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 "filters.h"
  32 #include "formats.h"
  33 #include "audio.h"
  34 #include "video.h"
  35 #include "internal.h"
  36
  37 enum VectorScopeMode {
  38     LISSAJOUS,
  39     LISSAJOUS_XY,
  40     POLAR,
  41     MODE_NB,
  42 };
  43
  44 enum VectorScopeDraw {
  45     DOT,
  46     LINE,
  47     DRAW_NB,
  48 };
  49
  50 enum VectorScopeScale {
  51     LIN,
  52     SQRT,
  53     CBRT,
  54     LOG,
  55     SCALE_NB,
  56 };
  57
  58 typedef struct AudioVectorScopeContext {
  59     const AVClass *class;
  60     AVFrame *outpicref;
  61     int w, h;
  62     int hw, hh;
  63     int mode;
  64     int draw;
  65     int scale;
  66     int contrast[4];
  67     int fade[4];
  68     double zoom;
  69     int swap;
  70     int mirror;
  71     unsigned prev_x, prev_y;
  72     AVRational frame_rate;
  73     int nb_samples;
  74 } AudioVectorScopeContext;
  75
  76 #define OFFSET(x) offsetof(AudioVectorScopeContext, x)
  77 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  78
  79 static const AVOption avectorscope_options[] = {
  80     { "mode", "set mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LISSAJOUS}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode" },
  81     { "m",    "set mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LISSAJOUS}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode" },
  82     { "lissajous",    "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LISSAJOUS},    0, 0, FLAGS, "mode" },
  83     { "lissajous_xy", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LISSAJOUS_XY}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
  84     { "polar",        "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=POLAR},        0, 0, FLAGS, "mode" },
  85     { "rate", "set video rate", OFFSET(frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"}, 0, INT_MAX, FLAGS },
  86     { "r",    "set video rate", OFFSET(frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"}, 0, INT_MAX, FLAGS },
  87     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="400x400"}, 0, 0, FLAGS },
  88     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="400x400"}, 0, 0, FLAGS },
  89     { "rc", "set red contrast",   OFFSET(contrast[0]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=40},  0, 255, FLAGS },
  90     { "gc", "set green contrast", OFFSET(contrast[1]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=160}, 0, 255, FLAGS },
  91     { "bc", "set blue contrast",  OFFSET(contrast[2]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=80},  0, 255, FLAGS },
  92     { "ac", "set alpha contrast", OFFSET(contrast[3]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=255}, 0, 255, FLAGS },
  93     { "rf", "set red fade",       OFFSET(fade[0]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=15}, 0, 255, FLAGS },
  94     { "gf", "set green fade",     OFFSET(fade[1]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=10}, 0, 255, FLAGS },
  95     { "bf", "set blue fade",      OFFSET(fade[2]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=5},  0, 255, FLAGS },
  96     { "af", "set alpha fade",     OFFSET(fade[3]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=5},  0, 255, FLAGS },
  97     { "zoom", "set zoom factor",  OFFSET(zoom), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},  0, 10, FLAGS },
  98     { "draw", "set draw mode", OFFSET(draw), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=DOT}, 0, DRAW_NB-1, FLAGS, "draw" },
  99     { "dot",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=DOT} , 0, 0, FLAGS, "draw" },
 100     { "line",  "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINE}, 0, 0, FLAGS, "draw" },
 101     { "scale", "set amplitude scale mode", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LIN}, 0, SCALE_NB-1, FLAGS, "scale" },
 102     { "lin",   "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LIN},  0, 0, FLAGS, "scale" },
 103     { "sqrt",  "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 104     { "cbrt",  "cube root",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 105     { "log",   "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},  0, 0, FLAGS, "scale" },
 106     { "swap", "swap x axis with y axis", OFFSET(swap), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64=1}, 0, 1, FLAGS },
 107     { "mirror", "mirror axis", OFFSET(mirror), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 3, FLAGS, "mirror" },
 108     { "none",  "no mirror", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "mirror" },
 109     { "x",  "mirror x",     0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "mirror" },
 110     { "y",  "mirror y",     0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=2}, 0, 0, FLAGS, "mirror" },
 111     { "xy", "mirror both",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=3}, 0, 0, FLAGS, "mirror" },
 112     { NULL }
 113 };
 114
 115 AVFILTER_DEFINE_CLASS(avectorscope);
 116
 117 static void draw_dot(AudioVectorScopeContext *s, unsigned x, unsigned y)
 118 {
 119     const int linesize = s->outpicref->linesize[0];
 120     uint8_t *dst;
 121
 122     if (s->zoom > 1) {
 123         if (y >= s->h || x >= s->w)
 124             return;
 125     } else {
 126         y = FFMIN(y, s->h - 1);
 127         x = FFMIN(x, s->w - 1);
 128     }
 129
 130     dst = &s->outpicref->data[0][y * linesize + x * 4];
 131     dst[0] = FFMIN(dst[0] + s->contrast[0], 255);
 132     dst[1] = FFMIN(dst[1] + s->contrast[1], 255);
 133     dst[2] = FFMIN(dst[2] + s->contrast[2], 255);
 134     dst[3] = FFMIN(dst[3] + s->contrast[3], 255);
 135 }
 136
 137 static void draw_line(AudioVectorScopeContext *s, int x0, int y0, int x1, int y1)
 138 {
 139     int dx = FFABS(x1-x0), sx = x0 < x1 ? 1 : -1;
 140     int dy = FFABS(y1-y0), sy = y0 < y1 ? 1 : -1;
 141     int err = (dx>dy ? dx : -dy) / 2, e2;
 142
 143     for (;;) {
 144         draw_dot(s, x0, y0);
 145
 146         if (x0 == x1 && y0 == y1)
 147             break;
 148
 149         e2 = err;
 150
 151         if (e2 >-dx) {
 152             err -= dy;
 153             x0 += sx;
 154         }
 155
 156         if (e2 < dy) {
 157             err += dx;
 158             y0 += sy;
 159         }
 160     }
 161 }
 162
 163 static void fade(AudioVectorScopeContext *s)
 164 {
 165     const int linesize = s->outpicref->linesize[0];
 166     int i, j;
 167
 168     if (s->fade[0] || s->fade[1] || s->fade[2]) {
 169         uint8_t *d = s->outpicref->data[0];
 170         for (i = 0; i < s->h; i++) {
 171             for (j = 0; j < s->w*4; j+=4) {
 172                 d[j+0] = FFMAX(d[j+0] - s->fade[0], 0);
 173                 d[j+1] = FFMAX(d[j+1] - s->fade[1], 0);
 174                 d[j+2] = FFMAX(d[j+2] - s->fade[2], 0);
 175                 d[j+3] = FFMAX(d[j+3] - s->fade[3], 0);
 176             }
 177             d += linesize;
 178         }
 179     }
 180 }
 181
 182 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 183 {
 184     AVFilterFormats *formats = NULL;
 185     AVFilterChannelLayouts *layout = NULL;
 186     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 187     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 188     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_FLT, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
 189     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_RGBA, AV_PIX_FMT_NONE };
 190     int ret;
 191
 192     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 193     if ((ret = ff_formats_ref         (formats, &inlink->out_formats        )) < 0 ||
 194         (ret = ff_add_channel_layout  (&layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO         )) < 0 ||
 195         (ret = ff_channel_layouts_ref (layout , &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
 196         return ret;
 197
 198     formats = ff_all_samplerates();
 199     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
 200         return ret;
 201
 202     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 203     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
 204         return ret;
 205
 206     return 0;
 207 }
 208
 209 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 210 {
 211     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 212     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 213
 214     s->nb_samples = FFMAX(1, av_rescale(inlink->sample_rate, s->frame_rate.den, s->frame_rate.num));
 215
 216     return 0;
 217 }
 218
 219 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 220 {
 221     AudioVectorScopeContext *s = outlink->src->priv;
 222
 223     outlink->w = s->w;
 224     outlink->h = s->h;
 225     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 226     outlink->frame_rate = s->frame_rate;
 227
 228     s->prev_x = s->hw = s->w / 2;
 229     s->prev_y = s->hh = s->mode == POLAR ? s->h - 1 : s->h / 2;
 230
 231     return 0;
 232 }
 233
 234 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
 235 {
 236     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 237     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 238     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 239     const int hw = s->hw;
 240     const int hh = s->hh;
 241     unsigned x, y;
 242     unsigned prev_x = s->prev_x, prev_y = s->prev_y;
 243     double zoom = s->zoom;
 244     int i;
 245
 246     if (!s->outpicref || s->outpicref->width  != outlink->w ||
 247                          s->outpicref->height != outlink->h) {
 248         av_frame_free(&s->outpicref);
 249         s->outpicref = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 250         if (!s->outpicref) {
 251             av_frame_free(&insamples);
 252             return AVERROR(ENOMEM);
 253         }
 254
 255         s->outpicref->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 256         for (i = 0; i < outlink->h; i++)
 257             memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0], 0, outlink->w * 4);
 258     }
 259     s->outpicref->pts = insamples->pts;
 260
 261     fade(s);
 262
 263     if (zoom < 1) {
 264         float max = 0;
 265
 266         switch (insamples->format) {
 267         case AV_SAMPLE_FMT_S16: {
 268             int16_t *samples = (int16_t *)insamples->data[0];
 269
 270             for (i = 0; i < insamples->nb_samples * 2; i++) {
 271                 float sample = samples[i] / (float)INT16_MAX;
 272                 max = FFMAX(FFABS(sample), max);
 273             }
 274
 275             }
 276             break;
 277         case AV_SAMPLE_FMT_FLT: {
 278             float *samples = (float *)insamples->data[0];
 279
 280             for (i = 0; i < insamples->nb_samples * 2; i++) {
 281                 max = FFMAX(FFABS(samples[i]), max);
 282             }
 283             }
 284             break;
 285         default:
 286             av_assert2(0);
 287         }
 288
 289         zoom = 1. / max;
 290     }
 291
 292     for (i = 0; i < insamples->nb_samples; i++) {
 293         int16_t *samples = (int16_t *)insamples->data[0] + i * 2;
 294         float *samplesf = (float *)insamples->data[0] + i * 2;
 295         float src[2];
 296
 297         switch (insamples->format) {
 298         case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 299             src[0] = samples[0] / (float)INT16_MAX;
 300             src[1] = samples[1] / (float)INT16_MAX;
 301             break;
 302         case AV_SAMPLE_FMT_FLT:
 303             src[0] = samplesf[0];
 304             src[1] = samplesf[1];
 305             break;
 306         default:
 307             av_assert2(0);
 308         }
 309
 310         switch (s->scale) {
 311         case SQRT:
 312             src[0] = FFSIGN(src[0]) * sqrtf(FFABS(src[0]));
 313             src[1] = FFSIGN(src[1]) * sqrtf(FFABS(src[1]));
 314             break;
 315         case CBRT:
 316             src[0] = FFSIGN(src[0]) * cbrtf(FFABS(src[0]));
 317             src[1] = FFSIGN(src[1]) * cbrtf(FFABS(src[1]));
 318             break;
 319         case LOG:
 320             src[0] = FFSIGN(src[0]) * logf(1 + FFABS(src[0])) / logf(2);
 321             src[1] = FFSIGN(src[1]) * logf(1 + FFABS(src[1])) / logf(2);
 322             break;
 323         }
 324
 325         if (s->mirror & 1)
 326             src[0] = -src[0];
 327
 328         if (s->mirror & 2)
 329             src[1] = -src[1];
 330
 331         if (s->swap)
 332             FFSWAP(float, src[0], src[1]);
 333
 334         if (s->mode == LISSAJOUS) {
 335             x = ((src[1] - src[0]) * zoom / 2 + 1) * hw;
 336             y = (1.0 - (src[0] + src[1]) * zoom / 2) * hh;
 337         } else if (s->mode == LISSAJOUS_XY) {
 338             x = (src[1] * zoom + 1) * hw;
 339             y = (src[0] * zoom + 1) * hh;
 340         } else {
 341             float sx, sy, cx, cy;
 342
 343             sx = src[1] * zoom;
 344             sy = src[0] * zoom;
 345             cx = sx * sqrtf(1 - 0.5 * sy * sy);
 346             cy = sy * sqrtf(1 - 0.5 * sx * sx);
 347             x = hw + hw * FFSIGN(cx + cy) * (cx - cy) * .7;
 348             y = s->h - s->h * fabsf(cx + cy) * .7;
 349         }
 350
 351         if (s->draw == DOT) {
 352             draw_dot(s, x, y);
 353         } else {
 354             draw_line(s, x, y, prev_x, prev_y);
 355         }
 356         prev_x = x;
 357         prev_y = y;
 358     }
 359
 360     s->prev_x = x, s->prev_y = y;
 361     av_frame_free(&insamples);
 362
 363     return ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
 364 }
 365
 366 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 367 {
 368     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 369     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 370     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 371     AVFrame *in;
 372     int ret;
 373
 374     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK(outlink, inlink);
 375
 376     ret = ff_inlink_consume_samples(inlink, s->nb_samples, s->nb_samples, &in);
 377     if (ret < 0)
 378         return ret;
 379     if (ret > 0)
 380         return filter_frame(inlink, in);
 381
 382     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(inlink, outlink);
 383     FF_FILTER_FORWARD_WANTED(outlink, inlink);
 384
 385     return FFERROR_NOT_READY;
 386 }
 387
 388 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 389 {
 390     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 391
 392     av_frame_free(&s->outpicref);
 393 }
 394
 395 static const AVFilterPad audiovectorscope_inputs[] = {
 396     {
 397         .name         = "default",
 398         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 399         .config_props = config_input,
 400     },
 401     { NULL }
 402 };
 403
 404 static const AVFilterPad audiovectorscope_outputs[] = {
 405     {
 406         .name         = "default",
 407         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 408         .config_props = config_output,
 409     },
 410     { NULL }
 411 };
 412
 413 AVFilter ff_avf_avectorscope = {
 414     .name          = "avectorscope",
 415     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to vectorscope video output."),
 416     .uninit        = uninit,
 417     .query_formats = query_formats,
 418     .priv_size     = sizeof(AudioVectorScopeContext),
 419     .activate      = activate,
 420     .inputs        = audiovectorscope_inputs,
 421     .outputs       = audiovectorscope_outputs,
 422     .priv_class    = &avectorscope_class,
 423 };