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 nb_inputs;
  56
  57     int nb_irs;
  58
  59     float gain;
  60     float lfe_gain, gain_lfe;
  61
  62     float *ringbuffer[2];
  63     int write[2];
  64
  65     int buffer_length;
  66     int n_fft;
  67     int size;
  68     int hrir_fmt;
  69
  70     float *data_ir[2];
  71     float *temp_src[2];
  72     FFTComplex *temp_fft[2];
  73     FFTComplex *temp_afft[2];
  74
  75     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
  76     FFTComplex *data_hrtf[2];
  77
  78     AVFloatDSPContext *fdsp;
  79     struct headphone_inputs {
  80         AVFrame     *frame;
  81         int          ir_len;
  82         int          eof;
  83     } *in;
  84     uint64_t mapping[64];
  85 } HeadphoneContext;
  86
  87 static int parse_channel_name(const char *arg, uint64_t *rchannel)
  88 {
  89     uint64_t layout = av_get_channel_layout(arg);
  90
  91     if (av_get_channel_layout_nb_channels(layout) != 1)
  92         return AVERROR(EINVAL);
  93     *rchannel = layout;
  94     return 0;
  95 }
  96
  97 static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
  98 {
  99     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 100     char *arg, *tokenizer, *p;
 101     uint64_t used_channels = 0;
 102
 103     s->lfe_channel = -1;
 104     s->nb_inputs = 1;
 105
 106     p = s->map;
 107     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
 108         uint64_t out_channel;
 109
 110         p = NULL;
 111         if (parse_channel_name(arg, &out_channel)) {
 112             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", arg);
 113             continue;
 114         }
 115         if (used_channels & out_channel) {
 116             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring duplicate channel '%s'.\n", arg);
 117             continue;
 118         }
 119         used_channels        |= out_channel;
 120         s->mapping[s->nb_irs] = out_channel;
 121         s->nb_irs++;
 122     }
 123
 124     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
 125         s->nb_inputs = 2;
 126     else
 127         s->nb_inputs = s->nb_irs + 1;
 128 }
 129
 130 typedef struct ThreadData {
 131     AVFrame *in, *out;
 132     int *write;
 133     float **ir;
 134     int *n_clippings;
 135     float **ringbuffer;
 136     float **temp_src;
 137     FFTComplex **temp_fft;
 138     FFTComplex **temp_afft;
 139 } ThreadData;
 140
 141 static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 142 {
 143     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 144     ThreadData *td = arg;
 145     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 146     int offset = jobnr;
 147     int *write = &td->write[jobnr];
 148     const float *const ir = td->ir[jobnr];
 149     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 150     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 151     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
 152     const int ir_len = s->ir_len;
 153     const int air_len = s->air_len;
 154     const float *src = (const float *)in->data[0];
 155     float *dst = (float *)out->data[0];
 156     const int in_channels = in->channels;
 157     const int buffer_length = s->buffer_length;
 158     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 159     float *buffer[64];
 160     int wr = *write;
 161     int read;
 162     int i, l;
 163
 164     dst += offset;
 165     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 166         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
 167     }
 168
 169     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
 170         const float *temp_ir = ir;
 171
 172         *dst = 0;
 173         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 174             *(buffer[l] + wr) = src[l];
 175         }
 176
 177         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 178             const float *const bptr = buffer[l];
 179
 180             if (l == s->lfe_channel) {
 181                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
 182                 temp_ir += air_len;
 183                 continue;
 184             }
 185
 186             read = (wr - (ir_len - 1) + buffer_length) & modulo;
 187
 188             if (read + ir_len < buffer_length) {
 189                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
 190             } else {
 191                 int len = FFMIN(air_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
 192
 193                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
 194                 memcpy(temp_src + len, bptr, (air_len - len) * sizeof(*temp_src));
 195             }
 196
 197             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, FFALIGN(ir_len, 32));
 198             temp_ir += air_len;
 199         }
 200
 201         if (fabsf(dst[0]) > 1)
 202             n_clippings[0]++;
 203
 204         dst += 2;
 205         src += in_channels;
 206         wr   = (wr + 1) & modulo;
 207     }
 208
 209     *write = wr;
 210
 211     return 0;
 212 }
 213
 214 static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 215 {
 216     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 217     ThreadData *td = arg;
 218     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 219     int offset = jobnr;
 220     int *write = &td->write[jobnr];
 221     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
 222     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 223     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 224     const int ir_len = s->ir_len;
 225     const float *src = (const float *)in->data[0];
 226     float *dst = (float *)out->data[0];
 227     const int in_channels = in->channels;
 228     const int buffer_length = s->buffer_length;
 229     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 230     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
 231     FFTComplex *fft_acc = s->temp_afft[jobnr];
 232     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
 233     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
 234     const int n_fft = s->n_fft;
 235     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
 236     FFTComplex *hrtf_offset;
 237     int wr = *write;
 238     int n_read;
 239     int i, j;
 240
 241     dst += offset;
 242
 243     n_read = FFMIN(ir_len, in->nb_samples);
 244     for (j = 0; j < n_read; j++) {
 245         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
 246         ringbuffer[wr] = 0.0;
 247         wr  = (wr + 1) & modulo;
 248     }
 249
 250     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
 251         dst[2 * j] = 0;
 252     }
 253
 254     memset(fft_acc, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 255
 256     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
 257         if (i == s->lfe_channel) {
 258             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 259                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
 260             }
 261             continue;
 262         }
 263
 264         offset = i * n_fft;
 265         hrtf_offset = hrtf + offset;
 266
 267         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 268
 269         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 270             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
 271         }
 272
 273         av_fft_permute(fft, fft_in);
 274         av_fft_calc(fft, fft_in);
 275         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
 276             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
 277             const float re = fft_in[j].re;
 278             const float im = fft_in[j].im;
 279
 280             fft_acc[j].re += re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
 281             fft_acc[j].im += re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
 282         }
 283     }
 284
 285     av_fft_permute(ifft, fft_acc);
 286     av_fft_calc(ifft, fft_acc);
 287
 288     for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 289         dst[2 * j] += fft_acc[j].re * fft_scale;
 290     }
 291
 292     for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
 293         int write_pos = (wr + j) & modulo;
 294
 295         *(ringbuffer + write_pos) += fft_acc[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
 296     }
 297
 298     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 299         if (fabsf(dst[0]) > 1) {
 300             n_clippings[0]++;
 301         }
 302
 303         dst += 2;
 304     }
 305
 306     *write = wr;
 307
 308     return 0;
 309 }
 310
 311 static int check_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number)
 312 {
 313     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 314     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 315     int ir_len, max_ir_len;
 316
 317     ir_len = ff_inlink_queued_samples(inlink);
 318     max_ir_len = 65536;
 319     if (ir_len > max_ir_len) {
 320         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
 321         return AVERROR(EINVAL);
 322     }
 323     s->in[input_number].ir_len = ir_len;
 324     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
 325
 326     return 0;
 327 }
 328
 329 static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
 330 {
 331     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 332     int n_clippings[2] = { 0 };
 333     ThreadData td;
 334     AVFrame *out;
 335
 336     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 337     if (!out) {
 338         av_frame_free(&in);
 339         return AVERROR(ENOMEM);
 340     }
 341     out->pts = in->pts;
 342
 343     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
 344     td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
 345     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
 346     td.temp_fft = s->temp_fft;
 347     td.temp_afft = s->temp_afft;
 348
 349     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 350         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
 351     } else {
 352         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
 353     }
 354     emms_c();
 355
 356     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
 357         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
 358                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
 359     }
 360
 361     av_frame_free(&in);
 362     return ff_filter_frame(outlink, out);
 363 }
 364
 365 static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
 366 {
 367     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 368     const int ir_len = s->ir_len;
 369     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
 370     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
 371     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
 372     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
 373     int offset = 0, ret = 0;
 374     int n_fft;
 375     int i, j, k;
 376
 377     s->air_len = 1 << (32 - ff_clz(ir_len));
 378     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 379         s->air_len = FFALIGN(s->air_len, 32);
 380     }
 381     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->air_len));
 382     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(ir_len + s->size));
 383
 384     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
 385         fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
 386         fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
 387         if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
 388             ret = AVERROR(ENOMEM);
 389             goto fail;
 390         }
 391
 392         s->fft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 393         s->fft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 394         s->ifft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 395         s->ifft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 396
 397         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
 398             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
 399             ret = AVERROR(ENOMEM);
 400             goto fail;
 401         }
 402     }
 403
 404     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 405         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 406         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 407     } else {
 408         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 409         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 410         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 411         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 412         s->temp_afft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 413         s->temp_afft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 414         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1] ||
 415             !s->temp_afft[0] || !s->temp_afft[1]) {
 416             ret = AVERROR(ENOMEM);
 417             goto fail;
 418         }
 419     }
 420
 421     if (!s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
 422         ret = AVERROR(ENOMEM);
 423         goto fail;
 424     }
 425
 426     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 427         s->temp_src[0] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 428         s->temp_src[1] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 429
 430         s->data_ir[0] = av_calloc(nb_input_channels * s->air_len, sizeof(*s->data_ir[0]));
 431         s->data_ir[1] = av_calloc(nb_input_channels * s->air_len, sizeof(*s->data_ir[1]));
 432         if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
 433             ret = AVERROR(ENOMEM);
 434             goto fail;
 435         }
 436     } else {
 437         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft, sizeof(*s->data_hrtf[0]) * nb_input_channels);
 438         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft, sizeof(*s->data_hrtf[1]) * nb_input_channels);
 439         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
 440             ret = AVERROR(ENOMEM);
 441             goto fail;
 442         }
 443     }
 444
 445     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
 446         int len = s->in[i + 1].ir_len;
 447         float *ptr;
 448
 449         ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[i + 1], len, len, &s->in[i + 1].frame);
 450         if (ret < 0)
 451             goto fail;
 452         ptr = (float *)s->in[i + 1].frame->extended_data[0];
 453
 454         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
 455             int idx = -1;
 456
 457             for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
 458                 if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == s->mapping[i]) {
 459                     idx = j;
 460                     if (s->mapping[i] == AV_CH_LOW_FREQUENCY)
 461                         s->lfe_channel = j;
 462                     break;
 463                 }
 464             }
 465
 466             if (idx == -1)
 467                 continue;
 468             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 469                 float *data_ir_l = s->data_ir[0] + idx * s->air_len;
 470                 float *data_ir_r = s->data_ir[1] + idx * s->air_len;
 471
 472                 for (j = 0; j < len; j++) {
 473                     data_ir_l[j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
 474                     data_ir_r[j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
 475                 }
 476             } else {
 477                 memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 478                 memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 479
 480                 offset = idx * n_fft;
 481                 for (j = 0; j < len; j++) {
 482                     fft_in_l[j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
 483                     fft_in_r[j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
 484                 }
 485
 486                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 487                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 488                 memcpy(s->data_hrtf[0] + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 489                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 490                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 491                 memcpy(s->data_hrtf[1] + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 492             }
 493         } else {
 494             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
 495
 496             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
 497                 int idx = -1;
 498
 499                 for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
 500                     if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == s->mapping[k]) {
 501                         idx = j;
 502                         if (s->mapping[k] == AV_CH_LOW_FREQUENCY)
 503                             s->lfe_channel = j;
 504                         break;
 505                     }
 506                 }
 507                 if (idx == -1)
 508                     continue;
 509
 510                 I = k * 2;
 511                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 512                     float *data_ir_l = s->data_ir[0] + idx * s->air_len;
 513                     float *data_ir_r = s->data_ir[1] + idx * s->air_len;
 514
 515                     for (j = 0; j < len; j++) {
 516                         data_ir_l[j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
 517                         data_ir_r[j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
 518                     }
 519                 } else {
 520                     memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 521                     memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 522
 523                     offset = idx * n_fft;
 524                     for (j = 0; j < len; j++) {
 525                         fft_in_l[j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
 526                         fft_in_r[j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
 527                     }
 528
 529                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 530                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 531                     memcpy(s->data_hrtf[0] + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 532                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 533                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 534                     memcpy(s->data_hrtf[1] + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 535                 }
 536             }
 537         }
 538
 539         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 540     }
 541
 542     s->have_hrirs = 1;
 543
 544 fail:
 545
 546     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++)
 547         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 548
 549     av_freep(&fft_in_l);
 550     av_freep(&fft_in_r);
 551
 552     return ret;
 553 }
 554
 555 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 556 {
 557     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 558     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 559     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 560     AVFrame *in = NULL;
 561     int i, ret;
 562
 563     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
 564     if (!s->eof_hrirs) {
 565         int eof = 1;
 566         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 567             if (s->in[i].eof)
 568                 continue;
 569
 570             if ((ret = check_ir(ctx->inputs[i], i)) < 0)
 571                 return ret;
 572
 573             if (ff_outlink_get_status(ctx->inputs[i]) == AVERROR_EOF) {
 574                 if (!ff_inlink_queued_samples(ctx->inputs[i])) {
 575                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No samples provided for "
 576                            "HRIR stream %d.\n", i - 1);
 577                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 578                 }
 579                     s->in[i].eof = 1;
 580             } else {
 581                 if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 582                     ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[i]);
 583                 eof = 0;
 584             }
 585         }
 586         if (!eof)
 587             return 0;
 588         s->eof_hrirs = 1;
 589
 590         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
 591         if (ret < 0)
 592             return ret;
 593     } else if (!s->have_hrirs)
 594         return AVERROR_EOF;
 595
 596     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
 597         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
 598         if (ret < 0)
 599             return ret;
 600     }
 601
 602     if (ret < 0)
 603         return ret;
 604
 605     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
 606     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 607         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
 608
 609     return 0;
 610 }
 611
 612 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 613 {
 614     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 615     AVFilterFormats *formats = NULL;
 616     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 617     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
 618     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
 619     int ret, i;
 620
 621     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
 622     if (ret)
 623         return ret;
 624     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 625     if (ret)
 626         return ret;
 627
 628     layouts = ff_all_channel_layouts();
 629     if (!layouts)
 630         return AVERROR(ENOMEM);
 631
 632     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->outcfg.channel_layouts);
 633     if (ret)
 634         return ret;
 635
 636     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
 637     if (ret)
 638         return ret;
 639     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->incfg.channel_layouts);
 640     if (ret)
 641         return ret;
 642
 643     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 644         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
 645         if (!hrir_layouts)
 646             return AVERROR(ENOMEM);
 647         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->outcfg.channel_layouts);
 648         if (ret)
 649             return ret;
 650     } else {
 651         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 652             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->outcfg.channel_layouts);
 653             if (ret)
 654                 return ret;
 655         }
 656     }
 657
 658     formats = ff_all_samplerates();
 659     if (!formats)
 660         return AVERROR(ENOMEM);
 661     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 662 }
 663
 664 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 665 {
 666     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 667     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 668
 669     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
 670         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
 671         return AVERROR(EINVAL);
 672     }
 673
 674     return 0;
 675 }
 676
 677 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 678 {
 679     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 680     int i, ret;
 681
 682     AVFilterPad pad = {
 683         .name         = "in0",
 684         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 685         .config_props = config_input,
 686     };
 687     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
 688         return ret;
 689
 690     if (!s->map) {
 691         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
 692         return AVERROR(EINVAL);
 693     }
 694
 695     parse_map(ctx);
 696
 697     s->in = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->in));
 698     if (!s->in)
 699         return AVERROR(ENOMEM);
 700
 701     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 702         char *name = av_asprintf("hrir%d", i - 1);
 703         AVFilterPad pad = {
 704             .name         = name,
 705             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 706         };
 707         if (!name)
 708             return AVERROR(ENOMEM);
 709         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
 710             av_freep(&pad.name);
 711             return ret;
 712         }
 713     }
 714
 715     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
 716     if (!s->fdsp)
 717         return AVERROR(ENOMEM);
 718
 719     return 0;
 720 }
 721
 722 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 723 {
 724     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 725     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 726     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 727
 728     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 729         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
 730
 731         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
 732             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
 733             return AVERROR(EINVAL);
 734         }
 735     }
 736
 737     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
 738
 739     return 0;
 740 }
 741
 742 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 743 {
 744     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 745
 746     av_fft_end(s->ifft[0]);
 747     av_fft_end(s->ifft[1]);
 748     av_fft_end(s->fft[0]);
 749     av_fft_end(s->fft[1]);
 750     av_freep(&s->data_ir[0]);
 751     av_freep(&s->data_ir[1]);
 752     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
 753     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
 754     av_freep(&s->temp_src[0]);
 755     av_freep(&s->temp_src[1]);
 756     av_freep(&s->temp_fft[0]);
 757     av_freep(&s->temp_fft[1]);
 758     av_freep(&s->temp_afft[0]);
 759     av_freep(&s->temp_afft[1]);
 760     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
 761     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
 762     av_freep(&s->fdsp);
 763
 764     av_freep(&s->in);
 765     for (unsigned i = 1; i < ctx->nb_inputs; i++)
 766         av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 767 }
 768
 769 #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
 770 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 771
 772 static const AVOption headphone_options[] = {
 773     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
 774     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 775     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 776     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
 777     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 778     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 779     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
 780     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
 781     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 782     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 783     { NULL }
 784 };
 785
 786 AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
 787
 788 static const AVFilterPad outputs[] = {
 789     {
 790         .name          = "default",
 791         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 792         .config_props  = config_output,
 793     },
 794     { NULL }
 795 };
 796
 797 AVFilter ff_af_headphone = {
 798     .name          = "headphone",
 799     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
 800     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
 801     .priv_class    = &headphone_class,
 802     .init          = init,
 803     .uninit        = uninit,
 804     .query_formats = query_formats,
 805     .activate      = activate,
 806     .inputs        = NULL,
 807     .outputs       = outputs,
 808     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 809 };