cbs_h264: Fix handling of unknown SEI
[ffmpeg.git] / libavfilter / af_headphone.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2017 Paul B Mahol
3  * Copyright (C) 2013-2015 Andreas Fuchs, Wolfgang Hrauda
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 #include <math.h>
22
23 #include "libavutil/audio_fifo.h"
24 #include "libavutil/avstring.h"
25 #include "libavutil/channel_layout.h"
26 #include "libavutil/float_dsp.h"
27 #include "libavutil/intmath.h"
28 #include "libavutil/opt.h"
29 #include "libavcodec/avfft.h"
30
31 #include "avfilter.h"
32 #include "filters.h"
33 #include "internal.h"
34 #include "audio.h"
35
36 #define TIME_DOMAIN      0
37 #define FREQUENCY_DOMAIN 1
38
39 #define HRIR_STEREO 0
40 #define HRIR_MULTI  1
41
42 typedef struct HeadphoneContext {
43     const AVClass *class;
44
45     char *map;
46     int type;
47
48     int lfe_channel;
49
50     int have_hrirs;
51     int eof_hrirs;
52
53     int ir_len;
54
55     int mapping[64];
56
57     int nb_inputs;
58
59     int nb_irs;
60
61     float gain;
62     float lfe_gain, gain_lfe;
63
64     float *ringbuffer[2];
65     int write[2];
66
67     int buffer_length;
68     int n_fft;
69     int size;
70     int hrir_fmt;
71
72     int *delay[2];
73     float *data_ir[2];
74     float *temp_src[2];
75     FFTComplex *temp_fft[2];
76
77     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
78     FFTComplex *data_hrtf[2];
79
80     AVFloatDSPContext *fdsp;
81     struct headphone_inputs {
82         AVAudioFifo *fifo;
83         AVFrame     *frame;
84         int          ir_len;
85         int          delay_l;
86         int          delay_r;
87         int          eof;
88     } *in;
89 } HeadphoneContext;
90
91 static int parse_channel_name(HeadphoneContext *s, int x, char **arg, int *rchannel, char *buf)
92 {
93     int len, i, channel_id = 0;
94     int64_t layout, layout0;
95
96     if (sscanf(*arg, "%7[A-Z]%n", buf, &len)) {
97         layout0 = layout = av_get_channel_layout(buf);
98         if (layout == AV_CH_LOW_FREQUENCY)
99             s->lfe_channel = x;
100         for (i = 32; i > 0; i >>= 1) {
101             if (layout >= 1LL << i) {
102                 channel_id += i;
103                 layout >>= i;
104             }
105         }
106         if (channel_id >= 64 || layout0 != 1LL << channel_id)
107             return AVERROR(EINVAL);
108         *rchannel = channel_id;
109         *arg += len;
110         return 0;
111     }
112     return AVERROR(EINVAL);
113 }
114
115 static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
116 {
117     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
118     char *arg, *tokenizer, *p, *args = av_strdup(s->map);
119     int i;
120
121     if (!args)
122         return;
123     p = args;
124
125     s->lfe_channel = -1;
126     s->nb_inputs = 1;
127
128     for (i = 0; i < 64; i++) {
129         s->mapping[i] = -1;
130     }
131
132     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
133         int out_ch_id;
134         char buf[8];
135
136         p = NULL;
137         if (parse_channel_name(s, s->nb_irs, &arg, &out_ch_id, buf)) {
138             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", buf);
139             continue;
140         }
141         s->mapping[s->nb_irs] = out_ch_id;
142         s->nb_irs++;
143     }
144
145     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
146         s->nb_inputs = 2;
147     else
148         s->nb_inputs = s->nb_irs + 1;
149
150     av_free(args);
151 }
152
153 typedef struct ThreadData {
154     AVFrame *in, *out;
155     int *write;
156     int **delay;
157     float **ir;
158     int *n_clippings;
159     float **ringbuffer;
160     float **temp_src;
161     FFTComplex **temp_fft;
162 } ThreadData;
163
164 static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
165 {
166     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
167     ThreadData *td = arg;
168     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
169     int offset = jobnr;
170     int *write = &td->write[jobnr];
171     const int *const delay = td->delay[jobnr];
172     const float *const ir = td->ir[jobnr];
173     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
174     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
175     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
176     const int ir_len = s->ir_len;
177     const float *src = (const float *)in->data[0];
178     float *dst = (float *)out->data[0];
179     const int in_channels = in->channels;
180     const int buffer_length = s->buffer_length;
181     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
182     float *buffer[16];
183     int wr = *write;
184     int read;
185     int i, l;
186
187     dst += offset;
188     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
189         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
190     }
191
192     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
193         const float *temp_ir = ir;
194
195         *dst = 0;
196         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
197             *(buffer[l] + wr) = src[l];
198         }
199
200         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
201             const float *const bptr = buffer[l];
202
203             if (l == s->lfe_channel) {
204                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
205                 temp_ir += FFALIGN(ir_len, 16);
206                 continue;
207             }
208
209             read = (wr - *(delay + l) - (ir_len - 1) + buffer_length) & modulo;
210
211             if (read + ir_len < buffer_length) {
212                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
213             } else {
214                 int len = FFMIN(ir_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
215
216                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
217                 memcpy(temp_src + len, bptr, (ir_len - len) * sizeof(*temp_src));
218             }
219
220             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, ir_len);
221             temp_ir += FFALIGN(ir_len, 16);
222         }
223
224         if (fabs(*dst) > 1)
225             *n_clippings += 1;
226
227         dst += 2;
228         src += in_channels;
229         wr   = (wr + 1) & modulo;
230     }
231
232     *write = wr;
233
234     return 0;
235 }
236
237 static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
238 {
239     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
240     ThreadData *td = arg;
241     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
242     int offset = jobnr;
243     int *write = &td->write[jobnr];
244     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
245     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
246     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
247     const int ir_len = s->ir_len;
248     const float *src = (const float *)in->data[0];
249     float *dst = (float *)out->data[0];
250     const int in_channels = in->channels;
251     const int buffer_length = s->buffer_length;
252     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
253     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
254     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
255     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
256     const int n_fft = s->n_fft;
257     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
258     FFTComplex *hrtf_offset;
259     int wr = *write;
260     int n_read;
261     int i, j;
262
263     dst += offset;
264
265     n_read = FFMIN(s->ir_len, in->nb_samples);
266     for (j = 0; j < n_read; j++) {
267         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
268         ringbuffer[wr] = 0.0;
269         wr  = (wr + 1) & modulo;
270     }
271
272     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
273         dst[2 * j] = 0;
274     }
275
276     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
277         if (i == s->lfe_channel) {
278             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
279                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
280             }
281             continue;
282         }
283
284         offset = i * n_fft;
285         hrtf_offset = hrtf + offset;
286
287         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
288
289         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
290             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
291         }
292
293         av_fft_permute(fft, fft_in);
294         av_fft_calc(fft, fft_in);
295         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
296             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
297             const float re = fft_in[j].re;
298             const float im = fft_in[j].im;
299
300             fft_in[j].re = re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
301             fft_in[j].im = re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
302         }
303
304         av_fft_permute(ifft, fft_in);
305         av_fft_calc(ifft, fft_in);
306
307         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
308             dst[2 * j] += fft_in[j].re * fft_scale;
309         }
310
311         for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
312             int write_pos = (wr + j) & modulo;
313
314             *(ringbuffer + write_pos) += fft_in[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
315         }
316     }
317
318     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
319         if (fabs(*dst) > 1) {
320             n_clippings[0]++;
321         }
322
323         dst += 2;
324     }
325
326     *write = wr;
327
328     return 0;
329 }
330
331 static int read_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number, AVFrame *frame)
332 {
333     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
334     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
335     int ir_len, max_ir_len, ret;
336
337     ret = av_audio_fifo_write(s->in[input_number].fifo, (void **)frame->extended_data,
338                              frame->nb_samples);
339     av_frame_free(&frame);
340
341     if (ret < 0)
342         return ret;
343
344     ir_len = av_audio_fifo_size(s->in[input_number].fifo);
345     max_ir_len = 65536;
346     if (ir_len > max_ir_len) {
347         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
348         return AVERROR(EINVAL);
349     }
350     s->in[input_number].ir_len = ir_len;
351     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
352
353     return 0;
354 }
355
356 static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
357 {
358     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
359     int n_clippings[2] = { 0 };
360     ThreadData td;
361     AVFrame *out;
362
363     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
364     if (!out) {
365         av_frame_free(&in);
366         return AVERROR(ENOMEM);
367     }
368     out->pts = in->pts;
369
370     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
371     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
372     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
373     td.temp_fft = s->temp_fft;
374
375     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
376         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
377     } else {
378         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
379     }
380     emms_c();
381
382     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
383         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
384                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
385     }
386
387     av_frame_free(&in);
388     return ff_filter_frame(outlink, out);
389 }
390
391 static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
392 {
393     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
394     const int ir_len = s->ir_len;
395     int nb_irs = s->nb_irs;
396     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
397     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
398     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
399     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
400     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
401     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
402     float *data_ir_l = NULL;
403     float *data_ir_r = NULL;
404     int offset = 0, ret = 0;
405     int n_fft;
406     int i, j, k;
407
408     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->ir_len));
409     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(s->ir_len + s->size));
410
411     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
412         fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
413         fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
414         if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
415             ret = AVERROR(ENOMEM);
416             goto fail;
417         }
418
419         av_fft_end(s->fft[0]);
420         av_fft_end(s->fft[1]);
421         s->fft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
422         s->fft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
423         av_fft_end(s->ifft[0]);
424         av_fft_end(s->ifft[1]);
425         s->ifft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
426         s->ifft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
427
428         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
429             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
430             ret = AVERROR(ENOMEM);
431             goto fail;
432         }
433     }
434
435     s->data_ir[0] = av_calloc(FFALIGN(s->ir_len, 16), sizeof(float) * s->nb_irs);
436     s->data_ir[1] = av_calloc(FFALIGN(s->ir_len, 16), sizeof(float) * s->nb_irs);
437     s->delay[0] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
438     s->delay[1] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
439
440     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
441         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
442         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
443     } else {
444         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
445         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
446         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
447         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
448         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1]) {
449             ret = AVERROR(ENOMEM);
450             goto fail;
451         }
452     }
453
454     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] ||
455         !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
456         ret = AVERROR(ENOMEM);
457         goto fail;
458     }
459
460     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
461         s->in[i + 1].frame = ff_get_audio_buffer(ctx->inputs[i + 1], s->ir_len);
462         if (!s->in[i + 1].frame) {
463             ret = AVERROR(ENOMEM);
464             goto fail;
465         }
466     }
467
468     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
469         s->temp_src[0] = av_calloc(FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(float));
470         s->temp_src[1] = av_calloc(FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(float));
471
472         data_ir_l = av_calloc(nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(*data_ir_l));
473         data_ir_r = av_calloc(nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(*data_ir_r));
474         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
475             ret = AVERROR(ENOMEM);
476             goto fail;
477         }
478     } else {
479         data_hrtf_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * nb_irs);
480         data_hrtf_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * nb_irs);
481         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
482             ret = AVERROR(ENOMEM);
483             goto fail;
484         }
485     }
486
487     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
488         int len = s->in[i + 1].ir_len;
489         int delay_l = s->in[i + 1].delay_l;
490         int delay_r = s->in[i + 1].delay_r;
491         float *ptr;
492
493         av_audio_fifo_read(s->in[i + 1].fifo, (void **)s->in[i + 1].frame->extended_data, len);
494         ptr = (float *)s->in[i + 1].frame->extended_data[0];
495
496         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
497             int idx = -1;
498
499             for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
500                 if (s->mapping[i] < 0) {
501                     continue;
502                 }
503
504                 if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[i])) {
505                     idx = i;
506                     break;
507                 }
508             }
509
510             if (idx == -1)
511                 continue;
512             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
513                 offset = idx * FFALIGN(len, 16);
514                 for (j = 0; j < len; j++) {
515                     data_ir_l[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
516                     data_ir_r[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
517                 }
518             } else {
519                 memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
520                 memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
521
522                 offset = idx * n_fft;
523                 for (j = 0; j < len; j++) {
524                     fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
525                     fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
526                 }
527
528                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
529                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
530                 memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
531                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
532                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
533                 memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
534             }
535         } else {
536             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
537
538             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
539                 int idx = -1;
540
541                 for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
542                     if (s->mapping[k] < 0) {
543                         continue;
544                     }
545
546                     if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[k])) {
547                         idx = k;
548                         break;
549                     }
550                 }
551                 if (idx == -1)
552                     continue;
553
554                 I = idx * 2;
555                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
556                     offset = idx * FFALIGN(len, 16);
557                     for (j = 0; j < len; j++) {
558                         data_ir_l[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
559                         data_ir_r[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
560                     }
561                 } else {
562                     memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
563                     memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
564
565                     offset = idx * n_fft;
566                     for (j = 0; j < len; j++) {
567                         fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
568                         fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
569                     }
570
571                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
572                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
573                     memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
574                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
575                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
576                     memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
577                 }
578             }
579         }
580     }
581
582     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
583         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16));
584         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16));
585     } else {
586         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
587         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
588         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
589             ret = AVERROR(ENOMEM);
590             goto fail;
591         }
592
593         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l,
594             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
595         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
596             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
597     }
598
599     s->have_hrirs = 1;
600
601 fail:
602
603     av_freep(&data_ir_l);
604     av_freep(&data_ir_r);
605
606     av_freep(&data_hrtf_l);
607     av_freep(&data_hrtf_r);
608
609     av_freep(&fft_in_l);
610     av_freep(&fft_in_r);
611
612     return ret;
613 }
614
615 static int activate(AVFilterContext *ctx)
616 {
617     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
618     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
619     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
620     AVFrame *in = NULL;
621     int i, ret;
622
623     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
624     if (!s->eof_hrirs) {
625         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
626             AVFrame *ir = NULL;
627             int64_t pts;
628             int status;
629
630             if (s->in[i].eof)
631                 continue;
632
633             if ((ret = ff_inlink_consume_frame(ctx->inputs[i], &ir)) > 0) {
634                 ret = read_ir(ctx->inputs[i], i, ir);
635                 if (ret < 0)
636                     return ret;
637             }
638             if (ret < 0)
639                 return ret;
640
641             if (!s->in[i].eof) {
642                 if (ff_inlink_acknowledge_status(ctx->inputs[i], &status, &pts)) {
643                     if (status == AVERROR_EOF) {
644                         s->in[i].eof = 1;
645                     }
646                 }
647             }
648         }
649
650         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
651             if (!s->in[i].eof)
652                 break;
653         }
654
655         if (i != s->nb_inputs) {
656             if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0])) {
657                 for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
658                     if (!s->in[i].eof)
659                         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[i]);
660                 }
661             }
662             return 0;
663         } else {
664             s->eof_hrirs = 1;
665         }
666     }
667
668     if (!s->have_hrirs && s->eof_hrirs) {
669         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
670         if (ret < 0)
671             return ret;
672     }
673
674     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
675         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
676         if (ret < 0)
677             return ret;
678     }
679
680     if (ret < 0)
681         return ret;
682
683     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
684     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
685         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
686
687     return 0;
688 }
689
690 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
691 {
692     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
693     AVFilterFormats *formats = NULL;
694     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
695     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
696     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
697     int ret, i;
698
699     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
700     if (ret)
701         return ret;
702     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
703     if (ret)
704         return ret;
705
706     layouts = ff_all_channel_layouts();
707     if (!layouts)
708         return AVERROR(ENOMEM);
709
710     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->out_channel_layouts);
711     if (ret)
712         return ret;
713
714     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
715     if (ret)
716         return ret;
717
718     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
719         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
720         if (!hrir_layouts)
721             ret = AVERROR(ENOMEM);
722         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->out_channel_layouts);
723         if (ret)
724             return ret;
725     } else {
726         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
727             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->out_channel_layouts);
728             if (ret)
729                 return ret;
730         }
731     }
732
733     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
734     if (ret)
735         return ret;
736
737     formats = ff_all_samplerates();
738     if (!formats)
739         return AVERROR(ENOMEM);
740     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
741 }
742
743 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
744 {
745     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
746     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
747
748     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
749         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
750         return AVERROR(EINVAL);
751     }
752
753     return 0;
754 }
755
756 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
757 {
758     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
759     int i, ret;
760
761     AVFilterPad pad = {
762         .name         = "in0",
763         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
764         .config_props = config_input,
765     };
766     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
767         return ret;
768
769     if (!s->map) {
770         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
771         return AVERROR(EINVAL);
772     }
773
774     parse_map(ctx);
775
776     s->in = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->in));
777     if (!s->in)
778         return AVERROR(ENOMEM);
779
780     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
781         char *name = av_asprintf("hrir%d", i - 1);
782         AVFilterPad pad = {
783             .name         = name,
784             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
785         };
786         if (!name)
787             return AVERROR(ENOMEM);
788         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
789             av_freep(&pad.name);
790             return ret;
791         }
792     }
793
794     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
795     if (!s->fdsp)
796         return AVERROR(ENOMEM);
797
798     return 0;
799 }
800
801 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
802 {
803     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
804     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
805     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
806     int i;
807
808     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
809         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
810
811         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
812             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
813             return AVERROR(EINVAL);
814         }
815     }
816
817     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
818         s->in[i].fifo = av_audio_fifo_alloc(ctx->inputs[i]->format, ctx->inputs[i]->channels, 1024);
819         if (!s->in[i].fifo)
820             return AVERROR(ENOMEM);
821     }
822     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels - 6 + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
823
824     return 0;
825 }
826
827 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
828 {
829     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
830     int i;
831
832     av_fft_end(s->ifft[0]);
833     av_fft_end(s->ifft[1]);
834     av_fft_end(s->fft[0]);
835     av_fft_end(s->fft[1]);
836     av_freep(&s->delay[0]);
837     av_freep(&s->delay[1]);
838     av_freep(&s->data_ir[0]);
839     av_freep(&s->data_ir[1]);
840     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
841     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
842     av_freep(&s->temp_src[0]);
843     av_freep(&s->temp_src[1]);
844     av_freep(&s->temp_fft[0]);
845     av_freep(&s->temp_fft[1]);
846     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
847     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
848     av_freep(&s->fdsp);
849
850     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
851         av_frame_free(&s->in[i].frame);
852         av_audio_fifo_free(s->in[i].fifo);
853         if (ctx->input_pads && i)
854             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
855     }
856     av_freep(&s->in);
857 }
858
859 #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
860 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
861
862 static const AVOption headphone_options[] = {
863     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
864     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
865     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
866     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
867     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
868     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
869     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
870     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
871     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
872     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
873     { NULL }
874 };
875
876 AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
877
878 static const AVFilterPad outputs[] = {
879     {
880         .name          = "default",
881         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
882         .config_props  = config_output,
883     },
884     { NULL }
885 };
886
887 AVFilter ff_af_headphone = {
888     .name          = "headphone",
889     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
890     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
891     .priv_class    = &headphone_class,
892     .init          = init,
893     .uninit        = uninit,
894     .query_formats = query_formats,
895     .activate      = activate,
896     .inputs        = NULL,
897     .outputs       = outputs,
898     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
899 };