LCOV - code coverage report
Current view: top level - libavfilter - af_headphone.c (source / functions) Hit Total Coverage
Test: coverage.info Lines: 0 489 0.0 %
Date: 2018-05-20 11:54:08 Functions: 0 13 0.0 %

          Line data    Source code
       1             : /*
       2             :  * Copyright (C) 2017 Paul B Mahol
       3             :  * Copyright (C) 2013-2015 Andreas Fuchs, Wolfgang Hrauda
       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 <math.h>
      22             : 
      23             : #include "libavutil/audio_fifo.h"
      24             : #include "libavutil/avstring.h"
      25             : #include "libavutil/channel_layout.h"
      26             : #include "libavutil/float_dsp.h"
      27             : #include "libavutil/intmath.h"
      28             : #include "libavutil/opt.h"
      29             : #include "libavcodec/avfft.h"
      30             : 
      31             : #include "avfilter.h"
      32             : #include "filters.h"
      33             : #include "internal.h"
      34             : #include "audio.h"
      35             : 
      36             : #define TIME_DOMAIN      0
      37             : #define FREQUENCY_DOMAIN 1
      38             : 
      39             : #define HRIR_STEREO 0
      40             : #define HRIR_MULTI  1
      41             : 
      42             : typedef struct HeadphoneContext {
      43             :     const AVClass *class;
      44             : 
      45             :     char *map;
      46             :     int type;
      47             : 
      48             :     int lfe_channel;
      49             : 
      50             :     int have_hrirs;
      51             :     int eof_hrirs;
      52             : 
      53             :     int ir_len;
      54             : 
      55             :     int mapping[64];
      56             : 
      57             :     int nb_inputs;
      58             : 
      59             :     int nb_irs;
      60             : 
      61             :     float gain;
      62             :     float lfe_gain, gain_lfe;
      63             : 
      64             :     float *ringbuffer[2];
      65             :     int write[2];
      66             : 
      67             :     int buffer_length;
      68             :     int n_fft;
      69             :     int size;
      70             :     int hrir_fmt;
      71             : 
      72             :     int *delay[2];
      73             :     float *data_ir[2];
      74             :     float *temp_src[2];
      75             :     FFTComplex *temp_fft[2];
      76             : 
      77             :     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
      78             :     FFTComplex *data_hrtf[2];
      79             : 
      80             :     AVFloatDSPContext *fdsp;
      81             :     struct headphone_inputs {
      82             :         AVAudioFifo *fifo;
      83             :         AVFrame     *frame;
      84             :         int          ir_len;
      85             :         int          delay_l;
      86             :         int          delay_r;
      87             :         int          eof;
      88             :     } *in;
      89             : } HeadphoneContext;
      90             : 
      91           0 : static int parse_channel_name(HeadphoneContext *s, int x, char **arg, int *rchannel, char *buf)
      92             : {
      93           0 :     int len, i, channel_id = 0;
      94             :     int64_t layout, layout0;
      95             : 
      96           0 :     if (sscanf(*arg, "%7[A-Z]%n", buf, &len)) {
      97           0 :         layout0 = layout = av_get_channel_layout(buf);
      98           0 :         if (layout == AV_CH_LOW_FREQUENCY)
      99           0 :             s->lfe_channel = x;
     100           0 :         for (i = 32; i > 0; i >>= 1) {
     101           0 :             if (layout >= 1LL << i) {
     102           0 :                 channel_id += i;
     103           0 :                 layout >>= i;
     104             :             }
     105             :         }
     106           0 :         if (channel_id >= 64 || layout0 != 1LL << channel_id)
     107           0 :             return AVERROR(EINVAL);
     108           0 :         *rchannel = channel_id;
     109           0 :         *arg += len;
     110           0 :         return 0;
     111             :     }
     112           0 :     return AVERROR(EINVAL);
     113             : }
     114             : 
     115           0 : static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
     116             : {
     117           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     118           0 :     char *arg, *tokenizer, *p, *args = av_strdup(s->map);
     119             :     int i;
     120             : 
     121           0 :     if (!args)
     122           0 :         return;
     123           0 :     p = args;
     124             : 
     125           0 :     s->lfe_channel = -1;
     126           0 :     s->nb_inputs = 1;
     127             : 
     128           0 :     for (i = 0; i < 64; i++) {
     129           0 :         s->mapping[i] = -1;
     130             :     }
     131             : 
     132           0 :     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
     133             :         int out_ch_id;
     134             :         char buf[8];
     135             : 
     136           0 :         p = NULL;
     137           0 :         if (parse_channel_name(s, s->nb_irs, &arg, &out_ch_id, buf)) {
     138           0 :             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", buf);
     139           0 :             continue;
     140             :         }
     141           0 :         s->mapping[s->nb_irs] = out_ch_id;
     142           0 :         s->nb_irs++;
     143             :     }
     144             : 
     145           0 :     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
     146           0 :         s->nb_inputs = 2;
     147             :     else
     148           0 :         s->nb_inputs = s->nb_irs + 1;
     149             : 
     150           0 :     av_free(args);
     151             : }
     152             : 
     153             : typedef struct ThreadData {
     154             :     AVFrame *in, *out;
     155             :     int *write;
     156             :     int **delay;
     157             :     float **ir;
     158             :     int *n_clippings;
     159             :     float **ringbuffer;
     160             :     float **temp_src;
     161             :     FFTComplex **temp_fft;
     162             : } ThreadData;
     163             : 
     164           0 : static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
     165             : {
     166           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     167           0 :     ThreadData *td = arg;
     168           0 :     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
     169           0 :     int offset = jobnr;
     170           0 :     int *write = &td->write[jobnr];
     171           0 :     const int *const delay = td->delay[jobnr];
     172           0 :     const float *const ir = td->ir[jobnr];
     173           0 :     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
     174           0 :     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
     175           0 :     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
     176           0 :     const int ir_len = s->ir_len;
     177           0 :     const float *src = (const float *)in->data[0];
     178           0 :     float *dst = (float *)out->data[0];
     179           0 :     const int in_channels = in->channels;
     180           0 :     const int buffer_length = s->buffer_length;
     181           0 :     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
     182             :     float *buffer[16];
     183           0 :     int wr = *write;
     184             :     int read;
     185             :     int i, l;
     186             : 
     187           0 :     dst += offset;
     188           0 :     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
     189           0 :         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
     190             :     }
     191             : 
     192           0 :     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
     193           0 :         const float *temp_ir = ir;
     194             : 
     195           0 :         *dst = 0;
     196           0 :         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
     197           0 :             *(buffer[l] + wr) = src[l];
     198             :         }
     199             : 
     200           0 :         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
     201           0 :             const float *const bptr = buffer[l];
     202             : 
     203           0 :             if (l == s->lfe_channel) {
     204           0 :                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
     205           0 :                 temp_ir += FFALIGN(ir_len, 16);
     206           0 :                 continue;
     207             :             }
     208             : 
     209           0 :             read = (wr - *(delay + l) - (ir_len - 1) + buffer_length) & modulo;
     210             : 
     211           0 :             if (read + ir_len < buffer_length) {
     212           0 :                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
     213             :             } else {
     214           0 :                 int len = FFMIN(ir_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
     215             : 
     216           0 :                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
     217           0 :                 memcpy(temp_src + len, bptr, (ir_len - len) * sizeof(*temp_src));
     218             :             }
     219             : 
     220           0 :             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, ir_len);
     221           0 :             temp_ir += FFALIGN(ir_len, 16);
     222             :         }
     223             : 
     224           0 :         if (fabs(*dst) > 1)
     225           0 :             *n_clippings += 1;
     226             : 
     227           0 :         dst += 2;
     228           0 :         src += in_channels;
     229           0 :         wr   = (wr + 1) & modulo;
     230             :     }
     231             : 
     232           0 :     *write = wr;
     233             : 
     234           0 :     return 0;
     235             : }
     236             : 
     237           0 : static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
     238             : {
     239           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     240           0 :     ThreadData *td = arg;
     241           0 :     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
     242           0 :     int offset = jobnr;
     243           0 :     int *write = &td->write[jobnr];
     244           0 :     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
     245           0 :     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
     246           0 :     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
     247           0 :     const int ir_len = s->ir_len;
     248           0 :     const float *src = (const float *)in->data[0];
     249           0 :     float *dst = (float *)out->data[0];
     250           0 :     const int in_channels = in->channels;
     251           0 :     const int buffer_length = s->buffer_length;
     252           0 :     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
     253           0 :     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
     254           0 :     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
     255           0 :     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
     256           0 :     const int n_fft = s->n_fft;
     257           0 :     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
     258             :     FFTComplex *hrtf_offset;
     259           0 :     int wr = *write;
     260             :     int n_read;
     261             :     int i, j;
     262             : 
     263           0 :     dst += offset;
     264             : 
     265           0 :     n_read = FFMIN(s->ir_len, in->nb_samples);
     266           0 :     for (j = 0; j < n_read; j++) {
     267           0 :         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
     268           0 :         ringbuffer[wr] = 0.0;
     269           0 :         wr  = (wr + 1) & modulo;
     270             :     }
     271             : 
     272           0 :     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
     273           0 :         dst[2 * j] = 0;
     274             :     }
     275             : 
     276           0 :     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
     277           0 :         if (i == s->lfe_channel) {
     278           0 :             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
     279           0 :                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
     280             :             }
     281           0 :             continue;
     282             :         }
     283             : 
     284           0 :         offset = i * n_fft;
     285           0 :         hrtf_offset = hrtf + offset;
     286             : 
     287           0 :         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
     288             : 
     289           0 :         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
     290           0 :             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
     291             :         }
     292             : 
     293           0 :         av_fft_permute(fft, fft_in);
     294           0 :         av_fft_calc(fft, fft_in);
     295           0 :         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
     296           0 :             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
     297           0 :             const float re = fft_in[j].re;
     298           0 :             const float im = fft_in[j].im;
     299             : 
     300           0 :             fft_in[j].re = re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
     301           0 :             fft_in[j].im = re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
     302             :         }
     303             : 
     304           0 :         av_fft_permute(ifft, fft_in);
     305           0 :         av_fft_calc(ifft, fft_in);
     306             : 
     307           0 :         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
     308           0 :             dst[2 * j] += fft_in[j].re * fft_scale;
     309             :         }
     310             : 
     311           0 :         for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
     312           0 :             int write_pos = (wr + j) & modulo;
     313             : 
     314           0 :             *(ringbuffer + write_pos) += fft_in[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
     315             :         }
     316             :     }
     317             : 
     318           0 :     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
     319           0 :         if (fabs(*dst) > 1) {
     320           0 :             n_clippings[0]++;
     321             :         }
     322             : 
     323           0 :         dst += 2;
     324             :     }
     325             : 
     326           0 :     *write = wr;
     327             : 
     328           0 :     return 0;
     329             : }
     330             : 
     331           0 : static int read_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number, AVFrame *frame)
     332             : {
     333           0 :     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
     334           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     335             :     int ir_len, max_ir_len, ret;
     336             : 
     337           0 :     ret = av_audio_fifo_write(s->in[input_number].fifo, (void **)frame->extended_data,
     338           0 :                              frame->nb_samples);
     339           0 :     av_frame_free(&frame);
     340             : 
     341           0 :     if (ret < 0)
     342           0 :         return ret;
     343             : 
     344           0 :     ir_len = av_audio_fifo_size(s->in[input_number].fifo);
     345           0 :     max_ir_len = 65536;
     346           0 :     if (ir_len > max_ir_len) {
     347           0 :         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
     348           0 :         return AVERROR(EINVAL);
     349             :     }
     350           0 :     s->in[input_number].ir_len = ir_len;
     351           0 :     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
     352             : 
     353           0 :     return 0;
     354             : }
     355             : 
     356           0 : static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
     357             : {
     358           0 :     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
     359           0 :     int n_clippings[2] = { 0 };
     360             :     ThreadData td;
     361             :     AVFrame *out;
     362             : 
     363           0 :     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
     364           0 :     if (!out) {
     365           0 :         av_frame_free(&in);
     366           0 :         return AVERROR(ENOMEM);
     367             :     }
     368           0 :     out->pts = in->pts;
     369             : 
     370           0 :     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
     371           0 :     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
     372           0 :     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
     373           0 :     td.temp_fft = s->temp_fft;
     374             : 
     375           0 :     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     376           0 :         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
     377             :     } else {
     378           0 :         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
     379             :     }
     380           0 :     emms_c();
     381             : 
     382           0 :     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
     383           0 :         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
     384           0 :                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
     385             :     }
     386             : 
     387           0 :     av_frame_free(&in);
     388           0 :     return ff_filter_frame(outlink, out);
     389             : }
     390             : 
     391           0 : static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
     392             : {
     393           0 :     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     394           0 :     const int ir_len = s->ir_len;
     395           0 :     int nb_irs = s->nb_irs;
     396           0 :     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
     397           0 :     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
     398           0 :     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
     399           0 :     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
     400           0 :     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
     401           0 :     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
     402           0 :     float *data_ir_l = NULL;
     403           0 :     float *data_ir_r = NULL;
     404           0 :     int offset = 0, ret = 0;
     405             :     int n_fft;
     406             :     int i, j, k;
     407             : 
     408           0 :     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->ir_len));
     409           0 :     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(s->ir_len + s->size));
     410             : 
     411           0 :     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
     412           0 :         fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
     413           0 :         fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
     414           0 :         if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
     415           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     416           0 :             goto fail;
     417             :         }
     418             : 
     419           0 :         av_fft_end(s->fft[0]);
     420           0 :         av_fft_end(s->fft[1]);
     421           0 :         s->fft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
     422           0 :         s->fft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
     423           0 :         av_fft_end(s->ifft[0]);
     424           0 :         av_fft_end(s->ifft[1]);
     425           0 :         s->ifft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
     426           0 :         s->ifft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
     427             : 
     428           0 :         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
     429           0 :             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
     430           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     431           0 :             goto fail;
     432             :         }
     433             :     }
     434             : 
     435           0 :     s->data_ir[0] = av_calloc(FFALIGN(s->ir_len, 16), sizeof(float) * s->nb_irs);
     436           0 :     s->data_ir[1] = av_calloc(FFALIGN(s->ir_len, 16), sizeof(float) * s->nb_irs);
     437           0 :     s->delay[0] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
     438           0 :     s->delay[1] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
     439             : 
     440           0 :     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     441           0 :         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
     442           0 :         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
     443             :     } else {
     444           0 :         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
     445           0 :         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
     446           0 :         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
     447           0 :         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
     448           0 :         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1]) {
     449           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     450           0 :             goto fail;
     451             :         }
     452             :     }
     453             : 
     454           0 :     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] ||
     455           0 :         !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
     456           0 :         ret = AVERROR(ENOMEM);
     457           0 :         goto fail;
     458             :     }
     459             : 
     460           0 :     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
     461           0 :         s->in[i + 1].frame = ff_get_audio_buffer(ctx->inputs[i + 1], s->ir_len);
     462           0 :         if (!s->in[i + 1].frame) {
     463           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     464           0 :             goto fail;
     465             :         }
     466             :     }
     467             : 
     468           0 :     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     469           0 :         s->temp_src[0] = av_calloc(FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(float));
     470           0 :         s->temp_src[1] = av_calloc(FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(float));
     471             : 
     472           0 :         data_ir_l = av_calloc(nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(*data_ir_l));
     473           0 :         data_ir_r = av_calloc(nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(*data_ir_r));
     474           0 :         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
     475           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     476           0 :             goto fail;
     477             :         }
     478             :     } else {
     479           0 :         data_hrtf_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * nb_irs);
     480           0 :         data_hrtf_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * nb_irs);
     481           0 :         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
     482           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     483           0 :             goto fail;
     484             :         }
     485             :     }
     486             : 
     487           0 :     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
     488           0 :         int len = s->in[i + 1].ir_len;
     489           0 :         int delay_l = s->in[i + 1].delay_l;
     490           0 :         int delay_r = s->in[i + 1].delay_r;
     491             :         float *ptr;
     492             : 
     493           0 :         av_audio_fifo_read(s->in[i + 1].fifo, (void **)s->in[i + 1].frame->extended_data, len);
     494           0 :         ptr = (float *)s->in[i + 1].frame->extended_data[0];
     495             : 
     496           0 :         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
     497           0 :             int idx = -1;
     498             : 
     499           0 :             for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
     500           0 :                 if (s->mapping[i] < 0) {
     501           0 :                     continue;
     502             :                 }
     503             : 
     504           0 :                 if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[i])) {
     505           0 :                     idx = i;
     506           0 :                     break;
     507             :                 }
     508             :             }
     509             : 
     510           0 :             if (idx == -1)
     511           0 :                 continue;
     512           0 :             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     513           0 :                 offset = idx * FFALIGN(len, 16);
     514           0 :                 for (j = 0; j < len; j++) {
     515           0 :                     data_ir_l[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
     516           0 :                     data_ir_r[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
     517             :                 }
     518             :             } else {
     519           0 :                 memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
     520           0 :                 memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
     521             : 
     522           0 :                 offset = idx * n_fft;
     523           0 :                 for (j = 0; j < len; j++) {
     524           0 :                     fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
     525           0 :                     fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
     526             :                 }
     527             : 
     528           0 :                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
     529           0 :                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
     530           0 :                 memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
     531           0 :                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
     532           0 :                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
     533           0 :                 memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
     534             :             }
     535             :         } else {
     536           0 :             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
     537             : 
     538           0 :             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
     539           0 :                 int idx = -1;
     540             : 
     541           0 :                 for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
     542           0 :                     if (s->mapping[k] < 0) {
     543           0 :                         continue;
     544             :                     }
     545             : 
     546           0 :                     if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[k])) {
     547           0 :                         idx = k;
     548           0 :                         break;
     549             :                     }
     550             :                 }
     551           0 :                 if (idx == -1)
     552           0 :                     continue;
     553             : 
     554           0 :                 I = idx * 2;
     555           0 :                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     556           0 :                     offset = idx * FFALIGN(len, 16);
     557           0 :                     for (j = 0; j < len; j++) {
     558           0 :                         data_ir_l[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
     559           0 :                         data_ir_r[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
     560             :                     }
     561             :                 } else {
     562           0 :                     memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
     563           0 :                     memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
     564             : 
     565           0 :                     offset = idx * n_fft;
     566           0 :                     for (j = 0; j < len; j++) {
     567           0 :                         fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
     568           0 :                         fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
     569             :                     }
     570             : 
     571           0 :                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
     572           0 :                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
     573           0 :                     memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
     574           0 :                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
     575           0 :                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
     576           0 :                     memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
     577             :                 }
     578             :             }
     579             :         }
     580             :     }
     581             : 
     582           0 :     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     583           0 :         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16));
     584           0 :         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16));
     585             :     } else {
     586           0 :         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
     587           0 :         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
     588           0 :         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
     589           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     590           0 :             goto fail;
     591             :         }
     592             : 
     593           0 :         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l,
     594           0 :             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
     595           0 :         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
     596           0 :             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
     597             :     }
     598             : 
     599           0 :     s->have_hrirs = 1;
     600             : 
     601           0 : fail:
     602             : 
     603           0 :     av_freep(&data_ir_l);
     604           0 :     av_freep(&data_ir_r);
     605             : 
     606           0 :     av_freep(&data_hrtf_l);
     607           0 :     av_freep(&data_hrtf_r);
     608             : 
     609           0 :     av_freep(&fft_in_l);
     610           0 :     av_freep(&fft_in_r);
     611             : 
     612           0 :     return ret;
     613             : }
     614             : 
     615           0 : static int activate(AVFilterContext *ctx)
     616             : {
     617           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     618           0 :     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
     619           0 :     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
     620           0 :     AVFrame *in = NULL;
     621             :     int i, ret;
     622             : 
     623           0 :     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
     624           0 :     if (!s->eof_hrirs) {
     625           0 :         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
     626           0 :             AVFrame *ir = NULL;
     627             :             int64_t pts;
     628             :             int status;
     629             : 
     630           0 :             if (s->in[i].eof)
     631           0 :                 continue;
     632             : 
     633           0 :             if ((ret = ff_inlink_consume_frame(ctx->inputs[i], &ir)) > 0) {
     634           0 :                 ret = read_ir(ctx->inputs[i], i, ir);
     635           0 :                 if (ret < 0)
     636           0 :                     return ret;
     637             :             }
     638           0 :             if (ret < 0)
     639           0 :                 return ret;
     640             : 
     641           0 :             if (!s->in[i].eof) {
     642           0 :                 if (ff_inlink_acknowledge_status(ctx->inputs[i], &status, &pts)) {
     643           0 :                     if (status == AVERROR_EOF) {
     644           0 :                         s->in[i].eof = 1;
     645             :                     }
     646             :                 }
     647             :             }
     648             :         }
     649             : 
     650           0 :         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
     651           0 :             if (!s->in[i].eof)
     652           0 :                 break;
     653             :         }
     654             : 
     655           0 :         if (i != s->nb_inputs) {
     656           0 :             if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0])) {
     657           0 :                 for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
     658           0 :                     if (!s->in[i].eof)
     659           0 :                         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[i]);
     660             :                 }
     661             :             }
     662           0 :             return 0;
     663             :         } else {
     664           0 :             s->eof_hrirs = 1;
     665             :         }
     666             :     }
     667             : 
     668           0 :     if (!s->have_hrirs && s->eof_hrirs) {
     669           0 :         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
     670           0 :         if (ret < 0)
     671           0 :             return ret;
     672             :     }
     673             : 
     674           0 :     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
     675           0 :         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
     676           0 :         if (ret < 0)
     677           0 :             return ret;
     678             :     }
     679             : 
     680           0 :     if (ret < 0)
     681           0 :         return ret;
     682             : 
     683           0 :     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
     684           0 :     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
     685           0 :         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
     686             : 
     687           0 :     return 0;
     688             : }
     689             : 
     690           0 : static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
     691             : {
     692           0 :     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     693           0 :     AVFilterFormats *formats = NULL;
     694           0 :     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
     695           0 :     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
     696           0 :     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
     697             :     int ret, i;
     698             : 
     699           0 :     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
     700           0 :     if (ret)
     701           0 :         return ret;
     702           0 :     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
     703           0 :     if (ret)
     704           0 :         return ret;
     705             : 
     706           0 :     layouts = ff_all_channel_layouts();
     707           0 :     if (!layouts)
     708           0 :         return AVERROR(ENOMEM);
     709             : 
     710           0 :     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->out_channel_layouts);
     711           0 :     if (ret)
     712           0 :         return ret;
     713             : 
     714           0 :     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
     715           0 :     if (ret)
     716           0 :         return ret;
     717             : 
     718           0 :     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
     719           0 :         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
     720           0 :         if (!hrir_layouts)
     721           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     722           0 :         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->out_channel_layouts);
     723           0 :         if (ret)
     724           0 :             return ret;
     725             :     } else {
     726           0 :         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
     727           0 :             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->out_channel_layouts);
     728           0 :             if (ret)
     729           0 :                 return ret;
     730             :         }
     731             :     }
     732             : 
     733           0 :     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
     734           0 :     if (ret)
     735           0 :         return ret;
     736             : 
     737           0 :     formats = ff_all_samplerates();
     738           0 :     if (!formats)
     739           0 :         return AVERROR(ENOMEM);
     740           0 :     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
     741             : }
     742             : 
     743           0 : static int config_input(AVFilterLink *inlink)
     744             : {
     745           0 :     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
     746           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     747             : 
     748           0 :     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
     749           0 :         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
     750           0 :         return AVERROR(EINVAL);
     751             :     }
     752             : 
     753           0 :     return 0;
     754             : }
     755             : 
     756           0 : static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
     757             : {
     758           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     759             :     int i, ret;
     760             : 
     761           0 :     AVFilterPad pad = {
     762             :         .name         = "in0",
     763             :         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
     764             :         .config_props = config_input,
     765             :     };
     766           0 :     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
     767           0 :         return ret;
     768             : 
     769           0 :     if (!s->map) {
     770           0 :         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
     771           0 :         return AVERROR(EINVAL);
     772             :     }
     773             : 
     774           0 :     parse_map(ctx);
     775             : 
     776           0 :     s->in = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->in));
     777           0 :     if (!s->in)
     778           0 :         return AVERROR(ENOMEM);
     779             : 
     780           0 :     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
     781           0 :         char *name = av_asprintf("hrir%d", i - 1);
     782           0 :         AVFilterPad pad = {
     783             :             .name         = name,
     784             :             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
     785             :         };
     786           0 :         if (!name)
     787           0 :             return AVERROR(ENOMEM);
     788           0 :         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
     789           0 :             av_freep(&pad.name);
     790           0 :             return ret;
     791             :         }
     792             :     }
     793             : 
     794           0 :     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
     795           0 :     if (!s->fdsp)
     796           0 :         return AVERROR(ENOMEM);
     797             : 
     798           0 :     return 0;
     799             : }
     800             : 
     801           0 : static int config_output(AVFilterLink *outlink)
     802             : {
     803           0 :     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
     804           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     805           0 :     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
     806             :     int i;
     807             : 
     808           0 :     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
     809           0 :         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
     810             : 
     811           0 :         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
     812           0 :             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
     813           0 :             return AVERROR(EINVAL);
     814             :         }
     815             :     }
     816             : 
     817           0 :     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
     818           0 :         s->in[i].fifo = av_audio_fifo_alloc(ctx->inputs[i]->format, ctx->inputs[i]->channels, 1024);
     819           0 :         if (!s->in[i].fifo)
     820           0 :             return AVERROR(ENOMEM);
     821             :     }
     822           0 :     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels - 6 + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
     823             : 
     824           0 :     return 0;
     825             : }
     826             : 
     827           0 : static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
     828             : {
     829           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     830             :     int i;
     831             : 
     832           0 :     av_fft_end(s->ifft[0]);
     833           0 :     av_fft_end(s->ifft[1]);
     834           0 :     av_fft_end(s->fft[0]);
     835           0 :     av_fft_end(s->fft[1]);
     836           0 :     av_freep(&s->delay[0]);
     837           0 :     av_freep(&s->delay[1]);
     838           0 :     av_freep(&s->data_ir[0]);
     839           0 :     av_freep(&s->data_ir[1]);
     840           0 :     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
     841           0 :     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
     842           0 :     av_freep(&s->temp_src[0]);
     843           0 :     av_freep(&s->temp_src[1]);
     844           0 :     av_freep(&s->temp_fft[0]);
     845           0 :     av_freep(&s->temp_fft[1]);
     846           0 :     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
     847           0 :     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
     848           0 :     av_freep(&s->fdsp);
     849             : 
     850           0 :     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
     851           0 :         av_frame_free(&s->in[i].frame);
     852           0 :         av_audio_fifo_free(s->in[i].fifo);
     853           0 :         if (ctx->input_pads && i)
     854           0 :             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
     855             :     }
     856           0 :     av_freep(&s->in);
     857           0 : }
     858             : 
     859             : #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
     860             : #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
     861             : 
     862             : static const AVOption headphone_options[] = {
     863             :     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
     864             :     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
     865             :     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
     866             :     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
     867             :     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
     868             :     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
     869             :     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
     870             :     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
     871             :     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
     872             :     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
     873             :     { NULL }
     874             : };
     875             : 
     876             : AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
     877             : 
     878             : static const AVFilterPad outputs[] = {
     879             :     {
     880             :         .name          = "default",
     881             :         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
     882             :         .config_props  = config_output,
     883             :     },
     884             :     { NULL }
     885             : };
     886             : 
     887             : AVFilter ff_af_headphone = {
     888             :     .name          = "headphone",
     889             :     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
     890             :     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
     891             :     .priv_class    = &headphone_class,
     892             :     .init          = init,
     893             :     .uninit        = uninit,
     894             :     .query_formats = query_formats,
     895             :     .activate      = activate,
     896             :     .inputs        = NULL,
     897             :     .outputs       = outputs,
     898             :     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
     899             : };

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