[wr] = 0.0;
 272         wr  = (wr + 1) & modulo;
 273     }
 274
 275     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
 276         dst[2 * j] = 0;
 277     }
 278
 279     memset(fft_acc, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 280
 281     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
 282         if (i == s->lfe_channel) {
 283             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 284                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
 285             }
 286             continue;
 287         }
 288
 289         offset = i * n_fft;
 290         hrtf_offset = hrtf + offset;
 291
 292         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 293
 294         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 295             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
 296         }
 297
 298         av_fft_permute(fft, fft_in);
 299         av_fft_calc(fft, fft_in);
 300         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
 301             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
 302             const float re = fft_in[j].re;
 303             const float im = fft_in[j].im;
 304
 305             fft_acc[j].re += re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
 306             fft_acc[j].im += re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
 307         }
 308     }
 309
 310     av_fft_permute(ifft, fft_acc);
 311     av_fft_calc(ifft, fft_acc);
 312
 313     for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 314         dst[2 * j] += fft_acc[j].re * fft_scale;
 315     }
 316
 317     for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
 318         int write_pos = (wr + j) & modulo;
 319
 320         *(ringbuffer + write_pos) += fft_acc[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
 321     }
 322
 323     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 324         if (fabsf(dst[0]) > 1) {
 325             n_clippings[0]++;
 326         }
 327
 328         dst += 2;
 329     }
 330
 331     *write = wr;
 332
 333     return 0;
 334 }
 335
 336 static int check_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number)
 337 {
 338     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 339     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 340     int ir_len, max_ir_len;
 341
 342     ir_len = ff_inlink_queued_samples(inlink);
 343     max_ir_len = 65536;
 344     if (ir_len > max_ir_len) {
 345         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
 346         return AVERROR(EINVAL);
 347     }
 348     s->in[input_number].ir_len = ir_len;
 349     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
 350
 351     return 0;
 352 }
 353
 354 static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
 355 {
 356     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 357     int n_clippings[2] = { 0 };
 358     ThreadData td;
 359     AVFrame *out;
 360
 361     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 362     if (!out) {
 363         av_frame_free(&in);
 364         return AVERROR(ENOMEM);
 365     }
 366     out->pts = in->pts;
 367
 368     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
 369     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
 370     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
 371     td.temp_fft = s->temp_fft;
 372     td.temp_afft = s->temp_afft;
 373
 374     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 375         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
 376     } else {
 377         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
 378     }
 379     emms_c();
 380
 381     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
 382         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
 383                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
 384     }
 385
 386     av_frame_free(&in);
 387     return ff_filter_frame(outlink, out);
 388 }
 389
 390 static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
 391 {
 392     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 393     const int ir_len = s->ir_len;
 394     int nb_irs = s->nb_irs;
 395     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
 396     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
 397     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
 398     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
 399     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
 400     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
 401     float *data_ir_l = NULL;
 402     float *data_ir_r = NULL;
 403     int offset = 0, ret = 0;
 404     int n_fft;
 405     int i, j, k;
 406
 407     s->air_len = 1 << (32 - ff_clz(ir_len));
 408     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->air_len));
 409     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(ir_len + s->size));
 410
 411     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
 412         fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
 413         fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
 414         if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
 415             ret = AVERROR(ENOMEM);
 416             goto fail;
 417         }
 418
 419         av_fft_end(s->fft[0]);
 420         av_fft_end(s->fft[1]);
 421         s->fft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 422         s->fft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 423         av_fft_end(s->ifft[0]);
 424         av_fft_end(s->ifft[1]);
 425         s->ifft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 426         s->ifft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 427
 428         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
 429             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
 430             ret = AVERROR(ENOMEM);
 431             goto fail;
 432         }
 433     }
 434
 435     s->data_ir[0] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float) * s->nb_irs);
 436     s->data_ir[1] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float) * s->nb_irs);
 437     s->delay[0] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
 438     s->delay[1] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
 439
 440     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 441         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 442         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 443     } else {
 444         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 445         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 446         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 447         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 448         s->temp_afft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 449         s->temp_afft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 450         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1] ||
 451             !s->temp_afft[0] || !s->temp_afft[1]) {
 452             ret = AVERROR(ENOMEM);
 453             goto fail;
 454         }
 455     }
 456
 457     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] ||
 458         !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
 459         ret = AVERROR(ENOMEM);
 460         goto fail;
 461     }
 462
 463     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 464         s->temp_src[0] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 465         s->temp_src[1] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 466
 467         data_ir_l = av_calloc(nb_irs * s->air_len, sizeof(*data_ir_l));
 468         data_ir_r = av_calloc(nb_irs * s->air_len, sizeof(*data_ir_r));
 469         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
 470             ret = AVERROR(ENOMEM);
 471             goto fail;
 472         }
 473     } else {
 474         data_hrtf_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * nb_irs);
 475         data_hrtf_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * nb_irs);
 476         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
 477             ret = AVERROR(ENOMEM);
 478             goto fail;
 479         }
 480     }
 481
 482     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
 483         int len = s->in[i + 1].ir_len;
 484         int delay_l = s->in[i + 1].delay_l;
 485         int delay_r = s->in[i + 1].delay_r;
 486         float *ptr;
 487
 488         ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[i + 1], len, len, &s->in[i + 1].frame);
 489         if (ret < 0)
 490             goto fail;
 491         ptr = (float *)s->in[i + 1].frame->extended_data[0];
 492
 493         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
 494             int idx = -1;
 495
 496             for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
 497                 if (s->mapping[i] < 0) {
 498                     continue;
 499                 }
 500
 501                 if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[i])) {
 502                     idx = i;
 503                     break;
 504                 }
 505             }
 506
 507             if (idx == -1)
 508                 continue;
 509             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 510                 offset = idx * s->air_len;
 511                 for (j = 0; j < len; j++) {
 512                     data_ir_l[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
 513                     data_ir_r[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
 514                 }
 515             } else {
 516                 memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 517                 memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 518
 519                 offset = idx * n_fft;
 520                 for (j = 0; j < len; j++) {
 521                     fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
 522                     fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
 523                 }
 524
 525                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 526                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 527                 memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 528                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 529                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 530                 memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 531             }
 532         } else {
 533             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
 534
 535             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
 536                 int idx = -1;
 537
 538                 for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
 539                     if (s->mapping[k] < 0) {
 540                         continue;
 541                     }
 542
 543                     if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[k])) {
 544                         idx = k;
 545                         break;
 546                     }
 547                 }
 548                 if (idx == -1)
 549                     continue;
 550
 551                 I = idx * 2;
 552                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 553                     offset = idx * s->air_len;
 554                     for (j = 0; j < len; j++) {
 555                         data_ir_l[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
 556                         data_ir_r[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
 557                     }
 558                 } else {
 559                     memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 560                     memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 561
 562                     offset = idx * n_fft;
 563                     for (j = 0; j < len; j++) {
 564                         fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
 565                         fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
 566                     }
 567
 568                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 569                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 570                     memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 571                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 572                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 573                     memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 574                 }
 575             }
 576         }
 577
 578         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 579     }
 580
 581     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 582         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * nb_irs * s->air_len);
 583         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * nb_irs * s->air_len);
 584     } else {
 585         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
 586         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
 587         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
 588             ret = AVERROR(ENOMEM);
 589             goto fail;
 590         }
 591
 592         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l,
 593             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
 594         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
 595             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
 596     }
 597
 598     s->have_hrirs = 1;
 599
 600 fail:
 601
 602     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++)
 603         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 604
 605     av_freep(&data_ir_l);
 606     av_freep(&data_ir_r);
 607
 608     av_freep(&data_hrtf_l);
 609     av_freep(&data_hrtf_r);
 610
 611     av_freep(&fft_in_l);
 612     av_freep(&fft_in_r);
 613
 614     return ret;
 615 }
 616
 617 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 618 {
 619     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 620     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 621     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 622     AVFrame *in = NULL;
 623     int i, ret;
 624
 625     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
 626     if (!s->eof_hrirs) {
 627         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 628             if (s->in[i].eof)
 629                 continue;
 630
 631             if ((ret = check_ir(ctx->inputs[i], i)) < 0)
 632                 return ret;
 633
 634             if (!s->in[i].eof) {
 635                 if (ff_outlink_get_status(ctx->inputs[i]) == AVERROR_EOF)
 636                     s->in[i].eof = 1;
 637             }
 638         }
 639
 640         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 641             if (!s->in[i].eof)
 642                 break;
 643         }
 644
 645         if (i != s->nb_inputs) {
 646             if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0])) {
 647                 for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 648                     if (!s->in[i].eof)
 649                         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[i]);
 650                 }
 651             }
 652
 653             return 0;
 654         } else {
 655             s->eof_hrirs = 1;
 656         }
 657     }
 658
 659     if (!s->have_hrirs && s->eof_hrirs) {
 660         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
 661         if (ret < 0)
 662             return ret;
 663     }
 664
 665     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
 666         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
 667         if (ret < 0)
 668             return ret;
 669     }
 670
 671     if (ret < 0)
 672         return ret;
 673
 674     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
 675     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 676         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
 677
 678     return 0;
 679 }
 680
 681 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 682 {
 683     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 684     AVFilterFormats *formats = NULL;
 685     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 686     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
 687     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
 688     int ret, i;
 689
 690     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
 691     if (ret)
 692         return ret;
 693     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 694     if (ret)
 695         return ret;
 696
 697     layouts = ff_all_channel_layouts();
 698     if (!layouts)
 699         return AVERROR(ENOMEM);
 700
 701     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->outcfg.channel_layouts);
 702     if (ret)
 703         return ret;
 704
 705     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
 706     if (ret)
 707         return ret;
 708     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->incfg.channel_layouts);
 709     if (ret)
 710         return ret;
 711
 712     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 713         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
 714         if (!hrir_layouts)
 715             return AVERROR(ENOMEM);
 716         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->outcfg.channel_layouts);
 717         if (ret)
 718             return ret;
 719     } else {
 720         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 721             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->outcfg.channel_layouts);
 722             if (ret)
 723                 return ret;
 724         }
 725     }
 726
 727     formats = ff_all_samplerates();
 728     if (!formats)
 729         return AVERROR(ENOMEM);
 730     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 731 }
 732
 733 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 734 {
 735     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 736     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 737
 738     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
 739         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
 740         return AVERROR(EINVAL);
 741     }
 742
 743     return 0;
 744 }
 745
 746 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 747 {
 748     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 749     int i, ret;
 750
 751     AVFilterPad pad = {
 752         .name         = "in0",
 753         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 754         .config_props = config_input,
 755     };
 756     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
 757         return ret;
 758
 759     if (!s->map) {
 760         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
 761         return AVERROR(EINVAL);
 762     }
 763
 764     parse_map(ctx);
 765
 766     s->in = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->in));
 767     if (!s->in)
 768         return AVERROR(ENOMEM);
 769
 770     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 771         char *name = av_asprintf("hrir%d", i - 1);
 772         AVFilterPad pad = {
 773             .name         = name,
 774             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 775         };
 776         if (!name)
 777             return AVERROR(ENOMEM);
 778         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
 779             av_freep(&pad.name);
 780             return ret;
 781         }
 782     }
 783
 784     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
 785     if (!s->fdsp)
 786         return AVERROR(ENOMEM);
 787
 788     return 0;
 789 }
 790
 791 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 792 {
 793     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 794     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 795     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 796
 797     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 798         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
 799
 800         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
 801             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
 802             return AVERROR(EINVAL);
 803         }
 804     }
 805
 806     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
 807
 808     return 0;
 809 }
 810
 811 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 812 {
 813     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 814
 815     av_fft_end(s->ifft[0]);
 816     av_fft_end(s->ifft[1]);
 817     av_fft_end(s->fft[0]);
 818     av_fft_end(s->fft[1]);
 819     av_freep(&s->delay[0]);
 820     av_freep(&s->delay[1]);
 821     av_freep(&s->data_ir[0]);
 822     av_freep(&s->data_ir[1]);
 823     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
 824     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
 825     av_freep(&s->temp_src[0]);
 826     av_freep(&s->temp_src[1]);
 827     av_freep(&s->temp_fft[0]);
 828     av_freep(&s->temp_fft[1]);
 829     av_freep(&s->temp_afft[0]);
 830     av_freep(&s->temp_afft[1]);
 831     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
 832     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
 833     av_freep(&s->fdsp);
 834
 835     av_freep(&s->in);
 836     for (unsigned i = 1; i < ctx->nb_inputs; i++)
 837         av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 838 }
 839
 840 #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
 841 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 842
 843 static const AVOption headphone_options[] = {
 844     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
 845     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 846     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 847     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
 848     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 849     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 850     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
 851     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
 852     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 853     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 854     { NULL }
 855 };
 856
 857 AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
 858
 859 static const AVFilterPad outputs[] = {
 860     {
 861         .name          = "default",
 862         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 863         .config_props  = config_output,
 864     },
 865     { NULL }
 866 };
 867
 868 AVFilter ff_af_headphone = {
 869     .name          = "headphone",
 870     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
 871     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
 872     .priv_class    = &headphone_class,
 873     .init          = init,
 874     .uninit        = uninit,
 875     .query_formats = query_formats,
 876     .activate      = activate,
 877     .inputs        = NULL,
 878     .outputs       = outputs,
 879     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 880 };