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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2014 Muhammad Faiz <mfcc64@gmail.com>
   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 #include "config.h"
  22 #include "libavcodec/avfft.h"
  23 #include "libavutil/avassert.h"
  24 #include "libavutil/channel_layout.h"
  25 #include "libavutil/opt.h"
  26 #include "libavutil/xga_font_data.h"
  27 #include "libavutil/eval.h"
  28 #include "avfilter.h"
  29 #include "internal.h"
  30
  31 #include <math.h>
  32 #include <stdlib.h>
  33
  34 #if CONFIG_LIBFREETYPE
  35 #include <ft2build.h>
  36 #include FT_FREETYPE_H
  37 #endif
  38
  39 /* this filter is designed to do 16 bins/semitones constant Q transform with Brown-Puckette algorithm
  40  * start from E0 to D#10 (10 octaves)
  41  * so there are 16 bins/semitones * 12 semitones/octaves * 10 octaves = 1920 bins
  42  * match with full HD resolution */
  43
  44 #define VIDEO_WIDTH 1920
  45 #define VIDEO_HEIGHT 1080
  46 #define FONT_HEIGHT 32
  47 #define SPECTOGRAM_HEIGHT ((VIDEO_HEIGHT-FONT_HEIGHT)/2)
  48 #define SPECTOGRAM_START (VIDEO_HEIGHT-SPECTOGRAM_HEIGHT)
  49 #define BASE_FREQ 20.051392800492
  50 #define TLENGTH_MIN 0.001
  51 #define TLENGTH_DEFAULT "384/f*tc/(384/f+tc)"
  52 #define VOLUME_MIN 1e-10
  53 #define VOLUME_MAX 100.0
  54 #define FONTCOLOR_DEFAULT "st(0, (midi(f)-59.5)/12);" \
  55     "st(1, if(between(ld(0),0,1), 0.5-0.5*cos(2*PI*ld(0)), 0));" \
  56     "r(1-ld(1)) + b(ld(1))"
  57
  58 typedef struct {
  59     FFTSample *values;
  60     int start, len;
  61 } Coeffs;
  62
  63 typedef struct {
  64     const AVClass *class;
  65     AVFrame *outpicref;
  66     FFTContext *fft_context;
  67     FFTComplex *fft_data;
  68     FFTComplex *fft_result;
  69     uint8_t *spectogram;
  70     Coeffs coeffs[VIDEO_WIDTH];
  71     uint8_t *font_alpha;
  72     char *fontfile;     /* using freetype */
  73     uint8_t fontcolor_value[VIDEO_WIDTH*3];  /* result of fontcolor option */
  74     int64_t frame_count;
  75     int spectogram_count;
  76     int spectogram_index;
  77     int fft_bits;
  78     int req_fullfilled;
  79     int remaining_fill;
  80     char *tlength;
  81     char *volume;
  82     char *fontcolor;
  83     double timeclamp;   /* lower timeclamp, time-accurate, higher timeclamp, freq-accurate (at low freq)*/
  84     float coeffclamp;   /* lower coeffclamp, more precise, higher coeffclamp, faster */
  85     int fullhd;         /* if true, output video is at full HD resolution, otherwise it will be halved */
  86     float gamma;        /* lower gamma, more contrast, higher gamma, more range */
  87     float gamma2;       /* gamma of bargraph */
  88     int fps;            /* the required fps is so strict, so it's enough to be int, but 24000/1001 etc cannot be encoded */
  89     int count;          /* fps * count = transform rate */
  90     int draw_text;
  91 } ShowCQTContext;
  92
  93 #define OFFSET(x) offsetof(ShowCQTContext, x)
  94 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  95
  96 static const AVOption showcqt_options[] = {
  97     { "volume", "set volume", OFFSET(volume), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "16" }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  98     { "tlength", "set transform length", OFFSET(tlength), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = TLENGTH_DEFAULT }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  99     { "timeclamp", "set timeclamp", OFFSET(timeclamp), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = 0.17 }, 0.1, 1.0, FLAGS },
 100     { "coeffclamp", "set coeffclamp", OFFSET(coeffclamp), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 }, 0.1, 10, FLAGS },
 101     { "gamma", "set gamma", OFFSET(gamma), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 3 }, 1, 7, FLAGS },
 102     { "gamma2", "set gamma of bargraph", OFFSET(gamma2), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 }, 1, 7, FLAGS },
 103     { "fullhd", "set full HD resolution", OFFSET(fullhd), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 }, 0, 1, FLAGS },
 104     { "fps", "set video fps", OFFSET(fps), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 25 }, 10, 100, FLAGS },
 105     { "count", "set number of transform per frame", OFFSET(count), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 6 }, 1, 30, FLAGS },
 106     { "fontfile", "set font file", OFFSET(fontfile), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 107     { "fontcolor", "set font color", OFFSET(fontcolor), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = FONTCOLOR_DEFAULT }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 108     { "text", "draw text", OFFSET(draw_text), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 }, 0, 1, FLAGS },
 109     { NULL }
 110 };
 111
 112 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showcqt);
 113
 114 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 115 {
 116     int k;
 117
 118     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
 119     av_fft_end(s->fft_context);
 120     s->fft_context = NULL;
 121     for (k = 0; k < VIDEO_WIDTH; k++)
 122         av_freep(&s->coeffs[k].values);
 123     av_freep(&s->fft_data);
 124     av_freep(&s->fft_result);
 125     av_freep(&s->spectogram);
 126     av_freep(&s->font_alpha);
 127     av_frame_free(&s->outpicref);
 128 }
 129
 130 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 131 {
 132     AVFilterFormats *formats = NULL;
 133     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 134     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 135     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 136     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_FLT, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
 137     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_NONE };
 138     static const int64_t channel_layouts[] = { AV_CH_LAYOUT_STEREO, AV_CH_LAYOUT_STEREO_DOWNMIX, -1 };
 139     static const int samplerates[] = { 44100, 48000, -1 };
 140
 141     /* set input audio formats */
 142     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 143     if (!formats)
 144         return AVERROR(ENOMEM);
 145     ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats);
 146
 147     layouts = avfilter_make_format64_list(channel_layouts);
 148     if (!layouts)
 149         return AVERROR(ENOMEM);
 150     ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts);
 151
 152     formats = ff_make_format_list(samplerates);
 153     if (!formats)
 154         return AVERROR(ENOMEM);
 155     ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates);
 156
 157     /* set output video format */
 158     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 159     if (!formats)
 160         return AVERROR(ENOMEM);
 161     ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats);
 162
 163     return 0;
 164 }
 165
 166 #if CONFIG_LIBFREETYPE
 167 static void load_freetype_font(AVFilterContext *ctx)
 168 {
 169     static const char str[] = "EF G A BC D ";
 170     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
 171     FT_Library lib = NULL;
 172     FT_Face face = NULL;
 173     int video_scale = s->fullhd ? 2 : 1;
 174     int video_width = (VIDEO_WIDTH/2) * video_scale;
 175     int font_height = (FONT_HEIGHT/2) * video_scale;
 176     int font_width = 8 * video_scale;
 177     int font_repeat = font_width * 12;
 178     int linear_hori_advance = font_width * 65536;
 179     int non_monospace_warning = 0;
 180     int x;
 181
 182     s->font_alpha = NULL;
 183
 184     if (!s->fontfile)
 185         return;
 186
 187     if (FT_Init_FreeType(&lib))
 188         goto fail;
 189
 190     if (FT_New_Face(lib, s->fontfile, 0, &face))
 191         goto fail;
 192
 193     if (FT_Set_Char_Size(face, 16*64, 0, 0, 0))
 194         goto fail;
 195
 196     if (FT_Load_Char(face, 'A', FT_LOAD_RENDER))
 197         goto fail;
 198
 199     if (FT_Set_Char_Size(face, 16*64 * linear_hori_advance / face->glyph->linearHoriAdvance, 0, 0, 0))
 200         goto fail;
 201
 202     s->font_alpha = av_malloc_array(font_height, video_width);
 203     if (!s->font_alpha)
 204         goto fail;
 205
 206     memset(s->font_alpha, 0, font_height * video_width);
 207
 208     for (x = 0; x < 12; x++) {
 209         int sx, sy, rx, bx, by, dx, dy;
 210
 211         if (str[x] == ' ')
 212             continue;
 213
 214         if (FT_Load_Char(face, str[x], FT_LOAD_RENDER))
 215             goto fail;
 216
 217         if (face->glyph->advance.x != font_width*64 && !non_monospace_warning) {
 218             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Font is not monospace\n");
 219             non_monospace_warning = 1;
 220         }
 221
 222         sy = font_height - 4*video_scale - face->glyph->bitmap_top;
 223         for (rx = 0; rx < 10; rx++) {
 224             sx = rx * font_repeat + x * font_width + face->glyph->bitmap_left;
 225             for (by = 0; by < face->glyph->bitmap.rows; by++) {
 226                 dy = by + sy;
 227                 if (dy < 0)
 228                     continue;
 229                 if (dy >= font_height)
 230                     break;
 231
 232                 for (bx = 0; bx < face->glyph->bitmap.width; bx++) {
 233                     dx = bx + sx;
 234                     if (dx < 0)
 235                         continue;
 236                     if (dx >= video_width)
 237                         break;
 238                     s->font_alpha[dy*video_width+dx] = face->glyph->bitmap.buffer[by*face->glyph->bitmap.width+bx];
 239                 }
 240             }
 241         }
 242     }
 243
 244     FT_Done_Face(face);
 245     FT_Done_FreeType(lib);
 246     return;
 247
 248     fail:
 249     av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Error while loading freetype font, using default font instead\n");
 250     FT_Done_Face(face);
 251     FT_Done_FreeType(lib);
 252     av_freep(&s->font_alpha);
 253     return;
 254 }
 255 #endif
 256
 257 static double a_weighting(void *p, double f)
 258 {
 259     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f*f*f);
 260     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0) *
 261            sqrt((f*f + 107.7*107.7) * (f*f + 737.9*737.9));
 262     return ret;
 263 }
 264
 265 static double b_weighting(void *p, double f)
 266 {
 267     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f*f);
 268     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0) * sqrt(f*f + 158.5*158.5);
 269     return ret;
 270 }
 271
 272 static double c_weighting(void *p, double f)
 273 {
 274     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f);
 275     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0);
 276     return ret;
 277 }
 278
 279 static double midi(void *p, double f)
 280 {
 281     return log2(f/440.0) * 12.0 + 69.0;
 282 }
 283
 284 static double r_func(void *p, double x)
 285 {
 286     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
 287     return (int)(x*255.0+0.5) << 16;
 288 }
 289
 290 static double g_func(void *p, double x)
 291 {
 292     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
 293     return (int)(x*255.0+0.5) << 8;
 294 }
 295
 296 static double b_func(void *p, double x)
 297 {
 298     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
 299     return (int)(x*255.0+0.5);
 300 }
 301
 302 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 303 {
 304     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 305     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 306     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
 307     AVExpr *tlength_expr = NULL, *volume_expr = NULL, *fontcolor_expr = NULL;
 308     uint8_t *fontcolor_value = s->fontcolor_value;
 309     static const char * const expr_vars[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", NULL };
 310     static const char * const expr_func_names[] = { "a_weighting", "b_weighting", "c_weighting", NULL };
 311     static const char * const expr_fontcolor_func_names[] = { "midi", "r", "g", "b", NULL };
 312     static double (* const expr_funcs[])(void *, double) = { a_weighting, b_weighting, c_weighting, NULL };
 313     static double (* const expr_fontcolor_funcs[])(void *, double) = { midi, r_func, g_func, b_func, NULL };
 314     int fft_len, k, x, ret;
 315     int num_coeffs = 0;
 316     int rate = inlink->sample_rate;
 317     double max_len = rate * (double) s->timeclamp;
 318     int video_scale = s->fullhd ? 2 : 1;
 319     int video_width = (VIDEO_WIDTH/2) * video_scale;
 320     int video_height = (VIDEO_HEIGHT/2) * video_scale;
 321     int spectogram_height = (SPECTOGRAM_HEIGHT/2) * video_scale;
 322
 323     s->fft_bits = ceil(log2(max_len));
 324     fft_len = 1 << s->fft_bits;
 325
 326     if (rate % (s->fps * s->count)) {
 327         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Rate (%u) is not divisible by fps*count (%u*%u)\n", rate, s->fps, s->count);
 328         return AVERROR(EINVAL);
 329     }
 330
 331     s->fft_data         = av_malloc_array(fft_len, sizeof(*s->fft_data));
 332     s->fft_result       = av_malloc_array(fft_len + 1, sizeof(*s->fft_result));
 333     s->fft_context      = av_fft_init(s->fft_bits, 0);
 334
 335     if (!s->fft_data || !s->fft_result || !s->fft_context)
 336         return AVERROR(ENOMEM);
 337
 338 #if CONFIG_LIBFREETYPE
 339     load_freetype_font(ctx);
 340 #else
 341     if (s->fontfile)
 342         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Freetype is not available, ignoring fontfile option\n");
 343     s->font_alpha = NULL;
 344 #endif
 345
 346     ret = av_expr_parse(&tlength_expr, s->tlength, expr_vars, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
 347     if (ret < 0)
 348         goto eval_error;
 349
 350     ret = av_expr_parse(&volume_expr, s->volume, expr_vars, expr_func_names,
 351                         expr_funcs, NULL, NULL, 0, ctx);
 352     if (ret < 0)
 353         goto eval_error;
 354
 355     ret = av_expr_parse(&fontcolor_expr, s->fontcolor, expr_vars, expr_fontcolor_func_names,
 356                         expr_fontcolor_funcs, NULL, NULL, 0, ctx);
 357     if (ret < 0)
 358         goto eval_error;
 359
 360     for (k = 0; k < VIDEO_WIDTH; k++) {
 361         double freq = BASE_FREQ * exp2(k * (1.0/192.0));
 362         double flen, center, tlength, volume;
 363         int start, end;
 364         double expr_vars_val[] = { s->timeclamp, s->timeclamp, freq, freq, freq, 0 };
 365
 366         tlength = av_expr_eval(tlength_expr, expr_vars_val, NULL);
 367         if (isnan(tlength)) {
 368             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: tlength is nan, setting it to %g\n", freq, s->timeclamp);
 369             tlength = s->timeclamp;
 370         } else if (tlength < TLENGTH_MIN) {
 371             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: tlength is %g, setting it to %g\n", freq, tlength, TLENGTH_MIN);
 372             tlength = TLENGTH_MIN;
 373         } else if (tlength > s->timeclamp) {
 374             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: tlength is %g, setting it to %g\n", freq, tlength, s->timeclamp);
 375             tlength = s->timeclamp;
 376         }
 377
 378         volume = FFABS(av_expr_eval(volume_expr, expr_vars_val, NULL));
 379         if (isnan(volume)) {
 380             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: volume is nan, setting it to 0\n", freq);
 381             volume = VOLUME_MIN;
 382         } else if (volume < VOLUME_MIN) {
 383             volume = VOLUME_MIN;
 384         } else if (volume > VOLUME_MAX) {
 385             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: volume is %g, setting it to %g\n", freq, volume, VOLUME_MAX);
 386             volume = VOLUME_MAX;
 387         }
 388
 389         if (s->fullhd || !(k & 1)) {
 390             int fontcolor = av_expr_eval(fontcolor_expr, expr_vars_val, NULL);
 391             fontcolor_value[0] = (fontcolor >> 16) & 0xFF;
 392             fontcolor_value[1] = (fontcolor >> 8) & 0xFF;
 393             fontcolor_value[2] = fontcolor & 0xFF;
 394             fontcolor_value += 3;
 395         }
 396
 397         /* direct frequency domain windowing */
 398         flen = 8.0 * fft_len / (tlength * rate);
 399         center = freq * fft_len / rate;
 400         start = FFMAX(0, ceil(center - 0.5 * flen));
 401         end = FFMIN(fft_len, floor(center + 0.5 * flen));
 402         s->coeffs[k].len = end - start + 1;
 403         s->coeffs[k].start = start;
 404         num_coeffs += s->coeffs[k].len;
 405         s->coeffs[k].values = av_malloc_array(s->coeffs[k].len, sizeof(*s->coeffs[k].values));
 406         if (!s->coeffs[k].values) {
 407             ret = AVERROR(ENOMEM);
 408             goto eval_error;
 409         }
 410         for (x = start; x <= end; x++) {
 411             int sign = (x & 1) ? (-1) : 1;
 412             double u = 2.0 * M_PI * (x - center) * (1.0/flen);
 413             /* nuttall window */
 414             double w = 0.355768 + 0.487396 * cos(u) + 0.144232 * cos(2*u) + 0.012604 * cos(3*u);
 415             s->coeffs[k].values[x-start] = sign * volume * (1.0/fft_len) * w;
 416         }
 417     }
 418     av_expr_free(fontcolor_expr);
 419     av_expr_free(volume_expr);
 420     av_expr_free(tlength_expr);
 421     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "fft_len=%u, num_coeffs=%u\n", fft_len, num_coeffs);
 422
 423     outlink->w = video_width;
 424     outlink->h = video_height;
 425
 426     s->req_fullfilled = 0;
 427     s->spectogram_index = 0;
 428     s->frame_count = 0;
 429     s->spectogram_count = 0;
 430     s->remaining_fill = fft_len >> 1;
 431     memset(s->fft_data, 0, fft_len * sizeof(*s->fft_data));
 432
 433     s->outpicref = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 434     if (!s->outpicref)
 435         return AVERROR(ENOMEM);
 436
 437     s->spectogram = av_calloc(spectogram_height, s->outpicref->linesize[0]);
 438     if (!s->spectogram)
 439         return AVERROR(ENOMEM);
 440
 441     outlink->sample_aspect_ratio = av_make_q(1, 1);
 442     outlink->time_base = av_make_q(1, s->fps);
 443     outlink->frame_rate = av_make_q(s->fps, 1);
 444     return 0;
 445
 446 eval_error:
 447     av_expr_free(fontcolor_expr);
 448     av_expr_free(volume_expr);
 449     av_expr_free(tlength_expr);
 450     return ret;
 451 }
 452
 453 static int plot_cqt(AVFilterLink *inlink)
 454 {
 455     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 456     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
 457     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 458     int fft_len = 1 << s->fft_bits;
 459     FFTSample result[VIDEO_WIDTH][4];
 460     int x, y, ret = 0;
 461     int linesize = s->outpicref->linesize[0];
 462     int video_scale = s->fullhd ? 2 : 1;
 463     int video_width = (VIDEO_WIDTH/2) * video_scale;
 464     int spectogram_height = (SPECTOGRAM_HEIGHT/2) * video_scale;
 465     int spectogram_start = (SPECTOGRAM_START/2) * video_scale;
 466     int font_height = (FONT_HEIGHT/2) * video_scale;
 467
 468     /* real part contains left samples, imaginary part contains right samples */
 469     memcpy(s->fft_result, s->fft_data, fft_len * sizeof(*s->fft_data));
 470     av_fft_permute(s->fft_context, s->fft_result);
 471     av_fft_calc(s->fft_context, s->fft_result);
 472     s->fft_result[fft_len] = s->fft_result[0];
 473
 474     /* calculating cqt */
 475     for (x = 0; x < VIDEO_WIDTH; x++) {
 476         int u;
 477         FFTComplex v = {0,0};
 478         FFTComplex w = {0,0};
 479         FFTComplex l, r;
 480
 481         for (u = 0; u < s->coeffs[x].len; u++) {
 482             FFTSample value = s->coeffs[x].values[u];
 483             int index = s->coeffs[x].start + u;
 484             v.re += value * s->fft_result[index].re;
 485             v.im += value * s->fft_result[index].im;
 486             w.re += value * s->fft_result[fft_len - index].re;
 487             w.im += value * s->fft_result[fft_len - index].im;
 488         }
 489
 490         /* separate left and right, (and multiply by 2.0) */
 491         l.re = v.re + w.re;
 492         l.im = v.im - w.im;
 493         r.re = w.im + v.im;
 494         r.im = w.re - v.re;
 495         /* result is power, not amplitude */
 496         result[x][0] = l.re * l.re + l.im * l.im;
 497         result[x][2] = r.re * r.re + r.im * r.im;
 498         result[x][1] = 0.5f * (result[x][0] + result[x][2]);
 499
 500         if (s->gamma2 == 1.0f)
 501             result[x][3] = result[x][1];
 502         else if (s->gamma2 == 2.0f)
 503             result[x][3] = sqrtf(result[x][1]);
 504         else if (s->gamma2 == 3.0f)
 505             result[x][3] = cbrtf(result[x][1]);
 506         else if (s->gamma2 == 4.0f)
 507             result[x][3] = sqrtf(sqrtf(result[x][1]));
 508         else
 509             result[x][3] = expf(logf(result[x][1]) * (1.0f / s->gamma2));
 510
 511         result[x][0] = FFMIN(1.0f, result[x][0]);
 512         result[x][1] = FFMIN(1.0f, result[x][1]);
 513         result[x][2] = FFMIN(1.0f, result[x][2]);
 514         if (s->gamma == 1.0f) {
 515             result[x][0] = 255.0f * result[x][0];
 516             result[x][1] = 255.0f * result[x][1];
 517             result[x][2] = 255.0f * result[x][2];
 518         } else if (s->gamma == 2.0f) {
 519             result[x][0] = 255.0f * sqrtf(result[x][0]);
 520             result[x][1] = 255.0f * sqrtf(result[x][1]);
 521             result[x][2] = 255.0f * sqrtf(result[x][2]);
 522         } else if (s->gamma == 3.0f) {
 523             result[x][0] = 255.0f * cbrtf(result[x][0]);
 524             result[x][1] = 255.0f * cbrtf(result[x][1]);
 525             result[x][2] = 255.0f * cbrtf(result[x][2]);
 526         } else if (s->gamma == 4.0f) {
 527             result[x][0] = 255.0f * sqrtf(sqrtf(result[x][0]));
 528             result[x][1] = 255.0f * sqrtf(sqrtf(result[x][1]));
 529             result[x][2] = 255.0f * sqrtf(sqrtf(result[x][2]));
 530         } else {
 531             result[x][0] = 255.0f * expf(logf(result[x][0]) * (1.0f / s->gamma));
 532             result[x][1] = 255.0f * expf(logf(result[x][1]) * (1.0f / s->gamma));
 533             result[x][2] = 255.0f * expf(logf(result[x][2]) * (1.0f / s->gamma));
 534         }
 535     }
 536
 537     if (!s->fullhd) {
 538         for (x = 0; x < video_width; x++) {
 539             result[x][0] = 0.5f * (result[2*x][0] + result[2*x+1][0]);
 540             result[x][1] = 0.5f * (result[2*x][1] + result[2*x+1][1]);
 541             result[x][2] = 0.5f * (result[2*x][2] + result[2*x+1][2]);
 542             result[x][3] = 0.5f * (result[2*x][3] + result[2*x+1][3]);
 543         }
 544     }
 545
 546     for (x = 0; x < video_width; x++) {
 547         s->spectogram[s->spectogram_index*linesize + 3*x] = result[x][0] + 0.5f;
 548         s->spectogram[s->spectogram_index*linesize + 3*x + 1] = result[x][1] + 0.5f;
 549         s->spectogram[s->spectogram_index*linesize + 3*x + 2] = result[x][2] + 0.5f;
 550     }
 551
 552     /* drawing */
 553     if (!s->spectogram_count) {
 554         uint8_t *data = (uint8_t*) s->outpicref->data[0];
 555         float rcp_result[VIDEO_WIDTH];
 556         int total_length = linesize * spectogram_height;
 557         int back_length = linesize * s->spectogram_index;
 558
 559         for (x = 0; x < video_width; x++)
 560             rcp_result[x] = 1.0f / (result[x][3]+0.0001f);
 561
 562         /* drawing bar */
 563         for (y = 0; y < spectogram_height; y++) {
 564             float height = (spectogram_height - y) * (1.0f/spectogram_height);
 565             uint8_t *lineptr = data + y * linesize;
 566             for (x = 0; x < video_width; x++) {
 567                 float mul;
 568                 if (result[x][3] <= height) {
 569                     *lineptr++ = 0;
 570                     *lineptr++ = 0;
 571                     *lineptr++ = 0;
 572                 } else {
 573                     mul = (result[x][3] - height) * rcp_result[x];
 574                     *lineptr++ = mul * result[x][0] + 0.5f;
 575                     *lineptr++ = mul * result[x][1] + 0.5f;
 576                     *lineptr++ = mul * result[x][2] + 0.5f;
 577                 }
 578             }
 579         }
 580
 581         /* drawing font */
 582         if (s->font_alpha && s->draw_text) {
 583             for (y = 0; y < font_height; y++) {
 584                 uint8_t *lineptr = data + (spectogram_height + y) * linesize;
 585                 uint8_t *spectogram_src = s->spectogram + s->spectogram_index * linesize;
 586                 uint8_t *fontcolor_value = s->fontcolor_value;
 587                 for (x = 0; x < video_width; x++) {
 588                     uint8_t alpha = s->font_alpha[y*video_width+x];
 589                     lineptr[3*x] = (spectogram_src[3*x] * (255-alpha) + fontcolor_value[0] * alpha + 255) >> 8;
 590                     lineptr[3*x+1] = (spectogram_src[3*x+1] * (255-alpha) + fontcolor_value[1] * alpha + 255) >> 8;
 591                     lineptr[3*x+2] = (spectogram_src[3*x+2] * (255-alpha) + fontcolor_value[2] * alpha + 255) >> 8;
 592                     fontcolor_value += 3;
 593                 }
 594             }
 595         } else if (s->draw_text) {
 596             for (y = 0; y < font_height; y++) {
 597                 uint8_t *lineptr = data + (spectogram_height + y) * linesize;
 598                 memcpy(lineptr, s->spectogram + s->spectogram_index * linesize, video_width*3);
 599             }
 600             for (x = 0; x < video_width; x += video_width/10) {
 601                 int u;
 602                 static const char str[] = "EF G A BC D ";
 603                 uint8_t *startptr = data + spectogram_height * linesize + x * 3;
 604                 for (u = 0; str[u]; u++) {
 605                     int v;
 606                     for (v = 0; v < 16; v++) {
 607                         uint8_t *p = startptr + v * linesize * video_scale + 8 * 3 * u * video_scale;
 608                         int ux = x + 8 * u * video_scale;
 609                         int mask;
 610                         for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
 611                             if (mask & avpriv_vga16_font[str[u] * 16 + v]) {
 612                                 p[0] = s->fontcolor_value[3*ux];
 613                                 p[1] = s->fontcolor_value[3*ux+1];
 614                                 p[2] = s->fontcolor_value[3*ux+2];
 615                                 if (video_scale == 2) {
 616                                     p[linesize] = p[0];
 617                                     p[linesize+1] = p[1];
 618                                     p[linesize+2] = p[2];
 619                                     p[3] = p[linesize+3] = s->fontcolor_value[3*ux+3];
 620                                     p[4] = p[linesize+4] = s->fontcolor_value[3*ux+4];
 621                                     p[5] = p[linesize+5] = s->fontcolor_value[3*ux+5];
 622                                 }
 623                             }
 624                             p  += 3 * video_scale;
 625                             ux += video_scale;
 626                         }
 627                     }
 628                 }
 629             }
 630         } else {
 631             for (y = 0; y < font_height; y++) {
 632                 uint8_t *lineptr = data + (spectogram_height + y) * linesize;
 633                 uint8_t *spectogram_src = s->spectogram + s->spectogram_index * linesize;
 634                 for (x = 0; x < video_width; x++) {
 635                     lineptr[3*x] = spectogram_src[3*x];
 636                     lineptr[3*x+1] = spectogram_src[3*x+1];
 637                     lineptr[3*x+2] = spectogram_src[3*x+2];
 638                 }
 639             }
 640         }
 641
 642         /* drawing spectogram/sonogram */
 643         data += spectogram_start * linesize;
 644         memcpy(data, s->spectogram + s->spectogram_index*linesize, total_length - back_length);
 645
 646         data += total_length - back_length;
 647         if (back_length)
 648             memcpy(data, s->spectogram, back_length);
 649
 650         s->outpicref->pts = s->frame_count;
 651         ret = ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
 652         s->req_fullfilled = 1;
 653         s->frame_count++;
 654     }
 655     s->spectogram_count = (s->spectogram_count + 1) % s->count;
 656     s->spectogram_index = (s->spectogram_index + spectogram_height - 1) % spectogram_height;
 657     return ret;
 658 }
 659
 660 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
 661 {
 662     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 663     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
 664     int step = inlink->sample_rate / (s->fps * s->count);
 665     int fft_len = 1 << s->fft_bits;
 666     int remaining;
 667     float *audio_data;
 668
 669     if (!insamples) {
 670         while (s->remaining_fill < (fft_len >> 1)) {
 671             int ret, x;
 672             memset(&s->fft_data[fft_len - s->remaining_fill], 0, sizeof(*s->fft_data) * s->remaining_fill);
 673             ret = plot_cqt(inlink);
 674             if (ret < 0)
 675                 return ret;
 676             for (x = 0; x < (fft_len-step); x++)
 677                 s->fft_data[x] = s->fft_data[x+step];
 678             s->remaining_fill += step;
 679         }
 680         return AVERROR_EOF;
 681     }
 682
 683     remaining = insamples->nb_samples;
 684     audio_data = (float*) insamples->data[0];
 685
 686     while (remaining) {
 687         if (remaining >= s->remaining_fill) {
 688             int i = insamples->nb_samples - remaining;
 689             int j = fft_len - s->remaining_fill;
 690             int m, ret;
 691             for (m = 0; m < s->remaining_fill; m++) {
 692                 s->fft_data[j+m].re = audio_data[2*(i+m)];
 693                 s->fft_data[j+m].im = audio_data[2*(i+m)+1];
 694             }
 695             ret = plot_cqt(inlink);
 696             if (ret < 0) {
 697                 av_frame_free(&insamples);
 698                 return ret;
 699             }
 700             remaining -= s->remaining_fill;
 701             for (m = 0; m < fft_len-step; m++)
 702                 s->fft_data[m] = s->fft_data[m+step];
 703             s->remaining_fill = step;
 704         } else {
 705             int i = insamples->nb_samples - remaining;
 706             int j = fft_len - s->remaining_fill;
 707             int m;
 708             for (m = 0; m < remaining; m++) {
 709                 s->fft_data[m+j].re = audio_data[2*(i+m)];
 710                 s->fft_data[m+j].im = audio_data[2*(i+m)+1];
 711             }
 712             s->remaining_fill -= remaining;
 713             remaining = 0;
 714         }
 715     }
 716     av_frame_free(&insamples);
 717     return 0;
 718 }
 719
 720 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 721 {
 722     ShowCQTContext *s = outlink->src->priv;
 723     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
 724     int ret;
 725
 726     s->req_fullfilled = 0;
 727     do {
 728         ret = ff_request_frame(inlink);
 729     } while (!s->req_fullfilled && ret >= 0);
 730
 731     if (ret == AVERROR_EOF && s->outpicref)
 732         filter_frame(inlink, NULL);
 733     return ret;
 734 }
 735
 736 static const AVFilterPad showcqt_inputs[] = {
 737     {
 738         .name         = "default",
 739         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 740         .filter_frame = filter_frame,
 741     },
 742     { NULL }
 743 };
 744
 745 static const AVFilterPad showcqt_outputs[] = {
 746     {
 747         .name          = "default",
 748         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 749         .config_props  = config_output,
 750         .request_frame = request_frame,
 751     },
 752     { NULL }
 753 };
 754
 755 AVFilter ff_avf_showcqt = {
 756     .name          = "showcqt",
 757     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a CQT (Constant Q Transform) spectrum video output."),
 758     .uninit        = uninit,
 759     .query_formats = query_formats,
 760     .priv_size     = sizeof(ShowCQTContext),
 761     .inputs        = showcqt_inputs,
 762     .outputs       = showcqt_outputs,
 763     .priv_class    = &showcqt_class,
 764 };