swr: Add API to make resample engine selectable.
[ffmpeg.git] / libswresample / swresample.h
1 /*
2  * Copyright (C) 2011-2012 Michael Niedermayer (michaelni@gmx.at)
3  *
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5  *
6  * libswresample is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
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9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * libswresample is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
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15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with libswresample; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 #ifndef SWRESAMPLE_SWRESAMPLE_H
22 #define SWRESAMPLE_SWRESAMPLE_H
23
24 /**
25  * @file
26  * @ingroup lswr
27  * libswresample public header
28  */
29
30 /**
31  * @defgroup lswr Libswresample
32  * @{
33  *
34  * Libswresample (lswr) is a library that handles audio resampling, sample
35  * format conversion and mixing.
36  *
37  * Interaction with lswr is done through SwrContext, which is
38  * allocated with swr_alloc() or swr_alloc_set_opts(). It is opaque, so all parameters
39  * must be set with the @ref avoptions API.
40  *
41  * For example the following code will setup conversion from planar float sample
42  * format to interleaved signed 16-bit integer, downsampling from 48kHz to
43  * 44.1kHz and downmixing from 5.1 channels to stereo (using the default mixing
44  * matrix):
45  * @code
46  * SwrContext *swr = swr_alloc();
47  * av_opt_set_int(swr, "in_channel_layout",  AV_CH_LAYOUT_5POINT1, 0);
48  * av_opt_set_int(swr, "out_channel_layout", AV_CH_LAYOUT_STEREO,  0);
49  * av_opt_set_int(swr, "in_sample_rate",     48000,                0);
50  * av_opt_set_int(swr, "out_sample_rate",    44100,                0);
51  * av_opt_set_sample_fmt(swr, "in_sample_fmt", AV_SAMPLE_FMT_FLTP, 0);
52  * av_opt_set_sample_fmt(swr, "out_sample_fmt, AV_SAMPLE_FMT_S16,  0);
53  * @endcode
54  *
55  * Once all values have been set, it must be initialized with swr_init(). If
56  * you need to change the conversion parameters, you can change the parameters
57  * as described above, or by using swr_alloc_set_opts(), then call swr_init()
58  * again.
59  *
60  * The conversion itself is done by repeatedly calling swr_convert().
61  * Note that the samples may get buffered in swr if you provide insufficient
62  * output space or if sample rate conversion is done, which requires "future"
63  * samples. Samples that do not require future input can be retrieved at any
64  * time by using swr_convert() (in_count can be set to 0).
65  * At the end of conversion the resampling buffer can be flushed by calling
66  * swr_convert() with NULL in and 0 in_count.
67  *
68  * The delay between input and output, can at any time be found by using
69  * swr_get_delay().
70  *
71  * The following code demonstrates the conversion loop assuming the parameters
72  * from above and caller-defined functions get_input() and handle_output():
73  * @code
74  * uint8_t **input;
75  * int in_samples;
76  *
77  * while (get_input(&input, &in_samples)) {
78  *     uint8_t *output;
79  *     int out_samples = av_rescale_rnd(swr_get_delay(swr, 48000) +
80  *                                      in_samples, 44100, 48000, AV_ROUND_UP);
81  *     av_samples_alloc(&output, NULL, 2, out_samples,
82  *                      AV_SAMPLE_FMT_S16, 0);
83  *     out_samples = swr_convert(swr, &output, out_samples,
84  *                                      input, in_samples);
85  *     handle_output(output, out_samples);
86  *     av_freep(&output);
87  *  }
88  *  @endcode
89  *
90  * When the conversion is finished, the conversion
91  * context and everything associated with it must be freed with swr_free().
92  * There will be no memory leak if the data is not completely flushed before
93  * swr_free().
94  */
95
96 #include <stdint.h>
97 #include "libavutil/samplefmt.h"
98
99 #include "libswresample/version.h"
100
101 #if LIBSWRESAMPLE_VERSION_MAJOR < 1
102 #define SWR_CH_MAX 32   ///< Maximum number of channels
103 #endif
104
105 #define SWR_FLAG_RESAMPLE 1 ///< Force resampling even if equal sample rate
106 //TODO use int resample ?
107 //long term TODO can we enable this dynamically?
108
109 enum SwrDitherType {
110     SWR_DITHER_NONE = 0,
111     SWR_DITHER_RECTANGULAR,
112     SWR_DITHER_TRIANGULAR,
113     SWR_DITHER_TRIANGULAR_HIGHPASS,
114     SWR_DITHER_NB,              ///< not part of API/ABI
115 };
116
117 /** Resampling Engines */
118 enum SwrEngine {
119     SWR_ENGINE_SWR,             /**< SW Resampler */
120     SWR_ENGINE_NB,              ///< not part of API/ABI
121 };
122
123 /** Resampling Filter Types */
124 enum SwrFilterType {
125     SWR_FILTER_TYPE_CUBIC,              /**< Cubic */
126     SWR_FILTER_TYPE_BLACKMAN_NUTTALL,   /**< Blackman Nuttall Windowed Sinc */
127     SWR_FILTER_TYPE_KAISER,             /**< Kaiser Windowed Sinc */
128 };
129
130 typedef struct SwrContext SwrContext;
131
132 /**
133  * Get the AVClass for swrContext. It can be used in combination with
134  * AV_OPT_SEARCH_FAKE_OBJ for examining options.
135  *
136  * @see av_opt_find().
137  */
138 const AVClass *swr_get_class(void);
139
140 /**
141  * Allocate SwrContext.
142  *
143  * If you use this function you will need to set the parameters (manually or
144  * with swr_alloc_set_opts()) before calling swr_init().
145  *
146  * @see swr_alloc_set_opts(), swr_init(), swr_free()
147  * @return NULL on error, allocated context otherwise
148  */
149 struct SwrContext *swr_alloc(void);
150
151 /**
152  * Initialize context after user parameters have been set.
153  *
154  * @return AVERROR error code in case of failure.
155  */
156 int swr_init(struct SwrContext *s);
157
158 /**
159  * Allocate SwrContext if needed and set/reset common parameters.
160  *
161  * This function does not require s to be allocated with swr_alloc(). On the
162  * other hand, swr_alloc() can use swr_alloc_set_opts() to set the parameters
163  * on the allocated context.
164  *
165  * @param s               Swr context, can be NULL
166  * @param out_ch_layout   output channel layout (AV_CH_LAYOUT_*)
167  * @param out_sample_fmt  output sample format (AV_SAMPLE_FMT_*).
168  * @param out_sample_rate output sample rate (frequency in Hz)
169  * @param in_ch_layout    input channel layout (AV_CH_LAYOUT_*)
170  * @param in_sample_fmt   input sample format (AV_SAMPLE_FMT_*).
171  * @param in_sample_rate  input sample rate (frequency in Hz)
172  * @param log_offset      logging level offset
173  * @param log_ctx         parent logging context, can be NULL
174  *
175  * @see swr_init(), swr_free()
176  * @return NULL on error, allocated context otherwise
177  */
178 struct SwrContext *swr_alloc_set_opts(struct SwrContext *s,
179                                       int64_t out_ch_layout, enum AVSampleFormat out_sample_fmt, int out_sample_rate,
180                                       int64_t  in_ch_layout, enum AVSampleFormat  in_sample_fmt, int  in_sample_rate,
181                                       int log_offset, void *log_ctx);
182
183 /**
184  * Free the given SwrContext and set the pointer to NULL.
185  */
186 void swr_free(struct SwrContext **s);
187
188 /**
189  * Convert audio.
190  *
191  * in and in_count can be set to 0 to flush the last few samples out at the
192  * end.
193  *
194  * If more input is provided than output space then the input will be buffered.
195  * You can avoid this buffering by providing more output space than input.
196  * Convertion will run directly without copying whenever possible.
197  *
198  * @param s         allocated Swr context, with parameters set
199  * @param out       output buffers, only the first one need be set in case of packed audio
200  * @param out_count amount of space available for output in samples per channel
201  * @param in        input buffers, only the first one need to be set in case of packed audio
202  * @param in_count  number of input samples available in one channel
203  *
204  * @return number of samples output per channel, negative value on error
205  */
206 int swr_convert(struct SwrContext *s, uint8_t **out, int out_count,
207                                 const uint8_t **in , int in_count);
208
209 /**
210  * Convert the next timestamp from input to output
211  * timestamps are in 1/(in_sample_rate * out_sample_rate) units.
212  *
213  * @note There are 2 slightly differently behaving modes.
214  *       First is when automatic timestamp compensation is not used, (min_compensation >= FLT_MAX)
215  *              in this case timestamps will be passed through with delays compensated
216  *       Second is when automatic timestamp compensation is used, (min_compensation < FLT_MAX)
217  *              in this case the output timestamps will match output sample numbers
218  *
219  * @param pts   timestamp for the next input sample, INT64_MIN if unknown
220  * @return the output timestamp for the next output sample
221  */
222 int64_t swr_next_pts(struct SwrContext *s, int64_t pts);
223
224 /**
225  * Activate resampling compensation.
226  */
227 int swr_set_compensation(struct SwrContext *s, int sample_delta, int compensation_distance);
228
229 /**
230  * Set a customized input channel mapping.
231  *
232  * @param s           allocated Swr context, not yet initialized
233  * @param channel_map customized input channel mapping (array of channel
234  *                    indexes, -1 for a muted channel)
235  * @return AVERROR error code in case of failure.
236  */
237 int swr_set_channel_mapping(struct SwrContext *s, const int *channel_map);
238
239 /**
240  * Set a customized remix matrix.
241  *
242  * @param s       allocated Swr context, not yet initialized
243  * @param matrix  remix coefficients; matrix[i + stride * o] is
244  *                the weight of input channel i in output channel o
245  * @param stride  offset between lines of the matrix
246  * @return  AVERROR error code in case of failure.
247  */
248 int swr_set_matrix(struct SwrContext *s, const double *matrix, int stride);
249
250 /**
251  * Drops the specified number of output samples.
252  */
253 int swr_drop_output(struct SwrContext *s, int count);
254
255 /**
256  * Injects the specified number of silence samples.
257  */
258 int swr_inject_silence(struct SwrContext *s, int count);
259
260 /**
261  * Gets the delay the next input sample will experience relative to the next output sample.
262  *
263  * Swresample can buffer data if more input has been provided than available
264  * output space, also converting between sample rates needs a delay.
265  * This function returns the sum of all such delays.
266  * The exact delay is not necessarily an integer value in either input or
267  * output sample rate. Especially when downsampling by a large value, the
268  * output sample rate may be a poor choice to represent the delay, similarly
269  * for upsampling and the input sample rate.
270  *
271  * @param s     swr context
272  * @param base  timebase in which the returned delay will be
273  *              if its set to 1 the returned delay is in seconds
274  *              if its set to 1000 the returned delay is in milli seconds
275  *              if its set to the input sample rate then the returned delay is in input samples
276  *              if its set to the output sample rate then the returned delay is in output samples
277  *              an exact rounding free delay can be found by using LCM(in_sample_rate, out_sample_rate)
278  * @returns     the delay in 1/base units.
279  */
280 int64_t swr_get_delay(struct SwrContext *s, int64_t base);
281
282 /**
283  * Return the LIBSWRESAMPLE_VERSION_INT constant.
284  */
285 unsigned swresample_version(void);
286
287 /**
288  * Return the swr build-time configuration.
289  */
290 const char *swresample_configuration(void);
291
292 /**
293  * Return the swr license.
294  */
295 const char *swresample_license(void);
296
297 /**
298  * @}
299  */
300
301 #endif /* SWRESAMPLE_SWRESAMPLE_H */