Don't allow unsupported resampling configurations.
[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 Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 "libavutil/opt.h"
30 #include "libavutil/samplefmt.h"
31
32 struct AVResampleContext;
33
34 static const char *context_to_name(void *ptr)
35 {
36     return "audioresample";
37 }
38
39 static const AVOption options[] = {{NULL}};
40 static const AVClass audioresample_context_class = { "ReSampleContext", context_to_name, options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
41
42 struct ReSampleContext {
43     struct AVResampleContext *resample_context;
44     short *temp[2];
45     int temp_len;
46     float ratio;
47     /* channel convert */
48     int input_channels, output_channels, filter_channels;
49     AVAudioConvert *convert_ctx[2];
50     enum AVSampleFormat sample_fmt[2]; ///< input and output sample format
51     unsigned sample_size[2];         ///< size of one sample in sample_fmt
52     short *buffer[2];                ///< buffers used for conversion to S16
53     unsigned buffer_size[2];         ///< sizes of allocated buffers
54 };
55
56 /* n1: number of samples */
57 static void stereo_to_mono(short *output, short *input, int n1)
58 {
59     short *p, *q;
60     int n = n1;
61
62     p = input;
63     q = output;
64     while (n >= 4) {
65         q[0] = (p[0] + p[1]) >> 1;
66         q[1] = (p[2] + p[3]) >> 1;
67         q[2] = (p[4] + p[5]) >> 1;
68         q[3] = (p[6] + p[7]) >> 1;
69         q += 4;
70         p += 8;
71         n -= 4;
72     }
73     while (n > 0) {
74         q[0] = (p[0] + p[1]) >> 1;
75         q++;
76         p += 2;
77         n--;
78     }
79 }
80
81 /* n1: number of samples */
82 static void mono_to_stereo(short *output, short *input, int n1)
83 {
84     short *p, *q;
85     int n = n1;
86     int v;
87
88     p = input;
89     q = output;
90     while (n >= 4) {
91         v = p[0]; q[0] = v; q[1] = v;
92         v = p[1]; q[2] = v; q[3] = v;
93         v = p[2]; q[4] = v; q[5] = v;
94         v = p[3]; q[6] = v; q[7] = v;
95         q += 8;
96         p += 4;
97         n -= 4;
98     }
99     while (n > 0) {
100         v = p[0]; q[0] = v; q[1] = v;
101         q += 2;
102         p += 1;
103         n--;
104     }
105 }
106
107 /* XXX: should use more abstract 'N' channels system */
108 static void stereo_split(short *output1, short *output2, short *input, int n)
109 {
110     int i;
111
112     for(i=0;i<n;i++) {
113         *output1++ = *input++;
114         *output2++ = *input++;
115     }
116 }
117
118 static void stereo_mux(short *output, short *input1, short *input2, int n)
119 {
120     int i;
121
122     for(i=0;i<n;i++) {
123         *output++ = *input1++;
124         *output++ = *input2++;
125     }
126 }
127
128 static void ac3_5p1_mux(short *output, short *input1, short *input2, int n)
129 {
130     int i;
131     short l,r;
132
133     for(i=0;i<n;i++) {
134       l=*input1++;
135       r=*input2++;
136       *output++ = l;           /* left */
137       *output++ = (l/2)+(r/2); /* center */
138       *output++ = r;           /* right */
139       *output++ = 0;           /* left surround */
140       *output++ = 0;           /* right surroud */
141       *output++ = 0;           /* low freq */
142     }
143 }
144
145 ReSampleContext *av_audio_resample_init(int output_channels, int input_channels,
146                                         int output_rate, int input_rate,
147                                         enum AVSampleFormat sample_fmt_out,
148                                         enum AVSampleFormat sample_fmt_in,
149                                         int filter_length, int log2_phase_count,
150                                         int linear, double cutoff)
151 {
152     ReSampleContext *s;
153
154     if ( input_channels > 2)
155       {
156         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Resampling with input channels greater than 2 unsupported.\n");
157         return NULL;
158       }
159     if (output_channels > 2 && !(output_channels == 6 && input_channels == 2)) {
160         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,
161                "Resampling output channel count must be 1 or 2 for mono input and 1, 2 or 6 for stereo input.\n");
162         return NULL;
163     }
164
165     s = av_mallocz(sizeof(ReSampleContext));
166     if (!s)
167       {
168         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Can't allocate memory for resample context.\n");
169         return NULL;
170       }
171
172     s->ratio = (float)output_rate / (float)input_rate;
173
174     s->input_channels = input_channels;
175     s->output_channels = output_channels;
176
177     s->filter_channels = s->input_channels;
178     if (s->output_channels < s->filter_channels)
179         s->filter_channels = s->output_channels;
180
181     s->sample_fmt [0] = sample_fmt_in;
182     s->sample_fmt [1] = sample_fmt_out;
183     s->sample_size[0] = av_get_bits_per_sample_fmt(s->sample_fmt[0])>>3;
184     s->sample_size[1] = av_get_bits_per_sample_fmt(s->sample_fmt[1])>>3;
185
186     if (s->sample_fmt[0] != AV_SAMPLE_FMT_S16) {
187         if (!(s->convert_ctx[0] = av_audio_convert_alloc(AV_SAMPLE_FMT_S16, 1,
188                                                          s->sample_fmt[0], 1, NULL, 0))) {
189             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
190                    "Cannot convert %s sample format to s16 sample format\n",
191                    av_get_sample_fmt_name(s->sample_fmt[0]));
192             av_free(s);
193             return NULL;
194         }
195     }
196
197     if (s->sample_fmt[1] != AV_SAMPLE_FMT_S16) {
198         if (!(s->convert_ctx[1] = av_audio_convert_alloc(s->sample_fmt[1], 1,
199                                                          AV_SAMPLE_FMT_S16, 1, NULL, 0))) {
200             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
201                    "Cannot convert s16 sample format to %s sample format\n",
202                    av_get_sample_fmt_name(s->sample_fmt[1]));
203             av_audio_convert_free(s->convert_ctx[0]);
204             av_free(s);
205             return NULL;
206         }
207     }
208
209 /*
210  * AC-3 output is the only case where filter_channels could be greater than 2.
211  * input channels can't be greater than 2, so resample the 2 channels and then
212  * expand to 6 channels after the resampling.
213  */
214     if(s->filter_channels>2)
215       s->filter_channels = 2;
216
217 #define TAPS 16
218     s->resample_context= av_resample_init(output_rate, input_rate,
219                          filter_length, log2_phase_count, linear, cutoff);
220
221     *(const AVClass**)s->resample_context = &audioresample_context_class;
222
223     return s;
224 }
225
226 /* resample audio. 'nb_samples' is the number of input samples */
227 /* XXX: optimize it ! */
228 int audio_resample(ReSampleContext *s, short *output, short *input, int nb_samples)
229 {
230     int i, nb_samples1;
231     short *bufin[2];
232     short *bufout[2];
233     short *buftmp2[2], *buftmp3[2];
234     short *output_bak = NULL;
235     int lenout;
236
237     if (s->input_channels == s->output_channels && s->ratio == 1.0 && 0) {
238         /* nothing to do */
239         memcpy(output, input, nb_samples * s->input_channels * sizeof(short));
240         return nb_samples;
241     }
242
243     if (s->sample_fmt[0] != AV_SAMPLE_FMT_S16) {
244         int istride[1] = { s->sample_size[0] };
245         int ostride[1] = { 2 };
246         const void *ibuf[1] = { input };
247         void       *obuf[1];
248         unsigned input_size = nb_samples*s->input_channels*2;
249
250         if (!s->buffer_size[0] || s->buffer_size[0] < input_size) {
251             av_free(s->buffer[0]);
252             s->buffer_size[0] = input_size;
253             s->buffer[0] = av_malloc(s->buffer_size[0]);
254             if (!s->buffer[0]) {
255                 av_log(s->resample_context, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate buffer\n");
256                 return 0;
257             }
258         }
259
260         obuf[0] = s->buffer[0];
261
262         if (av_audio_convert(s->convert_ctx[0], obuf, ostride,
263                              ibuf, istride, nb_samples*s->input_channels) < 0) {
264             av_log(s->resample_context, AV_LOG_ERROR, "Audio sample format conversion failed\n");
265             return 0;
266         }
267
268         input  = s->buffer[0];
269     }
270
271     lenout= 4*nb_samples * s->ratio + 16;
272
273     if (s->sample_fmt[1] != AV_SAMPLE_FMT_S16) {
274         output_bak = output;
275
276         if (!s->buffer_size[1] || s->buffer_size[1] < lenout) {
277             av_free(s->buffer[1]);
278             s->buffer_size[1] = lenout;
279             s->buffer[1] = av_malloc(s->buffer_size[1]);
280             if (!s->buffer[1]) {
281                 av_log(s->resample_context, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate buffer\n");
282                 return 0;
283             }
284         }
285
286         output = s->buffer[1];
287     }
288
289     /* XXX: move those malloc to resample init code */
290     for(i=0; i<s->filter_channels; i++){
291         bufin[i]= av_malloc( (nb_samples + s->temp_len) * sizeof(short) );
292         memcpy(bufin[i], s->temp[i], s->temp_len * sizeof(short));
293         buftmp2[i] = bufin[i] + s->temp_len;
294     }
295
296     /* make some zoom to avoid round pb */
297     bufout[0]= av_malloc( lenout * sizeof(short) );
298     bufout[1]= av_malloc( lenout * sizeof(short) );
299
300     if (s->input_channels == 2 &&
301         s->output_channels == 1) {
302         buftmp3[0] = output;
303         stereo_to_mono(buftmp2[0], input, nb_samples);
304     } else if (s->output_channels >= 2 && s->input_channels == 1) {
305         buftmp3[0] = bufout[0];
306         memcpy(buftmp2[0], input, nb_samples*sizeof(short));
307     } else if (s->output_channels >= 2) {
308         buftmp3[0] = bufout[0];
309         buftmp3[1] = bufout[1];
310         stereo_split(buftmp2[0], buftmp2[1], input, nb_samples);
311     } else {
312         buftmp3[0] = output;
313         memcpy(buftmp2[0], input, nb_samples*sizeof(short));
314     }
315
316     nb_samples += s->temp_len;
317
318     /* resample each channel */
319     nb_samples1 = 0; /* avoid warning */
320     for(i=0;i<s->filter_channels;i++) {
321         int consumed;
322         int is_last= i+1 == s->filter_channels;
323
324         nb_samples1 = av_resample(s->resample_context, buftmp3[i], bufin[i], &consumed, nb_samples, lenout, is_last);
325         s->temp_len= nb_samples - consumed;
326         s->temp[i]= av_realloc(s->temp[i], s->temp_len*sizeof(short));
327         memcpy(s->temp[i], bufin[i] + consumed, s->temp_len*sizeof(short));
328     }
329
330     if (s->output_channels == 2 && s->input_channels == 1) {
331         mono_to_stereo(output, buftmp3[0], nb_samples1);
332     } else if (s->output_channels == 2) {
333         stereo_mux(output, buftmp3[0], buftmp3[1], nb_samples1);
334     } else if (s->output_channels == 6) {
335         ac3_5p1_mux(output, buftmp3[0], buftmp3[1], nb_samples1);
336     }
337
338     if (s->sample_fmt[1] != AV_SAMPLE_FMT_S16) {
339         int istride[1] = { 2 };
340         int ostride[1] = { s->sample_size[1] };
341         const void *ibuf[1] = { output };
342         void       *obuf[1] = { output_bak };
343
344         if (av_audio_convert(s->convert_ctx[1], obuf, ostride,
345                              ibuf, istride, nb_samples1*s->output_channels) < 0) {
346             av_log(s->resample_context, AV_LOG_ERROR, "Audio sample format convertion failed\n");
347             return 0;
348         }
349     }
350
351     for(i=0; i<s->filter_channels; i++)
352         av_free(bufin[i]);
353
354     av_free(bufout[0]);
355     av_free(bufout[1]);
356     return nb_samples1;
357 }
358
359 void audio_resample_close(ReSampleContext *s)
360 {
361     av_resample_close(s->resample_context);
362     av_freep(&s->temp[0]);
363     av_freep(&s->temp[1]);
364     av_freep(&s->buffer[0]);
365     av_freep(&s->buffer[1]);
366     av_audio_convert_free(s->convert_ctx[0]);
367     av_audio_convert_free(s->convert_ctx[1]);
368     av_free(s);
369 }