Optimize decodeplane32().
[ffmpeg.git] / libavcodec / resample.c
1 /*
2  * samplerate conversion for both audio and video
3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * samplerate conversion for both audio and video
25  */
26
27 #include "avcodec.h"
28 #include "audioconvert.h"
29 #include "opt.h"
30
31 struct AVResampleContext;
32
33 static const char *context_to_name(void *ptr)
34 {
35     return "audioresample";
36 }
37
38 static const AVOption options[] = {{NULL}};
39 static const AVClass audioresample_context_class = { "ReSampleContext", context_to_name, options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
40
41 struct ReSampleContext {
42     struct AVResampleContext *resample_context;
43     short *temp[2];
44     int temp_len;
45     float ratio;
46     /* channel convert */
47     int input_channels, output_channels, filter_channels;
48     AVAudioConvert *convert_ctx[2];
49     enum SampleFormat sample_fmt[2]; ///< input and output sample format
50     unsigned sample_size[2];         ///< size of one sample in sample_fmt
51     short *buffer[2];                ///< buffers used for conversion to S16
52     unsigned buffer_size[2];         ///< sizes of allocated buffers
53 };
54
55 /* n1: number of samples */
56 static void stereo_to_mono(short *output, short *input, int n1)
57 {
58     short *p, *q;
59     int n = n1;
60
61     p = input;
62     q = output;
63     while (n >= 4) {
64         q[0] = (p[0] + p[1]) >> 1;
65         q[1] = (p[2] + p[3]) >> 1;
66         q[2] = (p[4] + p[5]) >> 1;
67         q[3] = (p[6] + p[7]) >> 1;
68         q += 4;
69         p += 8;
70         n -= 4;
71     }
72     while (n > 0) {
73         q[0] = (p[0] + p[1]) >> 1;
74         q++;
75         p += 2;
76         n--;
77     }
78 }
79
80 /* n1: number of samples */
81 static void mono_to_stereo(short *output, short *input, int n1)
82 {
83     short *p, *q;
84     int n = n1;
85     int v;
86
87     p = input;
88     q = output;
89     while (n >= 4) {
90         v = p[0]; q[0] = v; q[1] = v;
91         v = p[1]; q[2] = v; q[3] = v;
92         v = p[2]; q[4] = v; q[5] = v;
93         v = p[3]; q[6] = v; q[7] = v;
94         q += 8;
95         p += 4;
96         n -= 4;
97     }
98     while (n > 0) {
99         v = p[0]; q[0] = v; q[1] = v;
100         q += 2;
101         p += 1;
102         n--;
103     }
104 }
105
106 /* XXX: should use more abstract 'N' channels system */
107 static void stereo_split(short *output1, short *output2, short *input, int n)
108 {
109     int i;
110
111     for(i=0;i<n;i++) {
112         *output1++ = *input++;
113         *output2++ = *input++;
114     }
115 }
116
117 static void stereo_mux(short *output, short *input1, short *input2, int n)
118 {
119     int i;
120
121     for(i=0;i<n;i++) {
122         *output++ = *input1++;
123         *output++ = *input2++;
124     }
125 }
126
127 static void ac3_5p1_mux(short *output, short *input1, short *input2, int n)
128 {
129     int i;
130     short l,r;
131
132     for(i=0;i<n;i++) {
133       l=*input1++;
134       r=*input2++;
135       *output++ = l;           /* left */
136       *output++ = (l/2)+(r/2); /* center */
137       *output++ = r;           /* right */
138       *output++ = 0;           /* left surround */
139       *output++ = 0;           /* right surroud */
140       *output++ = 0;           /* low freq */
141     }
142 }
143
144 ReSampleContext *av_audio_resample_init(int output_channels, int input_channels,
145                                         int output_rate, int input_rate,
146                                         enum SampleFormat sample_fmt_out,
147                                         enum SampleFormat sample_fmt_in,
148                                         int filter_length, int log2_phase_count,
149                                         int linear, double cutoff)
150 {
151     ReSampleContext *s;
152
153     if ( input_channels > 2)
154       {
155         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Resampling with input channels greater than 2 unsupported.\n");
156         return NULL;
157       }
158
159     s = av_mallocz(sizeof(ReSampleContext));
160     if (!s)
161       {
162         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Can't allocate memory for resample context.\n");
163         return NULL;
164       }
165
166     s->ratio = (float)output_rate / (float)input_rate;
167
168     s->input_channels = input_channels;
169     s->output_channels = output_channels;
170
171     s->filter_channels = s->input_channels;
172     if (s->output_channels < s->filter_channels)
173         s->filter_channels = s->output_channels;
174
175     s->sample_fmt [0] = sample_fmt_in;
176     s->sample_fmt [1] = sample_fmt_out;
177     s->sample_size[0] = av_get_bits_per_sample_format(s->sample_fmt[0])>>3;
178     s->sample_size[1] = av_get_bits_per_sample_format(s->sample_fmt[1])>>3;
179
180     if (s->sample_fmt[0] != SAMPLE_FMT_S16) {
181         if (!(s->convert_ctx[0] = av_audio_convert_alloc(SAMPLE_FMT_S16, 1,
182                                                          s->sample_fmt[0], 1, NULL, 0))) {
183             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
184                    "Cannot convert %s sample format to s16 sample format\n",
185                    avcodec_get_sample_fmt_name(s->sample_fmt[0]));
186             av_free(s);
187             return NULL;
188         }
189     }
190
191     if (s->sample_fmt[1] != SAMPLE_FMT_S16) {
192         if (!(s->convert_ctx[1] = av_audio_convert_alloc(s->sample_fmt[1], 1,
193                                                          SAMPLE_FMT_S16, 1, NULL, 0))) {
194             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
195                    "Cannot convert s16 sample format to %s sample format\n",
196                    avcodec_get_sample_fmt_name(s->sample_fmt[1]));
197             av_audio_convert_free(s->convert_ctx[0]);
198             av_free(s);
199             return NULL;
200         }
201     }
202
203 /*
204  * AC-3 output is the only case where filter_channels could be greater than 2.
205  * input channels can't be greater than 2, so resample the 2 channels and then
206  * expand to 6 channels after the resampling.
207  */
208     if(s->filter_channels>2)
209       s->filter_channels = 2;
210
211 #define TAPS 16
212     s->resample_context= av_resample_init(output_rate, input_rate,
213                          filter_length, log2_phase_count, linear, cutoff);
214
215     *(const AVClass**)s->resample_context = &audioresample_context_class;
216
217     return s;
218 }
219
220 #if LIBAVCODEC_VERSION_MAJOR < 53
221 ReSampleContext *audio_resample_init(int output_channels, int input_channels,
222                                      int output_rate, int input_rate)
223 {
224     return av_audio_resample_init(output_channels, input_channels,
225                                   output_rate, input_rate,
226                                   SAMPLE_FMT_S16, SAMPLE_FMT_S16,
227                                   TAPS, 10, 0, 0.8);
228 }
229 #endif
230
231 /* resample audio. 'nb_samples' is the number of input samples */
232 /* XXX: optimize it ! */
233 int audio_resample(ReSampleContext *s, short *output, short *input, int nb_samples)
234 {
235     int i, nb_samples1;
236     short *bufin[2];
237     short *bufout[2];
238     short *buftmp2[2], *buftmp3[2];
239     short *output_bak = NULL;
240     int lenout;
241
242     if (s->input_channels == s->output_channels && s->ratio == 1.0 && 0) {
243         /* nothing to do */
244         memcpy(output, input, nb_samples * s->input_channels * sizeof(short));
245         return nb_samples;
246     }
247
248     if (s->sample_fmt[0] != SAMPLE_FMT_S16) {
249         int istride[1] = { s->sample_size[0] };
250         int ostride[1] = { 2 };
251         const void *ibuf[1] = { input };
252         void       *obuf[1];
253         unsigned input_size = nb_samples*s->input_channels*2;
254
255         if (!s->buffer_size[0] || s->buffer_size[0] < input_size) {
256             av_free(s->buffer[0]);
257             s->buffer_size[0] = input_size;
258             s->buffer[0] = av_malloc(s->buffer_size[0]);
259             if (!s->buffer[0]) {
260                 av_log(s->resample_context, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate buffer\n");
261                 return 0;
262             }
263         }
264
265         obuf[0] = s->buffer[0];
266
267         if (av_audio_convert(s->convert_ctx[0], obuf, ostride,
268                              ibuf, istride, nb_samples*s->input_channels) < 0) {
269             av_log(s->resample_context, AV_LOG_ERROR, "Audio sample format conversion failed\n");
270             return 0;
271         }
272
273         input  = s->buffer[0];
274     }
275
276     lenout= 4*nb_samples * s->ratio + 16;
277
278     if (s->sample_fmt[1] != SAMPLE_FMT_S16) {
279         output_bak = output;
280
281         if (!s->buffer_size[1] || s->buffer_size[1] < lenout) {
282             av_free(s->buffer[1]);
283             s->buffer_size[1] = lenout;
284             s->buffer[1] = av_malloc(s->buffer_size[1]);
285             if (!s->buffer[1]) {
286                 av_log(s->resample_context, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate buffer\n");
287                 return 0;
288             }
289         }
290
291         output = s->buffer[1];
292     }
293
294     /* XXX: move those malloc to resample init code */
295     for(i=0; i<s->filter_channels; i++){
296         bufin[i]= av_malloc( (nb_samples + s->temp_len) * sizeof(short) );
297         memcpy(bufin[i], s->temp[i], s->temp_len * sizeof(short));
298         buftmp2[i] = bufin[i] + s->temp_len;
299     }
300
301     /* make some zoom to avoid round pb */
302     bufout[0]= av_malloc( lenout * sizeof(short) );
303     bufout[1]= av_malloc( lenout * sizeof(short) );
304
305     if (s->input_channels == 2 &&
306         s->output_channels == 1) {
307         buftmp3[0] = output;
308         stereo_to_mono(buftmp2[0], input, nb_samples);
309     } else if (s->output_channels >= 2 && s->input_channels == 1) {
310         buftmp3[0] = bufout[0];
311         memcpy(buftmp2[0], input, nb_samples*sizeof(short));
312     } else if (s->output_channels >= 2) {
313         buftmp3[0] = bufout[0];
314         buftmp3[1] = bufout[1];
315         stereo_split(buftmp2[0], buftmp2[1], input, nb_samples);
316     } else {
317         buftmp3[0] = output;
318         memcpy(buftmp2[0], input, nb_samples*sizeof(short));
319     }
320
321     nb_samples += s->temp_len;
322
323     /* resample each channel */
324     nb_samples1 = 0; /* avoid warning */
325     for(i=0;i<s->filter_channels;i++) {
326         int consumed;
327         int is_last= i+1 == s->filter_channels;
328
329         nb_samples1 = av_resample(s->resample_context, buftmp3[i], bufin[i], &consumed, nb_samples, lenout, is_last);
330         s->temp_len= nb_samples - consumed;
331         s->temp[i]= av_realloc(s->temp[i], s->temp_len*sizeof(short));
332         memcpy(s->temp[i], bufin[i] + consumed, s->temp_len*sizeof(short));
333     }
334
335     if (s->output_channels == 2 && s->input_channels == 1) {
336         mono_to_stereo(output, buftmp3[0], nb_samples1);
337     } else if (s->output_channels == 2) {
338         stereo_mux(output, buftmp3[0], buftmp3[1], nb_samples1);
339     } else if (s->output_channels == 6) {
340         ac3_5p1_mux(output, buftmp3[0], buftmp3[1], nb_samples1);
341     }
342
343     if (s->sample_fmt[1] != SAMPLE_FMT_S16) {
344         int istride[1] = { 2 };
345         int ostride[1] = { s->sample_size[1] };
346         const void *ibuf[1] = { output };
347         void       *obuf[1] = { output_bak };
348
349         if (av_audio_convert(s->convert_ctx[1], obuf, ostride,
350                              ibuf, istride, nb_samples1*s->output_channels) < 0) {
351             av_log(s->resample_context, AV_LOG_ERROR, "Audio sample format convertion failed\n");
352             return 0;
353         }
354     }
355
356     for(i=0; i<s->filter_channels; i++)
357         av_free(bufin[i]);
358
359     av_free(bufout[0]);
360     av_free(bufout[1]);
361     return nb_samples1;
362 }
363
364 void audio_resample_close(ReSampleContext *s)
365 {
366     av_resample_close(s->resample_context);
367     av_freep(&s->temp[0]);
368     av_freep(&s->temp[1]);
369     av_freep(&s->buffer[0]);
370     av_freep(&s->buffer[1]);
371     av_audio_convert_free(s->convert_ctx[0]);
372     av_audio_convert_free(s->convert_ctx[1]);
373     av_free(s);
374 }