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     int swap;
  69     int mirror;
  70     unsigned prev_x, prev_y;
  71     AVRational frame_rate;
  72 } AudioVectorScopeContext;
  73
  74 #define OFFSET(x) offsetof(AudioVectorScopeContext, x)
  75 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  76
  77 static const AVOption avectorscope_options[] = {
  78     { "mode", "set mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LISSAJOUS}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode" },
  79     { "m",    "set mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LISSAJOUS}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode" },
  80     { "lissajous",    "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LISSAJOUS},    0, 0, FLAGS, "mode" },
  81     { "lissajous_xy", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LISSAJOUS_XY}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
  82     { "polar",        "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=POLAR},        0, 0, FLAGS, "mode" },
  83     { "rate", "set video rate", OFFSET(frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"}, 0, INT_MAX, FLAGS },
  84     { "r",    "set video rate", OFFSET(frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"}, 0, INT_MAX, FLAGS },
  85     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="400x400"}, 0, 0, FLAGS },
  86     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="400x400"}, 0, 0, FLAGS },
  87     { "rc", "set red contrast",   OFFSET(contrast[0]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=40},  0, 255, FLAGS },
  88     { "gc", "set green contrast", OFFSET(contrast[1]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=160}, 0, 255, FLAGS },
  89     { "bc", "set blue contrast",  OFFSET(contrast[2]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=80},  0, 255, FLAGS },
  90     { "ac", "set alpha contrast", OFFSET(contrast[3]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=255}, 0, 255, FLAGS },
  91     { "rf", "set red fade",       OFFSET(fade[0]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=15}, 0, 255, FLAGS },
  92     { "gf", "set green fade",     OFFSET(fade[1]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=10}, 0, 255, FLAGS },
  93     { "bf", "set blue fade",      OFFSET(fade[2]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=5},  0, 255, FLAGS },
  94     { "af", "set alpha fade",     OFFSET(fade[3]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=5},  0, 255, FLAGS },
  95     { "zoom", "set zoom factor",  OFFSET(zoom), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=1},  0, 10, FLAGS },
  96     { "draw", "set draw mode", OFFSET(draw), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=DOT}, 0, DRAW_NB-1, FLAGS, "draw" },
  97     { "dot",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=DOT} , 0, 0, FLAGS, "draw" },
  98     { "line",  "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINE}, 0, 0, FLAGS, "draw" },
  99     { "scale", "set amplitude scale mode", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LIN}, 0, SCALE_NB-1, FLAGS, "scale" },
 100     { "lin",   "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LIN},  0, 0, FLAGS, "scale" },
 101     { "sqrt",  "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 102     { "cbrt",  "cube root",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 103     { "log",   "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},  0, 0, FLAGS, "scale" },
 104     { "swap", "swap x axis with y axis", OFFSET(swap), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64=1}, 0, 1, FLAGS },
 105     { "mirror", "mirror axis", OFFSET(mirror), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 3, FLAGS, "mirror" },
 106     { "none",  "no mirror", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "mirror" },
 107     { "x",  "mirror x",     0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "mirror" },
 108     { "y",  "mirror y",     0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=2}, 0, 0, FLAGS, "mirror" },
 109     { "xy", "mirror both",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=3}, 0, 0, FLAGS, "mirror" },
 110     { NULL }
 111 };
 112
 113 AVFILTER_DEFINE_CLASS(avectorscope);
 114
 115 static void draw_dot(AudioVectorScopeContext *s, unsigned x, unsigned y)
 116 {
 117     const int linesize = s->outpicref->linesize[0];
 118     uint8_t *dst;
 119
 120     if (s->zoom > 1) {
 121         if (y >= s->h || x >= s->w)
 122             return;
 123     } else {
 124         y = FFMIN(y, s->h - 1);
 125         x = FFMIN(x, s->w - 1);
 126     }
 127
 128     dst = &s->outpicref->data[0][y * linesize + x * 4];
 129     dst[0] = FFMIN(dst[0] + s->contrast[0], 255);
 130     dst[1] = FFMIN(dst[1] + s->contrast[1], 255);
 131     dst[2] = FFMIN(dst[2] + s->contrast[2], 255);
 132     dst[3] = FFMIN(dst[3] + s->contrast[3], 255);
 133 }
 134
 135 static void draw_line(AudioVectorScopeContext *s, int x0, int y0, int x1, int y1)
 136 {
 137     int dx = FFABS(x1-x0), sx = x0 < x1 ? 1 : -1;
 138     int dy = FFABS(y1-y0), sy = y0 < y1 ? 1 : -1;
 139     int err = (dx>dy ? dx : -dy) / 2, e2;
 140
 141     for (;;) {
 142         draw_dot(s, x0, y0);
 143
 144         if (x0 == x1 && y0 == y1)
 145             break;
 146
 147         e2 = err;
 148
 149         if (e2 >-dx) {
 150             err -= dy;
 151             x0 += sx;
 152         }
 153
 154         if (e2 < dy) {
 155             err += dx;
 156             y0 += sy;
 157         }
 158     }
 159 }
 160
 161 static void fade(AudioVectorScopeContext *s)
 162 {
 163     const int linesize = s->outpicref->linesize[0];
 164     int i, j;
 165
 166     if (s->fade[0] || s->fade[1] || s->fade[2]) {
 167         uint8_t *d = s->outpicref->data[0];
 168         for (i = 0; i < s->h; i++) {
 169             for (j = 0; j < s->w*4; j+=4) {
 170                 d[j+0] = FFMAX(d[j+0] - s->fade[0], 0);
 171                 d[j+1] = FFMAX(d[j+1] - s->fade[1], 0);
 172                 d[j+2] = FFMAX(d[j+2] - s->fade[2], 0);
 173                 d[j+3] = FFMAX(d[j+3] - s->fade[3], 0);
 174             }
 175             d += linesize;
 176         }
 177     }
 178 }
 179
 180 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 181 {
 182     AVFilterFormats *formats = NULL;
 183     AVFilterChannelLayouts *layout = NULL;
 184     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 185     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 186     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_FLT, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
 187     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_RGBA, AV_PIX_FMT_NONE };
 188     int ret;
 189
 190     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 191     if ((ret = ff_formats_ref         (formats, &inlink->out_formats        )) < 0 ||
 192         (ret = ff_add_channel_layout  (&layout, AV_CH_LAYOUT_STEREO         )) < 0 ||
 193         (ret = ff_channel_layouts_ref (layout , &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
 194         return ret;
 195
 196     formats = ff_all_samplerates();
 197     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
 198         return ret;
 199
 200     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 201     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
 202         return ret;
 203
 204     return 0;
 205 }
 206
 207 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 208 {
 209     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 210     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 211     int nb_samples;
 212
 213     nb_samples = FFMAX(1024, ((double)inlink->sample_rate / av_q2d(s->frame_rate)) + 0.5);
 214     inlink->partial_buf_size =
 215     inlink->min_samples =
 216     inlink->max_samples = nb_samples;
 217
 218     return 0;
 219 }
 220
 221 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 222 {
 223     AudioVectorScopeContext *s = outlink->src->priv;
 224
 225     outlink->w = s->w;
 226     outlink->h = s->h;
 227     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 228     outlink->frame_rate = s->frame_rate;
 229
 230     s->prev_x = s->hw = s->w / 2;
 231     s->prev_y = s->hh = s->mode == POLAR ? s->h - 1 : s->h / 2;
 232
 233     return 0;
 234 }
 235
 236 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
 237 {
 238     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 239     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 240     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 241     const int hw = s->hw;
 242     const int hh = s->hh;
 243     unsigned x, y;
 244     unsigned prev_x = s->prev_x, prev_y = s->prev_y;
 245     double zoom = s->zoom;
 246     int i;
 247
 248     if (!s->outpicref || s->outpicref->width  != outlink->w ||
 249                          s->outpicref->height != outlink->h) {
 250         av_frame_free(&s->outpicref);
 251         s->outpicref = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 252         if (!s->outpicref) {
 253             av_frame_free(&insamples);
 254             return AVERROR(ENOMEM);
 255         }
 256
 257         s->outpicref->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 258         for (i = 0; i < outlink->h; i++)
 259             memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0], 0, outlink->w * 4);
 260     }
 261     s->outpicref->pts = insamples->pts;
 262
 263     fade(s);
 264
 265     if (zoom < 1) {
 266         float max = 0;
 267
 268         switch (insamples->format) {
 269         case AV_SAMPLE_FMT_S16: {
 270             int16_t *samples = (int16_t *)insamples->data[0];
 271
 272             for (i = 0; i < insamples->nb_samples * 2; i++) {
 273                 float sample = samples[i] / (float)INT16_MAX;
 274                 max = FFMAX(FFABS(sample), max);
 275             }
 276
 277             }
 278             break;
 279         case AV_SAMPLE_FMT_FLT: {
 280             float *samples = (float *)insamples->data[0];
 281
 282             for (i = 0; i < insamples->nb_samples * 2; i++) {
 283                 max = FFMAX(FFABS(samples[i]), max);
 284             }
 285             }
 286             break;
 287         default:
 288             av_assert2(0);
 289         }
 290
 291         zoom = 1. / max;
 292     }
 293
 294     for (i = 0; i < insamples->nb_samples; i++) {
 295         int16_t *samples = (int16_t *)insamples->data[0] + i * 2;
 296         float *samplesf = (float *)insamples->data[0] + i * 2;
 297         float src[2];
 298
 299         switch (insamples->format) {
 300         case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 301             src[0] = samples[0] / (float)INT16_MAX;
 302             src[1] = samples[1] / (float)INT16_MAX;
 303             break;
 304         case AV_SAMPLE_FMT_FLT:
 305             src[0] = samplesf[0];
 306             src[1] = samplesf[1];
 307             break;
 308         default:
 309             av_assert2(0);
 310         }
 311
 312         switch (s->scale) {
 313         case SQRT:
 314             src[0] = FFSIGN(src[0]) * sqrtf(FFABS(src[0]));
 315             src[1] = FFSIGN(src[1]) * sqrtf(FFABS(src[1]));
 316             break;
 317         case CBRT:
 318             src[0] = FFSIGN(src[0]) * cbrtf(FFABS(src[0]));
 319             src[1] = FFSIGN(src[1]) * cbrtf(FFABS(src[1]));
 320             break;
 321         case LOG:
 322             src[0] = FFSIGN(src[0]) * logf(1 + FFABS(src[0])) / logf(2);
 323             src[1] = FFSIGN(src[1]) * logf(1 + FFABS(src[1])) / logf(2);
 324             break;
 325         }
 326
 327         if (s->mirror & 1)
 328             src[0] = -src[0];
 329
 330         if (s->mirror & 2)
 331             src[1] = -src[1];
 332
 333         if (s->swap)
 334             FFSWAP(float, src[0], src[1]);
 335
 336         if (s->mode == LISSAJOUS) {
 337             x = ((src[1] - src[0]) * zoom / 2 + 1) * hw;
 338             y = (1.0 - (src[0] + src[1]) * zoom / 2) * hh;
 339         } else if (s->mode == LISSAJOUS_XY) {
 340             x = (src[1] * zoom + 1) * hw;
 341             y = (src[0] * zoom + 1) * hh;
 342         } else {
 343             float sx, sy, cx, cy;
 344
 345             sx = src[1] * zoom;
 346             sy = src[0] * zoom;
 347             cx = sx * sqrtf(1 - 0.5 * sy * sy);
 348             cy = sy * sqrtf(1 - 0.5 * sx * sx);
 349             x = hw + hw * FFSIGN(cx + cy) * (cx - cy) * .7;
 350             y = s->h - s->h * fabsf(cx + cy) * .7;
 351         }
 352
 353         if (s->draw == DOT) {
 354             draw_dot(s, x, y);
 355         } else {
 356             draw_line(s, x, y, prev_x, prev_y);
 357         }
 358         prev_x = x;
 359         prev_y = y;
 360     }
 361
 362     s->prev_x = x, s->prev_y = y;
 363     av_frame_free(&insamples);
 364
 365     return ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
 366 }
 367
 368 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 369 {
 370     AudioVectorScopeContext *s = ctx->priv;
 371
 372     av_frame_free(&s->outpicref);
 373 }
 374
 375 static const AVFilterPad audiovectorscope_inputs[] = {
 376     {
 377         .name         = "default",
 378         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 379         .config_props = config_input,
 380         .filter_frame = filter_frame,
 381     },
 382     { NULL }
 383 };
 384
 385 static const AVFilterPad audiovectorscope_outputs[] = {
 386     {
 387         .name         = "default",
 388         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 389         .config_props = config_output,
 390     },
 391     { NULL }
 392 };
 393
 394 AVFilter ff_avf_avectorscope = {
 395     .name          = "avectorscope",
 396     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to vectorscope video output."),
 397     .uninit        = uninit,
 398     .query_formats = query_formats,
 399     .priv_size     = sizeof(AudioVectorScopeContext),
 400     .inputs        = audiovectorscope_inputs,
 401     .outputs       = audiovectorscope_outputs,
 402     .priv_class    = &avectorscope_class,
 403 };