avfilter/avf_concat: check ff_insert_pad() for failure
[ffmpeg.git] / libavfilter / asrc_sine.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2013 Nicolas George
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
8  * as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
17  * along with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 #include <float.h>
22
23 #include "libavutil/avassert.h"
24 #include "libavutil/channel_layout.h"
25 #include "libavutil/eval.h"
26 #include "libavutil/opt.h"
27 #include "audio.h"
28 #include "avfilter.h"
29 #include "internal.h"
30
31 typedef struct SineContext {
32     const AVClass *class;
33     double frequency;
34     double beep_factor;
35     char *samples_per_frame;
36     AVExpr *samples_per_frame_expr;
37     int sample_rate;
38     int64_t duration;
39     int16_t *sin;
40     int64_t pts;
41     uint32_t phi;  ///< current phase of the sine (2pi = 1<<32)
42     uint32_t dphi; ///< phase increment between two samples
43     unsigned beep_period;
44     unsigned beep_index;
45     unsigned beep_length;
46     uint32_t phi_beep;  ///< current phase of the beep
47     uint32_t dphi_beep; ///< phase increment of the beep
48 } SineContext;
49
50 #define CONTEXT SineContext
51 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
52
53 #define OPT_GENERIC(name, field, def, min, max, descr, type, deffield, ...) \
54     { name, descr, offsetof(CONTEXT, field), AV_OPT_TYPE_ ## type,          \
55       { .deffield = def }, min, max, FLAGS, __VA_ARGS__ }
56
57 #define OPT_INT(name, field, def, min, max, descr, ...) \
58     OPT_GENERIC(name, field, def, min, max, descr, INT, i64, __VA_ARGS__)
59
60 #define OPT_DBL(name, field, def, min, max, descr, ...) \
61     OPT_GENERIC(name, field, def, min, max, descr, DOUBLE, dbl, __VA_ARGS__)
62
63 #define OPT_DUR(name, field, def, min, max, descr, ...) \
64     OPT_GENERIC(name, field, def, min, max, descr, DURATION, str, __VA_ARGS__)
65
66 #define OPT_STR(name, field, def, min, max, descr, ...) \
67     OPT_GENERIC(name, field, def, min, max, descr, STRING, str, __VA_ARGS__)
68
69 static const AVOption sine_options[] = {
70     OPT_DBL("frequency",         frequency,            440, 0, DBL_MAX,   "set the sine frequency",),
71     OPT_DBL("f",                 frequency,            440, 0, DBL_MAX,   "set the sine frequency",),
72     OPT_DBL("beep_factor",       beep_factor,            0, 0, DBL_MAX,   "set the beep frequency factor",),
73     OPT_DBL("b",                 beep_factor,            0, 0, DBL_MAX,   "set the beep frequency factor",),
74     OPT_INT("sample_rate",       sample_rate,        44100, 1, INT_MAX,   "set the sample rate",),
75     OPT_INT("r",                 sample_rate,        44100, 1, INT_MAX,   "set the sample rate",),
76     OPT_DUR("duration",          duration,               0, 0, INT64_MAX, "set the audio duration",),
77     OPT_DUR("d",                 duration,               0, 0, INT64_MAX, "set the audio duration",),
78     OPT_STR("samples_per_frame", samples_per_frame, "1024", 0, 0,         "set the number of samples per frame",),
79     {NULL}
80 };
81
82 AVFILTER_DEFINE_CLASS(sine);
83
84 #define LOG_PERIOD 15
85 #define AMPLITUDE 4095
86 #define AMPLITUDE_SHIFT 3
87
88 static void make_sin_table(int16_t *sin)
89 {
90     unsigned half_pi = 1 << (LOG_PERIOD - 2);
91     unsigned ampls = AMPLITUDE << AMPLITUDE_SHIFT;
92     uint64_t unit2 = (uint64_t)(ampls * ampls) << 32;
93     unsigned step, i, c, s, k, new_k, n2;
94
95     /* Principle: if u = exp(i*a1) and v = exp(i*a2), then
96        exp(i*(a1+a2)/2) = (u+v) / length(u+v) */
97     sin[0] = 0;
98     sin[half_pi] = ampls;
99     for (step = half_pi; step > 1; step /= 2) {
100         /* k = (1 << 16) * amplitude / length(u+v)
101            In exact values, k is constant at a given step */
102         k = 0x10000;
103         for (i = 0; i < half_pi / 2; i += step) {
104             s = sin[i] + sin[i + step];
105             c = sin[half_pi - i] + sin[half_pi - i - step];
106             n2 = s * s + c * c;
107             /* Newton's method to solve n² * k² = unit² */
108             while (1) {
109                 new_k = (k + unit2 / ((uint64_t)k * n2) + 1) >> 1;
110                 if (k == new_k)
111                     break;
112                 k = new_k;
113             }
114             sin[i + step / 2] = (k * s + 0x7FFF) >> 16;
115             sin[half_pi - i - step / 2] = (k * c + 0x8000) >> 16;
116         }
117     }
118     /* Unshift amplitude */
119     for (i = 0; i <= half_pi; i++)
120         sin[i] = (sin[i] + (1 << (AMPLITUDE_SHIFT - 1))) >> AMPLITUDE_SHIFT;
121     /* Use symmetries to fill the other three quarters */
122     for (i = 0; i < half_pi; i++)
123         sin[half_pi * 2 - i] = sin[i];
124     for (i = 0; i < 2 * half_pi; i++)
125         sin[i + 2 * half_pi] = -sin[i];
126 }
127
128 static const char *const var_names[] = {
129     "n",
130     "pts",
131     "t",
132     "TB",
133     NULL
134 };
135
136 enum {
137     VAR_N,
138     VAR_PTS,
139     VAR_T,
140     VAR_TB,
141     VAR_VARS_NB
142 };
143
144 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
145 {
146     int ret;
147     SineContext *sine = ctx->priv;
148
149     if (!(sine->sin = av_malloc(sizeof(*sine->sin) << LOG_PERIOD)))
150         return AVERROR(ENOMEM);
151     sine->dphi = ldexp(sine->frequency, 32) / sine->sample_rate + 0.5;
152     make_sin_table(sine->sin);
153
154     if (sine->beep_factor) {
155         sine->beep_period = sine->sample_rate;
156         sine->beep_length = sine->beep_period / 25;
157         sine->dphi_beep = ldexp(sine->beep_factor * sine->frequency, 32) /
158                           sine->sample_rate + 0.5;
159     }
160
161     ret = av_expr_parse(&sine->samples_per_frame_expr,
162                         sine->samples_per_frame, var_names,
163                         NULL, NULL, NULL, NULL, 0, sine);
164     if (ret < 0)
165         return ret;
166
167     return 0;
168 }
169
170 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
171 {
172     SineContext *sine = ctx->priv;
173
174     av_expr_free(sine->samples_per_frame_expr);
175     sine->samples_per_frame_expr = NULL;
176     av_freep(&sine->sin);
177 }
178
179 static av_cold int query_formats(AVFilterContext *ctx)
180 {
181     SineContext *sine = ctx->priv;
182     static const int64_t chlayouts[] = { AV_CH_LAYOUT_MONO, -1 };
183     int sample_rates[] = { sine->sample_rate, -1 };
184     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_S16,
185                                                        AV_SAMPLE_FMT_NONE };
186     AVFilterFormats *formats;
187     AVFilterChannelLayouts *layouts;
188     int ret;
189
190     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
191     if (!formats)
192         return AVERROR(ENOMEM);
193     ret = ff_set_common_formats (ctx, formats);
194     if (ret < 0)
195         return ret;
196
197     layouts = avfilter_make_format64_list(chlayouts);
198     if (!layouts)
199         return AVERROR(ENOMEM);
200     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
201     if (ret < 0)
202         return ret;
203
204     formats = ff_make_format_list(sample_rates);
205     if (!formats)
206         return AVERROR(ENOMEM);
207     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
208 }
209
210 static av_cold int config_props(AVFilterLink *outlink)
211 {
212     SineContext *sine = outlink->src->priv;
213     sine->duration = av_rescale(sine->duration, sine->sample_rate, AV_TIME_BASE);
214     return 0;
215 }
216
217 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
218 {
219     SineContext *sine = outlink->src->priv;
220     AVFrame *frame;
221     double values[VAR_VARS_NB] = {
222         [VAR_N]   = outlink->frame_count_in,
223         [VAR_PTS] = sine->pts,
224         [VAR_T]   = sine->pts * av_q2d(outlink->time_base),
225         [VAR_TB]  = av_q2d(outlink->time_base),
226     };
227     int i, nb_samples = lrint(av_expr_eval(sine->samples_per_frame_expr, values, sine));
228     int16_t *samples;
229
230     if (nb_samples <= 0) {
231         av_log(sine, AV_LOG_WARNING, "nb samples expression evaluated to %d, "
232                "defaulting to 1024\n", nb_samples);
233         nb_samples = 1024;
234     }
235
236     if (sine->duration) {
237         nb_samples = FFMIN(nb_samples, sine->duration - sine->pts);
238         av_assert1(nb_samples >= 0);
239         if (!nb_samples)
240             return AVERROR_EOF;
241     }
242     if (!(frame = ff_get_audio_buffer(outlink, nb_samples)))
243         return AVERROR(ENOMEM);
244     samples = (int16_t *)frame->data[0];
245
246     for (i = 0; i < nb_samples; i++) {
247         samples[i] = sine->sin[sine->phi >> (32 - LOG_PERIOD)];
248         sine->phi += sine->dphi;
249         if (sine->beep_index < sine->beep_length) {
250             samples[i] += sine->sin[sine->phi_beep >> (32 - LOG_PERIOD)] << 1;
251             sine->phi_beep += sine->dphi_beep;
252         }
253         if (++sine->beep_index == sine->beep_period)
254             sine->beep_index = 0;
255     }
256
257     frame->pts = sine->pts;
258     sine->pts += nb_samples;
259     return ff_filter_frame(outlink, frame);
260 }
261
262 static const AVFilterPad sine_outputs[] = {
263     {
264         .name          = "default",
265         .type          = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
266         .request_frame = request_frame,
267         .config_props  = config_props,
268     },
269     { NULL }
270 };
271
272 AVFilter ff_asrc_sine = {
273     .name          = "sine",
274     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Generate sine wave audio signal."),
275     .query_formats = query_formats,
276     .init          = init,
277     .uninit        = uninit,
278     .priv_size     = sizeof(SineContext),
279     .inputs        = NULL,
280     .outputs       = sine_outputs,
281     .priv_class    = &sine_class,
282 };