avfilter/vf_pullup: fix gray8
[ffmpeg.git] / libavfilter / aeval.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
3  *
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 /**
22  * @file
23  * eval audio source
24  */
25
26 #include "libavutil/avassert.h"
27 #include "libavutil/avstring.h"
28 #include "libavutil/channel_layout.h"
29 #include "libavutil/eval.h"
30 #include "libavutil/opt.h"
31 #include "libavutil/parseutils.h"
32 #include "avfilter.h"
33 #include "audio.h"
34 #include "internal.h"
35
36 static const char * const var_names[] = {
37     "ch",           ///< the value of the current channel
38     "n",            ///< number of frame
39     "nb_in_channels",
40     "nb_out_channels",
41     "t",            ///< timestamp expressed in seconds
42     "s",            ///< sample rate
43     NULL
44 };
45
46 enum var_name {
47     VAR_CH,
48     VAR_N,
49     VAR_NB_IN_CHANNELS,
50     VAR_NB_OUT_CHANNELS,
51     VAR_T,
52     VAR_S,
53     VAR_VARS_NB
54 };
55
56 typedef struct {
57     const AVClass *class;
58     char *sample_rate_str;
59     int sample_rate;
60     int64_t chlayout;
61     char *chlayout_str;
62     int nb_channels;            ///< number of output channels
63     int nb_in_channels;         ///< number of input channels
64     int same_chlayout;          ///< set output as input channel layout
65     int64_t pts;
66     AVExpr **expr;
67     char *exprs;
68     int nb_samples;             ///< number of samples per requested frame
69     int64_t duration;
70     uint64_t n;
71     double var_values[VAR_VARS_NB];
72     double *channel_values;
73     int64_t out_channel_layout;
74 } EvalContext;
75
76 static double val(void *priv, double ch)
77 {
78     EvalContext *eval = priv;
79     return eval->channel_values[FFMIN((int)ch, eval->nb_in_channels-1)];
80 }
81
82 static double (* const aeval_func1[])(void *, double) = { val, NULL };
83 static const char * const aeval_func1_names[] = { "val", NULL };
84
85 #define OFFSET(x) offsetof(EvalContext, x)
86 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
87
88 static const AVOption aevalsrc_options[]= {
89     { "exprs",       "set the '|'-separated list of channels expressions", OFFSET(exprs), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, .flags = FLAGS },
90     { "nb_samples",  "set the number of samples per requested frame", OFFSET(nb_samples),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 1024},    0,        INT_MAX, FLAGS },
91     { "n",           "set the number of samples per requested frame", OFFSET(nb_samples),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 1024},    0,        INT_MAX, FLAGS },
92     { "sample_rate", "set the sample rate",                           OFFSET(sample_rate_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "44100"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
93     { "s",           "set the sample rate",                           OFFSET(sample_rate_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "44100"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
94     { "duration",    "set audio duration", OFFSET(duration), AV_OPT_TYPE_DURATION, {.i64 = -1}, -1, INT64_MAX, FLAGS },
95     { "d",           "set audio duration", OFFSET(duration), AV_OPT_TYPE_DURATION, {.i64 = -1}, -1, INT64_MAX, FLAGS },
96     { "channel_layout", "set channel layout", OFFSET(chlayout_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, FLAGS },
97     { "c",              "set channel layout", OFFSET(chlayout_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, FLAGS },
98     { NULL }
99 };
100
101 AVFILTER_DEFINE_CLASS(aevalsrc);
102
103 static int parse_channel_expressions(AVFilterContext *ctx,
104                                      int expected_nb_channels)
105 {
106     EvalContext *eval = ctx->priv;
107     char *args1 = av_strdup(eval->exprs);
108     char *expr, *last_expr, *buf;
109     double (* const *func1)(void *, double) = NULL;
110     const char * const *func1_names = NULL;
111     int i, ret = 0;
112
113     if (!args1)
114         return AVERROR(ENOMEM);
115
116     if (!eval->exprs) {
117         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Channels expressions list is empty\n");
118         return AVERROR(EINVAL);
119     }
120
121     if (!strcmp(ctx->filter->name, "aeval")) {
122         func1 = aeval_func1;
123         func1_names = aeval_func1_names;
124     }
125
126 #define ADD_EXPRESSION(expr_) do {                                      \
127         if (!av_dynarray2_add((void **)&eval->expr, &eval->nb_channels, \
128                               sizeof(*eval->expr), NULL)) {             \
129             ret = AVERROR(ENOMEM);                                      \
130             goto end;                                                   \
131         }                                                               \
132         eval->expr[eval->nb_channels-1] = NULL;                         \
133         ret = av_expr_parse(&eval->expr[eval->nb_channels - 1], expr_,  \
134                             var_names, func1_names, func1,              \
135                             NULL, NULL, 0, ctx);                        \
136         if (ret < 0)                                                    \
137             goto end;                                                   \
138     } while (0)
139
140     /* reset expressions */
141     for (i = 0; i < eval->nb_channels; i++) {
142         av_expr_free(eval->expr[i]);
143         eval->expr[i] = NULL;
144     }
145     av_freep(&eval->expr);
146     eval->nb_channels = 0;
147
148     buf = args1;
149     while (expr = av_strtok(buf, "|", &buf)) {
150         ADD_EXPRESSION(expr);
151         last_expr = expr;
152     }
153
154     if (expected_nb_channels > eval->nb_channels)
155         for (i = eval->nb_channels; i < expected_nb_channels; i++)
156             ADD_EXPRESSION(last_expr);
157
158     if (expected_nb_channels > 0 && eval->nb_channels != expected_nb_channels) {
159         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
160                "Mismatch between the specified number of channel expressions '%d' "
161                "and the number of expected output channels '%d' for the specified channel layout\n",
162                eval->nb_channels, expected_nb_channels);
163         ret = AVERROR(EINVAL);
164         goto end;
165     }
166
167 end:
168     av_free(args1);
169     return ret;
170 }
171
172 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
173 {
174     EvalContext *eval = ctx->priv;
175     int ret = 0;
176
177     if (eval->chlayout_str) {
178         if (!strcmp(eval->chlayout_str, "same") && !strcmp(ctx->filter->name, "aeval")) {
179             eval->same_chlayout = 1;
180         } else {
181             ret = ff_parse_channel_layout(&eval->chlayout, NULL, eval->chlayout_str, ctx);
182             if (ret < 0)
183                 return ret;
184
185             ret = parse_channel_expressions(ctx, av_get_channel_layout_nb_channels(eval->chlayout));
186             if (ret < 0)
187                 return ret;
188         }
189     } else {
190         /* guess channel layout from nb expressions/channels */
191         if ((ret = parse_channel_expressions(ctx, -1)) < 0)
192             return ret;
193
194         eval->chlayout = av_get_default_channel_layout(eval->nb_channels);
195         if (!eval->chlayout && eval->nb_channels <= 0) {
196             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid number of channels '%d' provided\n",
197                    eval->nb_channels);
198             return AVERROR(EINVAL);
199         }
200     }
201
202     if (eval->sample_rate_str)
203         if ((ret = ff_parse_sample_rate(&eval->sample_rate, eval->sample_rate_str, ctx)))
204             return ret;
205     eval->n = 0;
206
207     return ret;
208 }
209
210 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
211 {
212     EvalContext *eval = ctx->priv;
213     int i;
214
215     for (i = 0; i < eval->nb_channels; i++) {
216         av_expr_free(eval->expr[i]);
217         eval->expr[i] = NULL;
218     }
219     av_freep(&eval->expr);
220 }
221
222 static int config_props(AVFilterLink *outlink)
223 {
224     EvalContext *eval = outlink->src->priv;
225     char buf[128];
226
227     outlink->time_base = (AVRational){1, eval->sample_rate};
228     outlink->sample_rate = eval->sample_rate;
229
230     eval->var_values[VAR_S] = eval->sample_rate;
231     eval->var_values[VAR_NB_IN_CHANNELS] = NAN;
232     eval->var_values[VAR_NB_OUT_CHANNELS] = outlink->channels;
233
234     av_get_channel_layout_string(buf, sizeof(buf), 0, eval->chlayout);
235
236     av_log(outlink->src, AV_LOG_VERBOSE,
237            "sample_rate:%d chlayout:%s duration:%"PRId64"\n",
238            eval->sample_rate, buf, eval->duration);
239
240     return 0;
241 }
242
243 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
244 {
245     EvalContext *eval = ctx->priv;
246     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_DBLP, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
247     int64_t chlayouts[] = { eval->chlayout ? eval->chlayout : FF_COUNT2LAYOUT(eval->nb_channels) , -1 };
248     int sample_rates[] = { eval->sample_rate, -1 };
249
250     ff_set_common_formats (ctx, ff_make_format_list(sample_fmts));
251     ff_set_common_channel_layouts(ctx, avfilter_make_format64_list(chlayouts));
252     ff_set_common_samplerates(ctx, ff_make_format_list(sample_rates));
253
254     return 0;
255 }
256
257 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
258 {
259     EvalContext *eval = outlink->src->priv;
260     AVFrame *samplesref;
261     int i, j;
262     int64_t t = av_rescale(eval->n, AV_TIME_BASE, eval->sample_rate);
263
264     if (eval->duration >= 0 && t >= eval->duration)
265         return AVERROR_EOF;
266
267     samplesref = ff_get_audio_buffer(outlink, eval->nb_samples);
268     if (!samplesref)
269         return AVERROR(ENOMEM);
270
271     /* evaluate expression for each single sample and for each channel */
272     for (i = 0; i < eval->nb_samples; i++, eval->n++) {
273         eval->var_values[VAR_N] = eval->n;
274         eval->var_values[VAR_T] = eval->var_values[VAR_N] * (double)1/eval->sample_rate;
275
276         for (j = 0; j < eval->nb_channels; j++) {
277             *((double *) samplesref->extended_data[j] + i) =
278                 av_expr_eval(eval->expr[j], eval->var_values, NULL);
279         }
280     }
281
282     samplesref->pts = eval->pts;
283     samplesref->sample_rate = eval->sample_rate;
284     eval->pts += eval->nb_samples;
285
286     return ff_filter_frame(outlink, samplesref);
287 }
288
289 #if CONFIG_AEVALSRC_FILTER
290 static const AVFilterPad aevalsrc_outputs[] = {
291     {
292         .name          = "default",
293         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
294         .config_props  = config_props,
295         .request_frame = request_frame,
296     },
297     { NULL }
298 };
299
300 AVFilter ff_asrc_aevalsrc = {
301     .name          = "aevalsrc",
302     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Generate an audio signal generated by an expression."),
303     .query_formats = query_formats,
304     .init          = init,
305     .uninit        = uninit,
306     .priv_size     = sizeof(EvalContext),
307     .inputs        = NULL,
308     .outputs       = aevalsrc_outputs,
309     .priv_class    = &aevalsrc_class,
310 };
311
312 #endif /* CONFIG_AEVALSRC_FILTER */
313
314 #define OFFSET(x) offsetof(EvalContext, x)
315 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
316
317 static const AVOption aeval_options[]= {
318     { "exprs", "set the '|'-separated list of channels expressions", OFFSET(exprs), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, .flags = FLAGS },
319     { "channel_layout", "set channel layout", OFFSET(chlayout_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, FLAGS },
320     { "c",              "set channel layout", OFFSET(chlayout_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, 0, 0, FLAGS },
321     { NULL }
322 };
323
324 AVFILTER_DEFINE_CLASS(aeval);
325
326 static int aeval_query_formats(AVFilterContext *ctx)
327 {
328     AVFilterFormats *formats = NULL;
329     AVFilterChannelLayouts *layouts;
330     AVFilterLink *inlink  = ctx->inputs[0];
331     AVFilterLink *outlink  = ctx->outputs[0];
332     EvalContext *eval = ctx->priv;
333     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
334         AV_SAMPLE_FMT_DBLP, AV_SAMPLE_FMT_NONE
335     };
336
337     // inlink supports any channel layout
338     layouts = ff_all_channel_counts();
339     ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts);
340
341     if (eval->same_chlayout) {
342         layouts = ff_all_channel_counts();
343         if (!layouts)
344             return AVERROR(ENOMEM);
345             ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
346     } else {
347         // outlink supports only requested output channel layout
348         layouts = NULL;
349         ff_add_channel_layout(&layouts,
350                               eval->out_channel_layout ? eval->out_channel_layout :
351                               FF_COUNT2LAYOUT(eval->nb_channels));
352         ff_channel_layouts_ref(layouts, &outlink->in_channel_layouts);
353     }
354
355     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
356     if (!formats)
357         return AVERROR(ENOMEM);
358     ff_set_common_formats(ctx, formats);
359
360     formats = ff_all_samplerates();
361     if (!formats)
362         return AVERROR(ENOMEM);
363     ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
364
365     return 0;
366 }
367
368 static int aeval_config_output(AVFilterLink *outlink)
369 {
370     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
371     EvalContext *eval = ctx->priv;
372     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
373     int ret;
374
375     if (eval->same_chlayout) {
376         eval->chlayout = inlink->channel_layout;
377
378         if ((ret = parse_channel_expressions(ctx, inlink->channels)) < 0)
379             return ret;
380     }
381
382     eval->n = 0;
383     eval->nb_in_channels = eval->var_values[VAR_NB_IN_CHANNELS] = inlink->channels;
384     eval->var_values[VAR_NB_OUT_CHANNELS] = outlink->channels;
385     eval->var_values[VAR_S] = inlink->sample_rate;
386     eval->var_values[VAR_T] = NAN;
387
388     eval->channel_values = av_realloc_f(eval->channel_values,
389                                         inlink->channels, sizeof(*eval->channel_values));
390     if (!eval->channel_values)
391         return AVERROR(ENOMEM);
392
393     return 0;
394 }
395
396 #define TS2T(ts, tb) ((ts) == AV_NOPTS_VALUE ? NAN : (double)(ts)*av_q2d(tb))
397
398 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
399 {
400     EvalContext *eval     = inlink->dst->priv;
401     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
402     int nb_samples        = in->nb_samples;
403     AVFrame *out;
404     double t0;
405     int i, j;
406
407     /* do volume scaling in-place if input buffer is writable */
408     out = ff_get_audio_buffer(outlink, nb_samples);
409     if (!out)
410         return AVERROR(ENOMEM);
411     av_frame_copy_props(out, in);
412
413     t0 = TS2T(in->pts, inlink->time_base);
414
415     /* evaluate expression for each single sample and for each channel */
416     for (i = 0; i < nb_samples; i++, eval->n++) {
417         eval->var_values[VAR_N] = eval->n;
418         eval->var_values[VAR_T] = t0 + i * (double)1/inlink->sample_rate;
419
420         for (j = 0; j < inlink->channels; j++)
421             eval->channel_values[j] = *((double *) in->extended_data[j] + i);
422
423         for (j = 0; j < outlink->channels; j++) {
424             eval->var_values[VAR_CH] = j;
425             *((double *) out->extended_data[j] + i) =
426                 av_expr_eval(eval->expr[j], eval->var_values, eval);
427         }
428     }
429
430     av_frame_free(&in);
431     return ff_filter_frame(outlink, out);
432 }
433
434 #if CONFIG_AEVAL_FILTER
435
436 static const AVFilterPad aeval_inputs[] = {
437     {
438         .name           = "default",
439         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
440         .filter_frame   = filter_frame,
441     },
442     { NULL }
443 };
444
445 static const AVFilterPad aeval_outputs[] = {
446     {
447         .name          = "default",
448         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
449         .config_props  = aeval_config_output,
450     },
451     { NULL }
452 };
453
454 AVFilter ff_af_aeval = {
455     .name          = "aeval",
456     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Filter audio signal according to a specified expression."),
457     .query_formats = aeval_query_formats,
458     .init          = init,
459     .uninit        = uninit,
460     .priv_size     = sizeof(EvalContext),
461     .inputs        = aeval_inputs,
462     .outputs       = aeval_outputs,
463     .priv_class    = &aeval_class,
464 };
465
466 #endif /* CONFIG_AEVAL_FILTER */