LCOV - code coverage report
Current view: top level - libavfilter - af_headphone.c (source / functions) Hit Total Coverage
Test: coverage.info Lines: 0 451 0.0 %
Date: 2017-12-18 06:23:41 Functions: 0 14 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 "internal.h"
      33             : #include "audio.h"
      34             : 
      35             : #define TIME_DOMAIN      0
      36             : #define FREQUENCY_DOMAIN 1
      37             : 
      38             : typedef struct HeadphoneContext {
      39             :     const AVClass *class;
      40             : 
      41             :     char *map;
      42             :     int type;
      43             : 
      44             :     int lfe_channel;
      45             : 
      46             :     int have_hrirs;
      47             :     int eof_hrirs;
      48             :     int64_t pts;
      49             : 
      50             :     int ir_len;
      51             : 
      52             :     int mapping[64];
      53             : 
      54             :     int nb_inputs;
      55             : 
      56             :     int nb_irs;
      57             : 
      58             :     float gain;
      59             :     float lfe_gain, gain_lfe;
      60             : 
      61             :     float *ringbuffer[2];
      62             :     int write[2];
      63             : 
      64             :     int buffer_length;
      65             :     int n_fft;
      66             :     int size;
      67             : 
      68             :     int *delay[2];
      69             :     float *data_ir[2];
      70             :     float *temp_src[2];
      71             :     FFTComplex *temp_fft[2];
      72             : 
      73             :     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
      74             :     FFTComplex *data_hrtf[2];
      75             : 
      76             :     AVFloatDSPContext *fdsp;
      77             :     struct headphone_inputs {
      78             :         AVAudioFifo *fifo;
      79             :         AVFrame     *frame;
      80             :         int          ir_len;
      81             :         int          delay_l;
      82             :         int          delay_r;
      83             :         int          eof;
      84             :     } *in;
      85             : } HeadphoneContext;
      86             : 
      87           0 : static int parse_channel_name(HeadphoneContext *s, int x, char **arg, int *rchannel, char *buf)
      88             : {
      89           0 :     int len, i, channel_id = 0;
      90             :     int64_t layout, layout0;
      91             : 
      92           0 :     if (sscanf(*arg, "%7[A-Z]%n", buf, &len)) {
      93           0 :         layout0 = layout = av_get_channel_layout(buf);
      94           0 :         if (layout == AV_CH_LOW_FREQUENCY)
      95           0 :             s->lfe_channel = x;
      96           0 :         for (i = 32; i > 0; i >>= 1) {
      97           0 :             if (layout >= 1LL << i) {
      98           0 :                 channel_id += i;
      99           0 :                 layout >>= i;
     100             :             }
     101             :         }
     102           0 :         if (channel_id >= 64 || layout0 != 1LL << channel_id)
     103           0 :             return AVERROR(EINVAL);
     104           0 :         *rchannel = channel_id;
     105           0 :         *arg += len;
     106           0 :         return 0;
     107             :     }
     108           0 :     return AVERROR(EINVAL);
     109             : }
     110             : 
     111           0 : static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
     112             : {
     113           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     114           0 :     char *arg, *tokenizer, *p, *args = av_strdup(s->map);
     115             :     int i;
     116             : 
     117           0 :     if (!args)
     118           0 :         return;
     119           0 :     p = args;
     120             : 
     121           0 :     s->lfe_channel = -1;
     122           0 :     s->nb_inputs = 1;
     123             : 
     124           0 :     for (i = 0; i < 64; i++) {
     125           0 :         s->mapping[i] = -1;
     126             :     }
     127             : 
     128           0 :     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
     129             :         int out_ch_id;
     130             :         char buf[8];
     131             : 
     132           0 :         p = NULL;
     133           0 :         if (parse_channel_name(s, s->nb_inputs - 1, &arg, &out_ch_id, buf)) {
     134           0 :             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", buf);
     135           0 :             continue;
     136             :         }
     137           0 :         s->mapping[s->nb_inputs - 1] = out_ch_id;
     138           0 :         s->nb_inputs++;
     139             :     }
     140           0 :     s->nb_irs = s->nb_inputs - 1;
     141             : 
     142           0 :     av_free(args);
     143             : }
     144             : 
     145             : typedef struct ThreadData {
     146             :     AVFrame *in, *out;
     147             :     int *write;
     148             :     int **delay;
     149             :     float **ir;
     150             :     int *n_clippings;
     151             :     float **ringbuffer;
     152             :     float **temp_src;
     153             :     FFTComplex **temp_fft;
     154             : } ThreadData;
     155             : 
     156           0 : static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
     157             : {
     158           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     159           0 :     ThreadData *td = arg;
     160           0 :     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
     161           0 :     int offset = jobnr;
     162           0 :     int *write = &td->write[jobnr];
     163           0 :     const int *const delay = td->delay[jobnr];
     164           0 :     const float *const ir = td->ir[jobnr];
     165           0 :     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
     166           0 :     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
     167           0 :     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
     168           0 :     const int ir_len = s->ir_len;
     169           0 :     const float *src = (const float *)in->data[0];
     170           0 :     float *dst = (float *)out->data[0];
     171           0 :     const int in_channels = in->channels;
     172           0 :     const int buffer_length = s->buffer_length;
     173           0 :     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
     174             :     float *buffer[16];
     175           0 :     int wr = *write;
     176             :     int read;
     177             :     int i, l;
     178             : 
     179           0 :     dst += offset;
     180           0 :     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
     181           0 :         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
     182             :     }
     183             : 
     184           0 :     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
     185           0 :         const float *temp_ir = ir;
     186             : 
     187           0 :         *dst = 0;
     188           0 :         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
     189           0 :             *(buffer[l] + wr) = src[l];
     190             :         }
     191             : 
     192           0 :         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
     193           0 :             const float *const bptr = buffer[l];
     194             : 
     195           0 :             if (l == s->lfe_channel) {
     196           0 :                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
     197           0 :                 temp_ir += FFALIGN(ir_len, 16);
     198           0 :                 continue;
     199             :             }
     200             : 
     201           0 :             read = (wr - *(delay + l) - (ir_len - 1) + buffer_length) & modulo;
     202             : 
     203           0 :             if (read + ir_len < buffer_length) {
     204           0 :                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
     205             :             } else {
     206           0 :                 int len = FFMIN(ir_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
     207             : 
     208           0 :                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
     209           0 :                 memcpy(temp_src + len, bptr, (ir_len - len) * sizeof(*temp_src));
     210             :             }
     211             : 
     212           0 :             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, ir_len);
     213           0 :             temp_ir += FFALIGN(ir_len, 16);
     214             :         }
     215             : 
     216           0 :         if (fabs(*dst) > 1)
     217           0 :             *n_clippings += 1;
     218             : 
     219           0 :         dst += 2;
     220           0 :         src += in_channels;
     221           0 :         wr   = (wr + 1) & modulo;
     222             :     }
     223             : 
     224           0 :     *write = wr;
     225             : 
     226           0 :     return 0;
     227             : }
     228             : 
     229           0 : static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
     230             : {
     231           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     232           0 :     ThreadData *td = arg;
     233           0 :     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
     234           0 :     int offset = jobnr;
     235           0 :     int *write = &td->write[jobnr];
     236           0 :     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
     237           0 :     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
     238           0 :     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
     239           0 :     const int ir_len = s->ir_len;
     240           0 :     const float *src = (const float *)in->data[0];
     241           0 :     float *dst = (float *)out->data[0];
     242           0 :     const int in_channels = in->channels;
     243           0 :     const int buffer_length = s->buffer_length;
     244           0 :     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
     245           0 :     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
     246           0 :     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
     247           0 :     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
     248           0 :     const int n_fft = s->n_fft;
     249           0 :     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
     250             :     FFTComplex *hrtf_offset;
     251           0 :     int wr = *write;
     252             :     int n_read;
     253             :     int i, j;
     254             : 
     255           0 :     dst += offset;
     256             : 
     257           0 :     n_read = FFMIN(s->ir_len, in->nb_samples);
     258           0 :     for (j = 0; j < n_read; j++) {
     259           0 :         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
     260           0 :         ringbuffer[wr] = 0.0;
     261           0 :         wr  = (wr + 1) & modulo;
     262             :     }
     263             : 
     264           0 :     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
     265           0 :         dst[2 * j] = 0;
     266             :     }
     267             : 
     268           0 :     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
     269           0 :         if (i == s->lfe_channel) {
     270           0 :             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
     271           0 :                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
     272             :             }
     273           0 :             continue;
     274             :         }
     275             : 
     276           0 :         offset = i * n_fft;
     277           0 :         hrtf_offset = hrtf + offset;
     278             : 
     279           0 :         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
     280             : 
     281           0 :         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
     282           0 :             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
     283             :         }
     284             : 
     285           0 :         av_fft_permute(fft, fft_in);
     286           0 :         av_fft_calc(fft, fft_in);
     287           0 :         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
     288           0 :             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
     289           0 :             const float re = fft_in[j].re;
     290           0 :             const float im = fft_in[j].im;
     291             : 
     292           0 :             fft_in[j].re = re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
     293           0 :             fft_in[j].im = re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
     294             :         }
     295             : 
     296           0 :         av_fft_permute(ifft, fft_in);
     297           0 :         av_fft_calc(ifft, fft_in);
     298             : 
     299           0 :         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
     300           0 :             dst[2 * j] += fft_in[j].re * fft_scale;
     301             :         }
     302             : 
     303           0 :         for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
     304           0 :             int write_pos = (wr + j) & modulo;
     305             : 
     306           0 :             *(ringbuffer + write_pos) += fft_in[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
     307             :         }
     308             :     }
     309             : 
     310           0 :     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
     311           0 :         if (fabs(*dst) > 1) {
     312           0 :             n_clippings[0]++;
     313             :         }
     314             : 
     315           0 :         dst += 2;
     316             :     }
     317             : 
     318           0 :     *write = wr;
     319             : 
     320           0 :     return 0;
     321             : }
     322             : 
     323           0 : static int read_ir(AVFilterLink *inlink, AVFrame *frame)
     324             : {
     325           0 :     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
     326           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     327             :     int ir_len, max_ir_len, input_number, ret;
     328             : 
     329           0 :     for (input_number = 0; input_number < s->nb_inputs; input_number++)
     330           0 :         if (inlink == ctx->inputs[input_number])
     331           0 :             break;
     332             : 
     333           0 :     ret = av_audio_fifo_write(s->in[input_number].fifo, (void **)frame->extended_data,
     334           0 :                              frame->nb_samples);
     335           0 :     av_frame_free(&frame);
     336             : 
     337           0 :     if (ret < 0)
     338           0 :         return ret;
     339             : 
     340           0 :     ir_len = av_audio_fifo_size(s->in[input_number].fifo);
     341           0 :     max_ir_len = 65536;
     342           0 :     if (ir_len > max_ir_len) {
     343           0 :         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
     344           0 :         return AVERROR(EINVAL);
     345             :     }
     346           0 :     s->in[input_number].ir_len = ir_len;
     347           0 :     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
     348             : 
     349           0 :     return 0;
     350             : }
     351             : 
     352           0 : static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFilterLink *outlink)
     353             : {
     354           0 :     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
     355           0 :     AVFrame *in = s->in[0].frame;
     356           0 :     int n_clippings[2] = { 0 };
     357             :     ThreadData td;
     358             :     AVFrame *out;
     359             : 
     360           0 :     av_audio_fifo_read(s->in[0].fifo, (void **)in->extended_data, s->size);
     361             : 
     362           0 :     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
     363           0 :     if (!out)
     364           0 :         return AVERROR(ENOMEM);
     365           0 :     out->pts = s->pts;
     366           0 :     if (s->pts != AV_NOPTS_VALUE)
     367           0 :         s->pts += av_rescale_q(out->nb_samples, (AVRational){1, outlink->sample_rate}, outlink->time_base);
     368             : 
     369           0 :     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
     370           0 :     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
     371           0 :     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
     372           0 :     td.temp_fft = s->temp_fft;
     373             : 
     374           0 :     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     375           0 :         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
     376             :     } else {
     377           0 :         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
     378             :     }
     379           0 :     emms_c();
     380             : 
     381           0 :     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
     382           0 :         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
     383           0 :                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
     384             :     }
     385             : 
     386           0 :     return ff_filter_frame(outlink, out);
     387             : }
     388             : 
     389           0 : static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
     390             : {
     391           0 :     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     392           0 :     const int ir_len = s->ir_len;
     393           0 :     int nb_irs = s->nb_irs;
     394           0 :     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
     395           0 :     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
     396           0 :     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
     397           0 :     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
     398           0 :     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
     399           0 :     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
     400           0 :     float *data_ir_l = NULL;
     401           0 :     float *data_ir_r = NULL;
     402           0 :     int offset = 0, ret = 0;
     403             :     int n_fft;
     404             :     int i, j;
     405             : 
     406           0 :     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->ir_len));
     407           0 :     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(s->ir_len + inlink->sample_rate));
     408             : 
     409           0 :     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
     410           0 :         fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
     411           0 :         fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
     412           0 :         if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
     413           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     414           0 :             goto fail;
     415             :         }
     416             : 
     417           0 :         av_fft_end(s->fft[0]);
     418           0 :         av_fft_end(s->fft[1]);
     419           0 :         s->fft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
     420           0 :         s->fft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
     421           0 :         av_fft_end(s->ifft[0]);
     422           0 :         av_fft_end(s->ifft[1]);
     423           0 :         s->ifft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
     424           0 :         s->ifft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
     425             : 
     426           0 :         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
     427           0 :             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
     428           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     429           0 :             goto fail;
     430             :         }
     431             :     }
     432             : 
     433           0 :     s->data_ir[0] = av_calloc(FFALIGN(s->ir_len, 16), sizeof(float) * s->nb_irs);
     434           0 :     s->data_ir[1] = av_calloc(FFALIGN(s->ir_len, 16), sizeof(float) * s->nb_irs);
     435           0 :     s->delay[0] = av_malloc_array(s->nb_irs, sizeof(float));
     436           0 :     s->delay[1] = av_malloc_array(s->nb_irs, sizeof(float));
     437             : 
     438           0 :     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     439           0 :         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
     440           0 :         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
     441             :     } else {
     442           0 :         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
     443           0 :         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
     444           0 :         s->temp_fft[0] = av_malloc_array(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
     445           0 :         s->temp_fft[1] = av_malloc_array(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
     446           0 :         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1]) {
     447           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     448           0 :             goto fail;
     449             :         }
     450             :     }
     451             : 
     452           0 :     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] ||
     453           0 :         !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
     454           0 :         ret = AVERROR(ENOMEM);
     455           0 :         goto fail;
     456             :     }
     457             : 
     458           0 :     s->in[0].frame = ff_get_audio_buffer(ctx->inputs[0], s->size);
     459           0 :     if (!s->in[0].frame) {
     460           0 :         ret = AVERROR(ENOMEM);
     461           0 :         goto fail;
     462             :     }
     463           0 :     for (i = 0; i < s->nb_irs; i++) {
     464           0 :         s->in[i + 1].frame = ff_get_audio_buffer(ctx->inputs[i + 1], s->ir_len);
     465           0 :         if (!s->in[i + 1].frame) {
     466           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     467           0 :             goto fail;
     468             :         }
     469             :     }
     470             : 
     471           0 :     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     472           0 :         s->temp_src[0] = av_calloc(FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(float));
     473           0 :         s->temp_src[1] = av_calloc(FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(float));
     474             : 
     475           0 :         data_ir_l = av_calloc(nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(*data_ir_l));
     476           0 :         data_ir_r = av_calloc(nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(*data_ir_r));
     477           0 :         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
     478           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     479           0 :             goto fail;
     480             :         }
     481             :     } else {
     482           0 :         data_hrtf_l = av_malloc_array(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * nb_irs);
     483           0 :         data_hrtf_r = av_malloc_array(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * nb_irs);
     484           0 :         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
     485           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     486           0 :             goto fail;
     487             :         }
     488             :     }
     489             : 
     490           0 :     for (i = 0; i < s->nb_irs; i++) {
     491           0 :         int len = s->in[i + 1].ir_len;
     492           0 :         int delay_l = s->in[i + 1].delay_l;
     493           0 :         int delay_r = s->in[i + 1].delay_r;
     494           0 :         int idx = -1;
     495             :         float *ptr;
     496             : 
     497           0 :         for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
     498           0 :             if (s->mapping[i] < 0) {
     499           0 :                 continue;
     500             :             }
     501             : 
     502           0 :             if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[i])) {
     503           0 :                 idx = j;
     504           0 :                 break;
     505             :             }
     506             :         }
     507           0 :         if (idx == -1)
     508           0 :             continue;
     509             : 
     510           0 :         av_audio_fifo_read(s->in[i + 1].fifo, (void **)s->in[i + 1].frame->extended_data, len);
     511           0 :         ptr = (float *)s->in[i + 1].frame->extended_data[0];
     512             : 
     513           0 :         if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     514           0 :             offset = idx * FFALIGN(len, 16);
     515           0 :             for (j = 0; j < len; j++) {
     516           0 :                 data_ir_l[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
     517           0 :                 data_ir_r[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
     518             :             }
     519             :         } else {
     520           0 :             memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
     521           0 :             memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
     522             : 
     523           0 :             offset = idx * n_fft;
     524           0 :             for (j = 0; j < len; j++) {
     525           0 :                 fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
     526           0 :                 fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
     527             :             }
     528             : 
     529           0 :             av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
     530           0 :             av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
     531           0 :             memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
     532           0 :             av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
     533           0 :             av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
     534           0 :             memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
     535             :         }
     536             :     }
     537             : 
     538           0 :     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
     539           0 :         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16));
     540           0 :         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16));
     541             :     } else {
     542           0 :         s->data_hrtf[0] = av_malloc_array(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
     543           0 :         s->data_hrtf[1] = av_malloc_array(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
     544           0 :         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
     545           0 :             ret = AVERROR(ENOMEM);
     546           0 :             goto fail;
     547             :         }
     548             : 
     549           0 :         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l,
     550           0 :             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
     551           0 :         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
     552           0 :             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
     553             :     }
     554             : 
     555           0 :     s->have_hrirs = 1;
     556             : 
     557           0 : fail:
     558             : 
     559           0 :     av_freep(&data_ir_l);
     560           0 :     av_freep(&data_ir_r);
     561             : 
     562           0 :     av_freep(&data_hrtf_l);
     563           0 :     av_freep(&data_hrtf_r);
     564             : 
     565           0 :     av_freep(&fft_in_l);
     566           0 :     av_freep(&fft_in_r);
     567             : 
     568           0 :     return ret;
     569             : }
     570             : 
     571           0 : static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
     572             : {
     573           0 :     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
     574           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     575           0 :     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
     576           0 :     int ret = 0;
     577             : 
     578           0 :     ret = av_audio_fifo_write(s->in[0].fifo, (void **)in->extended_data,
     579           0 :                              in->nb_samples);
     580           0 :     if (s->pts == AV_NOPTS_VALUE)
     581           0 :         s->pts = in->pts;
     582             : 
     583           0 :     av_frame_free(&in);
     584             : 
     585           0 :     if (ret < 0)
     586           0 :         return ret;
     587             : 
     588           0 :     if (!s->have_hrirs && s->eof_hrirs) {
     589           0 :         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
     590           0 :         if (ret < 0)
     591           0 :             return ret;
     592             :     }
     593             : 
     594           0 :     if (s->have_hrirs) {
     595           0 :         while (av_audio_fifo_size(s->in[0].fifo) >= s->size) {
     596           0 :             ret = headphone_frame(s, outlink);
     597           0 :             if (ret < 0)
     598           0 :                 return ret;
     599             :         }
     600             :     }
     601             : 
     602           0 :     return 0;
     603             : }
     604             : 
     605           0 : static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
     606             : {
     607           0 :     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     608           0 :     AVFilterFormats *formats = NULL;
     609           0 :     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
     610             :     int ret, i;
     611             : 
     612           0 :     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
     613           0 :     if (ret)
     614           0 :         return ret;
     615           0 :     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
     616           0 :     if (ret)
     617           0 :         return ret;
     618             : 
     619           0 :     layouts = ff_all_channel_layouts();
     620           0 :     if (!layouts)
     621           0 :         return AVERROR(ENOMEM);
     622             : 
     623           0 :     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->out_channel_layouts);
     624           0 :     if (ret)
     625           0 :         return ret;
     626             : 
     627           0 :     layouts = NULL;
     628           0 :     ret = ff_add_channel_layout(&layouts, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
     629           0 :     if (ret)
     630           0 :         return ret;
     631             : 
     632           0 :     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
     633           0 :         ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[i]->out_channel_layouts);
     634           0 :         if (ret)
     635           0 :             return ret;
     636             :     }
     637             : 
     638           0 :     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
     639           0 :     if (ret)
     640           0 :         return ret;
     641             : 
     642           0 :     formats = ff_all_samplerates();
     643           0 :     if (!formats)
     644           0 :         return AVERROR(ENOMEM);
     645           0 :     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
     646             : }
     647             : 
     648           0 : static int config_input(AVFilterLink *inlink)
     649             : {
     650           0 :     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
     651           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     652             : 
     653           0 :     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
     654           0 :         inlink->partial_buf_size =
     655           0 :         inlink->min_samples =
     656           0 :         inlink->max_samples = inlink->sample_rate;
     657             :     }
     658             : 
     659           0 :     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
     660           0 :         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of inputs must be >= %d.\n", inlink->channels + 1);
     661           0 :         return AVERROR(EINVAL);
     662             :     }
     663             : 
     664           0 :     return 0;
     665             : }
     666             : 
     667           0 : static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
     668             : {
     669           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     670             :     int i, ret;
     671             : 
     672           0 :     AVFilterPad pad = {
     673             :         .name         = "in0",
     674             :         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
     675             :         .config_props = config_input,
     676             :         .filter_frame = filter_frame,
     677             :     };
     678           0 :     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
     679           0 :         return ret;
     680             : 
     681           0 :     if (!s->map) {
     682           0 :         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
     683           0 :         return AVERROR(EINVAL);
     684             :     }
     685             : 
     686           0 :     parse_map(ctx);
     687             : 
     688           0 :     s->in = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->in));
     689           0 :     if (!s->in)
     690           0 :         return AVERROR(ENOMEM);
     691             : 
     692           0 :     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
     693           0 :         char *name = av_asprintf("hrir%d", i - 1);
     694           0 :         AVFilterPad pad = {
     695             :             .name         = name,
     696             :             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
     697             :             .filter_frame = read_ir,
     698             :         };
     699           0 :         if (!name)
     700           0 :             return AVERROR(ENOMEM);
     701           0 :         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
     702           0 :             av_freep(&pad.name);
     703           0 :             return ret;
     704             :         }
     705             :     }
     706             : 
     707           0 :     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
     708           0 :     if (!s->fdsp)
     709           0 :         return AVERROR(ENOMEM);
     710           0 :     s->pts = AV_NOPTS_VALUE;
     711             : 
     712           0 :     return 0;
     713             : }
     714             : 
     715           0 : static int config_output(AVFilterLink *outlink)
     716             : {
     717           0 :     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
     718           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     719           0 :     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
     720             :     int i;
     721             : 
     722           0 :     if (s->type == TIME_DOMAIN)
     723           0 :         s->size = 1024;
     724             :     else
     725           0 :         s->size = inlink->sample_rate;
     726             : 
     727           0 :     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
     728           0 :         s->in[i].fifo = av_audio_fifo_alloc(ctx->inputs[i]->format, ctx->inputs[i]->channels, 1024);
     729           0 :         if (!s->in[i].fifo)
     730           0 :             return AVERROR(ENOMEM);
     731             :     }
     732           0 :     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels - 6 + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
     733             : 
     734           0 :     return 0;
     735             : }
     736             : 
     737           0 : static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
     738             : {
     739           0 :     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
     740           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     741             :     int i, ret;
     742             : 
     743           0 :     for (i = 1; !s->eof_hrirs && i < s->nb_inputs; i++) {
     744           0 :         if (!s->in[i].eof) {
     745           0 :             ret = ff_request_frame(ctx->inputs[i]);
     746           0 :             if (ret == AVERROR_EOF) {
     747           0 :                 s->in[i].eof = 1;
     748           0 :                 ret = 0;
     749             :             }
     750           0 :             return ret;
     751             :         } else {
     752           0 :             if (i == s->nb_inputs - 1)
     753           0 :                 s->eof_hrirs = 1;
     754             :         }
     755             :     }
     756           0 :     return ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
     757             : }
     758             : 
     759           0 : static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
     760             : {
     761           0 :     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
     762             :     int i;
     763             : 
     764           0 :     av_fft_end(s->ifft[0]);
     765           0 :     av_fft_end(s->ifft[1]);
     766           0 :     av_fft_end(s->fft[0]);
     767           0 :     av_fft_end(s->fft[1]);
     768           0 :     av_freep(&s->delay[0]);
     769           0 :     av_freep(&s->delay[1]);
     770           0 :     av_freep(&s->data_ir[0]);
     771           0 :     av_freep(&s->data_ir[1]);
     772           0 :     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
     773           0 :     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
     774           0 :     av_freep(&s->temp_src[0]);
     775           0 :     av_freep(&s->temp_src[1]);
     776           0 :     av_freep(&s->temp_fft[0]);
     777           0 :     av_freep(&s->temp_fft[1]);
     778           0 :     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
     779           0 :     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
     780           0 :     av_freep(&s->fdsp);
     781             : 
     782           0 :     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
     783           0 :         av_frame_free(&s->in[i].frame);
     784           0 :         av_audio_fifo_free(s->in[i].fifo);
     785           0 :         if (ctx->input_pads && i)
     786           0 :             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
     787             :     }
     788           0 :     av_freep(&s->in);
     789           0 : }
     790             : 
     791             : #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
     792             : #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
     793             : 
     794             : static const AVOption headphone_options[] = {
     795             :     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
     796             :     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
     797             :     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
     798             :     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
     799             :     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
     800             :     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
     801             :     { NULL }
     802             : };
     803             : 
     804             : AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
     805             : 
     806             : static const AVFilterPad outputs[] = {
     807             :     {
     808             :         .name          = "default",
     809             :         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
     810             :         .config_props  = config_output,
     811             :         .request_frame = request_frame,
     812             :     },
     813             :     { NULL }
     814             : };
     815             : 
     816             : AVFilter ff_af_headphone = {
     817             :     .name          = "headphone",
     818             :     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
     819             :     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
     820             :     .priv_class    = &headphone_class,
     821             :     .init          = init,
     822             :     .uninit        = uninit,
     823             :     .query_formats = query_formats,
     824             :     .inputs        = NULL,
     825             :     .outputs       = outputs,
     826             :     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
     827             : };

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