make most resample filter parameters selectable at runtime
[ffmpeg.git] / libavcodec / resample.c
1 /*
2  * Sample rate convertion for both audio and video
3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard.
4  *
5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation; either
8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
9  *
10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * Lesser General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
18  */
19
20 /**
21  * @file resample.c
22  * Sample rate convertion for both audio and video.
23  */
24
25 #include "avcodec.h"
26
27 struct AVResampleContext;
28
29 struct ReSampleContext {
30     struct AVResampleContext *resample_context;
31     short *temp[2];
32     int temp_len;
33     float ratio;
34     /* channel convert */
35     int input_channels, output_channels, filter_channels;
36 };
37
38 /* n1: number of samples */
39 static void stereo_to_mono(short *output, short *input, int n1)
40 {
41     short *p, *q;
42     int n = n1;
43
44     p = input;
45     q = output;
46     while (n >= 4) {
47         q[0] = (p[0] + p[1]) >> 1;
48         q[1] = (p[2] + p[3]) >> 1;
49         q[2] = (p[4] + p[5]) >> 1;
50         q[3] = (p[6] + p[7]) >> 1;
51         q += 4;
52         p += 8;
53         n -= 4;
54     }
55     while (n > 0) {
56         q[0] = (p[0] + p[1]) >> 1;
57         q++;
58         p += 2;
59         n--;
60     }
61 }
62
63 /* n1: number of samples */
64 static void mono_to_stereo(short *output, short *input, int n1)
65 {
66     short *p, *q;
67     int n = n1;
68     int v;
69
70     p = input;
71     q = output;
72     while (n >= 4) {
73         v = p[0]; q[0] = v; q[1] = v;
74         v = p[1]; q[2] = v; q[3] = v;
75         v = p[2]; q[4] = v; q[5] = v;
76         v = p[3]; q[6] = v; q[7] = v;
77         q += 8;
78         p += 4;
79         n -= 4;
80     }
81     while (n > 0) {
82         v = p[0]; q[0] = v; q[1] = v;
83         q += 2;
84         p += 1;
85         n--;
86     }
87 }
88
89 /* XXX: should use more abstract 'N' channels system */
90 static void stereo_split(short *output1, short *output2, short *input, int n)
91 {
92     int i;
93
94     for(i=0;i<n;i++) {
95         *output1++ = *input++;
96         *output2++ = *input++;
97     }
98 }
99
100 static void stereo_mux(short *output, short *input1, short *input2, int n)
101 {
102     int i;
103
104     for(i=0;i<n;i++) {
105         *output++ = *input1++;
106         *output++ = *input2++;
107     }
108 }
109
110 static void ac3_5p1_mux(short *output, short *input1, short *input2, int n)
111 {
112     int i;
113     short l,r;
114
115     for(i=0;i<n;i++) {
116       l=*input1++;
117       r=*input2++;
118       *output++ = l;           /* left */
119       *output++ = (l/2)+(r/2); /* center */
120       *output++ = r;           /* right */
121       *output++ = 0;           /* left surround */
122       *output++ = 0;           /* right surroud */
123       *output++ = 0;           /* low freq */
124     }
125 }
126
127 ReSampleContext *audio_resample_init(int output_channels, int input_channels, 
128                                       int output_rate, int input_rate)
129 {
130     ReSampleContext *s;
131     int i;
132     
133     if ( input_channels > 2)
134       {
135         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Resampling with input channels greater than 2 unsupported.");
136         return NULL;
137       }
138
139     s = av_mallocz(sizeof(ReSampleContext));
140     if (!s)
141       {
142         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Can't allocate memory for resample context.");
143         return NULL;
144       }
145
146     s->ratio = (float)output_rate / (float)input_rate;
147     
148     s->input_channels = input_channels;
149     s->output_channels = output_channels;
150     
151     s->filter_channels = s->input_channels;
152     if (s->output_channels < s->filter_channels)
153         s->filter_channels = s->output_channels;
154
155 /*
156  * ac3 output is the only case where filter_channels could be greater than 2.
157  * input channels can't be greater than 2, so resample the 2 channels and then
158  * expand to 6 channels after the resampling.
159  */
160     if(s->filter_channels>2)
161       s->filter_channels = 2;
162
163     s->resample_context= av_resample_init(output_rate, input_rate, 16, 10, 0);
164     
165     return s;
166 }
167
168 /* resample audio. 'nb_samples' is the number of input samples */
169 /* XXX: optimize it ! */
170 int audio_resample(ReSampleContext *s, short *output, short *input, int nb_samples)
171 {
172     int i, nb_samples1;
173     short *bufin[2];
174     short *bufout[2];
175     short *buftmp2[2], *buftmp3[2];
176     int lenout;
177
178     if (s->input_channels == s->output_channels && s->ratio == 1.0 && 0) {
179         /* nothing to do */
180         memcpy(output, input, nb_samples * s->input_channels * sizeof(short));
181         return nb_samples;
182     }
183
184     /* XXX: move those malloc to resample init code */
185     for(i=0; i<s->filter_channels; i++){
186         bufin[i]= (short*) av_malloc( (nb_samples + s->temp_len) * sizeof(short) );
187         memcpy(bufin[i], s->temp[i], s->temp_len * sizeof(short));
188         buftmp2[i] = bufin[i] + s->temp_len;
189     }
190     
191     /* make some zoom to avoid round pb */
192     lenout= (int)(nb_samples * s->ratio) + 16;
193     bufout[0]= (short*) av_malloc( lenout * sizeof(short) );
194     bufout[1]= (short*) av_malloc( lenout * sizeof(short) );
195
196     if (s->input_channels == 2 &&
197         s->output_channels == 1) {
198         buftmp3[0] = output;
199         stereo_to_mono(buftmp2[0], input, nb_samples);
200     } else if (s->output_channels >= 2 && s->input_channels == 1) {
201         buftmp3[0] = bufout[0];
202         memcpy(buftmp2[0], input, nb_samples*sizeof(short));
203     } else if (s->output_channels >= 2) {
204         buftmp3[0] = bufout[0];
205         buftmp3[1] = bufout[1];
206         stereo_split(buftmp2[0], buftmp2[1], input, nb_samples);
207     } else {
208         buftmp3[0] = output;
209         memcpy(buftmp2[0], input, nb_samples*sizeof(short));
210     }
211
212     nb_samples += s->temp_len;
213
214     /* resample each channel */
215     nb_samples1 = 0; /* avoid warning */
216     for(i=0;i<s->filter_channels;i++) {
217         int consumed;
218         int is_last= i+1 == s->filter_channels;
219
220         nb_samples1 = av_resample(s->resample_context, buftmp3[i], bufin[i], &consumed, nb_samples, lenout, is_last);
221         s->temp_len= nb_samples - consumed;
222         s->temp[i]= av_realloc(s->temp[i], s->temp_len*sizeof(short));
223         memcpy(s->temp[i], bufin[i] + consumed, s->temp_len*sizeof(short));
224     }
225
226     if (s->output_channels == 2 && s->input_channels == 1) {
227         mono_to_stereo(output, buftmp3[0], nb_samples1);
228     } else if (s->output_channels == 2) {
229         stereo_mux(output, buftmp3[0], buftmp3[1], nb_samples1);
230     } else if (s->output_channels == 6) {
231         ac3_5p1_mux(output, buftmp3[0], buftmp3[1], nb_samples1);
232     }
233
234     for(i=0; i<s->filter_channels; i++)
235         av_free(bufin[i]);
236
237     av_free(bufout[0]);
238     av_free(bufout[1]);
239     return nb_samples1;
240 }
241
242 void audio_resample_close(ReSampleContext *s)
243 {
244     av_resample_close(s->resample_context);
245     av_freep(&s->temp[0]);
246     av_freep(&s->temp[1]);
247     av_free(s);
248 }