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
  54     int mapping[64];
  55
  56     int nb_inputs;
  57
  58     int nb_irs;
  59
  60     float gain;
  61     float lfe_gain, gain_lfe;
  62
  63     float *ringbuffer[2];
  64     int write[2];
  65
  66     int buffer_length;
  67     int n_fft;
  68     int size;
  69     int hrir_fmt;
  70
  71     int *delay[2];
  72     float *data_ir[2];
  73     float *temp_src[2];
  74     FFTComplex *temp_fft[2];
  75
  76     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
  77     FFTComplex *data_hrtf[2];
  78
  79     AVFloatDSPContext *fdsp;
  80     struct headphone_inputs {
  81         AVFrame     *frame;
  82         int          ir_len;
  83         int          delay_l;
  84         int          delay_r;
  85         int          eof;
  86     } *in;
  87 } HeadphoneContext;
  88
  89 static int parse_channel_name(HeadphoneContext *s, int x, char **arg, int *rchannel, char *buf)
  90 {
  91     int len, i, channel_id = 0;
  92     int64_t layout, layout0;
  93
  94     if (sscanf(*arg, "%7[A-Z]%n", buf, &len)) {
  95         layout0 = layout = av_get_channel_layout(buf);
  96         if (layout == AV_CH_LOW_FREQUENCY)
  97             s->lfe_channel = x;
  98         for (i = 32; i > 0; i >>= 1) {
  99             if (layout >= 1LL << i) {
 100                 channel_id += i;
 101                 layout >>= i;
 102             }
 103         }
 104         if (channel_id >= 64 || layout0 != 1LL << channel_id)
 105             return AVERROR(EINVAL);
 106         *rchannel = channel_id;
 107         *arg += len;
 108         return 0;
 109     }
 110     return AVERROR(EINVAL);
 111 }
 112
 113 static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
 114 {
 115     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 116     char *arg, *tokenizer, *p, *args = av_strdup(s->map);
 117     int i;
 118
 119     if (!args)
 120         return;
 121     p = args;
 122
 123     s->lfe_channel = -1;
 124     s->nb_inputs = 1;
 125
 126     for (i = 0; i < 64; i++) {
 127         s->mapping[i] = -1;
 128     }
 129
 130     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
 131         int out_ch_id;
 132         char buf[8];
 133
 134         p = NULL;
 135         if (parse_channel_name(s, s->nb_irs, &arg, &out_ch_id, buf)) {
 136             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", buf);
 137             continue;
 138         }
 139         s->mapping[s->nb_irs] = out_ch_id;
 140         s->nb_irs++;
 141     }
 142
 143     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
 144         s->nb_inputs = 2;
 145     else
 146         s->nb_inputs = s->nb_irs + 1;
 147
 148     av_free(args);
 149 }
 150
 151 typedef struct ThreadData {
 152     AVFrame *in, *out;
 153     int *write;
 154     int **delay;
 155     float **ir;
 156     int *n_clippings;
 157     float **ringbuffer;
 158     float **temp_src;
 159     FFTComplex **temp_fft;
 160 } ThreadData;
 161
 162 static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 163 {
 164     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 165     ThreadData *td = arg;
 166     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 167     int offset = jobnr;
 168     int *write = &td->write[jobnr];
 169     const int *const delay = td->delay[jobnr];
 170     const float *const ir = td->ir[jobnr];
 171     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 172     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 173     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
 174     const int ir_len = s->ir_len;
 175     const float *src = (const float *)in->data[0];
 176     float *dst = (float *)out->data[0];
 177     const int in_channels = in->channels;
 178     const int buffer_length = s->buffer_length;
 179     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 180     float *buffer[16];
 181     int wr = *write;
 182     int read;
 183     int i, l;
 184
 185     dst += offset;
 186     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 187         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
 188     }
 189
 190     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
 191         const float *temp_ir = ir;
 192
 193         *dst = 0;
 194         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 195             *(buffer[l] + wr) = src[l];
 196         }
 197
 198         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 199             const float *const bptr = buffer[l];
 200
 201             if (l == s->lfe_channel) {
 202                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
 203                 temp_ir += FFALIGN(ir_len, 16);
 204                 continue;
 205             }
 206
 207             read = (wr - *(delay + l) - (ir_len - 1) + buffer_length) & modulo;
 208
 209             if (read + ir_len < buffer_length) {
 210                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
 211             } else {
 212                 int len = FFMIN(ir_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
 213
 214                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
 215                 memcpy(temp_src + len, bptr, (ir_len - len) * sizeof(*temp_src));
 216             }
 217
 218             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, ir_len);
 219             temp_ir += FFALIGN(ir_len, 16);
 220         }
 221
 222         if (fabs(*dst) > 1)
 223             *n_clippings += 1;
 224
 225         dst += 2;
 226         src += in_channels;
 227         wr   = (wr + 1) & modulo;
 228     }
 229
 230     *write = wr;
 231
 232     return 0;
 233 }
 234
 235 static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 236 {
 237     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 238     ThreadData *td = arg;
 239     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 240     int offset = jobnr;
 241     int *write = &td->write[jobnr];
 242     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
 243     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 244     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 245     const int ir_len = s->ir_len;
 246     const float *src = (const float *)in->data[0];
 247     float *dst = (float *)out->data[0];
 248     const int in_channels = in->channels;
 249     const int buffer_length = s->buffer_length;
 250     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 251     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
 252     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
 253     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
 254     const int n_fft = s->n_fft;
 255     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
 256     FFTComplex *hrtf_offset;
 257     int wr = *write;
 258     int n_read;
 259     int i, j;
 260
 261     dst += offset;
 262
 263     n_read = FFMIN(s->ir_len, in->nb_samples);
 264     for (j = 0; j < n_read; j++) {
 265         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
 266         ringbuffer[wr] = 0.0;
 267         wr  = (wr + 1) & modulo;
 268     }
 269
 270     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
 271         dst[2 * j] = 0;
 272     }
 273
 274     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
 275         if (i == s->lfe_channel) {
 276             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 277                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
 278             }
 279             continue;
 280         }
 281
 282         offset = i * n_fft;
 283         hrtf_offset = hrtf + offset;
 284
 285         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 286
 287         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 288             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
 289         }
 290
 291         av_fft_permute(fft, fft_in);
 292         av_fft_calc(fft, fft_in);
 293         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
 294             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
 295             const float re = fft_in[j].re;
 296             const float im = fft_in[j].im;
 297
 298             fft_in[j].re = re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
 299             fft_in[j].im = re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
 300         }
 301
 302         av_fft_permute(ifft, fft_in);
 303         av_fft_calc(ifft, fft_in);
 304
 305         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 306             dst[2 * j] += fft_in[j].re * fft_scale;
 307         }
 308
 309         for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
 310             int write_pos = (wr + j) & modulo;
 311
 312             *(ringbuffer + write_pos) += fft_in[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
 313         }
 314     }
 315
 316     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 317         if (fabs(*dst) > 1) {
 318             n_clippings[0]++;
 319         }
 320
 321         dst += 2;
 322     }
 323
 324     *write = wr;
 325
 326     return 0;
 327 }
 328
 329 static int check_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number)
 330 {
 331     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 332     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 333     int ir_len, max_ir_len;
 334
 335     ir_len = ff_inlink_queued_samples(inlink);
 336     max_ir_len = 65536;
 337     if (ir_len > max_ir_len) {
 338         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
 339         return AVERROR(EINVAL);
 340     }
 341     s->in[input_number].ir_len = ir_len;
 342     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
 343
 344     return 0;
 345 }
 346
 347 static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
 348 {
 349     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 350     int n_clippings[2] = { 0 };
 351     ThreadData td;
 352     AVFrame *out;
 353
 354     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 355     if (!out) {
 356         av_frame_free(&in);
 357         return AVERROR(ENOMEM);
 358     }
 359     out->pts = in->pts;
 360
 361     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
 362     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
 363     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
 364     td.temp_fft = s->temp_fft;
 365
 366     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 367         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
 368     } else {
 369         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
 370     }
 371     emms_c();
 372
 373     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
 374         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
 375                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
 376     }
 377
 378     av_frame_free(&in);
 379     return ff_filter_frame(outlink, out);
 380 }
 381
 382 static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
 383 {
 384     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 385     const int ir_len = s->ir_len;
 386     int nb_irs = s->nb_irs;
 387     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
 388     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
 389     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
 390     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
 391     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
 392     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
 393     float *data_ir_l = NULL;
 394     float *data_ir_r = NULL;
 395     int offset = 0, ret = 0;
 396     int n_fft;
 397     int i, j, k;
 398
 399     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->ir_len));
 400     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(s->ir_len + s->size));
 401
 402     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
 403         fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
 404         fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
 405         if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
 406             ret = AVERROR(ENOMEM);
 407             goto fail;
 408         }
 409
 410         av_fft_end(s->fft[0]);
 411         av_fft_end(s->fft[1]);
 412         s->fft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
 413         s->fft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
 414         av_fft_end(s->ifft[0]);
 415         av_fft_end(s->ifft[1]);
 416         s->ifft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
 417         s->ifft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
 418
 419         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
 420             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
 421             ret = AVERROR(ENOMEM);
 422             goto fail;
 423         }
 424     }
 425
 426     s->data_ir[0] = av_calloc(FFALIGN(s->ir_len, 16), sizeof(float) * s->nb_irs);
 427     s->data_ir[1] = av_calloc(FFALIGN(s->ir_len, 16), sizeof(float) * s->nb_irs);
 428     s->delay[0] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
 429     s->delay[1] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
 430
 431     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 432         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 433         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 434     } else {
 435         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 436         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 437         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 438         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 439         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1]) {
 440             ret = AVERROR(ENOMEM);
 441             goto fail;
 442         }
 443     }
 444
 445     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] ||
 446         !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
 447         ret = AVERROR(ENOMEM);
 448         goto fail;
 449     }
 450
 451     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 452         s->temp_src[0] = av_calloc(FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(float));
 453         s->temp_src[1] = av_calloc(FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(float));
 454
 455         data_ir_l = av_calloc(nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(*data_ir_l));
 456         data_ir_r = av_calloc(nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(*data_ir_r));
 457         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
 458             ret = AVERROR(ENOMEM);
 459             goto fail;
 460         }
 461     } else {
 462         data_hrtf_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * nb_irs);
 463         data_hrtf_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * nb_irs);
 464         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
 465             ret = AVERROR(ENOMEM);
 466             goto fail;
 467         }
 468     }
 469
 470     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
 471         int len = s->in[i + 1].ir_len;
 472         int delay_l = s->in[i + 1].delay_l;
 473         int delay_r = s->in[i + 1].delay_r;
 474         float *ptr;
 475
 476         ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[i + 1], len, len, &s->in[i + 1].frame);
 477         if (ret < 0)
 478             return ret;
 479         ptr = (float *)s->in[i + 1].frame->extended_data[0];
 480
 481         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
 482             int idx = -1;
 483
 484             for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
 485                 if (s->mapping[i] < 0) {
 486                     continue;
 487                 }
 488
 489                 if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[i])) {
 490                     idx = i;
 491                     break;
 492                 }
 493             }
 494
 495             if (idx == -1)
 496                 continue;
 497             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 498                 offset = idx * FFALIGN(len, 16);
 499                 for (j = 0; j < len; j++) {
 500                     data_ir_l[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
 501                     data_ir_r[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
 502                 }
 503             } else {
 504                 memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 505                 memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 506
 507                 offset = idx * n_fft;
 508                 for (j = 0; j < len; j++) {
 509                     fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
 510                     fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
 511                 }
 512
 513                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 514                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 515                 memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 516                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 517                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 518                 memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 519             }
 520         } else {
 521             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
 522
 523             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
 524                 int idx = -1;
 525
 526                 for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
 527                     if (s->mapping[k] < 0) {
 528                         continue;
 529                     }
 530
 531                     if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[k])) {
 532                         idx = k;
 533                         break;
 534                     }
 535                 }
 536                 if (idx == -1)
 537                     continue;
 538
 539                 I = idx * 2;
 540                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 541                     offset = idx * FFALIGN(len, 16);
 542                     for (j = 0; j < len; j++) {
 543                         data_ir_l[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
 544                         data_ir_r[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
 545                     }
 546                 } else {
 547                     memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 548                     memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 549
 550                     offset = idx * n_fft;
 551                     for (j = 0; j < len; j++) {
 552                         fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
 553                         fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
 554                     }
 555
 556                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 557                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 558                     memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 559                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 560                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 561                     memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 562                 }
 563             }
 564         }
 565
 566         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 567     }
 568
 569     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 570         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16));
 571         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16));
 572     } else {
 573         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
 574         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
 575         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
 576             ret = AVERROR(ENOMEM);
 577             goto fail;
 578         }
 579
 580         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l,
 581             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
 582         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
 583             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
 584     }
 585
 586     s->have_hrirs = 1;
 587
 588 fail:
 589
 590     av_freep(&data_ir_l);
 591     av_freep(&data_ir_r);
 592
 593     av_freep(&data_hrtf_l);
 594     av_freep(&data_hrtf_r);
 595
 596     av_freep(&fft_in_l);
 597     av_freep(&fft_in_r);
 598
 599     return ret;
 600 }
 601
 602 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 603 {
 604     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 605     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 606     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 607     AVFrame *in = NULL;
 608     int i, ret;
 609
 610     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
 611     if (!s->eof_hrirs) {
 612         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 613             if (s->in[i].eof)
 614                 continue;
 615
 616             if ((ret = check_ir(ctx->inputs[i], i)) < 0)
 617                 return ret;
 618
 619             if (!s->in[i].eof) {
 620                 if (ff_outlink_get_status(ctx->inputs[i]) == AVERROR_EOF)
 621                     s->in[i].eof = 1;
 622             }
 623         }
 624
 625         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 626             if (!s->in[i].eof)
 627                 break;
 628         }
 629
 630         if (i != s->nb_inputs) {
 631             if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0])) {
 632                 for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 633                     if (!s->in[i].eof)
 634                         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[i]);
 635                 }
 636             }
 637
 638             return 0;
 639         } else {
 640             s->eof_hrirs = 1;
 641         }
 642     }
 643
 644     if (!s->have_hrirs && s->eof_hrirs) {
 645         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
 646         if (ret < 0)
 647             return ret;
 648     }
 649
 650     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
 651         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
 652         if (ret < 0)
 653             return ret;
 654     }
 655
 656     if (ret < 0)
 657         return ret;
 658
 659     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
 660     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 661         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
 662
 663     return 0;
 664 }
 665
 666 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 667 {
 668     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 669     AVFilterFormats *formats = NULL;
 670     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 671     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
 672     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
 673     int ret, i;
 674
 675     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
 676     if (ret)
 677         return ret;
 678     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 679     if (ret)
 680         return ret;
 681
 682     layouts = ff_all_channel_layouts();
 683     if (!layouts)
 684         return AVERROR(ENOMEM);
 685
 686     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->out_channel_layouts);
 687     if (ret)
 688         return ret;
 689
 690     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
 691     if (ret)
 692         return ret;
 693
 694     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 695         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
 696         if (!hrir_layouts)
 697             ret = AVERROR(ENOMEM);
 698         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->out_channel_layouts);
 699         if (ret)
 700             return ret;
 701     } else {
 702         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 703             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->out_channel_layouts);
 704             if (ret)
 705                 return ret;
 706         }
 707     }
 708
 709     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
 710     if (ret)
 711         return ret;
 712
 713     formats = ff_all_samplerates();
 714     if (!formats)
 715         return AVERROR(ENOMEM);
 716     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 717 }
 718
 719 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 720 {
 721     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 722     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 723
 724     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
 725         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
 726         return AVERROR(EINVAL);
 727     }
 728
 729     return 0;
 730 }
 731
 732 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 733 {
 734     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 735     int i, ret;
 736
 737     AVFilterPad pad = {
 738         .name         = "in0",
 739         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 740         .config_props = config_input,
 741     };
 742     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
 743         return ret;
 744
 745     if (!s->map) {
 746         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
 747         return AVERROR(EINVAL);
 748     }
 749
 750     parse_map(ctx);
 751
 752     s->in = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->in));
 753     if (!s->in)
 754         return AVERROR(ENOMEM);
 755
 756     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 757         char *name = av_asprintf("hrir%d", i - 1);
 758         AVFilterPad pad = {
 759             .name         = name,
 760             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 761         };
 762         if (!name)
 763             return AVERROR(ENOMEM);
 764         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
 765             av_freep(&pad.name);
 766             return ret;
 767         }
 768     }
 769
 770     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
 771     if (!s->fdsp)
 772         return AVERROR(ENOMEM);
 773
 774     return 0;
 775 }
 776
 777 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 778 {
 779     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 780     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 781     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 782
 783     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 784         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
 785
 786         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
 787             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
 788             return AVERROR(EINVAL);
 789         }
 790     }
 791
 792     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels - 6 + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
 793
 794     return 0;
 795 }
 796
 797 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 798 {
 799     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 800     int i;
 801
 802     av_fft_end(s->ifft[0]);
 803     av_fft_end(s->ifft[1]);
 804     av_fft_end(s->fft[0]);
 805     av_fft_end(s->fft[1]);
 806     av_freep(&s->delay[0]);
 807     av_freep(&s->delay[1]);
 808     av_freep(&s->data_ir[0]);
 809     av_freep(&s->data_ir[1]);
 810     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
 811     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
 812     av_freep(&s->temp_src[0]);
 813     av_freep(&s->temp_src[1]);
 814     av_freep(&s->temp_fft[0]);
 815     av_freep(&s->temp_fft[1]);
 816     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
 817     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
 818     av_freep(&s->fdsp);
 819
 820     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 821         if (ctx->input_pads && i)
 822             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 823     }
 824     av_freep(&s->in);
 825 }
 826
 827 #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
 828 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 829
 830 static const AVOption headphone_options[] = {
 831     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
 832     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 833     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 834     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
 835     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 836     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 837     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
 838     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
 839     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 840     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 841     { NULL }
 842 };
 843
 844 AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
 845
 846 static const AVFilterPad outputs[] = {
 847     {
 848         .name          = "default",
 849         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 850         .config_props  = config_output,
 851     },
 852     { NULL }
 853 };
 854
 855 AVFilter ff_af_headphone = {
 856     .name          = "headphone",
 857     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
 858     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
 859     .priv_class    = &headphone_class,
 860     .init          = init,
 861     .uninit        = uninit,
 862     .query_formats = query_formats,
 863     .activate      = activate,
 864     .inputs        = NULL,
 865     .outputs       = outputs,
 866     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 867 };