Subversion Repositories Kolibri OS

Rev

Blame | Last modification | View Log | RSS feed

  1. /*
  2.  * Copyright (c) 2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  3.  * Copyright (c) 2012 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
  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 "libavutil/common.h"
  23. #include "libavutil/libm.h"
  24. #include "libavutil/log.h"
  25. #include "internal.h"
  26. #include "resample.h"
  27. #include "audio_data.h"
  28.  
  29.  
  30. /* double template */
  31. #define CONFIG_RESAMPLE_DBL
  32. #include "resample_template.c"
  33. #undef CONFIG_RESAMPLE_DBL
  34.  
  35. /* float template */
  36. #define CONFIG_RESAMPLE_FLT
  37. #include "resample_template.c"
  38. #undef CONFIG_RESAMPLE_FLT
  39.  
  40. /* s32 template */
  41. #define CONFIG_RESAMPLE_S32
  42. #include "resample_template.c"
  43. #undef CONFIG_RESAMPLE_S32
  44.  
  45. /* s16 template */
  46. #include "resample_template.c"
  47.  
  48.  
  49. /* 0th order modified bessel function of the first kind. */
  50. static double bessel(double x)
  51. {
  52.     double v     = 1;
  53.     double lastv = 0;
  54.     double t     = 1;
  55.     int i;
  56.  
  57.     x = x * x / 4;
  58.     for (i = 1; v != lastv; i++) {
  59.         lastv = v;
  60.         t    *= x / (i * i);
  61.         v    += t;
  62.     }
  63.     return v;
  64. }
  65.  
  66. /* Build a polyphase filterbank. */
  67. static int build_filter(ResampleContext *c, double factor)
  68. {
  69.     int ph, i;
  70.     double x, y, w;
  71.     double *tab;
  72.     int tap_count    = c->filter_length;
  73.     int phase_count  = 1 << c->phase_shift;
  74.     const int center = (tap_count - 1) / 2;
  75.  
  76.     tab = av_malloc(tap_count * sizeof(*tab));
  77.     if (!tab)
  78.         return AVERROR(ENOMEM);
  79.  
  80.     for (ph = 0; ph < phase_count; ph++) {
  81.         double norm = 0;
  82.         for (i = 0; i < tap_count; i++) {
  83.             x = M_PI * ((double)(i - center) - (double)ph / phase_count) * factor;
  84.             if (x == 0) y = 1.0;
  85.             else        y = sin(x) / x;
  86.             switch (c->filter_type) {
  87.             case AV_RESAMPLE_FILTER_TYPE_CUBIC: {
  88.                 const float d = -0.5; //first order derivative = -0.5
  89.                 x = fabs(((double)(i - center) - (double)ph / phase_count) * factor);
  90.                 if (x < 1.0) y = 1 - 3 * x*x + 2 * x*x*x + d * (                -x*x + x*x*x);
  91.                 else         y =                           d * (-4 + 8 * x - 5 * x*x + x*x*x);
  92.                 break;
  93.             }
  94.             case AV_RESAMPLE_FILTER_TYPE_BLACKMAN_NUTTALL:
  95.                 w  = 2.0 * x / (factor * tap_count) + M_PI;
  96.                 y *= 0.3635819 - 0.4891775 * cos(    w) +
  97.                                  0.1365995 * cos(2 * w) -
  98.                                  0.0106411 * cos(3 * w);
  99.                 break;
  100.             case AV_RESAMPLE_FILTER_TYPE_KAISER:
  101.                 w  = 2.0 * x / (factor * tap_count * M_PI);
  102.                 y *= bessel(c->kaiser_beta * sqrt(FFMAX(1 - w * w, 0)));
  103.                 break;
  104.             }
  105.  
  106.             tab[i] = y;
  107.             norm  += y;
  108.         }
  109.         /* normalize so that an uniform color remains the same */
  110.         for (i = 0; i < tap_count; i++)
  111.             tab[i] = tab[i] / norm;
  112.  
  113.         c->set_filter(c->filter_bank, tab, ph, tap_count);
  114.     }
  115.  
  116.     av_free(tab);
  117.     return 0;
  118. }
  119.  
  120. ResampleContext *ff_audio_resample_init(AVAudioResampleContext *avr)
  121. {
  122.     ResampleContext *c;
  123.     int out_rate    = avr->out_sample_rate;
  124.     int in_rate     = avr->in_sample_rate;
  125.     double factor   = FFMIN(out_rate * avr->cutoff / in_rate, 1.0);
  126.     int phase_count = 1 << avr->phase_shift;
  127.     int felem_size;
  128.  
  129.     if (avr->internal_sample_fmt != AV_SAMPLE_FMT_S16P &&
  130.         avr->internal_sample_fmt != AV_SAMPLE_FMT_S32P &&
  131.         avr->internal_sample_fmt != AV_SAMPLE_FMT_FLTP &&
  132.         avr->internal_sample_fmt != AV_SAMPLE_FMT_DBLP) {
  133.         av_log(avr, AV_LOG_ERROR, "Unsupported internal format for "
  134.                "resampling: %s\n",
  135.                av_get_sample_fmt_name(avr->internal_sample_fmt));
  136.         return NULL;
  137.     }
  138.     c = av_mallocz(sizeof(*c));
  139.     if (!c)
  140.         return NULL;
  141.  
  142.     c->avr           = avr;
  143.     c->phase_shift   = avr->phase_shift;
  144.     c->phase_mask    = phase_count - 1;
  145.     c->linear        = avr->linear_interp;
  146.     c->filter_length = FFMAX((int)ceil(avr->filter_size / factor), 1);
  147.     c->filter_type   = avr->filter_type;
  148.     c->kaiser_beta   = avr->kaiser_beta;
  149.  
  150.     switch (avr->internal_sample_fmt) {
  151.     case AV_SAMPLE_FMT_DBLP:
  152.         c->resample_one  = c->linear ? resample_linear_dbl : resample_one_dbl;
  153.         c->resample_nearest = resample_nearest_dbl;
  154.         c->set_filter    = set_filter_dbl;
  155.         break;
  156.     case AV_SAMPLE_FMT_FLTP:
  157.         c->resample_one  = c->linear ? resample_linear_flt : resample_one_flt;
  158.         c->resample_nearest = resample_nearest_flt;
  159.         c->set_filter    = set_filter_flt;
  160.         break;
  161.     case AV_SAMPLE_FMT_S32P:
  162.         c->resample_one  = c->linear ? resample_linear_s32 : resample_one_s32;
  163.         c->resample_nearest = resample_nearest_s32;
  164.         c->set_filter    = set_filter_s32;
  165.         break;
  166.     case AV_SAMPLE_FMT_S16P:
  167.         c->resample_one  = c->linear ? resample_linear_s16 : resample_one_s16;
  168.         c->resample_nearest = resample_nearest_s16;
  169.         c->set_filter    = set_filter_s16;
  170.         break;
  171.     }
  172.  
  173.     if (ARCH_AARCH64)
  174.         ff_audio_resample_init_aarch64(c, avr->internal_sample_fmt);
  175.     if (ARCH_ARM)
  176.         ff_audio_resample_init_arm(c, avr->internal_sample_fmt);
  177.  
  178.     felem_size = av_get_bytes_per_sample(avr->internal_sample_fmt);
  179.     c->filter_bank = av_mallocz(c->filter_length * (phase_count + 1) * felem_size);
  180.     if (!c->filter_bank)
  181.         goto error;
  182.  
  183.     if (build_filter(c, factor) < 0)
  184.         goto error;
  185.  
  186.     memcpy(&c->filter_bank[(c->filter_length * phase_count + 1) * felem_size],
  187.            c->filter_bank, (c->filter_length - 1) * felem_size);
  188.     memcpy(&c->filter_bank[c->filter_length * phase_count * felem_size],
  189.            &c->filter_bank[(c->filter_length - 1) * felem_size], felem_size);
  190.  
  191.     c->compensation_distance = 0;
  192.     if (!av_reduce(&c->src_incr, &c->dst_incr, out_rate,
  193.                    in_rate * (int64_t)phase_count, INT32_MAX / 2))
  194.         goto error;
  195.     c->ideal_dst_incr = c->dst_incr;
  196.  
  197.     c->padding_size   = (c->filter_length - 1) / 2;
  198.     c->initial_padding_filled = 0;
  199.     c->index = 0;
  200.     c->frac  = 0;
  201.  
  202.     /* allocate internal buffer */
  203.     c->buffer = ff_audio_data_alloc(avr->resample_channels, c->padding_size,
  204.                                     avr->internal_sample_fmt,
  205.                                     "resample buffer");
  206.     if (!c->buffer)
  207.         goto error;
  208.     c->buffer->nb_samples      = c->padding_size;
  209.     c->initial_padding_samples = c->padding_size;
  210.  
  211.     av_log(avr, AV_LOG_DEBUG, "resample: %s from %d Hz to %d Hz\n",
  212.            av_get_sample_fmt_name(avr->internal_sample_fmt),
  213.            avr->in_sample_rate, avr->out_sample_rate);
  214.  
  215.     return c;
  216.  
  217. error:
  218.     ff_audio_data_free(&c->buffer);
  219.     av_free(c->filter_bank);
  220.     av_free(c);
  221.     return NULL;
  222. }
  223.  
  224. void ff_audio_resample_free(ResampleContext **c)
  225. {
  226.     if (!*c)
  227.         return;
  228.     ff_audio_data_free(&(*c)->buffer);
  229.     av_free((*c)->filter_bank);
  230.     av_freep(c);
  231. }
  232.  
  233. int avresample_set_compensation(AVAudioResampleContext *avr, int sample_delta,
  234.                                 int compensation_distance)
  235. {
  236.     ResampleContext *c;
  237.     AudioData *fifo_buf = NULL;
  238.     int ret = 0;
  239.  
  240.     if (compensation_distance < 0)
  241.         return AVERROR(EINVAL);
  242.     if (!compensation_distance && sample_delta)
  243.         return AVERROR(EINVAL);
  244.  
  245.     if (!avr->resample_needed) {
  246. #if FF_API_RESAMPLE_CLOSE_OPEN
  247.         /* if resampling was not enabled previously, re-initialize the
  248.            AVAudioResampleContext and force resampling */
  249.         int fifo_samples;
  250.         int restore_matrix = 0;
  251.         double matrix[AVRESAMPLE_MAX_CHANNELS * AVRESAMPLE_MAX_CHANNELS] = { 0 };
  252.  
  253.         /* buffer any remaining samples in the output FIFO before closing */
  254.         fifo_samples = av_audio_fifo_size(avr->out_fifo);
  255.         if (fifo_samples > 0) {
  256.             fifo_buf = ff_audio_data_alloc(avr->out_channels, fifo_samples,
  257.                                            avr->out_sample_fmt, NULL);
  258.             if (!fifo_buf)
  259.                 return AVERROR(EINVAL);
  260.             ret = ff_audio_data_read_from_fifo(avr->out_fifo, fifo_buf,
  261.                                                fifo_samples);
  262.             if (ret < 0)
  263.                 goto reinit_fail;
  264.         }
  265.         /* save the channel mixing matrix */
  266.         if (avr->am) {
  267.             ret = avresample_get_matrix(avr, matrix, AVRESAMPLE_MAX_CHANNELS);
  268.             if (ret < 0)
  269.                 goto reinit_fail;
  270.             restore_matrix = 1;
  271.         }
  272.  
  273.         /* close the AVAudioResampleContext */
  274.         avresample_close(avr);
  275.  
  276.         avr->force_resampling = 1;
  277.  
  278.         /* restore the channel mixing matrix */
  279.         if (restore_matrix) {
  280.             ret = avresample_set_matrix(avr, matrix, AVRESAMPLE_MAX_CHANNELS);
  281.             if (ret < 0)
  282.                 goto reinit_fail;
  283.         }
  284.  
  285.         /* re-open the AVAudioResampleContext */
  286.         ret = avresample_open(avr);
  287.         if (ret < 0)
  288.             goto reinit_fail;
  289.  
  290.         /* restore buffered samples to the output FIFO */
  291.         if (fifo_samples > 0) {
  292.             ret = ff_audio_data_add_to_fifo(avr->out_fifo, fifo_buf, 0,
  293.                                             fifo_samples);
  294.             if (ret < 0)
  295.                 goto reinit_fail;
  296.             ff_audio_data_free(&fifo_buf);
  297.         }
  298. #else
  299.         av_log(avr, AV_LOG_ERROR, "Unable to set resampling compensation\n");
  300.         return AVERROR(EINVAL);
  301. #endif
  302.     }
  303.     c = avr->resample;
  304.     c->compensation_distance = compensation_distance;
  305.     if (compensation_distance) {
  306.         c->dst_incr = c->ideal_dst_incr - c->ideal_dst_incr *
  307.                       (int64_t)sample_delta / compensation_distance;
  308.     } else {
  309.         c->dst_incr = c->ideal_dst_incr;
  310.     }
  311.     return 0;
  312.  
  313. reinit_fail:
  314.     ff_audio_data_free(&fifo_buf);
  315.     return ret;
  316. }
  317.  
  318. static int resample(ResampleContext *c, void *dst, const void *src,
  319.                     int *consumed, int src_size, int dst_size, int update_ctx,
  320.                     int nearest_neighbour)
  321. {
  322.     int dst_index;
  323.     unsigned int index = c->index;
  324.     int frac          = c->frac;
  325.     int dst_incr_frac = c->dst_incr % c->src_incr;
  326.     int dst_incr      = c->dst_incr / c->src_incr;
  327.     int compensation_distance = c->compensation_distance;
  328.  
  329.     if (!dst != !src)
  330.         return AVERROR(EINVAL);
  331.  
  332.     if (nearest_neighbour) {
  333.         uint64_t index2 = ((uint64_t)index) << 32;
  334.         int64_t incr   = (1LL << 32) * c->dst_incr / c->src_incr;
  335.         dst_size       = FFMIN(dst_size,
  336.                                (src_size-1-index) * (int64_t)c->src_incr /
  337.                                c->dst_incr);
  338.  
  339.         if (dst) {
  340.             for(dst_index = 0; dst_index < dst_size; dst_index++) {
  341.                 c->resample_nearest(dst, dst_index, src, index2 >> 32);
  342.                 index2 += incr;
  343.             }
  344.         } else {
  345.             dst_index = dst_size;
  346.         }
  347.         index += dst_index * dst_incr;
  348.         index += (frac + dst_index * (int64_t)dst_incr_frac) / c->src_incr;
  349.         frac   = (frac + dst_index * (int64_t)dst_incr_frac) % c->src_incr;
  350.     } else {
  351.         for (dst_index = 0; dst_index < dst_size; dst_index++) {
  352.             int sample_index = index >> c->phase_shift;
  353.  
  354.             if (sample_index + c->filter_length > src_size)
  355.                 break;
  356.  
  357.             if (dst)
  358.                 c->resample_one(c, dst, dst_index, src, index, frac);
  359.  
  360.             frac  += dst_incr_frac;
  361.             index += dst_incr;
  362.             if (frac >= c->src_incr) {
  363.                 frac -= c->src_incr;
  364.                 index++;
  365.             }
  366.             if (dst_index + 1 == compensation_distance) {
  367.                 compensation_distance = 0;
  368.                 dst_incr_frac = c->ideal_dst_incr % c->src_incr;
  369.                 dst_incr      = c->ideal_dst_incr / c->src_incr;
  370.             }
  371.         }
  372.     }
  373.     if (consumed)
  374.         *consumed = index >> c->phase_shift;
  375.  
  376.     if (update_ctx) {
  377.         index &= c->phase_mask;
  378.  
  379.         if (compensation_distance) {
  380.             compensation_distance -= dst_index;
  381.             if (compensation_distance <= 0)
  382.                 return AVERROR_BUG;
  383.         }
  384.         c->frac     = frac;
  385.         c->index    = index;
  386.         c->dst_incr = dst_incr_frac + c->src_incr*dst_incr;
  387.         c->compensation_distance = compensation_distance;
  388.     }
  389.  
  390.     return dst_index;
  391. }
  392.  
  393. int ff_audio_resample(ResampleContext *c, AudioData *dst, AudioData *src)
  394. {
  395.     int ch, in_samples, in_leftover, consumed = 0, out_samples = 0;
  396.     int ret = AVERROR(EINVAL);
  397.     int nearest_neighbour = (c->compensation_distance == 0 &&
  398.                              c->filter_length == 1 &&
  399.                              c->phase_shift == 0);
  400.  
  401.     in_samples  = src ? src->nb_samples : 0;
  402.     in_leftover = c->buffer->nb_samples;
  403.  
  404.     /* add input samples to the internal buffer */
  405.     if (src) {
  406.         ret = ff_audio_data_combine(c->buffer, in_leftover, src, 0, in_samples);
  407.         if (ret < 0)
  408.             return ret;
  409.     } else if (in_leftover <= c->final_padding_samples) {
  410.         /* no remaining samples to flush */
  411.         return 0;
  412.     }
  413.  
  414.     if (!c->initial_padding_filled) {
  415.         int bps = av_get_bytes_per_sample(c->avr->internal_sample_fmt);
  416.         int i;
  417.  
  418.         if (src && c->buffer->nb_samples < 2 * c->padding_size)
  419.             return 0;
  420.  
  421.         for (i = 0; i < c->padding_size; i++)
  422.             for (ch = 0; ch < c->buffer->channels; ch++) {
  423.                 if (c->buffer->nb_samples > 2 * c->padding_size - i) {
  424.                     memcpy(c->buffer->data[ch] + bps * i,
  425.                            c->buffer->data[ch] + bps * (2 * c->padding_size - i), bps);
  426.                 } else {
  427.                     memset(c->buffer->data[ch] + bps * i, 0, bps);
  428.                 }
  429.             }
  430.         c->initial_padding_filled = 1;
  431.     }
  432.  
  433.     if (!src && !c->final_padding_filled) {
  434.         int bps = av_get_bytes_per_sample(c->avr->internal_sample_fmt);
  435.         int i;
  436.  
  437.         ret = ff_audio_data_realloc(c->buffer,
  438.                                     FFMAX(in_samples, in_leftover) +
  439.                                     c->padding_size);
  440.         if (ret < 0) {
  441.             av_log(c->avr, AV_LOG_ERROR, "Error reallocating resampling buffer\n");
  442.             return AVERROR(ENOMEM);
  443.         }
  444.  
  445.         for (i = 0; i < c->padding_size; i++)
  446.             for (ch = 0; ch < c->buffer->channels; ch++) {
  447.                 if (in_leftover > i) {
  448.                     memcpy(c->buffer->data[ch] + bps * (in_leftover + i),
  449.                            c->buffer->data[ch] + bps * (in_leftover - i - 1),
  450.                            bps);
  451.                 } else {
  452.                     memset(c->buffer->data[ch] + bps * (in_leftover + i),
  453.                            0, bps);
  454.                 }
  455.             }
  456.         c->buffer->nb_samples   += c->padding_size;
  457.         c->final_padding_samples = c->padding_size;
  458.         c->final_padding_filled  = 1;
  459.     }
  460.  
  461.  
  462.     /* calculate output size and reallocate output buffer if needed */
  463.     /* TODO: try to calculate this without the dummy resample() run */
  464.     if (!dst->read_only && dst->allow_realloc) {
  465.         out_samples = resample(c, NULL, NULL, NULL, c->buffer->nb_samples,
  466.                                INT_MAX, 0, nearest_neighbour);
  467.         ret = ff_audio_data_realloc(dst, out_samples);
  468.         if (ret < 0) {
  469.             av_log(c->avr, AV_LOG_ERROR, "error reallocating output\n");
  470.             return ret;
  471.         }
  472.     }
  473.  
  474.     /* resample each channel plane */
  475.     for (ch = 0; ch < c->buffer->channels; ch++) {
  476.         out_samples = resample(c, (void *)dst->data[ch],
  477.                                (const void *)c->buffer->data[ch], &consumed,
  478.                                c->buffer->nb_samples, dst->allocated_samples,
  479.                                ch + 1 == c->buffer->channels, nearest_neighbour);
  480.     }
  481.     if (out_samples < 0) {
  482.         av_log(c->avr, AV_LOG_ERROR, "error during resampling\n");
  483.         return out_samples;
  484.     }
  485.  
  486.     /* drain consumed samples from the internal buffer */
  487.     ff_audio_data_drain(c->buffer, consumed);
  488.     c->initial_padding_samples = FFMAX(c->initial_padding_samples - consumed, 0);
  489.  
  490.     av_log(c->avr, AV_LOG_TRACE, "resampled %d in + %d leftover to %d out + %d leftover\n",
  491.             in_samples, in_leftover, out_samples, c->buffer->nb_samples);
  492.  
  493.     dst->nb_samples = out_samples;
  494.     return 0;
  495. }
  496.  
  497. int avresample_get_delay(AVAudioResampleContext *avr)
  498. {
  499.     ResampleContext *c = avr->resample;
  500.  
  501.     if (!avr->resample_needed || !avr->resample)
  502.         return 0;
  503.  
  504.     return FFMAX(c->buffer->nb_samples - c->padding_size, 0);
  505. }
  506.