avfilter/af_sofalizer: add frequency domain processing and use it by default
[ffmpeg.git] / libavfilter / af_sofalizer.c
1 /*****************************************************************************
2  * sofalizer.c : SOFAlizer filter for virtual binaural acoustics
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2013-2015 Andreas Fuchs, Wolfgang Hrauda,
5  *                         Acoustics Research Institute (ARI), Vienna, Austria
6  *
7  * Authors: Andreas Fuchs <andi.fuchs.mail@gmail.com>
8  *          Wolfgang Hrauda <wolfgang.hrauda@gmx.at>
9  *
10  * SOFAlizer project coordinator at ARI, main developer of SOFA:
11  *          Piotr Majdak <piotr@majdak.at>
12  *
13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
14  * under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
15  * the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
16  * (at your option) any later version.
17  *
18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
21  * GNU Lesser General Public License for more details.
22  *
23  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
24  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston MA 02110-1301, USA.
26  *****************************************************************************/
27
28 #include <math.h>
29 #include <netcdf.h>
30
31 #include "libavcodec/avfft.h"
32 #include "libavutil/float_dsp.h"
33 #include "libavutil/opt.h"
34 #include "avfilter.h"
35 #include "internal.h"
36 #include "audio.h"
37
38 #define TIME_DOMAIN      0
39 #define FREQUENCY_DOMAIN 1
40
41 typedef struct NCSofa {  /* contains data of one SOFA file */
42     int ncid;            /* netCDF ID of the opened SOFA file */
43     int n_samples;       /* length of one impulse response (IR) */
44     int m_dim;           /* number of measurement positions */
45     int *data_delay;     /* broadband delay of each IR */
46                          /* all measurement positions for each receiver (i.e. ear): */
47     float *sp_a;         /* azimuth angles */
48     float *sp_e;         /* elevation angles */
49     float *sp_r;         /* radii */
50                          /* data at each measurement position for each receiver: */
51     float *data_ir;      /* IRs (time-domain) */
52 } NCSofa;
53
54 typedef struct SOFAlizerContext {
55     const AVClass *class;
56
57     char *filename;             /* name of SOFA file */
58     NCSofa sofa;                /* contains data of the SOFA file */
59
60     int sample_rate;            /* sample rate from SOFA file */
61     float *speaker_azim;        /* azimuth of the virtual loudspeakers */
62     float *speaker_elev;        /* elevation of the virtual loudspeakers */
63     float gain_lfe;             /* gain applied to LFE channel */
64     int lfe_channel;            /* LFE channel position in channel layout */
65
66     int n_conv;                 /* number of channels to convolute */
67
68                                 /* buffer variables (for convolution) */
69     float *ringbuffer[2];       /* buffers input samples, length of one buffer: */
70                                 /* no. input ch. (incl. LFE) x buffer_length */
71     int write[2];               /* current write position to ringbuffer */
72     int buffer_length;          /* is: longest IR plus max. delay in all SOFA files */
73                                 /* then choose next power of 2 */
74     int n_fft;                  /* number of samples in one FFT block */
75
76                                 /* netCDF variables */
77     int *delay[2];              /* broadband delay for each channel/IR to be convolved */
78
79     float *data_ir[2];          /* IRs for all channels to be convolved */
80                                 /* (this excludes the LFE) */
81     float *temp_src[2];
82     FFTComplex *temp_fft[2];
83
84                          /* control variables */
85     float gain;          /* filter gain (in dB) */
86     float rotation;      /* rotation of virtual loudspeakers (in degrees)  */
87     float elevation;     /* elevation of virtual loudspeakers (in deg.) */
88     float radius;        /* distance virtual loudspeakers to listener (in metres) */
89     int type;            /* processing type */
90
91     FFTContext *fft[2], *ifft[2];
92     FFTComplex *data_hrtf[2];
93
94     AVFloatDSPContext *fdsp;
95 } SOFAlizerContext;
96
97 static int close_sofa(struct NCSofa *sofa)
98 {
99     av_freep(&sofa->data_delay);
100     av_freep(&sofa->sp_a);
101     av_freep(&sofa->sp_e);
102     av_freep(&sofa->sp_r);
103     av_freep(&sofa->data_ir);
104     nc_close(sofa->ncid);
105     sofa->ncid = 0;
106
107     return 0;
108 }
109
110 static int load_sofa(AVFilterContext *ctx, char *filename, int *samplingrate)
111 {
112     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
113     /* variables associated with content of SOFA file: */
114     int ncid, n_dims, n_vars, n_gatts, n_unlim_dim_id, status;
115     char data_delay_dim_name[NC_MAX_NAME];
116     float *sp_a, *sp_e, *sp_r, *data_ir;
117     char *sofa_conventions;
118     char dim_name[NC_MAX_NAME];   /* names of netCDF dimensions */
119     size_t *dim_length;           /* lengths of netCDF dimensions */
120     char *text;
121     unsigned int sample_rate;
122     int data_delay_dim_id[2];
123     int samplingrate_id;
124     int data_delay_id;
125     int n_samples;
126     int m_dim_id = -1;
127     int n_dim_id = -1;
128     int data_ir_id;
129     size_t att_len;
130     int m_dim;
131     int *data_delay;
132     int sp_id;
133     int i, ret;
134
135     s->sofa.ncid = 0;
136     status = nc_open(filename, NC_NOWRITE, &ncid); /* open SOFA file read-only */
137     if (status != NC_NOERR) {
138         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't find SOFA-file '%s'\n", filename);
139         return AVERROR(EINVAL);
140     }
141
142     /* get number of dimensions, vars, global attributes and Id of unlimited dimensions: */
143     nc_inq(ncid, &n_dims, &n_vars, &n_gatts, &n_unlim_dim_id);
144
145     /* -- get number of measurements ("M") and length of one IR ("N") -- */
146     dim_length = av_malloc_array(n_dims, sizeof(*dim_length));
147     if (!dim_length) {
148         nc_close(ncid);
149         return AVERROR(ENOMEM);
150     }
151
152     for (i = 0; i < n_dims; i++) { /* go through all dimensions of file */
153         nc_inq_dim(ncid, i, (char *)&dim_name, &dim_length[i]); /* get dimensions */
154         if (!strncmp("M", (const char *)&dim_name, 1)) /* get ID of dimension "M" */
155             m_dim_id = i;
156         if (!strncmp("N", (const char *)&dim_name, 1)) /* get ID of dimension "N" */
157             n_dim_id = i;
158     }
159
160     if ((m_dim_id == -1) || (n_dim_id == -1)) { /* dimension "M" or "N" couldn't be found */
161         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't find required dimensions in SOFA file.\n");
162         av_freep(&dim_length);
163         nc_close(ncid);
164         return AVERROR(EINVAL);
165     }
166
167     n_samples = dim_length[n_dim_id]; /* get length of one IR */
168     m_dim     = dim_length[m_dim_id]; /* get number of measurements */
169
170     av_freep(&dim_length);
171
172     /* -- check file type -- */
173     /* get length of attritube "Conventions" */
174     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "Conventions", &att_len);
175     if (status != NC_NOERR) {
176         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't get length of attribute \"Conventions\".\n");
177         nc_close(ncid);
178         return AVERROR_INVALIDDATA;
179     }
180
181     /* check whether file is SOFA file */
182     text = av_malloc(att_len + 1);
183     if (!text) {
184         nc_close(ncid);
185         return AVERROR(ENOMEM);
186     }
187
188     nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "Conventions", text);
189     *(text + att_len) = 0;
190     if (strncmp("SOFA", text, 4)) {
191         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a SOFA file!\n");
192         av_freep(&text);
193         nc_close(ncid);
194         return AVERROR(EINVAL);
195     }
196     av_freep(&text);
197
198     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "License", &att_len);
199     if (status == NC_NOERR) {
200         text = av_malloc(att_len + 1);
201         if (text) {
202             nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "License", text);
203             *(text + att_len) = 0;
204             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "SOFA file License: %s\n", text);
205             av_freep(&text);
206         }
207     }
208
209     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "SourceDescription", &att_len);
210     if (status == NC_NOERR) {
211         text = av_malloc(att_len + 1);
212         if (text) {
213             nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "SourceDescription", text);
214             *(text + att_len) = 0;
215             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "SOFA file SourceDescription: %s\n", text);
216             av_freep(&text);
217         }
218     }
219
220     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "Comment", &att_len);
221     if (status == NC_NOERR) {
222         text = av_malloc(att_len + 1);
223         if (text) {
224             nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "Comment", text);
225             *(text + att_len) = 0;
226             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "SOFA file Comment: %s\n", text);
227             av_freep(&text);
228         }
229     }
230
231     status = nc_inq_attlen(ncid, NC_GLOBAL, "SOFAConventions", &att_len);
232     if (status != NC_NOERR) {
233         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Can't get length of attribute \"SOFAConventions\".\n");
234         nc_close(ncid);
235         return AVERROR_INVALIDDATA;
236     }
237
238     sofa_conventions = av_malloc(att_len + 1);
239     if (!sofa_conventions) {
240         nc_close(ncid);
241         return AVERROR(ENOMEM);
242     }
243
244     nc_get_att_text(ncid, NC_GLOBAL, "SOFAConventions", sofa_conventions);
245     *(sofa_conventions + att_len) = 0;
246     if (strncmp("SimpleFreeFieldHRIR", sofa_conventions, att_len)) {
247         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a SimpleFreeFieldHRIR file!\n");
248         av_freep(&sofa_conventions);
249         nc_close(ncid);
250         return AVERROR(EINVAL);
251     }
252     av_freep(&sofa_conventions);
253
254     /* -- get sampling rate of HRTFs -- */
255     /* read ID, then value */
256     status  = nc_inq_varid(ncid, "Data.SamplingRate", &samplingrate_id);
257     status += nc_get_var_uint(ncid, samplingrate_id, &sample_rate);
258     if (status != NC_NOERR) {
259         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.SamplingRate.\n");
260         nc_close(ncid);
261         return AVERROR(EINVAL);
262     }
263     *samplingrate = sample_rate; /* remember sampling rate */
264
265     /* -- allocate memory for one value for each measurement position: -- */
266     sp_a = s->sofa.sp_a = av_malloc_array(m_dim, sizeof(float));
267     sp_e = s->sofa.sp_e = av_malloc_array(m_dim, sizeof(float));
268     sp_r = s->sofa.sp_r = av_malloc_array(m_dim, sizeof(float));
269     /* delay and IR values required for each ear and measurement position: */
270     data_delay = s->sofa.data_delay = av_calloc(m_dim, 2 * sizeof(int));
271     data_ir = s->sofa.data_ir = av_malloc_array(m_dim * n_samples, sizeof(float) * 2);
272
273     if (!data_delay || !sp_a || !sp_e || !sp_r || !data_ir) {
274         /* if memory could not be allocated */
275         close_sofa(&s->sofa);
276         return AVERROR(ENOMEM);
277     }
278
279     /* get impulse responses (HRTFs): */
280     /* get corresponding ID */
281     status = nc_inq_varid(ncid, "Data.IR", &data_ir_id);
282     status += nc_get_var_float(ncid, data_ir_id, data_ir); /* read and store IRs */
283     if (status != NC_NOERR) {
284         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.IR!\n");
285         ret = AVERROR(EINVAL);
286         goto error;
287     }
288
289     /* get source positions of the HRTFs in the SOFA file: */
290     status  = nc_inq_varid(ncid, "SourcePosition", &sp_id); /* get corresponding ID */
291     status += nc_get_vara_float(ncid, sp_id, (size_t[2]){ 0, 0 } ,
292                 (size_t[2]){ m_dim, 1}, sp_a); /* read & store azimuth angles */
293     status += nc_get_vara_float(ncid, sp_id, (size_t[2]){ 0, 1 } ,
294                 (size_t[2]){ m_dim, 1}, sp_e); /* read & store elevation angles */
295     status += nc_get_vara_float(ncid, sp_id, (size_t[2]){ 0, 2 } ,
296                 (size_t[2]){ m_dim, 1}, sp_r); /* read & store radii */
297     if (status != NC_NOERR) { /* if any source position variable coudn't be read */
298         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read SourcePosition.\n");
299         ret = AVERROR(EINVAL);
300         goto error;
301     }
302
303     /* read Data.Delay, check for errors and fit it to data_delay */
304     status  = nc_inq_varid(ncid, "Data.Delay", &data_delay_id);
305     status += nc_inq_vardimid(ncid, data_delay_id, &data_delay_dim_id[0]);
306     status += nc_inq_dimname(ncid, data_delay_dim_id[0], data_delay_dim_name);
307     if (status != NC_NOERR) {
308         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.Delay.\n");
309         ret = AVERROR(EINVAL);
310         goto error;
311     }
312
313     /* Data.Delay dimension check */
314     /* dimension of Data.Delay is [I R]: */
315     if (!strncmp(data_delay_dim_name, "I", 2)) {
316         /* check 2 characters to assure string is 0-terminated after "I" */
317         int delay[2]; /* delays get from SOFA file: */
318
319         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Data.Delay has dimension [I R]\n");
320         status = nc_get_var_int(ncid, data_delay_id, &delay[0]);
321         if (status != NC_NOERR) {
322             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.Delay\n");
323             ret = AVERROR(EINVAL);
324             goto error;
325         }
326         int *data_delay_r = data_delay + m_dim;
327         for (i = 0; i < m_dim; i++) { /* extend given dimension [I R] to [M R] */
328             /* assign constant delay value for all measurements to data_delay fields */
329             data_delay[i]   = delay[0];
330             data_delay_r[i] = delay[1];
331         }
332         /* dimension of Data.Delay is [M R] */
333     } else if (!strncmp(data_delay_dim_name, "M", 2)) {
334         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Data.Delay in dimension [M R]\n");
335         /* get delays from SOFA file: */
336         status = nc_get_var_int(ncid, data_delay_id, data_delay);
337         if (status != NC_NOERR) {
338             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't read Data.Delay\n");
339             ret = AVERROR(EINVAL);
340             goto error;
341         }
342     } else { /* dimension of Data.Delay is neither [I R] nor [M R] */
343         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Data.Delay does not have the required dimensions [I R] or [M R].\n");
344         ret = AVERROR(EINVAL);
345         goto error;
346     }
347
348     /* save information in SOFA struct: */
349     s->sofa.m_dim = m_dim; /* no. measurement positions */
350     s->sofa.n_samples = n_samples; /* length on one IR */
351     s->sofa.ncid = ncid; /* netCDF ID of SOFA file */
352     nc_close(ncid); /* close SOFA file */
353
354     return 0;
355
356 error:
357     close_sofa(&s->sofa);
358     return ret;
359 }
360
361 static int get_speaker_pos(AVFilterContext *ctx,
362                            float *speaker_azim, float *speaker_elev)
363 {
364     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
365     uint64_t channels_layout = ctx->inputs[0]->channel_layout;
366     float azim[10] = { 0 };
367     float elev[10] = { 0 };
368     int n_conv = ctx->inputs[0]->channels; /* get no. input channels */
369
370     s->lfe_channel = -1;
371
372     /* set speaker positions according to input channel configuration: */
373     switch (channels_layout) {
374     case AV_CH_LAYOUT_MONO:
375                             azim[0] = 0;
376                             break;
377     case AV_CH_LAYOUT_2POINT1:
378                             s->lfe_channel = 2;
379     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:
380                             azim[0] = 30;
381                             azim[1] = 330;
382                             break;
383     case AV_CH_LAYOUT_3POINT1:
384                             s->lfe_channel = 3;
385     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:
386                             azim[0] = 30;
387                             azim[1] = 330;
388                             azim[2] = 0;
389                             break;
390     case AV_CH_LAYOUT_2_1:
391                             azim[0] = 30;
392                             azim[1] = 330;
393                             azim[2] = 180;
394                             break;
395     case AV_CH_LAYOUT_2_2:
396                             azim[0] = 30;
397                             azim[1] = 330;
398                             azim[2] = 90;
399                             azim[3] = 270;
400                             break;
401     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
402                             azim[0] = 30;
403                             azim[1] = 330;
404                             azim[2] = 120;
405                             azim[3] = 240;
406                             break;
407     case AV_CH_LAYOUT_4POINT1:
408                             s->lfe_channel = 3;
409                             azim[0] = 30;
410                             azim[1] = 330;
411                             azim[2] = 0;
412                             azim[4] = 180;
413                             break;
414     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:
415                             azim[0] = 30;
416                             azim[1] = 330;
417                             azim[2] = 0;
418                             azim[3] = 180;
419                             break;
420     case AV_CH_LAYOUT_5POINT1:
421                             s->lfe_channel = 3;
422                             azim[0] = 30;
423                             azim[1] = 330;
424                             azim[2] = 0;
425                             azim[4] = 90;
426                             azim[5] = 270;
427                             break;
428     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
429                             azim[0] = 30;
430                             azim[1] = 330;
431                             azim[2] = 0;
432                             azim[3] = 90;
433                             azim[4] = 270;
434                             break;
435     case AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK:
436                             s->lfe_channel = 3;
437                             azim[0] = 30;
438                             azim[1] = 330;
439                             azim[2] = 0;
440                             azim[4] = 120;
441                             azim[5] = 240;
442                             break;
443     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:
444                             azim[0] = 30;
445                             azim[1] = 330;
446                             azim[2] = 0;
447                             azim[3] = 120;
448                             azim[4] = 240;
449                             break;
450     case AV_CH_LAYOUT_6POINT1:
451                             s->lfe_channel = 3;
452                             azim[0] = 30;
453                             azim[1] = 330;
454                             azim[2] = 0;
455                             azim[4] = 180;
456                             azim[5] = 90;
457                             azim[6] = 270;
458                             break;
459     case AV_CH_LAYOUT_6POINT0:
460                             azim[0] = 30;
461                             azim[1] = 330;
462                             azim[2] = 0;
463                             azim[3] = 180;
464                             azim[4] = 90;
465                             azim[5] = 270;
466                             break;
467     case AV_CH_LAYOUT_6POINT1_BACK:
468                             s->lfe_channel = 3;
469                             azim[0] = 30;
470                             azim[1] = 330;
471                             azim[2] = 0;
472                             azim[4] = 120;
473                             azim[5] = 240;
474                             azim[6] = 180;
475                             break;
476     case AV_CH_LAYOUT_HEXAGONAL:
477                             azim[0] = 30;
478                             azim[1] = 330;
479                             azim[2] = 0;
480                             azim[3] = 120;
481                             azim[4] = 240;
482                             azim[5] = 180;
483                             break;
484     case AV_CH_LAYOUT_7POINT1:
485                             s->lfe_channel = 3;
486                             azim[0] = 30;
487                             azim[1] = 330;
488                             azim[2] = 0;
489                             azim[4] = 150;
490                             azim[5] = 210;
491                             azim[6] = 90;
492                             azim[7] = 270;
493                             break;
494     case AV_CH_LAYOUT_7POINT0:
495                             azim[0] = 30;
496                             azim[1] = 330;
497                             azim[2] = 0;
498                             azim[3] = 150;
499                             azim[4] = 210;
500                             azim[5] = 90;
501                             azim[6] = 270;
502                             break;
503     case AV_CH_LAYOUT_OCTAGONAL:
504                             azim[0] = 30;
505                             azim[1] = 330;
506                             azim[2] = 0;
507                             azim[3] = 150;
508                             azim[4] = 210;
509                             azim[5] = 180;
510                             azim[6] = 90;
511                             azim[7] = 270;
512                             break;
513     default:
514                             return -1;
515     }
516
517     memcpy(speaker_azim, azim, n_conv * sizeof(float));
518     memcpy(speaker_elev, elev, n_conv * sizeof(float));
519
520     return 0;
521
522 }
523
524 static int max_delay(struct NCSofa *sofa)
525 {
526     int i, max = 0;
527
528     for (i = 0; i < sofa->m_dim * 2; i++) {
529         /* search maximum delay in given SOFA file */
530         max = FFMAX(max, sofa->data_delay[i]);
531     }
532
533     return max;
534 }
535
536 static int find_m(SOFAlizerContext *s, int azim, int elev, float radius)
537 {
538     /* get source positions and M of currently selected SOFA file */
539     float *sp_a = s->sofa.sp_a; /* azimuth angle */
540     float *sp_e = s->sofa.sp_e; /* elevation angle */
541     float *sp_r = s->sofa.sp_r; /* radius */
542     int m_dim = s->sofa.m_dim; /* no. measurements */
543     int best_id = 0; /* index m currently closest to desired source pos. */
544     float delta = 1000; /* offset between desired and currently best pos. */
545     float current;
546     int i;
547
548     for (i = 0; i < m_dim; i++) {
549         /* search through all measurements in currently selected SOFA file */
550         /* distance of current to desired source position: */
551         current = fabs(sp_a[i] - azim) +
552                   fabs(sp_e[i] - elev) +
553                   fabs(sp_r[i] - radius);
554         if (current <= delta) {
555             /* if current distance is smaller than smallest distance so far */
556             delta = current;
557             best_id = i; /* remember index */
558         }
559     }
560
561     return best_id;
562 }
563
564 static int compensate_volume(AVFilterContext *ctx)
565 {
566     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
567     float compensate;
568     float energy = 0;
569     float *ir;
570     int m, j;
571
572     if (s->sofa.ncid) {
573         /* find IR at front center position in the SOFA file (IR closest to 0°,0°,1m) */
574         struct NCSofa *sofa = &s->sofa;
575         m = find_m(s, 0, 0, 1);
576         /* get energy of that IR and compensate volume */
577         ir = sofa->data_ir + 2 * m * sofa->n_samples;
578         for (j = 0; j < sofa->n_samples; j++) {
579             energy += *(ir + j) * *(ir + j);
580         }
581         compensate = 256 / (sofa->n_samples * sqrt(energy));
582         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Compensate-factor: %f\n", compensate);
583         ir = sofa->data_ir;
584         for (j = 0; j < sofa->n_samples * sofa->m_dim * 2; j++) {
585             ir[j] *= compensate; /* apply volume compensation to IRs */
586         }
587     }
588
589     return 0;
590 }
591
592 typedef struct ThreadData {
593     AVFrame *in, *out;
594     int *write;
595     int **delay;
596     float **ir;
597     int *n_clippings;
598     float **ringbuffer;
599     float **temp_src;
600     FFTComplex **temp_fft;
601 } ThreadData;
602
603 static int sofalizer_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
604 {
605     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
606     ThreadData *td = arg;
607     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
608     int offset = jobnr;
609     int *write = &td->write[jobnr];
610     const int *const delay = td->delay[jobnr];
611     const float *const ir = td->ir[jobnr];
612     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
613     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
614     float *temp_src = td->temp_src[jobnr];
615     const int n_samples = s->sofa.n_samples; /* length of one IR */
616     const float *src = (const float *)in->data[0]; /* get pointer to audio input buffer */
617     float *dst = (float *)out->data[0]; /* get pointer to audio output buffer */
618     const int in_channels = s->n_conv; /* number of input channels */
619     /* ring buffer length is: longest IR plus max. delay -> next power of 2 */
620     const int buffer_length = s->buffer_length;
621     /* -1 for AND instead of MODULO (applied to powers of 2): */
622     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
623     float *buffer[10]; /* holds ringbuffer for each input channel */
624     int wr = *write;
625     int read;
626     int i, l;
627
628     dst += offset;
629     for (l = 0; l < in_channels; l++) {
630         /* get starting address of ringbuffer for each input channel */
631         buffer[l] = ringbuffer + l * buffer_length;
632     }
633
634     for (i = 0; i < in->nb_samples; i++) {
635         const float *temp_ir = ir; /* using same set of IRs for each sample */
636
637         *dst = 0;
638         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
639             /* write current input sample to ringbuffer (for each channel) */
640             *(buffer[l] + wr) = src[l];
641         }
642
643         /* loop goes through all channels to be convolved */
644         for (l = 0; l < in_channels; l++) {
645             const float *const bptr = buffer[l];
646
647             if (l == s->lfe_channel) {
648                 /* LFE is an input channel but requires no convolution */
649                 /* apply gain to LFE signal and add to output buffer */
650                 *dst += *(buffer[s->lfe_channel] + wr) * s->gain_lfe;
651                 temp_ir += n_samples;
652                 continue;
653             }
654
655             /* current read position in ringbuffer: input sample write position
656              * - delay for l-th ch. + diff. betw. IR length and buffer length
657              * (mod buffer length) */
658             read = (wr - *(delay + l) - (n_samples - 1) + buffer_length) & modulo;
659
660             if (read + n_samples < buffer_length) {
661                 memcpy(temp_src, bptr + read, n_samples * sizeof(*temp_src));
662             } else {
663                 int len = FFMIN(n_samples - (read % n_samples), buffer_length - read);
664
665                 memcpy(temp_src, bptr + read, len * sizeof(*temp_src));
666                 memcpy(temp_src + len, bptr, (n_samples - len) * sizeof(*temp_src));
667             }
668
669             /* multiply signal and IR, and add up the results */
670             dst[0] += s->fdsp->scalarproduct_float(temp_ir, temp_src, n_samples);
671             temp_ir += n_samples;
672         }
673
674         /* clippings counter */
675         if (fabs(*dst) > 1)
676             *n_clippings += 1;
677
678         /* move output buffer pointer by +2 to get to next sample of processed channel: */
679         dst += 2;
680         src += in_channels;
681         wr   = (wr + 1) & modulo; /* update ringbuffer write position */
682     }
683
684     *write = wr; /* remember write position in ringbuffer for next call */
685
686     return 0;
687 }
688
689 static int sofalizer_fast_convolute(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
690 {
691     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
692     ThreadData *td = arg;
693     AVFrame *in = td->in, *out = td->out;
694     int offset = jobnr;
695     int *write = &td->write[jobnr];
696     FFTComplex *hrtf = s->data_hrtf[jobnr]; /* get pointers to current HRTF data */
697     int *n_clippings = &td->n_clippings[jobnr];
698     float *ringbuffer = td->ringbuffer[jobnr];
699     const int n_samples = s->sofa.n_samples; /* length of one IR */
700     const float *src = (const float *)in->data[0]; /* get pointer to audio input buffer */
701     float *dst = (float *)out->data[0]; /* get pointer to audio output buffer */
702     const int in_channels = s->n_conv; /* number of input channels */
703     /* ring buffer length is: longest IR plus max. delay -> next power of 2 */
704     const int buffer_length = s->buffer_length;
705     /* -1 for AND instead of MODULO (applied to powers of 2): */
706     const uint32_t modulo = (uint32_t)buffer_length - 1;
707     FFTComplex *fft_in = s->temp_fft[jobnr]; /* temporary array for FFT input/output data */
708     FFTContext *ifft = s->ifft[jobnr];
709     FFTContext *fft = s->fft[jobnr];
710     const int n_conv = s->n_conv;
711     const int n_fft = s->n_fft;
712     int wr = *write;
713     int n_read;
714     int i, j;
715
716     dst += offset;
717
718     /* find minimum between number of samples and output buffer length:
719      * (important, if one IR is longer than the output buffer) */
720     n_read = FFMIN(s->sofa.n_samples, in->nb_samples);
721     for (j = 0; j < n_read; j++) {
722         /* initialize output buf with saved signal from overflow buf */
723         dst[2 * j]     = ringbuffer[wr];
724         ringbuffer[wr] = 0.0; /* re-set read samples to zero */
725         /* update ringbuffer read/write position */
726         wr  = (wr + 1) & modulo;
727     }
728
729     /* initialize rest of output buffer with 0 */
730     for (j = n_read; j < in->nb_samples; j++) {
731         dst[2 * j] = 0;
732     }
733
734     for (i = 0; i < n_conv; i++) {
735         if (i == s->lfe_channel) { /* LFE */
736             for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
737                 /* apply gain to LFE signal and add to output buffer */
738                 dst[2 * j] += src[i + j * in_channels] * s->gain_lfe;
739             }
740             continue;
741         }
742
743         /* outer loop: go through all input channels to be convolved */
744         offset = i * n_fft; /* no. samples already processed */
745
746         /* fill FFT input with 0 (we want to zero-pad) */
747         memset(fft_in, 0, sizeof(FFTComplex) * n_fft);
748
749         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
750             /* prepare input for FFT */
751             /* write all samples of current input channel to FFT input array */
752             fft_in[j].re = src[j * in_channels + i];
753         }
754
755         /* transform input signal of current channel to frequency domain */
756         av_fft_permute(fft, fft_in);
757         av_fft_calc(fft, fft_in);
758         for (j = 0; j < n_fft; j++) {
759             const float re = fft_in[j].re;
760             const float im = fft_in[j].im;
761
762             /* complex multiplication of input signal and HRTFs */
763             /* output channel (real): */
764             fft_in[j].re = re * (hrtf + offset + j)->re - im * (hrtf + offset + j)->im;
765             /* output channel (imag): */
766             fft_in[j].im = re * (hrtf + offset + j)->im + im * (hrtf + offset + j)->re;
767         }
768
769         /* transform output signal of current channel back to time domain */
770         av_fft_permute(ifft, fft_in);
771         av_fft_calc(ifft, fft_in);
772
773         for (j = 0; j < in->nb_samples; j++) {
774             /* write output signal of current channel to output buffer */
775             dst[2 * j] += fft_in[j].re / (float)n_fft;
776         }
777
778         for (j = 0; j < n_samples - 1; j++) { /* overflow length is IR length - 1 */
779             /* write the rest of output signal to overflow buffer */
780             int write_pos = (wr + j) & modulo;
781
782             *(ringbuffer + write_pos) += fft_in[in->nb_samples + j].re / (float)n_fft;
783         }
784     }
785
786     /* go through all samples of current output buffer: count clippings */
787     for (i = 0; i < out->nb_samples; i++) {
788         /* clippings counter */
789         if (fabs(*dst) > 1) { /* if current output sample > 1 */
790             *n_clippings = *n_clippings + 1;
791         }
792
793         /* move output buffer pointer by +2 to get to next sample of processed channel: */
794         dst += 2;
795     }
796
797     /* remember read/write position in ringbuffer for next call */
798     *write = wr;
799
800     return 0;
801 }
802
803 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
804 {
805     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
806     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
807     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
808     int n_clippings[2] = { 0 };
809     ThreadData td;
810     AVFrame *out;
811
812     out = ff_get_audio_buffer(outlink, in->nb_samples);
813     if (!out) {
814         av_frame_free(&in);
815         return AVERROR(ENOMEM);
816     }
817     av_frame_copy_props(out, in);
818
819     td.in = in; td.out = out; td.write = s->write;
820     td.delay = s->delay; td.ir = s->data_ir; td.n_clippings = n_clippings;
821     td.ringbuffer = s->ringbuffer; td.temp_src = s->temp_src;
822     td.temp_fft = s->temp_fft;
823
824     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
825         ctx->internal->execute(ctx, sofalizer_convolute, &td, NULL, 2);
826     } else {
827         ctx->internal->execute(ctx, sofalizer_fast_convolute, &td, NULL, 2);
828     }
829     emms_c();
830
831     /* display error message if clipping occured */
832     if (n_clippings[0] + n_clippings[1] > 0) {
833         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%d of %d samples clipped. Please reduce gain.\n",
834                n_clippings[0] + n_clippings[1], out->nb_samples * 2);
835     }
836
837     av_frame_free(&in);
838     return ff_filter_frame(outlink, out);
839 }
840
841 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
842 {
843     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
844     AVFilterFormats *formats = NULL;
845     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
846     int ret, sample_rates[] = { 48000, -1 };
847     static const uint64_t channel_layouts[] = { AV_CH_LAYOUT_MONO,
848                                                 AV_CH_LAYOUT_STEREO,
849                                                 AV_CH_LAYOUT_2POINT1,
850                                                 AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
851                                                 AV_CH_LAYOUT_2_1,
852                                                 AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
853                                                 AV_CH_LAYOUT_QUAD,
854                                                 AV_CH_LAYOUT_2_2,
855                                                 AV_CH_LAYOUT_3POINT1,
856                                                 AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
857                                                 AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
858                                                 AV_CH_LAYOUT_4POINT1,
859                                                 AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
860                                                 AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
861                                                 AV_CH_LAYOUT_6POINT0,
862                                                 AV_CH_LAYOUT_HEXAGONAL,
863                                                 AV_CH_LAYOUT_6POINT1,
864                                                 AV_CH_LAYOUT_6POINT1_BACK,
865                                                 AV_CH_LAYOUT_7POINT0,
866                                                 AV_CH_LAYOUT_7POINT1,
867                                                 AV_CH_LAYOUT_OCTAGONAL,
868                                                 0, };
869
870     ret = ff_add_format(&formats, AV_SAMPLE_FMT_FLT);
871     if (ret)
872         return ret;
873     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
874     if (ret)
875         return ret;
876
877     layouts = ff_make_formatu64_list(channel_layouts);
878     if (!layouts)
879         return AVERROR(ENOMEM);
880
881     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->inputs[0]->out_channel_layouts);
882     if (ret)
883         return ret;
884
885     layouts = NULL;
886     ret = ff_add_channel_layout(&layouts, AV_CH_LAYOUT_STEREO);
887     if (ret)
888         return ret;
889
890     ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &ctx->outputs[0]->in_channel_layouts);
891     if (ret)
892         return ret;
893
894     sample_rates[0] = s->sample_rate;
895     formats = ff_make_format_list(sample_rates);
896     if (!formats)
897         return AVERROR(ENOMEM);
898     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
899 }
900
901 static int load_data(AVFilterContext *ctx, int azim, int elev, float radius)
902 {
903     struct SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
904     const int n_samples = s->sofa.n_samples;
905     int n_conv = s->n_conv; /* no. channels to convolve */
906     int n_fft = s->n_fft;
907     int delay_l[10]; /* broadband delay for each IR */
908     int delay_r[10];
909     int nb_input_channels = ctx->inputs[0]->channels; /* no. input channels */
910     float gain_lin = expf((s->gain - 3 * nb_input_channels) / 20 * M_LN10); /* gain - 3dB/channel */
911     FFTComplex *data_hrtf_l = NULL;
912     FFTComplex *data_hrtf_r = NULL;
913     FFTComplex *fft_in_l = NULL;
914     FFTComplex *fft_in_r = NULL;
915     float *data_ir_l = NULL;
916     float *data_ir_r = NULL;
917     int offset = 0; /* used for faster pointer arithmetics in for-loop */
918     int m[10]; /* measurement index m of IR closest to required source positions */
919     int i, j, azim_orig = azim, elev_orig = elev;
920
921     if (!s->sofa.ncid) { /* if an invalid SOFA file has been selected */
922         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Selected SOFA file is invalid. Please select valid SOFA file.\n");
923         return AVERROR_INVALIDDATA;
924     }
925
926     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
927         s->temp_src[0] = av_calloc(FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(float));
928         s->temp_src[1] = av_calloc(FFALIGN(n_samples, 16), sizeof(float));
929
930         /* get temporary IR for L and R channel */
931         data_ir_l = av_malloc_array(n_conv * n_samples, sizeof(*data_ir_l));
932         data_ir_r = av_malloc_array(n_conv * n_samples, sizeof(*data_ir_r));
933         if (!data_ir_r || !data_ir_l || !s->temp_src[0] || !s->temp_src[1]) {
934             av_free(data_ir_l);
935             av_free(data_ir_r);
936             return AVERROR(ENOMEM);
937         }
938     } else {
939         /* get temporary HRTF memory for L and R channel */
940         data_hrtf_l = av_malloc_array(n_fft, sizeof(*data_hrtf_l) * n_conv);
941         data_hrtf_r = av_malloc_array(n_fft, sizeof(*data_hrtf_r) * n_conv);
942         if (!data_hrtf_r || !data_hrtf_l) {
943             av_free(data_hrtf_l);
944             av_free(data_hrtf_r);
945             return AVERROR(ENOMEM);
946         }
947     }
948
949     for (i = 0; i < s->n_conv; i++) {
950         /* load and store IRs and corresponding delays */
951         azim = (int)(s->speaker_azim[i] + azim_orig) % 360;
952         elev = (int)(s->speaker_elev[i] + elev_orig) % 90;
953         /* get id of IR closest to desired position */
954         m[i] = find_m(s, azim, elev, radius);
955
956         /* load the delays associated with the current IRs */
957         delay_l[i] = *(s->sofa.data_delay + 2 * m[i]);
958         delay_r[i] = *(s->sofa.data_delay + 2 * m[i] + 1);
959
960         if (s->type == TIME_DOMAIN) {
961             offset = i * n_samples; /* no. samples already written */
962             for (j = 0; j < n_samples; j++) {
963                 /* load reversed IRs of the specified source position
964                  * sample-by-sample for left and right ear; and apply gain */
965                 *(data_ir_l + offset + j) = /* left channel */
966                 *(s->sofa.data_ir + 2 * m[i] * n_samples + n_samples - 1 - j) * gain_lin;
967                 *(data_ir_r + offset + j) = /* right channel */
968                 *(s->sofa.data_ir + 2 * m[i] * n_samples + n_samples - 1 - j  + n_samples) * gain_lin;
969             }
970         } else {
971             fft_in_l = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_l));
972             fft_in_r = av_calloc(n_fft, sizeof(*fft_in_r));
973             if (!fft_in_l || !fft_in_r) {
974                 av_free(data_hrtf_l);
975                 av_free(data_hrtf_r);
976                 av_free(fft_in_l);
977                 av_free(fft_in_r);
978                 return AVERROR(ENOMEM);
979             }
980
981             offset = i * n_fft; /* no. samples already written */
982             for (j = 0; j < n_samples; j++) {
983                 /* load non-reversed IRs of the specified source position
984                  * sample-by-sample and apply gain,
985                  * L channel is loaded to real part, R channel to imag part,
986                  * IRs ared shifted by L and R delay */
987                 fft_in_l[delay_l[i] + j].re = /* left channel */
988                 *(s->sofa.data_ir + 2 * m[i] * n_samples + j) * gain_lin;
989                 fft_in_r[delay_r[i] + j].re = /* right channel */
990                 *(s->sofa.data_ir + (2 * m[i] + 1) * n_samples + j) * gain_lin;
991             }
992
993             /* actually transform to frequency domain (IRs -> HRTFs) */
994             av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_l);
995             av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_l);
996             memcpy(data_hrtf_l + offset, fft_in_l, n_fft * sizeof(*fft_in_l));
997             av_fft_permute(s->fft[0], fft_in_r);
998             av_fft_calc(s->fft[0], fft_in_r);
999             memcpy(data_hrtf_r + offset, fft_in_r, n_fft * sizeof(*fft_in_r));
1000         }
1001
1002         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Index: %d, Azimuth: %f, Elevation: %f, Radius: %f of SOFA file.\n",
1003                m[i], *(s->sofa.sp_a + m[i]), *(s->sofa.sp_e + m[i]), *(s->sofa.sp_r + m[i]));
1004     }
1005
1006     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
1007         /* copy IRs and delays to allocated memory in the SOFAlizerContext struct: */
1008         memcpy(s->data_ir[0], data_ir_l, sizeof(float) * n_conv * n_samples);
1009         memcpy(s->data_ir[1], data_ir_r, sizeof(float) * n_conv * n_samples);
1010
1011         av_freep(&data_ir_l); /* free temporary IR memory */
1012         av_freep(&data_ir_r);
1013     } else {
1014         s->data_hrtf[0] = av_malloc_array(n_fft * s->n_conv, sizeof(FFTComplex));
1015         s->data_hrtf[1] = av_malloc_array(n_fft * s->n_conv, sizeof(FFTComplex));
1016         if (!s->data_hrtf[0] || !s->data_hrtf[1]) {
1017             av_freep(&data_hrtf_l);
1018             av_freep(&data_hrtf_r);
1019             av_freep(&fft_in_l);
1020             av_freep(&fft_in_r);
1021             return AVERROR(ENOMEM); /* memory allocation failed */
1022         }
1023
1024         memcpy(s->data_hrtf[0], data_hrtf_l, /* copy HRTF data to */
1025             sizeof(FFTComplex) * n_conv * n_fft); /* filter struct */
1026         memcpy(s->data_hrtf[1], data_hrtf_r,
1027             sizeof(FFTComplex) * n_conv * n_fft);
1028
1029         av_freep(&data_hrtf_l); /* free temporary HRTF memory */
1030         av_freep(&data_hrtf_r);
1031
1032         av_freep(&fft_in_l); /* free temporary FFT memory */
1033         av_freep(&fft_in_r);
1034     }
1035
1036     memcpy(s->delay[0], &delay_l[0], sizeof(int) * s->n_conv);
1037     memcpy(s->delay[1], &delay_r[0], sizeof(int) * s->n_conv);
1038
1039     return 0;
1040 }
1041
1042 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
1043 {
1044     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
1045     int ret;
1046
1047     /* load SOFA file, */
1048     /* initialize file IDs to 0 before attempting to load SOFA files,
1049      * this assures that in case of error, only the memory of already
1050      * loaded files is free'd */
1051     s->sofa.ncid = 0;
1052     ret = load_sofa(ctx, s->filename, &s->sample_rate);
1053     if (ret) {
1054         /* file loading error */
1055         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error while loading SOFA file: '%s'\n", s->filename);
1056     } else { /* no file loading error, resampling not required */
1057         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "File '%s' loaded.\n", s->filename);
1058     }
1059
1060     if (ret) {
1061         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No valid SOFA file could be loaded. Please specify valid SOFA file.\n");
1062         return ret;
1063     }
1064
1065     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(0);
1066     if (!s->fdsp)
1067         return AVERROR(ENOMEM);
1068
1069     return 0;
1070 }
1071
1072 static inline unsigned clz(unsigned x)
1073 {
1074     unsigned i = sizeof(x) * 8;
1075
1076     while (x) {
1077         x >>= 1;
1078         i--;
1079     }
1080
1081     return i;
1082 }
1083
1084 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
1085 {
1086     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1087     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
1088     int nb_input_channels = inlink->channels; /* no. input channels */
1089     int n_max_ir = 0;
1090     int n_current;
1091     int n_max = 0;
1092     int ret;
1093
1094     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
1095         inlink->partial_buf_size =
1096         inlink->min_samples =
1097         inlink->max_samples = inlink->sample_rate;
1098     }
1099
1100     /* gain -3 dB per channel, -6 dB to get LFE on a similar level */
1101     s->gain_lfe = expf((s->gain - 3 * inlink->channels - 6) / 20 * M_LN10);
1102
1103     s->n_conv = nb_input_channels;
1104
1105     /* get size of ringbuffer (longest IR plus max. delay) */
1106     /* then choose next power of 2 for performance optimization */
1107     n_current = s->sofa.n_samples + max_delay(&s->sofa);
1108     if (n_current > n_max) {
1109         /* length of longest IR plus max. delay (in all SOFA files) */
1110         n_max = n_current;
1111         /* length of longest IR (without delay, in all SOFA files) */
1112         n_max_ir = s->sofa.n_samples;
1113     }
1114     /* buffer length is longest IR plus max. delay -> next power of 2
1115        (32 - count leading zeros gives required exponent)  */
1116     s->buffer_length = exp2(32 - clz((uint32_t)n_max));
1117     s->n_fft         = exp2(32 - clz((uint32_t)(n_max + inlink->sample_rate)));
1118
1119     if (s->type == FREQUENCY_DOMAIN) {
1120         av_fft_end(s->fft[0]);
1121         av_fft_end(s->fft[1]);
1122         s->fft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
1123         s->fft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 0);
1124         av_fft_end(s->ifft[0]);
1125         av_fft_end(s->ifft[1]);
1126         s->ifft[0] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
1127         s->ifft[1] = av_fft_init(log2(s->n_fft), 1);
1128     }
1129
1130     /* Allocate memory for the impulse responses, delays and the ringbuffers */
1131     /* size: (longest IR) * (number of channels to convolute) */
1132     s->data_ir[0] = av_malloc_array(n_max_ir, sizeof(float) * s->n_conv);
1133     s->data_ir[1] = av_malloc_array(n_max_ir, sizeof(float) * s->n_conv);
1134     /* length:  number of channels to convolute */
1135     s->delay[0] = av_malloc_array(s->n_conv, sizeof(float));
1136     s->delay[1] = av_malloc_array(s->n_conv, sizeof(float));
1137     /* length: (buffer length) * (number of input channels),
1138      * OR: buffer length (if frequency domain processing)
1139      * calloc zero-initializes the buffer */
1140
1141     if (s->type == TIME_DOMAIN) {
1142         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
1143         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float) * nb_input_channels);
1144     } else {
1145         s->ringbuffer[0] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
1146         s->ringbuffer[1] = av_calloc(s->buffer_length, sizeof(float));
1147         s->temp_fft[0] = av_malloc_array(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
1148         s->temp_fft[1] = av_malloc_array(s->n_fft, sizeof(FFTComplex));
1149         if (!s->temp_fft[0] || !s->temp_fft[1])
1150             return AVERROR(ENOMEM);
1151     }
1152
1153     /* length: number of channels to convolute */
1154     s->speaker_azim = av_calloc(s->n_conv, sizeof(*s->speaker_azim));
1155     s->speaker_elev = av_calloc(s->n_conv, sizeof(*s->speaker_elev));
1156
1157     /* memory allocation failed: */
1158     if (!s->data_ir[0] || !s->data_ir[1] || !s->delay[1] ||
1159         !s->delay[0] || !s->ringbuffer[0] || !s->ringbuffer[1] ||
1160         !s->speaker_azim || !s->speaker_elev)
1161         return AVERROR(ENOMEM);
1162
1163     compensate_volume(ctx);
1164
1165     /* get speaker positions */
1166     if ((ret = get_speaker_pos(ctx, s->speaker_azim, s->speaker_elev)) < 0) {
1167         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't get speaker positions. Input channel configuration not supported.\n");
1168         return ret;
1169     }
1170
1171     /* load IRs to data_ir[0] and data_ir[1] for required directions */
1172     if ((ret = load_data(ctx, s->rotation, s->elevation, s->radius)) < 0)
1173         return ret;
1174
1175     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Samplerate: %d Channels to convolute: %d, Length of ringbuffer: %d x %d\n",
1176         inlink->sample_rate, s->n_conv, nb_input_channels, s->buffer_length);
1177
1178     return 0;
1179 }
1180
1181 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
1182 {
1183     SOFAlizerContext *s = ctx->priv;
1184
1185     if (s->sofa.ncid) {
1186         av_freep(&s->sofa.sp_a);
1187         av_freep(&s->sofa.sp_e);
1188         av_freep(&s->sofa.sp_r);
1189         av_freep(&s->sofa.data_delay);
1190         av_freep(&s->sofa.data_ir);
1191     }
1192     av_fft_end(s->ifft[0]);
1193     av_fft_end(s->ifft[1]);
1194     av_fft_end(s->fft[0]);
1195     av_fft_end(s->fft[1]);
1196     av_freep(&s->delay[0]);
1197     av_freep(&s->delay[1]);
1198     av_freep(&s->data_ir[0]);
1199     av_freep(&s->data_ir[1]);
1200     av_freep(&s->ringbuffer[0]);
1201     av_freep(&s->ringbuffer[1]);
1202     av_freep(&s->speaker_azim);
1203     av_freep(&s->speaker_elev);
1204     av_freep(&s->temp_src[0]);
1205     av_freep(&s->temp_src[1]);
1206     av_freep(&s->temp_fft[0]);
1207     av_freep(&s->temp_fft[1]);
1208     av_freep(&s->data_hrtf[0]);
1209     av_freep(&s->data_hrtf[1]);
1210     av_freep(&s->fdsp);
1211 }
1212
1213 #define OFFSET(x) offsetof(SOFAlizerContext, x)
1214 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
1215
1216 static const AVOption sofalizer_options[] = {
1217     { "sofa",      "sofa filename",  OFFSET(filename),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL},            .flags = FLAGS },
1218     { "gain",      "set gain in dB", OFFSET(gain),      AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -20,  40, .flags = FLAGS },
1219     { "rotation",  "set rotation"  , OFFSET(rotation),  AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},    -360, 360, .flags = FLAGS },
1220     { "elevation", "set elevation",  OFFSET(elevation), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=0},     -90,  90, .flags = FLAGS },
1221     { "radius",    "set radius",     OFFSET(radius),    AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl=1},       0,   3, .flags = FLAGS },
1222     { "type",      "set processing", OFFSET(type),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64=1},       0,   1, .flags = FLAGS, "type" },
1223     { "time",      "time domain",      0,               AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=0},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
1224     { "freq",      "frequency domain", 0,               AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64=1},       0,   0, .flags = FLAGS, "type" },
1225     { NULL }
1226 };
1227
1228 AVFILTER_DEFINE_CLASS(sofalizer);
1229
1230 static const AVFilterPad inputs[] = {
1231     {
1232         .name         = "default",
1233         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1234         .config_props = config_input,
1235         .filter_frame = filter_frame,
1236     },
1237     { NULL }
1238 };
1239
1240 static const AVFilterPad outputs[] = {
1241     {
1242         .name = "default",
1243         .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1244     },
1245     { NULL }
1246 };
1247
1248 AVFilter ff_af_sofalizer = {
1249     .name          = "sofalizer",
1250     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("SOFAlizer (Spatially Oriented Format for Acoustics)."),
1251     .priv_size     = sizeof(SOFAlizerContext),
1252     .priv_class    = &sofalizer_class,
1253     .init          = init,
1254     .uninit        = uninit,
1255     .query_formats = query_formats,
1256     .inputs        = inputs,
1257     .outputs       = outputs,
1258     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1259 };