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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001-2010 Krzysztof Foltman, Markus Schmidt, Thor Harald Johansen
   3  *
   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 "libavutil/channel_layout.h"
  22 #include "libavutil/opt.h"
  23 #include "avfilter.h"
  24 #include "audio.h"
  25 #include "formats.h"
  26
  27 typedef struct StereoToolsContext {
  28     const AVClass *class;
  29
  30     int softclip;
  31     int mute_l;
  32     int mute_r;
  33     int phase_l;
  34     int phase_r;
  35     int mode;
  36     int bmode_in;
  37     int bmode_out;
  38     double slev;
  39     double sbal;
  40     double mlev;
  41     double mpan;
  42     double phase;
  43     double base;
  44     double delay;
  45     double balance_in;
  46     double balance_out;
  47     double phase_sin_coef;
  48     double phase_cos_coef;
  49     double sc_level;
  50     double inv_atan_shape;
  51     double level_in;
  52     double level_out;
  53
  54     double *buffer;
  55     int length;
  56     int pos;
  57 } StereoToolsContext;
  58
  59 #define OFFSET(x) offsetof(StereoToolsContext, x)
  60 #define A AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  61
  62 static const AVOption stereotools_options[] = {
  63     { "level_in",    "set level in",     OFFSET(level_in),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},   0.015625,  64, A },
  64     { "level_out",   "set level out",    OFFSET(level_out),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},   0.015625,  64, A },
  65     { "balance_in",  "set balance in",   OFFSET(balance_in),  AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},  -1,          1, A },
  66     { "balance_out", "set balance out",  OFFSET(balance_out), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},  -1,          1, A },
  67     { "softclip",    "enable softclip",  OFFSET(softclip),    AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64=0},   0,          1, A },
  68     { "mutel",       "mute L",           OFFSET(mute_l),      AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64=0},   0,          1, A },
  69     { "muter",       "mute R",           OFFSET(mute_r),      AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64=0},   0,          1, A },
  70     { "phasel",      "phase L",          OFFSET(phase_l),     AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64=0},   0,          1, A },
  71     { "phaser",      "phase R",          OFFSET(phase_r),     AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64=0},   0,          1, A },
  72     { "mode",        "set stereo mode",  OFFSET(mode),        AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=0},   0,         10, A, "mode" },
  73     {     "lr>lr",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},   0,          0, A, "mode" },
  74     {     "lr>ms",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},   0,          0, A, "mode" },
  75     {     "ms>lr",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=2},   0,          0, A, "mode" },
  76     {     "lr>ll",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=3},   0,          0, A, "mode" },
  77     {     "lr>rr",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=4},   0,          0, A, "mode" },
  78     {     "lr>l+r",  0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=5},   0,          0, A, "mode" },
  79     {     "lr>rl",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=6},   0,          0, A, "mode" },
  80     {     "ms>ll",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=7},   0,          0, A, "mode" },
  81     {     "ms>rr",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=8},   0,          0, A, "mode" },
  82     {     "ms>rl",   0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=9},   0,          0, A, "mode" },
  83     {     "lr>l-r",  0,                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=10},  0,          0, A, "mode" },
  84     { "slev",        "set side level",   OFFSET(slev),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},   0.015625,  64, A },
  85     { "sbal",        "set side balance", OFFSET(sbal),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},  -1,          1, A },
  86     { "mlev",        "set middle level", OFFSET(mlev),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},   0.015625,  64, A },
  87     { "mpan",        "set middle pan",   OFFSET(mpan),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},  -1,          1, A },
  88     { "base",        "set stereo base",  OFFSET(base),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},  -1,          1, A },
  89     { "delay",       "set delay",        OFFSET(delay),       AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -20,         20, A },
  90     { "sclevel",     "set S/C level",    OFFSET(sc_level),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},   1,        100, A },
  91     { "phase",       "set stereo phase", OFFSET(phase),       AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0},   0,        360, A },
  92     { "bmode_in",    "set balance in mode", OFFSET(bmode_in), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=0},   0,          2, A, "bmode" },
  93     {     "balance",   0,                0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},   0,          0, A, "bmode" },
  94     {     "amplitude", 0,                0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},   0,          0, A, "bmode" },
  95     {     "power",     0,                0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=2},   0,          0, A, "bmode" },
  96     { "bmode_out", "set balance out mode", OFFSET(bmode_out), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=0},   0,          2, A, "bmode" },
  97     { NULL }
  98 };
  99
 100 AVFILTER_DEFINE_CLASS(stereotools);
 101
 102 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 103 {
 104     AVFilterFormats *formats = NULL;
 105     AVFilterChannelLayouts *layout = NULL;
 106     int ret;
 107
 108     if ((ret = ff_add_format                 (&formats, AV_SAMPLE_FMT_DBL  )) < 0 ||
 109         (ret = ff_set_common_formats         (ctx     , formats            )) < 0 ||
 110         (ret = ff_add_channel_layout         (&layout , AV_CH_LAYOUT_STEREO)) < 0 ||
 111         (ret = ff_set_common_channel_layouts (ctx     , layout             )) < 0)
 112         return ret;
 113
 114     formats = ff_all_samplerates();
 115     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 116 }
 117
 118 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 119 {
 120     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 121     StereoToolsContext *s = ctx->priv;
 122
 123     s->length = 2 * inlink->sample_rate * 0.05;
 124     if (s->length <= 1 || s->length & 1) {
 125         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "sample rate is too small\n");
 126         return AVERROR(EINVAL);
 127     }
 128     s->buffer = av_calloc(s->length, sizeof(*s->buffer));
 129     if (!s->buffer)
 130         return AVERROR(ENOMEM);
 131
 132     s->inv_atan_shape = 1.0 / atan(s->sc_level);
 133     s->phase_cos_coef = cos(s->phase / 180 * M_PI);
 134     s->phase_sin_coef = sin(s->phase / 180 * M_PI);
 135
 136     return 0;
 137 }
 138
 139 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 140 {
 141     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 142     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 143     StereoToolsContext *s = ctx->priv;
 144     const double *src = (const double *)in->data[0];
 145     const double sb = s->base < 0 ? s->base * 0.5 : s->base;
 146     const double sbal = 1 + s->sbal;
 147     const double mpan = 1 + s->mpan;
 148     const double slev = s->slev;
 149     const double mlev = s->mlev;
 150     const double balance_in = s->balance_in;
 151     const double balance_out = s->balance_out;
 152     const double level_in = s->level_in;
 153     const double level_out = s->level_out;
 154     const double sc_level = s->sc_level;
 155     const double delay = s->delay;
 156     const int length = s->length;
 157     const int mute_l = s->mute_l;
 158     const int mute_r = s->mute_r;
 159     const int phase_l = s->phase_l;
 160     const int phase_r = s->phase_r;
 161     double *buffer = s->buffer;
 162     AVFrame *out;
 163     double *dst;
 164     int nbuf = inlink->sample_rate * (fabs(delay) / 1000.);
 165     int n;
 166
 167     nbuf -= nbuf % 2;
 168     if (av_frame_is_writable(in)) {
 169         out = in;
 170     } else {
 171         out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
 172         if (!out) {
 173             av_frame_free(&in);
 174             return AVERROR(ENOMEM);
 175         }
 176         av_frame_copy_props(out, in);
 177     }
 178     dst = (double *)out->data[0];
 179
 180     for (n = 0; n < in->nb_samples; n++, src += 2, dst += 2) {
 181         double L = src[0], R = src[1], l, r, m, S, gl, gr, gd;
 182
 183         L *= level_in;
 184         R *= level_in;
 185
 186         gl = 1. - FFMAX(0., balance_in);
 187         gr = 1. + FFMIN(0., balance_in);
 188         switch (s->bmode_in) {
 189         case 1:
 190             gd = gl - gr;
 191             gl = 1. + gd;
 192             gr = 1. - gd;
 193             break;
 194         case 2:
 195             if (balance_in < 0.) {
 196                 gr = FFMAX(0.5, gr);
 197                 gl = 1. / gr;
 198             } else if (balance_in > 0.) {
 199                 gl = FFMAX(0.5, gl);
 200                 gr = 1. / gl;
 201             }
 202             break;
 203         }
 204         L *= gl;
 205         R *= gr;
 206
 207         if (s->softclip) {
 208             R = s->inv_atan_shape * atan(R * sc_level);
 209             L = s->inv_atan_shape * atan(L * sc_level);
 210         }
 211
 212         switch (s->mode) {
 213         case 0:
 214             m = (L + R) * 0.5;
 215             S = (L - R) * 0.5;
 216             l = m * mlev * FFMIN(1., 2. - mpan) + S * slev * FFMIN(1., 2. - sbal);
 217             r = m * mlev * FFMIN(1., mpan)      - S * slev * FFMIN(1., sbal);
 218             L = l;
 219             R = r;
 220             break;
 221         case 1:
 222             l = L * FFMIN(1., 2. - sbal);
 223             r = R * FFMIN(1., sbal);
 224             L = 0.5 * (l + r) * mlev;
 225             R = 0.5 * (l - r) * slev;
 226             break;
 227         case 2:
 228             l = L * mlev * FFMIN(1., 2. - mpan) + R * slev * FFMIN(1., 2. - sbal);
 229             r = L * mlev * FFMIN(1., mpan)      - R * slev * FFMIN(1., sbal);
 230             L = l;
 231             R = r;
 232             break;
 233         case 3:
 234             R = L;
 235             break;
 236         case 4:
 237             L = R;
 238             break;
 239         case 5:
 240             L = (L + R) * 0.5;
 241             R = L;
 242             break;
 243         case 6:
 244             l = L;
 245             L = R;
 246             R = l;
 247             m = (L + R) * 0.5;
 248             S = (L - R) * 0.5;
 249             l = m * mlev * FFMIN(1., 2. - mpan) + S * slev * FFMIN(1., 2. - sbal);
 250             r = m * mlev * FFMIN(1., mpan)      - S * slev * FFMIN(1., sbal);
 251             L = l;
 252             R = r;
 253             break;
 254         case 7:
 255             l = L * mlev * FFMIN(1., 2. - mpan) + R * slev * FFMIN(1., 2. - sbal);
 256             L = l;
 257             R = l;
 258             break;
 259         case 8:
 260             r = L * mlev * FFMIN(1., mpan)      - R * slev * FFMIN(1., sbal);
 261             L = r;
 262             R = r;
 263             break;
 264         case 9:
 265             l = L * mlev * FFMIN(1., 2. - mpan) + R * slev * FFMIN(1., 2. - sbal);
 266             r = L * mlev * FFMIN(1., mpan)      - R * slev * FFMIN(1., sbal);
 267             L = r;
 268             R = l;
 269             break;
 270         case 10:
 271             L = (L - R) * 0.5;
 272             R = L;
 273             break;
 274         }
 275
 276         L *= 1. - mute_l;
 277         R *= 1. - mute_r;
 278
 279         L *= (2. * (1. - phase_l)) - 1.;
 280         R *= (2. * (1. - phase_r)) - 1.;
 281
 282         buffer[s->pos  ] = L;
 283         buffer[s->pos+1] = R;
 284
 285         if (delay > 0.) {
 286             R = buffer[(s->pos - (int)nbuf + 1 + length) % length];
 287         } else if (delay < 0.) {
 288             L = buffer[(s->pos - (int)nbuf + length)     % length];
 289         }
 290
 291         l = L + sb * L - sb * R;
 292         r = R + sb * R - sb * L;
 293
 294         L = l;
 295         R = r;
 296
 297         l = L * s->phase_cos_coef - R * s->phase_sin_coef;
 298         r = L * s->phase_sin_coef + R * s->phase_cos_coef;
 299
 300         L = l;
 301         R = r;
 302
 303         s->pos = (s->pos + 2) % s->length;
 304
 305         gl = 1. - FFMAX(0., balance_out);
 306         gr = 1. + FFMIN(0., balance_out);
 307         switch (s->bmode_out) {
 308         case 1:
 309             gd = gl - gr;
 310             gl = 1. + gd;
 311             gr = 1. - gd;
 312             break;
 313         case 2:
 314             if (balance_out < 0.) {
 315                 gr = FFMAX(0.5, gr);
 316                 gl = 1. / gr;
 317             } else if (balance_out > 0.) {
 318                 gl = FFMAX(0.5, gl);
 319                 gr = 1. / gl;
 320             }
 321             break;
 322         }
 323         L *= gl;
 324         R *= gr;
 325
 326
 327         L *= level_out;
 328         R *= level_out;
 329
 330         dst[0] = L;
 331         dst[1] = R;
 332     }
 333
 334     if (out != in)
 335         av_frame_free(&in);
 336     return ff_filter_frame(outlink, out);
 337 }
 338
 339 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 340 {
 341     StereoToolsContext *s = ctx->priv;
 342
 343     av_freep(&s->buffer);
 344 }
 345
 346 static const AVFilterPad inputs[] = {
 347     {
 348         .name         = "default",
 349         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 350         .filter_frame = filter_frame,
 351         .config_props = config_input,
 352     },
 353     { NULL }
 354 };
 355
 356 static const AVFilterPad outputs[] = {
 357     {
 358         .name = "default",
 359         .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 360     },
 361     { NULL }
 362 };
 363
 364 AVFilter ff_af_stereotools = {
 365     .name           = "stereotools",
 366     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply various stereo tools."),
 367     .query_formats  = query_formats,
 368     .priv_size      = sizeof(StereoToolsContext),
 369     .priv_class     = &stereotools_class,
 370     .uninit         = uninit,
 371     .inputs         = inputs,
 372     .outputs        = outputs,
 373 };