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