avfilter: add stereowiden filter
[ffmpeg.git] / libavfilter / af_asyncts.c
1 /*
2  * This file is part of FFmpeg.
3  *
4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
6  * License as published by the Free Software Foundation; either
7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * Lesser General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
17  */
18
19 #include <stdint.h>
20
21 #include "libavresample/avresample.h"
22 #include "libavutil/attributes.h"
23 #include "libavutil/audio_fifo.h"
24 #include "libavutil/common.h"
25 #include "libavutil/mathematics.h"
26 #include "libavutil/opt.h"
27 #include "libavutil/samplefmt.h"
28
29 #include "audio.h"
30 #include "avfilter.h"
31 #include "internal.h"
32
33 typedef struct ASyncContext {
34     const AVClass *class;
35
36     AVAudioResampleContext *avr;
37     int64_t pts;            ///< timestamp in samples of the first sample in fifo
38     int min_delta;          ///< pad/trim min threshold in samples
39     int first_frame;        ///< 1 until filter_frame() has processed at least 1 frame with a pts != AV_NOPTS_VALUE
40     int64_t first_pts;      ///< user-specified first expected pts, in samples
41     int comp;               ///< current resample compensation
42
43     /* options */
44     int resample;
45     float min_delta_sec;
46     int max_comp;
47
48     /* set by filter_frame() to signal an output frame to request_frame() */
49     int got_output;
50 } ASyncContext;
51
52 #define OFFSET(x) offsetof(ASyncContext, x)
53 #define A AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
54 #define F AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
55 static const AVOption asyncts_options[] = {
56     { "compensate", "Stretch/squeeze the data to make it match the timestamps", OFFSET(resample),      AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 },   0, 1,       A|F },
57     { "min_delta",  "Minimum difference between timestamps and audio data "
58                     "(in seconds) to trigger padding/trimmin the data.",        OFFSET(min_delta_sec), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.1 }, 0, INT_MAX, A|F },
59     { "max_comp",   "Maximum compensation in samples per second.",              OFFSET(max_comp),      AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 500 }, 0, INT_MAX, A|F },
60     { "first_pts",  "Assume the first pts should be this value.",               OFFSET(first_pts),     AV_OPT_TYPE_INT64, { .i64 = AV_NOPTS_VALUE }, INT64_MIN, INT64_MAX, A|F },
61     { NULL }
62 };
63
64 AVFILTER_DEFINE_CLASS(asyncts);
65
66 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
67 {
68     ASyncContext *s = ctx->priv;
69
70     s->pts         = AV_NOPTS_VALUE;
71     s->first_frame = 1;
72
73     return 0;
74 }
75
76 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
77 {
78     ASyncContext *s = ctx->priv;
79
80     if (s->avr) {
81         avresample_close(s->avr);
82         avresample_free(&s->avr);
83     }
84 }
85
86 static int config_props(AVFilterLink *link)
87 {
88     ASyncContext *s = link->src->priv;
89     int ret;
90
91     s->min_delta = s->min_delta_sec * link->sample_rate;
92     link->time_base = (AVRational){1, link->sample_rate};
93
94     s->avr = avresample_alloc_context();
95     if (!s->avr)
96         return AVERROR(ENOMEM);
97
98     av_opt_set_int(s->avr,  "in_channel_layout", link->channel_layout, 0);
99     av_opt_set_int(s->avr, "out_channel_layout", link->channel_layout, 0);
100     av_opt_set_int(s->avr,  "in_sample_fmt",     link->format,         0);
101     av_opt_set_int(s->avr, "out_sample_fmt",     link->format,         0);
102     av_opt_set_int(s->avr,  "in_sample_rate",    link->sample_rate,    0);
103     av_opt_set_int(s->avr, "out_sample_rate",    link->sample_rate,    0);
104
105     if (s->resample)
106         av_opt_set_int(s->avr, "force_resampling", 1, 0);
107
108     if ((ret = avresample_open(s->avr)) < 0)
109         return ret;
110
111     return 0;
112 }
113
114 /* get amount of data currently buffered, in samples */
115 static int64_t get_delay(ASyncContext *s)
116 {
117     return avresample_available(s->avr) + avresample_get_delay(s->avr);
118 }
119
120 static void handle_trimming(AVFilterContext *ctx)
121 {
122     ASyncContext *s = ctx->priv;
123
124     if (s->pts < s->first_pts) {
125         int delta = FFMIN(s->first_pts - s->pts, avresample_available(s->avr));
126         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Trimming %d samples from start\n",
127                delta);
128         avresample_read(s->avr, NULL, delta);
129         s->pts += delta;
130     } else if (s->first_frame)
131         s->pts = s->first_pts;
132 }
133
134 static int request_frame(AVFilterLink *link)
135 {
136     AVFilterContext *ctx = link->src;
137     ASyncContext      *s = ctx->priv;
138     int ret = 0;
139     int nb_samples;
140
141     s->got_output = 0;
142     while (ret >= 0 && !s->got_output)
143         ret = ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
144
145     /* flush the fifo */
146     if (ret == AVERROR_EOF) {
147         if (s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE)
148             handle_trimming(ctx);
149
150         if (nb_samples = get_delay(s)) {
151             AVFrame *buf = ff_get_audio_buffer(link, nb_samples);
152             if (!buf)
153                 return AVERROR(ENOMEM);
154             ret = avresample_convert(s->avr, buf->extended_data,
155                                      buf->linesize[0], nb_samples, NULL, 0, 0);
156             if (ret <= 0) {
157                 av_frame_free(&buf);
158                 return (ret < 0) ? ret : AVERROR_EOF;
159             }
160
161             buf->pts = s->pts;
162             return ff_filter_frame(link, buf);
163         }
164     }
165
166     return ret;
167 }
168
169 static int write_to_fifo(ASyncContext *s, AVFrame *buf)
170 {
171     int ret = avresample_convert(s->avr, NULL, 0, 0, buf->extended_data,
172                                  buf->linesize[0], buf->nb_samples);
173     av_frame_free(&buf);
174     return ret;
175 }
176
177 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
178 {
179     AVFilterContext  *ctx = inlink->dst;
180     ASyncContext       *s = ctx->priv;
181     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
182     int nb_channels = av_get_channel_layout_nb_channels(buf->channel_layout);
183     int64_t pts = (buf->pts == AV_NOPTS_VALUE) ? buf->pts :
184                   av_rescale_q(buf->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
185     int out_size, ret;
186     int64_t delta;
187     int64_t new_pts;
188
189     /* buffer data until we get the next timestamp */
190     if (s->pts == AV_NOPTS_VALUE || pts == AV_NOPTS_VALUE) {
191         if (pts != AV_NOPTS_VALUE) {
192             s->pts = pts - get_delay(s);
193         }
194         return write_to_fifo(s, buf);
195     }
196
197     if (s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
198         handle_trimming(ctx);
199         if (!avresample_available(s->avr))
200             return write_to_fifo(s, buf);
201     }
202
203     /* when we have two timestamps, compute how many samples would we have
204      * to add/remove to get proper sync between data and timestamps */
205     delta    = pts - s->pts - get_delay(s);
206     out_size = avresample_available(s->avr);
207
208     if (llabs(delta) > s->min_delta ||
209         (s->first_frame && delta && s->first_pts != AV_NOPTS_VALUE)) {
210         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Discontinuity - %"PRId64" samples.\n", delta);
211         out_size = av_clipl_int32((int64_t)out_size + delta);
212     } else {
213         if (s->resample) {
214             // adjust the compensation if delta is non-zero
215             int delay = get_delay(s);
216             int comp = s->comp + av_clip(delta * inlink->sample_rate / delay,
217                                          -s->max_comp, s->max_comp);
218             if (comp != s->comp) {
219                 av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Compensating %d samples per second.\n", comp);
220                 if (avresample_set_compensation(s->avr, comp, inlink->sample_rate) == 0) {
221                     s->comp = comp;
222                 }
223             }
224         }
225         // adjust PTS to avoid monotonicity errors with input PTS jitter
226         pts -= delta;
227         delta = 0;
228     }
229
230     if (out_size > 0) {
231         AVFrame *buf_out = ff_get_audio_buffer(outlink, out_size);
232         if (!buf_out) {
233             ret = AVERROR(ENOMEM);
234             goto fail;
235         }
236
237         if (s->first_frame && delta > 0) {
238             int planar = av_sample_fmt_is_planar(buf_out->format);
239             int planes = planar ?  nb_channels : 1;
240             int block_size = av_get_bytes_per_sample(buf_out->format) *
241                              (planar ? 1 : nb_channels);
242
243             int ch;
244
245             av_samples_set_silence(buf_out->extended_data, 0, delta,
246                                    nb_channels, buf->format);
247
248             for (ch = 0; ch < planes; ch++)
249                 buf_out->extended_data[ch] += delta * block_size;
250
251             avresample_read(s->avr, buf_out->extended_data, out_size);
252
253             for (ch = 0; ch < planes; ch++)
254                 buf_out->extended_data[ch] -= delta * block_size;
255         } else {
256             avresample_read(s->avr, buf_out->extended_data, out_size);
257
258             if (delta > 0) {
259                 av_samples_set_silence(buf_out->extended_data, out_size - delta,
260                                        delta, nb_channels, buf->format);
261             }
262         }
263         buf_out->pts = s->pts;
264         ret = ff_filter_frame(outlink, buf_out);
265         if (ret < 0)
266             goto fail;
267         s->got_output = 1;
268     } else if (avresample_available(s->avr)) {
269         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Non-monotonous timestamps, dropping "
270                "whole buffer.\n");
271     }
272
273     /* drain any remaining buffered data */
274     avresample_read(s->avr, NULL, avresample_available(s->avr));
275
276     new_pts = pts - avresample_get_delay(s->avr);
277     /* check for s->pts monotonicity */
278     if (new_pts > s->pts) {
279         s->pts = new_pts;
280         ret = avresample_convert(s->avr, NULL, 0, 0, buf->extended_data,
281                                  buf->linesize[0], buf->nb_samples);
282     } else {
283         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Non-monotonous timestamps, dropping "
284                "whole buffer.\n");
285         ret = 0;
286     }
287
288     s->first_frame = 0;
289 fail:
290     av_frame_free(&buf);
291
292     return ret;
293 }
294
295 static const AVFilterPad avfilter_af_asyncts_inputs[] = {
296     {
297         .name          = "default",
298         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
299         .filter_frame  = filter_frame
300     },
301     { NULL }
302 };
303
304 static const AVFilterPad avfilter_af_asyncts_outputs[] = {
305     {
306         .name          = "default",
307         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
308         .config_props  = config_props,
309         .request_frame = request_frame
310     },
311     { NULL }
312 };
313
314 AVFilter ff_af_asyncts = {
315     .name        = "asyncts",
316     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sync audio data to timestamps"),
317     .init        = init,
318     .uninit      = uninit,
319     .priv_size   = sizeof(ASyncContext),
320     .priv_class  = &asyncts_class,
321     .inputs      = avfilter_af_asyncts_inputs,
322     .outputs     = avfilter_af_asyncts_outputs,
323 };