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 int swr_set_matrix(struct SwrContext *s, const double *matrix, int stride)
  65 {
  66     int nb_in, nb_out, in, out;
  67
  68     if (!s || s->in_convert) // s needs to be allocated but not initialized
  69         return AVERROR(EINVAL);
  70     memset(s->matrix, 0, sizeof(s->matrix));
  71     nb_in  = av_get_channel_layout_nb_channels(s->in_ch_layout);
  72     nb_out = av_get_channel_layout_nb_channels(s->out_ch_layout);
  73     for (out = 0; out < nb_out; out++) {
  74         for (in = 0; in < nb_in; in++)
  75             s->matrix[out][in] = matrix[in];
  76         matrix += stride;
  77     }
  78     s->rematrix_custom = 1;
  79     return 0;
  80 }
  81
  82 static int even(int64_t layout){
  83     if(!layout) return 1;
  84     if(layout&(layout-1)) return 1;
  85     return 0;
  86 }
  87
  88 static int sane_layout(int64_t layout){
  89     if(!(layout & AV_CH_LAYOUT_SURROUND)) // at least 1 front speaker
  90         return 0;
  91     if(!even(layout & (AV_CH_FRONT_LEFT | AV_CH_FRONT_RIGHT))) // no asymetric front
  92         return 0;
  93     if(!even(layout & (AV_CH_SIDE_LEFT | AV_CH_SIDE_RIGHT)))   // no asymetric side
  94         return 0;
  95     if(!even(layout & (AV_CH_BACK_LEFT | AV_CH_BACK_RIGHT)))
  96         return 0;
  97     if(!even(layout & (AV_CH_FRONT_LEFT_OF_CENTER | AV_CH_FRONT_RIGHT_OF_CENTER)))
  98         return 0;
  99     if(av_get_channel_layout_nb_channels(layout) >= SWR_CH_MAX)
 100         return 0;
 101
 102     return 1;
 103 }
 104
 105 static int auto_matrix(SwrContext *s)
 106 {
 107     int i, j, out_i;
 108     double matrix[64][64]={{0}};
 109     int64_t unaccounted= s->in_ch_layout & ~s->out_ch_layout;
 110     double maxcoef=0;
 111
 112     memset(s->matrix, 0, sizeof(s->matrix));
 113     for(i=0; i<64; i++){
 114         if(s->in_ch_layout & s->out_ch_layout & (1LL<<i))
 115             matrix[i][i]= 1.0;
 116     }
 117
 118     if(!sane_layout(s->in_ch_layout)){
 119         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Input channel layout isnt supported\n");
 120         return AVERROR(EINVAL);
 121     }
 122     if(!sane_layout(s->out_ch_layout)){
 123         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "Output channel layout isnt supported\n");
 124         return AVERROR(EINVAL);
 125     }
 126
 127 //FIXME implement dolby surround
 128 //FIXME implement full ac3
 129
 130
 131     if(unaccounted & AV_CH_FRONT_CENTER){
 132         if((s->out_ch_layout & AV_CH_LAYOUT_STEREO) == AV_CH_LAYOUT_STEREO){
 133             matrix[ FRONT_LEFT][FRONT_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 134             matrix[FRONT_RIGHT][FRONT_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 135         }else
 136             av_assert0(0);
 137     }
 138     if(unaccounted & AV_CH_LAYOUT_STEREO){
 139         if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER){
 140             matrix[FRONT_CENTER][ FRONT_LEFT]+= M_SQRT1_2;
 141             matrix[FRONT_CENTER][FRONT_RIGHT]+= M_SQRT1_2;
 142             if(s->in_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER)
 143                 matrix[FRONT_CENTER][ FRONT_CENTER] = s->clev*sqrt(2);
 144         }else
 145             av_assert0(0);
 146     }
 147
 148     if(unaccounted & AV_CH_BACK_CENTER){
 149         if(s->out_ch_layout & AV_CH_BACK_LEFT){
 150             matrix[ BACK_LEFT][BACK_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 151             matrix[BACK_RIGHT][BACK_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 152         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_SIDE_LEFT){
 153             matrix[ SIDE_LEFT][BACK_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 154             matrix[SIDE_RIGHT][BACK_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 155         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_LEFT){
 156             matrix[ FRONT_LEFT][BACK_CENTER]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 157             matrix[FRONT_RIGHT][BACK_CENTER]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 158         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER){
 159             matrix[ FRONT_CENTER][BACK_CENTER]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 160         }else
 161             av_assert0(0);
 162     }
 163     if(unaccounted & AV_CH_BACK_LEFT){
 164         if(s->out_ch_layout & AV_CH_BACK_CENTER){
 165             matrix[BACK_CENTER][ BACK_LEFT]+= M_SQRT1_2;
 166             matrix[BACK_CENTER][BACK_RIGHT]+= M_SQRT1_2;
 167         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_SIDE_LEFT){
 168             if(s->in_ch_layout & AV_CH_SIDE_LEFT){
 169                 matrix[ SIDE_LEFT][ BACK_LEFT]+= M_SQRT1_2;
 170                 matrix[SIDE_RIGHT][BACK_RIGHT]+= M_SQRT1_2;
 171             }else{
 172             matrix[ SIDE_LEFT][ BACK_LEFT]+= 1.0;
 173             matrix[SIDE_RIGHT][BACK_RIGHT]+= 1.0;
 174             }
 175         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_LEFT){
 176             matrix[ FRONT_LEFT][ BACK_LEFT]+= s->slev;
 177             matrix[FRONT_RIGHT][BACK_RIGHT]+= s->slev;
 178         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER){
 179             matrix[ FRONT_CENTER][BACK_LEFT ]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 180             matrix[ FRONT_CENTER][BACK_RIGHT]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 181         }else
 182             av_assert0(0);
 183     }
 184
 185     if(unaccounted & AV_CH_SIDE_LEFT){
 186         if(s->out_ch_layout & AV_CH_BACK_LEFT){
 187             matrix[ BACK_LEFT][ SIDE_LEFT]+= 1.0;
 188             matrix[BACK_RIGHT][SIDE_RIGHT]+= 1.0;
 189         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_BACK_CENTER){
 190             matrix[BACK_CENTER][ SIDE_LEFT]+= M_SQRT1_2;
 191             matrix[BACK_CENTER][SIDE_RIGHT]+= M_SQRT1_2;
 192         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_LEFT){
 193             matrix[ FRONT_LEFT][ SIDE_LEFT]+= s->slev;
 194             matrix[FRONT_RIGHT][SIDE_RIGHT]+= s->slev;
 195         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER){
 196             matrix[ FRONT_CENTER][SIDE_LEFT ]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 197             matrix[ FRONT_CENTER][SIDE_RIGHT]+= s->slev*M_SQRT1_2;
 198         }else
 199             av_assert0(0);
 200     }
 201
 202     if(unaccounted & AV_CH_FRONT_LEFT_OF_CENTER){
 203         if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_LEFT){
 204             matrix[ FRONT_LEFT][ FRONT_LEFT_OF_CENTER]+= 1.0;
 205             matrix[FRONT_RIGHT][FRONT_RIGHT_OF_CENTER]+= 1.0;
 206         }else if(s->out_ch_layout & AV_CH_FRONT_CENTER){
 207             matrix[ FRONT_CENTER][ FRONT_LEFT_OF_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 208             matrix[ FRONT_CENTER][FRONT_RIGHT_OF_CENTER]+= M_SQRT1_2;
 209         }else
 210             av_assert0(0);
 211     }
 212     for(out_i=i=0; i<64; i++){
 213         double sum=0;
 214         int in_i=0;
 215         for(j=0; j<64; j++){
 216             s->matrix[out_i][in_i]= matrix[i][j];
 217             if(matrix[i][j]){
 218                 sum += fabs(matrix[i][j]);
 219             }
 220             if(s->in_ch_layout & (1ULL<<j))
 221                 in_i++;
 222         }
 223         maxcoef= FFMAX(maxcoef, sum);
 224         if(s->out_ch_layout & (1ULL<<i))
 225             out_i++;
 226     }
 227     if(s->rematrix_volume  < 0)
 228         maxcoef = -s->rematrix_volume;
 229
 230     if((   s->out_sample_fmt < AV_SAMPLE_FMT_FLT
 231         || s->int_sample_fmt < AV_SAMPLE_FMT_FLT) && maxcoef > 1.0){
 232         for(i=0; i<SWR_CH_MAX; i++)
 233             for(j=0; j<SWR_CH_MAX; j++){
 234                 s->matrix[i][j] /= maxcoef;
 235             }
 236     }
 237
 238     if(s->rematrix_volume > 0){
 239         for(i=0; i<SWR_CH_MAX; i++)
 240             for(j=0; j<SWR_CH_MAX; j++){
 241                 s->matrix[i][j] *= s->rematrix_volume;
 242             }
 243     }
 244
 245     for(i=0; i<av_get_channel_layout_nb_channels(s->out_ch_layout); i++){
 246         for(j=0; j<av_get_channel_layout_nb_channels(s->in_ch_layout); j++){
 247             av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%f ", s->matrix[i][j]);
 248         }
 249         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "\n");
 250     }
 251     return 0;
 252 }
 253
 254 int swri_rematrix_init(SwrContext *s){
 255     int i, j;
 256
 257     if (!s->rematrix_custom) {
 258         int r = auto_matrix(s);
 259         if (r)
 260             return r;
 261     }
 262     //FIXME quantize for integeres
 263     for (i = 0; i < SWR_CH_MAX; i++) {
 264         int ch_in=0;
 265         for (j = 0; j < SWR_CH_MAX; j++) {
 266             s->matrix32[i][j]= lrintf(s->matrix[i][j] * 32768);
 267             if(s->matrix[i][j])
 268                 s->matrix_ch[i][++ch_in]= j;
 269         }
 270         s->matrix_ch[i][0]= ch_in;
 271     }
 272     return 0;
 273 }
 274
 275 int swri_rematrix(SwrContext *s, AudioData *out, AudioData *in, int len, int mustcopy){
 276     int out_i, in_i, i, j;
 277
 278     av_assert0(out->ch_count == av_get_channel_layout_nb_channels(s->out_ch_layout));
 279     av_assert0(in ->ch_count == av_get_channel_layout_nb_channels(s-> in_ch_layout));
 280
 281     for(out_i=0; out_i<out->ch_count; out_i++){
 282         switch(s->matrix_ch[out_i][0]){
 283         case 0:
 284             memset(out->ch[out_i], 0, len * (s->int_sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT ? sizeof(float) : sizeof(int16_t)));
 285             break;
 286         case 1:
 287             in_i= s->matrix_ch[out_i][1];
 288             if(mustcopy || s->matrix[out_i][in_i]!=1.0){
 289                 if(s->int_sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT){
 290                     copy_float((float  *)out->ch[out_i], (const float  *)in->ch[in_i], s->matrix  [out_i][in_i], len);
 291                 }else
 292                     copy_s16  ((int16_t*)out->ch[out_i], (const int16_t*)in->ch[in_i], s->matrix32[out_i][in_i], len);
 293             }else{
 294                 out->ch[out_i]= in->ch[in_i];
 295             }
 296             break;
 297         case 2:
 298             if(s->int_sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT){
 299                 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] ],
 300                                  s->matrix[out_i][ s->matrix_ch[out_i][1] ], s->matrix[out_i][ s->matrix_ch[out_i][2] ],
 301                            len);
 302             }else{
 303                 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] ],
 304                                  s->matrix32[out_i][ s->matrix_ch[out_i][1] ], s->matrix32[out_i][ s->matrix_ch[out_i][2] ],
 305                            len);
 306             }
 307             break;
 308         default:
 309             if(s->int_sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT){
 310                 for(i=0; i<len; i++){
 311                     float v=0;
 312                     for(j=0; j<s->matrix_ch[out_i][0]; j++){
 313                         in_i= s->matrix_ch[out_i][1+j];
 314                         v+= ((float*)in->ch[in_i])[i] * s->matrix[out_i][in_i];
 315                     }
 316                     ((float*)out->ch[out_i])[i]= v;
 317                 }
 318             }else{
 319                 for(i=0; i<len; i++){
 320                     int v=0;
 321                     for(j=0; j<s->matrix_ch[out_i][0]; j++){
 322                         in_i= s->matrix_ch[out_i][1+j];
 323                         v+= ((int16_t*)in->ch[in_i])[i] * s->matrix32[out_i][in_i];
 324                     }
 325                     ((int16_t*)out->ch[out_i])[i]= (v + 16384)>>15;
 326                 }
 327             }
 328         }
 329     }
 330     return 0;
 331 }