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     int *delay[2];
  71     float *data_ir[2];
  72     float *temp_src[2];
  73     FFTComplex *temp_fft[2];
  74     FFTComplex *temp_afft[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     uint64_t mapping[64];
  88 } HeadphoneContext;
  89
  90 static int parse_channel_name(const char *arg, uint64_t *rchannel)
  91 {
  92     uint64_t layout = av_get_channel_layout(arg);
  93
  94     if (av_get_channel_layout_nb_channels(layout) != 1)
  95         return AVERROR(EINVAL);
  96     *rchannel = layout;
  97     return 0;
  98 }
  99
 100 static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
 101 {
 102     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 103     char *arg, *tokenizer, *p, *args = av_strdup(s->map);
 104     uint64_t used_channels = 0;
 105
 106     if (!args)
 107         return;
 108     p = args;
 109
 110     s->lfe_channel = -1;
 111     s->nb_inputs = 1;
 112
 113     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
 114         uint64_t out_channel;
 115
 116         p = NULL;
 117         if (parse_channel_name(arg, &out_channel)) {
 118             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", arg);
 119             continue;
 120         }
 121         if (used_channels & out_channel) {
 122             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring duplicate channel '%s'.\n", arg);
 123             continue;
 124         }
 125         used_channels        |= out_channel;
 126         if (out_channel == AV_CH_LOW_FREQUENCY)
 127             s->lfe_channel = s->nb_irs;
 128         s->mapping[s->nb_irs] = out_channel;
 129         s->nb_irs++;
 130     }
 131
 132     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
 133         s->nb_inputs = 2;
 134     else
 135         s->nb_inputs = s->nb_irs + 1;
 136
 137     av_free(args);
 138 }
 139
 140 typedef struct ThreadData {
 141     AVFrame *in, *out;
 142     int *write;
 143     int **delay;
 144     float **ir;
 145     int *n_clippings;
 146     float **ringbuffer;
 147     float **temp_src;
 148     FFTComplex **temp_fft;
 149     FFTComplex **temp_afft;
 150 } ThreadData;
 151
 152 static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 153 {
 154     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 155     ThreadData *td = arg;
 156     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 157     int offset = jobnr;
 158     int *write = &td->write[jobnr];
 159     const int *const delay = td->delay[jobnr];
 160     const float *const ir = td->ir[jobnr];
 161     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 162     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 163     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
 164     const int ir_len = s->ir_len;
 165     const int air_len = s->air_len;
 166     const float *src = (const float *)in->data[0];
 167     float *dst = (float *)out->data[0];
 168     const int in_channels = in->channels;
 169     const int buffer_length = s->buffer_length;
 170     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 171     float *buffer[64];
 172     int wr = *write;
 173     int read;
 174     int i, l;
 175
 176     dst += offset;
 177     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 178         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
 179     }
 180
 181     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
 182         const float *temp_ir = ir;
 183
 184         *dst = 0;
 185         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 186             *(buffer[l] + wr) = src[l];
 187         }
 188
 189         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 190             const float *const bptr = buffer[l];
 191
 192             if (l == s->lfe_channel) {
 193                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
 194                 temp_ir += air_len;
 195                 continue;
 196             }
 197
 198             read = (wr - *(delay + l) - (ir_len - 1) + buffer_length) & modulo;
 199
 200             if (read + ir_len < buffer_length) {
 201                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
 202             } else {
 203                 int len = FFMIN(air_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
 204
 205                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
 206                 memcpy(temp_src + len, bptr, (air_len - len) * sizeof(*temp_src));
 207             }
 208
 209             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, FFALIGN(ir_len, 32));
 210             temp_ir += air_len;
 211         }
 212
 213         if (fabsf(dst[0]) > 1)
 214             n_clippings[0]++;
 215
 216         dst += 2;
 217         src += in_channels;
 218         wr   = (wr + 1) & modulo;
 219     }
 220
 221     *write = wr;
 222
 223     return 0;
 224 }
 225
 226 static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 227 {
 228     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 229     ThreadData *td = arg;
 230     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 231     int offset = jobnr;
 232     int *write = &td->write[jobnr];
 233     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
 234     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 235     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 236     const int ir_len = s->ir_len;
 237     const float *src = (const float *)in->data[0];
 238     float *dst = (float *)out->data[0];
 239     const int in_channels = in->channels;
 240     const int buffer_length = s->buffer_length;
 241     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 242     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
 243     FFTComplex *fft_acc = s->temp_afft[jobnr];
 244     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
 245     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
 246     const int n_fft = s->n_fft;
 247     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
 248     FFTComplex *hrtf_offset;
 249     int wr = *write;
 250     int n_read;
 251     int i, j;
 252
 253     dst += offset;
 254
 255     n_read = FFMIN(ir_len, in->nb_samples);
 256     for (j = 0; j < n_read; j++) {
 257         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
 258         ringbuffer[wr] = 0.0;
 259         wr  = (wr + 1) & modulo;
 260     }
 261
 262     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
 263         dst[2 * j] = 0;
 264     }
 265
 266     memset(fft_acc, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 267
 268     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
 269         if (i == s->lfe_channel) {
 270             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 271                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
 272             }
 273             continue;
 274         }
 275
 276         offset = i * n_fft;
 277         hrtf_offset = hrtf + offset;
 278
 279         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 280
 281         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 282             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
 283         }
 284
 285         av_fft_permute(fft, fft_in);
 286         av_fft_calc(fft, fft_in);
 287         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
 288             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
 289             const float re = fft_in[j].re;
 290             const float im = fft_in[j].im;
 291
 292             fft_acc[j].re += re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
 293             fft_acc[j].im += re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
 294         }
 295     }
 296
 297     av_fft_permute(ifft, fft_acc);
 298     av_fft_calc(ifft, fft_acc);
 299
 300     for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 301         dst[2 * j] += fft_acc[j].re * fft_scale;
 302     }
 303
 304     for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
 305         int write_pos = (wr + j) & modulo;
 306
 307         *(ringbuffer + write_pos) += fft_acc[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
 308     }
 309
 310     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 311         if (fabsf(dst[0]) > 1) {
 312             n_clippings[0]++;
 313         }
 314
 315         dst += 2;
 316     }
 317
 318     *write = wr;
 319
 320     return 0;
 321 }
 322
 323 static int check_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number)
 324 {
 325     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 326     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 327     int ir_len, max_ir_len;
 328
 329     ir_len = ff_inlink_queued_samples(inlink);
 330     max_ir_len = 65536;
 331     if (ir_len > max_ir_len) {
 332         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
 333         return AVERROR(EINVAL);
 334     }
 335     s->in[input_number].ir_len = ir_len;
 336     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
 337
 338     return 0;
 339 }
 340
 341 static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
 342 {
 343     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 344     int n_clippings[2] = { 0 };
 345     ThreadData td;
 346     AVFrame *out;
 347
 348     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 349     if (!out) {
 350         av_frame_free(&in);
 351         return AVERROR(ENOMEM);
 352     }
 353     out->pts = in->pts;
 354
 355     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
 356     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
 357     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
 358     td.temp_fft = s->temp_fft;
 359     td.temp_afft = s->temp_afft;
 360
 361     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 362         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
 363     } else {
 364         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
 365     }
 366     emms_c();
 367
 368     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
 369         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
 370                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
 371     }
 372
 373     av_frame_free(&in);
 374     return ff_filter_frame(outlink, out);
 375 }
 376
 377 static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
 378 {
 379     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 380     const int ir_len = s->ir_len;
 381     int nb_irs = s->nb_irs;
 382     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
 383     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
 384     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
 385     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
 386     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
 387     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
 388     float *data_ir_l = NULL;
 389     float *data_ir_r = NULL;
 390     int offset = 0, ret = 0;
 391     int n_fft;
 392     int i, j, k;
 393
 394     s->air_len = 1 << (32 - ff_clz(ir_len));
 395     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 396         s->air_len = FFALIGN(s->air_len, 32);
 397     }
 398     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->air_len));
 399     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(ir_len + s->size));
 400
 401     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
 402         fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
 403         fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
 404         if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
 405             ret = AVERROR(ENOMEM);
 406             goto fail;
 407         }
 408
 409         s->fft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 410         s->fft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 411         s->ifft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 412         s->ifft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 413
 414         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
 415             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
 416             ret = AVERROR(ENOMEM);
 417             goto fail;
 418         }
 419     }
 420
 421     s->data_ir[0] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float) * s->nb_irs);
 422     s->data_ir[1] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float) * s->nb_irs);
 423     s->delay[0] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
 424     s->delay[1] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
 425
 426     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 427         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 428         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 429     } else {
 430         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 431         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 432         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 433         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 434         s->temp_afft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 435         s->temp_afft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 436         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1] ||
 437             !s->temp_afft[0] || !s->temp_afft[1]) {
 438             ret = AVERROR(ENOMEM);
 439             goto fail;
 440         }
 441     }
 442
 443     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] ||
 444         !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
 445         ret = AVERROR(ENOMEM);
 446         goto fail;
 447     }
 448
 449     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 450         s->temp_src[0] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 451         s->temp_src[1] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 452
 453         data_ir_l = av_calloc(nb_irs * s->air_len, sizeof(*data_ir_l));
 454         data_ir_r = av_calloc(nb_irs * s->air_len, sizeof(*data_ir_r));
 455         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
 456             ret = AVERROR(ENOMEM);
 457             goto fail;
 458         }
 459     } else {
 460         data_hrtf_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * nb_irs);
 461         data_hrtf_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * nb_irs);
 462         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
 463             ret = AVERROR(ENOMEM);
 464             goto fail;
 465         }
 466     }
 467
 468     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
 469         int len = s->in[i + 1].ir_len;
 470         int delay_l = s->in[i + 1].delay_l;
 471         int delay_r = s->in[i + 1].delay_r;
 472         float *ptr;
 473
 474         ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[i + 1], len, len, &s->in[i + 1].frame);
 475         if (ret < 0)
 476             goto fail;
 477         ptr = (float *)s->in[i + 1].frame->extended_data[0];
 478
 479         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
 480             int idx = -1;
 481
 482             for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
 483                 if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == s->mapping[i]) {
 484                     idx = i;
 485                     break;
 486                 }
 487             }
 488
 489             if (idx == -1)
 490                 continue;
 491             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 492                 offset = idx * s->air_len;
 493                 for (j = 0; j < len; j++) {
 494                     data_ir_l[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
 495                     data_ir_r[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
 496                 }
 497             } else {
 498                 memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 499                 memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 500
 501                 offset = idx * n_fft;
 502                 for (j = 0; j < len; j++) {
 503                     fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
 504                     fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
 505                 }
 506
 507                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 508                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 509                 memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 510                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 511                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 512                 memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 513             }
 514         } else {
 515             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
 516
 517             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
 518                 int idx = -1;
 519
 520                 for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
 521                     if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == s->mapping[k]) {
 522                         idx = k;
 523                         break;
 524                     }
 525                 }
 526                 if (idx == -1)
 527                     continue;
 528
 529                 I = idx * 2;
 530                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 531                     offset = idx * s->air_len;
 532                     for (j = 0; j < len; j++) {
 533                         data_ir_l[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
 534                         data_ir_r[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
 535                     }
 536                 } else {
 537                     memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 538                     memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 539
 540                     offset = idx * n_fft;
 541                     for (j = 0; j < len; j++) {
 542                         fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
 543                         fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
 544                     }
 545
 546                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 547                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 548                     memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 549                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 550                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 551                     memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 552                 }
 553             }
 554         }
 555
 556         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 557     }
 558
 559     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 560         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * nb_irs * s->air_len);
 561         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * nb_irs * s->air_len);
 562     } else {
 563         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
 564         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
 565         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
 566             ret = AVERROR(ENOMEM);
 567             goto fail;
 568         }
 569
 570         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l,
 571             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
 572         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
 573             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
 574     }
 575
 576     s->have_hrirs = 1;
 577
 578 fail:
 579
 580     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++)
 581         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 582
 583     av_freep(&data_ir_l);
 584     av_freep(&data_ir_r);
 585
 586     av_freep(&data_hrtf_l);
 587     av_freep(&data_hrtf_r);
 588
 589     av_freep(&fft_in_l);
 590     av_freep(&fft_in_r);
 591
 592     return ret;
 593 }
 594
 595 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 596 {
 597     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 598     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 599     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 600     AVFrame *in = NULL;
 601     int i, ret;
 602
 603     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
 604     if (!s->eof_hrirs) {
 605         int eof = 1;
 606         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 607             if (s->in[i].eof)
 608                 continue;
 609
 610             if ((ret = check_ir(ctx->inputs[i], i)) < 0)
 611                 return ret;
 612
 613             if (ff_outlink_get_status(ctx->inputs[i]) == AVERROR_EOF) {
 614                 if (!ff_inlink_queued_samples(ctx->inputs[i])) {
 615                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No samples provided for "
 616                            "HRIR stream %d.\n", i - 1);
 617                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 618                 }
 619                     s->in[i].eof = 1;
 620             } else {
 621                 if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 622                     ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[i]);
 623                 eof = 0;
 624             }
 625         }
 626         if (!eof)
 627             return 0;
 628         s->eof_hrirs = 1;
 629
 630         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
 631         if (ret < 0)
 632             return ret;
 633     } else if (!s->have_hrirs)
 634         return AVERROR_EOF;
 635
 636     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
 637         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
 638         if (ret < 0)
 639             return ret;
 640     }
 641
 642     if (ret < 0)
 643         return ret;
 644
 645     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
 646     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 647         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
 648
 649     return 0;
 650 }
 651
 652 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 653 {
 654     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 655     AVFilterFormats *formats = NULL;
 656     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 657     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
 658     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
 659     int ret, i;
 660
 661     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
 662     if (ret)
 663         return ret;
 664     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 665     if (ret)
 666         return ret;
 667
 668     layouts = ff_all_channel_layouts();
 669     if (!layouts)
 670         return AVERROR(ENOMEM);
 671
 672     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->outcfg.channel_layouts);
 673     if (ret)
 674         return ret;
 675
 676     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
 677     if (ret)
 678         return ret;
 679     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->incfg.channel_layouts);
 680     if (ret)
 681         return ret;
 682
 683     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 684         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
 685         if (!hrir_layouts)
 686             return AVERROR(ENOMEM);
 687         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->outcfg.channel_layouts);
 688         if (ret)
 689             return ret;
 690     } else {
 691         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 692             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->outcfg.channel_layouts);
 693             if (ret)
 694                 return ret;
 695         }
 696     }
 697
 698     formats = ff_all_samplerates();
 699     if (!formats)
 700         return AVERROR(ENOMEM);
 701     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 702 }
 703
 704 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 705 {
 706     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 707     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 708
 709     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
 710         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
 711         return AVERROR(EINVAL);
 712     }
 713
 714     return 0;
 715 }
 716
 717 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 718 {
 719     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 720     int i, ret;
 721
 722     AVFilterPad pad = {
 723         .name         = "in0",
 724         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 725         .config_props = config_input,
 726     };
 727     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
 728         return ret;
 729
 730     if (!s->map) {
 731         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
 732         return AVERROR(EINVAL);
 733     }
 734
 735     parse_map(ctx);
 736
 737     s->in = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->in));
 738     if (!s->in)
 739         return AVERROR(ENOMEM);
 740
 741     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 742         char *name = av_asprintf("hrir%d", i - 1);
 743         AVFilterPad pad = {
 744             .name         = name,
 745             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 746         };
 747         if (!name)
 748             return AVERROR(ENOMEM);
 749         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
 750             av_freep(&pad.name);
 751             return ret;
 752         }
 753     }
 754
 755     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
 756     if (!s->fdsp)
 757         return AVERROR(ENOMEM);
 758
 759     return 0;
 760 }
 761
 762 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 763 {
 764     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 765     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 766     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 767
 768     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 769         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
 770
 771         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
 772             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
 773             return AVERROR(EINVAL);
 774         }
 775     }
 776
 777     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
 778
 779     return 0;
 780 }
 781
 782 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 783 {
 784     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 785
 786     av_fft_end(s->ifft[0]);
 787     av_fft_end(s->ifft[1]);
 788     av_fft_end(s->fft[0]);
 789     av_fft_end(s->fft[1]);
 790     av_freep(&s->delay[0]);
 791     av_freep(&s->delay[1]);
 792     av_freep(&s->data_ir[0]);
 793     av_freep(&s->data_ir[1]);
 794     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
 795     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
 796     av_freep(&s->temp_src[0]);
 797     av_freep(&s->temp_src[1]);
 798     av_freep(&s->temp_fft[0]);
 799     av_freep(&s->temp_fft[1]);
 800     av_freep(&s->temp_afft[0]);
 801     av_freep(&s->temp_afft[1]);
 802     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
 803     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
 804     av_freep(&s->fdsp);
 805
 806     av_freep(&s->in);
 807     for (unsigned i = 1; i < ctx->nb_inputs; i++)
 808         av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 809 }
 810
 811 #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
 812 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 813
 814 static const AVOption headphone_options[] = {
 815     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
 816     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 817     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 818     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
 819     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 820     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 821     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
 822     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
 823     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 824     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 825     { NULL }
 826 };
 827
 828 AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
 829
 830 static const AVFilterPad outputs[] = {
 831     {
 832         .name          = "default",
 833         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 834         .config_props  = config_output,
 835     },
 836     { NULL }
 837 };
 838
 839 AVFilter ff_af_headphone = {
 840     .name          = "headphone",
 841     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
 842     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
 843     .priv_class    = &headphone_class,
 844     .init          = init,
 845     .uninit        = uninit,
 846     .query_formats = query_formats,
 847     .activate      = activate,
 848     .inputs        = NULL,
 849     .outputs       = outputs,
 850     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 851 };