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
  77     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
  78     FFTComplex *data_hrtf[2];
  79
  80     AVFloatDSPContext *fdsp;
  81     struct headphone_inputs {
  82         AVFrame     *frame;
  83         int          ir_len;
  84         int          delay_l;
  85         int          delay_r;
  86         int          eof;
  87     } *in;
  88 } HeadphoneContext;
  89
  90 static int parse_channel_name(HeadphoneContext *s, int x, char **arg, int *rchannel, char *buf)
  91 {
  92     int len, i, channel_id = 0;
  93     int64_t layout, layout0;
  94
  95     if (sscanf(*arg, "%7[A-Z]%n", buf, &len)) {
  96         layout0 = layout = av_get_channel_layout(buf);
  97         if (layout == AV_CH_LOW_FREQUENCY)
  98             s->lfe_channel = x;
  99         for (i = 32; i > 0; i >>= 1) {
 100             if (layout >= 1LL << i) {
 101                 channel_id += i;
 102                 layout >>= i;
 103             }
 104         }
 105         if (channel_id >= 64 || layout0 != 1LL << channel_id)
 106             return AVERROR(EINVAL);
 107         *rchannel = channel_id;
 108         *arg += len;
 109         return 0;
 110     }
 111     return AVERROR(EINVAL);
 112 }
 113
 114 static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
 115 {
 116     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 117     char *arg, *tokenizer, *p, *args = av_strdup(s->map);
 118     int i;
 119
 120     if (!args)
 121         return;
 122     p = args;
 123
 124     s->lfe_channel = -1;
 125     s->nb_inputs = 1;
 126
 127     for (i = 0; i < 64; i++) {
 128         s->mapping[i] = -1;
 129     }
 130
 131     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
 132         int out_ch_id;
 133         char buf[8];
 134
 135         p = NULL;
 136         if (parse_channel_name(s, s->nb_irs, &arg, &out_ch_id, buf)) {
 137             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", buf);
 138             continue;
 139         }
 140         s->mapping[s->nb_irs] = out_ch_id;
 141         s->nb_irs++;
 142     }
 143
 144     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
 145         s->nb_inputs = 2;
 146     else
 147         s->nb_inputs = s->nb_irs + 1;
 148
 149     av_free(args);
 150 }
 151
 152 typedef struct ThreadData {
 153     AVFrame *in, *out;
 154     int *write;
 155     int **delay;
 156     float **ir;
 157     int *n_clippings;
 158     float **ringbuffer;
 159     float **temp_src;
 160     FFTComplex **temp_fft;
 161 } ThreadData;
 162
 163 static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 164 {
 165     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 166     ThreadData *td = arg;
 167     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 168     int offset = jobnr;
 169     int *write = &td->write[jobnr];
 170     const int *const delay = td->delay[jobnr];
 171     const float *const ir = td->ir[jobnr];
 172     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 173     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 174     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
 175     const int ir_len = s->ir_len;
 176     const int air_len = s->air_len;
 177     const float *src = (const float *)in->data[0];
 178     float *dst = (float *)out->data[0];
 179     const int in_channels = in->channels;
 180     const int buffer_length = s->buffer_length;
 181     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 182     float *buffer[16];
 183     int wr = *write;
 184     int read;
 185     int i, l;
 186
 187     dst += offset;
 188     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 189         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
 190     }
 191
 192     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
 193         const float *temp_ir = ir;
 194
 195         *dst = 0;
 196         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 197             *(buffer[l] + wr) = src[l];
 198         }
 199
 200         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 201             const float *const bptr = buffer[l];
 202
 203             if (l == s->lfe_channel) {
 204                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
 205                 temp_ir += air_len;
 206                 continue;
 207             }
 208
 209             read = (wr - *(delay + l) - (air_len - 1) + buffer_length) & modulo;
 210
 211             if (read + air_len < buffer_length) {
 212                 memcpy(temp_src, bptr + read, air_len * sizeof(*temp_src));
 213             } else {
 214                 int len = FFMIN(air_len - (read % air_len), buffer_length - read);
 215
 216                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
 217                 memcpy(temp_src + len, bptr, (air_len - len) * sizeof(*temp_src));
 218             }
 219
 220             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, FFALIGN(ir_len, 32));
 221             temp_ir += air_len;
 222         }
 223
 224         if (fabsf(dst[0]) > 1)
 225             n_clippings[0]++;
 226
 227         dst += 2;
 228         src += in_channels;
 229         wr   = (wr + 1) & modulo;
 230     }
 231
 232     *write = wr;
 233
 234     return 0;
 235 }
 236
 237 static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 238 {
 239     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 240     ThreadData *td = arg;
 241     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 242     int offset = jobnr;
 243     int *write = &td->write[jobnr];
 244     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
 245     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 246     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 247     const int ir_len = s->ir_len;
 248     const float *src = (const float *)in->data[0];
 249     float *dst = (float *)out->data[0];
 250     const int in_channels = in->channels;
 251     const int buffer_length = s->buffer_length;
 252     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 253     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
 254     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
 255     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
 256     const int n_fft = s->n_fft;
 257     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
 258     FFTComplex *hrtf_offset;
 259     int wr = *write;
 260     int n_read;
 261     int i, j;
 262
 263     dst += offset;
 264
 265     n_read = FFMIN(ir_len, in->nb_samples);
 266     for (j = 0; j < n_read; j++) {
 267         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
 268         ringbuffer[wr] = 0.0;
 269         wr  = (wr + 1) & modulo;
 270     }
 271
 272     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
 273         dst[2 * j] = 0;
 274     }
 275
 276     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
 277         if (i == s->lfe_channel) {
 278             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 279                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
 280             }
 281             continue;
 282         }
 283
 284         offset = i * n_fft;
 285         hrtf_offset = hrtf + offset;
 286
 287         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 288
 289         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 290             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
 291         }
 292
 293         av_fft_permute(fft, fft_in);
 294         av_fft_calc(fft, fft_in);
 295         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
 296             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
 297             const float re = fft_in[j].re;
 298             const float im = fft_in[j].im;
 299
 300             fft_in[j].re = re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
 301             fft_in[j].im = re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
 302         }
 303
 304         av_fft_permute(ifft, fft_in);
 305         av_fft_calc(ifft, fft_in);
 306
 307         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 308             dst[2 * j] += fft_in[j].re * fft_scale;
 309         }
 310
 311         for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
 312             int write_pos = (wr + j) & modulo;
 313
 314             *(ringbuffer + write_pos) += fft_in[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
 315         }
 316     }
 317
 318     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 319         if (fabsf(dst[0]) > 1) {
 320             n_clippings[0]++;
 321         }
 322
 323         dst += 2;
 324     }
 325
 326     *write = wr;
 327
 328     return 0;
 329 }
 330
 331 static int check_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number)
 332 {
 333     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 334     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 335     int ir_len, max_ir_len;
 336
 337     ir_len = ff_inlink_queued_samples(inlink);
 338     max_ir_len = 65536;
 339     if (ir_len > max_ir_len) {
 340         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
 341         return AVERROR(EINVAL);
 342     }
 343     s->in[input_number].ir_len = ir_len;
 344     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
 345
 346     return 0;
 347 }
 348
 349 static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
 350 {
 351     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 352     int n_clippings[2] = { 0 };
 353     ThreadData td;
 354     AVFrame *out;
 355
 356     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 357     if (!out) {
 358         av_frame_free(&in);
 359         return AVERROR(ENOMEM);
 360     }
 361     out->pts = in->pts;
 362
 363     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
 364     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
 365     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
 366     td.temp_fft = s->temp_fft;
 367
 368     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 369         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
 370     } else {
 371         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
 372     }
 373     emms_c();
 374
 375     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
 376         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
 377                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
 378     }
 379
 380     av_frame_free(&in);
 381     return ff_filter_frame(outlink, out);
 382 }
 383
 384 static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
 385 {
 386     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 387     const int ir_len = s->ir_len;
 388     int nb_irs = s->nb_irs;
 389     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
 390     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
 391     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
 392     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
 393     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
 394     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
 395     float *data_ir_l = NULL;
 396     float *data_ir_r = NULL;
 397     int offset = 0, ret = 0;
 398     int n_fft;
 399     int i, j, k;
 400
 401     s->air_len = 1 << (32 - ff_clz(ir_len));
 402     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->air_len));
 403     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(ir_len + s->size));
 404
 405     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
 406         fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
 407         fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
 408         if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
 409             ret = AVERROR(ENOMEM);
 410             goto fail;
 411         }
 412
 413         av_fft_end(s->fft[0]);
 414         av_fft_end(s->fft[1]);
 415         s->fft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
 416         s->fft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
 417         av_fft_end(s->ifft[0]);
 418         av_fft_end(s->ifft[1]);
 419         s->ifft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
 420         s->ifft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
 421
 422         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
 423             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
 424             ret = AVERROR(ENOMEM);
 425             goto fail;
 426         }
 427     }
 428
 429     s->data_ir[0] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float) * s->nb_irs);
 430     s->data_ir[1] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float) * s->nb_irs);
 431     s->delay[0] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
 432     s->delay[1] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
 433
 434     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 435         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 436         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 437     } else {
 438         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 439         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 440         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 441         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 442         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1]) {
 443             ret = AVERROR(ENOMEM);
 444             goto fail;
 445         }
 446     }
 447
 448     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] ||
 449         !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
 450         ret = AVERROR(ENOMEM);
 451         goto fail;
 452     }
 453
 454     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 455         s->temp_src[0] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 456         s->temp_src[1] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 457
 458         data_ir_l = av_calloc(nb_irs * s->air_len, sizeof(*data_ir_l));
 459         data_ir_r = av_calloc(nb_irs * s->air_len, sizeof(*data_ir_r));
 460         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
 461             ret = AVERROR(ENOMEM);
 462             goto fail;
 463         }
 464     } else {
 465         data_hrtf_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * nb_irs);
 466         data_hrtf_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * nb_irs);
 467         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
 468             ret = AVERROR(ENOMEM);
 469             goto fail;
 470         }
 471     }
 472
 473     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
 474         int len = s->in[i + 1].ir_len;
 475         int delay_l = s->in[i + 1].delay_l;
 476         int delay_r = s->in[i + 1].delay_r;
 477         float *ptr;
 478
 479         ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[i + 1], len, len, &s->in[i + 1].frame);
 480         if (ret < 0)
 481             goto fail;
 482         ptr = (float *)s->in[i + 1].frame->extended_data[0];
 483
 484         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
 485             int idx = -1;
 486
 487             for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
 488                 if (s->mapping[i] < 0) {
 489                     continue;
 490                 }
 491
 492                 if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[i])) {
 493                     idx = i;
 494                     break;
 495                 }
 496             }
 497
 498             if (idx == -1)
 499                 continue;
 500             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 501                 offset = idx * s->air_len;
 502                 for (j = 0; j < len; j++) {
 503                     data_ir_l[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
 504                     data_ir_r[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
 505                 }
 506             } else {
 507                 memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 508                 memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 509
 510                 offset = idx * n_fft;
 511                 for (j = 0; j < len; j++) {
 512                     fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
 513                     fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
 514                 }
 515
 516                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 517                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 518                 memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 519                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 520                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 521                 memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 522             }
 523         } else {
 524             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
 525
 526             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
 527                 int idx = -1;
 528
 529                 for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
 530                     if (s->mapping[k] < 0) {
 531                         continue;
 532                     }
 533
 534                     if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[k])) {
 535                         idx = k;
 536                         break;
 537                     }
 538                 }
 539                 if (idx == -1)
 540                     continue;
 541
 542                 I = idx * 2;
 543                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 544                     offset = idx * s->air_len;
 545                     for (j = 0; j < len; j++) {
 546                         data_ir_l[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
 547                         data_ir_r[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
 548                     }
 549                 } else {
 550                     memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 551                     memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 552
 553                     offset = idx * n_fft;
 554                     for (j = 0; j < len; j++) {
 555                         fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
 556                         fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
 557                     }
 558
 559                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 560                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 561                     memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 562                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 563                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 564                     memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 565                 }
 566             }
 567         }
 568
 569         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 570     }
 571
 572     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 573         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * nb_irs * s->air_len);
 574         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * nb_irs * s->air_len);
 575     } else {
 576         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
 577         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
 578         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
 579             ret = AVERROR(ENOMEM);
 580             goto fail;
 581         }
 582
 583         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l,
 584             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
 585         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
 586             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
 587     }
 588
 589     s->have_hrirs = 1;
 590
 591 fail:
 592
 593     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++)
 594         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 595
 596     av_freep(&data_ir_l);
 597     av_freep(&data_ir_r);
 598
 599     av_freep(&data_hrtf_l);
 600     av_freep(&data_hrtf_r);
 601
 602     av_freep(&fft_in_l);
 603     av_freep(&fft_in_r);
 604
 605     return ret;
 606 }
 607
 608 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 609 {
 610     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 611     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 612     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 613     AVFrame *in = NULL;
 614     int i, ret;
 615
 616     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
 617     if (!s->eof_hrirs) {
 618         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 619             if (s->in[i].eof)
 620                 continue;
 621
 622             if ((ret = check_ir(ctx->inputs[i], i)) < 0)
 623                 return ret;
 624
 625             if (!s->in[i].eof) {
 626                 if (ff_outlink_get_status(ctx->inputs[i]) == AVERROR_EOF)
 627                     s->in[i].eof = 1;
 628             }
 629         }
 630
 631         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 632             if (!s->in[i].eof)
 633                 break;
 634         }
 635
 636         if (i != s->nb_inputs) {
 637             if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0])) {
 638                 for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 639                     if (!s->in[i].eof)
 640                         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[i]);
 641                 }
 642             }
 643
 644             return 0;
 645         } else {
 646             s->eof_hrirs = 1;
 647         }
 648     }
 649
 650     if (!s->have_hrirs && s->eof_hrirs) {
 651         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
 652         if (ret < 0)
 653             return ret;
 654     }
 655
 656     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
 657         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
 658         if (ret < 0)
 659             return ret;
 660     }
 661
 662     if (ret < 0)
 663         return ret;
 664
 665     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
 666     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 667         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
 668
 669     return 0;
 670 }
 671
 672 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 673 {
 674     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 675     AVFilterFormats *formats = NULL;
 676     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 677     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
 678     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
 679     int ret, i;
 680
 681     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
 682     if (ret)
 683         return ret;
 684     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 685     if (ret)
 686         return ret;
 687
 688     layouts = ff_all_channel_layouts();
 689     if (!layouts)
 690         return AVERROR(ENOMEM);
 691
 692     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->out_channel_layouts);
 693     if (ret)
 694         return ret;
 695
 696     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
 697     if (ret)
 698         return ret;
 699
 700     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 701         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
 702         if (!hrir_layouts)
 703             ret = AVERROR(ENOMEM);
 704         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->out_channel_layouts);
 705         if (ret)
 706             return ret;
 707     } else {
 708         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 709             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->out_channel_layouts);
 710             if (ret)
 711                 return ret;
 712         }
 713     }
 714
 715     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
 716     if (ret)
 717         return ret;
 718
 719     formats = ff_all_samplerates();
 720     if (!formats)
 721         return AVERROR(ENOMEM);
 722     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 723 }
 724
 725 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 726 {
 727     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 728     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 729
 730     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
 731         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
 732         return AVERROR(EINVAL);
 733     }
 734
 735     return 0;
 736 }
 737
 738 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 739 {
 740     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 741     int i, ret;
 742
 743     AVFilterPad pad = {
 744         .name         = "in0",
 745         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 746         .config_props = config_input,
 747     };
 748     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
 749         return ret;
 750
 751     if (!s->map) {
 752         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
 753         return AVERROR(EINVAL);
 754     }
 755
 756     parse_map(ctx);
 757
 758     s->in = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->in));
 759     if (!s->in)
 760         return AVERROR(ENOMEM);
 761
 762     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 763         char *name = av_asprintf("hrir%d", i - 1);
 764         AVFilterPad pad = {
 765             .name         = name,
 766             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 767         };
 768         if (!name)
 769             return AVERROR(ENOMEM);
 770         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
 771             av_freep(&pad.name);
 772             return ret;
 773         }
 774     }
 775
 776     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
 777     if (!s->fdsp)
 778         return AVERROR(ENOMEM);
 779
 780     return 0;
 781 }
 782
 783 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 784 {
 785     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 786     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 787     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 788
 789     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 790         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
 791
 792         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
 793             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
 794             return AVERROR(EINVAL);
 795         }
 796     }
 797
 798     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
 799
 800     return 0;
 801 }
 802
 803 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 804 {
 805     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 806     int i;
 807
 808     av_fft_end(s->ifft[0]);
 809     av_fft_end(s->ifft[1]);
 810     av_fft_end(s->fft[0]);
 811     av_fft_end(s->fft[1]);
 812     av_freep(&s->delay[0]);
 813     av_freep(&s->delay[1]);
 814     av_freep(&s->data_ir[0]);
 815     av_freep(&s->data_ir[1]);
 816     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
 817     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
 818     av_freep(&s->temp_src[0]);
 819     av_freep(&s->temp_src[1]);
 820     av_freep(&s->temp_fft[0]);
 821     av_freep(&s->temp_fft[1]);
 822     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
 823     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
 824     av_freep(&s->fdsp);
 825
 826     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 827         if (ctx->input_pads && i)
 828             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 829     }
 830     av_freep(&s->in);
 831 }
 832
 833 #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
 834 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 835
 836 static const AVOption headphone_options[] = {
 837     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
 838     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 839     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 840     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
 841     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 842     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 843     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
 844     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
 845     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 846     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 847     { NULL }
 848 };
 849
 850 AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
 851
 852 static const AVFilterPad outputs[] = {
 853     {
 854         .name          = "default",
 855         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 856         .config_props  = config_output,
 857     },
 858     { NULL }
 859 };
 860
 861 AVFilter ff_af_headphone = {
 862     .name          = "headphone",
 863     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
 864     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
 865     .priv_class    = &headphone_class,
 866     .init          = init,
 867     .uninit        = uninit,
 868     .query_formats = query_formats,
 869     .activate      = activate,
 870     .inputs        = NULL,
 871     .outputs       = outputs,
 872     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 873 };