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