git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libswresample/rematrix.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2011 Michael Niedermayer (michaelni@gmx.at)
   3  *
   4  * This file is part of libswresample
   5  *
   6  * libswresample 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  * libswresample 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 libswresample; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "swresample_internal.h"
  22 #include "libavutil/audioconvert.h"
  23 #include "libavutil/avassert.h"
  24
  25 #define ONE (1.0)
  26 #define R(x) x
  27 #define SAMPLE float
  28 #define COEFF float
  29 #define RENAME(x) x ## _float
  30 #include "rematrix_template.c"
  31 #undef SAMPLE
  32 #undef RENAME
  33 #undef R
  34 #undef ONE
  35 #undef COEFF
  36
  37 #define ONE (-32768)
  38 #define R(x) (((x) + 16384)>>15)
  39 #define SAMPLE int16_t
  40 #define COEFF int
  41 #define RENAME(x) x ## _s16
  42 #include "rematrix_template.c"
  43
  44
  45 #define FRONT_LEFT             0
  46 #define FRONT_RIGHT            1
  47 #define FRONT_CENTER           2
  48 #define LOW_FREQUENCY          3
  49 #define BACK_LEFT              4
  50 #define BACK_RIGHT             5
  51 #define FRONT_LEFT_OF_CENTER   6
  52 #define FRONT_RIGHT_OF_CENTER  7
  53 #define BACK_CENTER            8
  54 #define SIDE_LEFT              9
  55 #define SIDE_RIGHT             10
  56 #define TOP_CENTER             11
  57 #define TOP_FRONT_LEFT         12
  58 #define TOP_FRONT_CENTER       13
  59 #define TOP_FRONT_RIGHT        14
  60 #define TOP_BACK_LEFT          15
  61 #define TOP_BACK_CENTER        16
  62 #define TOP_BACK_RIGHT         17
  63
  64 static int even(int64_t layout){
  65     if(!layout) return 1;
  66     if(layout&(layout-1)) return 1;
  67     return 0;
  68 }
  69
  70 static int sane_layout(int64_t layout){
  71     if(!(layout & AV_CH_LAYOUT_SURROUND)) // at least 1 front speaker
  72         return 0;
  73     if(!even(layout & (AV_CH_FRONT_LEFT | AV_CH_FRONT_RIGHT))) // no asymetric front
  74         return 0;
  75     if(!even(layout & (AV_CH_SIDE_LEFT | AV_CH_SIDE_RIGHT)))   // no asymetric side
  76         return 0;
  77     if(!even(layout & (AV_CH_BACK_LEFT | AV_CH_BACK_RIGHT)))
  78         return 0;
  79     if(!even(layout & (AV_CH_FRONT_LEFT_OF_CENTER | AV_CH_FRONT_RIGHT_OF_CENTER)))
  80         return 0;
  81     if(av_get_channel_layout_nb_channels(layout) >= SWR_CH_MAX)
  82         return 0;
  83
  84     return 1;
  85 }
  86
  87 int swri_rematrix_init(SwrContext *s){
  88     int i, j, out_i;
  89     double matrix[64][64]={{0}};
  90     int64_t unaccounted= s->in_ch_layout & ~s->out_ch_layout;
  91     double maxcoef=0;
  92
  93     for(i=0; i<64; i++){
  94         if(s->in_ch_layout & s->out_ch_layout & (1LL<<i))
  95             matrix[i][i]= 1.0;
  96     }
  97
  98     if(!sane_layout(s->in_ch_layout)){
  99         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Input channel layout isnt supported\n");
 100         return AVERROR(EINVAL);
 101     }
 102     if(!sane_layout(s->out_ch_layout)){
 103         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Output channel layout isnt supported\n");
 104         return AVERROR(EINVAL);
 105     }
 106
 107 //FIXME implement dolby surround
 108 //FIXME implement full ac3
 109
 110
 111     if(unaccounted & AV_CH_FRONT_CENTER){
 112         if((s->out_ch_layout & AV_CH_LAYOUT_STEREO) == AV_CH_LAYOUT_STEREO){
 113             matrix[ FRONT_LEFT][FRONT_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 114             matrix[FRONT_RIGHT][FRONT_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 115         }else
 116             av_assert0(0);
 117     }
 118     if(unaccounted & AV_CH_LAYOUT_STEREO){
 119         if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER){
 120             matrix[FRONT_CENTER][ FRONT_LEFT]+= M_SQRT1_2;
 121             matrix[FRONT_CENTER][FRONT_RIGHT]+= M_SQRT1_2;
 122             if(s->in_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER)
 123                 matrix[FRONT_CENTER][ FRONT_CENTER] = s->clev*sqrt(2);
 124         }else
 125             av_assert0(0);
 126     }
 127
 128     if(unaccounted & AV_CH_BACK_CENTER){
 129         if(s->out_ch_layout & AV_CH_BACK_LEFT){
 130             matrix[ BACK_LEFT][BACK_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 131             matrix[BACK_RIGHT][BACK_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 132         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_SIDE_LEFT){
 133             matrix[ SIDE_LEFT][BACK_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 134             matrix[SIDE_RIGHT][BACK_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 135         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_LEFT){
 136             matrix[ FRONT_LEFT][BACK_CENTER]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 137             matrix[FRONT_RIGHT][BACK_CENTER]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 138         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER){
 139             matrix[ FRONT_CENTER][BACK_CENTER]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 140         }else
 141             av_assert0(0);
 142     }
 143     if(unaccounted & AV_CH_BACK_LEFT){
 144         if(s->out_ch_layout & AV_CH_BACK_CENTER){
 145             matrix[BACK_CENTER][ BACK_LEFT]+= M_SQRT1_2;
 146             matrix[BACK_CENTER][BACK_RIGHT]+= M_SQRT1_2;
 147         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_SIDE_LEFT){
 148             if(s->in_ch_layout & AV_CH_SIDE_LEFT){
 149                 matrix[ SIDE_LEFT][ BACK_LEFT]+= M_SQRT1_2;
 150                 matrix[SIDE_RIGHT][BACK_RIGHT]+= M_SQRT1_2;
 151             }else{
 152             matrix[ SIDE_LEFT][ BACK_LEFT]+= 1.0;
 153             matrix[SIDE_RIGHT][BACK_RIGHT]+= 1.0;
 154             }
 155         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_LEFT){
 156             matrix[ FRONT_LEFT][ BACK_LEFT]+= s->slev;
 157             matrix[FRONT_RIGHT][BACK_RIGHT]+= s->slev;
 158         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER){
 159             matrix[ FRONT_CENTER][BACK_LEFT ]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 160             matrix[ FRONT_CENTER][BACK_RIGHT]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 161         }else
 162             av_assert0(0);
 163     }
 164
 165     if(unaccounted & AV_CH_SIDE_LEFT){
 166         if(s->out_ch_layout & AV_CH_BACK_LEFT){
 167             matrix[ BACK_LEFT][ SIDE_LEFT]+= 1.0;
 168             matrix[BACK_RIGHT][SIDE_RIGHT]+= 1.0;
 169         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_BACK_CENTER){
 170             matrix[BACK_CENTER][ SIDE_LEFT]+= M_SQRT1_2;
 171             matrix[BACK_CENTER][SIDE_RIGHT]+= M_SQRT1_2;
 172         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_LEFT){
 173             matrix[ FRONT_LEFT][ SIDE_LEFT]+= s->slev;
 174             matrix[FRONT_RIGHT][SIDE_RIGHT]+= s->slev;
 175         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER){
 176             matrix[ FRONT_CENTER][SIDE_LEFT ]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 177             matrix[ FRONT_CENTER][SIDE_RIGHT]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 178         }else
 179             av_assert0(0);
 180     }
 181
 182     if(unaccounted & AV_CH_FRONT_LEFT_OF_CENTER){
 183         if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_LEFT){
 184             matrix[ FRONT_LEFT][ FRONT_LEFT_OF_CENTER]+= 1.0;
 185             matrix[FRONT_RIGHT][FRONT_RIGHT_OF_CENTER]+= 1.0;
 186         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER){
 187             matrix[ FRONT_CENTER][ FRONT_LEFT_OF_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 188             matrix[ FRONT_CENTER][FRONT_RIGHT_OF_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 189         }else
 190             av_assert0(0);
 191     }
 192
 193     //FIXME quantize for integeres
 194     for(out_i=i=0; i<64; i++){
 195         double sum=0;
 196         int in_i=0;
 197         int ch_in=0;
 198         for(j=0; j<64; j++){
 199             s->matrix[out_i][in_i]= matrix[i][j];
 200             s->matrix32[out_i][in_i]= lrintf(matrix[i][j] * 32768);
 201             if(matrix[i][j]){
 202                 s->matrix_ch[out_i][++ch_in]= in_i;
 203                 sum += fabs(matrix[i][j]);
 204             }
 205             if(s->in_ch_layout & (1ULL<<j))
 206                 in_i++;
 207         }
 208         s->matrix_ch[out_i][0]= ch_in;
 209         maxcoef= FFMAX(maxcoef, sum);
 210         if(s->out_ch_layout & (1ULL<<i))
 211             out_i++;
 212     }
 213     if(s->rematrix_volume  < 0)
 214         maxcoef = -s->rematrix_volume;
 215
 216     if((   s->out_sample_fmt < AV_SAMPLE_FMT_FLT
 217         || s->int_sample_fmt < AV_SAMPLE_FMT_FLT) && maxcoef > 1.0){
 218         for(i=0; i<SWR_CH_MAX; i++)
 219             for(j=0; j<SWR_CH_MAX; j++){
 220                 s->matrix[i][j] /= maxcoef;
 221                 s->matrix32[i][j]= lrintf(s->matrix[i][j] * 32768);
 222             }
 223     }
 224
 225     if(s->rematrix_volume > 0){
 226         for(i=0; i<SWR_CH_MAX; i++)
 227             for(j=0; j<SWR_CH_MAX; j++){
 228                 s->matrix[i][j] *= s->rematrix_volume;
 229                 s->matrix32[i][j]= lrintf(s->matrix[i][j] * 32768);
 230             }
 231     }
 232
 233     for(i=0; i<av_get_channel_layout_nb_channels(s->out_ch_layout); i++){
 234         for(j=0; j<av_get_channel_layout_nb_channels(s->in_ch_layout); j++){
 235             av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%f ", s->matrix[i][j]);
 236         }
 237         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "\n");
 238     }
 239     return 0;
 240 }
 241
 242 int swri_rematrix(SwrContext *s, AudioData *out, AudioData *in, int len, int mustcopy){
 243     int out_i, in_i, i, j;
 244
 245     av_assert0(out->ch_count == av_get_channel_layout_nb_channels(s->out_ch_layout));
 246     av_assert0(in ->ch_count == av_get_channel_layout_nb_channels(s-> in_ch_layout));
 247
 248     for(out_i=0; out_i<out->ch_count; out_i++){
 249         switch(s->matrix_ch[out_i][0]){
 250         case 1:
 251             in_i= s->matrix_ch[out_i][1];
 252             if(mustcopy || s->matrix[out_i][in_i]!=1.0){
 253                 if(s->int_sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT){
 254                     copy_float((float  *)out->ch[out_i], (const float  *)in->ch[in_i], s->matrix  [out_i][in_i], len);
 255                 }else
 256                     copy_s16  ((int16_t*)out->ch[out_i], (const int16_t*)in->ch[in_i], s->matrix32[out_i][in_i], len);
 257             }else{
 258                 out->ch[out_i]= in->ch[in_i];
 259             }
 260             break;
 261         case 2:
 262             if(s->int_sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT){
 263                 sum2_float((float  *)out->ch[out_i], (const float  *)in->ch[ s->matrix_ch[out_i][1] ],           (const float  *)in->ch[ s->matrix_ch[out_i][2] ],
 264                                  s->matrix[out_i][ s->matrix_ch[out_i][1] ], s->matrix[out_i][ s->matrix_ch[out_i][2] ],
 265                            len);
 266             }else{
 267                 sum2_s16  ((int16_t*)out->ch[out_i], (const int16_t*)in->ch[ s->matrix_ch[out_i][1] ],           (const int16_t*)in->ch[ s->matrix_ch[out_i][2] ],
 268                                  s->matrix32[out_i][ s->matrix_ch[out_i][1] ], s->matrix32[out_i][ s->matrix_ch[out_i][2] ],
 269                            len);
 270             }
 271             break;
 272         default:
 273             if(s->int_sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT){
 274                 for(i=0; i<len; i++){
 275                     float v=0;
 276                     for(j=0; j<s->matrix_ch[out_i][0]; j++){
 277                         in_i= s->matrix_ch[out_i][1+j];
 278                         v+= ((float*)in->ch[in_i])[i] * s->matrix[out_i][in_i];
 279                     }
 280                     ((float*)out->ch[out_i])[i]= v;
 281                 }
 282             }else{
 283                 for(i=0; i<len; i++){
 284                     int v=0;
 285                     for(j=0; j<s->matrix_ch[out_i][0]; j++){
 286                         in_i= s->matrix_ch[out_i][1+j];
 287                         v+= ((int16_t*)in->ch[in_i])[i] * s->matrix32[out_i][in_i];
 288                     }
 289                     ((int16_t*)out->ch[out_i])[i]= (v + 16384)>>15;
 290                 }
 291             }
 292         }
 293     }
 294     return 0;
 295 }