git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/af_astats.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2009 Rob Sykes <robs@users.sourceforge.net>
   3  * Copyright (c) 2013 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 <float.h>
  23
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "audio.h"
  26 #include "avfilter.h"
  27 #include "internal.h"
  28
  29 #define MEASURE_ALL                     UINT_MAX
  30 #define MEASURE_NONE                           0
  31
  32 #define MEASURE_DC_OFFSET               (1 <<  0)
  33 #define MEASURE_MIN_LEVEL               (1 <<  1)
  34 #define MEASURE_MAX_LEVEL               (1 <<  2)
  35 #define MEASURE_MIN_DIFFERENCE          (1 <<  3)
  36 #define MEASURE_MAX_DIFFERENCE          (1 <<  4)
  37 #define MEASURE_MEAN_DIFFERENCE         (1 <<  5)
  38 #define MEASURE_RMS_DIFFERENCE          (1 <<  6)
  39 #define MEASURE_PEAK_LEVEL              (1 <<  7)
  40 #define MEASURE_RMS_LEVEL               (1 <<  8)
  41 #define MEASURE_RMS_PEAK                (1 <<  9)
  42 #define MEASURE_RMS_TROUGH              (1 << 10)
  43 #define MEASURE_CREST_FACTOR            (1 << 11)
  44 #define MEASURE_FLAT_FACTOR             (1 << 12)
  45 #define MEASURE_PEAK_COUNT              (1 << 13)
  46 #define MEASURE_BIT_DEPTH               (1 << 14)
  47 #define MEASURE_DYNAMIC_RANGE           (1 << 15)
  48 #define MEASURE_ZERO_CROSSINGS          (1 << 16)
  49 #define MEASURE_ZERO_CROSSINGS_RATE     (1 << 17)
  50 #define MEASURE_NUMBER_OF_SAMPLES       (1 << 18)
  51
  52 #define MEASURE_MINMAXPEAK              (MEASURE_MIN_LEVEL | MEASURE_MAX_LEVEL | MEASURE_PEAK_LEVEL)
  53
  54 typedef struct ChannelStats {
  55     double last;
  56     double last_non_zero;
  57     double min_non_zero;
  58     double sigma_x, sigma_x2;
  59     double avg_sigma_x2, min_sigma_x2, max_sigma_x2;
  60     double min, max;
  61     double nmin, nmax;
  62     double min_run, max_run;
  63     double min_runs, max_runs;
  64     double min_diff, max_diff;
  65     double diff1_sum;
  66     double diff1_sum_x2;
  67     uint64_t mask, imask;
  68     uint64_t min_count, max_count;
  69     uint64_t zero_runs;
  70     uint64_t nb_samples;
  71 } ChannelStats;
  72
  73 typedef struct AudioStatsContext {
  74     const AVClass *class;
  75     ChannelStats *chstats;
  76     int nb_channels;
  77     uint64_t tc_samples;
  78     double time_constant;
  79     double mult;
  80     int metadata;
  81     int reset_count;
  82     int nb_frames;
  83     int maxbitdepth;
  84     int measure_perchannel;
  85     int measure_overall;
  86 } AudioStatsContext;
  87
  88 #define OFFSET(x) offsetof(AudioStatsContext, x)
  89 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  90
  91 static const AVOption astats_options[] = {
  92     { "length", "set the window length", OFFSET(time_constant), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=.05}, .01, 10, FLAGS },
  93     { "metadata", "inject metadata in the filtergraph", OFFSET(metadata), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64=0}, 0, 1, FLAGS },
  94     { "reset", "recalculate stats after this many frames", OFFSET(reset_count), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, INT_MAX, FLAGS },
  95     { "measure_perchannel", "only measure_perchannel these per-channel statistics", OFFSET(measure_perchannel), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64=MEASURE_ALL}, 0, UINT_MAX, FLAGS, "measure" },
  96       { "none"                      , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_NONE                }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
  97       { "all"                       , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_ALL                 }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
  98       { "DC_offset"                 , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_DC_OFFSET           }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
  99       { "Min_level"                 , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_MIN_LEVEL           }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 100       { "Max_level"                 , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_MAX_LEVEL           }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 101       { "Min_difference"            , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_MIN_DIFFERENCE      }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 102       { "Max_difference"            , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_MAX_DIFFERENCE      }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 103       { "Mean_difference"           , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_MEAN_DIFFERENCE     }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 104       { "RMS_difference"            , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_RMS_DIFFERENCE      }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 105       { "Peak_level"                , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_PEAK_LEVEL          }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 106       { "RMS_level"                 , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_RMS_LEVEL           }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 107       { "RMS_peak"                  , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_RMS_PEAK            }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 108       { "RMS_trough"                , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_RMS_TROUGH          }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 109       { "Crest_factor"              , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_CREST_FACTOR        }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 110       { "Flat_factor"               , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_FLAT_FACTOR         }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 111       { "Peak_count"                , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_PEAK_COUNT          }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 112       { "Bit_depth"                 , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_BIT_DEPTH           }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 113       { "Dynamic_range"             , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_DYNAMIC_RANGE       }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 114       { "Zero_crossings"            , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_ZERO_CROSSINGS      }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 115       { "Zero_crossings_rate"       , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_ZERO_CROSSINGS_RATE }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 116       { "Number_of_samples"         , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_NUMBER_OF_SAMPLES   }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 117     { "measure_overall", "only measure_perchannel these overall statistics", OFFSET(measure_overall), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64=MEASURE_ALL}, 0, UINT_MAX, FLAGS, "measure" },
 118     { NULL }
 119 };
 120
 121 AVFILTER_DEFINE_CLASS(astats);
 122
 123 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 124 {
 125     AVFilterFormats *formats;
 126     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 127     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 128         AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_S16P,
 129         AV_SAMPLE_FMT_S32, AV_SAMPLE_FMT_S32P,
 130         AV_SAMPLE_FMT_S64, AV_SAMPLE_FMT_S64P,
 131         AV_SAMPLE_FMT_FLT, AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
 132         AV_SAMPLE_FMT_DBL, AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
 133         AV_SAMPLE_FMT_NONE
 134     };
 135     int ret;
 136
 137     layouts = ff_all_channel_counts();
 138     if (!layouts)
 139         return AVERROR(ENOMEM);
 140     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 141     if (ret < 0)
 142         return ret;
 143
 144     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 145     if (!formats)
 146         return AVERROR(ENOMEM);
 147     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 148     if (ret < 0)
 149         return ret;
 150
 151     formats = ff_all_samplerates();
 152     if (!formats)
 153         return AVERROR(ENOMEM);
 154     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 155 }
 156
 157 static void reset_stats(AudioStatsContext *s)
 158 {
 159     int c;
 160
 161     for (c = 0; c < s->nb_channels; c++) {
 162         ChannelStats *p = &s->chstats[c];
 163
 164         p->min = p->nmin = p->min_sigma_x2 = DBL_MAX;
 165         p->max = p->nmax = p->max_sigma_x2 = DBL_MIN;
 166         p->min_non_zero = DBL_MAX;
 167         p->min_diff = DBL_MAX;
 168         p->max_diff = DBL_MIN;
 169         p->sigma_x = 0;
 170         p->sigma_x2 = 0;
 171         p->avg_sigma_x2 = 0;
 172         p->min_run = 0;
 173         p->max_run = 0;
 174         p->min_runs = 0;
 175         p->max_runs = 0;
 176         p->diff1_sum = 0;
 177         p->diff1_sum_x2 = 0;
 178         p->mask = 0;
 179         p->imask = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
 180         p->min_count = 0;
 181         p->max_count = 0;
 182         p->zero_runs = 0;
 183         p->nb_samples = 0;
 184     }
 185 }
 186
 187 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 188 {
 189     AudioStatsContext *s = outlink->src->priv;
 190
 191     s->chstats = av_calloc(sizeof(*s->chstats), outlink->channels);
 192     if (!s->chstats)
 193         return AVERROR(ENOMEM);
 194     s->nb_channels = outlink->channels;
 195     s->mult = exp((-1 / s->time_constant / outlink->sample_rate));
 196     s->tc_samples = 5 * s->time_constant * outlink->sample_rate + .5;
 197     s->nb_frames = 0;
 198     s->maxbitdepth = av_get_bytes_per_sample(outlink->format) * 8;
 199
 200     reset_stats(s);
 201
 202     return 0;
 203 }
 204
 205 static void bit_depth(AudioStatsContext *s, uint64_t mask, uint64_t imask, AVRational *depth)
 206 {
 207     unsigned result = s->maxbitdepth;
 208
 209     mask = mask & (~imask);
 210
 211     for (; result && !(mask & 1); --result, mask >>= 1);
 212
 213     depth->den = result;
 214     depth->num = 0;
 215
 216     for (; result; --result, mask >>= 1)
 217         if (mask & 1)
 218             depth->num++;
 219 }
 220
 221 static inline void update_minmax(AudioStatsContext *s, ChannelStats *p, double d)
 222 {
 223     if (d < p->min)
 224         p->min = d;
 225     if (d > p->max)
 226         p->max = d;
 227 }
 228
 229 static inline void update_stat(AudioStatsContext *s, ChannelStats *p, double d, double nd, int64_t i)
 230 {
 231     if (d < p->min) {
 232         p->min = d;
 233         p->nmin = nd;
 234         p->min_run = 1;
 235         p->min_runs = 0;
 236         p->min_count = 1;
 237     } else if (d == p->min) {
 238         p->min_count++;
 239         p->min_run = d == p->last ? p->min_run + 1 : 1;
 240     } else if (p->last == p->min) {
 241         p->min_runs += p->min_run * p->min_run;
 242     }
 243
 244     if (d != 0 && FFABS(d) < p->min_non_zero)
 245         p->min_non_zero = FFABS(d);
 246
 247     if (d > p->max) {
 248         p->max = d;
 249         p->nmax = nd;
 250         p->max_run = 1;
 251         p->max_runs = 0;
 252         p->max_count = 1;
 253     } else if (d == p->max) {
 254         p->max_count++;
 255         p->max_run = d == p->last ? p->max_run + 1 : 1;
 256     } else if (p->last == p->max) {
 257         p->max_runs += p->max_run * p->max_run;
 258     }
 259
 260     if (d != 0) {
 261         p->zero_runs += FFSIGN(d) != FFSIGN(p->last_non_zero);
 262         p->last_non_zero = d;
 263     }
 264
 265     p->sigma_x += nd;
 266     p->sigma_x2 += nd * nd;
 267     p->avg_sigma_x2 = p->avg_sigma_x2 * s->mult + (1.0 - s->mult) * nd * nd;
 268     p->min_diff = FFMIN(p->min_diff, fabs(d - p->last));
 269     p->max_diff = FFMAX(p->max_diff, fabs(d - p->last));
 270     p->diff1_sum += fabs(d - p->last);
 271     p->diff1_sum_x2 += (d - p->last) * (d - p->last);
 272     p->last = d;
 273     p->mask |= i;
 274     p->imask &= i;
 275
 276     if (p->nb_samples >= s->tc_samples) {
 277         p->max_sigma_x2 = FFMAX(p->max_sigma_x2, p->avg_sigma_x2);
 278         p->min_sigma_x2 = FFMIN(p->min_sigma_x2, p->avg_sigma_x2);
 279     }
 280     p->nb_samples++;
 281 }
 282
 283 static void set_meta(AVDictionary **metadata, int chan, const char *key,
 284                      const char *fmt, double val)
 285 {
 286     uint8_t value[128];
 287     uint8_t key2[128];
 288
 289     snprintf(value, sizeof(value), fmt, val);
 290     if (chan)
 291         snprintf(key2, sizeof(key2), "lavfi.astats.%d.%s", chan, key);
 292     else
 293         snprintf(key2, sizeof(key2), "lavfi.astats.%s", key);
 294     av_dict_set(metadata, key2, value, 0);
 295 }
 296
 297 #define LINEAR_TO_DB(x) (log10(x) * 20)
 298
 299 static void set_metadata(AudioStatsContext *s, AVDictionary **metadata)
 300 {
 301     uint64_t mask = 0, imask = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF, min_count = 0, max_count = 0, nb_samples = 0;
 302     double min_runs = 0, max_runs = 0,
 303            min = DBL_MAX, max = DBL_MIN, min_diff = DBL_MAX, max_diff = 0,
 304            nmin = DBL_MAX, nmax = DBL_MIN,
 305            max_sigma_x = 0,
 306            diff1_sum = 0,
 307            diff1_sum_x2 = 0,
 308            sigma_x = 0,
 309            sigma_x2 = 0,
 310            min_sigma_x2 = DBL_MAX,
 311            max_sigma_x2 = DBL_MIN;
 312     AVRational depth;
 313     int c;
 314
 315     for (c = 0; c < s->nb_channels; c++) {
 316         ChannelStats *p = &s->chstats[c];
 317
 318         if (p->nb_samples < s->tc_samples)
 319             p->min_sigma_x2 = p->max_sigma_x2 = p->sigma_x2 / p->nb_samples;
 320
 321         min = FFMIN(min, p->min);
 322         max = FFMAX(max, p->max);
 323         nmin = FFMIN(nmin, p->nmin);
 324         nmax = FFMAX(nmax, p->nmax);
 325         min_diff = FFMIN(min_diff, p->min_diff);
 326         max_diff = FFMAX(max_diff, p->max_diff);
 327         diff1_sum += p->diff1_sum;
 328         diff1_sum_x2 += p->diff1_sum_x2;
 329         min_sigma_x2 = FFMIN(min_sigma_x2, p->min_sigma_x2);
 330         max_sigma_x2 = FFMAX(max_sigma_x2, p->max_sigma_x2);
 331         sigma_x += p->sigma_x;
 332         sigma_x2 += p->sigma_x2;
 333         min_count += p->min_count;
 334         max_count += p->max_count;
 335         min_runs += p->min_runs;
 336         max_runs += p->max_runs;
 337         mask |= p->mask;
 338         imask &= p->imask;
 339         nb_samples += p->nb_samples;
 340         if (fabs(p->sigma_x) > fabs(max_sigma_x))
 341             max_sigma_x = p->sigma_x;
 342
 343         if (s->measure_perchannel & MEASURE_DC_OFFSET)
 344             set_meta(metadata, c + 1, "DC_offset", "%f", p->sigma_x / p->nb_samples);
 345         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MIN_LEVEL)
 346             set_meta(metadata, c + 1, "Min_level", "%f", p->min);
 347         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MAX_LEVEL)
 348             set_meta(metadata, c + 1, "Max_level", "%f", p->max);
 349         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MIN_DIFFERENCE)
 350             set_meta(metadata, c + 1, "Min_difference", "%f", p->min_diff);
 351         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MAX_DIFFERENCE)
 352             set_meta(metadata, c + 1, "Max_difference", "%f", p->max_diff);
 353         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MEAN_DIFFERENCE)
 354             set_meta(metadata, c + 1, "Mean_difference", "%f", p->diff1_sum / (p->nb_samples - 1));
 355         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_DIFFERENCE)
 356             set_meta(metadata, c + 1, "RMS_difference", "%f", sqrt(p->diff1_sum_x2 / (p->nb_samples - 1)));
 357         if (s->measure_perchannel & MEASURE_PEAK_LEVEL)
 358             set_meta(metadata, c + 1, "Peak_level", "%f", LINEAR_TO_DB(FFMAX(-p->nmin, p->nmax)));
 359         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_LEVEL)
 360             set_meta(metadata, c + 1, "RMS_level", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(p->sigma_x2 / p->nb_samples)));
 361         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_PEAK)
 362             set_meta(metadata, c + 1, "RMS_peak", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(p->max_sigma_x2)));
 363         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_TROUGH)
 364             set_meta(metadata, c + 1, "RMS_trough", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(p->min_sigma_x2)));
 365         if (s->measure_perchannel & MEASURE_CREST_FACTOR)
 366             set_meta(metadata, c + 1, "Crest_factor", "%f", p->sigma_x2 ? FFMAX(-p->min, p->max) / sqrt(p->sigma_x2 / p->nb_samples) : 1);
 367         if (s->measure_perchannel & MEASURE_FLAT_FACTOR)
 368             set_meta(metadata, c + 1, "Flat_factor", "%f", LINEAR_TO_DB((p->min_runs + p->max_runs) / (p->min_count + p->max_count)));
 369         if (s->measure_perchannel & MEASURE_PEAK_COUNT)
 370             set_meta(metadata, c + 1, "Peak_count", "%f", (float)(p->min_count + p->max_count));
 371         if (s->measure_perchannel & MEASURE_BIT_DEPTH) {
 372             bit_depth(s, p->mask, p->imask, &depth);
 373             set_meta(metadata, c + 1, "Bit_depth", "%f", depth.num);
 374             set_meta(metadata, c + 1, "Bit_depth2", "%f", depth.den);
 375         }
 376         if (s->measure_perchannel & MEASURE_DYNAMIC_RANGE)
 377             set_meta(metadata, c + 1, "Dynamic_range", "%f", LINEAR_TO_DB(2 * FFMAX(FFABS(p->min), FFABS(p->max))/ p->min_non_zero));
 378         if (s->measure_perchannel & MEASURE_ZERO_CROSSINGS)
 379             set_meta(metadata, c + 1, "Zero_crossings", "%f", p->zero_runs);
 380         if (s->measure_perchannel & MEASURE_ZERO_CROSSINGS_RATE)
 381             set_meta(metadata, c + 1, "Zero_crossings_rate", "%f", p->zero_runs/(double)p->nb_samples);
 382     }
 383
 384     if (s->measure_overall & MEASURE_DC_OFFSET)
 385         set_meta(metadata, 0, "Overall.DC_offset", "%f", max_sigma_x / (nb_samples / s->nb_channels));
 386     if (s->measure_overall & MEASURE_MIN_LEVEL)
 387         set_meta(metadata, 0, "Overall.Min_level", "%f", min);
 388     if (s->measure_overall & MEASURE_MAX_LEVEL)
 389         set_meta(metadata, 0, "Overall.Max_level", "%f", max);
 390     if (s->measure_overall & MEASURE_MIN_DIFFERENCE)
 391         set_meta(metadata, 0, "Overall.Min_difference", "%f", min_diff);
 392     if (s->measure_overall & MEASURE_MAX_DIFFERENCE)
 393         set_meta(metadata, 0, "Overall.Max_difference", "%f", max_diff);
 394     if (s->measure_overall & MEASURE_MEAN_DIFFERENCE)
 395         set_meta(metadata, 0, "Overall.Mean_difference", "%f", diff1_sum / (nb_samples - s->nb_channels));
 396     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_DIFFERENCE)
 397         set_meta(metadata, 0, "Overall.RMS_difference", "%f", sqrt(diff1_sum_x2 / (nb_samples - s->nb_channels)));
 398     if (s->measure_overall & MEASURE_PEAK_LEVEL)
 399         set_meta(metadata, 0, "Overall.Peak_level", "%f", LINEAR_TO_DB(FFMAX(-nmin, nmax)));
 400     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_LEVEL)
 401         set_meta(metadata, 0, "Overall.RMS_level", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(sigma_x2 / nb_samples)));
 402     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_PEAK)
 403         set_meta(metadata, 0, "Overall.RMS_peak", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(max_sigma_x2)));
 404     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_TROUGH)
 405         set_meta(metadata, 0, "Overall.RMS_trough", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(min_sigma_x2)));
 406     if (s->measure_overall & MEASURE_FLAT_FACTOR)
 407         set_meta(metadata, 0, "Overall.Flat_factor", "%f", LINEAR_TO_DB((min_runs + max_runs) / (min_count + max_count)));
 408     if (s->measure_overall & MEASURE_PEAK_COUNT)
 409         set_meta(metadata, 0, "Overall.Peak_count", "%f", (float)(min_count + max_count) / (double)s->nb_channels);
 410     if (s->measure_overall & MEASURE_BIT_DEPTH) {
 411         bit_depth(s, mask, imask, &depth);
 412         set_meta(metadata, 0, "Overall.Bit_depth", "%f", depth.num);
 413         set_meta(metadata, 0, "Overall.Bit_depth2", "%f", depth.den);
 414     }
 415     if (s->measure_overall & MEASURE_NUMBER_OF_SAMPLES)
 416         set_meta(metadata, 0, "Overall.Number_of_samples", "%f", nb_samples / s->nb_channels);
 417 }
 418
 419 #define UPDATE_STATS_P(type, update_func, channel_func)                         \
 420     for (int c = 0; c < channels; c++) {                                        \
 421         ChannelStats *p = &s->chstats[c];                                       \
 422         const type *src = (const type *)data[c];                                \
 423         const type * const srcend = src + samples;                              \
 424         for (; src < srcend; src++)                                             \
 425             update_func;                                                        \
 426         channel_func;                                                           \
 427     }
 428
 429 #define UPDATE_STATS_I(type, update_func, channel_func)                         \
 430     for (int c = 0; c < channels; c++) {                                        \
 431         ChannelStats *p = &s->chstats[c];                                       \
 432         const type *src = (const type *)data[0];                                \
 433         const type * const srcend = src + samples * channels;                   \
 434         for (src += c; src < srcend; src += channels)                           \
 435             update_func;                                                        \
 436         channel_func;                                                           \
 437     }
 438
 439 #define UPDATE_STATS(planar, type, sample, normalizer_suffix, int_sample) \
 440     if ((s->measure_overall | s->measure_perchannel) & ~MEASURE_MINMAXPEAK) {                          \
 441         UPDATE_STATS_##planar(type, update_stat(s, p, sample, sample normalizer_suffix, int_sample), );    \
 442     } else {                                                                                           \
 443         UPDATE_STATS_##planar(type, update_minmax(s, p, sample), p->nmin = p->min normalizer_suffix; p->nmax = p->max normalizer_suffix;); \
 444     }
 445
 446 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 447 {
 448     AudioStatsContext *s = inlink->dst->priv;
 449     AVDictionary **metadata = &buf->metadata;
 450     const int channels = s->nb_channels;
 451     const int samples = buf->nb_samples;
 452     const uint8_t * const * const data = (const uint8_t * const *)buf->extended_data;
 453
 454     if (s->reset_count > 0) {
 455         if (s->nb_frames >= s->reset_count) {
 456             reset_stats(s);
 457             s->nb_frames = 0;
 458         }
 459         s->nb_frames++;
 460     }
 461
 462     switch (inlink->format) {
 463     case AV_SAMPLE_FMT_DBLP:
 464         UPDATE_STATS(P, double, *src, , llrint(*src * (UINT64_C(1) << 63)));
 465         break;
 466     case AV_SAMPLE_FMT_DBL:
 467         UPDATE_STATS(I, double, *src, , llrint(*src * (UINT64_C(1) << 63)));
 468         break;
 469     case AV_SAMPLE_FMT_FLTP:
 470         UPDATE_STATS(P, float, *src, , llrint(*src * (UINT64_C(1) << 31)));
 471         break;
 472     case AV_SAMPLE_FMT_FLT:
 473         UPDATE_STATS(I, float, *src, , llrint(*src * (UINT64_C(1) << 31)));
 474         break;
 475     case AV_SAMPLE_FMT_S64P:
 476         UPDATE_STATS(P, int64_t, *src, / (double)INT64_MAX, *src);
 477         break;
 478     case AV_SAMPLE_FMT_S64:
 479         UPDATE_STATS(I, int64_t, *src, / (double)INT64_MAX, *src);
 480         break;
 481     case AV_SAMPLE_FMT_S32P:
 482         UPDATE_STATS(P, int32_t, *src, / (double)INT32_MAX, *src);
 483         break;
 484     case AV_SAMPLE_FMT_S32:
 485         UPDATE_STATS(I, int32_t, *src, / (double)INT32_MAX, *src);
 486         break;
 487     case AV_SAMPLE_FMT_S16P:
 488         UPDATE_STATS(P, int16_t, *src, / (double)INT16_MAX, *src);
 489         break;
 490     case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 491         UPDATE_STATS(I, int16_t, *src, / (double)INT16_MAX, *src);
 492         break;
 493     }
 494
 495     if (s->metadata)
 496         set_metadata(s, metadata);
 497
 498     return ff_filter_frame(inlink->dst->outputs[0], buf);
 499 }
 500
 501 static void print_stats(AVFilterContext *ctx)
 502 {
 503     AudioStatsContext *s = ctx->priv;
 504     uint64_t mask = 0, imask = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF, min_count = 0, max_count = 0, nb_samples = 0;
 505     double min_runs = 0, max_runs = 0,
 506            min = DBL_MAX, max = DBL_MIN, min_diff = DBL_MAX, max_diff = 0,
 507            nmin = DBL_MAX, nmax = DBL_MIN,
 508            max_sigma_x = 0,
 509            diff1_sum_x2 = 0,
 510            diff1_sum = 0,
 511            sigma_x = 0,
 512            sigma_x2 = 0,
 513            min_sigma_x2 = DBL_MAX,
 514            max_sigma_x2 = DBL_MIN;
 515     AVRational depth;
 516     int c;
 517
 518     for (c = 0; c < s->nb_channels; c++) {
 519         ChannelStats *p = &s->chstats[c];
 520
 521         if (p->nb_samples < s->tc_samples)
 522             p->min_sigma_x2 = p->max_sigma_x2 = p->sigma_x2 / p->nb_samples;
 523
 524         min = FFMIN(min, p->min);
 525         max = FFMAX(max, p->max);
 526         nmin = FFMIN(nmin, p->nmin);
 527         nmax = FFMAX(nmax, p->nmax);
 528         min_diff = FFMIN(min_diff, p->min_diff);
 529         max_diff = FFMAX(max_diff, p->max_diff);
 530         diff1_sum_x2 += p->diff1_sum_x2;
 531         diff1_sum += p->diff1_sum;
 532         min_sigma_x2 = FFMIN(min_sigma_x2, p->min_sigma_x2);
 533         max_sigma_x2 = FFMAX(max_sigma_x2, p->max_sigma_x2);
 534         sigma_x += p->sigma_x;
 535         sigma_x2 += p->sigma_x2;
 536         min_count += p->min_count;
 537         max_count += p->max_count;
 538         min_runs += p->min_runs;
 539         max_runs += p->max_runs;
 540         mask |= p->mask;
 541         imask &= p->imask;
 542         nb_samples += p->nb_samples;
 543         if (fabs(p->sigma_x) > fabs(max_sigma_x))
 544             max_sigma_x = p->sigma_x;
 545
 546         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Channel: %d\n", c + 1);
 547         if (s->measure_perchannel & MEASURE_DC_OFFSET)
 548             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "DC offset: %f\n", p->sigma_x / p->nb_samples);
 549         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MIN_LEVEL)
 550             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Min level: %f\n", p->min);
 551         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MAX_LEVEL)
 552             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Max level: %f\n", p->max);
 553         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MIN_DIFFERENCE)
 554             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Min difference: %f\n", p->min_diff);
 555         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MAX_DIFFERENCE)
 556             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Max difference: %f\n", p->max_diff);
 557         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MEAN_DIFFERENCE)
 558             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Mean difference: %f\n", p->diff1_sum / (p->nb_samples - 1));
 559         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_DIFFERENCE)
 560             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS difference: %f\n", sqrt(p->diff1_sum_x2 / (p->nb_samples - 1)));
 561         if (s->measure_perchannel & MEASURE_PEAK_LEVEL)
 562             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Peak level dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(FFMAX(-p->nmin, p->nmax)));
 563         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_LEVEL)
 564             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS level dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(sqrt(p->sigma_x2 / p->nb_samples)));
 565         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_PEAK)
 566             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS peak dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(sqrt(p->max_sigma_x2)));
 567         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_TROUGH)
 568             if (p->min_sigma_x2 != 1)
 569                 av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS trough dB: %f\n",LINEAR_TO_DB(sqrt(p->min_sigma_x2)));
 570         if (s->measure_perchannel & MEASURE_CREST_FACTOR)
 571             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Crest factor: %f\n", p->sigma_x2 ? FFMAX(-p->nmin, p->nmax) / sqrt(p->sigma_x2 / p->nb_samples) : 1);
 572         if (s->measure_perchannel & MEASURE_FLAT_FACTOR)
 573             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Flat factor: %f\n", LINEAR_TO_DB((p->min_runs + p->max_runs) / (p->min_count + p->max_count)));
 574         if (s->measure_perchannel & MEASURE_PEAK_COUNT)
 575             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Peak count: %"PRId64"\n", p->min_count + p->max_count);
 576         if (s->measure_perchannel & MEASURE_BIT_DEPTH) {
 577             bit_depth(s, p->mask, p->imask, &depth);
 578             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Bit depth: %u/%u\n", depth.num, depth.den);
 579         }
 580         if (s->measure_perchannel & MEASURE_DYNAMIC_RANGE)
 581             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Dynamic range: %f\n", LINEAR_TO_DB(2 * FFMAX(FFABS(p->min), FFABS(p->max))/ p->min_non_zero));
 582         if (s->measure_perchannel & MEASURE_ZERO_CROSSINGS)
 583             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Zero crossings: %"PRId64"\n", p->zero_runs);
 584         if (s->measure_perchannel & MEASURE_ZERO_CROSSINGS_RATE)
 585             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Zero crossings rate: %f\n", p->zero_runs/(double)p->nb_samples);
 586     }
 587
 588     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Overall\n");
 589     if (s->measure_overall & MEASURE_DC_OFFSET)
 590         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "DC offset: %f\n", max_sigma_x / (nb_samples / s->nb_channels));
 591     if (s->measure_overall & MEASURE_MIN_LEVEL)
 592         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Min level: %f\n", min);
 593     if (s->measure_overall & MEASURE_MAX_LEVEL)
 594         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Max level: %f\n", max);
 595     if (s->measure_overall & MEASURE_MIN_DIFFERENCE)
 596         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Min difference: %f\n", min_diff);
 597     if (s->measure_overall & MEASURE_MAX_DIFFERENCE)
 598         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Max difference: %f\n", max_diff);
 599     if (s->measure_overall & MEASURE_MEAN_DIFFERENCE)
 600         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Mean difference: %f\n", diff1_sum / (nb_samples - s->nb_channels));
 601     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_DIFFERENCE)
 602         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS difference: %f\n", sqrt(diff1_sum_x2 / (nb_samples - s->nb_channels)));
 603     if (s->measure_overall & MEASURE_PEAK_LEVEL)
 604         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Peak level dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(FFMAX(-nmin, nmax)));
 605     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_LEVEL)
 606         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS level dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(sqrt(sigma_x2 / nb_samples)));
 607     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_PEAK)
 608         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS peak dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(sqrt(max_sigma_x2)));
 609     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_TROUGH)
 610         if (min_sigma_x2 != 1)
 611             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS trough dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(sqrt(min_sigma_x2)));
 612     if (s->measure_overall & MEASURE_FLAT_FACTOR)
 613         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Flat factor: %f\n", LINEAR_TO_DB((min_runs + max_runs) / (min_count + max_count)));
 614     if (s->measure_overall & MEASURE_PEAK_COUNT)
 615         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Peak count: %f\n", (min_count + max_count) / (double)s->nb_channels);
 616     if (s->measure_overall & MEASURE_BIT_DEPTH) {
 617         bit_depth(s, mask, imask, &depth);
 618         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Bit depth: %u/%u\n", depth.num, depth.den);
 619     }
 620     if (s->measure_overall & MEASURE_NUMBER_OF_SAMPLES)
 621         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Number of samples: %"PRId64"\n", nb_samples / s->nb_channels);
 622 }
 623
 624 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 625 {
 626     AudioStatsContext *s = ctx->priv;
 627
 628     if (s->nb_channels)
 629         print_stats(ctx);
 630     av_freep(&s->chstats);
 631 }
 632
 633 static const AVFilterPad astats_inputs[] = {
 634     {
 635         .name         = "default",
 636         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 637         .filter_frame = filter_frame,
 638     },
 639     { NULL }
 640 };
 641
 642 static const AVFilterPad astats_outputs[] = {
 643     {
 644         .name         = "default",
 645         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 646         .config_props = config_output,
 647     },
 648     { NULL }
 649 };
 650
 651 AVFilter ff_af_astats = {
 652     .name          = "astats",
 653     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Show time domain statistics about audio frames."),
 654     .query_formats = query_formats,
 655     .priv_size     = sizeof(AudioStatsContext),
 656     .priv_class    = &astats_class,
 657     .uninit        = uninit,
 658     .inputs        = astats_inputs,
 659     .outputs       = astats_outputs,
 660 };