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_hrir_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     float (*scalarproduct_float)(const float *v1, const float *v2, int len);
  79     struct hrir_inputs {
  80         int          ir_len;
  81         int          eof;
  82     } hrir_in[64];
  83     uint64_t mapping[64];
  84 } HeadphoneContext;
  85
  86 static int parse_channel_name(const char *arg, uint64_t *rchannel)
  87 {
  88     uint64_t layout = av_get_channel_layout(arg);
  89
  90     if (av_get_channel_layout_nb_channels(layout) != 1)
  91         return AVERROR(EINVAL);
  92     *rchannel = layout;
  93     return 0;
  94 }
  95
  96 static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
  97 {
  98     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
  99     char *arg, *tokenizer, *p;
 100     uint64_t used_channels = 0;
 101
 102     p = s->map;
 103     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
 104         uint64_t out_channel;
 105
 106         p = NULL;
 107         if (parse_channel_name(arg, &out_channel)) {
 108             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", arg);
 109             continue;
 110         }
 111         if (used_channels & out_channel) {
 112             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring duplicate channel '%s'.\n", arg);
 113             continue;
 114         }
 115         used_channels        |= out_channel;
 116         s->mapping[s->nb_irs] = out_channel;
 117         s->nb_irs++;
 118     }
 119
 120     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
 121         s->nb_hrir_inputs = 1;
 122     else
 123         s->nb_hrir_inputs = s->nb_irs;
 124 }
 125
 126 typedef struct ThreadData {
 127     AVFrame *in, *out;
 128     int *write;
 129     float **ir;
 130     int *n_clippings;
 131     float **ringbuffer;
 132     float **temp_src;
 133     FFTComplex **temp_fft;
 134     FFTComplex **temp_afft;
 135 } ThreadData;
 136
 137 static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 138 {
 139     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 140     ThreadData *td = arg;
 141     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 142     int offset = jobnr;
 143     int *write = &td->write[jobnr];
 144     const float *const ir = td->ir[jobnr];
 145     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 146     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 147     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
 148     const int ir_len = s->ir_len;
 149     const int air_len = s->air_len;
 150     const float *src = (const float *)in->data[0];
 151     float *dst = (float *)out->data[0];
 152     const int in_channels = in->channels;
 153     const int buffer_length = s->buffer_length;
 154     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 155     float *buffer[64];
 156     int wr = *write;
 157     int read;
 158     int i, l;
 159
 160     dst += offset;
 161     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 162         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
 163     }
 164
 165     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
 166         const float *temp_ir = ir;
 167
 168         *dst = 0;
 169         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 170             *(buffer[l] + wr) = src[l];
 171         }
 172
 173         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 174             const float *const bptr = buffer[l];
 175
 176             if (l == s->lfe_channel) {
 177                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
 178                 temp_ir += air_len;
 179                 continue;
 180             }
 181
 182             read = (wr - (ir_len - 1) + buffer_length) & modulo;
 183
 184             if (read + ir_len < buffer_length) {
 185                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
 186             } else {
 187                 int len = FFMIN(air_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
 188
 189                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
 190                 memcpy(temp_src + len, bptr, (air_len - len) * sizeof(*temp_src));
 191             }
 192
 193             dst[0] += s->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, FFALIGN(ir_len, 32));
 194             temp_ir += air_len;
 195         }
 196
 197         if (fabsf(dst[0]) > 1)
 198             n_clippings[0]++;
 199
 200         dst += 2;
 201         src += in_channels;
 202         wr   = (wr + 1) & modulo;
 203     }
 204
 205     *write = wr;
 206
 207     return 0;
 208 }
 209
 210 static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 211 {
 212     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 213     ThreadData *td = arg;
 214     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 215     int offset = jobnr;
 216     int *write = &td->write[jobnr];
 217     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
 218     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 219     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 220     const int ir_len = s->ir_len;
 221     const float *src = (const float *)in->data[0];
 222     float *dst = (float *)out->data[0];
 223     const int in_channels = in->channels;
 224     const int buffer_length = s->buffer_length;
 225     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 226     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
 227     FFTComplex *fft_acc = s->temp_afft[jobnr];
 228     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
 229     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
 230     const int n_fft = s->n_fft;
 231     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
 232     FFTComplex *hrtf_offset;
 233     int wr = *write;
 234     int n_read;
 235     int i, j;
 236
 237     dst += offset;
 238
 239     n_read = FFMIN(ir_len, in->nb_samples);
 240     for (j = 0; j < n_read; j++) {
 241         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
 242         ringbuffer[wr] = 0.0;
 243         wr  = (wr + 1) & modulo;
 244     }
 245
 246     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
 247         dst[2 * j] = 0;
 248     }
 249
 250     memset(fft_acc, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 251
 252     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
 253         if (i == s->lfe_channel) {
 254             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 255                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
 256             }
 257             continue;
 258         }
 259
 260         offset = i * n_fft;
 261         hrtf_offset = hrtf + offset;
 262
 263         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 264
 265         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 266             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
 267         }
 268
 269         av_fft_permute(fft, fft_in);
 270         av_fft_calc(fft, fft_in);
 271         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
 272             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
 273             const float re = fft_in[j].re;
 274             const float im = fft_in[j].im;
 275
 276             fft_acc[j].re += re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
 277             fft_acc[j].im += re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
 278         }
 279     }
 280
 281     av_fft_permute(ifft, fft_acc);
 282     av_fft_calc(ifft, fft_acc);
 283
 284     for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 285         dst[2 * j] += fft_acc[j].re * fft_scale;
 286     }
 287
 288     for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
 289         int write_pos = (wr + j) & modulo;
 290
 291         *(ringbuffer + write_pos) += fft_acc[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
 292     }
 293
 294     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 295         if (fabsf(dst[0]) > 1) {
 296             n_clippings[0]++;
 297         }
 298
 299         dst += 2;
 300     }
 301
 302     *write = wr;
 303
 304     return 0;
 305 }
 306
 307 static int check_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number)
 308 {
 309     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 310     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 311     int ir_len, max_ir_len;
 312
 313     ir_len = ff_inlink_queued_samples(inlink);
 314     max_ir_len = 65536;
 315     if (ir_len > max_ir_len) {
 316         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
 317         return AVERROR(EINVAL);
 318     }
 319     s->hrir_in[input_number].ir_len = ir_len;
 320     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
 321
 322     return 0;
 323 }
 324
 325 static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
 326 {
 327     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 328     int n_clippings[2] = { 0 };
 329     ThreadData td;
 330     AVFrame *out;
 331
 332     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 333     if (!out) {
 334         av_frame_free(&in);
 335         return AVERROR(ENOMEM);
 336     }
 337     out->pts = in->pts;
 338
 339     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
 340     td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
 341     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
 342     td.temp_fft = s->temp_fft;
 343     td.temp_afft = s->temp_afft;
 344
 345     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 346         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
 347     } else {
 348         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
 349     }
 350     emms_c();
 351
 352     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
 353         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
 354                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
 355     }
 356
 357     av_frame_free(&in);
 358     return ff_filter_frame(outlink, out);
 359 }
 360
 361 static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
 362 {
 363     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 364     const int ir_len = s->ir_len;
 365     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
 366     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
 367     AVFrame *frame;
 368     int ret = 0;
 369     int n_fft;
 370     int i, j, k;
 371
 372     s->air_len = 1 << (32 - ff_clz(ir_len));
 373     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 374         s->air_len = FFALIGN(s->air_len, 32);
 375     }
 376     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->air_len));
 377     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(ir_len + s->size));
 378
 379     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
 380         s->fft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 381         s->fft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 0);
 382         s->ifft[0] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 383         s->ifft[1] = av_fft_init(av_log2(s->n_fft), 1);
 384
 385         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
 386             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
 387             ret = AVERROR(ENOMEM);
 388             goto fail;
 389         }
 390     }
 391
 392     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 393         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 394         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
 395     } else {
 396         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 397         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
 398         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 399         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 400         s->temp_afft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 401         s->temp_afft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
 402         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1] ||
 403             !s->temp_afft[0] || !s->temp_afft[1]) {
 404             ret = AVERROR(ENOMEM);
 405             goto fail;
 406         }
 407     }
 408
 409     if (!s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
 410         ret = AVERROR(ENOMEM);
 411         goto fail;
 412     }
 413
 414     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 415         s->temp_src[0] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 416         s->temp_src[1] = av_calloc(s->air_len, sizeof(float));
 417
 418         s->data_ir[0] = av_calloc(nb_input_channels * s->air_len, sizeof(*s->data_ir[0]));
 419         s->data_ir[1] = av_calloc(nb_input_channels * s->air_len, sizeof(*s->data_ir[1]));
 420         if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
 421             ret = AVERROR(ENOMEM);
 422             goto fail;
 423         }
 424     } else {
 425         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft, sizeof(*s->data_hrtf[0]) * nb_input_channels);
 426         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft, sizeof(*s->data_hrtf[1]) * nb_input_channels);
 427         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
 428             ret = AVERROR(ENOMEM);
 429             goto fail;
 430         }
 431     }
 432
 433     for (i = 0; i < s->nb_hrir_inputs; av_frame_free(&frame), i++) {
 434         int len = s->hrir_in[i].ir_len;
 435         float *ptr;
 436
 437         ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[i + 1], len, len, &frame);
 438         if (ret < 0)
 439             goto fail;
 440         ptr = (float *)frame->extended_data[0];
 441
 442         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
 443             int idx = av_get_channel_layout_channel_index(inlink->channel_layout,
 444                                                           s->mapping[i]);
 445             if (idx < 0)
 446                 continue;
 447             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 448                 float *data_ir_l = s->data_ir[0] + idx * s->air_len;
 449                 float *data_ir_r = s->data_ir[1] + idx * s->air_len;
 450
 451                 for (j = 0; j < len; j++) {
 452                     data_ir_l[j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
 453                     data_ir_r[j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
 454                 }
 455             } else {
 456                 FFTComplex *fft_in_l = s->data_hrtf[0] + idx * n_fft;
 457                 FFTComplex *fft_in_r = s->data_hrtf[1] + idx * n_fft;
 458
 459                 for (j = 0; j < len; j++) {
 460                     fft_in_l[j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
 461                     fft_in_r[j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
 462                 }
 463
 464                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 465                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 466                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 467                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 468             }
 469         } else {
 470             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
 471
 472             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
 473                 int idx = av_get_channel_layout_channel_index(inlink->channel_layout,
 474                                                               s->mapping[k]);
 475                 if (idx < 0)
 476                     continue;
 477
 478                 I = k * 2;
 479                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 480                     float *data_ir_l = s->data_ir[0] + idx * s->air_len;
 481                     float *data_ir_r = s->data_ir[1] + idx * s->air_len;
 482
 483                     for (j = 0; j < len; j++) {
 484                         data_ir_l[j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
 485                         data_ir_r[j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
 486                     }
 487                 } else {
 488                     FFTComplex *fft_in_l = s->data_hrtf[0] + idx * n_fft;
 489                     FFTComplex *fft_in_r = s->data_hrtf[1] + idx * n_fft;
 490
 491                     for (j = 0; j < len; j++) {
 492                         fft_in_l[j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
 493                         fft_in_r[j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
 494                     }
 495
 496                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 497                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 498                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 499                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 500                 }
 501             }
 502         }
 503     }
 504
 505     s->have_hrirs = 1;
 506
 507 fail:
 508     return ret;
 509 }
 510
 511 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 512 {
 513     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 514     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 515     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 516     AVFrame *in = NULL;
 517     int i, ret;
 518
 519     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
 520     if (!s->eof_hrirs) {
 521         int eof = 1;
 522         for (i = 0; i < s->nb_hrir_inputs; i++) {
 523             AVFilterLink *input = ctx->inputs[i + 1];
 524
 525             if (s->hrir_in[i].eof)
 526                 continue;
 527
 528             if ((ret = check_ir(input, i)) < 0)
 529                 return ret;
 530
 531             if (ff_outlink_get_status(input) == AVERROR_EOF) {
 532                 if (!ff_inlink_queued_samples(input)) {
 533                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No samples provided for "
 534                            "HRIR stream %d.\n", i);
 535                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 536                 }
 537                 s->hrir_in[i].eof = 1;
 538             } else {
 539                 if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 540                     ff_inlink_request_frame(input);
 541                 eof = 0;
 542             }
 543         }
 544         if (!eof)
 545             return 0;
 546         s->eof_hrirs = 1;
 547
 548         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
 549         if (ret < 0)
 550             return ret;
 551     } else if (!s->have_hrirs)
 552         return AVERROR_EOF;
 553
 554     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
 555         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
 556         if (ret < 0)
 557             return ret;
 558     }
 559
 560     if (ret < 0)
 561         return ret;
 562
 563     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
 564     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
 565         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
 566
 567     return 0;
 568 }
 569
 570 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 571 {
 572     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 573     AVFilterFormats *formats = NULL;
 574     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 575     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
 576     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
 577     int ret, i;
 578
 579     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
 580     if (ret)
 581         return ret;
 582     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 583     if (ret)
 584         return ret;
 585
 586     layouts = ff_all_channel_layouts();
 587     if (!layouts)
 588         return AVERROR(ENOMEM);
 589
 590     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->outcfg.channel_layouts);
 591     if (ret)
 592         return ret;
 593
 594     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
 595     if (ret)
 596         return ret;
 597     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->incfg.channel_layouts);
 598     if (ret)
 599         return ret;
 600
 601     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 602         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
 603         if (!hrir_layouts)
 604             return AVERROR(ENOMEM);
 605         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->outcfg.channel_layouts);
 606         if (ret)
 607             return ret;
 608     } else {
 609         for (i = 1; i <= s->nb_hrir_inputs; i++) {
 610             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->outcfg.channel_layouts);
 611             if (ret)
 612                 return ret;
 613         }
 614     }
 615
 616     formats = ff_all_samplerates();
 617     if (!formats)
 618         return AVERROR(ENOMEM);
 619     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 620 }
 621
 622 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 623 {
 624     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 625     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 626
 627     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
 628         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
 629         return AVERROR(EINVAL);
 630     }
 631
 632     s->lfe_channel = av_get_channel_layout_channel_index(inlink->channel_layout,
 633                                                          AV_CH_LOW_FREQUENCY);
 634     return 0;
 635 }
 636
 637 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 638 {
 639     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 640     int i, ret;
 641
 642     AVFilterPad pad = {
 643         .name         = "in0",
 644         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 645         .config_props = config_input,
 646     };
 647     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
 648         return ret;
 649
 650     if (!s->map) {
 651         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
 652         return AVERROR(EINVAL);
 653     }
 654
 655     parse_map(ctx);
 656
 657     for (i = 0; i < s->nb_hrir_inputs; i++) {
 658         char *name = av_asprintf("hrir%d", i);
 659         AVFilterPad pad = {
 660             .name         = name,
 661             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 662         };
 663         if (!name)
 664             return AVERROR(ENOMEM);
 665         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i + 1, &pad)) < 0) {
 666             av_freep(&pad.name);
 667             return ret;
 668         }
 669     }
 670
 671     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 672         AVFloatDSPContext *fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
 673         if (!fdsp)
 674             return AVERROR(ENOMEM);
 675         s->scalarproduct_float = fdsp->scalarproduct_float;
 676         av_free(fdsp);
 677     }
 678
 679     return 0;
 680 }
 681
 682 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 683 {
 684     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 685     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 686     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 687
 688     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
 689         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
 690
 691         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
 692             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
 693             return AVERROR(EINVAL);
 694         }
 695     }
 696
 697     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
 698
 699     return 0;
 700 }
 701
 702 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 703 {
 704     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
 705
 706     av_fft_end(s->ifft[0]);
 707     av_fft_end(s->ifft[1]);
 708     av_fft_end(s->fft[0]);
 709     av_fft_end(s->fft[1]);
 710     av_freep(&s->data_ir[0]);
 711     av_freep(&s->data_ir[1]);
 712     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
 713     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
 714     av_freep(&s->temp_src[0]);
 715     av_freep(&s->temp_src[1]);
 716     av_freep(&s->temp_fft[0]);
 717     av_freep(&s->temp_fft[1]);
 718     av_freep(&s->temp_afft[0]);
 719     av_freep(&s->temp_afft[1]);
 720     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
 721     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
 722
 723     for (unsigned i = 1; i < ctx->nb_inputs; i++)
 724         av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 725 }
 726
 727 #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
 728 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 729
 730 static const AVOption headphone_options[] = {
 731     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
 732     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 733     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
 734     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
 735     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 736     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
 737     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
 738     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
 739     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 740     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
 741     { NULL }
 742 };
 743
 744 AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
 745
 746 static const AVFilterPad outputs[] = {
 747     {
 748         .name          = "default",
 749         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 750         .config_props  = config_output,
 751     },
 752     { NULL }
 753 };
 754
 755 AVFilter ff_af_headphone = {
 756     .name          = "headphone",
 757     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
 758     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
 759     .priv_class    = &headphone_class,
 760     .init          = init,
 761     .uninit        = uninit,
 762     .query_formats = query_formats,
 763     .activate      = activate,
 764     .inputs        = NULL,
 765     .outputs       = outputs,
 766     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 767 };