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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2017 Paul B Mahol
   3  * Copyright (C) 2013-2015 Andreas Fuchs, Wolfgang Hrauda
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include <math.h>
  22
  23 #include "libavutil/avstring.h"
  24 #include "libavutil/channel_layout.h"
  25 #include "libavutil/float_dsp.h"
  26 #include "libavutil/intmath.h"
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavcodec/avfft.h"
  29
  30 #include "avfilter.h"
  31 #include "filters.h"
  32 #include "internal.h"
  33 #include "audio.h"
  34
  35 #define TIME_DOMAIN      0
  36 #define FREQUENCY_DOMAIN 1
  37
  38 #define HRIR_STEREO 0
  39 #define HRIR_MULTI  1
  40
  41 typedef struct HeadphoneContext {
  42     const AVClass *class;
  43
  44     char *map;
  45     int type;
  46
  47     int lfe_channel;
  48
  49     int have_hrirs;
  50     int eof_hrirs;
  51
  52     int ir_len;
  53     int air_len;
  54
  55     int nb_inputs;
  56
  57     int nb_irs;
  58
  59     float gain;
  60     float lfe_gain, gain_lfe;
  61
  62     float *ringbuffer[2];
  63     int write[2];
  64
  65     int buffer_length;
  66     int n_fft;
  67     int size;
  68     int hrir_fmt;
  69
  70     float *data_ir[2];
  71     float *temp_src[2];
  72     FFTComplex *temp_fft[2];
  73     FFTComplex *temp_afft[2];
  74
  75     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
  76     FFTComplex *data_hrtf[2];
  77
  78     AVFloatDSPContext *fdsp;
  79     struct headphone_inputs {
  80         AVFrame     *frame;
  81         int          ir_len;
  82         int          eof;
  83     } *in;
  84     uint64_t mapping[64];
  85 } HeadphoneContext;
  86
  87 static int parse_channel_name(const char *arg, uint64_t *rchannel)
  88 {
  89     uint64_t layout = av_get_channel_layout(arg);
  90
  91     if (av_get_channel_layout_nb_channels(layout) != 1)
  92         return AVERROR(EINVAL);
  93     *rchannel = layout;
  94     return 0;
  95 }
  96
  97 static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
  98 {
  99     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 100     char *arg, *tokenizer, *p;
 101     uint64_t used_channels = 0;
 102
 103     s->nb_inputs = 1;
 104
 105     p = s->map;
 106     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
 107         uint64_t out_channel;
 108
 109         p = NULL;
 110         if (parse_channel_name(arg, &out_channel)) {
 111             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", arg);
 112             continue;
 113         }
 114         if (used_channels & out_channel) {
 115             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring duplicate channel '%s'.\n", arg);
 116             continue;
 117         }
 118         used_channels        |= out_channel;
 119         s->mapping[s->nb_irs] = out_channel;
 120         s->nb_irs++;
 121     }
 122
 123     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
 124         s->nb_inputs = 2;
 125     else
 126         s->nb_inputs = s->nb_irs + 1;
 127 }
 128
 129 typedef struct ThreadData {
 130     AVFrame *in, *out;
 131     int *write;
 132     float **ir;
 133     int *n_clippings;
 134     float **ringbuffer;
 135     float **temp_src;
 136     FFTComplex **temp_fft;
 137     FFTComplex **temp_afft;
 138 } ThreadData;
 139
 140 static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 141 {
 142     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 143     ThreadData *td = arg;
 144     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 145     int offset = jobnr;
 146     int *write = &td->write[jobnr];
 147     const float *const ir = td->ir[jobnr];
 148     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 149     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 150     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
 151     const int ir_len = s->ir_len;
 152     const int air_len = s->air_len;
 153     const float *src = (const float *)in->data[0];
 154     float *dst = (float *)out->data[0];
 155     const int in_channels = in->channels;
 156     const int buffer_length = s->buffer_length;
 157     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 158     float *buffer[64];
 159     int wr = *write;
 160     int read;
 161     int i, l;
 162
 163     dst += offset;
 164     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 165         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
 166     }
 167
 168     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
 169         const float *temp_ir = ir;
 170
 171         *dst = 0;
 172         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 173             *(buffer[l] + wr) = src[l];
 174         }
 175
 176         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 177             const float *const bptr = buffer[l];
 178
 179             if (l == s->lfe_channel) {
 180                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
 181                 temp_ir += air_len;
 182                 continue;
 183             }
 184
 185             read = (wr - (ir_len - 1) + buffer_length) & modulo;
 186
 187             if (read + ir_len < buffer_length) {
 188                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
 189             } else {
 190                 int len = FFMIN(air_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
 191
 192                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
 193                 memcpy(temp_src + len, bptr, (air_len - len) * sizeof(*temp_src));
 194             }
 195
 196             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, FFALIGN(ir_len, 32));
 197             temp_ir += air_len;
 198         }
 199
 200         if (fabsf(dst[0]) > 1)
 201             n_clippings[0]++;
 202
 203         dst += 2;
 204         src += in_channels;
 205         wr   = (wr + 1) & modulo;
 206     }
 207
 208     *write = wr;
 209
 210     return 0;
 211 }
 212
 213 static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 214 {
 215     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 216     ThreadData *td = arg;
 217     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 218     int offset = jobnr;
 219     int *write = &td->write[jobnr];
 220     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
 221     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 222     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 223     const int ir_len = s->ir_len;
 224     const float *src = (const float *)in->data[0];
 225     float *dst = (float *)out->data[0];
 226     const int in_channels = in->channels;
 227     const int buffer_length = s->buffer_length;
 228     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 229     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
 230     FFTComplex *fft_acc = s->temp_afft[jobnr];
 231     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
 232     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
 233     const int n_fft = s->n_fft;
 234     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
 235     FFTComplex *hrtf_offset;
 236     int wr = *write;
 237     int n_read;
 238     int i, j;
 239
 240     dst += offset;
 241
 242     n_read = FFMIN(ir_len, in->nb_samples);
 243     for (j = 0; j < n_read; j++) {
 244         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
 245         ringbuffer[wr] = 0.0;
 246         wr  = (wr + 1) & modulo;
 247     }
 248
 249     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
 250         dst[2 * j] = 0;
 251     }
 252
 253     memset(fft_acc, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 254
 255     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
 256         if (i == s->lfe_channel) {
 257             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 258                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
 259             }
 260             continue;
 261         }
 262
 263         offset = i * n_fft;
 264         hrtf_offset = hrtf + offset;
 265
 266         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 267
 268         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 269             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
 270         }
 271
 272         av_fft_permute(fft, fft_in);
 273         av_fft_calc(fft, fft_in);
 274         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
 275             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
 276             const float re = fft_in[j].re;
 277             const float im = fft_in[j].im;
 278
 279             fft_acc[j].re += re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
 280             fft_acc[j].im += re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
 281         }
 282     }
 283
 284     av_fft_permute(ifft, fft_acc);
 285     av_fft_calc(ifft, fft_acc);
 286
 287     for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 288         dst[2 * j] += fft_acc[j].re * fft_scale;
 289     }
 290
 291     for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
 292         int write_pos = (wr + j) & modulo;
 293
 294         *(ringbuffer + write_pos) += fft_acc[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
 295     }
 296
 297     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 298         if (fabsf(dst[0]) > 1) {
 299             n_clippings[0]++;
 300         }
 301
 302         dst += 2;
 303     }
 304
 305     *write = wr;
 306
 307     return 0;
 308 }
 309
 310 static int check_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number)
 311 {
 312     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 313     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 314     int ir_len, max_ir_len;
 315
 316     ir_len = ff_inlink_queued_samples(inlink);
 317     max_ir_len = 65536;
 318     if (ir_len > max_ir_len) {
 319         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
 320         return AVERROR(EINVAL);
 321     }
 322     s->in[input_number].ir_len = ir_len;
 323     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
 324
 325     return 0;
 326 }
 327
 328 static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
 329 {
 330     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 331     int n_clippings[2] = { 0 };
 332     ThreadData td;
 333     AVFrame *out;
 334
 335     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 336     if (!out) {
 337         av_frame_free(&in);
 338         return AVERROR(ENOMEM);
 339     }
 340     out->pts = in->pts;
 341
 342     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
 343     td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
 344     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
 345     td.temp_fft = s->temp_fft;
 346     td.temp_afft = s->temp_afft;
 347
 348     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 349         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
 350     } else {
 351         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
 352     }
 353     emms_c();
 354
 355     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
 356         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
 357                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
 358     }
 359
 360     av_frame_free(&in);
 361     return ff_filter_frame(outlink, out);
 362 }
 363
 364 static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
 365 {
 366     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 367     const int ir_len = s->ir_len;
 368     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
 369     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
 370     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
 371     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
 372     int offset = 0, ret = 0;
 373     int n_fft;
 374     int i, j, k;
 375
 376     s->air_len = 1 << (32 - ff_clz(ir_len));
 377     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 378         s->air_len = FFALIGN(s->air_len, 32);
 379     }
 380     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->air_len));
 381     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(ir_len + s->size));
 382
 383     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
 384         fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
 385         fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
 386         if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
 387             ret = AVERROR(ENOMEM);
 388             goto fail;
 389         }
 390
 391         s->fft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 392         s->fft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 393         s->ifft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 394         s->ifft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 395
 396         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
 397             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
 398             ret = AVERROR(ENOMEM);
 399             goto fail;
 400         }
 401     }
 402
 403     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 404         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 405         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 406     } else {
 407         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 408         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 409         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 410         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 411         s->temp_afft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 412         s->temp_afft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 413         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1] ||
 414             !s->temp_afft[0] || !s->temp_afft[1]) {
 415             ret = AVERROR(ENOMEM);
 416             goto fail;
 417         }
 418     }
 419
 420     if (!s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
 421         ret = AVERROR(ENOMEM);
 422         goto fail;
 423     }
 424
 425     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 426         s->temp_src[0] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 427         s->temp_src[1] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 428
 429         s->data_ir[0] = av_calloc(nb_input_channels * s->air_len, sizeof(*s->data_ir[0]));
 430         s->data_ir[1] = av_calloc(nb_input_channels * s->air_len, sizeof(*s->data_ir[1]));
 431         if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
 432             ret = AVERROR(ENOMEM);
 433             goto fail;
 434         }
 435     } else {
 436         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft, sizeof(*s->data_hrtf[0]) * nb_input_channels);
 437         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft, sizeof(*s->data_hrtf[1]) * nb_input_channels);
 438         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
 439             ret = AVERROR(ENOMEM);
 440             goto fail;
 441         }
 442     }
 443
 444     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
 445         int len = s->in[i + 1].ir_len;
 446         float *ptr;
 447
 448         ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[i + 1], len, len, &s->in[i + 1].frame);
 449         if (ret < 0)
 450             goto fail;
 451         ptr = (float *)s->in[i + 1].frame->extended_data[0];
 452
 453         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
 454             int idx = av_get_channel_layout_channel_index(inlink->channel_layout,
 455                                                           s->mapping[i]);
 456             if (idx < 0)
 457                 continue;
 458             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 459                 float *data_ir_l = s->data_ir[0] + idx * s->air_len;
 460                 float *data_ir_r = s->data_ir[1] + idx * s->air_len;
 461
 462                 for (j = 0; j < len; j++) {
 463                     data_ir_l[j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
 464                     data_ir_r[j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
 465                 }
 466             } else {
 467                 memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 468                 memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 469
 470                 offset = idx * n_fft;
 471                 for (j = 0; j < len; j++) {
 472                     fft_in_l[j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
 473                     fft_in_r[j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
 474                 }
 475
 476                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 477                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 478                 memcpy(s->data_hrtf[0] + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 479                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 480                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 481                 memcpy(s->data_hrtf[1] + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 482             }
 483         } else {
 484             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
 485
 486             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
 487                 int idx = av_get_channel_layout_channel_index(inlink->channel_layout,
 488                                                               s->mapping[k]);
 489                 if (idx < 0)
 490                     continue;
 491
 492                 I = k * 2;
 493                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 494                     float *data_ir_l = s->data_ir[0] + idx * s->air_len;
 495                     float *data_ir_r = s->data_ir[1] + idx * s->air_len;
 496
 497                     for (j = 0; j < len; j++) {
 498                         data_ir_l[j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
 499                         data_ir_r[j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
 500                     }
 501                 } else {
 502                     memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 503                     memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 504
 505                     offset = idx * n_fft;
 506                     for (j = 0; j < len; j++) {
 507                         fft_in_l[j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
 508                         fft_in_r[j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
 509                     }
 510
 511                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 512                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 513                     memcpy(s->data_hrtf[0] + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 514                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 515                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 516                     memcpy(s->data_hrtf[1] + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 517                 }
 518             }
 519         }
 520
 521         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 522     }
 523
 524     s->have_hrirs = 1;
 525
 526 fail:
 527
 528     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++)
 529         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
 530
 531     av_freep(&fft_in_l);
 532     av_freep(&fft_in_r);
 533
 534     return ret;
 535 }
 536
 537 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 538 {
 539     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 540     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 541     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 542     AVFrame *in = NULL;
 543     int i, ret;
 544
 545     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
 546     if (!s->eof_hrirs) {
 547         int eof = 1;
 548         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 549             if (s->in[i].eof)
 550                 continue;
 551
 552             if ((ret = check_ir(ctx->inputs[i], i)) < 0)
 553                 return ret;
 554
 555             if (ff_outlink_get_status(ctx->inputs[i]) == AVERROR_EOF) {
 556                 if (!ff_inlink_queued_samples(ctx->inputs[i])) {
 557                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No samples provided for "
 558                            "HRIR stream %d.\n", i - 1);
 559                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 560                 }
 561                     s->in[i].eof = 1;
 562             } else {
 563                 if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 564                     ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[i]);
 565                 eof = 0;
 566             }
 567         }
 568         if (!eof)
 569             return 0;
 570         s->eof_hrirs = 1;
 571
 572         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
 573         if (ret < 0)
 574             return ret;
 575     } else if (!s->have_hrirs)
 576         return AVERROR_EOF;
 577
 578     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
 579         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
 580         if (ret < 0)
 581             return ret;
 582     }
 583
 584     if (ret < 0)
 585         return ret;
 586
 587     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
 588     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 589         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
 590
 591     return 0;
 592 }
 593
 594 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 595 {
 596     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 597     AVFilterFormats *formats = NULL;
 598     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 599     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
 600     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
 601     int ret, i;
 602
 603     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
 604     if (ret)
 605         return ret;
 606     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 607     if (ret)
 608         return ret;
 609
 610     layouts = ff_all_channel_layouts();
 611     if (!layouts)
 612         return AVERROR(ENOMEM);
 613
 614     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->outcfg.channel_layouts);
 615     if (ret)
 616         return ret;
 617
 618     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
 619     if (ret)
 620         return ret;
 621     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->incfg.channel_layouts);
 622     if (ret)
 623         return ret;
 624
 625     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 626         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
 627         if (!hrir_layouts)
 628             return AVERROR(ENOMEM);
 629         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->outcfg.channel_layouts);
 630         if (ret)
 631             return ret;
 632     } else {
 633         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 634             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->outcfg.channel_layouts);
 635             if (ret)
 636                 return ret;
 637         }
 638     }
 639
 640     formats = ff_all_samplerates();
 641     if (!formats)
 642         return AVERROR(ENOMEM);
 643     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 644 }
 645
 646 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 647 {
 648     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 649     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 650
 651     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
 652         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
 653         return AVERROR(EINVAL);
 654     }
 655
 656     s->lfe_channel = av_get_channel_layout_channel_index(inlink->channel_layout,
 657                                                          AV_CH_LOW_FREQUENCY);
 658     return 0;
 659 }
 660
 661 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 662 {
 663     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 664     int i, ret;
 665
 666     AVFilterPad pad = {
 667         .name         = "in0",
 668         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 669         .config_props = config_input,
 670     };
 671     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
 672         return ret;
 673
 674     if (!s->map) {
 675         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
 676         return AVERROR(EINVAL);
 677     }
 678
 679     parse_map(ctx);
 680
 681     s->in = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->in));
 682     if (!s->in)
 683         return AVERROR(ENOMEM);
 684
 685     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 686         char *name = av_asprintf("hrir%d", i - 1);
 687         AVFilterPad pad = {
 688             .name         = name,
 689             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 690         };
 691         if (!name)
 692             return AVERROR(ENOMEM);
 693         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
 694             av_freep(&pad.name);
 695             return ret;
 696         }
 697     }
 698
 699     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
 700     if (!s->fdsp)
 701         return AVERROR(ENOMEM);
 702
 703     return 0;
 704 }
 705
 706 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 707 {
 708     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 709     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 710     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 711
 712     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 713         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
 714
 715         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
 716             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
 717             return AVERROR(EINVAL);
 718         }
 719     }
 720
 721     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
 722
 723     return 0;
 724 }
 725
 726 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 727 {
 728     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 729
 730     av_fft_end(s->ifft[0]);
 731     av_fft_end(s->ifft[1]);
 732     av_fft_end(s->fft[0]);
 733     av_fft_end(s->fft[1]);
 734     av_freep(&s->data_ir[0]);
 735     av_freep(&s->data_ir[1]);
 736     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
 737     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
 738     av_freep(&s->temp_src[0]);
 739     av_freep(&s->temp_src[1]);
 740     av_freep(&s->temp_fft[0]);
 741     av_freep(&s->temp_fft[1]);
 742     av_freep(&s->temp_afft[0]);
 743     av_freep(&s->temp_afft[1]);
 744     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
 745     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
 746     av_freep(&s->fdsp);
 747
 748     av_freep(&s->in);
 749     for (unsigned i = 1; i < ctx->nb_inputs; i++)
 750         av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 751 }
 752
 753 #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
 754 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 755
 756 static const AVOption headphone_options[] = {
 757     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
 758     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 759     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 760     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
 761     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 762     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 763     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
 764     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
 765     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 766     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 767     { NULL }
 768 };
 769
 770 AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
 771
 772 static const AVFilterPad outputs[] = {
 773     {
 774         .name          = "default",
 775         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 776         .config_props  = config_output,
 777     },
 778     { NULL }
 779 };
 780
 781 AVFilter ff_af_headphone = {
 782     .name          = "headphone",
 783     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
 784     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
 785     .priv_class    = &headphone_class,
 786     .init          = init,
 787     .uninit        = uninit,
 788     .query_formats = query_formats,
 789     .activate      = activate,
 790     .inputs        = NULL,
 791     .outputs       = outputs,
 792     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 793 };