95dd1ae4795e16144647cc0a923ce4a5eb6ed417
[ffmpeg.git] / libavfilter / af_amerge.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2011 Nicolas George <nicolas.george@normalesup.org>
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
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 /**
22  * @file
23  * Audio merging filter
24  */
25
26 #include "libavutil/bprint.h"
27 #include "libavutil/opt.h"
28 #include "libswresample/swresample.h" // only for SWR_CH_MAX
29 #include "avfilter.h"
30 #include "audio.h"
31 #include "bufferqueue.h"
32 #include "internal.h"
33
34 typedef struct {
35     const AVClass *class;
36     int nb_inputs;
37     int route[SWR_CH_MAX]; /**< channels routing, see copy_samples */
38     int bps;
39     struct amerge_input {
40         struct FFBufQueue queue;
41         int nb_ch;         /**< number of channels for the input */
42         int nb_samples;
43         int pos;
44     } *in;
45 } AMergeContext;
46
47 #define OFFSET(x) offsetof(AMergeContext, x)
48
49 static const AVOption amerge_options[] = {
50     { "inputs", "specify the number of inputs", OFFSET(nb_inputs),
51       AV_OPT_TYPE_INT, { .dbl = 2 }, 2, SWR_CH_MAX },
52 };
53
54 static const AVClass amerge_class = {
55     .class_name = "AMergeContext",
56     .item_name  = av_default_item_name,
57     .option     = amerge_options,
58 };
59
60 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
61 {
62     AMergeContext *am = ctx->priv;
63     int i;
64
65     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
66         ff_bufqueue_discard_all(&am->in[i].queue);
67     av_freep(&am->in);
68 }
69
70 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
71 {
72     AMergeContext *am = ctx->priv;
73     int64_t inlayout[SWR_CH_MAX], outlayout = 0;
74     AVFilterFormats *formats;
75     AVFilterChannelLayouts *layouts;
76     int i, overlap = 0, nb_ch = 0;
77
78     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
79         if (!ctx->inputs[i]->in_channel_layouts ||
80             !ctx->inputs[i]->in_channel_layouts->nb_channel_layouts) {
81             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
82                    "No channel layout for input %d\n", i + 1);
83             return AVERROR(EINVAL);
84         }
85         inlayout[i] = ctx->inputs[i]->in_channel_layouts->channel_layouts[0];
86         if (ctx->inputs[i]->in_channel_layouts->nb_channel_layouts > 1) {
87             char buf[256];
88             av_get_channel_layout_string(buf, sizeof(buf), 0, inlayout[i]);
89             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Using \"%s\" for input %d\n", buf, i + 1);
90         }
91         am->in[i].nb_ch = av_get_channel_layout_nb_channels(inlayout[i]);
92         if (outlayout & inlayout[i])
93             overlap++;
94         outlayout |= inlayout[i];
95         nb_ch += am->in[i].nb_ch;
96     }
97     if (nb_ch > SWR_CH_MAX) {
98         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too many channels (max %d)\n", SWR_CH_MAX);
99         return AVERROR(EINVAL);
100     }
101     if (overlap) {
102         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
103                "Inputs overlap: output layout will be meaningless\n");
104         for (i = 0; i < nb_ch; i++)
105             am->route[i] = i;
106         outlayout = av_get_default_channel_layout(nb_ch);
107         if (!outlayout)
108             outlayout = ((int64_t)1 << nb_ch) - 1;
109     } else {
110         int *route[SWR_CH_MAX];
111         int c, out_ch_number = 0;
112
113         route[0] = am->route;
114         for (i = 1; i < am->nb_inputs; i++)
115             route[i] = route[i - 1] + am->in[i - 1].nb_ch;
116         for (c = 0; c < 64; c++)
117             for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
118                 if ((inlayout[i] >> c) & 1)
119                     *(route[i]++) = out_ch_number++;
120     }
121     formats = avfilter_make_format_list(ff_packed_sample_fmts_array);
122     avfilter_set_common_sample_formats(ctx, formats);
123     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
124         layouts = NULL;
125         ff_add_channel_layout(&layouts, inlayout[i]);
126         ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[i]->out_channel_layouts);
127     }
128     layouts = NULL;
129     ff_add_channel_layout(&layouts, outlayout);
130     ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
131     ff_set_common_samplerates(ctx, ff_all_samplerates());
132     return 0;
133 }
134
135 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
136 {
137     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
138     AMergeContext *am = ctx->priv;
139     AVBPrint bp;
140     int i;
141
142     for (i = 1; i < am->nb_inputs; i++) {
143         if (ctx->inputs[i]->sample_rate != ctx->inputs[0]->sample_rate) {
144             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
145                    "Inputs must have the same sample rate "
146                    "(%"PRIi64" for in%d vs %"PRIi64")\n",
147                    ctx->inputs[i]->sample_rate, i, ctx->inputs[0]->sample_rate);
148             return AVERROR(EINVAL);
149         }
150     }
151     am->bps = av_get_bytes_per_sample(ctx->outputs[0]->format);
152     outlink->sample_rate = ctx->inputs[0]->sample_rate;
153     outlink->time_base   = ctx->inputs[0]->time_base;
154
155     av_bprint_init(&bp, 0, 1);
156     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
157         av_bprintf(&bp, "%sin%d:", i ? " + " : "", i);
158         av_bprint_channel_layout(&bp, -1, ctx->inputs[i]->channel_layout);
159     }
160     av_bprintf(&bp, " -> out:");
161     av_bprint_channel_layout(&bp, -1, ctx->outputs[0]->channel_layout);
162     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "%s\n", bp.str);
163
164     return 0;
165 }
166
167 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
168 {
169     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
170     AMergeContext *am = ctx->priv;
171     int i, ret;
172
173     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
174         if (!am->in[i].nb_samples)
175             if ((ret = avfilter_request_frame(ctx->inputs[i])) < 0)
176                 return ret;
177     return 0;
178 }
179
180 /**
181  * Copy samples from several input streams to one output stream.
182  * @param nb_inputs number of inputs
183  * @param in        inputs; used only for the nb_ch field;
184  * @param route     routing values;
185  *                  input channel i goes to output channel route[i];
186  *                  i <  in[0].nb_ch are the channels from the first output;
187  *                  i >= in[0].nb_ch are the channels from the second output
188  * @param ins       pointer to the samples of each inputs, in packed format;
189  *                  will be left at the end of the copied samples
190  * @param outs      pointer to the samples of the output, in packet format;
191  *                  must point to a buffer big enough;
192  *                  will be left at the end of the copied samples
193  * @param ns        number of samples to copy
194  * @param bps       bytes per sample
195  */
196 static inline void copy_samples(int nb_inputs, struct amerge_input in[],
197                                 int *route, uint8_t *ins[],
198                                 uint8_t **outs, int ns, int bps)
199 {
200     int *route_cur;
201     int i, c, nb_ch = 0;
202
203     for (i = 0; i < nb_inputs; i++)
204         nb_ch += in[i].nb_ch;
205     while (ns--) {
206         route_cur = route;
207         for (i = 0; i < nb_inputs; i++) {
208             for (c = 0; c < in[i].nb_ch; c++) {
209                 memcpy((*outs) + bps * *(route_cur++), ins[i], bps);
210                 ins[i] += bps;
211             }
212         }
213         *outs += nb_ch * bps;
214     }
215 }
216
217 static void filter_samples(AVFilterLink *inlink, AVFilterBufferRef *insamples)
218 {
219     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
220     AMergeContext *am = ctx->priv;
221     AVFilterLink *const outlink = ctx->outputs[0];
222     int input_number;
223     int nb_samples, ns, i;
224     AVFilterBufferRef *outbuf, *inbuf[SWR_CH_MAX];
225     uint8_t *ins[SWR_CH_MAX], *outs;
226
227     for (input_number = 0; input_number < am->nb_inputs; input_number++)
228         if (inlink == ctx->inputs[input_number])
229             break;
230     av_assert1(input_number < am->nb_inputs);
231     ff_bufqueue_add(ctx, &am->in[input_number].queue, insamples);
232     am->in[input_number].nb_samples += insamples->audio->nb_samples;
233     nb_samples = am->in[0].nb_samples;
234     for (i = 1; i < am->nb_inputs; i++)
235         nb_samples = FFMIN(nb_samples, am->in[i].nb_samples);
236     if (!nb_samples)
237         return;
238
239     outbuf = ff_get_audio_buffer(ctx->outputs[0], AV_PERM_WRITE, nb_samples);
240     outs = outbuf->data[0];
241     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
242         inbuf[i] = ff_bufqueue_peek(&am->in[i].queue, 0);
243         ins[i] = inbuf[i]->data[0] +
244                  am->in[i].pos * am->in[i].nb_ch * am->bps;
245     }
246     outbuf->pts = inbuf[0]->pts == AV_NOPTS_VALUE ? AV_NOPTS_VALUE :
247                   inbuf[0]->pts +
248                   av_rescale_q(am->in[0].pos,
249                                (AVRational){ 1, ctx->inputs[0]->sample_rate },
250                                ctx->outputs[0]->time_base);
251
252     avfilter_copy_buffer_ref_props(outbuf, inbuf[0]);
253     outbuf->audio->nb_samples     = nb_samples;
254     outbuf->audio->channel_layout = outlink->channel_layout;
255
256     while (nb_samples) {
257         ns = nb_samples;
258         for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++)
259             ns = FFMIN(ns, inbuf[i]->audio->nb_samples - am->in[i].pos);
260         /* Unroll the most common sample formats: speed +~350% for the loop,
261            +~13% overall (including two common decoders) */
262         switch (am->bps) {
263             case 1:
264                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, 1);
265                 break;
266             case 2:
267                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, 2);
268                 break;
269             case 4:
270                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, 4);
271                 break;
272             default:
273                 copy_samples(am->nb_inputs, am->in, am->route, ins, &outs, ns, am->bps);
274                 break;
275         }
276
277         nb_samples -= ns;
278         for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
279             am->in[i].nb_samples -= ns;
280             am->in[i].pos += ns;
281             if (am->in[i].pos == inbuf[i]->audio->nb_samples) {
282                 am->in[i].pos = 0;
283                 avfilter_unref_buffer(inbuf[i]);
284                 ff_bufqueue_get(&am->in[i].queue);
285                 inbuf[i] = ff_bufqueue_peek(&am->in[i].queue, 0);
286                 ins[i] = inbuf[i] ? inbuf[i]->data[0] : NULL;
287             }
288         }
289     }
290     ff_filter_samples(ctx->outputs[0], outbuf);
291 }
292
293 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
294 {
295     AMergeContext *am = ctx->priv;
296     int ret, i;
297     char name[16];
298
299     am->class = &amerge_class;
300     av_opt_set_defaults(am);
301     ret = av_set_options_string(am, args, "=", ":");
302     if (ret < 0) {
303         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error parsing options: '%s'\n", args);
304         return ret;
305     }
306     am->in = av_calloc(am->nb_inputs, sizeof(*am->in));
307     if (!am->in)
308         return AVERROR(ENOMEM);
309     for (i = 0; i < am->nb_inputs; i++) {
310         AVFilterPad pad = {
311             .name             = name,
312             .type             = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
313             .filter_samples   = filter_samples,
314             .min_perms        = AV_PERM_READ | AV_PERM_PRESERVE,
315         };
316         snprintf(name, sizeof(name), "in%d", i);
317         avfilter_insert_inpad(ctx, i, &pad);
318     }
319     return 0;
320 }
321
322 AVFilter avfilter_af_amerge = {
323     .name          = "amerge",
324     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Merge two audio streams into "
325                                           "a single multi-channel stream."),
326     .priv_size     = sizeof(AMergeContext),
327     .init          = init,
328     .uninit        = uninit,
329     .query_formats = query_formats,
330
331     .inputs    = (const AVFilterPad[]) { { .name = NULL } },
332     .outputs   = (const AVFilterPad[]) {
333         { .name             = "default",
334           .type             = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
335           .config_props     = config_output,
336           .request_frame    = request_frame, },
337         { .name = NULL }
338     },
339 };