libavfilter/ebur128: add target value to statistics line
[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/avstring.h"
24 #include "libavutil/channel_layout.h"
25 #include "libavutil/float_dsp.h"
26 #include "libavutil/intmath.h"
27 #include "libavutil/opt.h"
28 #include "libavcodec/avfft.h"
29
30 #include "avfilter.h"
31 #include "filters.h"
32 #include "internal.h"
33 #include "audio.h"
34
35 #define TIME_DOMAIN      0
36 #define FREQUENCY_DOMAIN 1
37
38 #define HRIR_STEREO 0
39 #define HRIR_MULTI  1
40
41 typedef struct HeadphoneContext {
42     const AVClass *class;
43
44     char *map;
45     int type;
46
47     int lfe_channel;
48
49     int have_hrirs;
50     int eof_hrirs;
51
52     int ir_len;
53
54     int mapping[64];
55
56     int nb_inputs;
57
58     int nb_irs;
59
60     float gain;
61     float lfe_gain, gain_lfe;
62
63     float *ringbuffer[2];
64     int write[2];
65
66     int buffer_length;
67     int n_fft;
68     int size;
69     int hrir_fmt;
70
71     int *delay[2];
72     float *data_ir[2];
73     float *temp_src[2];
74     FFTComplex *temp_fft[2];
75
76     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
77     FFTComplex *data_hrtf[2];
78
79     AVFloatDSPContext *fdsp;
80     struct headphone_inputs {
81         AVFrame     *frame;
82         int          ir_len;
83         int          delay_l;
84         int          delay_r;
85         int          eof;
86     } *in;
87 } HeadphoneContext;
88
89 static int parse_channel_name(HeadphoneContext *s, int x, char **arg, int *rchannel, char *buf)
90 {
91     int len, i, channel_id = 0;
92     int64_t layout, layout0;
93
94     if (sscanf(*arg, "%7[A-Z]%n", buf, &len)) {
95         layout0 = layout = av_get_channel_layout(buf);
96         if (layout == AV_CH_LOW_FREQUENCY)
97             s->lfe_channel = x;
98         for (i = 32; i > 0; i >>= 1) {
99             if (layout >= 1LL << i) {
100                 channel_id += i;
101                 layout >>= i;
102             }
103         }
104         if (channel_id >= 64 || layout0 != 1LL << channel_id)
105             return AVERROR(EINVAL);
106         *rchannel = channel_id;
107         *arg += len;
108         return 0;
109     }
110     return AVERROR(EINVAL);
111 }
112
113 static void parse_map(AVFilterContext *ctx)
114 {
115     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
116     char *arg, *tokenizer, *p, *args = av_strdup(s->map);
117     int i;
118
119     if (!args)
120         return;
121     p = args;
122
123     s->lfe_channel = -1;
124     s->nb_inputs = 1;
125
126     for (i = 0; i < 64; i++) {
127         s->mapping[i] = -1;
128     }
129
130     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
131         int out_ch_id;
132         char buf[8];
133
134         p = NULL;
135         if (parse_channel_name(s, s->nb_irs, &arg, &out_ch_id, buf)) {
136             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", buf);
137             continue;
138         }
139         s->mapping[s->nb_irs] = out_ch_id;
140         s->nb_irs++;
141     }
142
143     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI)
144         s->nb_inputs = 2;
145     else
146         s->nb_inputs = s->nb_irs + 1;
147
148     av_free(args);
149 }
150
151 typedef struct ThreadData {
152     AVFrame *in, *out;
153     int *write;
154     int **delay;
155     float **ir;
156     int *n_clippings;
157     float **ringbuffer;
158     float **temp_src;
159     FFTComplex **temp_fft;
160 } ThreadData;
161
162 static int headphone_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
163 {
164     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
165     ThreadData *td = arg;
166     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
167     int offset = jobnr;
168     int *write = &td->write[jobnr];
169     const int *const delay = td->delay[jobnr];
170     const float *const ir = td->ir[jobnr];
171     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
172     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
173     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
174     const int ir_len = s->ir_len;
175     const float *src = (const float *)in->data[0];
176     float *dst = (float *)out->data[0];
177     const int in_channels = in->channels;
178     const int buffer_length = s->buffer_length;
179     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
180     float *buffer[16];
181     int wr = *write;
182     int read;
183     int i, l;
184
185     dst += offset;
186     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
187         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
188     }
189
190     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
191         const float *temp_ir = ir;
192
193         *dst = 0;
194         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
195             *(buffer[l] + wr) = src[l];
196         }
197
198         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
199             const float *const bptr = buffer[l];
200
201             if (l == s->lfe_channel) {
202                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
203                 temp_ir += FFALIGN(ir_len, 16);
204                 continue;
205             }
206
207             read = (wr - *(delay + l) - (ir_len - 1) + buffer_length) & modulo;
208
209             if (read + ir_len < buffer_length) {
210                 memcpy(temp_src, bptr + read, ir_len * sizeof(*temp_src));
211             } else {
212                 int len = FFMIN(ir_len - (read % ir_len), buffer_length - read);
213
214                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
215                 memcpy(temp_src + len, bptr, (ir_len - len) * sizeof(*temp_src));
216             }
217
218             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, ir_len);
219             temp_ir += FFALIGN(ir_len, 16);
220         }
221
222         if (fabs(*dst) > 1)
223             *n_clippings += 1;
224
225         dst += 2;
226         src += in_channels;
227         wr   = (wr + 1) & modulo;
228     }
229
230     *write = wr;
231
232     return 0;
233 }
234
235 static int headphone_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
236 {
237     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
238     ThreadData *td = arg;
239     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
240     int offset = jobnr;
241     int *write = &td->write[jobnr];
242     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr];
243     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
244     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
245     const int ir_len = s->ir_len;
246     const float *src = (const float *)in->data[0];
247     float *dst = (float *)out->data[0];
248     const int in_channels = in->channels;
249     const int buffer_length = s->buffer_length;
250     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
251     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr];
252     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
253     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
254     const int n_fft = s->n_fft;
255     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
256     FFTComplex *hrtf_offset;
257     int wr = *write;
258     int n_read;
259     int i, j;
260
261     dst += offset;
262
263     n_read = FFMIN(s->ir_len, in->nb_samples);
264     for (j = 0; j < n_read; j++) {
265         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
266         ringbuffer[wr] = 0.0;
267         wr  = (wr + 1) & modulo;
268     }
269
270     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
271         dst[2 * j] = 0;
272     }
273
274     for (i = 0; i < in_channels; i++) {
275         if (i == s->lfe_channel) {
276             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
277                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
278             }
279             continue;
280         }
281
282         offset = i * n_fft;
283         hrtf_offset = hrtf + offset;
284
285         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
286
287         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
288             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
289         }
290
291         av_fft_permute(fft, fft_in);
292         av_fft_calc(fft, fft_in);
293         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
294             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
295             const float re = fft_in[j].re;
296             const float im = fft_in[j].im;
297
298             fft_in[j].re = re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
299             fft_in[j].im = re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
300         }
301
302         av_fft_permute(ifft, fft_in);
303         av_fft_calc(ifft, fft_in);
304
305         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
306             dst[2 * j] += fft_in[j].re * fft_scale;
307         }
308
309         for (j = 0; j < ir_len - 1; j++) {
310             int write_pos = (wr + j) & modulo;
311
312             *(ringbuffer + write_pos) += fft_in[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
313         }
314     }
315
316     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
317         if (fabs(*dst) > 1) {
318             n_clippings[0]++;
319         }
320
321         dst += 2;
322     }
323
324     *write = wr;
325
326     return 0;
327 }
328
329 static int check_ir(AVFilterLink *inlink, int input_number)
330 {
331     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
332     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
333     int ir_len, max_ir_len;
334
335     ir_len = ff_inlink_queued_samples(inlink);
336     max_ir_len = 65536;
337     if (ir_len > max_ir_len) {
338         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too big length of IRs: %d > %d.\n", ir_len, max_ir_len);
339         return AVERROR(EINVAL);
340     }
341     s->in[input_number].ir_len = ir_len;
342     s->ir_len = FFMAX(ir_len, s->ir_len);
343
344     return 0;
345 }
346
347 static int headphone_frame(HeadphoneContext *s, AVFrame *in, AVFilterLink *outlink)
348 {
349     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
350     int n_clippings[2] = { 0 };
351     ThreadData td;
352     AVFrame *out;
353
354     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
355     if (!out) {
356         av_frame_free(&in);
357         return AVERROR(ENOMEM);
358     }
359     out->pts = in->pts;
360
361     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
362     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
363     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
364     td.temp_fft = s->temp_fft;
365
366     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
367         ctx->internal->execute(ctx, headphone_convolute, &td, NULL, 2);
368     } else {
369         ctx->internal->execute(ctx, headphone_fast_convolute, &td, NULL, 2);
370     }
371     emms_c();
372
373     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
374         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
375                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
376     }
377
378     av_frame_free(&in);
379     return ff_filter_frame(outlink, out);
380 }
381
382 static int convert_coeffs(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink)
383 {
384     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
385     const int ir_len = s->ir_len;
386     int nb_irs = s->nb_irs;
387     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels;
388     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10);
389     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
390     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
391     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
392     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
393     float *data_ir_l = NULL;
394     float *data_ir_r = NULL;
395     int offset = 0, ret = 0;
396     int n_fft;
397     int i, j, k;
398
399     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(s->ir_len));
400     s->n_fft = n_fft = 1 << (32 - ff_clz(s->ir_len + s->size));
401
402     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
403         fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
404         fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
405         if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
406             ret = AVERROR(ENOMEM);
407             goto fail;
408         }
409
410         av_fft_end(s->fft[0]);
411         av_fft_end(s->fft[1]);
412         s->fft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
413         s->fft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
414         av_fft_end(s->ifft[0]);
415         av_fft_end(s->ifft[1]);
416         s->ifft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
417         s->ifft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
418
419         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
420             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
421             ret = AVERROR(ENOMEM);
422             goto fail;
423         }
424     }
425
426     s->data_ir[0] = av_calloc(FFALIGN(s->ir_len, 16), sizeof(float) * s->nb_irs);
427     s->data_ir[1] = av_calloc(FFALIGN(s->ir_len, 16), sizeof(float) * s->nb_irs);
428     s->delay[0] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
429     s->delay[1] = av_calloc(s->nb_irs, sizeof(float));
430
431     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
432         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
433         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
434     } else {
435         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
436         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
437         s->temp_fft[0] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
438         s->temp_fft[1] = av_calloc(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
439         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1]) {
440             ret = AVERROR(ENOMEM);
441             goto fail;
442         }
443     }
444
445     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] ||
446         !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1]) {
447         ret = AVERROR(ENOMEM);
448         goto fail;
449     }
450
451     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
452         s->temp_src[0] = av_calloc(FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(float));
453         s->temp_src[1] = av_calloc(FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(float));
454
455         data_ir_l = av_calloc(nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(*data_ir_l));
456         data_ir_r = av_calloc(nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16), sizeof(*data_ir_r));
457         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
458             ret = AVERROR(ENOMEM);
459             goto fail;
460         }
461     } else {
462         data_hrtf_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * nb_irs);
463         data_hrtf_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * nb_irs);
464         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
465             ret = AVERROR(ENOMEM);
466             goto fail;
467         }
468     }
469
470     for (i = 0; i < s->nb_inputs - 1; i++) {
471         int len = s->in[i + 1].ir_len;
472         int delay_l = s->in[i + 1].delay_l;
473         int delay_r = s->in[i + 1].delay_r;
474         float *ptr;
475
476         ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[i + 1], len, len, &s->in[i + 1].frame);
477         if (ret < 0)
478             return ret;
479         ptr = (float *)s->in[i + 1].frame->extended_data[0];
480
481         if (s->hrir_fmt == HRIR_STEREO) {
482             int idx = -1;
483
484             for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
485                 if (s->mapping[i] < 0) {
486                     continue;
487                 }
488
489                 if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[i])) {
490                     idx = i;
491                     break;
492                 }
493             }
494
495             if (idx == -1)
496                 continue;
497             if (s->type == TIME_DOMAIN) {
498                 offset = idx * FFALIGN(len, 16);
499                 for (j = 0; j < len; j++) {
500                     data_ir_l[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 2] * gain_lin;
501                     data_ir_r[offset + j] = ptr[len * 2 - j * 2 - 1] * gain_lin;
502                 }
503             } else {
504                 memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
505                 memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
506
507                 offset = idx * n_fft;
508                 for (j = 0; j < len; j++) {
509                     fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * 2    ] * gain_lin;
510                     fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * 2 + 1] * gain_lin;
511                 }
512
513                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
514                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
515                 memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
516                 av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
517                 av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
518                 memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
519             }
520         } else {
521             int I, N = ctx->inputs[1]->channels;
522
523             for (k = 0; k < N / 2; k++) {
524                 int idx = -1;
525
526                 for (j = 0; j < inlink->channels; j++) {
527                     if (s->mapping[k] < 0) {
528                         continue;
529                     }
530
531                     if ((av_channel_layout_extract_channel(inlink->channel_layout, j)) == (1LL << s->mapping[k])) {
532                         idx = k;
533                         break;
534                     }
535                 }
536                 if (idx == -1)
537                     continue;
538
539                 I = idx * 2;
540                 if (s->type == TIME_DOMAIN) {
541                     offset = idx * FFALIGN(len, 16);
542                     for (j = 0; j < len; j++) {
543                         data_ir_l[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I    ] * gain_lin;
544                         data_ir_r[offset + j] = ptr[len * N - j * N - N + I + 1] * gain_lin;
545                     }
546                 } else {
547                     memset(fft_in_l, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
548                     memset(fft_in_r, 0, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
549
550                     offset = idx * n_fft;
551                     for (j = 0; j < len; j++) {
552                         fft_in_l[delay_l + j].re = ptr[j * N + I    ] * gain_lin;
553                         fft_in_r[delay_r + j].re = ptr[j * N + I + 1] * gain_lin;
554                     }
555
556                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
557                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
558                     memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
559                     av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
560                     av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
561                     memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
562                 }
563             }
564         }
565
566         av_frame_free(&s->in[i + 1].frame);
567     }
568
569     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
570         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16));
571         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * nb_irs * FFALIGN(ir_len, 16));
572     } else {
573         s->data_hrtf[0] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
574         s->data_hrtf[1] = av_calloc(n_fft * s->nb_irs, sizeof(FFTComplex));
575         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
576             ret = AVERROR(ENOMEM);
577             goto fail;
578         }
579
580         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l,
581             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
582         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
583             sizeof(FFTComplex) * nb_irs * n_fft);
584     }
585
586     s->have_hrirs = 1;
587
588 fail:
589
590     av_freep(&data_ir_l);
591     av_freep(&data_ir_r);
592
593     av_freep(&data_hrtf_l);
594     av_freep(&data_hrtf_r);
595
596     av_freep(&fft_in_l);
597     av_freep(&fft_in_r);
598
599     return ret;
600 }
601
602 static int activate(AVFilterContext *ctx)
603 {
604     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
605     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
606     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
607     AVFrame *in = NULL;
608     int i, ret;
609
610     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK_ALL(ctx->outputs[0], ctx);
611     if (!s->eof_hrirs) {
612         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
613             if (s->in[i].eof)
614                 continue;
615
616             if ((ret = check_ir(ctx->inputs[i], i)) < 0)
617                 return ret;
618
619             if (!s->in[i].eof) {
620                 if (ff_outlink_get_status(ctx->inputs[i]) == AVERROR_EOF)
621                     s->in[i].eof = 1;
622             }
623         }
624
625         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
626             if (!s->in[i].eof)
627                 break;
628         }
629
630         if (i != s->nb_inputs) {
631             if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0])) {
632                 for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
633                     if (!s->in[i].eof)
634                         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[i]);
635                 }
636             }
637
638             return 0;
639         } else {
640             s->eof_hrirs = 1;
641         }
642     }
643
644     if (!s->have_hrirs && s->eof_hrirs) {
645         ret = convert_coeffs(ctx, inlink);
646         if (ret < 0)
647             return ret;
648     }
649
650     if ((ret = ff_inlink_consume_samples(ctx->inputs[0], s->size, s->size, &in)) > 0) {
651         ret = headphone_frame(s, in, outlink);
652         if (ret < 0)
653             return ret;
654     }
655
656     if (ret < 0)
657         return ret;
658
659     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(ctx->inputs[0], ctx->outputs[0]);
660     if (ff_outlink_frame_wanted(ctx->outputs[0]))
661         ff_inlink_request_frame(ctx->inputs[0]);
662
663     return 0;
664 }
665
666 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
667 {
668     struct HeadphoneContext *s = ctx->priv;
669     AVFilterFormats *formats = NULL;
670     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
671     AVFilterChannelLayouts *stereo_layout = NULL;
672     AVFilterChannelLayouts *hrir_layouts = NULL;
673     int ret, i;
674
675     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
676     if (ret)
677         return ret;
678     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
679     if (ret)
680         return ret;
681
682     layouts = ff_all_channel_layouts();
683     if (!layouts)
684         return AVERROR(ENOMEM);
685
686     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->out_channel_layouts);
687     if (ret)
688         return ret;
689
690     ret = ff_add_channel_layout(&stereo_layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
691     if (ret)
692         return ret;
693
694     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
695         hrir_layouts = ff_all_channel_counts();
696         if (!hrir_layouts)
697             ret = AVERROR(ENOMEM);
698         ret = ff_channel_layouts_ref(hrir_layouts, &ctx->inputs[1]->out_channel_layouts);
699         if (ret)
700             return ret;
701     } else {
702         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
703             ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->inputs[i]->out_channel_layouts);
704             if (ret)
705                 return ret;
706         }
707     }
708
709     ret = ff_channel_layouts_ref(stereo_layout, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
710     if (ret)
711         return ret;
712
713     formats = ff_all_samplerates();
714     if (!formats)
715         return AVERROR(ENOMEM);
716     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
717 }
718
719 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
720 {
721     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
722     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
723
724     if (s->nb_irs < inlink->channels) {
725         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of HRIRs must be >= %d.\n", inlink->channels);
726         return AVERROR(EINVAL);
727     }
728
729     return 0;
730 }
731
732 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
733 {
734     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
735     int i, ret;
736
737     AVFilterPad pad = {
738         .name         = "in0",
739         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
740         .config_props = config_input,
741     };
742     if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, 0, &pad)) < 0)
743         return ret;
744
745     if (!s->map) {
746         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid mapping must be set.\n");
747         return AVERROR(EINVAL);
748     }
749
750     parse_map(ctx);
751
752     s->in = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->in));
753     if (!s->in)
754         return AVERROR(ENOMEM);
755
756     for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
757         char *name = av_asprintf("hrir%d", i - 1);
758         AVFilterPad pad = {
759             .name         = name,
760             .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
761         };
762         if (!name)
763             return AVERROR(ENOMEM);
764         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
765             av_freep(&pad.name);
766             return ret;
767         }
768     }
769
770     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
771     if (!s->fdsp)
772         return AVERROR(ENOMEM);
773
774     return 0;
775 }
776
777 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
778 {
779     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
780     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
781     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
782
783     if (s->hrir_fmt == HRIR_MULTI) {
784         AVFilterLink *hrir_link = ctx->inputs[1];
785
786         if (hrir_link->channels < inlink->channels * 2) {
787             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Number of channels in HRIR stream must be >= %d.\n", inlink->channels * 2);
788             return AVERROR(EINVAL);
789         }
790     }
791
792     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels - 6 + s->lfe_gain) / 20 * M_LN10);
793
794     return 0;
795 }
796
797 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
798 {
799     HeadphoneContext *s = ctx->priv;
800     int i;
801
802     av_fft_end(s->ifft[0]);
803     av_fft_end(s->ifft[1]);
804     av_fft_end(s->fft[0]);
805     av_fft_end(s->fft[1]);
806     av_freep(&s->delay[0]);
807     av_freep(&s->delay[1]);
808     av_freep(&s->data_ir[0]);
809     av_freep(&s->data_ir[1]);
810     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
811     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
812     av_freep(&s->temp_src[0]);
813     av_freep(&s->temp_src[1]);
814     av_freep(&s->temp_fft[0]);
815     av_freep(&s->temp_fft[1]);
816     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
817     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
818     av_freep(&s->fdsp);
819
820     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
821         if (ctx->input_pads && i)
822             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
823     }
824     av_freep(&s->in);
825 }
826
827 #define OFFSET(x) offsetof(HeadphoneContext, x)
828 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
829
830 static const AVOption headphone_options[] = {
831     { "map",       "set channels convolution mappings",  OFFSET(map),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
832     { "gain",      "set gain in dB",                     OFFSET(gain),     AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
833     { "lfe",       "set lfe gain in dB",                 OFFSET(lfe_gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
834     { "type",      "set processing",                     OFFSET(type),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
835     { "time",      "time domain",                        0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
836     { "freq",      "frequency domain",                   0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
837     { "size",      "set frame size",                     OFFSET(size),     AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1024},1024,96000, .flags = FLAGS },
838     { "hrir",      "set hrir format",                    OFFSET(hrir_fmt), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 1, .flags = FLAGS, "hrir" },
839     { "stereo",    "hrir files have exactly 2 channels", 0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_STEREO}, 0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
840     { "multich",   "single multichannel hrir file",      0,                AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=HRIR_MULTI},  0, 0, .flags = FLAGS, "hrir" },
841     { NULL }
842 };
843
844 AVFILTER_DEFINE_CLASS(headphone);
845
846 static const AVFilterPad outputs[] = {
847     {
848         .name          = "default",
849         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
850         .config_props  = config_output,
851     },
852     { NULL }
853 };
854
855 AVFilter ff_af_headphone = {
856     .name          = "headphone",
857     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply headphone binaural spatialization with HRTFs in additional streams."),
858     .priv_size     = sizeof(HeadphoneContext),
859     .priv_class    = &headphone_class,
860     .init          = init,
861     .uninit        = uninit,
862     .query_formats = query_formats,
863     .activate      = activate,
864     .inputs        = NULL,
865     .outputs       = outputs,
866     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS | AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
867 };