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

   1 /*****************************************************************************
   2  * sofalizer.c : SOFAlizer filter for virtual binaural acoustics
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2013-2015 Andreas Fuchs, Wolfgang Hrauda,
   5  *                         Acoustics Research Institute (ARI), Vienna, Austria
   6  *
   7  * Authors: Andreas Fuchs <andi.fuchs.mail@gmail.com>
   8  *          Wolfgang Hrauda <wolfgang.hrauda@gmx.at>
   9  *
  10  * SOFAlizer project coordinator at ARI, main developer of SOFA:
  11  *          Piotr Majdak <piotr@majdak.at>
  12  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  14  * under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
  15  * the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
  16  * (at your option) any later version.
  17  *
  18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
  21  * GNU Lesser General Public License for more details.
  22  *
  23  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
  24  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston MA 02110-1301, USA.
  26  *****************************************************************************/
  27
  28 #include <math.h>
  29 #include <netcdf.h>
  30
  31 #include "libavcodec/avfft.h"
  32 #include "libavutil/float_dsp.h"
  33 #include "libavutil/intmath.h"
  34 #include "libavutil/opt.h"
  35 #include "avfilter.h"
  36 #include "internal.h"
  37 #include "audio.h"
  38
  39 #define TIME_DOMAIN      0
  40 #define FREQUENCY_DOMAIN 1
  41
  42 typedef struct NCSofa {  /* contains data of one SOFA file */
  43     int ncid;            /* netCDF ID of the opened SOFA file */
  44     int n_samples;       /* length of one impulse response (IR) */
  45     int m_dim;           /* number of measurement positions */
  46     int *data_delay;     /* broadband delay of each IR */
  47                          /* all measurement positions for each receiver (i.e. ear): */
  48     float *sp_a;         /* azimuth angles */
  49     float *sp_e;         /* elevation angles */
  50     float *sp_r;         /* radii */
  51                          /* data at each measurement position for each receiver: */
  52     float *data_ir;      /* IRs (time-domain) */
  53 } NCSofa;
  54
  55 typedef struct SOFAlizerContext {
  56     const AVClass *class;
  57
  58     char *filename;             /* name of SOFA file */
  59     NCSofa sofa;                /* contains data of the SOFA file */
  60
  61     int sample_rate;            /* sample rate from SOFA file */
  62     float *speaker_azim;        /* azimuth of the virtual loudspeakers */
  63     float *speaker_elev;        /* elevation of the virtual loudspeakers */
  64     float gain_lfe;             /* gain applied to LFE channel */
  65     int lfe_channel;            /* LFE channel position in channel layout */
  66
  67     int n_conv;                 /* number of channels to convolute */
  68
  69                                 /* buffer variables (for convolution) */
  70     float *ringbuffer[2];       /* buffers input samples, length of one buffer: */
  71                                 /* no. input ch. (incl. LFE) x buffer_length */
  72     int write[2];               /* current write position to ringbuffer */
  73     int buffer_length;          /* is: longest IR plus max. delay in all SOFA files */
  74                                 /* then choose next power of 2 */
  75     int n_fft;                  /* number of samples in one FFT block */
  76
  77                                 /* netCDF variables */
  78     int *delay[2];              /* broadband delay for each channel/IR to be convolved */
  79
  80     float *data_ir[2];          /* IRs for all channels to be convolved */
  81                                 /* (this excludes the LFE) */
  82     float *temp_src[2];
  83     FFTComplex *temp_fft[2];
  84
  85                          /* control variables */
  86     float gain;          /* filter gain (in dB) */
  87     float rotation;      /* rotation of virtual loudspeakers (in degrees)  */
  88     float elevation;     /* elevation of virtual loudspeakers (in deg.) */
  89     float radius;        /* distance virtual loudspeakers to listener (in metres) */
  90     int type;            /* processing type */
  91
  92     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
  93     FFTComplex *data_hrtf[2];
  94
  95     AVFloatDSPContext *fdsp;
  96 } SOFAlizerContext;
  97
  98 static int close_sofa(struct NCSofa *sofa)
  99 {
 100     av_freep(&sofa->data_delay);
 101     av_freep(&sofa->sp_a);
 102     av_freep(&sofa->sp_e);
 103     av_freep(&sofa->sp_r);
 104     av_freep(&sofa->data_ir);
 105     nc_close(sofa->ncid);
 106     sofa->ncid = 0;
 107
 108     return 0;
 109 }
 110
 111 static int load_sofa(AVFilterContext *ctx, char *filename, int *samplingrate)
 112 {
 113     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
 114     /* variables associated with content of SOFA file: */
 115     int ncid, n_dims, n_vars, n_gatts, n_unlim_dim_id, status;
 116     char data_delay_dim_name[NC_MAX_NAME];
 117     float *sp_a, *sp_e, *sp_r, *data_ir;
 118     char *sofa_conventions;
 119     char dim_name[NC_MAX_NAME];   /* names of netCDF dimensions */
 120     size_t *dim_length;           /* lengths of netCDF dimensions */
 121     char *text;
 122     unsigned int sample_rate;
 123     int data_delay_dim_id[2];
 124     int samplingrate_id;
 125     int data_delay_id;
 126     int n_samples;
 127     int m_dim_id = -1;
 128     int n_dim_id = -1;
 129     int data_ir_id;
 130     size_t att_len;
 131     int m_dim;
 132     int *data_delay;
 133     int sp_id;
 134     int i, ret;
 135
 136     s->sofa.ncid = 0;
 137     status = nc_open(filename, NC_NOWRITE, &ncid); /* open SOFA file read-only */
 138     if (status != NC_NOERR) {
 139         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't find SOFA-file '%s'\n", filename);
 140         return AVERROR(EINVAL);
 141     }
 142
 143     /* get number of dimensions, vars, global attributes and Id of unlimited dimensions: */
 144     nc_inq(ncid, &n_dims, &n_vars, &n_gatts, &n_unlim_dim_id);
 145
 146     /* -- get number of measurements ("M") and length of one IR ("N") -- */
 147     dim_length = av_malloc_array(n_dims, sizeof(*dim_length));
 148     if (!dim_length) {
 149         nc_close(ncid);
 150         return AVERROR(ENOMEM);
 151     }
 152
 153     for (i = 0; i < n_dims; i++) { /* go through all dimensions of file */
 154         nc_inq_dim(ncid, i, (char *)&dim_name, &dim_length[i]); /* get dimensions */
 155         if (!strncmp("M", (const char *)&dim_name, 1)) /* get ID of dimension "M" */
 156             m_dim_id = i;
 157         if (!strncmp("N", (const char *)&dim_name, 1)) /* get ID of dimension "N" */
 158             n_dim_id = i;
 159     }
 160
 161     if ((m_dim_id == -1) || (n_dim_id == -1)) { /* dimension "M" or "N" couldn't be found */
 162         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't find required dimensions in SOFA file.\n");
 163         av_freep(&dim_length);
 164         nc_close(ncid);
 165         return AVERROR(EINVAL);
 166     }
 167
 168     n_samples = dim_length[n_dim_id]; /* get length of one IR */
 169     m_dim     = dim_length[m_dim_id]; /* get number of measurements */
 170
 171     av_freep(&dim_length);
 172
 173     /* -- check file type -- */
 174     /* get length of attritube "Conventions" */
 175     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "Conventions", &att_len);
 176     if (status != NC_NOERR) {
 177         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't get length of attribute \"Conventions\".\n");
 178         nc_close(ncid);
 179         return AVERROR_INVALIDDATA;
 180     }
 181
 182     /* check whether file is SOFA file */
 183     text = av_malloc(att_len + 1);
 184     if (!text) {
 185         nc_close(ncid);
 186         return AVERROR(ENOMEM);
 187     }
 188
 189     nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "Conventions", text);
 190     *(text + att_len) = 0;
 191     if (strncmp("SOFA", text, 4)) {
 192         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a SOFA file!\n");
 193         av_freep(&text);
 194         nc_close(ncid);
 195         return AVERROR(EINVAL);
 196     }
 197     av_freep(&text);
 198
 199     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "License", &att_len);
 200     if (status == NC_NOERR) {
 201         text = av_malloc(att_len + 1);
 202         if (text) {
 203             nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "License", text);
 204             *(text + att_len) = 0;
 205             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "SOFA file License: %s\n", text);
 206             av_freep(&text);
 207         }
 208     }
 209
 210     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "SourceDescription", &att_len);
 211     if (status == NC_NOERR) {
 212         text = av_malloc(att_len + 1);
 213         if (text) {
 214             nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "SourceDescription", text);
 215             *(text + att_len) = 0;
 216             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "SOFA file SourceDescription: %s\n", text);
 217             av_freep(&text);
 218         }
 219     }
 220
 221     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "Comment", &att_len);
 222     if (status == NC_NOERR) {
 223         text = av_malloc(att_len + 1);
 224         if (text) {
 225             nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "Comment", text);
 226             *(text + att_len) = 0;
 227             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "SOFA file Comment: %s\n", text);
 228             av_freep(&text);
 229         }
 230     }
 231
 232     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "SOFAConventions", &att_len);
 233     if (status != NC_NOERR) {
 234         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't get length of attribute \"SOFAConventions\".\n");
 235         nc_close(ncid);
 236         return AVERROR_INVALIDDATA;
 237     }
 238
 239     sofa_conventions = av_malloc(att_len + 1);
 240     if (!sofa_conventions) {
 241         nc_close(ncid);
 242         return AVERROR(ENOMEM);
 243     }
 244
 245     nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "SOFAConventions", sofa_conventions);
 246     *(sofa_conventions + att_len) = 0;
 247     if (strncmp("SimpleFreeFieldHRIR", sofa_conventions, att_len)) {
 248         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a SimpleFreeFieldHRIR file!\n");
 249         av_freep(&sofa_conventions);
 250         nc_close(ncid);
 251         return AVERROR(EINVAL);
 252     }
 253     av_freep(&sofa_conventions);
 254
 255     /* -- get sampling rate of HRTFs -- */
 256     /* read ID, then value */
 257     status  = nc_inq_varid(ncid, "Data.SamplingRate", &samplingrate_id);
 258     status += nc_get_var_uint(ncid, samplingrate_id, &sample_rate);
 259     if (status != NC_NOERR) {
 260         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.SamplingRate.\n");
 261         nc_close(ncid);
 262         return AVERROR(EINVAL);
 263     }
 264     *samplingrate = sample_rate; /* remember sampling rate */
 265
 266     /* -- allocate memory for one value for each measurement position: -- */
 267     sp_a = s->sofa.sp_a = av_malloc_array(m_dim, sizeof(float));
 268     sp_e = s->sofa.sp_e = av_malloc_array(m_dim, sizeof(float));
 269     sp_r = s->sofa.sp_r = av_malloc_array(m_dim, sizeof(float));
 270     /* delay and IR values required for each ear and measurement position: */
 271     data_delay = s->sofa.data_delay = av_calloc(m_dim, 2 * sizeof(int));
 272     data_ir = s->sofa.data_ir = av_calloc(m_dim * FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(float) * 2);
 273
 274     if (!data_delay || !sp_a || !sp_e || !sp_r || !data_ir) {
 275         /* if memory could not be allocated */
 276         close_sofa(&s->sofa);
 277         return AVERROR(ENOMEM);
 278     }
 279
 280     /* get impulse responses (HRTFs): */
 281     /* get corresponding ID */
 282     status = nc_inq_varid(ncid, "Data.IR", &data_ir_id);
 283     status += nc_get_var_float(ncid, data_ir_id, data_ir); /* read and store IRs */
 284     if (status != NC_NOERR) {
 285         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.IR!\n");
 286         ret = AVERROR(EINVAL);
 287         goto error;
 288     }
 289
 290     /* get source positions of the HRTFs in the SOFA file: */
 291     status  = nc_inq_varid(ncid, "SourcePosition", &sp_id); /* get corresponding ID */
 292     status += nc_get_vara_float(ncid, sp_id, (size_t[2]){ 0, 0 } ,
 293                 (size_t[2]){ m_dim, 1}, sp_a); /* read & store azimuth angles */
 294     status += nc_get_vara_float(ncid, sp_id, (size_t[2]){ 0, 1 } ,
 295                 (size_t[2]){ m_dim, 1}, sp_e); /* read & store elevation angles */
 296     status += nc_get_vara_float(ncid, sp_id, (size_t[2]){ 0, 2 } ,
 297                 (size_t[2]){ m_dim, 1}, sp_r); /* read & store radii */
 298     if (status != NC_NOERR) { /* if any source position variable coudn't be read */
 299         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read SourcePosition.\n");
 300         ret = AVERROR(EINVAL);
 301         goto error;
 302     }
 303
 304     /* read Data.Delay, check for errors and fit it to data_delay */
 305     status  = nc_inq_varid(ncid, "Data.Delay", &data_delay_id);
 306     status += nc_inq_vardimid(ncid, data_delay_id, &data_delay_dim_id[0]);
 307     status += nc_inq_dimname(ncid, data_delay_dim_id[0], data_delay_dim_name);
 308     if (status != NC_NOERR) {
 309         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.Delay.\n");
 310         ret = AVERROR(EINVAL);
 311         goto error;
 312     }
 313
 314     /* Data.Delay dimension check */
 315     /* dimension of Data.Delay is [I R]: */
 316     if (!strncmp(data_delay_dim_name, "I", 2)) {
 317         /* check 2 characters to assure string is 0-terminated after "I" */
 318         int delay[2]; /* delays get from SOFA file: */
 319
 320         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Data.Delay has dimension [I R]\n");
 321         status = nc_get_var_int(ncid, data_delay_id, &delay[0]);
 322         if (status != NC_NOERR) {
 323             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.Delay\n");
 324             ret = AVERROR(EINVAL);
 325             goto error;
 326         }
 327         int *data_delay_r = data_delay + m_dim;
 328         for (i = 0; i < m_dim; i++) { /* extend given dimension [I R] to [M R] */
 329             /* assign constant delay value for all measurements to data_delay fields */
 330             data_delay[i]   = delay[0];
 331             data_delay_r[i] = delay[1];
 332         }
 333         /* dimension of Data.Delay is [M R] */
 334     } else if (!strncmp(data_delay_dim_name, "M", 2)) {
 335         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Data.Delay in dimension [M R]\n");
 336         /* get delays from SOFA file: */
 337         status = nc_get_var_int(ncid, data_delay_id, data_delay);
 338         if (status != NC_NOERR) {
 339             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.Delay\n");
 340             ret = AVERROR(EINVAL);
 341             goto error;
 342         }
 343     } else { /* dimension of Data.Delay is neither [I R] nor [M R] */
 344         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Data.Delay does not have the required dimensions [I R] or [M R].\n");
 345         ret = AVERROR(EINVAL);
 346         goto error;
 347     }
 348
 349     /* save information in SOFA struct: */
 350     s->sofa.m_dim = m_dim; /* no. measurement positions */
 351     s->sofa.n_samples = n_samples; /* length on one IR */
 352     s->sofa.ncid = ncid; /* netCDF ID of SOFA file */
 353     nc_close(ncid); /* close SOFA file */
 354
 355     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "m_dim: %d n_samples %d\n", m_dim, n_samples);
 356
 357     return 0;
 358
 359 error:
 360     close_sofa(&s->sofa);
 361     return ret;
 362 }
 363
 364 static int get_speaker_pos(AVFilterContext *ctx,
 365                            float *speaker_azim, float *speaker_elev)
 366 {
 367     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
 368     uint64_t channels_layout = ctx->inputs[0]->channel_layout;
 369     float azim[16] = { 0 };
 370     float elev[16] = { 0 };
 371     int m, ch, n_conv = ctx->inputs[0]->channels; /* get no. input channels */
 372
 373     if (n_conv > 16)
 374         return AVERROR(EINVAL);
 375
 376     s->lfe_channel = -1;
 377
 378     /* set speaker positions according to input channel configuration: */
 379     for (m = 0, ch = 0; ch < n_conv && m < 64; m++) {
 380         uint64_t mask = channels_layout & (1 << m);
 381
 382         switch (mask) {
 383         case AV_CH_FRONT_LEFT:            azim[ch] =  30;      break;
 384         case AV_CH_FRONT_RIGHT:           azim[ch] = 330;      break;
 385         case AV_CH_FRONT_CENTER:          azim[ch] =   0;      break;
 386         case AV_CH_LOW_FREQUENCY:
 387         case AV_CH_LOW_FREQUENCY_2:       s->lfe_channel = ch; break;
 388         case AV_CH_BACK_LEFT:             azim[ch] = 150;      break;
 389         case AV_CH_BACK_RIGHT:            azim[ch] = 210;      break;
 390         case AV_CH_BACK_CENTER:           azim[ch] = 180;      break;
 391         case AV_CH_SIDE_LEFT:             azim[ch] =  90;      break;
 392         case AV_CH_SIDE_RIGHT:            azim[ch] = 270;      break;
 393         case AV_CH_FRONT_LEFT_OF_CENTER:  azim[ch] =  15;      break;
 394         case AV_CH_FRONT_RIGHT_OF_CENTER: azim[ch] = 345;      break;
 395         case AV_CH_TOP_CENTER:            azim[ch] =   0;
 396                                           elev[ch] =  90;      break;
 397         case AV_CH_TOP_FRONT_LEFT:        azim[ch] =  30;
 398                                           elev[ch] =  45;      break;
 399         case AV_CH_TOP_FRONT_CENTER:      azim[ch] =   0;
 400                                           elev[ch] =  45;      break;
 401         case AV_CH_TOP_FRONT_RIGHT:       azim[ch] = 330;
 402                                           elev[ch] =  45;      break;
 403         case AV_CH_TOP_BACK_LEFT:         azim[ch] = 150;
 404                                           elev[ch] =  45;      break;
 405         case AV_CH_TOP_BACK_RIGHT:        azim[ch] = 210;
 406                                           elev[ch] =  45;      break;
 407         case AV_CH_TOP_BACK_CENTER:       azim[ch] = 180;
 408                                           elev[ch] =  45;      break;
 409         case AV_CH_WIDE_LEFT:             azim[ch] =  90;      break;
 410         case AV_CH_WIDE_RIGHT:            azim[ch] = 270;      break;
 411         case AV_CH_SURROUND_DIRECT_LEFT:  azim[ch] =  90;      break;
 412         case AV_CH_SURROUND_DIRECT_RIGHT: azim[ch] = 270;      break;
 413         case AV_CH_STEREO_LEFT:           azim[ch] =  90;      break;
 414         case AV_CH_STEREO_RIGHT:          azim[ch] = 270;      break;
 415         case 0:                                                break;
 416         default:
 417             return AVERROR(EINVAL);
 418         }
 419         if (mask)
 420             ch++;
 421     }
 422
 423     memcpy(speaker_azim, azim, n_conv * sizeof(float));
 424     memcpy(speaker_elev, elev, n_conv * sizeof(float));
 425
 426     return 0;
 427
 428 }
 429
 430 static int max_delay(struct NCSofa *sofa)
 431 {
 432     int i, max = 0;
 433
 434     for (i = 0; i < sofa->m_dim * 2; i++) {
 435         /* search maximum delay in given SOFA file */
 436         max = FFMAX(max, sofa->data_delay[i]);
 437     }
 438
 439     return max;
 440 }
 441
 442 static int find_m(SOFAlizerContext *s, int azim, int elev, float radius)
 443 {
 444     /* get source positions and M of currently selected SOFA file */
 445     float *sp_a = s->sofa.sp_a; /* azimuth angle */
 446     float *sp_e = s->sofa.sp_e; /* elevation angle */
 447     float *sp_r = s->sofa.sp_r; /* radius */
 448     int m_dim = s->sofa.m_dim; /* no. measurements */
 449     int best_id = 0; /* index m currently closest to desired source pos. */
 450     float delta = 1000; /* offset between desired and currently best pos. */
 451     float current;
 452     int i;
 453
 454     for (i = 0; i < m_dim; i++) {
 455         /* search through all measurements in currently selected SOFA file */
 456         /* distance of current to desired source position: */
 457         current = fabs(sp_a[i] - azim) +
 458                   fabs(sp_e[i] - elev) +
 459                   fabs(sp_r[i] - radius);
 460         if (current <= delta) {
 461             /* if current distance is smaller than smallest distance so far */
 462             delta = current;
 463             best_id = i; /* remember index */
 464         }
 465     }
 466
 467     return best_id;
 468 }
 469
 470 static int compensate_volume(AVFilterContext *ctx)
 471 {
 472     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
 473     float compensate;
 474     float energy = 0;
 475     float *ir;
 476     int m;
 477
 478     if (s->sofa.ncid) {
 479         /* find IR at front center position in the SOFA file (IR closest to 0°,0°,1m) */
 480         struct NCSofa *sofa = &s->sofa;
 481         m = find_m(s, 0, 0, 1);
 482         /* get energy of that IR and compensate volume */
 483         ir = sofa->data_ir + 2 * m * sofa->n_samples;
 484         if (sofa->n_samples & 31) {
 485             energy = avpriv_scalarproduct_float_c(ir, ir, sofa->n_samples);
 486         } else {
 487             energy = s->fdsp->scalarproduct_float(ir, ir, sofa->n_samples);
 488         }
 489         compensate = 256 / (sofa->n_samples * sqrt(energy));
 490         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Compensate-factor: %f\n", compensate);
 491         ir = sofa->data_ir;
 492         /* apply volume compensation to IRs */
 493         if (sofa->n_samples & 31) {
 494             int i;
 495             for (i = 0; i < sofa->n_samples * sofa->m_dim * 2; i++) {
 496                 ir[i] = ir[i] * compensate;
 497             }
 498         } else {
 499             s->fdsp->vector_fmul_scalar(ir, ir, compensate, sofa->n_samples * sofa->m_dim * 2);
 500             emms_c();
 501         }
 502     }
 503
 504     return 0;
 505 }
 506
 507 typedef struct ThreadData {
 508     AVFrame *in, *out;
 509     int *write;
 510     int **delay;
 511     float **ir;
 512     int *n_clippings;
 513     float **ringbuffer;
 514     float **temp_src;
 515     FFTComplex **temp_fft;
 516 } ThreadData;
 517
 518 static int sofalizer_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 519 {
 520     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
 521     ThreadData *td = arg;
 522     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 523     int offset = jobnr;
 524     int *write = &td->write[jobnr];
 525     const int *const delay = td->delay[jobnr];
 526     const float *const ir = td->ir[jobnr];
 527     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 528     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 529     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
 530     const int n_samples = s->sofa.n_samples; /* length of one IR */
 531     const float *src = (const float *)in->data[0]; /* get pointer to audio input buffer */
 532     float *dst = (float *)out->data[0]; /* get pointer to audio output buffer */
 533     const int in_channels = s->n_conv; /* number of input channels */
 534     /* ring buffer length is: longest IR plus max. delay -> next power of 2 */
 535     const int buffer_length = s->buffer_length;
 536     /* -1 for AND instead of MODULO (applied to powers of 2): */
 537     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 538     float *buffer[16]; /* holds ringbuffer for each input channel */
 539     int wr = *write;
 540     int read;
 541     int i, l;
 542
 543     dst += offset;
 544     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 545         /* get starting address of ringbuffer for each input channel */
 546         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
 547     }
 548
 549     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
 550         const float *temp_ir = ir; /* using same set of IRs for each sample */
 551
 552         *dst = 0;
 553         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 554             /* write current input sample to ringbuffer (for each channel) */
 555             *(buffer[l] + wr) = src[l];
 556         }
 557
 558         /* loop goes through all channels to be convolved */
 559         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
 560             const float *const bptr = buffer[l];
 561
 562             if (l == s->lfe_channel) {
 563                 /* LFE is an input channel but requires no convolution */
 564                 /* apply gain to LFE signal and add to output buffer */
 565                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
 566                 temp_ir += FFALIGN(n_samples, 16);
 567                 continue;
 568             }
 569
 570             /* current read position in ringbuffer: input sample write position
 571              * - delay for l-th ch. + diff. betw. IR length and buffer length
 572              * (mod buffer length) */
 573             read = (wr - *(delay + l) - (n_samples - 1) + buffer_length) & modulo;
 574
 575             if (read + n_samples < buffer_length) {
 576                 memcpy(temp_src, bptr + read, n_samples * sizeof(*temp_src));
 577             } else {
 578                 int len = FFMIN(n_samples - (read % n_samples), buffer_length - read);
 579
 580                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
 581                 memcpy(temp_src + len, bptr, (n_samples - len) * sizeof(*temp_src));
 582             }
 583
 584             /* multiply signal and IR, and add up the results */
 585             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, n_samples);
 586             temp_ir += FFALIGN(n_samples, 16);
 587         }
 588
 589         /* clippings counter */
 590         if (fabs(*dst) > 1)
 591             *n_clippings += 1;
 592
 593         /* move output buffer pointer by +2 to get to next sample of processed channel: */
 594         dst += 2;
 595         src += in_channels;
 596         wr   = (wr + 1) & modulo; /* update ringbuffer write position */
 597     }
 598
 599     *write = wr; /* remember write position in ringbuffer for next call */
 600
 601     return 0;
 602 }
 603
 604 static int sofalizer_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 605 {
 606     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
 607     ThreadData *td = arg;
 608     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
 609     int offset = jobnr;
 610     int *write = &td->write[jobnr];
 611     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr]; /* get pointers to current HRTF data */
 612     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
 613     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
 614     const int n_samples = s->sofa.n_samples; /* length of one IR */
 615     const float *src = (const float *)in->data[0]; /* get pointer to audio input buffer */
 616     float *dst = (float *)out->data[0]; /* get pointer to audio output buffer */
 617     const int in_channels = s->n_conv; /* number of input channels */
 618     /* ring buffer length is: longest IR plus max. delay -> next power of 2 */
 619     const int buffer_length = s->buffer_length;
 620     /* -1 for AND instead of MODULO (applied to powers of 2): */
 621     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
 622     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr]; /* temporary array for FFT input/output data */
 623     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
 624     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
 625     const int n_conv = s->n_conv;
 626     const int n_fft = s->n_fft;
 627     int wr = *write;
 628     int n_read;
 629     int i, j;
 630
 631     dst += offset;
 632
 633     /* find minimum between number of samples and output buffer length:
 634      * (important, if one IR is longer than the output buffer) */
 635     n_read = FFMIN(s->sofa.n_samples, in->nb_samples);
 636     for (j = 0; j < n_read; j++) {
 637         /* initialize output buf with saved signal from overflow buf */
 638         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
 639         ringbuffer[wr] = 0.0; /* re-set read samples to zero */
 640         /* update ringbuffer read/write position */
 641         wr  = (wr + 1) & modulo;
 642     }
 643
 644     /* initialize rest of output buffer with 0 */
 645     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
 646         dst[2 * j] = 0;
 647     }
 648
 649     for (i = 0; i < n_conv; i++) {
 650         if (i == s->lfe_channel) { /* LFE */
 651             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 652                 /* apply gain to LFE signal and add to output buffer */
 653                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
 654             }
 655             continue;
 656         }
 657
 658         /* outer loop: go through all input channels to be convolved */
 659         offset = i * n_fft; /* no. samples already processed */
 660
 661         /* fill FFT input with 0 (we want to zero-pad) */
 662         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
 663
 664         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 665             /* prepare input for FFT */
 666             /* write all samples of current input channel to FFT input array */
 667             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
 668         }
 669
 670         /* transform input signal of current channel to frequency domain */
 671         av_fft_permute(fft, fft_in);
 672         av_fft_calc(fft, fft_in);
 673         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
 674             const float re = fft_in[j].re;
 675             const float im = fft_in[j].im;
 676
 677             /* complex multiplication of input signal and HRTFs */
 678             /* output channel (real): */
 679             fft_in[j].re = re * (hrtf + offset + j)->re - im * (hrtf + offset + j)->im;
 680             /* output channel (imag): */
 681             fft_in[j].im = re * (hrtf + offset + j)->im + im * (hrtf + offset + j)->re;
 682         }
 683
 684         /* transform output signal of current channel back to time domain */
 685         av_fft_permute(ifft, fft_in);
 686         av_fft_calc(ifft, fft_in);
 687
 688         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
 689             /* write output signal of current channel to output buffer */
 690             dst[2 * j] += fft_in[j].re / (float)n_fft;
 691         }
 692
 693         for (j = 0; j < n_samples - 1; j++) { /* overflow length is IR length - 1 */
 694             /* write the rest of output signal to overflow buffer */
 695             int write_pos = (wr + j) & modulo;
 696
 697             *(ringbuffer + write_pos) += fft_in[in->nb_samples + j].re / (float)n_fft;
 698         }
 699     }
 700
 701     /* go through all samples of current output buffer: count clippings */
 702     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
 703         /* clippings counter */
 704         if (fabs(*dst) > 1) { /* if current output sample > 1 */
 705             *n_clippings = *n_clippings + 1;
 706         }
 707
 708         /* move output buffer pointer by +2 to get to next sample of processed channel: */
 709         dst += 2;
 710     }
 711
 712     /* remember read/write position in ringbuffer for next call */
 713     *write = wr;
 714
 715     return 0;
 716 }
 717
 718 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 719 {
 720     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 721     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
 722     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 723     int n_clippings[2] = { 0 };
 724     ThreadData td;
 725     AVFrame *out;
 726
 727     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 728     if (!out) {
 729         av_frame_free(&in);
 730         return AVERROR(ENOMEM);
 731     }
 732     av_frame_copy_props(out, in);
 733
 734     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
 735     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
 736     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
 737     td.temp_fft = s->temp_fft;
 738
 739     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 740         ctx->internal->execute(ctx, sofalizer_convolute, &td, NULL, 2);
 741     } else {
 742         ctx->internal->execute(ctx, sofalizer_fast_convolute, &td, NULL, 2);
 743     }
 744     emms_c();
 745
 746     /* display error message if clipping occurred */
 747     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
 748         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
 749                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
 750     }
 751
 752     av_frame_free(&in);
 753     return ff_filter_frame(outlink, out);
 754 }
 755
 756 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 757 {
 758     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
 759     AVFilterFormats *formats = NULL;
 760     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 761     int ret, sample_rates[] = { 48000, -1 };
 762
 763     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
 764     if (ret)
 765         return ret;
 766     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 767     if (ret)
 768         return ret;
 769
 770     layouts = ff_all_channel_layouts();
 771     if (!layouts)
 772         return AVERROR(ENOMEM);
 773
 774     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->out_channel_layouts);
 775     if (ret)
 776         return ret;
 777
 778     layouts = NULL;
 779     ret = ff_add_channel_layout(&layouts, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
 780     if (ret)
 781         return ret;
 782
 783     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
 784     if (ret)
 785         return ret;
 786
 787     sample_rates[0] = s->sample_rate;
 788     formats = ff_make_format_list(sample_rates);
 789     if (!formats)
 790         return AVERROR(ENOMEM);
 791     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 792 }
 793
 794 static int load_data(AVFilterContext *ctx, int azim, int elev, float radius)
 795 {
 796     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
 797     const int n_samples = s->sofa.n_samples;
 798     int n_conv = s->n_conv; /* no. channels to convolve */
 799     int n_fft = s->n_fft;
 800     int delay_l[16]; /* broadband delay for each IR */
 801     int delay_r[16];
 802     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels; /* no. input channels */
 803     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10); /* gain - 3dB/channel */
 804     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
 805     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
 806     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
 807     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
 808     float *data_ir_l = NULL;
 809     float *data_ir_r = NULL;
 810     int offset = 0; /* used for faster pointer arithmetics in for-loop */
 811     int m[16]; /* measurement index m of IR closest to required source positions */
 812     int i, j, azim_orig = azim, elev_orig = elev;
 813
 814     if (!s->sofa.ncid) { /* if an invalid SOFA file has been selected */
 815         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Selected SOFA file is invalid. Please select valid SOFA file.\n");
 816         return AVERROR_INVALIDDATA;
 817     }
 818
 819     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 820         s->temp_src[0] = av_calloc(FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(float));
 821         s->temp_src[1] = av_calloc(FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(float));
 822
 823         /* get temporary IR for L and R channel */
 824         data_ir_l = av_calloc(n_conv * FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(*data_ir_l));
 825         data_ir_r = av_calloc(n_conv * FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(*data_ir_r));
 826         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
 827             av_free(data_ir_l);
 828             av_free(data_ir_r);
 829             return AVERROR(ENOMEM);
 830         }
 831     } else {
 832         /* get temporary HRTF memory for L and R channel */
 833         data_hrtf_l = av_malloc_array(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * n_conv);
 834         data_hrtf_r = av_malloc_array(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * n_conv);
 835         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
 836             av_free(data_hrtf_l);
 837             av_free(data_hrtf_r);
 838             return AVERROR(ENOMEM);
 839         }
 840     }
 841
 842     for (i = 0; i < s->n_conv; i++) {
 843         /* load and store IRs and corresponding delays */
 844         azim = (int)(s->speaker_azim[i] + azim_orig) % 360;
 845         elev = (int)(s->speaker_elev[i] + elev_orig) % 90;
 846         /* get id of IR closest to desired position */
 847         m[i] = find_m(s, azim, elev, radius);
 848
 849         /* load the delays associated with the current IRs */
 850         delay_l[i] = *(s->sofa.data_delay + 2 * m[i]);
 851         delay_r[i] = *(s->sofa.data_delay + 2 * m[i] + 1);
 852
 853         if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 854             offset = i * FFALIGN(n_samples, 16); /* no. samples already written */
 855             for (j = 0; j < n_samples; j++) {
 856                 /* load reversed IRs of the specified source position
 857                  * sample-by-sample for left and right ear; and apply gain */
 858                 *(data_ir_l + offset + j) = /* left channel */
 859                 *(s->sofa.data_ir + 2 * m[i] * n_samples + n_samples - 1 - j) * gain_lin;
 860                 *(data_ir_r + offset + j) = /* right channel */
 861                 *(s->sofa.data_ir + 2 * m[i] * n_samples + n_samples - 1 - j  + n_samples) * gain_lin;
 862             }
 863         } else {
 864             fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
 865             fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
 866             if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
 867                 av_free(data_hrtf_l);
 868                 av_free(data_hrtf_r);
 869                 av_free(fft_in_l);
 870                 av_free(fft_in_r);
 871                 return AVERROR(ENOMEM);
 872             }
 873
 874             offset = i * n_fft; /* no. samples already written */
 875             for (j = 0; j < n_samples; j++) {
 876                 /* load non-reversed IRs of the specified source position
 877                  * sample-by-sample and apply gain,
 878                  * L channel is loaded to real part, R channel to imag part,
 879                  * IRs ared shifted by L and R delay */
 880                 fft_in_l[delay_l[i] + j].re = /* left channel */
 881                 *(s->sofa.data_ir + 2 * m[i] * n_samples + j) * gain_lin;
 882                 fft_in_r[delay_r[i] + j].re = /* right channel */
 883                 *(s->sofa.data_ir + (2 * m[i] + 1) * n_samples + j) * gain_lin;
 884             }
 885
 886             /* actually transform to frequency domain (IRs -> HRTFs) */
 887             av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
 888             av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
 889             memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
 890             av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
 891             av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
 892             memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
 893         }
 894
 895         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Index: %d, Azimuth: %f, Elevation: %f, Radius: %f of SOFA file.\n",
 896                m[i], *(s->sofa.sp_a + m[i]), *(s->sofa.sp_e + m[i]), *(s->sofa.sp_r + m[i]));
 897     }
 898
 899     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
 900         /* copy IRs and delays to allocated memory in the SOFAlizerContext struct: */
 901         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * n_conv * FFALIGN(n_samples, 16));
 902         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * n_conv * FFALIGN(n_samples, 16));
 903
 904         av_freep(&data_ir_l); /* free temporary IR memory */
 905         av_freep(&data_ir_r);
 906     } else {
 907         s->data_hrtf[0] = av_malloc_array(n_fft * s->n_conv, sizeof(FFTComplex));
 908         s->data_hrtf[1] = av_malloc_array(n_fft * s->n_conv, sizeof(FFTComplex));
 909         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
 910             av_freep(&data_hrtf_l);
 911             av_freep(&data_hrtf_r);
 912             av_freep(&fft_in_l);
 913             av_freep(&fft_in_r);
 914             return AVERROR(ENOMEM); /* memory allocation failed */
 915         }
 916
 917         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l, /* copy HRTF data to */
 918             sizeof(FFTComplex) * n_conv * n_fft); /* filter struct */
 919         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
 920             sizeof(FFTComplex) * n_conv * n_fft);
 921
 922         av_freep(&data_hrtf_l); /* free temporary HRTF memory */
 923         av_freep(&data_hrtf_r);
 924
 925         av_freep(&fft_in_l); /* free temporary FFT memory */
 926         av_freep(&fft_in_r);
 927     }
 928
 929     memcpy(s->delay[0], &delay_l[0], sizeof(int) * s->n_conv);
 930     memcpy(s->delay[1], &delay_r[0], sizeof(int) * s->n_conv);
 931
 932     return 0;
 933 }
 934
 935 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 936 {
 937     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
 938     int ret;
 939
 940     /* load SOFA file, */
 941     /* initialize file IDs to 0 before attempting to load SOFA files,
 942      * this assures that in case of error, only the memory of already
 943      * loaded files is free'd */
 944     s->sofa.ncid = 0;
 945     ret = load_sofa(ctx, s->filename, &s->sample_rate);
 946     if (ret) {
 947         /* file loading error */
 948         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error while loading SOFA file: '%s'\n", s->filename);
 949     } else { /* no file loading error, resampling not required */
 950         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "File '%s' loaded.\n", s->filename);
 951     }
 952
 953     if (ret) {
 954         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No valid SOFA file could be loaded. Please specify valid SOFA file.\n");
 955         return ret;
 956     }
 957
 958     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
 959     if (!s->fdsp)
 960         return AVERROR(ENOMEM);
 961
 962     return 0;
 963 }
 964
 965 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 966 {
 967     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 968     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
 969     int nb_input_channels = inlink->channels; /* no. input channels */
 970     int n_max_ir = 0;
 971     int n_current;
 972     int n_max = 0;
 973     int ret;
 974
 975     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
 976         inlink->partial_buf_size =
 977         inlink->min_samples =
 978         inlink->max_samples = inlink->sample_rate;
 979     }
 980
 981     /* gain -3 dB per channel, -6 dB to get LFE on a similar level */
 982     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels - 6) / 20 * M_LN10);
 983
 984     s->n_conv = nb_input_channels;
 985
 986     /* get size of ringbuffer (longest IR plus max. delay) */
 987     /* then choose next power of 2 for performance optimization */
 988     n_current = s->sofa.n_samples + max_delay(&s->sofa);
 989     if (n_current > n_max) {
 990         /* length of longest IR plus max. delay (in all SOFA files) */
 991         n_max = n_current;
 992         /* length of longest IR (without delay, in all SOFA files) */
 993         n_max_ir = s->sofa.n_samples;
 994     }
 995     /* buffer length is longest IR plus max. delay -> next power of 2
 996        (32 - count leading zeros gives required exponent)  */
 997     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(n_max));
 998     s->n_fft         = 1 << (32 - ff_clz(n_max + inlink->sample_rate));
 999
1000     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
1001         av_fft_end(s->fft[0]);
1002         av_fft_end(s->fft[1]);
1003         s->fft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
1004         s->fft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
1005         av_fft_end(s->ifft[0]);
1006         av_fft_end(s->ifft[1]);
1007         s->ifft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
1008         s->ifft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
1009
1010         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
1011             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
1012             return AVERROR(ENOMEM);
1013         }
1014     }
1015
1016     /* Allocate memory for the impulse responses, delays and the ringbuffers */
1017     /* size: (longest IR) * (number of channels to convolute) */
1018     s->data_ir[0] = av_calloc(FFALIGN(n_max_ir, 16), sizeof(float) * s->n_conv);
1019     s->data_ir[1] = av_calloc(FFALIGN(n_max_ir, 16), sizeof(float) * s->n_conv);
1020     /* length:  number of channels to convolute */
1021     s->delay[0] = av_malloc_array(s->n_conv, sizeof(float));
1022     s->delay[1] = av_malloc_array(s->n_conv, sizeof(float));
1023     /* length: (buffer length) * (number of input channels),
1024      * OR: buffer length (if frequency domain processing)
1025      * calloc zero-initializes the buffer */
1026
1027     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
1028         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
1029         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
1030     } else {
1031         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
1032         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
1033         s->temp_fft[0] = av_malloc_array(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
1034         s->temp_fft[1] = av_malloc_array(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
1035         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1])
1036             return AVERROR(ENOMEM);
1037     }
1038
1039     /* length: number of channels to convolute */
1040     s->speaker_azim = av_calloc(s->n_conv, sizeof(*s->speaker_azim));
1041     s->speaker_elev = av_calloc(s->n_conv, sizeof(*s->speaker_elev));
1042
1043     /* memory allocation failed: */
1044     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] || !s->delay[1] ||
1045         !s->delay[0] || !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1] ||
1046         !s->speaker_azim || !s->speaker_elev)
1047         return AVERROR(ENOMEM);
1048
1049     compensate_volume(ctx);
1050
1051     /* get speaker positions */
1052     if ((ret = get_speaker_pos(ctx, s->speaker_azim, s->speaker_elev)) < 0) {
1053         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't get speaker positions. Input channel configuration not supported.\n");
1054         return ret;
1055     }
1056
1057     /* load IRs to data_ir[0] and data_ir[1] for required directions */
1058     if ((ret = load_data(ctx, s->rotation, s->elevation, s->radius)) < 0)
1059         return ret;
1060
1061     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Samplerate: %d Channels to convolute: %d, Length of ringbuffer: %d x %d\n",
1062         inlink->sample_rate, s->n_conv, nb_input_channels, s->buffer_length);
1063
1064     return 0;
1065 }
1066
1067 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
1068 {
1069     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
1070
1071     if (s->sofa.ncid) {
1072         av_freep(&s->sofa.sp_a);
1073         av_freep(&s->sofa.sp_e);
1074         av_freep(&s->sofa.sp_r);
1075         av_freep(&s->sofa.data_delay);
1076         av_freep(&s->sofa.data_ir);
1077     }
1078     av_fft_end(s->ifft[0]);
1079     av_fft_end(s->ifft[1]);
1080     av_fft_end(s->fft[0]);
1081     av_fft_end(s->fft[1]);
1082     av_freep(&s->delay[0]);
1083     av_freep(&s->delay[1]);
1084     av_freep(&s->data_ir[0]);
1085     av_freep(&s->data_ir[1]);
1086     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
1087     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
1088     av_freep(&s->speaker_azim);
1089     av_freep(&s->speaker_elev);
1090     av_freep(&s->temp_src[0]);
1091     av_freep(&s->temp_src[1]);
1092     av_freep(&s->temp_fft[0]);
1093     av_freep(&s->temp_fft[1]);
1094     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
1095     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
1096     av_freep(&s->fdsp);
1097 }
1098
1099 #define OFFSET(x) offsetof(SOFAlizerContext, x)
1100 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
1101
1102 static const AVOption sofalizer_options[] = {
1103     { "sofa",      "sofa filename",  OFFSET(filename),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
1104     { "gain",      "set gain in dB", OFFSET(gain),      AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
1105     { "rotation",  "set rotation"  , OFFSET(rotation),  AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},    -360, 360, .flags = FLAGS },
1106     { "elevation", "set elevation",  OFFSET(elevation), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -90,  90, .flags = FLAGS },
1107     { "radius",    "set radius",     OFFSET(radius),    AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=1},       0,   3, .flags = FLAGS },
1108     { "type",      "set processing", OFFSET(type),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
1109     { "time",      "time domain",      0,               AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
1110     { "freq",      "frequency domain", 0,               AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
1111     { NULL }
1112 };
1113
1114 AVFILTER_DEFINE_CLASS(sofalizer);
1115
1116 static const AVFilterPad inputs[] = {
1117     {
1118         .name         = "default",
1119         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1120         .config_props = config_input,
1121         .filter_frame = filter_frame,
1122     },
1123     { NULL }
1124 };
1125
1126 static const AVFilterPad outputs[] = {
1127     {
1128         .name = "default",
1129         .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1130     },
1131     { NULL }
1132 };
1133
1134 AVFilter ff_af_sofalizer = {
1135     .name          = "sofalizer",
1136     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("SOFAlizer (Spatially Oriented Format for Acoustics)."),
1137     .priv_size     = sizeof(SOFAlizerContext),
1138     .priv_class    = &sofalizer_class,
1139     .init          = init,
1140     .uninit        = uninit,
1141     .query_formats = query_formats,
1142     .inputs        = inputs,
1143     .outputs       = outputs,
1144     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1145 };