lsws: duplicate ff_log2_tab
[ffmpeg.git] / libswresample / swresample.h
1 /*
2  * Copyright (C) 2011-2013 Michael Niedermayer (michaelni@gmx.at)
3  *
4  * This file is part of libswresample
5  *
6  * libswresample 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  * libswresample 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 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  * The first thing you will need to do in order to use lswr is to allocate
42  * SwrContext. This can be done with swr_alloc() or swr_alloc_set_opts(). If you
43  * are using the former, you must set options through the @ref avoptions API.
44  * The latter function provides the same feature, but it allows you to set some
45  * common options in the same statement.
46  *
47  * For example the following code will setup conversion from planar float sample
48  * format to interleaved signed 16-bit integer, downsampling from 48kHz to
49  * 44.1kHz and downmixing from 5.1 channels to stereo (using the default mixing
50  * matrix). This is using the swr_alloc() function.
51  * @code
52  * SwrContext *swr = swr_alloc();
53  * av_opt_set_channel_layout(swr, "in_channel_layout",  AV_CH_LAYOUT_5POINT1, 0);
54  * av_opt_set_channel_layout(swr, "out_channel_layout", AV_CH_LAYOUT_STEREO,  0);
55  * av_opt_set_int(swr, "in_sample_rate",     48000,                0);
56  * av_opt_set_int(swr, "out_sample_rate",    44100,                0);
57  * av_opt_set_sample_fmt(swr, "in_sample_fmt",  AV_SAMPLE_FMT_FLTP, 0);
58  * av_opt_set_sample_fmt(swr, "out_sample_fmt", AV_SAMPLE_FMT_S16,  0);
59  * @endcode
60  *
61  * The same job can be done using swr_alloc_set_opts() as well:
62  * @code
63  * SwrContext *swr = swr_alloc_set_opts(NULL,  // we're allocating a new context
64  *                       AV_CH_LAYOUT_STEREO,  // out_ch_layout
65  *                       AV_SAMPLE_FMT_S16,    // out_sample_fmt
66  *                       44100,                // out_sample_rate
67  *                       AV_CH_LAYOUT_5POINT1, // in_ch_layout
68  *                       AV_SAMPLE_FMT_FLTP,   // in_sample_fmt
69  *                       48000,                // in_sample_rate
70  *                       0,                    // log_offset
71  *                       NULL);                // log_ctx
72  * @endcode
73  *
74  * Once all values have been set, it must be initialized with swr_init(). If
75  * you need to change the conversion parameters, you can change the parameters
76  * using @ref AVOptions, as described above in the first example; or by using
77  * swr_alloc_set_opts(), but with the first argument the allocated context.
78  * You must then call swr_init() again.
79  *
80  * The conversion itself is done by repeatedly calling swr_convert().
81  * Note that the samples may get buffered in swr if you provide insufficient
82  * output space or if sample rate conversion is done, which requires "future"
83  * samples. Samples that do not require future input can be retrieved at any
84  * time by using swr_convert() (in_count can be set to 0).
85  * At the end of conversion the resampling buffer can be flushed by calling
86  * swr_convert() with NULL in and 0 in_count.
87  *
88  * The samples used in the conversion process can be managed with the libavutil
89  * @ref lavu_sampmanip "samples manipulation" API, including av_samples_alloc()
90  * function used in the following example.
91  *
92  * The delay between input and output, can at any time be found by using
93  * swr_get_delay().
94  *
95  * The following code demonstrates the conversion loop assuming the parameters
96  * from above and caller-defined functions get_input() and handle_output():
97  * @code
98  * uint8_t **input;
99  * int in_samples;
100  *
101  * while (get_input(&input, &in_samples)) {
102  *     uint8_t *output;
103  *     int out_samples = av_rescale_rnd(swr_get_delay(swr, 48000) +
104  *                                      in_samples, 44100, 48000, AV_ROUND_UP);
105  *     av_samples_alloc(&output, NULL, 2, out_samples,
106  *                      AV_SAMPLE_FMT_S16, 0);
107  *     out_samples = swr_convert(swr, &output, out_samples,
108  *                                      input, in_samples);
109  *     handle_output(output, out_samples);
110  *     av_freep(&output);
111  * }
112  * @endcode
113  *
114  * When the conversion is finished, the conversion
115  * context and everything associated with it must be freed with swr_free().
116  * A swr_close() function is also available, but it exists mainly for
117  * compatibility with libavresample, and is not required to be called.
118  *
119  * There will be no memory leak if the data is not completely flushed before
120  * swr_free().
121  */
122
123 #include <stdint.h>
124 #include "libavutil/samplefmt.h"
125
126 #include "libswresample/version.h"
127
128 #if LIBSWRESAMPLE_VERSION_MAJOR < 1
129 #define SWR_CH_MAX 32   ///< Maximum number of channels
130 #endif
131
132 /**
133  * @name Option constants
134  * These constants are used for the @ref avoptions interface for lswr.
135  * @{
136  *
137  */
138
139 #define SWR_FLAG_RESAMPLE 1 ///< Force resampling even if equal sample rate
140 //TODO use int resample ?
141 //long term TODO can we enable this dynamically?
142
143 /** Dithering algorithms */
144 enum SwrDitherType {
145     SWR_DITHER_NONE = 0,
146     SWR_DITHER_RECTANGULAR,
147     SWR_DITHER_TRIANGULAR,
148     SWR_DITHER_TRIANGULAR_HIGHPASS,
149
150     SWR_DITHER_NS = 64,         ///< not part of API/ABI
151     SWR_DITHER_NS_LIPSHITZ,
152     SWR_DITHER_NS_F_WEIGHTED,
153     SWR_DITHER_NS_MODIFIED_E_WEIGHTED,
154     SWR_DITHER_NS_IMPROVED_E_WEIGHTED,
155     SWR_DITHER_NS_SHIBATA,
156     SWR_DITHER_NS_LOW_SHIBATA,
157     SWR_DITHER_NS_HIGH_SHIBATA,
158     SWR_DITHER_NB,              ///< not part of API/ABI
159 };
160
161 /** Resampling Engines */
162 enum SwrEngine {
163     SWR_ENGINE_SWR,             /**< SW Resampler */
164     SWR_ENGINE_SOXR,            /**< SoX Resampler */
165     SWR_ENGINE_NB,              ///< not part of API/ABI
166 };
167
168 /** Resampling Filter Types */
169 enum SwrFilterType {
170     SWR_FILTER_TYPE_CUBIC,              /**< Cubic */
171     SWR_FILTER_TYPE_BLACKMAN_NUTTALL,   /**< Blackman Nuttall Windowed Sinc */
172     SWR_FILTER_TYPE_KAISER,             /**< Kaiser Windowed Sinc */
173 };
174
175 /**
176  * @}
177  */
178
179 /**
180  * The libswresample context. Unlike libavcodec and libavformat, this structure
181  * is opaque. This means that if you would like to set options, you must use
182  * the @ref avoptions API and cannot directly set values to members of the
183  * structure.
184  */
185 typedef struct SwrContext SwrContext;
186
187 /**
188  * Get the AVClass for SwrContext. It can be used in combination with
189  * AV_OPT_SEARCH_FAKE_OBJ for examining options.
190  *
191  * @see av_opt_find().
192  * @return the AVClass of SwrContext
193  */
194 const AVClass *swr_get_class(void);
195
196 /**
197  * @name SwrContext constructor functions
198  * @{
199  */
200
201 /**
202  * Allocate SwrContext.
203  *
204  * If you use this function you will need to set the parameters (manually or
205  * with swr_alloc_set_opts()) before calling swr_init().
206  *
207  * @see swr_alloc_set_opts(), swr_init(), swr_free()
208  * @return NULL on error, allocated context otherwise
209  */
210 struct SwrContext *swr_alloc(void);
211
212 /**
213  * Initialize context after user parameters have been set.
214  * @note The context must be configured using the AVOption API.
215  *
216  * @see av_opt_set_int()
217  * @see av_opt_set_dict()
218  *
219  * @param[in,out]   s Swr context to initialize
220  * @return AVERROR error code in case of failure.
221  */
222 int swr_init(struct SwrContext *s);
223
224 /**
225  * Check whether an swr context has been initialized or not.
226  *
227  * @param[in]       s Swr context to check
228  * @see swr_init()
229  * @return positive if it has been initialized, 0 if not initialized
230  */
231 int swr_is_initialized(struct SwrContext *s);
232
233 /**
234  * Allocate SwrContext if needed and set/reset common parameters.
235  *
236  * This function does not require s to be allocated with swr_alloc(). On the
237  * other hand, swr_alloc() can use swr_alloc_set_opts() to set the parameters
238  * on the allocated context.
239  *
240  * @param s               existing Swr context if available, or NULL if not
241  * @param out_ch_layout   output channel layout (AV_CH_LAYOUT_*)
242  * @param out_sample_fmt  output sample format (AV_SAMPLE_FMT_*).
243  * @param out_sample_rate output sample rate (frequency in Hz)
244  * @param in_ch_layout    input channel layout (AV_CH_LAYOUT_*)
245  * @param in_sample_fmt   input sample format (AV_SAMPLE_FMT_*).
246  * @param in_sample_rate  input sample rate (frequency in Hz)
247  * @param log_offset      logging level offset
248  * @param log_ctx         parent logging context, can be NULL
249  *
250  * @see swr_init(), swr_free()
251  * @return NULL on error, allocated context otherwise
252  */
253 struct SwrContext *swr_alloc_set_opts(struct SwrContext *s,
254                                       int64_t out_ch_layout, enum AVSampleFormat out_sample_fmt, int out_sample_rate,
255                                       int64_t  in_ch_layout, enum AVSampleFormat  in_sample_fmt, int  in_sample_rate,
256                                       int log_offset, void *log_ctx);
257
258 /**
259  * @}
260  *
261  * @name SwrContext destructor functions
262  * @{
263  */
264
265 /**
266  * Free the given SwrContext and set the pointer to NULL.
267  *
268  * @param[in] s a pointer to a pointer to Swr context
269  */
270 void swr_free(struct SwrContext **s);
271
272 /**
273  * Closes the context so that swr_is_initialized() returns 0.
274  *
275  * The context can be brought back to life by running swr_init(),
276  * swr_init() can also be used without swr_close().
277  * This function is mainly provided for simplifying the usecase
278  * where one tries to support libavresample and libswresample.
279  *
280  * @param[in,out] s Swr context to be closed
281  */
282 void swr_close(struct SwrContext *s);
283
284 /**
285  * @}
286  *
287  * @name Core conversion functions
288  * @{
289  */
290
291 /** Convert audio.
292  *
293  * in and in_count can be set to 0 to flush the last few samples out at the
294  * end.
295  *
296  * If more input is provided than output space then the input will be buffered.
297  * You can avoid this buffering by providing more output space than input.
298  * Conversion will run directly without copying whenever possible.
299  *
300  * @param s         allocated Swr context, with parameters set
301  * @param out       output buffers, only the first one need be set in case of packed audio
302  * @param out_count amount of space available for output in samples per channel
303  * @param in        input buffers, only the first one need to be set in case of packed audio
304  * @param in_count  number of input samples available in one channel
305  *
306  * @return number of samples output per channel, negative value on error
307  */
308 int swr_convert(struct SwrContext *s, uint8_t **out, int out_count,
309                                 const uint8_t **in , int in_count);
310
311 /**
312  * Convert the next timestamp from input to output
313  * timestamps are in 1/(in_sample_rate * out_sample_rate) units.
314  *
315  * @note There are 2 slightly differently behaving modes.
316  *       @li When automatic timestamp compensation is not used, (min_compensation >= FLT_MAX)
317  *              in this case timestamps will be passed through with delays compensated
318  *       @li When automatic timestamp compensation is used, (min_compensation < FLT_MAX)
319  *              in this case the output timestamps will match output sample numbers.
320  *              See ffmpeg-resampler(1) for the two modes of compensation.
321  *
322  * @param s[in]     initialized Swr context
323  * @param pts[in]   timestamp for the next input sample, INT64_MIN if unknown
324  * @see swr_set_compensation(), swr_drop_output(), and swr_inject_silence() are
325  *      function used internally for timestamp compensation.
326  * @return the output timestamp for the next output sample
327  */
328 int64_t swr_next_pts(struct SwrContext *s, int64_t pts);
329
330 /**
331  * @}
332  *
333  * @name Low-level option setting functions
334  * These functons provide a means to set low-level options that is not possible
335  * with the AVOption API.
336  * @{
337  */
338
339 /**
340  * Activate resampling compensation ("soft" compensation). This function is
341  * internally called when needed in swr_next_pts().
342  *
343  * @param[in,out] s             allocated Swr context. If it is not initialized,
344  *                              or SWR_FLAG_RESAMPLE is not set, swr_init() is
345  *                              called with the flag set.
346  * @param[in]     sample_delta  delta in PTS per sample
347  * @param[in]     compensation_distance number of samples to compensate for
348  * @return    >= 0 on success, AVERROR error codes if:
349  *            @li @c s is NULL,
350  *            @li @c compensation_distance is less than 0,
351  *            @li @c compensation_distance is 0 but sample_delta is not,
352  *            @li compensation unsupported by resampler, or
353  *            @li swr_init() fails when called.
354  */
355 int swr_set_compensation(struct SwrContext *s, int sample_delta, int compensation_distance);
356
357 /**
358  * Set a customized input channel mapping.
359  *
360  * @param[in,out] s           allocated Swr context, not yet initialized
361  * @param[in]     channel_map customized input channel mapping (array of channel
362  *                            indexes, -1 for a muted channel)
363  * @return >= 0 on success, or AVERROR error code in case of failure.
364  */
365 int swr_set_channel_mapping(struct SwrContext *s, const int *channel_map);
366
367 /**
368  * Set a customized remix matrix.
369  *
370  * @param s       allocated Swr context, not yet initialized
371  * @param matrix  remix coefficients; matrix[i + stride * o] is
372  *                the weight of input channel i in output channel o
373  * @param stride  offset between lines of the matrix
374  * @return  >= 0 on success, or AVERROR error code in case of failure.
375  */
376 int swr_set_matrix(struct SwrContext *s, const double *matrix, int stride);
377
378 /**
379  * @}
380  *
381  * @name Sample handling functions
382  * @{
383  */
384
385 /**
386  * Drops the specified number of output samples.
387  *
388  * This function, along with swr_inject_silence(), is called by swr_next_pts()
389  * if needed for "hard" compensation.
390  *
391  * @param s     allocated Swr context
392  * @param count number of samples to be dropped
393  *
394  * @return >= 0 on success, or a negative AVERROR code on failure
395  */
396 int swr_drop_output(struct SwrContext *s, int count);
397
398 /**
399  * Injects the specified number of silence samples.
400  *
401  * This function, along with swr_drop_output(), is called by swr_next_pts()
402  * if needed for "hard" compensation.
403  *
404  * @param s     allocated Swr context
405  * @param count number of samples to be dropped
406  *
407  * @return >= 0 on success, or a negative AVERROR code on failure
408  */
409 int swr_inject_silence(struct SwrContext *s, int count);
410
411 /**
412  * Gets the delay the next input sample will experience relative to the next output sample.
413  *
414  * Swresample can buffer data if more input has been provided than available
415  * output space, also converting between sample rates needs a delay.
416  * This function returns the sum of all such delays.
417  * The exact delay is not necessarily an integer value in either input or
418  * output sample rate. Especially when downsampling by a large value, the
419  * output sample rate may be a poor choice to represent the delay, similarly
420  * for upsampling and the input sample rate.
421  *
422  * @param s     swr context
423  * @param base  timebase in which the returned delay will be:
424  *              @li if it's set to 1 the returned delay is in seconds
425  *              @li if it's set to 1000 the returned delay is in milliseconds
426  *              @li if it's set to the input sample rate then the returned
427  *                  delay is in input samples
428  *              @li if it's set to the output sample rate then the returned
429  *                  delay is in output samples
430  *              @li if it's the least common multiple of in_sample_rate and
431  *                  out_sample_rate then an exact rounding-free delay will be
432  *                  returned
433  * @returns     the delay in 1 / @c base units.
434  */
435 int64_t swr_get_delay(struct SwrContext *s, int64_t base);
436
437 /**
438  * @}
439  *
440  * @name Configuration accessors
441  * @{
442  */
443
444 /**
445  * Return the @ref LIBSWRESAMPLE_VERSION_INT constant.
446  *
447  * This is useful to check if the build-time libswresample has the same version
448  * as the run-time one.
449  *
450  * @returns     the unsigned int-typed version
451  */
452 unsigned swresample_version(void);
453
454 /**
455  * Return the swr build-time configuration.
456  *
457  * @returns     the build-time @c ./configure flags
458  */
459 const char *swresample_configuration(void);
460
461 /**
462  * Return the swr license.
463  *
464  * @returns     the license of libswresample, determined at build-time
465  */
466 const char *swresample_license(void);
467
468 /**
469  * @}
470  * @}
471  */
472
473 #endif /* SWRESAMPLE_SWRESAMPLE_H */