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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Paul B Mahol
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * audio to video multimedia vectorscope filter
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/avassert.h"
  27 #include "libavutil/channel_layout.h"
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29 #include "libavutil/parseutils.h"
  30 #include "avfilter.h"
  31 #include "formats.h"
  32 #include "audio.h"
  33 #include "video.h"
  34 #include "internal.h"
  35
  36 enum VectorScopeMode {
  37     LISSAJOUS,
  38     LISSAJOUS_XY,
  39     POLAR,
  40     MODE_NB,
  41 };
  42
  43 enum VectorScopeDraw {
  44     DOT,
  45     LINE,
  46     DRAW_NB,
  47 };
  48
  49 typedef struct AudioVectorScopeContext {
  50     const AVClass *class;
  51     AVFrame *outpicref;
  52     int w, h;
  53     int hw, hh;
  54     int mode;
  55     int draw;
  56     int contrast[4];
  57     int fade[4];
  58     double zoom;
  59     unsigned prev_x, prev_y;
  60     AVRational frame_rate;
  61 } AudioVectorScopeContext;
  62
  63 #define OFFSET(x) offsetof(AudioVectorScopeContext, x)
  64 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  65
  66 static const AVOption avectorscope_options[] = {
  67     { "mode", "set mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LISSAJOUS}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode" },
  68     { "m",    "set mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LISSAJOUS}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode" },
  69     { "lissajous",    "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LISSAJOUS},    0, 0, FLAGS, "mode" },
  70     { "lissajous_xy", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LISSAJOUS_XY}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
  71     { "polar",        "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=POLAR},        0, 0, FLAGS, "mode" },
  72     { "rate", "set video rate", OFFSET(frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"}, 0, INT_MAX, FLAGS },
  73     { "r",    "set video rate", OFFSET(frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"}, 0, INT_MAX, FLAGS },
  74     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="400x400"}, 0, 0, FLAGS },
  75     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="400x400"}, 0, 0, FLAGS },
  76     { "rc", "set red contrast",   OFFSET(contrast[0]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=40},  0, 255, FLAGS },
  77     { "gc", "set green contrast", OFFSET(contrast[1]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=160}, 0, 255, FLAGS },
  78     { "bc", "set blue contrast",  OFFSET(contrast[2]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=80},  0, 255, FLAGS },
  79     { "ac", "set alpha contrast", OFFSET(contrast[3]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=255}, 0, 255, FLAGS },
  80     { "rf", "set red fade",       OFFSET(fade[0]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=15}, 0, 255, FLAGS },
  81     { "gf", "set green fade",     OFFSET(fade[1]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=10}, 0, 255, FLAGS },
  82     { "bf", "set blue fade",      OFFSET(fade[2]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=5},  0, 255, FLAGS },
  83     { "af", "set alpha fade",     OFFSET(fade[3]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=5},  0, 255, FLAGS },
  84     { "zoom", "set zoom factor",  OFFSET(zoom), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},  1, 10, FLAGS },
  85     { "draw", "set draw mode", OFFSET(draw), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=DOT}, 0, DRAW_NB-1, FLAGS, "draw" },
  86     { "dot",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=DOT} , 0, 0, FLAGS, "draw" },
  87     { "line",  "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINE}, 0, 0, FLAGS, "draw" },
  88     { NULL }
  89 };
  90
  91 AVFILTER_DEFINE_CLASS(avectorscope);
  92
  93 static void draw_dot(AudioVectorScopeContext *s, unsigned x, unsigned y)
  94 {
  95     const int linesize = s->outpicref->linesize[0];
  96     uint8_t *dst;
  97
  98     if (s->zoom > 1) {
  99         if (y >= s->h || x >= s->w)
 100             return;
 101     } else {
 102         y = FFMIN(y, s->h - 1);
 103         x = FFMIN(x, s->w - 1);
 104     }
 105
 106     dst = &s->outpicref->data[0][y * linesize + x * 4];
 107     dst[0] = FFMIN(dst[0] + s->contrast[0], 255);
 108     dst[1] = FFMIN(dst[1] + s->contrast[1], 255);
 109     dst[2] = FFMIN(dst[2] + s->contrast[2], 255);
 110     dst[3] = FFMIN(dst[3] + s->contrast[3], 255);
 111 }
 112
 113 static void draw_line(AudioVectorScopeContext *s, int x0, int y0, int x1, int y1)
 114 {
 115     int dx = FFABS(x1-x0), sx = x0 < x1 ? 1 : -1;
 116     int dy = FFABS(y1-y0), sy = y0 < y1 ? 1 : -1;
 117     int err = (dx>dy ? dx : -dy) / 2, e2;
 118
 119     for (;;) {
 120         draw_dot(s, x0, y0);
 121
 122         if (x0 == x1 && y0 == y1)
 123             break;
 124
 125         e2 = err;
 126
 127         if (e2 >-dx) {
 128             err -= dy;
 129             x0 += sx;
 130         }
 131
 132         if (e2 < dy) {
 133             err += dx;
 134             y0 += sy;
 135         }
 136     }
 137 }
 138
 139 static void fade(AudioVectorScopeContext *s)
 140 {
 141     const int linesize = s->outpicref->linesize[0];
 142     int i, j;
 143
 144     if (s->fade[0] || s->fade[1] || s->fade[2]) {
 145         uint8_t *d = s->outpicref->data[0];
 146         for (i = 0; i < s->h; i++) {
 147             for (j = 0; j < s->w*4; j+=4) {
 148                 d[j+0] = FFMAX(d[j+0] - s->fade[0], 0);
 149                 d[j+1] = FFMAX(d[j+1] - s->fade[1], 0);
 150                 d[j+2] = FFMAX(d[j+2] - s->fade[2], 0);
 151                 d[j+3] = FFMAX(d[j+3] - s->fade[3], 0);
 152             }
 153             d += linesize;
 154         }
 155     }
 156 }
 157
 158 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 159 {
 160     AVFilterFormats *formats = NULL;
 161     AVFilterChannelLayouts *layout = NULL;
 162     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 163     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 164     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_FLT, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
 165     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_RGBA, AV_PIX_FMT_NONE };
 166     int ret;
 167
 168     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 169     if ((ret = ff_formats_ref         (formats, &inlink->out_formats        )) < 0 ||
 170         (ret = ff_add_channel_layout  (&layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO         )) < 0 ||
 171         (ret = ff_channel_layouts_ref (layout , &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
 172         return ret;
 173
 174     formats = ff_all_samplerates();
 175     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
 176         return ret;
 177
 178     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 179     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
 180         return ret;
 181
 182     return 0;
 183 }
 184
 185 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 186 {
 187     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 188     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 189     int nb_samples;
 190
 191     nb_samples = FFMAX(1024, ((double)inlink->sample_rate / av_q2d(s->frame_rate)) + 0.5);
 192     inlink->partial_buf_size =
 193     inlink->min_samples =
 194     inlink->max_samples = nb_samples;
 195
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 200 {
 201     AudioVectorScopeContext *s = outlink->src->priv;
 202
 203     outlink->w = s->w;
 204     outlink->h = s->h;
 205     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 206     outlink->frame_rate = s->frame_rate;
 207
 208     s->prev_x = s->hw = s->w / 2;
 209     s->prev_y = s->hh = s->h / 2;
 210
 211     return 0;
 212 }
 213
 214 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
 215 {
 216     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 217     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 218     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 219     const int hw = s->hw;
 220     const int hh = s->hh;
 221     unsigned x, y;
 222     unsigned prev_x = s->prev_x, prev_y = s->prev_y;
 223     const double zoom = s->zoom;
 224     int i;
 225
 226     if (!s->outpicref || s->outpicref->width  != outlink->w ||
 227                          s->outpicref->height != outlink->h) {
 228         av_frame_free(&s->outpicref);
 229         s->outpicref = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 230         if (!s->outpicref) {
 231             av_frame_free(&insamples);
 232             return AVERROR(ENOMEM);
 233         }
 234
 235         for (i = 0; i < outlink->h; i++)
 236             memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0], 0, outlink->w * 4);
 237     }
 238     s->outpicref->pts = insamples->pts;
 239
 240     fade(s);
 241
 242     switch (insamples->format) {
 243     case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 244         for (i = 0; i < insamples->nb_samples; i++) {
 245             int16_t *src = (int16_t *)insamples->data[0] + i * 2;
 246
 247             if (s->mode == LISSAJOUS) {
 248                 x = ((src[1] - src[0]) * zoom / (float)(UINT16_MAX) + 1) * hw;
 249                 y = (1.0 - (src[0] + src[1]) * zoom / (float)UINT16_MAX) * hh;
 250             } else if (s->mode == LISSAJOUS_XY) {
 251                 x = (src[1] * zoom / (float)INT16_MAX + 1) * hw;
 252                 y = (src[0] * zoom / (float)INT16_MAX + 1) * hh;
 253             } else {
 254                 float sx, sy, cx, cy;
 255
 256                 sx = src[1] * zoom / (float)INT16_MAX;
 257                 sy = src[0] * zoom / (float)INT16_MAX;
 258                 cx = sx * sqrtf(1 - 0.5*sy*sy);
 259                 cy = sy * sqrtf(1 - 0.5*sx*sx);
 260                 x = hw + hw * FFSIGN(cx + cy) * (cx - cy) * .7;
 261                 y = s->h - s->h * fabsf(cx + cy) * .7;
 262             }
 263
 264             if (s->draw == DOT) {
 265                 draw_dot(s, x, y);
 266             } else {
 267                 draw_line(s, x, y, prev_x, prev_y);
 268             }
 269             prev_x = x;
 270             prev_y = y;
 271         }
 272         break;
 273     case AV_SAMPLE_FMT_FLT:
 274         for (i = 0; i < insamples->nb_samples; i++) {
 275             float *src = (float *)insamples->data[0] + i * 2;
 276
 277             if (s->mode == LISSAJOUS) {
 278                 x = ((src[1] - src[0]) * zoom / 2 + 1) * hw;
 279                 y = (1.0 - (src[0] + src[1]) * zoom / 2) * hh;
 280             } else if (s->mode == LISSAJOUS_XY){
 281                 x = (src[1] * zoom + 1) * hw;
 282                 y = (src[0] * zoom + 1) * hh;
 283             } else {
 284                 float sx, sy, cx, cy;
 285
 286                 sx = src[1] * zoom;
 287                 sy = src[0] * zoom;
 288                 cx = sx * sqrtf(1 - 0.5 * sy * sy);
 289                 cy = sy * sqrtf(1 - 0.5 * sx * sx);
 290                 x = hw + hw * FFSIGN(cx + cy) * (cx - cy) * .7;
 291                 y = s->h - s->h * fabsf(cx + cy) * .7;
 292             }
 293
 294             if (s->draw == DOT) {
 295                 draw_dot(s, x, y);
 296             } else {
 297                 draw_line(s, x, y, prev_x, prev_y);
 298             }
 299             prev_x = x;
 300             prev_y = y;
 301         }
 302         break;
 303     default:
 304         av_assert0(0);
 305     }
 306
 307     s->prev_x = x, s->prev_y = y;
 308     av_frame_free(&insamples);
 309
 310     return ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
 311 }
 312
 313 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 314 {
 315     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 316
 317     av_frame_free(&s->outpicref);
 318 }
 319
 320 static const AVFilterPad audiovectorscope_inputs[] = {
 321     {
 322         .name         = "default",
 323         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 324         .config_props = config_input,
 325         .filter_frame = filter_frame,
 326     },
 327     { NULL }
 328 };
 329
 330 static const AVFilterPad audiovectorscope_outputs[] = {
 331     {
 332         .name         = "default",
 333         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 334         .config_props = config_output,
 335     },
 336     { NULL }
 337 };
 338
 339 AVFilter ff_avf_avectorscope = {
 340     .name          = "avectorscope",
 341     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to vectorscope video output."),
 342     .uninit        = uninit,
 343     .query_formats = query_formats,
 344     .priv_size     = sizeof(AudioVectorScopeContext),
 345     .inputs        = audiovectorscope_inputs,
 346     .outputs       = audiovectorscope_outputs,
 347     .priv_class    = &avectorscope_class,
 348 };