Merge commit 'e6153f173a49e5bfa70b0c04d2f82930533597b9'
[ffmpeg.git] / libavfilter / af_amerge.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2011 Nicolas George <nicolas.george@normalesup.org>
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
14  * GNU 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  * Audio merging filter
24  */
25
26 #include "libavutil/audioconvert.h"
27 #include "libavutil/bprint.h"
28 #include "libavutil/opt.h"
29 #include "libswresample/swresample.h" // only for SWR_CH_MAX
30 #include "avfilter.h"
31 #include "audio.h"
32 #include "bufferqueue.h"
33 #include "internal.h"
34
35 typedef struct {
36     const AVClass *class;
37     int nb_inputs;
38     int route[SWR_CH_MAX]; /**< channels routing, see copy_samples */
39     int bps;
40     struct amerge_input {
41         struct FFBufQueue queue;
42         int nb_ch;         /**< number of channels for the input */
43         int nb_samples;
44         int pos;
45     } *in;
46 } AMergeContext;
47
48 #define OFFSET(x) offsetof(AMergeContext, x)
49 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
50
51 static const AVOption amerge_options[] = {
52     { "inputs", "specify the number of inputs", OFFSET(nb_inputs),
53       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 2 }, 2, SWR_CH_MAX, FLAGS },
54     {0}
55 };
56
57 AVFILTER_DEFINE_CLASS(amerge);
58
59 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
60 {
61     AMergeContext *am = ctx->priv;
62     int i;
63
64     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
65         ff_bufqueue_discard_all(&am->in[i].queue);
66     av_freep(&am->in);
67 }
68
69 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
70 {
71     AMergeContext *am = ctx->priv;
72     int64_t inlayout[SWR_CH_MAX], outlayout = 0;
73     AVFilterFormats *formats;
74     AVFilterChannelLayouts *layouts;
75     int i, overlap = 0, nb_ch = 0;
76
77     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
78         if (!ctx->inputs[i]->in_channel_layouts ||
79             !ctx->inputs[i]->in_channel_layouts->nb_channel_layouts) {
80             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
81                    "No channel layout for input %d\n", i + 1);
82             return AVERROR(EINVAL);
83         }
84         inlayout[i] = ctx->inputs[i]->in_channel_layouts->channel_layouts[0];
85         if (ctx->inputs[i]->in_channel_layouts->nb_channel_layouts > 1) {
86             char buf[256];
87             av_get_channel_layout_string(buf, sizeof(buf), 0, inlayout[i]);
88             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Using \"%s\" for input %d\n", buf, i + 1);
89         }
90         am->in[i].nb_ch = av_get_channel_layout_nb_channels(inlayout[i]);
91         if (outlayout & inlayout[i])
92             overlap++;
93         outlayout |= inlayout[i];
94         nb_ch += am->in[i].nb_ch;
95     }
96     if (nb_ch > SWR_CH_MAX) {
97         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too many channels (max %d)\n", SWR_CH_MAX);
98         return AVERROR(EINVAL);
99     }
100     if (overlap) {
101         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
102                "Inputs overlap: output layout will be meaningless\n");
103         for (i = 0; i < nb_ch; i++)
104             am->route[i] = i;
105         outlayout = av_get_default_channel_layout(nb_ch);
106         if (!outlayout)
107             outlayout = ((int64_t)1 << nb_ch) - 1;
108     } else {
109         int *route[SWR_CH_MAX];
110         int c, out_ch_number = 0;
111
112         route[0] = am->route;
113         for (i = 1; i < am->nb_inputs; i++)
114             route[i] = route[i - 1] + am->in[i - 1].nb_ch;
115         for (c = 0; c < 64; c++)
116             for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
117                 if ((inlayout[i] >> c) & 1)
118                     *(route[i]++) = out_ch_number++;
119     }
120     formats = ff_make_format_list(ff_packed_sample_fmts_array);
121     ff_set_common_formats(ctx, formats);
122     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
123         layouts = NULL;
124         ff_add_channel_layout(&layouts, inlayout[i]);
125         ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[i]->out_channel_layouts);
126     }
127     layouts = NULL;
128     ff_add_channel_layout(&layouts, outlayout);
129     ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
130     ff_set_common_samplerates(ctx, ff_all_samplerates());
131     return 0;
132 }
133
134 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
135 {
136     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
137     AMergeContext *am = ctx->priv;
138     AVBPrint bp;
139     int i;
140
141     for (i = 1; i < am->nb_inputs; i++) {
142         if (ctx->inputs[i]->sample_rate != ctx->inputs[0]->sample_rate) {
143             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
144                    "Inputs must have the same sample rate "
145                    "%d for in%d vs %d\n",
146                    ctx->inputs[i]->sample_rate, i, ctx->inputs[0]->sample_rate);
147             return AVERROR(EINVAL);
148         }
149     }
150     am->bps = av_get_bytes_per_sample(ctx->outputs[0]->format);
151     outlink->sample_rate = ctx->inputs[0]->sample_rate;
152     outlink->time_base   = ctx->inputs[0]->time_base;
153
154     av_bprint_init(&bp, 0, 1);
155     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
156         av_bprintf(&bp, "%sin%d:", i ? " + " : "", i);
157         av_bprint_channel_layout(&bp, -1, ctx->inputs[i]->channel_layout);
158     }
159     av_bprintf(&bp, " -> out:");
160     av_bprint_channel_layout(&bp, -1, ctx->outputs[0]->channel_layout);
161     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "%s\n", bp.str);
162
163     return 0;
164 }
165
166 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
167 {
168     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
169     AMergeContext *am = ctx->priv;
170     int i, ret;
171
172     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
173         if (!am->in[i].nb_samples)
174             if ((ret = ff_request_frame(ctx->inputs[i])) < 0)
175                 return ret;
176     return 0;
177 }
178
179 /**
180  * Copy samples from several input streams to one output stream.
181  * @param nb_inputs number of inputs
182  * @param in        inputs; used only for the nb_ch field;
183  * @param route     routing values;
184  *                  input channel i goes to output channel route[i];
185  *                  i <  in[0].nb_ch are the channels from the first output;
186  *                  i >= in[0].nb_ch are the channels from the second output
187  * @param ins       pointer to the samples of each inputs, in packed format;
188  *                  will be left at the end of the copied samples
189  * @param outs      pointer to the samples of the output, in packet format;
190  *                  must point to a buffer big enough;
191  *                  will be left at the end of the copied samples
192  * @param ns        number of samples to copy
193  * @param bps       bytes per sample
194  */
195 static inline void copy_samples(int nb_inputs, struct amerge_input in[],
196                                 int *route, uint8_t *ins[],
197                                 uint8_t **outs, int ns, int bps)
198 {
199     int *route_cur;
200     int i, c, nb_ch = 0;
201
202     for (i = 0; i < nb_inputs; i++)
203         nb_ch += in[i].nb_ch;
204     while (ns--) {
205         route_cur = route;
206         for (i = 0; i < nb_inputs; i++) {
207             for (c = 0; c < in[i].nb_ch; c++) {
208                 memcpy((*outs) + bps * *(route_cur++), ins[i], bps);
209                 ins[i] += bps;
210             }
211         }
212         *outs += nb_ch * bps;
213     }
214 }
215
216 static int filter_samples(AVFilterLink *inlink, AVFilterBufferRef *insamples)
217 {
218     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
219     AMergeContext *am = ctx->priv;
220     AVFilterLink *const outlink = ctx->outputs[0];
221     int input_number;
222     int nb_samples, ns, i;
223     AVFilterBufferRef *outbuf, *inbuf[SWR_CH_MAX];
224     uint8_t *ins[SWR_CH_MAX], *outs;
225
226     for (input_number = 0; input_number < am->nb_inputs; input_number++)
227         if (inlink == ctx->inputs[input_number])
228             break;
229     av_assert1(input_number < am->nb_inputs);
230     ff_bufqueue_add(ctx, &am->in[input_number].queue, insamples);
231     am->in[input_number].nb_samples += insamples->audio->nb_samples;
232     nb_samples = am->in[0].nb_samples;
233     for (i = 1; i < am->nb_inputs; i++)
234         nb_samples = FFMIN(nb_samples, am->in[i].nb_samples);
235     if (!nb_samples)
236         return 0;
237
238     outbuf = ff_get_audio_buffer(ctx->outputs[0], AV_PERM_WRITE, nb_samples);
239     outs = outbuf->data[0];
240     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
241         inbuf[i] = ff_bufqueue_peek(&am->in[i].queue, 0);
242         ins[i] = inbuf[i]->data[0] +
243                  am->in[i].pos * am->in[i].nb_ch * am->bps;
244     }
245     avfilter_copy_buffer_ref_props(outbuf, inbuf[0]);
246     outbuf->pts = inbuf[0]->pts == AV_NOPTS_VALUE ? AV_NOPTS_VALUE :
247                   inbuf[0]->pts +
248                   av_rescale_q(am->in[0].pos,
249                                (AVRational){ 1, ctx->inputs[0]->sample_rate },
250                                ctx->outputs[0]->time_base);
251
252     outbuf->audio->nb_samples     = nb_samples;
253     outbuf->audio->channel_layout = outlink->channel_layout;
254
255     while (nb_samples) {
256         ns = nb_samples;
257         for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
258             ns = FFMIN(ns, inbuf[i]->audio->nb_samples - am->in[i].pos);
259         /* Unroll the most common sample formats: speed +~350% for the loop,
260            +~13% overall (including two common decoders) */
261         switch (am->bps) {
262             case 1:
263                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, 1);
264                 break;
265             case 2:
266                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, 2);
267                 break;
268             case 4:
269                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, 4);
270                 break;
271             default:
272                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, am->bps);
273                 break;
274         }
275
276         nb_samples -= ns;
277         for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
278             am->in[i].nb_samples -= ns;
279             am->in[i].pos += ns;
280             if (am->in[i].pos == inbuf[i]->audio->nb_samples) {
281                 am->in[i].pos = 0;
282                 avfilter_unref_buffer(inbuf[i]);
283                 ff_bufqueue_get(&am->in[i].queue);
284                 inbuf[i] = ff_bufqueue_peek(&am->in[i].queue, 0);
285                 ins[i] = inbuf[i] ? inbuf[i]->data[0] : NULL;
286             }
287         }
288     }
289     return ff_filter_samples(ctx->outputs[0], outbuf);
290 }
291
292 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
293 {
294     AMergeContext *am = ctx->priv;
295     int ret, i;
296     char name[16];
297
298     am->class = &amerge_class;
299     av_opt_set_defaults(am);
300     ret = av_set_options_string(am, args, "=", ":");
301     if (ret < 0) {
302         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error parsing options: '%s'\n", args);
303         return ret;
304     }
305     am->in = av_calloc(am->nb_inputs, sizeof(*am->in));
306     if (!am->in)
307         return AVERROR(ENOMEM);
308     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
309         AVFilterPad pad = {
310             .name             = name,
311             .type             = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
312             .filter_samples   = filter_samples,
313             .min_perms        = AV_PERM_READ | AV_PERM_PRESERVE,
314         };
315         snprintf(name, sizeof(name), "in%d", i);
316         ff_insert_inpad(ctx, i, &pad);
317     }
318     return 0;
319 }
320
321 AVFilter avfilter_af_amerge = {
322     .name          = "amerge",
323     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Merge two audio streams into "
324                                           "a single multi-channel stream."),
325     .priv_size     = sizeof(AMergeContext),
326     .init          = init,
327     .uninit        = uninit,
328     .query_formats = query_formats,
329
330     .inputs    = (const AVFilterPad[]) { { .name = NULL } },
331     .outputs   = (const AVFilterPad[]) {
332         { .name             = "default",
333           .type             = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
334           .config_props     = config_output,
335           .request_frame    = request_frame, },
336         { .name = NULL }
337     },
338     .priv_class = &amerge_class,
339 };