resample: reject unhandled conversions
[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 #define MAX_CHANNELS 8
33
34 struct AVResampleContext;
35
36 static const char *context_to_name(void *ptr)
37 {
38     return "audioresample";
39 }
40
41 static const AVOption options[] = {{NULL}};
42 static const AVClass audioresample_context_class = {
43     "ReSampleContext", context_to_name, options, LIBAVUTIL_VERSION_INT
44 };
45
46 struct ReSampleContext {
47     struct AVResampleContext *resample_context;
48     short *temp[MAX_CHANNELS];
49     int temp_len;
50     float ratio;
51     /* channel convert */
52     int input_channels, output_channels, filter_channels;
53     AVAudioConvert *convert_ctx[2];
54     enum AVSampleFormat sample_fmt[2]; ///< input and output sample format
55     unsigned sample_size[2];           ///< size of one sample in sample_fmt
56     short *buffer[2];                  ///< buffers used for conversion to S16
57     unsigned buffer_size[2];           ///< sizes of allocated buffers
58 };
59
60 /* n1: number of samples */
61 static void stereo_to_mono(short *output, short *input, int n1)
62 {
63     short *p, *q;
64     int n = n1;
65
66     p = input;
67     q = output;
68     while (n >= 4) {
69         q[0] = (p[0] + p[1]) >> 1;
70         q[1] = (p[2] + p[3]) >> 1;
71         q[2] = (p[4] + p[5]) >> 1;
72         q[3] = (p[6] + p[7]) >> 1;
73         q += 4;
74         p += 8;
75         n -= 4;
76     }
77     while (n > 0) {
78         q[0] = (p[0] + p[1]) >> 1;
79         q++;
80         p += 2;
81         n--;
82     }
83 }
84
85 /* n1: number of samples */
86 static void mono_to_stereo(short *output, short *input, int n1)
87 {
88     short *p, *q;
89     int n = n1;
90     int v;
91
92     p = input;
93     q = output;
94     while (n >= 4) {
95         v = p[0]; q[0] = v; q[1] = v;
96         v = p[1]; q[2] = v; q[3] = v;
97         v = p[2]; q[4] = v; q[5] = v;
98         v = p[3]; q[6] = v; q[7] = v;
99         q += 8;
100         p += 4;
101         n -= 4;
102     }
103     while (n > 0) {
104         v = p[0]; q[0] = v; q[1] = v;
105         q += 2;
106         p += 1;
107         n--;
108     }
109 }
110
111 static void deinterleave(short **output, short *input, int channels, int samples)
112 {
113     int i, j;
114
115     for (i = 0; i < samples; i++) {
116         for (j = 0; j < channels; j++) {
117             *output[j]++ = *input++;
118         }
119     }
120 }
121
122 static void interleave(short *output, short **input, int channels, int samples)
123 {
124     int i, j;
125
126     for (i = 0; i < samples; i++) {
127         for (j = 0; j < channels; j++) {
128             *output++ = *input[j]++;
129         }
130     }
131 }
132
133 static void ac3_5p1_mux(short *output, short *input1, short *input2, int n)
134 {
135     int i;
136     short l, r;
137
138     for (i = 0; i < n; i++) {
139         l = *input1++;
140         r = *input2++;
141         *output++ = l;                  /* left */
142         *output++ = (l / 2) + (r / 2);  /* center */
143         *output++ = r;                  /* right */
144         *output++ = 0;                  /* left surround */
145         *output++ = 0;                  /* right surroud */
146         *output++ = 0;                  /* low freq */
147     }
148 }
149
150 ReSampleContext *av_audio_resample_init(int output_channels, int input_channels,
151                                         int output_rate, int input_rate,
152                                         enum AVSampleFormat sample_fmt_out,
153                                         enum AVSampleFormat sample_fmt_in,
154                                         int filter_length, int log2_phase_count,
155                                         int linear, double cutoff)
156 {
157     ReSampleContext *s;
158
159     if (input_channels > MAX_CHANNELS) {
160         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,
161                "Resampling with input channels greater than %d is unsupported.\n",
162                MAX_CHANNELS);
163         return NULL;
164     }
165     if (output_channels != input_channels &&
166         (input_channels  > 2 ||
167          output_channels > 2 &&
168          !(output_channels == 6 && input_channels == 2))) {
169         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,
170                "Resampling output channel count must be 1 or 2 for mono input; 1, 2 or 6 for stereo input; or N for N channel input.\n");
171         return NULL;
172     }
173
174     s = av_mallocz(sizeof(ReSampleContext));
175     if (!s) {
176         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Can't allocate memory for resample context.\n");
177         return NULL;
178     }
179
180     s->ratio = (float)output_rate / (float)input_rate;
181
182     s->input_channels = input_channels;
183     s->output_channels = output_channels;
184
185     s->filter_channels = s->input_channels;
186     if (s->output_channels < s->filter_channels)
187         s->filter_channels = s->output_channels;
188
189     s->sample_fmt[0]  = sample_fmt_in;
190     s->sample_fmt[1]  = sample_fmt_out;
191     s->sample_size[0] = av_get_bytes_per_sample(s->sample_fmt[0]);
192     s->sample_size[1] = av_get_bytes_per_sample(s->sample_fmt[1]);
193
194     if (s->sample_fmt[0] != AV_SAMPLE_FMT_S16) {
195         if (!(s->convert_ctx[0] = av_audio_convert_alloc(AV_SAMPLE_FMT_S16, 1,
196                                                          s->sample_fmt[0], 1, NULL, 0))) {
197             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
198                    "Cannot convert %s sample format to s16 sample format\n",
199                    av_get_sample_fmt_name(s->sample_fmt[0]));
200             av_free(s);
201             return NULL;
202         }
203     }
204
205     if (s->sample_fmt[1] != AV_SAMPLE_FMT_S16) {
206         if (!(s->convert_ctx[1] = av_audio_convert_alloc(s->sample_fmt[1], 1,
207                                                          AV_SAMPLE_FMT_S16, 1, NULL, 0))) {
208             av_log(s, AV_LOG_ERROR,
209                    "Cannot convert s16 sample format to %s sample format\n",
210                    av_get_sample_fmt_name(s->sample_fmt[1]));
211             av_audio_convert_free(s->convert_ctx[0]);
212             av_free(s);
213             return NULL;
214         }
215     }
216
217     s->resample_context = av_resample_init(output_rate, input_rate,
218                                            filter_length, log2_phase_count,
219                                            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[MAX_CHANNELS];
232     short *bufout[MAX_CHANNELS];
233     short *buftmp2[MAX_CHANNELS], *buftmp3[MAX_CHANNELS];
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,
265                    "Audio sample format conversion failed\n");
266             return 0;
267         }
268
269         input = s->buffer[0];
270     }
271
272     lenout = 4 * nb_samples * s->ratio + 16;
273
274     if (s->sample_fmt[1] != AV_SAMPLE_FMT_S16) {
275         output_bak = output;
276
277         if (!s->buffer_size[1] || s->buffer_size[1] < lenout) {
278             av_free(s->buffer[1]);
279             s->buffer_size[1] = lenout;
280             s->buffer[1] = av_malloc(s->buffer_size[1]);
281             if (!s->buffer[1]) {
282                 av_log(s->resample_context, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate buffer\n");
283                 return 0;
284             }
285         }
286
287         output = s->buffer[1];
288     }
289
290     /* XXX: move those malloc to resample init code */
291     for (i = 0; i < s->filter_channels; i++) {
292         bufin[i] = av_malloc((nb_samples + s->temp_len) * sizeof(short));
293         memcpy(bufin[i], s->temp[i], s->temp_len * sizeof(short));
294         buftmp2[i] = bufin[i] + s->temp_len;
295         bufout[i] = av_malloc(lenout * sizeof(short));
296     }
297
298     if (s->input_channels == 2 && s->output_channels == 1) {
299         buftmp3[0] = output;
300         stereo_to_mono(buftmp2[0], input, nb_samples);
301     } else if (s->output_channels >= 2 && s->input_channels == 1) {
302         buftmp3[0] = bufout[0];
303         memcpy(buftmp2[0], input, nb_samples * sizeof(short));
304     } else if (s->output_channels >= s->input_channels && s->input_channels >= 2) {
305         for (i = 0; i < s->input_channels; i++) {
306             buftmp3[i] = bufout[i];
307         }
308         deinterleave(buftmp2, input, s->input_channels, nb_samples);
309     } else {
310         buftmp3[0] = output;
311         memcpy(buftmp2[0], input, nb_samples * sizeof(short));
312     }
313
314     nb_samples += s->temp_len;
315
316     /* resample each channel */
317     nb_samples1 = 0; /* avoid warning */
318     for (i = 0; i < s->filter_channels; i++) {
319         int consumed;
320         int is_last = i + 1 == s->filter_channels;
321
322         nb_samples1 = av_resample(s->resample_context, buftmp3[i], bufin[i],
323                                   &consumed, nb_samples, lenout, is_last);
324         s->temp_len = nb_samples - consumed;
325         s->temp[i] = av_realloc(s->temp[i], s->temp_len * sizeof(short));
326         memcpy(s->temp[i], bufin[i] + consumed, s->temp_len * sizeof(short));
327     }
328
329     if (s->output_channels == 2 && s->input_channels == 1) {
330         mono_to_stereo(output, buftmp3[0], nb_samples1);
331     } else if (s->output_channels == 6 && s->input_channels == 2) {
332         ac3_5p1_mux(output, buftmp3[0], buftmp3[1], nb_samples1);
333     } else if (s->output_channels == s->input_channels && s->input_channels >= 2) {
334         interleave(output, buftmp3, s->output_channels, nb_samples1);
335     }
336
337     if (s->sample_fmt[1] != AV_SAMPLE_FMT_S16) {
338         int istride[1] = { 2 };
339         int ostride[1] = { s->sample_size[1] };
340         const void *ibuf[1] = { output };
341         void       *obuf[1] = { output_bak };
342
343         if (av_audio_convert(s->convert_ctx[1], obuf, ostride,
344                              ibuf, istride, nb_samples1 * s->output_channels) < 0) {
345             av_log(s->resample_context, AV_LOG_ERROR,
346                    "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         av_free(bufout[i]);
354     }
355
356     return nb_samples1;
357 }
358
359 void audio_resample_close(ReSampleContext *s)
360 {
361     int i;
362     av_resample_close(s->resample_context);
363     for (i = 0; i < s->filter_channels; i++)
364         av_freep(&s->temp[i]);
365     av_freep(&s->buffer[0]);
366     av_freep(&s->buffer[1]);
367     av_audio_convert_free(s->convert_ctx[0]);
368     av_audio_convert_free(s->convert_ctx[1]);
369     av_free(s);
370 }