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 #include <math.h>
  24
  25 #include "libavutil/opt.h"
  26 #include "audio.h"
  27 #include "avfilter.h"
  28 #include "internal.h"
  29
  30 #define MEASURE_ALL                     UINT_MAX
  31 #define MEASURE_NONE                           0
  32
  33 #define MEASURE_DC_OFFSET               (1 <<  0)
  34 #define MEASURE_MIN_LEVEL               (1 <<  1)
  35 #define MEASURE_MAX_LEVEL               (1 <<  2)
  36 #define MEASURE_MIN_DIFFERENCE          (1 <<  3)
  37 #define MEASURE_MAX_DIFFERENCE          (1 <<  4)
  38 #define MEASURE_MEAN_DIFFERENCE         (1 <<  5)
  39 #define MEASURE_RMS_DIFFERENCE          (1 <<  6)
  40 #define MEASURE_PEAK_LEVEL              (1 <<  7)
  41 #define MEASURE_RMS_LEVEL               (1 <<  8)
  42 #define MEASURE_RMS_PEAK                (1 <<  9)
  43 #define MEASURE_RMS_TROUGH              (1 << 10)
  44 #define MEASURE_CREST_FACTOR            (1 << 11)
  45 #define MEASURE_FLAT_FACTOR             (1 << 12)
  46 #define MEASURE_PEAK_COUNT              (1 << 13)
  47 #define MEASURE_BIT_DEPTH               (1 << 14)
  48 #define MEASURE_DYNAMIC_RANGE           (1 << 15)
  49 #define MEASURE_ZERO_CROSSINGS          (1 << 16)
  50 #define MEASURE_ZERO_CROSSINGS_RATE     (1 << 17)
  51 #define MEASURE_NUMBER_OF_SAMPLES       (1 << 18)
  52 #define MEASURE_NUMBER_OF_NANS          (1 << 19)
  53 #define MEASURE_NUMBER_OF_INFS          (1 << 20)
  54 #define MEASURE_NUMBER_OF_DENORMALS     (1 << 21)
  55
  56 #define MEASURE_MINMAXPEAK              (MEASURE_MIN_LEVEL | MEASURE_MAX_LEVEL | MEASURE_PEAK_LEVEL)
  57
  58 typedef struct ChannelStats {
  59     double last;
  60     double last_non_zero;
  61     double min_non_zero;
  62     double sigma_x, sigma_x2;
  63     double avg_sigma_x2, min_sigma_x2, max_sigma_x2;
  64     double min, max;
  65     double nmin, nmax;
  66     double min_run, max_run;
  67     double min_runs, max_runs;
  68     double min_diff, max_diff;
  69     double diff1_sum;
  70     double diff1_sum_x2;
  71     uint64_t mask, imask;
  72     uint64_t min_count, max_count;
  73     uint64_t zero_runs;
  74     uint64_t nb_samples;
  75     uint64_t nb_nans;
  76     uint64_t nb_infs;
  77     uint64_t nb_denormals;
  78 } ChannelStats;
  79
  80 typedef struct AudioStatsContext {
  81     const AVClass *class;
  82     ChannelStats *chstats;
  83     int nb_channels;
  84     uint64_t tc_samples;
  85     double time_constant;
  86     double mult;
  87     int metadata;
  88     int reset_count;
  89     int nb_frames;
  90     int maxbitdepth;
  91     int measure_perchannel;
  92     int measure_overall;
  93     int is_float;
  94     int is_double;
  95 } AudioStatsContext;
  96
  97 #define OFFSET(x) offsetof(AudioStatsContext, x)
  98 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  99
 100 static const AVOption astats_options[] = {
 101     { "length", "set the window length", OFFSET(time_constant), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=.05}, .01, 10, FLAGS },
 102     { "metadata", "inject metadata in the filtergraph", OFFSET(metadata), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64=0}, 0, 1, FLAGS },
 103     { "reset", "recalculate stats after this many frames", OFFSET(reset_count), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, INT_MAX, FLAGS },
 104     { "measure_perchannel", "only measure_perchannel these per-channel statistics", OFFSET(measure_perchannel), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64=MEASURE_ALL}, 0, UINT_MAX, FLAGS, "measure" },
 105       { "none"                      , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_NONE                }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 106       { "all"                       , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_ALL                 }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 107       { "DC_offset"                 , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_DC_OFFSET           }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 108       { "Min_level"                 , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_MIN_LEVEL           }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 109       { "Max_level"                 , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_MAX_LEVEL           }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 110       { "Min_difference"            , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_MIN_DIFFERENCE      }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 111       { "Max_difference"            , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_MAX_DIFFERENCE      }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 112       { "Mean_difference"           , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_MEAN_DIFFERENCE     }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 113       { "RMS_difference"            , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_RMS_DIFFERENCE      }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 114       { "Peak_level"                , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_PEAK_LEVEL          }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 115       { "RMS_level"                 , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_RMS_LEVEL           }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 116       { "RMS_peak"                  , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_RMS_PEAK            }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 117       { "RMS_trough"                , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_RMS_TROUGH          }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 118       { "Crest_factor"              , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_CREST_FACTOR        }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 119       { "Flat_factor"               , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_FLAT_FACTOR         }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 120       { "Peak_count"                , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_PEAK_COUNT          }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 121       { "Bit_depth"                 , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_BIT_DEPTH           }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 122       { "Dynamic_range"             , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_DYNAMIC_RANGE       }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 123       { "Zero_crossings"            , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_ZERO_CROSSINGS      }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 124       { "Zero_crossings_rate"       , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_ZERO_CROSSINGS_RATE }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 125       { "Number_of_samples"         , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_NUMBER_OF_SAMPLES   }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 126       { "Number_of_NaNs"            , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_NUMBER_OF_NANS      }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 127       { "Number_of_Infs"            , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_NUMBER_OF_INFS      }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 128       { "Number_of_denormals"       , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MEASURE_NUMBER_OF_DENORMALS }, 0, 0, FLAGS, "measure" },
 129     { "measure_overall", "only measure_perchannel these overall statistics", OFFSET(measure_overall), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64=MEASURE_ALL}, 0, UINT_MAX, FLAGS, "measure" },
 130     { NULL }
 131 };
 132
 133 AVFILTER_DEFINE_CLASS(astats);
 134
 135 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 136 {
 137     AVFilterFormats *formats;
 138     AVFilterChannelLayouts *layouts;
 139     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 140         AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_S16P,
 141         AV_SAMPLE_FMT_S32, AV_SAMPLE_FMT_S32P,
 142         AV_SAMPLE_FMT_S64, AV_SAMPLE_FMT_S64P,
 143         AV_SAMPLE_FMT_FLT, AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
 144         AV_SAMPLE_FMT_DBL, AV_SAMPLE_FMT_DBLP,
 145         AV_SAMPLE_FMT_NONE
 146     };
 147     int ret;
 148
 149     layouts = ff_all_channel_counts();
 150     if (!layouts)
 151         return AVERROR(ENOMEM);
 152     ret = ff_set_common_channel_layouts(ctx, layouts);
 153     if (ret < 0)
 154         return ret;
 155
 156     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 157     if (!formats)
 158         return AVERROR(ENOMEM);
 159     ret = ff_set_common_formats(ctx, formats);
 160     if (ret < 0)
 161         return ret;
 162
 163     formats = ff_all_samplerates();
 164     if (!formats)
 165         return AVERROR(ENOMEM);
 166     return ff_set_common_samplerates(ctx, formats);
 167 }
 168
 169 static void reset_stats(AudioStatsContext *s)
 170 {
 171     int c;
 172
 173     for (c = 0; c < s->nb_channels; c++) {
 174         ChannelStats *p = &s->chstats[c];
 175
 176         p->min = p->nmin = p->min_sigma_x2 = DBL_MAX;
 177         p->max = p->nmax = p->max_sigma_x2 = DBL_MIN;
 178         p->min_non_zero = DBL_MAX;
 179         p->min_diff = DBL_MAX;
 180         p->max_diff = DBL_MIN;
 181         p->sigma_x = 0;
 182         p->sigma_x2 = 0;
 183         p->avg_sigma_x2 = 0;
 184         p->min_run = 0;
 185         p->max_run = 0;
 186         p->min_runs = 0;
 187         p->max_runs = 0;
 188         p->diff1_sum = 0;
 189         p->diff1_sum_x2 = 0;
 190         p->mask = 0;
 191         p->imask = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
 192         p->min_count = 0;
 193         p->max_count = 0;
 194         p->zero_runs = 0;
 195         p->nb_samples = 0;
 196         p->nb_nans = 0;
 197         p->nb_infs = 0;
 198         p->nb_denormals = 0;
 199     }
 200 }
 201
 202 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 203 {
 204     AudioStatsContext *s = outlink->src->priv;
 205
 206     s->chstats = av_calloc(sizeof(*s->chstats), outlink->channels);
 207     if (!s->chstats)
 208         return AVERROR(ENOMEM);
 209     s->nb_channels = outlink->channels;
 210     s->mult = exp((-1 / s->time_constant / outlink->sample_rate));
 211     s->tc_samples = 5 * s->time_constant * outlink->sample_rate + .5;
 212     s->nb_frames = 0;
 213     s->maxbitdepth = av_get_bytes_per_sample(outlink->format) * 8;
 214     s->is_double = outlink->format == AV_SAMPLE_FMT_DBL  ||
 215                    outlink->format == AV_SAMPLE_FMT_DBLP;
 216
 217     s->is_float = outlink->format == AV_SAMPLE_FMT_FLT  ||
 218                   outlink->format == AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
 219
 220     reset_stats(s);
 221
 222     return 0;
 223 }
 224
 225 static void bit_depth(AudioStatsContext *s, uint64_t mask, uint64_t imask, AVRational *depth)
 226 {
 227     unsigned result = s->maxbitdepth;
 228
 229     mask = mask & (~imask);
 230
 231     for (; result && !(mask & 1); --result, mask >>= 1);
 232
 233     depth->den = result;
 234     depth->num = 0;
 235
 236     for (; result; --result, mask >>= 1)
 237         if (mask & 1)
 238             depth->num++;
 239 }
 240
 241 static inline void update_minmax(AudioStatsContext *s, ChannelStats *p, double d)
 242 {
 243     if (d < p->min)
 244         p->min = d;
 245     if (d > p->max)
 246         p->max = d;
 247 }
 248
 249 static inline void update_stat(AudioStatsContext *s, ChannelStats *p, double d, double nd, int64_t i)
 250 {
 251     if (d < p->min) {
 252         p->min = d;
 253         p->nmin = nd;
 254         p->min_run = 1;
 255         p->min_runs = 0;
 256         p->min_count = 1;
 257     } else if (d == p->min) {
 258         p->min_count++;
 259         p->min_run = d == p->last ? p->min_run + 1 : 1;
 260     } else if (p->last == p->min) {
 261         p->min_runs += p->min_run * p->min_run;
 262     }
 263
 264     if (d != 0 && FFABS(d) < p->min_non_zero)
 265         p->min_non_zero = FFABS(d);
 266
 267     if (d > p->max) {
 268         p->max = d;
 269         p->nmax = nd;
 270         p->max_run = 1;
 271         p->max_runs = 0;
 272         p->max_count = 1;
 273     } else if (d == p->max) {
 274         p->max_count++;
 275         p->max_run = d == p->last ? p->max_run + 1 : 1;
 276     } else if (p->last == p->max) {
 277         p->max_runs += p->max_run * p->max_run;
 278     }
 279
 280     if (d != 0) {
 281         p->zero_runs += FFSIGN(d) != FFSIGN(p->last_non_zero);
 282         p->last_non_zero = d;
 283     }
 284
 285     p->sigma_x += nd;
 286     p->sigma_x2 += nd * nd;
 287     p->avg_sigma_x2 = p->avg_sigma_x2 * s->mult + (1.0 - s->mult) * nd * nd;
 288     p->min_diff = FFMIN(p->min_diff, fabs(d - p->last));
 289     p->max_diff = FFMAX(p->max_diff, fabs(d - p->last));
 290     p->diff1_sum += fabs(d - p->last);
 291     p->diff1_sum_x2 += (d - p->last) * (d - p->last);
 292     p->last = d;
 293     p->mask |= i;
 294     p->imask &= i;
 295
 296     if (p->nb_samples >= s->tc_samples) {
 297         p->max_sigma_x2 = FFMAX(p->max_sigma_x2, p->avg_sigma_x2);
 298         p->min_sigma_x2 = FFMIN(p->min_sigma_x2, p->avg_sigma_x2);
 299     }
 300     p->nb_samples++;
 301 }
 302
 303 static inline void update_float_stat(AudioStatsContext *s, ChannelStats *p, float d)
 304 {
 305     int type = fpclassify(d);
 306
 307     p->nb_nans      += type == FP_NAN;
 308     p->nb_infs      += type == FP_INFINITE;
 309     p->nb_denormals += type == FP_SUBNORMAL;
 310 }
 311
 312 static inline void update_double_stat(AudioStatsContext *s, ChannelStats *p, double d)
 313 {
 314     int type = fpclassify(d);
 315
 316     p->nb_nans      += type == FP_NAN;
 317     p->nb_infs      += type == FP_INFINITE;
 318     p->nb_denormals += type == FP_SUBNORMAL;
 319 }
 320
 321 static void set_meta(AVDictionary **metadata, int chan, const char *key,
 322                      const char *fmt, double val)
 323 {
 324     uint8_t value[128];
 325     uint8_t key2[128];
 326
 327     snprintf(value, sizeof(value), fmt, val);
 328     if (chan)
 329         snprintf(key2, sizeof(key2), "lavfi.astats.%d.%s", chan, key);
 330     else
 331         snprintf(key2, sizeof(key2), "lavfi.astats.%s", key);
 332     av_dict_set(metadata, key2, value, 0);
 333 }
 334
 335 #define LINEAR_TO_DB(x) (log10(x) * 20)
 336
 337 static void set_metadata(AudioStatsContext *s, AVDictionary **metadata)
 338 {
 339     uint64_t mask = 0, imask = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF, min_count = 0, max_count = 0, nb_samples = 0;
 340     uint64_t nb_nans = 0, nb_infs = 0, nb_denormals = 0;
 341     double min_runs = 0, max_runs = 0,
 342            min = DBL_MAX, max = DBL_MIN, min_diff = DBL_MAX, max_diff = 0,
 343            nmin = DBL_MAX, nmax = DBL_MIN,
 344            max_sigma_x = 0,
 345            diff1_sum = 0,
 346            diff1_sum_x2 = 0,
 347            sigma_x = 0,
 348            sigma_x2 = 0,
 349            min_sigma_x2 = DBL_MAX,
 350            max_sigma_x2 = DBL_MIN;
 351     AVRational depth;
 352     int c;
 353
 354     for (c = 0; c < s->nb_channels; c++) {
 355         ChannelStats *p = &s->chstats[c];
 356
 357         if (p->nb_samples < s->tc_samples)
 358             p->min_sigma_x2 = p->max_sigma_x2 = p->sigma_x2 / p->nb_samples;
 359
 360         min = FFMIN(min, p->min);
 361         max = FFMAX(max, p->max);
 362         nmin = FFMIN(nmin, p->nmin);
 363         nmax = FFMAX(nmax, p->nmax);
 364         min_diff = FFMIN(min_diff, p->min_diff);
 365         max_diff = FFMAX(max_diff, p->max_diff);
 366         diff1_sum += p->diff1_sum;
 367         diff1_sum_x2 += p->diff1_sum_x2;
 368         min_sigma_x2 = FFMIN(min_sigma_x2, p->min_sigma_x2);
 369         max_sigma_x2 = FFMAX(max_sigma_x2, p->max_sigma_x2);
 370         sigma_x += p->sigma_x;
 371         sigma_x2 += p->sigma_x2;
 372         min_count += p->min_count;
 373         max_count += p->max_count;
 374         min_runs += p->min_runs;
 375         max_runs += p->max_runs;
 376         mask |= p->mask;
 377         imask &= p->imask;
 378         nb_samples += p->nb_samples;
 379         nb_nans += p->nb_nans;
 380         nb_infs += p->nb_infs;
 381         nb_denormals += p->nb_denormals;
 382         if (fabs(p->sigma_x) > fabs(max_sigma_x))
 383             max_sigma_x = p->sigma_x;
 384
 385         if (s->measure_perchannel & MEASURE_DC_OFFSET)
 386             set_meta(metadata, c + 1, "DC_offset", "%f", p->sigma_x / p->nb_samples);
 387         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MIN_LEVEL)
 388             set_meta(metadata, c + 1, "Min_level", "%f", p->min);
 389         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MAX_LEVEL)
 390             set_meta(metadata, c + 1, "Max_level", "%f", p->max);
 391         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MIN_DIFFERENCE)
 392             set_meta(metadata, c + 1, "Min_difference", "%f", p->min_diff);
 393         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MAX_DIFFERENCE)
 394             set_meta(metadata, c + 1, "Max_difference", "%f", p->max_diff);
 395         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MEAN_DIFFERENCE)
 396             set_meta(metadata, c + 1, "Mean_difference", "%f", p->diff1_sum / (p->nb_samples - 1));
 397         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_DIFFERENCE)
 398             set_meta(metadata, c + 1, "RMS_difference", "%f", sqrt(p->diff1_sum_x2 / (p->nb_samples - 1)));
 399         if (s->measure_perchannel & MEASURE_PEAK_LEVEL)
 400             set_meta(metadata, c + 1, "Peak_level", "%f", LINEAR_TO_DB(FFMAX(-p->nmin, p->nmax)));
 401         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_LEVEL)
 402             set_meta(metadata, c + 1, "RMS_level", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(p->sigma_x2 / p->nb_samples)));
 403         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_PEAK)
 404             set_meta(metadata, c + 1, "RMS_peak", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(p->max_sigma_x2)));
 405         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_TROUGH)
 406             set_meta(metadata, c + 1, "RMS_trough", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(p->min_sigma_x2)));
 407         if (s->measure_perchannel & MEASURE_CREST_FACTOR)
 408             set_meta(metadata, c + 1, "Crest_factor", "%f", p->sigma_x2 ? FFMAX(-p->min, p->max) / sqrt(p->sigma_x2 / p->nb_samples) : 1);
 409         if (s->measure_perchannel & MEASURE_FLAT_FACTOR)
 410             set_meta(metadata, c + 1, "Flat_factor", "%f", LINEAR_TO_DB((p->min_runs + p->max_runs) / (p->min_count + p->max_count)));
 411         if (s->measure_perchannel & MEASURE_PEAK_COUNT)
 412             set_meta(metadata, c + 1, "Peak_count", "%f", (float)(p->min_count + p->max_count));
 413         if (s->measure_perchannel & MEASURE_BIT_DEPTH) {
 414             bit_depth(s, p->mask, p->imask, &depth);
 415             set_meta(metadata, c + 1, "Bit_depth", "%f", depth.num);
 416             set_meta(metadata, c + 1, "Bit_depth2", "%f", depth.den);
 417         }
 418         if (s->measure_perchannel & MEASURE_DYNAMIC_RANGE)
 419             set_meta(metadata, c + 1, "Dynamic_range", "%f", LINEAR_TO_DB(2 * FFMAX(FFABS(p->min), FFABS(p->max))/ p->min_non_zero));
 420         if (s->measure_perchannel & MEASURE_ZERO_CROSSINGS)
 421             set_meta(metadata, c + 1, "Zero_crossings", "%f", p->zero_runs);
 422         if (s->measure_perchannel & MEASURE_ZERO_CROSSINGS_RATE)
 423             set_meta(metadata, c + 1, "Zero_crossings_rate", "%f", p->zero_runs/(double)p->nb_samples);
 424         if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_perchannel & MEASURE_NUMBER_OF_NANS)
 425             set_meta(metadata, c + 1, "Number of NaNs", "%f", p->nb_nans);
 426         if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_perchannel & MEASURE_NUMBER_OF_INFS)
 427             set_meta(metadata, c + 1, "Number of Infs", "%f", p->nb_infs);
 428         if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_perchannel & MEASURE_NUMBER_OF_DENORMALS)
 429             set_meta(metadata, c + 1, "Number of denormals", "%f", p->nb_denormals);
 430     }
 431
 432     if (s->measure_overall & MEASURE_DC_OFFSET)
 433         set_meta(metadata, 0, "Overall.DC_offset", "%f", max_sigma_x / (nb_samples / s->nb_channels));
 434     if (s->measure_overall & MEASURE_MIN_LEVEL)
 435         set_meta(metadata, 0, "Overall.Min_level", "%f", min);
 436     if (s->measure_overall & MEASURE_MAX_LEVEL)
 437         set_meta(metadata, 0, "Overall.Max_level", "%f", max);
 438     if (s->measure_overall & MEASURE_MIN_DIFFERENCE)
 439         set_meta(metadata, 0, "Overall.Min_difference", "%f", min_diff);
 440     if (s->measure_overall & MEASURE_MAX_DIFFERENCE)
 441         set_meta(metadata, 0, "Overall.Max_difference", "%f", max_diff);
 442     if (s->measure_overall & MEASURE_MEAN_DIFFERENCE)
 443         set_meta(metadata, 0, "Overall.Mean_difference", "%f", diff1_sum / (nb_samples - s->nb_channels));
 444     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_DIFFERENCE)
 445         set_meta(metadata, 0, "Overall.RMS_difference", "%f", sqrt(diff1_sum_x2 / (nb_samples - s->nb_channels)));
 446     if (s->measure_overall & MEASURE_PEAK_LEVEL)
 447         set_meta(metadata, 0, "Overall.Peak_level", "%f", LINEAR_TO_DB(FFMAX(-nmin, nmax)));
 448     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_LEVEL)
 449         set_meta(metadata, 0, "Overall.RMS_level", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(sigma_x2 / nb_samples)));
 450     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_PEAK)
 451         set_meta(metadata, 0, "Overall.RMS_peak", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(max_sigma_x2)));
 452     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_TROUGH)
 453         set_meta(metadata, 0, "Overall.RMS_trough", "%f", LINEAR_TO_DB(sqrt(min_sigma_x2)));
 454     if (s->measure_overall & MEASURE_FLAT_FACTOR)
 455         set_meta(metadata, 0, "Overall.Flat_factor", "%f", LINEAR_TO_DB((min_runs + max_runs) / (min_count + max_count)));
 456     if (s->measure_overall & MEASURE_PEAK_COUNT)
 457         set_meta(metadata, 0, "Overall.Peak_count", "%f", (float)(min_count + max_count) / (double)s->nb_channels);
 458     if (s->measure_overall & MEASURE_BIT_DEPTH) {
 459         bit_depth(s, mask, imask, &depth);
 460         set_meta(metadata, 0, "Overall.Bit_depth", "%f", depth.num);
 461         set_meta(metadata, 0, "Overall.Bit_depth2", "%f", depth.den);
 462     }
 463     if (s->measure_overall & MEASURE_NUMBER_OF_SAMPLES)
 464         set_meta(metadata, 0, "Overall.Number_of_samples", "%f", nb_samples / s->nb_channels);
 465     if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_overall & MEASURE_NUMBER_OF_NANS)
 466         set_meta(metadata, 0, "Number of NaNs", "%f", nb_nans / (float)s->nb_channels);
 467     if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_overall & MEASURE_NUMBER_OF_INFS)
 468         set_meta(metadata, 0, "Number of Infs", "%f", nb_infs / (float)s->nb_channels);
 469     if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_overall & MEASURE_NUMBER_OF_DENORMALS)
 470         set_meta(metadata, 0, "Number of denormals", "%f", nb_denormals / (float)s->nb_channels);
 471 }
 472
 473 #define UPDATE_STATS_P(type, update_func, update_float, channel_func)           \
 474     for (int c = 0; c < channels; c++) {                                        \
 475         ChannelStats *p = &s->chstats[c];                                       \
 476         const type *src = (const type *)data[c];                                \
 477         const type * const srcend = src + samples;                              \
 478         for (; src < srcend; src++) {                                           \
 479             update_func;                                                        \
 480             update_float;                                                       \
 481         }                                                                       \
 482         channel_func;                                                           \
 483     }
 484
 485 #define UPDATE_STATS_I(type, update_func, update_float, channel_func)           \
 486     for (int c = 0; c < channels; c++) {                                        \
 487         ChannelStats *p = &s->chstats[c];                                       \
 488         const type *src = (const type *)data[0];                                \
 489         const type * const srcend = src + samples * channels;                   \
 490         for (src += c; src < srcend; src += channels) {                         \
 491             update_func;                                                        \
 492             update_float;                                                       \
 493         }                                                                       \
 494         channel_func;                                                           \
 495     }
 496
 497 #define UPDATE_STATS(planar, type, sample, normalizer_suffix, int_sample) \
 498     if ((s->measure_overall | s->measure_perchannel) & ~MEASURE_MINMAXPEAK) {                          \
 499         UPDATE_STATS_##planar(type, update_stat(s, p, sample, sample normalizer_suffix, int_sample), s->is_float ? update_float_stat(s, p, sample) : s->is_double ? update_double_stat(s, p, sample) : (void)NULL, ); \
 500     } else {                                                                                           \
 501         UPDATE_STATS_##planar(type, update_minmax(s, p, sample), , p->nmin = p->min normalizer_suffix; p->nmax = p->max normalizer_suffix;); \
 502     }
 503
 504 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 505 {
 506     AudioStatsContext *s = inlink->dst->priv;
 507     AVDictionary **metadata = &buf->metadata;
 508     const int channels = s->nb_channels;
 509     const int samples = buf->nb_samples;
 510     const uint8_t * const * const data = (const uint8_t * const *)buf->extended_data;
 511
 512     if (s->reset_count > 0) {
 513         if (s->nb_frames >= s->reset_count) {
 514             reset_stats(s);
 515             s->nb_frames = 0;
 516         }
 517         s->nb_frames++;
 518     }
 519
 520     switch (inlink->format) {
 521     case AV_SAMPLE_FMT_DBLP:
 522         UPDATE_STATS(P, double, *src, , llrint(*src * (UINT64_C(1) << 63)));
 523         break;
 524     case AV_SAMPLE_FMT_DBL:
 525         UPDATE_STATS(I, double, *src, , llrint(*src * (UINT64_C(1) << 63)));
 526         break;
 527     case AV_SAMPLE_FMT_FLTP:
 528         UPDATE_STATS(P, float, *src, , llrint(*src * (UINT64_C(1) << 31)));
 529         break;
 530     case AV_SAMPLE_FMT_FLT:
 531         UPDATE_STATS(I, float, *src, , llrint(*src * (UINT64_C(1) << 31)));
 532         break;
 533     case AV_SAMPLE_FMT_S64P:
 534         UPDATE_STATS(P, int64_t, *src, / (double)INT64_MAX, *src);
 535         break;
 536     case AV_SAMPLE_FMT_S64:
 537         UPDATE_STATS(I, int64_t, *src, / (double)INT64_MAX, *src);
 538         break;
 539     case AV_SAMPLE_FMT_S32P:
 540         UPDATE_STATS(P, int32_t, *src, / (double)INT32_MAX, *src);
 541         break;
 542     case AV_SAMPLE_FMT_S32:
 543         UPDATE_STATS(I, int32_t, *src, / (double)INT32_MAX, *src);
 544         break;
 545     case AV_SAMPLE_FMT_S16P:
 546         UPDATE_STATS(P, int16_t, *src, / (double)INT16_MAX, *src);
 547         break;
 548     case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 549         UPDATE_STATS(I, int16_t, *src, / (double)INT16_MAX, *src);
 550         break;
 551     }
 552
 553     if (s->metadata)
 554         set_metadata(s, metadata);
 555
 556     return ff_filter_frame(inlink->dst->outputs[0], buf);
 557 }
 558
 559 static void print_stats(AVFilterContext *ctx)
 560 {
 561     AudioStatsContext *s = ctx->priv;
 562     uint64_t mask = 0, imask = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF, min_count = 0, max_count = 0, nb_samples = 0;
 563     uint64_t nb_nans = 0, nb_infs = 0, nb_denormals = 0;
 564     double min_runs = 0, max_runs = 0,
 565            min = DBL_MAX, max = DBL_MIN, min_diff = DBL_MAX, max_diff = 0,
 566            nmin = DBL_MAX, nmax = DBL_MIN,
 567            max_sigma_x = 0,
 568            diff1_sum_x2 = 0,
 569            diff1_sum = 0,
 570            sigma_x = 0,
 571            sigma_x2 = 0,
 572            min_sigma_x2 = DBL_MAX,
 573            max_sigma_x2 = DBL_MIN;
 574     AVRational depth;
 575     int c;
 576
 577     for (c = 0; c < s->nb_channels; c++) {
 578         ChannelStats *p = &s->chstats[c];
 579
 580         if (p->nb_samples < s->tc_samples)
 581             p->min_sigma_x2 = p->max_sigma_x2 = p->sigma_x2 / p->nb_samples;
 582
 583         min = FFMIN(min, p->min);
 584         max = FFMAX(max, p->max);
 585         nmin = FFMIN(nmin, p->nmin);
 586         nmax = FFMAX(nmax, p->nmax);
 587         min_diff = FFMIN(min_diff, p->min_diff);
 588         max_diff = FFMAX(max_diff, p->max_diff);
 589         diff1_sum_x2 += p->diff1_sum_x2;
 590         diff1_sum += p->diff1_sum;
 591         min_sigma_x2 = FFMIN(min_sigma_x2, p->min_sigma_x2);
 592         max_sigma_x2 = FFMAX(max_sigma_x2, p->max_sigma_x2);
 593         sigma_x += p->sigma_x;
 594         sigma_x2 += p->sigma_x2;
 595         min_count += p->min_count;
 596         max_count += p->max_count;
 597         min_runs += p->min_runs;
 598         max_runs += p->max_runs;
 599         mask |= p->mask;
 600         imask &= p->imask;
 601         nb_samples += p->nb_samples;
 602         nb_nans += p->nb_nans;
 603         nb_infs += p->nb_infs;
 604         nb_denormals += p->nb_denormals;
 605         if (fabs(p->sigma_x) > fabs(max_sigma_x))
 606             max_sigma_x = p->sigma_x;
 607
 608         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Channel: %d\n", c + 1);
 609         if (s->measure_perchannel & MEASURE_DC_OFFSET)
 610             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "DC offset: %f\n", p->sigma_x / p->nb_samples);
 611         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MIN_LEVEL)
 612             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Min level: %f\n", p->min);
 613         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MAX_LEVEL)
 614             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Max level: %f\n", p->max);
 615         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MIN_DIFFERENCE)
 616             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Min difference: %f\n", p->min_diff);
 617         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MAX_DIFFERENCE)
 618             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Max difference: %f\n", p->max_diff);
 619         if (s->measure_perchannel & MEASURE_MEAN_DIFFERENCE)
 620             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Mean difference: %f\n", p->diff1_sum / (p->nb_samples - 1));
 621         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_DIFFERENCE)
 622             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS difference: %f\n", sqrt(p->diff1_sum_x2 / (p->nb_samples - 1)));
 623         if (s->measure_perchannel & MEASURE_PEAK_LEVEL)
 624             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Peak level dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(FFMAX(-p->nmin, p->nmax)));
 625         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_LEVEL)
 626             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS level dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(sqrt(p->sigma_x2 / p->nb_samples)));
 627         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_PEAK)
 628             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS peak dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(sqrt(p->max_sigma_x2)));
 629         if (s->measure_perchannel & MEASURE_RMS_TROUGH)
 630             if (p->min_sigma_x2 != 1)
 631                 av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS trough dB: %f\n",LINEAR_TO_DB(sqrt(p->min_sigma_x2)));
 632         if (s->measure_perchannel & MEASURE_CREST_FACTOR)
 633             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);
 634         if (s->measure_perchannel & MEASURE_FLAT_FACTOR)
 635             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)));
 636         if (s->measure_perchannel & MEASURE_PEAK_COUNT)
 637             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Peak count: %"PRId64"\n", p->min_count + p->max_count);
 638         if (s->measure_perchannel & MEASURE_BIT_DEPTH) {
 639             bit_depth(s, p->mask, p->imask, &depth);
 640             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Bit depth: %u/%u\n", depth.num, depth.den);
 641         }
 642         if (s->measure_perchannel & MEASURE_DYNAMIC_RANGE)
 643             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));
 644         if (s->measure_perchannel & MEASURE_ZERO_CROSSINGS)
 645             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Zero crossings: %"PRId64"\n", p->zero_runs);
 646         if (s->measure_perchannel & MEASURE_ZERO_CROSSINGS_RATE)
 647             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Zero crossings rate: %f\n", p->zero_runs/(double)p->nb_samples);
 648         if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_perchannel & MEASURE_NUMBER_OF_NANS)
 649             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Number of NaNs: %"PRId64"\n", p->nb_nans);
 650         if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_perchannel & MEASURE_NUMBER_OF_INFS)
 651             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Number of Infs: %"PRId64"\n", p->nb_infs);
 652         if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_perchannel & MEASURE_NUMBER_OF_DENORMALS)
 653             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Number of denormals: %"PRId64"\n", p->nb_denormals);
 654     }
 655
 656     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Overall\n");
 657     if (s->measure_overall & MEASURE_DC_OFFSET)
 658         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "DC offset: %f\n", max_sigma_x / (nb_samples / s->nb_channels));
 659     if (s->measure_overall & MEASURE_MIN_LEVEL)
 660         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Min level: %f\n", min);
 661     if (s->measure_overall & MEASURE_MAX_LEVEL)
 662         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Max level: %f\n", max);
 663     if (s->measure_overall & MEASURE_MIN_DIFFERENCE)
 664         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Min difference: %f\n", min_diff);
 665     if (s->measure_overall & MEASURE_MAX_DIFFERENCE)
 666         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Max difference: %f\n", max_diff);
 667     if (s->measure_overall & MEASURE_MEAN_DIFFERENCE)
 668         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Mean difference: %f\n", diff1_sum / (nb_samples - s->nb_channels));
 669     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_DIFFERENCE)
 670         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS difference: %f\n", sqrt(diff1_sum_x2 / (nb_samples - s->nb_channels)));
 671     if (s->measure_overall & MEASURE_PEAK_LEVEL)
 672         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Peak level dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(FFMAX(-nmin, nmax)));
 673     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_LEVEL)
 674         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS level dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(sqrt(sigma_x2 / nb_samples)));
 675     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_PEAK)
 676         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS peak dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(sqrt(max_sigma_x2)));
 677     if (s->measure_overall & MEASURE_RMS_TROUGH)
 678         if (min_sigma_x2 != 1)
 679             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "RMS trough dB: %f\n", LINEAR_TO_DB(sqrt(min_sigma_x2)));
 680     if (s->measure_overall & MEASURE_FLAT_FACTOR)
 681         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Flat factor: %f\n", LINEAR_TO_DB((min_runs + max_runs) / (min_count + max_count)));
 682     if (s->measure_overall & MEASURE_PEAK_COUNT)
 683         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Peak count: %f\n", (min_count + max_count) / (double)s->nb_channels);
 684     if (s->measure_overall & MEASURE_BIT_DEPTH) {
 685         bit_depth(s, mask, imask, &depth);
 686         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Bit depth: %u/%u\n", depth.num, depth.den);
 687     }
 688     if (s->measure_overall & MEASURE_NUMBER_OF_SAMPLES)
 689         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Number of samples: %"PRId64"\n", nb_samples / s->nb_channels);
 690     if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_overall & MEASURE_NUMBER_OF_NANS)
 691         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Number of NaNs: %f\n", nb_nans / (float)s->nb_channels);
 692     if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_overall & MEASURE_NUMBER_OF_INFS)
 693         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Number of Infs: %f\n", nb_infs / (float)s->nb_channels);
 694     if ((s->is_float || s->is_double) && s->measure_overall & MEASURE_NUMBER_OF_DENORMALS)
 695         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Number of denormals: %f\n", nb_denormals / (float)s->nb_channels);
 696 }
 697
 698 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 699 {
 700     AudioStatsContext *s = ctx->priv;
 701
 702     if (s->nb_channels)
 703         print_stats(ctx);
 704     av_freep(&s->chstats);
 705 }
 706
 707 static const AVFilterPad astats_inputs[] = {
 708     {
 709         .name         = "default",
 710         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 711         .filter_frame = filter_frame,
 712     },
 713     { NULL }
 714 };
 715
 716 static const AVFilterPad astats_outputs[] = {
 717     {
 718         .name         = "default",
 719         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 720         .config_props = config_output,
 721     },
 722     { NULL }
 723 };
 724
 725 AVFilter ff_af_astats = {
 726     .name          = "astats",
 727     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Show time domain statistics about audio frames."),
 728     .query_formats = query_formats,
 729     .priv_size     = sizeof(AudioStatsContext),
 730     .priv_class    = &astats_class,
 731     .uninit        = uninit,
 732     .inputs        = astats_inputs,
 733     .outputs       = astats_outputs,
 734 };