avfilter/af_pan: fix null pointer dereference on empty token
[ffmpeg.git] / libavfilter / af_sofalizer.c
1 /*****************************************************************************
2  * sofalizer.c : SOFAlizer filter for virtual binaural acoustics
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2013-2015 Andreas Fuchs, Wolfgang Hrauda,
5  *                         Acoustics Research Institute (ARI), Vienna, Austria
6  *
7  * Authors: Andreas Fuchs <andi.fuchs.mail@gmail.com>
8  *          Wolfgang Hrauda <wolfgang.hrauda@gmx.at>
9  *
10  * SOFAlizer project coordinator at ARI, main developer of SOFA:
11  *          Piotr Majdak <piotr@majdak.at>
12  *
13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
14  * under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
15  * the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
16  * (at your option) any later version.
17  *
18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
21  * GNU Lesser General Public License for more details.
22  *
23  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
24  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston MA 02110-1301, USA.
26  *****************************************************************************/
27
28 #include <math.h>
29 #include <netcdf.h>
30
31 #include "libavcodec/avfft.h"
32 #include "libavutil/avstring.h"
33 #include "libavutil/channel_layout.h"
34 #include "libavutil/float_dsp.h"
35 #include "libavutil/intmath.h"
36 #include "libavutil/opt.h"
37 #include "avfilter.h"
38 #include "internal.h"
39 #include "audio.h"
40
41 #define TIME_DOMAIN      0
42 #define FREQUENCY_DOMAIN 1
43
44 typedef struct NCSofa {  /* contains data of one SOFA file */
45     int ncid;            /* netCDF ID of the opened SOFA file */
46     int n_samples;       /* length of one impulse response (IR) */
47     int m_dim;           /* number of measurement positions */
48     int *data_delay;     /* broadband delay of each IR */
49                          /* all measurement positions for each receiver (i.e. ear): */
50     float *sp_a;         /* azimuth angles */
51     float *sp_e;         /* elevation angles */
52     float *sp_r;         /* radii */
53                          /* data at each measurement position for each receiver: */
54     float *data_ir;      /* IRs (time-domain) */
55 } NCSofa;
56
57 typedef struct VirtualSpeaker {
58     uint8_t set;
59     float azim;
60     float elev;
61 } VirtualSpeaker;
62
63 typedef struct SOFAlizerContext {
64     const AVClass *class;
65
66     char *filename;             /* name of SOFA file */
67     NCSofa sofa;                /* contains data of the SOFA file */
68
69     int sample_rate;            /* sample rate from SOFA file */
70     float *speaker_azim;        /* azimuth of the virtual loudspeakers */
71     float *speaker_elev;        /* elevation of the virtual loudspeakers */
72     char *speakers_pos;         /* custom positions of the virtual loudspeakers */
73     float gain_lfe;             /* gain applied to LFE channel */
74     int lfe_channel;            /* LFE channel position in channel layout */
75
76     int n_conv;                 /* number of channels to convolute */
77
78                                 /* buffer variables (for convolution) */
79     float *ringbuffer[2];       /* buffers input samples, length of one buffer: */
80                                 /* no. input ch. (incl. LFE) x buffer_length */
81     int write[2];               /* current write position to ringbuffer */
82     int buffer_length;          /* is: longest IR plus max. delay in all SOFA files */
83                                 /* then choose next power of 2 */
84     int n_fft;                  /* number of samples in one FFT block */
85
86                                 /* netCDF variables */
87     int *delay[2];              /* broadband delay for each channel/IR to be convolved */
88
89     float *data_ir[2];          /* IRs for all channels to be convolved */
90                                 /* (this excludes the LFE) */
91     float *temp_src[2];
92     FFTComplex *temp_fft[2];
93
94                          /* control variables */
95     float gain;          /* filter gain (in dB) */
96     float rotation;      /* rotation of virtual loudspeakers (in degrees)  */
97     float elevation;     /* elevation of virtual loudspeakers (in deg.) */
98     float radius;        /* distance virtual loudspeakers to listener (in metres) */
99     int type;            /* processing type */
100
101     VirtualSpeaker vspkrpos[64];
102
103     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
104     FFTComplex *data_hrtf[2];
105
106     AVFloatDSPContext *fdsp;
107 } SOFAlizerContext;
108
109 static int close_sofa(struct NCSofa *sofa)
110 {
111     av_freep(&sofa->data_delay);
112     av_freep(&sofa->sp_a);
113     av_freep(&sofa->sp_e);
114     av_freep(&sofa->sp_r);
115     av_freep(&sofa->data_ir);
116     nc_close(sofa->ncid);
117     sofa->ncid = 0;
118
119     return 0;
120 }
121
122 static int load_sofa(AVFilterContext *ctx, char *filename, int *samplingrate)
123 {
124     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
125     /* variables associated with content of SOFA file: */
126     int ncid, n_dims, n_vars, n_gatts, n_unlim_dim_id, status;
127     char data_delay_dim_name[NC_MAX_NAME];
128     float *sp_a, *sp_e, *sp_r, *data_ir;
129     char *sofa_conventions;
130     char dim_name[NC_MAX_NAME];   /* names of netCDF dimensions */
131     size_t *dim_length;           /* lengths of netCDF dimensions */
132     char *text;
133     unsigned int sample_rate;
134     int data_delay_dim_id[2];
135     int samplingrate_id;
136     int data_delay_id;
137     int n_samples;
138     int m_dim_id = -1;
139     int n_dim_id = -1;
140     int data_ir_id;
141     size_t att_len;
142     int m_dim;
143     int *data_delay;
144     int sp_id;
145     int i, ret;
146
147     s->sofa.ncid = 0;
148     status = nc_open(filename, NC_NOWRITE, &ncid); /* open SOFA file read-only */
149     if (status != NC_NOERR) {
150         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't find SOFA-file '%s'\n", filename);
151         return AVERROR(EINVAL);
152     }
153
154     /* get number of dimensions, vars, global attributes and Id of unlimited dimensions: */
155     nc_inq(ncid, &n_dims, &n_vars, &n_gatts, &n_unlim_dim_id);
156
157     /* -- get number of measurements ("M") and length of one IR ("N") -- */
158     dim_length = av_malloc_array(n_dims, sizeof(*dim_length));
159     if (!dim_length) {
160         nc_close(ncid);
161         return AVERROR(ENOMEM);
162     }
163
164     for (i = 0; i < n_dims; i++) { /* go through all dimensions of file */
165         nc_inq_dim(ncid, i, (char *)&dim_name, &dim_length[i]); /* get dimensions */
166         if (!strncmp("M", (const char *)&dim_name, 1)) /* get ID of dimension "M" */
167             m_dim_id = i;
168         if (!strncmp("N", (const char *)&dim_name, 1)) /* get ID of dimension "N" */
169             n_dim_id = i;
170     }
171
172     if ((m_dim_id == -1) || (n_dim_id == -1)) { /* dimension "M" or "N" couldn't be found */
173         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't find required dimensions in SOFA file.\n");
174         av_freep(&dim_length);
175         nc_close(ncid);
176         return AVERROR(EINVAL);
177     }
178
179     n_samples = dim_length[n_dim_id]; /* get length of one IR */
180     m_dim     = dim_length[m_dim_id]; /* get number of measurements */
181
182     av_freep(&dim_length);
183
184     /* -- check file type -- */
185     /* get length of attritube "Conventions" */
186     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "Conventions", &att_len);
187     if (status != NC_NOERR) {
188         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't get length of attribute \"Conventions\".\n");
189         nc_close(ncid);
190         return AVERROR_INVALIDDATA;
191     }
192
193     /* check whether file is SOFA file */
194     text = av_malloc(att_len + 1);
195     if (!text) {
196         nc_close(ncid);
197         return AVERROR(ENOMEM);
198     }
199
200     nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "Conventions", text);
201     *(text + att_len) = 0;
202     if (strncmp("SOFA", text, 4)) {
203         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a SOFA file!\n");
204         av_freep(&text);
205         nc_close(ncid);
206         return AVERROR(EINVAL);
207     }
208     av_freep(&text);
209
210     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "License", &att_len);
211     if (status == NC_NOERR) {
212         text = av_malloc(att_len + 1);
213         if (text) {
214             nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "License", text);
215             *(text + att_len) = 0;
216             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "SOFA file License: %s\n", text);
217             av_freep(&text);
218         }
219     }
220
221     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "SourceDescription", &att_len);
222     if (status == NC_NOERR) {
223         text = av_malloc(att_len + 1);
224         if (text) {
225             nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "SourceDescription", text);
226             *(text + att_len) = 0;
227             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "SOFA file SourceDescription: %s\n", text);
228             av_freep(&text);
229         }
230     }
231
232     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "Comment", &att_len);
233     if (status == NC_NOERR) {
234         text = av_malloc(att_len + 1);
235         if (text) {
236             nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "Comment", text);
237             *(text + att_len) = 0;
238             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "SOFA file Comment: %s\n", text);
239             av_freep(&text);
240         }
241     }
242
243     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "SOFAConventions", &att_len);
244     if (status != NC_NOERR) {
245         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't get length of attribute \"SOFAConventions\".\n");
246         nc_close(ncid);
247         return AVERROR_INVALIDDATA;
248     }
249
250     sofa_conventions = av_malloc(att_len + 1);
251     if (!sofa_conventions) {
252         nc_close(ncid);
253         return AVERROR(ENOMEM);
254     }
255
256     nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "SOFAConventions", sofa_conventions);
257     *(sofa_conventions + att_len) = 0;
258     if (strncmp("SimpleFreeFieldHRIR", sofa_conventions, att_len)) {
259         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a SimpleFreeFieldHRIR file!\n");
260         av_freep(&sofa_conventions);
261         nc_close(ncid);
262         return AVERROR(EINVAL);
263     }
264     av_freep(&sofa_conventions);
265
266     /* -- get sampling rate of HRTFs -- */
267     /* read ID, then value */
268     status  = nc_inq_varid(ncid, "Data.SamplingRate", &samplingrate_id);
269     status += nc_get_var_uint(ncid, samplingrate_id, &sample_rate);
270     if (status != NC_NOERR) {
271         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.SamplingRate.\n");
272         nc_close(ncid);
273         return AVERROR(EINVAL);
274     }
275     *samplingrate = sample_rate; /* remember sampling rate */
276
277     /* -- allocate memory for one value for each measurement position: -- */
278     sp_a = s->sofa.sp_a = av_malloc_array(m_dim, sizeof(float));
279     sp_e = s->sofa.sp_e = av_malloc_array(m_dim, sizeof(float));
280     sp_r = s->sofa.sp_r = av_malloc_array(m_dim, sizeof(float));
281     /* delay and IR values required for each ear and measurement position: */
282     data_delay = s->sofa.data_delay = av_calloc(m_dim, 2 * sizeof(int));
283     data_ir = s->sofa.data_ir = av_calloc(m_dim * FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(float) * 2);
284
285     if (!data_delay || !sp_a || !sp_e || !sp_r || !data_ir) {
286         /* if memory could not be allocated */
287         close_sofa(&s->sofa);
288         return AVERROR(ENOMEM);
289     }
290
291     /* get impulse responses (HRTFs): */
292     /* get corresponding ID */
293     status = nc_inq_varid(ncid, "Data.IR", &data_ir_id);
294     status += nc_get_var_float(ncid, data_ir_id, data_ir); /* read and store IRs */
295     if (status != NC_NOERR) {
296         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.IR!\n");
297         ret = AVERROR(EINVAL);
298         goto error;
299     }
300
301     /* get source positions of the HRTFs in the SOFA file: */
302     status  = nc_inq_varid(ncid, "SourcePosition", &sp_id); /* get corresponding ID */
303     status += nc_get_vara_float(ncid, sp_id, (size_t[2]){ 0, 0 } ,
304                 (size_t[2]){ m_dim, 1}, sp_a); /* read & store azimuth angles */
305     status += nc_get_vara_float(ncid, sp_id, (size_t[2]){ 0, 1 } ,
306                 (size_t[2]){ m_dim, 1}, sp_e); /* read & store elevation angles */
307     status += nc_get_vara_float(ncid, sp_id, (size_t[2]){ 0, 2 } ,
308                 (size_t[2]){ m_dim, 1}, sp_r); /* read & store radii */
309     if (status != NC_NOERR) { /* if any source position variable coudn't be read */
310         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read SourcePosition.\n");
311         ret = AVERROR(EINVAL);
312         goto error;
313     }
314
315     /* read Data.Delay, check for errors and fit it to data_delay */
316     status  = nc_inq_varid(ncid, "Data.Delay", &data_delay_id);
317     status += nc_inq_vardimid(ncid, data_delay_id, &data_delay_dim_id[0]);
318     status += nc_inq_dimname(ncid, data_delay_dim_id[0], data_delay_dim_name);
319     if (status != NC_NOERR) {
320         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.Delay.\n");
321         ret = AVERROR(EINVAL);
322         goto error;
323     }
324
325     /* Data.Delay dimension check */
326     /* dimension of Data.Delay is [I R]: */
327     if (!strncmp(data_delay_dim_name, "I", 2)) {
328         /* check 2 characters to assure string is 0-terminated after "I" */
329         int delay[2]; /* delays get from SOFA file: */
330         int *data_delay_r;
331
332         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Data.Delay has dimension [I R]\n");
333         status = nc_get_var_int(ncid, data_delay_id, &delay[0]);
334         if (status != NC_NOERR) {
335             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.Delay\n");
336             ret = AVERROR(EINVAL);
337             goto error;
338         }
339         data_delay_r = data_delay + m_dim;
340         for (i = 0; i < m_dim; i++) { /* extend given dimension [I R] to [M R] */
341             /* assign constant delay value for all measurements to data_delay fields */
342             data_delay[i]   = delay[0];
343             data_delay_r[i] = delay[1];
344         }
345         /* dimension of Data.Delay is [M R] */
346     } else if (!strncmp(data_delay_dim_name, "M", 2)) {
347         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Data.Delay in dimension [M R]\n");
348         /* get delays from SOFA file: */
349         status = nc_get_var_int(ncid, data_delay_id, data_delay);
350         if (status != NC_NOERR) {
351             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.Delay\n");
352             ret = AVERROR(EINVAL);
353             goto error;
354         }
355     } else { /* dimension of Data.Delay is neither [I R] nor [M R] */
356         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Data.Delay does not have the required dimensions [I R] or [M R].\n");
357         ret = AVERROR(EINVAL);
358         goto error;
359     }
360
361     /* save information in SOFA struct: */
362     s->sofa.m_dim = m_dim; /* no. measurement positions */
363     s->sofa.n_samples = n_samples; /* length on one IR */
364     s->sofa.ncid = ncid; /* netCDF ID of SOFA file */
365     nc_close(ncid); /* close SOFA file */
366
367     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "m_dim: %d n_samples %d\n", m_dim, n_samples);
368
369     return 0;
370
371 error:
372     close_sofa(&s->sofa);
373     return ret;
374 }
375
376 static int parse_channel_name(char **arg, int *rchannel, char *buf)
377 {
378     int len, i, channel_id = 0;
379     int64_t layout, layout0;
380
381     /* try to parse a channel name, e.g. "FL" */
382     if (sscanf(*arg, "%7[A-Z]%n", buf, &len)) {
383         layout0 = layout = av_get_channel_layout(buf);
384         /* channel_id <- first set bit in layout */
385         for (i = 32; i > 0; i >>= 1) {
386             if (layout >= (int64_t)1 << i) {
387                 channel_id += i;
388                 layout >>= i;
389             }
390         }
391         /* reject layouts that are not a single channel */
392         if (channel_id >= 64 || layout0 != (int64_t)1 << channel_id)
393             return AVERROR(EINVAL);
394         *rchannel = channel_id;
395         *arg += len;
396         return 0;
397     }
398     return AVERROR(EINVAL);
399 }
400
401 static void parse_speaker_pos(AVFilterContext *ctx, int64_t in_channel_layout)
402 {
403     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
404     char *arg, *tokenizer, *p, *args = av_strdup(s->speakers_pos);
405
406     if (!args)
407         return;
408     p = args;
409
410     while ((arg = av_strtok(p, "|", &tokenizer))) {
411         char buf[8];
412         float azim, elev;
413         int out_ch_id;
414
415         p = NULL;
416         if (parse_channel_name(&arg, &out_ch_id, buf)) {
417             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse \'%s\' as channel name.\n", buf);
418             continue;
419         }
420         if (sscanf(arg, "%f %f", &azim, &elev) == 2) {
421             s->vspkrpos[out_ch_id].set = 1;
422             s->vspkrpos[out_ch_id].azim = azim;
423             s->vspkrpos[out_ch_id].elev = elev;
424         } else if (sscanf(arg, "%f", &azim) == 1) {
425             s->vspkrpos[out_ch_id].set = 1;
426             s->vspkrpos[out_ch_id].azim = azim;
427             s->vspkrpos[out_ch_id].elev = 0;
428         }
429     }
430
431     av_free(args);
432 }
433
434 static int get_speaker_pos(AVFilterContext *ctx,
435                            float *speaker_azim, float *speaker_elev)
436 {
437     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
438     uint64_t channels_layout = ctx->inputs[0]->channel_layout;
439     float azim[16] = { 0 };
440     float elev[16] = { 0 };
441     int m, ch, n_conv = ctx->inputs[0]->channels; /* get no. input channels */
442
443     if (n_conv > 16)
444         return AVERROR(EINVAL);
445
446     s->lfe_channel = -1;
447
448     if (s->speakers_pos)
449         parse_speaker_pos(ctx, channels_layout);
450
451     /* set speaker positions according to input channel configuration: */
452     for (m = 0, ch = 0; ch < n_conv && m < 64; m++) {
453         uint64_t mask = channels_layout & (1 << m);
454
455         switch (mask) {
456         case AV_CH_FRONT_LEFT:            azim[ch] =  30;      break;
457         case AV_CH_FRONT_RIGHT:           azim[ch] = 330;      break;
458         case AV_CH_FRONT_CENTER:          azim[ch] =   0;      break;
459         case AV_CH_LOW_FREQUENCY:
460         case AV_CH_LOW_FREQUENCY_2:       s->lfe_channel = ch; break;
461         case AV_CH_BACK_LEFT:             azim[ch] = 150;      break;
462         case AV_CH_BACK_RIGHT:            azim[ch] = 210;      break;
463         case AV_CH_BACK_CENTER:           azim[ch] = 180;      break;
464         case AV_CH_SIDE_LEFT:             azim[ch] =  90;      break;
465         case AV_CH_SIDE_RIGHT:            azim[ch] = 270;      break;
466         case AV_CH_FRONT_LEFT_OF_CENTER:  azim[ch] =  15;      break;
467         case AV_CH_FRONT_RIGHT_OF_CENTER: azim[ch] = 345;      break;
468         case AV_CH_TOP_CENTER:            azim[ch] =   0;
469                                           elev[ch] =  90;      break;
470         case AV_CH_TOP_FRONT_LEFT:        azim[ch] =  30;
471                                           elev[ch] =  45;      break;
472         case AV_CH_TOP_FRONT_CENTER:      azim[ch] =   0;
473                                           elev[ch] =  45;      break;
474         case AV_CH_TOP_FRONT_RIGHT:       azim[ch] = 330;
475                                           elev[ch] =  45;      break;
476         case AV_CH_TOP_BACK_LEFT:         azim[ch] = 150;
477                                           elev[ch] =  45;      break;
478         case AV_CH_TOP_BACK_RIGHT:        azim[ch] = 210;
479                                           elev[ch] =  45;      break;
480         case AV_CH_TOP_BACK_CENTER:       azim[ch] = 180;
481                                           elev[ch] =  45;      break;
482         case AV_CH_WIDE_LEFT:             azim[ch] =  90;      break;
483         case AV_CH_WIDE_RIGHT:            azim[ch] = 270;      break;
484         case AV_CH_SURROUND_DIRECT_LEFT:  azim[ch] =  90;      break;
485         case AV_CH_SURROUND_DIRECT_RIGHT: azim[ch] = 270;      break;
486         case AV_CH_STEREO_LEFT:           azim[ch] =  90;      break;
487         case AV_CH_STEREO_RIGHT:          azim[ch] = 270;      break;
488         case 0:                                                break;
489         default:
490             return AVERROR(EINVAL);
491         }
492
493         if (s->vspkrpos[m].set) {
494             azim[ch] = s->vspkrpos[m].azim;
495             elev[ch] = s->vspkrpos[m].elev;
496         }
497
498         if (mask)
499             ch++;
500     }
501
502     memcpy(speaker_azim, azim, n_conv * sizeof(float));
503     memcpy(speaker_elev, elev, n_conv * sizeof(float));
504
505     return 0;
506
507 }
508
509 static int max_delay(struct NCSofa *sofa)
510 {
511     int i, max = 0;
512
513     for (i = 0; i < sofa->m_dim * 2; i++) {
514         /* search maximum delay in given SOFA file */
515         max = FFMAX(max, sofa->data_delay[i]);
516     }
517
518     return max;
519 }
520
521 static int find_m(SOFAlizerContext *s, int azim, int elev, float radius)
522 {
523     /* get source positions and M of currently selected SOFA file */
524     float *sp_a = s->sofa.sp_a; /* azimuth angle */
525     float *sp_e = s->sofa.sp_e; /* elevation angle */
526     float *sp_r = s->sofa.sp_r; /* radius */
527     int m_dim = s->sofa.m_dim; /* no. measurements */
528     int best_id = 0; /* index m currently closest to desired source pos. */
529     float delta = 1000; /* offset between desired and currently best pos. */
530     float current;
531     int i;
532
533     for (i = 0; i < m_dim; i++) {
534         /* search through all measurements in currently selected SOFA file */
535         /* distance of current to desired source position: */
536         current = fabs(sp_a[i] - azim) +
537                   fabs(sp_e[i] - elev) +
538                   fabs(sp_r[i] - radius);
539         if (current <= delta) {
540             /* if current distance is smaller than smallest distance so far */
541             delta = current;
542             best_id = i; /* remember index */
543         }
544     }
545
546     return best_id;
547 }
548
549 static int compensate_volume(AVFilterContext *ctx)
550 {
551     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
552     float compensate;
553     float energy = 0;
554     float *ir;
555     int m;
556
557     if (s->sofa.ncid) {
558         /* find IR at front center position in the SOFA file (IR closest to 0°,0°,1m) */
559         struct NCSofa *sofa = &s->sofa;
560         m = find_m(s, 0, 0, 1);
561         /* get energy of that IR and compensate volume */
562         ir = sofa->data_ir + 2 * m * sofa->n_samples;
563         if (sofa->n_samples & 31) {
564             energy = avpriv_scalarproduct_float_c(ir, ir, sofa->n_samples);
565         } else {
566             energy = s->fdsp->scalarproduct_float(ir, ir, sofa->n_samples);
567         }
568         compensate = 256 / (sofa->n_samples * sqrt(energy));
569         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Compensate-factor: %f\n", compensate);
570         ir = sofa->data_ir;
571         /* apply volume compensation to IRs */
572         if (sofa->n_samples & 31) {
573             int i;
574             for (i = 0; i < sofa->n_samples * sofa->m_dim * 2; i++) {
575                 ir[i] = ir[i] * compensate;
576             }
577         } else {
578             s->fdsp->vector_fmul_scalar(ir, ir, compensate, sofa->n_samples * sofa->m_dim * 2);
579             emms_c();
580         }
581     }
582
583     return 0;
584 }
585
586 typedef struct ThreadData {
587     AVFrame *in, *out;
588     int *write;
589     int **delay;
590     float **ir;
591     int *n_clippings;
592     float **ringbuffer;
593     float **temp_src;
594     FFTComplex **temp_fft;
595 } ThreadData;
596
597 static int sofalizer_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
598 {
599     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
600     ThreadData *td = arg;
601     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
602     int offset = jobnr;
603     int *write = &td->write[jobnr];
604     const int *const delay = td->delay[jobnr];
605     const float *const ir = td->ir[jobnr];
606     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
607     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
608     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
609     const int n_samples = s->sofa.n_samples; /* length of one IR */
610     const float *src = (const float *)in->data[0]; /* get pointer to audio input buffer */
611     float *dst = (float *)out->data[0]; /* get pointer to audio output buffer */
612     const int in_channels = s->n_conv; /* number of input channels */
613     /* ring buffer length is: longest IR plus max. delay -> next power of 2 */
614     const int buffer_length = s->buffer_length;
615     /* -1 for AND instead of MODULO (applied to powers of 2): */
616     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
617     float *buffer[16]; /* holds ringbuffer for each input channel */
618     int wr = *write;
619     int read;
620     int i, l;
621
622     dst += offset;
623     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
624         /* get starting address of ringbuffer for each input channel */
625         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
626     }
627
628     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
629         const float *temp_ir = ir; /* using same set of IRs for each sample */
630
631         *dst = 0;
632         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
633             /* write current input sample to ringbuffer (for each channel) */
634             *(buffer[l] + wr) = src[l];
635         }
636
637         /* loop goes through all channels to be convolved */
638         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
639             const float *const bptr = buffer[l];
640
641             if (l == s->lfe_channel) {
642                 /* LFE is an input channel but requires no convolution */
643                 /* apply gain to LFE signal and add to output buffer */
644                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
645                 temp_ir += FFALIGN(n_samples, 16);
646                 continue;
647             }
648
649             /* current read position in ringbuffer: input sample write position
650              * - delay for l-th ch. + diff. betw. IR length and buffer length
651              * (mod buffer length) */
652             read = (wr - *(delay + l) - (n_samples - 1) + buffer_length) & modulo;
653
654             if (read + n_samples < buffer_length) {
655                 memcpy(temp_src, bptr + read, n_samples * sizeof(*temp_src));
656             } else {
657                 int len = FFMIN(n_samples - (read % n_samples), buffer_length - read);
658
659                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
660                 memcpy(temp_src + len, bptr, (n_samples - len) * sizeof(*temp_src));
661             }
662
663             /* multiply signal and IR, and add up the results */
664             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, n_samples);
665             temp_ir += FFALIGN(n_samples, 16);
666         }
667
668         /* clippings counter */
669         if (fabs(*dst) > 1)
670             *n_clippings += 1;
671
672         /* move output buffer pointer by +2 to get to next sample of processed channel: */
673         dst += 2;
674         src += in_channels;
675         wr   = (wr + 1) & modulo; /* update ringbuffer write position */
676     }
677
678     *write = wr; /* remember write position in ringbuffer for next call */
679
680     return 0;
681 }
682
683 static int sofalizer_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
684 {
685     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
686     ThreadData *td = arg;
687     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
688     int offset = jobnr;
689     int *write = &td->write[jobnr];
690     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr]; /* get pointers to current HRTF data */
691     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
692     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
693     const int n_samples = s->sofa.n_samples; /* length of one IR */
694     const float *src = (const float *)in->data[0]; /* get pointer to audio input buffer */
695     float *dst = (float *)out->data[0]; /* get pointer to audio output buffer */
696     const int in_channels = s->n_conv; /* number of input channels */
697     /* ring buffer length is: longest IR plus max. delay -> next power of 2 */
698     const int buffer_length = s->buffer_length;
699     /* -1 for AND instead of MODULO (applied to powers of 2): */
700     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
701     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr]; /* temporary array for FFT input/output data */
702     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
703     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
704     const int n_conv = s->n_conv;
705     const int n_fft = s->n_fft;
706     const float fft_scale = 1.0f / s->n_fft;
707     FFTComplex *hrtf_offset;
708     int wr = *write;
709     int n_read;
710     int i, j;
711
712     dst += offset;
713
714     /* find minimum between number of samples and output buffer length:
715      * (important, if one IR is longer than the output buffer) */
716     n_read = FFMIN(s->sofa.n_samples, in->nb_samples);
717     for (j = 0; j < n_read; j++) {
718         /* initialize output buf with saved signal from overflow buf */
719         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
720         ringbuffer[wr] = 0.0; /* re-set read samples to zero */
721         /* update ringbuffer read/write position */
722         wr  = (wr + 1) & modulo;
723     }
724
725     /* initialize rest of output buffer with 0 */
726     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
727         dst[2 * j] = 0;
728     }
729
730     for (i = 0; i < n_conv; i++) {
731         if (i == s->lfe_channel) { /* LFE */
732             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
733                 /* apply gain to LFE signal and add to output buffer */
734                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
735             }
736             continue;
737         }
738
739         /* outer loop: go through all input channels to be convolved */
740         offset = i * n_fft; /* no. samples already processed */
741         hrtf_offset = hrtf + offset;
742
743         /* fill FFT input with 0 (we want to zero-pad) */
744         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
745
746         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
747             /* prepare input for FFT */
748             /* write all samples of current input channel to FFT input array */
749             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
750         }
751
752         /* transform input signal of current channel to frequency domain */
753         av_fft_permute(fft, fft_in);
754         av_fft_calc(fft, fft_in);
755         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
756             const FFTComplex *hcomplex = hrtf_offset + j;
757             const float re = fft_in[j].re;
758             const float im = fft_in[j].im;
759
760             /* complex multiplication of input signal and HRTFs */
761             /* output channel (real): */
762             fft_in[j].re = re * hcomplex->re - im * hcomplex->im;
763             /* output channel (imag): */
764             fft_in[j].im = re * hcomplex->im + im * hcomplex->re;
765         }
766
767         /* transform output signal of current channel back to time domain */
768         av_fft_permute(ifft, fft_in);
769         av_fft_calc(ifft, fft_in);
770
771         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
772             /* write output signal of current channel to output buffer */
773             dst[2 * j] += fft_in[j].re * fft_scale;
774         }
775
776         for (j = 0; j < n_samples - 1; j++) { /* overflow length is IR length - 1 */
777             /* write the rest of output signal to overflow buffer */
778             int write_pos = (wr + j) & modulo;
779
780             *(ringbuffer + write_pos) += fft_in[in->nb_samples + j].re * fft_scale;
781         }
782     }
783
784     /* go through all samples of current output buffer: count clippings */
785     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
786         /* clippings counter */
787         if (fabs(*dst) > 1) { /* if current output sample > 1 */
788             n_clippings[0]++;
789         }
790
791         /* move output buffer pointer by +2 to get to next sample of processed channel: */
792         dst += 2;
793     }
794
795     /* remember read/write position in ringbuffer for next call */
796     *write = wr;
797
798     return 0;
799 }
800
801 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
802 {
803     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
804     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
805     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
806     int n_clippings[2] = { 0 };
807     ThreadData td;
808     AVFrame *out;
809
810     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
811     if (!out) {
812         av_frame_free(&in);
813         return AVERROR(ENOMEM);
814     }
815     av_frame_copy_props(out, in);
816
817     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
818     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
819     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
820     td.temp_fft = s->temp_fft;
821
822     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
823         ctx->internal->execute(ctx, sofalizer_convolute, &td, NULL, 2);
824     } else {
825         ctx->internal->execute(ctx, sofalizer_fast_convolute, &td, NULL, 2);
826     }
827     emms_c();
828
829     /* display error message if clipping occurred */
830     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
831         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
832                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
833     }
834
835     av_frame_free(&in);
836     return ff_filter_frame(outlink, out);
837 }
838
839 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
840 {
841     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
842     AVFilterFormats *formats = NULL;
843     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
844     int ret, sample_rates[] = { 48000, -1 };
845
846     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
847     if (ret)
848         return ret;
849     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
850     if (ret)
851         return ret;
852
853     layouts = ff_all_channel_layouts();
854     if (!layouts)
855         return AVERROR(ENOMEM);
856
857     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->out_channel_layouts);
858     if (ret)
859         return ret;
860
861     layouts = NULL;
862     ret = ff_add_channel_layout(&layouts, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
863     if (ret)
864         return ret;
865
866     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
867     if (ret)
868         return ret;
869
870     sample_rates[0] = s->sample_rate;
871     formats = ff_make_format_list(sample_rates);
872     if (!formats)
873         return AVERROR(ENOMEM);
874     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
875 }
876
877 static int load_data(AVFilterContext *ctx, int azim, int elev, float radius)
878 {
879     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
880     const int n_samples = s->sofa.n_samples;
881     int n_conv = s->n_conv; /* no. channels to convolve */
882     int n_fft = s->n_fft;
883     int delay_l[16]; /* broadband delay for each IR */
884     int delay_r[16];
885     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels; /* no. input channels */
886     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10); /* gain - 3dB/channel */
887     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
888     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
889     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
890     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
891     float *data_ir_l = NULL;
892     float *data_ir_r = NULL;
893     int offset = 0; /* used for faster pointer arithmetics in for-loop */
894     int m[16]; /* measurement index m of IR closest to required source positions */
895     int i, j, azim_orig = azim, elev_orig = elev;
896
897     if (!s->sofa.ncid) { /* if an invalid SOFA file has been selected */
898         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Selected SOFA file is invalid. Please select valid SOFA file.\n");
899         return AVERROR_INVALIDDATA;
900     }
901
902     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
903         s->temp_src[0] = av_calloc(FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(float));
904         s->temp_src[1] = av_calloc(FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(float));
905
906         /* get temporary IR for L and R channel */
907         data_ir_l = av_calloc(n_conv * FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(*data_ir_l));
908         data_ir_r = av_calloc(n_conv * FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(*data_ir_r));
909         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
910             av_free(data_ir_l);
911             av_free(data_ir_r);
912             return AVERROR(ENOMEM);
913         }
914     } else {
915         /* get temporary HRTF memory for L and R channel */
916         data_hrtf_l = av_malloc_array(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * n_conv);
917         data_hrtf_r = av_malloc_array(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * n_conv);
918         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
919             av_free(data_hrtf_l);
920             av_free(data_hrtf_r);
921             return AVERROR(ENOMEM);
922         }
923     }
924
925     for (i = 0; i < s->n_conv; i++) {
926         /* load and store IRs and corresponding delays */
927         azim = (int)(s->speaker_azim[i] + azim_orig) % 360;
928         elev = (int)(s->speaker_elev[i] + elev_orig) % 90;
929         /* get id of IR closest to desired position */
930         m[i] = find_m(s, azim, elev, radius);
931
932         /* load the delays associated with the current IRs */
933         delay_l[i] = *(s->sofa.data_delay + 2 * m[i]);
934         delay_r[i] = *(s->sofa.data_delay + 2 * m[i] + 1);
935
936         if (s->type == TIME_DOMAIN) {
937             offset = i * FFALIGN(n_samples, 16); /* no. samples already written */
938             for (j = 0; j < n_samples; j++) {
939                 /* load reversed IRs of the specified source position
940                  * sample-by-sample for left and right ear; and apply gain */
941                 *(data_ir_l + offset + j) = /* left channel */
942                 *(s->sofa.data_ir + 2 * m[i] * n_samples + n_samples - 1 - j) * gain_lin;
943                 *(data_ir_r + offset + j) = /* right channel */
944                 *(s->sofa.data_ir + 2 * m[i] * n_samples + n_samples - 1 - j  + n_samples) * gain_lin;
945             }
946         } else {
947             fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
948             fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
949             if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
950                 av_free(data_hrtf_l);
951                 av_free(data_hrtf_r);
952                 av_free(fft_in_l);
953                 av_free(fft_in_r);
954                 return AVERROR(ENOMEM);
955             }
956
957             offset = i * n_fft; /* no. samples already written */
958             for (j = 0; j < n_samples; j++) {
959                 /* load non-reversed IRs of the specified source position
960                  * sample-by-sample and apply gain,
961                  * L channel is loaded to real part, R channel to imag part,
962                  * IRs ared shifted by L and R delay */
963                 fft_in_l[delay_l[i] + j].re = /* left channel */
964                 *(s->sofa.data_ir + 2 * m[i] * n_samples + j) * gain_lin;
965                 fft_in_r[delay_r[i] + j].re = /* right channel */
966                 *(s->sofa.data_ir + (2 * m[i] + 1) * n_samples + j) * gain_lin;
967             }
968
969             /* actually transform to frequency domain (IRs -> HRTFs) */
970             av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
971             av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
972             memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
973             av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
974             av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
975             memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
976         }
977
978         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Index: %d, Azimuth: %f, Elevation: %f, Radius: %f of SOFA file.\n",
979                m[i], *(s->sofa.sp_a + m[i]), *(s->sofa.sp_e + m[i]), *(s->sofa.sp_r + m[i]));
980     }
981
982     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
983         /* copy IRs and delays to allocated memory in the SOFAlizerContext struct: */
984         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * n_conv * FFALIGN(n_samples, 16));
985         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * n_conv * FFALIGN(n_samples, 16));
986
987         av_freep(&data_ir_l); /* free temporary IR memory */
988         av_freep(&data_ir_r);
989     } else {
990         s->data_hrtf[0] = av_malloc_array(n_fft * s->n_conv, sizeof(FFTComplex));
991         s->data_hrtf[1] = av_malloc_array(n_fft * s->n_conv, sizeof(FFTComplex));
992         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
993             av_freep(&data_hrtf_l);
994             av_freep(&data_hrtf_r);
995             av_freep(&fft_in_l);
996             av_freep(&fft_in_r);
997             return AVERROR(ENOMEM); /* memory allocation failed */
998         }
999
1000         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l, /* copy HRTF data to */
1001             sizeof(FFTComplex) * n_conv * n_fft); /* filter struct */
1002         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
1003             sizeof(FFTComplex) * n_conv * n_fft);
1004
1005         av_freep(&data_hrtf_l); /* free temporary HRTF memory */
1006         av_freep(&data_hrtf_r);
1007
1008         av_freep(&fft_in_l); /* free temporary FFT memory */
1009         av_freep(&fft_in_r);
1010     }
1011
1012     memcpy(s->delay[0], &delay_l[0], sizeof(int) * s->n_conv);
1013     memcpy(s->delay[1], &delay_r[0], sizeof(int) * s->n_conv);
1014
1015     return 0;
1016 }
1017
1018 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
1019 {
1020     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
1021     int ret;
1022
1023     if (!s->filename) {
1024         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Valid SOFA filename must be set.\n");
1025         return AVERROR(EINVAL);
1026     }
1027
1028     /* load SOFA file, */
1029     /* initialize file IDs to 0 before attempting to load SOFA files,
1030      * this assures that in case of error, only the memory of already
1031      * loaded files is free'd */
1032     s->sofa.ncid = 0;
1033     ret = load_sofa(ctx, s->filename, &s->sample_rate);
1034     if (ret) {
1035         /* file loading error */
1036         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error while loading SOFA file: '%s'\n", s->filename);
1037     } else { /* no file loading error, resampling not required */
1038         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "File '%s' loaded.\n", s->filename);
1039     }
1040
1041     if (ret) {
1042         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No valid SOFA file could be loaded. Please specify valid SOFA file.\n");
1043         return ret;
1044     }
1045
1046     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
1047     if (!s->fdsp)
1048         return AVERROR(ENOMEM);
1049
1050     return 0;
1051 }
1052
1053 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
1054 {
1055     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1056     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
1057     int nb_input_channels = inlink->channels; /* no. input channels */
1058     int n_max_ir = 0;
1059     int n_current;
1060     int n_max = 0;
1061     int ret;
1062
1063     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
1064         inlink->partial_buf_size =
1065         inlink->min_samples =
1066         inlink->max_samples = inlink->sample_rate;
1067     }
1068
1069     /* gain -3 dB per channel, -6 dB to get LFE on a similar level */
1070     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels - 6) / 20 * M_LN10);
1071
1072     s->n_conv = nb_input_channels;
1073
1074     /* get size of ringbuffer (longest IR plus max. delay) */
1075     /* then choose next power of 2 for performance optimization */
1076     n_current = s->sofa.n_samples + max_delay(&s->sofa);
1077     if (n_current > n_max) {
1078         /* length of longest IR plus max. delay (in all SOFA files) */
1079         n_max = n_current;
1080         /* length of longest IR (without delay, in all SOFA files) */
1081         n_max_ir = s->sofa.n_samples;
1082     }
1083     /* buffer length is longest IR plus max. delay -> next power of 2
1084        (32 - count leading zeros gives required exponent)  */
1085     s->buffer_length = 1 << (32 - ff_clz(n_max));
1086     s->n_fft         = 1 << (32 - ff_clz(n_max + inlink->sample_rate));
1087
1088     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
1089         av_fft_end(s->fft[0]);
1090         av_fft_end(s->fft[1]);
1091         s->fft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
1092         s->fft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
1093         av_fft_end(s->ifft[0]);
1094         av_fft_end(s->ifft[1]);
1095         s->ifft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
1096         s->ifft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
1097
1098         if (!s->fft[0] || !s->fft[1] || !s->ifft[0] || !s->ifft[1]) {
1099             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT contexts of size %d.\n", s->n_fft);
1100             return AVERROR(ENOMEM);
1101         }
1102     }
1103
1104     /* Allocate memory for the impulse responses, delays and the ringbuffers */
1105     /* size: (longest IR) * (number of channels to convolute) */
1106     s->data_ir[0] = av_calloc(FFALIGN(n_max_ir, 16), sizeof(float) * s->n_conv);
1107     s->data_ir[1] = av_calloc(FFALIGN(n_max_ir, 16), sizeof(float) * s->n_conv);
1108     /* length:  number of channels to convolute */
1109     s->delay[0] = av_malloc_array(s->n_conv, sizeof(float));
1110     s->delay[1] = av_malloc_array(s->n_conv, sizeof(float));
1111     /* length: (buffer length) * (number of input channels),
1112      * OR: buffer length (if frequency domain processing)
1113      * calloc zero-initializes the buffer */
1114
1115     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
1116         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
1117         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
1118     } else {
1119         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
1120         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
1121         s->temp_fft[0] = av_malloc_array(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
1122         s->temp_fft[1] = av_malloc_array(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
1123         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1])
1124             return AVERROR(ENOMEM);
1125     }
1126
1127     /* length: number of channels to convolute */
1128     s->speaker_azim = av_calloc(s->n_conv, sizeof(*s->speaker_azim));
1129     s->speaker_elev = av_calloc(s->n_conv, sizeof(*s->speaker_elev));
1130
1131     /* memory allocation failed: */
1132     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] || !s->delay[1] ||
1133         !s->delay[0] || !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1] ||
1134         !s->speaker_azim || !s->speaker_elev)
1135         return AVERROR(ENOMEM);
1136
1137     compensate_volume(ctx);
1138
1139     /* get speaker positions */
1140     if ((ret = get_speaker_pos(ctx, s->speaker_azim, s->speaker_elev)) < 0) {
1141         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't get speaker positions. Input channel configuration not supported.\n");
1142         return ret;
1143     }
1144
1145     /* load IRs to data_ir[0] and data_ir[1] for required directions */
1146     if ((ret = load_data(ctx, s->rotation, s->elevation, s->radius)) < 0)
1147         return ret;
1148
1149     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Samplerate: %d Channels to convolute: %d, Length of ringbuffer: %d x %d\n",
1150         inlink->sample_rate, s->n_conv, nb_input_channels, s->buffer_length);
1151
1152     return 0;
1153 }
1154
1155 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
1156 {
1157     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
1158
1159     if (s->sofa.ncid) {
1160         av_freep(&s->sofa.sp_a);
1161         av_freep(&s->sofa.sp_e);
1162         av_freep(&s->sofa.sp_r);
1163         av_freep(&s->sofa.data_delay);
1164         av_freep(&s->sofa.data_ir);
1165     }
1166     av_fft_end(s->ifft[0]);
1167     av_fft_end(s->ifft[1]);
1168     av_fft_end(s->fft[0]);
1169     av_fft_end(s->fft[1]);
1170     av_freep(&s->delay[0]);
1171     av_freep(&s->delay[1]);
1172     av_freep(&s->data_ir[0]);
1173     av_freep(&s->data_ir[1]);
1174     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
1175     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
1176     av_freep(&s->speaker_azim);
1177     av_freep(&s->speaker_elev);
1178     av_freep(&s->temp_src[0]);
1179     av_freep(&s->temp_src[1]);
1180     av_freep(&s->temp_fft[0]);
1181     av_freep(&s->temp_fft[1]);
1182     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
1183     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
1184     av_freep(&s->fdsp);
1185 }
1186
1187 #define OFFSET(x) offsetof(SOFAlizerContext, x)
1188 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
1189
1190 static const AVOption sofalizer_options[] = {
1191     { "sofa",      "sofa filename",  OFFSET(filename),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
1192     { "gain",      "set gain in dB", OFFSET(gain),      AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
1193     { "rotation",  "set rotation"  , OFFSET(rotation),  AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},    -360, 360, .flags = FLAGS },
1194     { "elevation", "set elevation",  OFFSET(elevation), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -90,  90, .flags = FLAGS },
1195     { "radius",    "set radius",     OFFSET(radius),    AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=1},       0,   3, .flags = FLAGS },
1196     { "type",      "set processing", OFFSET(type),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
1197     { "time",      "time domain",      0,               AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
1198     { "freq",      "frequency domain", 0,               AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
1199     { "speakers",  "set speaker custom positions", OFFSET(speakers_pos), AV_OPT_TYPE_STRING,  {.str=0},    0, 0, .flags = FLAGS },
1200     { NULL }
1201 };
1202
1203 AVFILTER_DEFINE_CLASS(sofalizer);
1204
1205 static const AVFilterPad inputs[] = {
1206     {
1207         .name         = "default",
1208         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1209         .config_props = config_input,
1210         .filter_frame = filter_frame,
1211     },
1212     { NULL }
1213 };
1214
1215 static const AVFilterPad outputs[] = {
1216     {
1217         .name = "default",
1218         .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1219     },
1220     { NULL }
1221 };
1222
1223 AVFilter ff_af_sofalizer = {
1224     .name          = "sofalizer",
1225     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("SOFAlizer (Spatially Oriented Format for Acoustics)."),
1226     .priv_size     = sizeof(SOFAlizerContext),
1227     .priv_class    = &sofalizer_class,
1228     .init          = init,
1229     .uninit        = uninit,
1230     .query_formats = query_formats,
1231     .inputs        = inputs,
1232     .outputs       = outputs,
1233     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1234 };