git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavresample/audio_mix.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2012 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
   3  *
   4  * This file is part of Libav.
   5  *
   6  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include <stdint.h>
  22
  23 #include "libavutil/libm.h"
  24 #include "libavutil/samplefmt.h"
  25 #include "avresample.h"
  26 #include "internal.h"
  27 #include "audio_data.h"
  28 #include "audio_mix.h"
  29
  30 static const char *coeff_type_names[] = { "q8", "q15", "flt" };
  31
  32 void ff_audio_mix_set_func(AudioMix *am, enum AVSampleFormat fmt,
  33                            enum AVMixCoeffType coeff_type, int in_channels,
  34                            int out_channels, int ptr_align, int samples_align,
  35                            const char *descr, void *mix_func)
  36 {
  37     if (fmt == am->fmt && coeff_type == am->coeff_type &&
  38         ( in_channels ==  am->in_channels ||  in_channels == 0) &&
  39         (out_channels == am->out_channels || out_channels == 0)) {
  40         char chan_str[16];
  41         am->mix           = mix_func;
  42         am->func_descr    = descr;
  43         am->ptr_align     = ptr_align;
  44         am->samples_align = samples_align;
  45         if (ptr_align == 1 && samples_align == 1) {
  46             am->mix_generic        = mix_func;
  47             am->func_descr_generic = descr;
  48         } else {
  49             am->has_optimized_func = 1;
  50         }
  51         if (in_channels) {
  52             if (out_channels)
  53                 snprintf(chan_str, sizeof(chan_str), "[%d to %d] ",
  54                          in_channels, out_channels);
  55             else
  56                 snprintf(chan_str, sizeof(chan_str), "[%d to any] ",
  57                          in_channels);
  58         } else if (out_channels) {
  59                 snprintf(chan_str, sizeof(chan_str), "[any to %d] ",
  60                          out_channels);
  61         }
  62         av_log(am->avr, AV_LOG_DEBUG, "audio_mix: found function: [fmt=%s] "
  63                "[c=%s] %s(%s)\n", av_get_sample_fmt_name(fmt),
  64                coeff_type_names[coeff_type],
  65                (in_channels || out_channels) ? chan_str : "", descr);
  66     }
  67 }
  68
  69 #define MIX_FUNC_NAME(fmt, cfmt) mix_any_ ## fmt ##_## cfmt ##_c
  70
  71 #define MIX_FUNC_GENERIC(fmt, cfmt, stype, ctype, sumtype, expr)            \
  72 static void MIX_FUNC_NAME(fmt, cfmt)(stype **samples, ctype **matrix,       \
  73                                      int len, int out_ch, int in_ch)        \
  74 {                                                                           \
  75     int i, in, out;                                                         \
  76     stype temp[AVRESAMPLE_MAX_CHANNELS];                                    \
  77     for (i = 0; i < len; i++) {                                             \
  78         for (out = 0; out < out_ch; out++) {                                \
  79             sumtype sum = 0;                                                \
  80             for (in = 0; in < in_ch; in++)                                  \
  81                 sum += samples[in][i] * matrix[out][in];                    \
  82             temp[out] = expr;                                               \
  83         }                                                                   \
  84         for (out = 0; out < out_ch; out++)                                  \
  85             samples[out][i] = temp[out];                                    \
  86     }                                                                       \
  87 }
  88
  89 MIX_FUNC_GENERIC(FLTP, FLT, float,   float,   float,   sum)
  90 MIX_FUNC_GENERIC(S16P, FLT, int16_t, float,   float,   av_clip_int16(lrintf(sum)))
  91 MIX_FUNC_GENERIC(S16P, Q15, int16_t, int32_t, int64_t, av_clip_int16(sum >> 15))
  92 MIX_FUNC_GENERIC(S16P, Q8,  int16_t, int16_t, int32_t, av_clip_int16(sum >>  8))
  93
  94 /* TODO: templatize the channel-specific C functions */
  95
  96 static void mix_2_to_1_fltp_flt_c(float **samples, float **matrix, int len,
  97                                   int out_ch, int in_ch)
  98 {
  99     float *src0 = samples[0];
 100     float *src1 = samples[1];
 101     float *dst  = src0;
 102     float m0    = matrix[0][0];
 103     float m1    = matrix[0][1];
 104
 105     while (len > 4) {
 106         *dst++ = *src0++ * m0 + *src1++ * m1;
 107         *dst++ = *src0++ * m0 + *src1++ * m1;
 108         *dst++ = *src0++ * m0 + *src1++ * m1;
 109         *dst++ = *src0++ * m0 + *src1++ * m1;
 110         len -= 4;
 111     }
 112     while (len > 0) {
 113         *dst++ = *src0++ * m0 + *src1++ * m1;
 114         len--;
 115     }
 116 }
 117
 118 static void mix_1_to_2_fltp_flt_c(float **samples, float **matrix, int len,
 119                                   int out_ch, int in_ch)
 120 {
 121     float v;
 122     float *dst0 = samples[0];
 123     float *dst1 = samples[1];
 124     float *src  = dst0;
 125     float m0    = matrix[0][0];
 126     float m1    = matrix[1][0];
 127
 128     while (len > 4) {
 129         v = *src++;
 130         *dst0++ = v * m1;
 131         *dst1++ = v * m0;
 132         v = *src++;
 133         *dst0++ = v * m1;
 134         *dst1++ = v * m0;
 135         v = *src++;
 136         *dst0++ = v * m1;
 137         *dst1++ = v * m0;
 138         v = *src++;
 139         *dst0++ = v * m1;
 140         *dst1++ = v * m0;
 141         len -= 4;
 142     }
 143     while (len > 0) {
 144         v = *src++;
 145         *dst0++ = v * m1;
 146         *dst1++ = v * m0;
 147         len--;
 148     }
 149 }
 150
 151 static void mix_6_to_2_fltp_flt_c(float **samples, float **matrix, int len,
 152                                   int out_ch, int in_ch)
 153 {
 154     float v0, v1;
 155     float *src0 = samples[0];
 156     float *src1 = samples[1];
 157     float *src2 = samples[2];
 158     float *src3 = samples[3];
 159     float *src4 = samples[4];
 160     float *src5 = samples[5];
 161     float *dst0 = src0;
 162     float *dst1 = src1;
 163     float *m0   = matrix[0];
 164     float *m1   = matrix[1];
 165
 166     while (len > 0) {
 167         v0 = *src0++;
 168         v1 = *src1++;
 169         *dst0++ = v0      * m0[0] +
 170                   v1      * m0[1] +
 171                   *src2   * m0[2] +
 172                   *src3   * m0[3] +
 173                   *src4   * m0[4] +
 174                   *src5   * m0[5];
 175         *dst1++ = v0      * m1[0] +
 176                   v1      * m1[1] +
 177                   *src2++ * m1[2] +
 178                   *src3++ * m1[3] +
 179                   *src4++ * m1[4] +
 180                   *src5++ * m1[5];
 181         len--;
 182     }
 183 }
 184
 185 static void mix_2_to_6_fltp_flt_c(float **samples, float **matrix, int len,
 186                                   int out_ch, int in_ch)
 187 {
 188     float v0, v1;
 189     float *dst0 = samples[0];
 190     float *dst1 = samples[1];
 191     float *dst2 = samples[2];
 192     float *dst3 = samples[3];
 193     float *dst4 = samples[4];
 194     float *dst5 = samples[5];
 195     float *src0 = dst0;
 196     float *src1 = dst1;
 197
 198     while (len > 0) {
 199         v0 = *src0++;
 200         v1 = *src1++;
 201         *dst0++ = v0 * matrix[0][0] + v1 * matrix[0][1];
 202         *dst1++ = v0 * matrix[1][0] + v1 * matrix[1][1];
 203         *dst2++ = v0 * matrix[2][0] + v1 * matrix[2][1];
 204         *dst3++ = v0 * matrix[3][0] + v1 * matrix[3][1];
 205         *dst4++ = v0 * matrix[4][0] + v1 * matrix[4][1];
 206         *dst5++ = v0 * matrix[5][0] + v1 * matrix[5][1];
 207         len--;
 208     }
 209 }
 210
 211 static int mix_function_init(AudioMix *am)
 212 {
 213     /* any-to-any C versions */
 214
 215     ff_audio_mix_set_func(am, AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_MIX_COEFF_TYPE_FLT,
 216                           0, 0, 1, 1, "C", MIX_FUNC_NAME(FLTP, FLT));
 217
 218     ff_audio_mix_set_func(am, AV_SAMPLE_FMT_S16P, AV_MIX_COEFF_TYPE_FLT,
 219                           0, 0, 1, 1, "C", MIX_FUNC_NAME(S16P, FLT));
 220
 221     ff_audio_mix_set_func(am, AV_SAMPLE_FMT_S16P, AV_MIX_COEFF_TYPE_Q15,
 222                           0, 0, 1, 1, "C", MIX_FUNC_NAME(S16P, Q15));
 223
 224     ff_audio_mix_set_func(am, AV_SAMPLE_FMT_S16P, AV_MIX_COEFF_TYPE_Q8,
 225                           0, 0, 1, 1, "C", MIX_FUNC_NAME(S16P, Q8));
 226
 227     /* channel-specific C versions */
 228
 229     ff_audio_mix_set_func(am, AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_MIX_COEFF_TYPE_FLT,
 230                           2, 1, 1, 1, "C", mix_2_to_1_fltp_flt_c);
 231
 232     ff_audio_mix_set_func(am, AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_MIX_COEFF_TYPE_FLT,
 233                           1, 2, 1, 1, "C", mix_1_to_2_fltp_flt_c);
 234
 235     ff_audio_mix_set_func(am, AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_MIX_COEFF_TYPE_FLT,
 236                           6, 2, 1, 1, "C", mix_6_to_2_fltp_flt_c);
 237
 238     ff_audio_mix_set_func(am, AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_MIX_COEFF_TYPE_FLT,
 239                           2, 6, 1, 1, "C", mix_2_to_6_fltp_flt_c);
 240
 241     if (ARCH_X86)
 242         ff_audio_mix_init_x86(am);
 243
 244     if (!am->mix) {
 245         av_log(am->avr, AV_LOG_ERROR, "audio_mix: NO FUNCTION FOUND: [fmt=%s] "
 246                "[c=%s] [%d to %d]\n", av_get_sample_fmt_name(am->fmt),
 247                coeff_type_names[am->coeff_type], am->in_channels,
 248                am->out_channels);
 249         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 250     }
 251     return 0;
 252 }
 253
 254 int ff_audio_mix_init(AVAudioResampleContext *avr)
 255 {
 256     int ret;
 257
 258     /* build matrix if the user did not already set one */
 259     if (!avr->am->matrix) {
 260         int i, j;
 261         char in_layout_name[128];
 262         char out_layout_name[128];
 263         double *matrix_dbl = av_mallocz(avr->out_channels * avr->in_channels *
 264                                         sizeof(*matrix_dbl));
 265         if (!matrix_dbl)
 266             return AVERROR(ENOMEM);
 267
 268         ret = avresample_build_matrix(avr->in_channel_layout,
 269                                       avr->out_channel_layout,
 270                                       avr->center_mix_level,
 271                                       avr->surround_mix_level,
 272                                       avr->lfe_mix_level, 1, matrix_dbl,
 273                                       avr->in_channels);
 274         if (ret < 0) {
 275             av_free(matrix_dbl);
 276             return ret;
 277         }
 278
 279         av_get_channel_layout_string(in_layout_name, sizeof(in_layout_name),
 280                                      avr->in_channels, avr->in_channel_layout);
 281         av_get_channel_layout_string(out_layout_name, sizeof(out_layout_name),
 282                                      avr->out_channels, avr->out_channel_layout);
 283         av_log(avr, AV_LOG_DEBUG, "audio_mix: %s to %s\n",
 284                in_layout_name, out_layout_name);
 285         for (i = 0; i < avr->out_channels; i++) {
 286             for (j = 0; j < avr->in_channels; j++) {
 287                 av_log(avr, AV_LOG_DEBUG, "  %0.3f ",
 288                        matrix_dbl[i * avr->in_channels + j]);
 289             }
 290             av_log(avr, AV_LOG_DEBUG, "\n");
 291         }
 292
 293         ret = avresample_set_matrix(avr, matrix_dbl, avr->in_channels);
 294         if (ret < 0) {
 295             av_free(matrix_dbl);
 296             return ret;
 297         }
 298         av_free(matrix_dbl);
 299     }
 300
 301     avr->am->fmt          = avr->internal_sample_fmt;
 302     avr->am->coeff_type   = avr->mix_coeff_type;
 303     avr->am->in_layout    = avr->in_channel_layout;
 304     avr->am->out_layout   = avr->out_channel_layout;
 305     avr->am->in_channels  = avr->in_channels;
 306     avr->am->out_channels = avr->out_channels;
 307
 308     ret = mix_function_init(avr->am);
 309     if (ret < 0)
 310         return ret;
 311
 312     return 0;
 313 }
 314
 315 void ff_audio_mix_close(AudioMix *am)
 316 {
 317     if (!am)
 318         return;
 319     if (am->matrix) {
 320         av_free(am->matrix[0]);
 321         am->matrix = NULL;
 322     }
 323     memset(am->matrix_q8,  0, sizeof(am->matrix_q8 ));
 324     memset(am->matrix_q15, 0, sizeof(am->matrix_q15));
 325     memset(am->matrix_flt, 0, sizeof(am->matrix_flt));
 326 }
 327
 328 int ff_audio_mix(AudioMix *am, AudioData *src)
 329 {
 330     int use_generic = 1;
 331     int len = src->nb_samples;
 332
 333     /* determine whether to use the optimized function based on pointer and
 334        samples alignment in both the input and output */
 335     if (am->has_optimized_func) {
 336         int aligned_len = FFALIGN(len, am->samples_align);
 337         if (!(src->ptr_align % am->ptr_align) &&
 338             src->samples_align >= aligned_len) {
 339             len = aligned_len;
 340             use_generic = 0;
 341         }
 342     }
 343     av_dlog(am->avr, "audio_mix: %d samples - %d to %d channels (%s)\n",
 344             src->nb_samples, am->in_channels, am->out_channels,
 345             use_generic ? am->func_descr_generic : am->func_descr);
 346
 347     if (use_generic)
 348         am->mix_generic(src->data, am->matrix, len, am->out_channels,
 349                         am->in_channels);
 350     else
 351         am->mix(src->data, am->matrix, len, am->out_channels, am->in_channels);
 352
 353     ff_audio_data_set_channels(src, am->out_channels);
 354
 355     return 0;
 356 }