avfilter: add high-order parametric multiband equalizer filter
[ffmpeg.git] / libavfilter / af_anequalizer.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2001-2010 Krzysztof Foltman, Markus Schmidt, Thor Harald Johansen and others
3  * Copyright (c) 2015 Paul B Mahol
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include <complex.h>
23
24 #include "libavutil/intreadwrite.h"
25 #include "libavutil/avstring.h"
26 #include "libavutil/opt.h"
27 #include "libavutil/parseutils.h"
28 #include "avfilter.h"
29 #include "internal.h"
30 #include "audio.h"
31
32 #define FILTER_ORDER 4
33
34 enum FilterType {
35     BUTTERWORTH,
36     CHEBYSHEV1,
37     CHEBYSHEV2,
38     NB_TYPES
39 };
40
41 typedef struct FoSection {
42     double a0, a1, a2, a3, a4;
43     double b0, b1, b2, b3, b4;
44
45     double num[4];
46     double denum[4];
47 } FoSection;
48
49 typedef struct EqualizatorFilter {
50     int ignore;
51     int channel;
52     int type;
53
54     double freq;
55     double gain;
56     double width;
57
58     FoSection section[2];
59 } EqualizatorFilter;
60
61 typedef struct AudioNEqualizerContext {
62     const AVClass *class;
63     char *args;
64     char *colors;
65     int draw_curves;
66     int w, h;
67
68     double mag;
69     int fscale;
70     int nb_filters;
71     int nb_allocated;
72     EqualizatorFilter *filters;
73     AVFrame *video;
74 } AudioNEqualizerContext;
75
76 #define OFFSET(x) offsetof(AudioNEqualizerContext, x)
77 #define A AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
78 #define V AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
79 #define F AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
80
81 static const AVOption anequalizer_options[] = {
82     { "params", NULL,                             OFFSET(args),        AV_OPT_TYPE_STRING,     {.str=""}, 0, 0, A|F },
83     { "curves", "draw frequency response curves", OFFSET(draw_curves), AV_OPT_TYPE_BOOL,       {.i64=0}, 0, 1, V|F },
84     { "size",   "set video size",                 OFFSET(w),           AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "hd720"}, 0, 0, V|F },
85     { "mgain",  "set max gain",                   OFFSET(mag),         AV_OPT_TYPE_DOUBLE,     {.dbl=60}, -900, 900, V|F },
86     { "fscale", "set frequency scale",            OFFSET(fscale),      AV_OPT_TYPE_INT,        {.i64=1}, 0, 1, V|F, "fscale" },
87         { "lin",  "linear",                       0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,      {.i64=0}, 0, 0, V|F, "fscale" },
88         { "log",  "logarithmic",                  0,                   AV_OPT_TYPE_CONST,      {.i64=1}, 0, 0, V|F, "fscale" },
89     { "colors", "set channels curves colors",     OFFSET(colors),      AV_OPT_TYPE_STRING,     {.str = "red|green|blue|yellow|orange|lime|pink|magenta|brown" }, 0, 0, V|F },
90     { NULL }
91 };
92
93 AVFILTER_DEFINE_CLASS(anequalizer);
94
95 static void draw_curves(AVFilterContext *ctx, AVFilterLink *inlink, AVFrame *out)
96 {
97     AudioNEqualizerContext *s = ctx->priv;
98     char *colors, *color, *saveptr = NULL;
99     int ch, i, n;
100
101     colors = av_strdup(s->colors);
102     if (!colors)
103         return;
104
105     memset(out->data[0], 0, s->h * out->linesize[0]);
106
107     for (ch = 0; ch < inlink->channels; ch++) {
108         uint8_t fg[4] = { 0xff, 0xff, 0xff, 0xff };
109         int prev_v = -1;
110         double f;
111
112         color = av_strtok(ch == 0 ? colors : NULL, " |", &saveptr);
113         if (color)
114             av_parse_color(fg, color, -1, ctx);
115
116         for (f = 0; f < s->w; f++) {
117             double complex z;
118             double complex H = 1;
119             double w;
120             int v, y, x;
121
122             w = M_PI * (s->fscale ? pow(s->w - 1, f / s->w) : f) / (s->w - 1);
123             z = 1. / cexp(I * w);
124
125             for (n = 0; n < s->nb_filters; n++) {
126                 if (s->filters[n].channel != ch ||
127                     s->filters[n].ignore)
128                     continue;
129
130                 for (i = 0; i < FILTER_ORDER / 2; i++) {
131                     FoSection *S = &s->filters[n].section[i];
132
133                     H *= (((((S->b4 * z + S->b3) * z + S->b2) * z + S->b1) * z + S->b0) /
134                           ((((S->a4 * z + S->a3) * z + S->a2) * z + S->a1) * z + S->a0));
135                 }
136             }
137
138             v = av_clip((1. + -20 * log10(cabs(H)) / s->mag) * s->h / 2, 0, s->h - 1);
139             x = lrint(f);
140             if (prev_v == -1)
141                 prev_v = v;
142             if (v <= prev_v) {
143                 for (y = v; y <= prev_v; y++)
144                     AV_WL32(out->data[0] + y * out->linesize[0] + x * 4, AV_RL32(fg));
145             } else {
146                 for (y = prev_v; y <= v; y++)
147                     AV_WL32(out->data[0] + y * out->linesize[0] + x * 4, AV_RL32(fg));
148             }
149
150             prev_v = v;
151         }
152     }
153
154     av_free(colors);
155 }
156
157 static int config_video(AVFilterLink *outlink)
158 {
159     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
160     AudioNEqualizerContext *s = ctx->priv;
161     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
162     AVFrame *out;
163
164     outlink->w = s->w;
165     outlink->h = s->h;
166
167     av_frame_free(&s->video);
168     s->video = out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
169     if (!out)
170         return AVERROR(ENOMEM);
171     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
172
173     draw_curves(ctx, inlink, out);
174
175     return 0;
176 }
177
178 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
179 {
180     AudioNEqualizerContext *s = ctx->priv;
181     AVFilterPad pad, vpad;
182
183     pad = (AVFilterPad){
184         .name         = av_strdup("out0"),
185         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
186     };
187
188     if (!pad.name)
189         return AVERROR(ENOMEM);
190
191     if (s->draw_curves) {
192         vpad = (AVFilterPad){
193             .name         = av_strdup("out1"),
194             .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
195             .config_props = config_video,
196         };
197         if (!vpad.name)
198             return AVERROR(ENOMEM);
199     }
200
201     ff_insert_outpad(ctx, 0, &pad);
202
203     if (s->draw_curves)
204         ff_insert_outpad(ctx, 1, &vpad);
205
206     return 0;
207 }
208
209 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
210 {
211     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
212     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
213     AudioNEqualizerContext *s = ctx->priv;
214     AVFilterFormats *formats;
215     AVFilterChannelLayouts *layouts;
216     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_RGBA, AV_PIX_FMT_NONE };
217     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
218         AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
219         AV_SAMPLE_FMT_NONE
220     };
221     int ret;
222
223     if (s->draw_curves) {
224         AVFilterLink *videolink = ctx->outputs[1];
225         formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
226         if ((ret = ff_formats_ref(formats, &videolink->in_formats)) < 0)
227             return ret;
228     }
229
230     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
231     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats)) < 0 ||
232         (ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
233         return ret;
234
235     layouts = ff_all_channel_counts();
236     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0 ||
237         (ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &outlink->in_channel_layouts)) < 0)
238         return ret;
239
240     formats = ff_all_samplerates();
241     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0 ||
242         (ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_samplerates)) < 0)
243         return ret;
244
245     return 0;
246 }
247
248 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
249 {
250     AudioNEqualizerContext *s = ctx->priv;
251
252     av_freep(&ctx->output_pads[0].name);
253     if (s->draw_curves)
254         av_freep(&ctx->output_pads[1].name);
255     av_frame_free(&s->video);
256     av_freep(&s->filters);
257     s->nb_filters = 0;
258     s->nb_allocated = 0;
259 }
260
261 static void butterworth_fo_section(FoSection *S, double beta,
262                                    double si, double g, double g0,
263                                    double D, double c0)
264 {
265     if (c0 == 1 || c0 == -1) {
266         S->b0 = (g*g*beta*beta + 2*g*g0*si*beta + g0*g0)/D;
267         S->b1 = 2*c0*(g*g*beta*beta - g0*g0)/D;
268         S->b2 = (g*g*beta*beta - 2*g0*g*beta*si + g0*g0)/D;
269         S->b3 = 0;
270         S->b4 = 0;
271
272         S->a0 = 1;
273         S->a1 = 2*c0*(beta*beta - 1)/D;
274         S->a2 = (beta*beta - 2*beta*si + 1)/D;
275         S->a3 = 0;
276         S->a4 = 0;
277     } else {
278         S->b0 = (g*g*beta*beta + 2*g*g0*si*beta + g0*g0)/D;
279         S->b1 = -4*c0*(g0*g0 + g*g0*si*beta)/D;
280         S->b2 = 2*(g0*g0*(1 + 2*c0*c0) - g*g*beta*beta)/D;
281         S->b3 = -4*c0*(g0*g0 - g*g0*si*beta)/D;
282         S->b4 = (g*g*beta*beta - 2*g*g0*si*beta + g0*g0)/D;
283
284         S->a0 = 1;
285         S->a1 = -4*c0*(1 + si*beta)/D;
286         S->a2 = 2*(1 + 2*c0*c0 - beta*beta)/D;
287         S->a3 = -4*c0*(1 - si*beta)/D;
288         S->a4 = (beta*beta - 2*si*beta + 1)/D;
289     }
290 }
291
292 static void butterworth_bp_filter(EqualizatorFilter *f,
293                                   int N, double w0, double wb,
294                                   double G, double Gb, double G0)
295 {
296     double g, c0, g0, beta;
297     double epsilon;
298     int r =  N % 2;
299     int L = (N - r) / 2;
300     int i;
301
302     if (G == 0 && G0 == 0) {
303         f->section[0].a0 = 1;
304         f->section[0].b0 = 1;
305         f->section[1].a0 = 1;
306         f->section[1].b0 = 1;
307         return;
308     }
309
310     G  = exp10( G/20);
311     Gb = exp10(Gb/20);
312     G0 = exp10(G0/20);
313
314     epsilon = sqrt((G * G - Gb * Gb) / (Gb * Gb - G0 * G0));
315     g  = pow(G,  1.0 / N);
316     g0 = pow(G0, 1.0 / N);
317     beta = pow(epsilon, -1.0 / N) * tan(wb/2);
318     c0 = cos(w0);
319
320     for (i = 1; i <= L; i++) {
321         double ui = (2.0 * i - 1) / N;
322         double si = sin(M_PI * ui / 2.0);
323         double Di = beta * beta + 2 * si * beta + 1;
324
325         butterworth_fo_section(&f->section[i - 1], beta, si, g, g0, Di, c0);
326     }
327 }
328
329 static void chebyshev1_fo_section(FoSection *S, double a,
330                                   double c, double tetta_b,
331                                   double g0, double si, double b,
332                                   double D, double c0)
333 {
334     if (c0 == 1 || c0 == -1) {
335         S->b0 = (tetta_b*tetta_b*(b*b+g0*g0*c*c) + 2*g0*b*si*tetta_b*tetta_b + g0*g0)/D;
336         S->b1 = 2*c0*(tetta_b*tetta_b*(b*b+g0*g0*c*c) - g0*g0)/D;
337         S->b2 = (tetta_b*tetta_b*(b*b+g0*g0*c*c) - 2*g0*b*si*tetta_b + g0*g0)/D;
338         S->b3 = 0;
339         S->b4 = 0;
340
341         S->a0 = 1;
342         S->a1 = 2*c0*(tetta_b*tetta_b*(a*a+c*c) - 1)/D;
343         S->a2 = (tetta_b*tetta_b*(a*a+c*c) - 2*a*si*tetta_b + 1)/D;
344         S->a3 = 0;
345         S->a4 = 0;
346     } else {
347         S->b0 = ((b*b + g0*g0*c*c)*tetta_b*tetta_b + 2*g0*b*si*tetta_b + g0*g0)/D;
348         S->b1 = -4*c0*(g0*g0 + g0*b*si*tetta_b)/D;
349         S->b2 = 2*(g0*g0*(1 + 2*c0*c0) - (b*b + g0*g0*c*c)*tetta_b*tetta_b)/D;
350         S->b3 = -4*c0*(g0*g0 - g0*b*si*tetta_b)/D;
351         S->b4 = ((b*b + g0*g0*c*c)*tetta_b*tetta_b - 2*g0*b*si*tetta_b + g0*g0)/D;
352
353         S->a0 = 1;
354         S->a1 = -4*c0*(1 + a*si*tetta_b)/D;
355         S->a2 = 2*(1 + 2*c0*c0 - (a*a + c*c)*tetta_b*tetta_b)/D;
356         S->a3 = -4*c0*(1 - a*si*tetta_b)/D;
357         S->a4 = ((a*a + c*c)*tetta_b*tetta_b - 2*a*si*tetta_b + 1)/D;
358     }
359 }
360
361 static void chebyshev1_bp_filter(EqualizatorFilter *f,
362                                  int N, double w0, double wb,
363                                  double G, double Gb, double G0)
364 {
365     double a, b, c0, g0, alfa, beta, tetta_b;
366     double epsilon;
367     int r =  N % 2;
368     int L = (N - r) / 2;
369     int i;
370
371     if (G == 0 && G0 == 0) {
372         f->section[0].a0 = 1;
373         f->section[0].b0 = 1;
374         f->section[1].a0 = 1;
375         f->section[1].b0 = 1;
376         return;
377     }
378
379     G  = exp10( G/20);
380     Gb = exp10(Gb/20);
381     G0 = exp10(G0/20);
382
383     epsilon = sqrt((G*G - Gb*Gb) / (Gb*Gb - G0*G0));
384     g0 = pow(G0,1.0/N);
385     alfa = pow(1.0/epsilon    + sqrt(1 + pow(epsilon,-2.0)), 1.0/N);
386     beta = pow(G/epsilon + Gb * sqrt(1 + pow(epsilon,-2.0)), 1.0/N);
387     a = 0.5 * (alfa - 1.0/alfa);
388     b = 0.5 * (beta - g0*g0*(1/beta));
389     tetta_b = tan(wb/2);
390     c0 = cos(w0);
391
392     for (i = 1; i <= L; i++) {
393         double ui = (2.0*i-1.0)/N;
394         double ci = cos(M_PI*ui/2.0);
395         double si = sin(M_PI*ui/2.0);
396         double Di = (a*a + ci*ci)*tetta_b*tetta_b + 2.0*a*si*tetta_b + 1;
397
398         chebyshev1_fo_section(&f->section[i - 1], a, ci, tetta_b, g0, si, b, Di, c0);
399     }
400 }
401
402 static void chebyshev2_fo_section(FoSection *S, double a,
403                                   double c, double tetta_b,
404                                   double g, double si, double b,
405                                   double D, double c0)
406 {
407     if (c0 == 1 || c0 == -1) {
408         S->b0 = (g*g*tetta_b*tetta_b + 2*tetta_b*g*b*si + b*b + g*g*c*c)/D;
409         S->b1 = 2*c0*(g*g*tetta_b*tetta_b - b*b - g*g*c*c)/D;
410         S->b2 = (g*g*tetta_b*tetta_b - 2*tetta_b*g*b*si + b*b + g*g*c*c)/D;
411         S->b3 = 0;
412         S->b4 = 0;
413
414         S->a0 = 1;
415         S->a1 = 2*c0*(tetta_b*tetta_b - a*a - c*c)/D;
416         S->a2 = (tetta_b*tetta_b - 2*tetta_b*a*si + a*a + c*c)/D;
417         S->a3 = 0;
418         S->a4 = 0;
419     } else {
420         S->b0 = (g*g*tetta_b*tetta_b + 2*g*b*si*tetta_b + b*b + g*g*c*c)/D;
421         S->b1 = -4*c0*(b*b + g*g*c*c + g*b*si*tetta_b)/D;
422         S->b2 = 2*((b*b + g*g*c*c)*(1 + 2*c0*c0) - g*g*tetta_b*tetta_b)/D;
423         S->b3 = -4*c0*(b*b + g*g*c*c - g*b*si*tetta_b)/D;
424         S->b4 = (g*g*tetta_b*tetta_b - 2*g*b*si*tetta_b + b*b + g*g*c*c)/D;
425
426         S->a0 = 1;
427         S->a1 = -4*c0*(a*a + c*c + a*si*tetta_b)/D;
428         S->a2 = 2*((a*a + c*c)*(1 + 2*c0*c0) - tetta_b*tetta_b)/D;
429         S->a3 = -4*c0*(a*a + c*c - a*si*tetta_b)/D;
430         S->a4 = (tetta_b*tetta_b - 2*a*si*tetta_b + a*a + c*c)/D;
431     }
432 }
433
434 static void chebyshev2_bp_filter(EqualizatorFilter *f,
435                                  int N, double w0, double wb,
436                                  double G, double Gb, double G0)
437 {
438     double a, b, c0, tetta_b;
439     double epsilon, g, eu, ew;
440     int r =  N % 2;
441     int L = (N - r) / 2;
442     int i;
443
444     if (G == 0 && G0 == 0) {
445         f->section[0].a0 = 1;
446         f->section[0].b0 = 1;
447         f->section[1].a0 = 1;
448         f->section[1].b0 = 1;
449         return;
450     }
451
452     G  = exp10( G/20);
453     Gb = exp10(Gb/20);
454     G0 = exp10(G0/20);
455
456     epsilon = sqrt((G*G - Gb*Gb) / (Gb*Gb - G0*G0));
457     g  = pow(G, 1.0 / N);
458     eu = pow(epsilon + sqrt(1 + epsilon*epsilon), 1.0/N);
459     ew = pow(G0*epsilon + Gb*sqrt(1 + epsilon*epsilon), 1.0/N);
460     a = (eu - 1.0/eu)/2.0;
461     b = (ew - g*g/ew)/2.0;
462     tetta_b = tan(wb/2);
463     c0 = cos(w0);
464
465     for (i = 1; i <= L; i++) {
466         double ui = (2.0 * i - 1.0)/N;
467         double ci = cos(M_PI * ui / 2.0);
468         double si = sin(M_PI * ui / 2.0);
469         double Di = tetta_b*tetta_b + 2*a*si*tetta_b + a*a + ci*ci;
470
471         chebyshev2_fo_section(&f->section[i - 1], a, ci, tetta_b, g, si, b, Di, c0);
472     }
473 }
474
475 static double butterworth_compute_bw_gain_db(double gain)
476 {
477     double bw_gain = 0;
478
479     if (gain <= -6)
480         bw_gain = gain + 3;
481     else if(gain > -6 && gain < 6)
482         bw_gain = gain * 0.5;
483     else if(gain >= 6)
484         bw_gain = gain - 3;
485
486     return bw_gain;
487 }
488
489 static double chebyshev1_compute_bw_gain_db(double gain)
490 {
491     double bw_gain = 0;
492
493     if (gain <= -6)
494         bw_gain = gain + 1;
495     else if(gain > -6 && gain < 6)
496         bw_gain = gain * 0.9;
497     else if(gain >= 6)
498         bw_gain = gain - 1;
499
500     return bw_gain;
501 }
502
503 static double chebyshev2_compute_bw_gain_db(double gain)
504 {
505     double bw_gain = 0;
506
507     if (gain <= -6)
508         bw_gain = -3;
509     else if(gain > -6 && gain < 6)
510         bw_gain = gain * 0.3;
511     else if(gain >= 6)
512         bw_gain = 3;
513
514     return bw_gain;
515 }
516
517 static inline double hz_2_rad(double x, double fs)
518 {
519     return 2 * M_PI * x / fs;
520 }
521
522 static void equalizer(EqualizatorFilter *f, double sample_rate)
523 {
524     double w0 = hz_2_rad(f->freq,  sample_rate);
525     double wb = hz_2_rad(f->width, sample_rate);
526     double bw_gain;
527
528     switch (f->type) {
529     case BUTTERWORTH:
530         bw_gain = butterworth_compute_bw_gain_db(f->gain);
531         butterworth_bp_filter(f, FILTER_ORDER, w0, wb, f->gain, bw_gain, 0);
532         break;
533     case CHEBYSHEV1:
534         bw_gain = chebyshev1_compute_bw_gain_db(f->gain);
535         chebyshev1_bp_filter(f, FILTER_ORDER, w0, wb, f->gain, bw_gain, 0);
536         break;
537     case CHEBYSHEV2:
538         bw_gain = chebyshev2_compute_bw_gain_db(f->gain);
539         chebyshev2_bp_filter(f, FILTER_ORDER, w0, wb, f->gain, bw_gain, 0);
540         break;
541     }
542
543 }
544
545 static int add_filter(AudioNEqualizerContext *s, AVFilterLink *inlink)
546 {
547     equalizer(&s->filters[s->nb_filters], inlink->sample_rate);
548     if (s->nb_filters >= s->nb_allocated) {
549         EqualizatorFilter *filters;
550
551         filters = av_calloc(s->nb_allocated, 2 * sizeof(*s->filters));
552         if (!filters)
553             return AVERROR(ENOMEM);
554         memcpy(filters, s->filters, sizeof(*s->filters) * s->nb_allocated);
555         av_free(s->filters);
556         s->filters = filters;
557         s->nb_allocated *= 2;
558     }
559     s->nb_filters++;
560
561     return 0;
562 }
563
564 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
565 {
566     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
567     AudioNEqualizerContext *s = ctx->priv;
568     char *args = av_strdup(s->args);
569     char *saveptr = NULL;
570     int ret = 0;
571
572     if (!args)
573         return AVERROR(ENOMEM);
574
575     s->nb_allocated = 32 * inlink->channels;
576     s->filters = av_calloc(inlink->channels, 32 * sizeof(*s->filters));
577     if (!s->filters) {
578         s->nb_allocated = 0;
579         return AVERROR(ENOMEM);
580     }
581
582     while (1) {
583         char *arg = av_strtok(s->nb_filters == 0 ? args : NULL, "|", &saveptr);
584
585         if (!arg)
586             break;
587
588         s->filters[s->nb_filters].type = 0;
589         if (sscanf(arg, "c%d f=%lf w=%lf g=%lf t=%d", &s->filters[s->nb_filters].channel,
590                                                      &s->filters[s->nb_filters].freq,
591                                                      &s->filters[s->nb_filters].width,
592                                                      &s->filters[s->nb_filters].gain,
593                                                      &s->filters[s->nb_filters].type) != 5 &&
594             sscanf(arg, "c%d f=%lf w=%lf g=%lf", &s->filters[s->nb_filters].channel,
595                                                 &s->filters[s->nb_filters].freq,
596                                                 &s->filters[s->nb_filters].width,
597                                                 &s->filters[s->nb_filters].gain) != 4 ) {
598             av_free(args);
599             return AVERROR(EINVAL);
600         }
601
602         if (s->filters[s->nb_filters].freq < 0 ||
603             s->filters[s->nb_filters].freq > inlink->sample_rate / 2)
604             s->filters[s->nb_filters].ignore = 1;
605
606         if (s->filters[s->nb_filters].channel < 0 ||
607             s->filters[s->nb_filters].channel >= inlink->channels)
608             s->filters[s->nb_filters].ignore = 1;
609
610         av_clip(s->filters[s->nb_filters].type, 0, NB_TYPES - 1);
611         ret = add_filter(s, inlink);
612         if (ret < 0)
613             break;
614     }
615
616     av_free(args);
617
618     return ret;
619 }
620
621 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
622                            char *res, int res_len, int flags)
623 {
624     AudioNEqualizerContext *s = ctx->priv;
625     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
626     int ret = AVERROR(ENOSYS);
627
628     if (!strcmp(cmd, "change")) {
629         double freq, width, gain;
630         int filter;
631
632         if (sscanf(args, "%d|f=%lf|w=%lf|g=%lf", &filter, &freq, &width, &gain) != 4)
633             return AVERROR(EINVAL);
634
635         if (filter < 0 || filter >= s->nb_filters)
636             return AVERROR(EINVAL);
637
638         if (freq < 0 || freq > inlink->sample_rate / 2)
639             return AVERROR(EINVAL);
640
641         s->filters[filter].freq  = freq;
642         s->filters[filter].width = width;
643         s->filters[filter].gain  = gain;
644         equalizer(&s->filters[filter], inlink->sample_rate);
645         if (s->draw_curves)
646             draw_curves(ctx, inlink, s->video);
647
648         ret = 0;
649     }
650
651     return ret;
652 }
653
654 static inline double section_process(FoSection *S, double in)
655 {
656     double out;
657
658     out = S->b0 * in;
659     out+= S->b1 * S->num[0] - S->denum[0] * S->a1;
660     out+= S->b2 * S->num[1] - S->denum[1] * S->a2;
661     out+= S->b3 * S->num[2] - S->denum[2] * S->a3;
662     out+= S->b4 * S->num[3] - S->denum[3] * S->a4;
663
664     S->num[3] = S->num[2];
665     S->num[2] = S->num[1];
666     S->num[1] = S->num[0];
667     S->num[0] = in;
668
669     S->denum[3] = S->denum[2];
670     S->denum[2] = S->denum[1];
671     S->denum[1] = S->denum[0];
672     S->denum[0] = out;
673
674     return out;
675 }
676
677 static double process_sample(FoSection *s1, double in)
678 {
679     double p0 = in, p1;
680     int i;
681
682     for (i = 0; i < FILTER_ORDER / 2; i++) {
683         p1 = section_process(&s1[i], p0);
684         p0 = p1;
685     }
686
687     return p1;
688 }
689
690 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
691 {
692     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
693     AudioNEqualizerContext *s = ctx->priv;
694     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
695     double *bptr;
696     int i, n;
697
698     for (i = 0; i < s->nb_filters; i++) {
699         EqualizatorFilter *f = &s->filters[i];
700
701         if (f->gain == 0. || f->ignore)
702             continue;
703
704         bptr = (double *)buf->extended_data[f->channel];
705         for (n = 0; n < buf->nb_samples; n++) {
706             double sample = bptr[n];
707
708             sample  = process_sample(f->section, sample);
709             bptr[n] = sample;
710         }
711     }
712
713     if (s->draw_curves) {
714         const int64_t pts = buf->pts +
715             av_rescale_q(buf->nb_samples, (AVRational){ 1, inlink->sample_rate },
716                          outlink->time_base);
717         int ret;
718
719         s->video->pts = pts;
720         ret = ff_filter_frame(ctx->outputs[1], av_frame_clone(s->video));
721         if (ret < 0)
722             return ret;
723     }
724
725     return ff_filter_frame(outlink, buf);
726 }
727
728 static const AVFilterPad inputs[] = {
729     {
730         .name           = "default",
731         .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
732         .config_props   = config_input,
733         .filter_frame   = filter_frame,
734         .needs_writable = 1,
735     },
736     { NULL }
737 };
738
739 AVFilter ff_af_anequalizer = {
740     .name          = "anequalizer",
741     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply high-order audio parametric multi band equalizer."),
742     .priv_size     = sizeof(AudioNEqualizerContext),
743     .priv_class    = &anequalizer_class,
744     .init          = init,
745     .uninit        = uninit,
746     .query_formats = query_formats,
747     .inputs        = inputs,
748     .outputs       = NULL,
749     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_OUTPUTS,
750     .process_command = process_command,
751 };