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 enum VectorScopeScale {
  50     LIN,
  51     SQRT,
  52     CBRT,
  53     LOG,
  54     SCALE_NB,
  55 };
  56
  57 typedef struct AudioVectorScopeContext {
  58     const AVClass *class;
  59     AVFrame *outpicref;
  60     int w, h;
  61     int hw, hh;
  62     int mode;
  63     int draw;
  64     int scale;
  65     int contrast[4];
  66     int fade[4];
  67     double zoom;
  68     unsigned prev_x, prev_y;
  69     AVRational frame_rate;
  70 } AudioVectorScopeContext;
  71
  72 #define OFFSET(x) offsetof(AudioVectorScopeContext, x)
  73 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  74
  75 static const AVOption avectorscope_options[] = {
  76     { "mode", "set mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LISSAJOUS}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode" },
  77     { "m",    "set mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LISSAJOUS}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode" },
  78     { "lissajous",    "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LISSAJOUS},    0, 0, FLAGS, "mode" },
  79     { "lissajous_xy", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LISSAJOUS_XY}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
  80     { "polar",        "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=POLAR},        0, 0, FLAGS, "mode" },
  81     { "rate", "set video rate", OFFSET(frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"}, 0, INT_MAX, FLAGS },
  82     { "r",    "set video rate", OFFSET(frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"}, 0, INT_MAX, FLAGS },
  83     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="400x400"}, 0, 0, FLAGS },
  84     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="400x400"}, 0, 0, FLAGS },
  85     { "rc", "set red contrast",   OFFSET(contrast[0]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=40},  0, 255, FLAGS },
  86     { "gc", "set green contrast", OFFSET(contrast[1]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=160}, 0, 255, FLAGS },
  87     { "bc", "set blue contrast",  OFFSET(contrast[2]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=80},  0, 255, FLAGS },
  88     { "ac", "set alpha contrast", OFFSET(contrast[3]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=255}, 0, 255, FLAGS },
  89     { "rf", "set red fade",       OFFSET(fade[0]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=15}, 0, 255, FLAGS },
  90     { "gf", "set green fade",     OFFSET(fade[1]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=10}, 0, 255, FLAGS },
  91     { "bf", "set blue fade",      OFFSET(fade[2]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=5},  0, 255, FLAGS },
  92     { "af", "set alpha fade",     OFFSET(fade[3]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=5},  0, 255, FLAGS },
  93     { "zoom", "set zoom factor",  OFFSET(zoom), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},  0, 10, FLAGS },
  94     { "draw", "set draw mode", OFFSET(draw), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=DOT}, 0, DRAW_NB-1, FLAGS, "draw" },
  95     { "dot",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=DOT} , 0, 0, FLAGS, "draw" },
  96     { "line",  "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINE}, 0, 0, FLAGS, "draw" },
  97     { "scale", "set amplitude scale mode", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LIN}, 0, SCALE_NB-1, FLAGS, "scale" },
  98     { "lin",   "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LIN},  0, 0, FLAGS, "scale" },
  99     { "sqrt",  "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 100     { "cbrt",  "cube root",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 101     { "log",   "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},  0, 0, FLAGS, "scale" },
 102     { NULL }
 103 };
 104
 105 AVFILTER_DEFINE_CLASS(avectorscope);
 106
 107 static void draw_dot(AudioVectorScopeContext *s, unsigned x, unsigned y)
 108 {
 109     const int linesize = s->outpicref->linesize[0];
 110     uint8_t *dst;
 111
 112     if (s->zoom > 1) {
 113         if (y >= s->h || x >= s->w)
 114             return;
 115     } else {
 116         y = FFMIN(y, s->h - 1);
 117         x = FFMIN(x, s->w - 1);
 118     }
 119
 120     dst = &s->outpicref->data[0][y * linesize + x * 4];
 121     dst[0] = FFMIN(dst[0] + s->contrast[0], 255);
 122     dst[1] = FFMIN(dst[1] + s->contrast[1], 255);
 123     dst[2] = FFMIN(dst[2] + s->contrast[2], 255);
 124     dst[3] = FFMIN(dst[3] + s->contrast[3], 255);
 125 }
 126
 127 static void draw_line(AudioVectorScopeContext *s, int x0, int y0, int x1, int y1)
 128 {
 129     int dx = FFABS(x1-x0), sx = x0 < x1 ? 1 : -1;
 130     int dy = FFABS(y1-y0), sy = y0 < y1 ? 1 : -1;
 131     int err = (dx>dy ? dx : -dy) / 2, e2;
 132
 133     for (;;) {
 134         draw_dot(s, x0, y0);
 135
 136         if (x0 == x1 && y0 == y1)
 137             break;
 138
 139         e2 = err;
 140
 141         if (e2 >-dx) {
 142             err -= dy;
 143             x0 += sx;
 144         }
 145
 146         if (e2 < dy) {
 147             err += dx;
 148             y0 += sy;
 149         }
 150     }
 151 }
 152
 153 static void fade(AudioVectorScopeContext *s)
 154 {
 155     const int linesize = s->outpicref->linesize[0];
 156     int i, j;
 157
 158     if (s->fade[0] || s->fade[1] || s->fade[2]) {
 159         uint8_t *d = s->outpicref->data[0];
 160         for (i = 0; i < s->h; i++) {
 161             for (j = 0; j < s->w*4; j+=4) {
 162                 d[j+0] = FFMAX(d[j+0] - s->fade[0], 0);
 163                 d[j+1] = FFMAX(d[j+1] - s->fade[1], 0);
 164                 d[j+2] = FFMAX(d[j+2] - s->fade[2], 0);
 165                 d[j+3] = FFMAX(d[j+3] - s->fade[3], 0);
 166             }
 167             d += linesize;
 168         }
 169     }
 170 }
 171
 172 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 173 {
 174     AVFilterFormats *formats = NULL;
 175     AVFilterChannelLayouts *layout = NULL;
 176     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 177     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 178     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_FLT, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
 179     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_RGBA, AV_PIX_FMT_NONE };
 180     int ret;
 181
 182     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 183     if ((ret = ff_formats_ref         (formats, &inlink->out_formats        )) < 0 ||
 184         (ret = ff_add_channel_layout  (&layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO         )) < 0 ||
 185         (ret = ff_channel_layouts_ref (layout , &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
 186         return ret;
 187
 188     formats = ff_all_samplerates();
 189     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
 190         return ret;
 191
 192     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 193     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
 194         return ret;
 195
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 200 {
 201     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 202     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 203     int nb_samples;
 204
 205     nb_samples = FFMAX(1024, ((double)inlink->sample_rate / av_q2d(s->frame_rate)) + 0.5);
 206     inlink->partial_buf_size =
 207     inlink->min_samples =
 208     inlink->max_samples = nb_samples;
 209
 210     return 0;
 211 }
 212
 213 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 214 {
 215     AudioVectorScopeContext *s = outlink->src->priv;
 216
 217     outlink->w = s->w;
 218     outlink->h = s->h;
 219     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 220     outlink->frame_rate = s->frame_rate;
 221
 222     s->prev_x = s->hw = s->w / 2;
 223     s->prev_y = s->hh = s->mode == POLAR ? s->h - 1 : s->h / 2;
 224
 225     return 0;
 226 }
 227
 228 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
 229 {
 230     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 231     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 232     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 233     const int hw = s->hw;
 234     const int hh = s->hh;
 235     unsigned x, y;
 236     unsigned prev_x = s->prev_x, prev_y = s->prev_y;
 237     double zoom = s->zoom;
 238     int i;
 239
 240     if (!s->outpicref || s->outpicref->width  != outlink->w ||
 241                          s->outpicref->height != outlink->h) {
 242         av_frame_free(&s->outpicref);
 243         s->outpicref = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 244         if (!s->outpicref) {
 245             av_frame_free(&insamples);
 246             return AVERROR(ENOMEM);
 247         }
 248
 249         s->outpicref->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 250         for (i = 0; i < outlink->h; i++)
 251             memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0], 0, outlink->w * 4);
 252     }
 253     s->outpicref->pts = insamples->pts;
 254
 255     fade(s);
 256
 257     if (zoom < 1) {
 258         float max = 0;
 259
 260         switch (insamples->format) {
 261         case AV_SAMPLE_FMT_S16: {
 262             int16_t *samples = (int16_t *)insamples->data[0];
 263
 264             for (i = 0; i < insamples->nb_samples * 2; i++) {
 265                 float sample = samples[i] / (float)INT16_MAX;
 266                 max = FFMAX(FFABS(sample), max);
 267             }
 268
 269             }
 270             break;
 271         case AV_SAMPLE_FMT_FLT: {
 272             float *samples = (float *)insamples->data[0];
 273
 274             for (i = 0; i < insamples->nb_samples * 2; i++) {
 275                 max = FFMAX(FFABS(samples[i]), max);
 276             }
 277             }
 278             break;
 279         default:
 280             av_assert2(0);
 281         }
 282
 283         zoom = 1. / max;
 284     }
 285
 286     for (i = 0; i < insamples->nb_samples; i++) {
 287         int16_t *samples = (int16_t *)insamples->data[0] + i * 2;
 288         float *samplesf = (float *)insamples->data[0] + i * 2;
 289         float src[2];
 290
 291         switch (insamples->format) {
 292         case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 293             src[0] = samples[0] / (float)INT16_MAX;
 294             src[1] = samples[1] / (float)INT16_MAX;
 295             break;
 296         case AV_SAMPLE_FMT_FLT:
 297             src[0] = samplesf[0];
 298             src[1] = samplesf[1];
 299             break;
 300         default:
 301             av_assert2(0);
 302         }
 303
 304         switch (s->scale) {
 305         case SQRT:
 306             src[0] = FFSIGN(src[0]) * sqrtf(FFABS(src[0]));
 307             src[1] = FFSIGN(src[1]) * sqrtf(FFABS(src[1]));
 308             break;
 309         case CBRT:
 310             src[0] = FFSIGN(src[0]) * cbrtf(FFABS(src[0]));
 311             src[1] = FFSIGN(src[1]) * cbrtf(FFABS(src[1]));
 312             break;
 313         case LOG:
 314             src[0] = FFSIGN(src[0]) * logf(1 + FFABS(src[0])) / logf(2);
 315             src[1] = FFSIGN(src[1]) * logf(1 + FFABS(src[1])) / logf(2);
 316             break;
 317         }
 318
 319         if (s->mode == LISSAJOUS) {
 320             x = ((src[1] - src[0]) * zoom / 2 + 1) * hw;
 321             y = (1.0 - (src[0] + src[1]) * zoom / 2) * hh;
 322         } else if (s->mode == LISSAJOUS_XY) {
 323             x = (src[1] * zoom + 1) * hw;
 324             y = (src[0] * zoom + 1) * hh;
 325         } else {
 326             float sx, sy, cx, cy;
 327
 328             sx = src[1] * zoom;
 329             sy = src[0] * zoom;
 330             cx = sx * sqrtf(1 - 0.5 * sy * sy);
 331             cy = sy * sqrtf(1 - 0.5 * sx * sx);
 332             x = hw + hw * FFSIGN(cx + cy) * (cx - cy) * .7;
 333             y = s->h - s->h * fabsf(cx + cy) * .7;
 334         }
 335
 336         if (s->draw == DOT) {
 337             draw_dot(s, x, y);
 338         } else {
 339             draw_line(s, x, y, prev_x, prev_y);
 340         }
 341         prev_x = x;
 342         prev_y = y;
 343     }
 344
 345     s->prev_x = x, s->prev_y = y;
 346     av_frame_free(&insamples);
 347
 348     return ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
 349 }
 350
 351 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 352 {
 353     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 354
 355     av_frame_free(&s->outpicref);
 356 }
 357
 358 static const AVFilterPad audiovectorscope_inputs[] = {
 359     {
 360         .name         = "default",
 361         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 362         .config_props = config_input,
 363         .filter_frame = filter_frame,
 364     },
 365     { NULL }
 366 };
 367
 368 static const AVFilterPad audiovectorscope_outputs[] = {
 369     {
 370         .name         = "default",
 371         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 372         .config_props = config_output,
 373     },
 374     { NULL }
 375 };
 376
 377 AVFilter ff_avf_avectorscope = {
 378     .name          = "avectorscope",
 379     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to vectorscope video output."),
 380     .uninit        = uninit,
 381     .query_formats = query_formats,
 382     .priv_size     = sizeof(AudioVectorScopeContext),
 383     .inputs        = audiovectorscope_inputs,
 384     .outputs       = audiovectorscope_outputs,
 385     .priv_class    = &avectorscope_class,
 386 };