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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2015 Kyle Swanson <k@ylo.ph>.
   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 License
   8  * 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
  14  * GNU Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
  17  * along with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "libavutil/opt.h"
  22 #include "audio.h"
  23 #include "avfilter.h"
  24 #include "filters.h"
  25 #include "internal.h"
  26 #include "libavutil/lfg.h"
  27 #include "libavutil/random_seed.h"
  28
  29 typedef struct ANoiseSrcContext {
  30     const AVClass *class;
  31     int sample_rate;
  32     double amplitude;
  33     int64_t duration;
  34     int color;
  35     int64_t seed;
  36     int nb_samples;
  37
  38     int64_t pts;
  39     int infinite;
  40     double (*filter)(double white, double *buf, double half_amplitude);
  41     double buf[7];
  42     AVLFG c;
  43 } ANoiseSrcContext;
  44
  45 enum NoiseMode {
  46     NM_WHITE,
  47     NM_PINK,
  48     NM_BROWN,
  49     NM_BLUE,
  50     NM_VIOLET,
  51     NM_VELVET,
  52     NM_NB
  53 };
  54
  55 #define OFFSET(x) offsetof(ANoiseSrcContext, x)
  56 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  57
  58 static const AVOption anoisesrc_options[] = {
  59     { "sample_rate",  "set sample rate",  OFFSET(sample_rate),  AV_OPT_TYPE_INT,       {.i64 = 48000},     15,  INT_MAX,    FLAGS },
  60     { "r",            "set sample rate",  OFFSET(sample_rate),  AV_OPT_TYPE_INT,       {.i64 = 48000},     15,  INT_MAX,    FLAGS },
  61     { "amplitude",    "set amplitude",    OFFSET(amplitude),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE,    {.dbl = 1.},        0.,  1.,         FLAGS },
  62     { "a",            "set amplitude",    OFFSET(amplitude),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE,    {.dbl = 1.},        0.,  1.,         FLAGS },
  63     { "duration",     "set duration",     OFFSET(duration),     AV_OPT_TYPE_DURATION,  {.i64 =  0},         0,  INT64_MAX,  FLAGS },
  64     { "d",            "set duration",     OFFSET(duration),     AV_OPT_TYPE_DURATION,  {.i64 =  0},         0,  INT64_MAX,  FLAGS },
  65     { "color",        "set noise color",  OFFSET(color),        AV_OPT_TYPE_INT,       {.i64 =  0},         0,  NM_NB - 1,  FLAGS, "color" },
  66     { "colour",       "set noise color",  OFFSET(color),        AV_OPT_TYPE_INT,       {.i64 =  0},         0,  NM_NB - 1,  FLAGS, "color" },
  67     { "c",            "set noise color",  OFFSET(color),        AV_OPT_TYPE_INT,       {.i64 =  0},         0,  NM_NB - 1,  FLAGS, "color" },
  68     {     "white",    0,                  0,                    AV_OPT_TYPE_CONST,     {.i64 = NM_WHITE},   0,  0,          FLAGS, "color" },
  69     {     "pink",     0,                  0,                    AV_OPT_TYPE_CONST,     {.i64 = NM_PINK},    0,  0,          FLAGS, "color" },
  70     {     "brown",    0,                  0,                    AV_OPT_TYPE_CONST,     {.i64 = NM_BROWN},   0,  0,          FLAGS, "color" },
  71     {     "blue",     0,                  0,                    AV_OPT_TYPE_CONST,     {.i64 = NM_BLUE},    0,  0,          FLAGS, "color" },
  72     {     "violet",   0,                  0,                    AV_OPT_TYPE_CONST,     {.i64 = NM_VIOLET},  0,  0,          FLAGS, "color" },
  73     {     "velvet",   0,                  0,                    AV_OPT_TYPE_CONST,     {.i64 = NM_VELVET},  0,  0,          FLAGS, "color" },
  74     { "seed",         "set random seed",  OFFSET(seed),         AV_OPT_TYPE_INT64,     {.i64 = -1},        -1,  UINT_MAX,   FLAGS },
  75     { "s",            "set random seed",  OFFSET(seed),         AV_OPT_TYPE_INT64,     {.i64 = -1},        -1,  UINT_MAX,   FLAGS },
  76     { "nb_samples",   "set the number of samples per requested frame", OFFSET(nb_samples), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 1024}, 1, INT_MAX, FLAGS },
  77     { "n",            "set the number of samples per requested frame", OFFSET(nb_samples), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 1024}, 1, INT_MAX, FLAGS },
  78     {NULL}
  79 };
  80
  81 AVFILTER_DEFINE_CLASS(anoisesrc);
  82
  83 static av_cold int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  84 {
  85     ANoiseSrcContext *s = ctx->priv;
  86     static const int64_t chlayouts[] = { AV_CH_LAYOUT_MONO, -1 };
  87     int sample_rates[] = { s->sample_rate, -1 };
  88     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
  89         AV_SAMPLE_FMT_DBL,
  90         AV_SAMPLE_FMT_NONE
  91     };
  92
  93     AVFilterFormats *formats;
  94     AVFilterChannelLayouts *layouts;
  95     int ret;
  96
  97     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
  98     if (!formats)
  99         return AVERROR(ENOMEM);
 100     ret = ff_set_common_formats (ctx, formats);
 101     if (ret < 0)
 102         return ret;
 103
 104     layouts = ff_make_format64_list(chlayouts);
 105     if (!layouts)
 106         return AVERROR(ENOMEM);
 107     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 108     if (ret < 0)
 109         return ret;
 110
 111     formats = ff_make_format_list(sample_rates);
 112     if (!formats)
 113         return AVERROR(ENOMEM);
 114     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 115 }
 116
 117 static double white_filter(double white, double *buf, double ha)
 118 {
 119     return white;
 120 }
 121
 122 static double pink_filter(double white, double *buf, double ha)
 123 {
 124     double pink;
 125
 126     /* http://www.musicdsp.org/files/pink.txt */
 127     buf[0] = 0.99886 * buf[0] + white * 0.0555179;
 128     buf[1] = 0.99332 * buf[1] + white * 0.0750759;
 129     buf[2] = 0.96900 * buf[2] + white * 0.1538520;
 130     buf[3] = 0.86650 * buf[3] + white * 0.3104856;
 131     buf[4] = 0.55000 * buf[4] + white * 0.5329522;
 132     buf[5] = -0.7616 * buf[5] - white * 0.0168980;
 133     pink = buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3] + buf[4] + buf[5] + buf[6] + white * 0.5362;
 134     buf[6] = white * 0.115926;
 135     return pink * 0.11;
 136 }
 137
 138 static double blue_filter(double white, double *buf, double ha)
 139 {
 140     double blue;
 141
 142     /* Same as pink_filter but subtract the offsets rather than add */
 143     buf[0] = 0.0555179 * white - 0.99886 * buf[0];
 144     buf[1] = 0.0750759 * white - 0.99332 * buf[1];
 145     buf[2] = 0.1538520 * white - 0.96900 * buf[2];
 146     buf[3] = 0.3104856 * white - 0.86650 * buf[3];
 147     buf[4] = 0.5329522 * white - 0.55000 * buf[4];
 148     buf[5] = -0.016898 * white + 0.76160 * buf[5];
 149     blue = buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3] + buf[4] + buf[5] + buf[6] + white * 0.5362;
 150     buf[6] = white * 0.115926;
 151     return blue * 0.11;
 152 }
 153
 154 static double brown_filter(double white, double *buf, double ha)
 155 {
 156     double brown;
 157
 158     brown = ((0.02 * white) + buf[0]) / 1.02;
 159     buf[0] = brown;
 160     return brown * 3.5;
 161 }
 162
 163 static double violet_filter(double white, double *buf, double ha)
 164 {
 165     double violet;
 166
 167     violet = ((0.02 * white) - buf[0]) / 1.02;
 168     buf[0] = violet;
 169     return violet * 3.5;
 170 }
 171
 172 static double velvet_filter(double white, double *buf, double ha)
 173 {
 174     return 2. * ha * ((white > ha) - (white < -ha));
 175 }
 176
 177 static av_cold int config_props(AVFilterLink *outlink)
 178 {
 179     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 180     ANoiseSrcContext *s = ctx->priv;
 181
 182     if (s->seed == -1)
 183         s->seed = av_get_random_seed();
 184     av_lfg_init(&s->c, s->seed);
 185
 186     if (s->duration == 0)
 187         s->infinite = 1;
 188     s->duration = av_rescale(s->duration, s->sample_rate, AV_TIME_BASE);
 189
 190     switch (s->color) {
 191     case NM_WHITE:  s->filter = white_filter;  break;
 192     case NM_PINK:   s->filter = pink_filter;   break;
 193     case NM_BROWN:  s->filter = brown_filter;  break;
 194     case NM_BLUE:   s->filter = blue_filter;   break;
 195     case NM_VIOLET: s->filter = violet_filter; break;
 196     case NM_VELVET: s->filter = velvet_filter; break;
 197     }
 198
 199     return 0;
 200 }
 201
 202 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 203 {
 204     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 205     ANoiseSrcContext *s = ctx->priv;
 206     AVFrame *frame;
 207     int nb_samples, i;
 208     double *dst;
 209
 210     if (!ff_outlink_frame_wanted(outlink))
 211         return FFERROR_NOT_READY;
 212
 213     if (!s->infinite && s->duration <= 0) {
 214         ff_outlink_set_status(outlink, AVERROR_EOF, s->pts);
 215         return 0;
 216     } else if (!s->infinite && s->duration < s->nb_samples) {
 217         nb_samples = s->duration;
 218     } else {
 219         nb_samples = s->nb_samples;
 220     }
 221
 222     if (!(frame = ff_get_audio_buffer(outlink, nb_samples)))
 223         return AVERROR(ENOMEM);
 224
 225     dst = (double *)frame->data[0];
 226     for (i = 0; i < nb_samples; i++) {
 227         double white;
 228         white = s->amplitude * ((2 * ((double) av_lfg_get(&s->c) / 0xffffffff)) - 1);
 229         dst[i] = s->filter(white, s->buf, s->amplitude * 0.5);
 230     }
 231
 232     if (!s->infinite)
 233         s->duration -= nb_samples;
 234
 235     frame->pts = s->pts;
 236     s->pts    += nb_samples;
 237     return ff_filter_frame(outlink, frame);
 238 }
 239
 240 static const AVFilterPad anoisesrc_outputs[] = {
 241     {
 242         .name          = "default",
 243         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 244         .config_props  = config_props,
 245     },
 246     { NULL }
 247 };
 248
 249 AVFilter ff_asrc_anoisesrc = {
 250     .name          = "anoisesrc",
 251     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Generate a noise audio signal."),
 252     .query_formats = query_formats,
 253     .priv_size     = sizeof(ANoiseSrcContext),
 254     .inputs        = NULL,
 255     .activate      = activate,
 256     .outputs       = anoisesrc_outputs,
 257     .priv_class    = &anoisesrc_class,
 258 };