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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2014-2015 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/opt.h"
  25 #include "libavutil/xga_font_data.h"
  26 #include "libavutil/eval.h"
  27 #include "libavutil/pixdesc.h"
  28 #include "libavutil/time.h"
  29 #include "avfilter.h"
  30 #include "internal.h"
  31 #include "lavfutils.h"
  32 #include "lswsutils.h"
  33
  34 #if CONFIG_LIBFREETYPE
  35 #include <ft2build.h>
  36 #include FT_FREETYPE_H
  37 #endif
  38
  39 #include "avf_showcqt.h"
  40
  41 #define BASEFREQ        20.01523126408007475
  42 #define ENDFREQ         20495.59681441799654
  43 #define TLENGTH         "384*tc/(384+tc*f)"
  44 #define TLENGTH_MIN     0.001
  45 #define VOLUME_MAX      100.0
  46 #define FONTCOLOR       "st(0, (midi(f)-59.5)/12);" \
  47     "st(1, if(between(ld(0),0,1), 0.5-0.5*cos(2*PI*ld(0)), 0));" \
  48     "r(1-ld(1)) + b(ld(1))"
  49 #define PTS_STEP 10
  50 #define PTS_TOLERANCE 1
  51
  52 #define OFFSET(x) offsetof(ShowCQTContext, x)
  53 #define FLAGS (AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM)
  54
  55 static const AVOption showcqt_options[] = {
  56     { "size",         "set video size", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, { .str = "1920x1080" },      0, 0,        FLAGS },
  57     { "s",            "set video size", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, { .str = "1920x1080" },      0, 0,        FLAGS },
  58     { "fps",          "set video rate", OFFSET(rate),  AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, { .str = "25" },             0, 0,        FLAGS },
  59     { "rate",         "set video rate", OFFSET(rate),  AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, { .str = "25" },             0, 0,        FLAGS },
  60     { "r",            "set video rate", OFFSET(rate),  AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, { .str = "25" },             0, 0,        FLAGS },
  61     { "bar_h",   "set bargraph height", OFFSET(bar_h),        AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 },              -1, INT_MAX,  FLAGS },
  62     { "axis_h",      "set axis height", OFFSET(axis_h),       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 },              -1, INT_MAX,  FLAGS },
  63     { "sono_h",  "set sonogram height", OFFSET(sono_h),       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 },              -1, INT_MAX,  FLAGS },
  64     { "fullhd",      "set fullhd size", OFFSET(fullhd),      AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 },                0, 1,        FLAGS },
  65     { "sono_v",  "set sonogram volume", OFFSET(sono_v),    AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "16" },      CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  66     { "volume",  "set sonogram volume", OFFSET(sono_v),    AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "16" },      CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  67     { "bar_v",   "set bargraph volume", OFFSET(bar_v),     AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "sono_v" },  CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  68     { "volume2", "set bargraph volume", OFFSET(bar_v),     AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "sono_v" },  CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  69     { "sono_g",   "set sonogram gamma", OFFSET(sono_g),     AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 3.0 },            1.0, 7.0,      FLAGS },
  70     { "gamma",    "set sonogram gamma", OFFSET(sono_g),     AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 3.0 },            1.0, 7.0,      FLAGS },
  71     { "bar_g",    "set bargraph gamma", OFFSET(bar_g),      AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1.0 },            1.0, 7.0,      FLAGS },
  72     { "gamma2",   "set bargraph gamma", OFFSET(bar_g),      AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1.0 },            1.0, 7.0,      FLAGS },
  73     { "timeclamp",     "set timeclamp", OFFSET(timeclamp), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = 0.17 },           0.1, 1.0,      FLAGS },
  74     { "tc",            "set timeclamp", OFFSET(timeclamp), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = 0.17 },           0.1, 1.0,      FLAGS },
  75     { "basefreq", "set base frequency", OFFSET(basefreq),  AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = BASEFREQ },      10.0, 100000.0, FLAGS },
  76     { "endfreq",   "set end frequency", OFFSET(endfreq),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = ENDFREQ },       10.0, 100000.0, FLAGS },
  77     { "coeffclamp",   "set coeffclamp", OFFSET(coeffclamp), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1.0 },            0.1, 10.0,     FLAGS },
  78     { "tlength",         "set tlength", OFFSET(tlength),   AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = TLENGTH },   CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  79     { "count",   "set transform count", OFFSET(count),        AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 6 },                1, 30,       FLAGS },
  80     { "fcount",  "set frequency count", OFFSET(fcount),       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 },                0, 10,       FLAGS },
  81     { "fontfile",      "set axis font", OFFSET(fontfile),  AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL },      CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  82     { "fontcolor",    "set font color", OFFSET(fontcolor), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = FONTCOLOR }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  83     { "axisfile",     "set axis image", OFFSET(axisfile),  AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL },      CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  84     { "axis",              "draw axis", OFFSET(axis),        AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 },                0, 1,        FLAGS },
  85     { "text",              "draw axis", OFFSET(axis),        AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 },                0, 1,        FLAGS },
  86     { NULL }
  87 };
  88
  89 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showcqt);
  90
  91 static void common_uninit(ShowCQTContext *s)
  92 {
  93     int k;
  94     int level = AV_LOG_DEBUG;
  95     int64_t plot_time;
  96
  97     if (s->fft_time)
  98         av_log(s->ctx, level, "fft_time         = %16.3f s.\n", s->fft_time * 1e-6);
  99     if (s->cqt_time)
 100         av_log(s->ctx, level, "cqt_time         = %16.3f s.\n", s->cqt_time * 1e-6);
 101     if (s->process_cqt_time)
 102         av_log(s->ctx, level, "process_cqt_time = %16.3f s.\n", s->process_cqt_time * 1e-6);
 103     if (s->update_sono_time)
 104         av_log(s->ctx, level, "update_sono_time = %16.3f s.\n", s->update_sono_time * 1e-6);
 105     if (s->alloc_time)
 106         av_log(s->ctx, level, "alloc_time       = %16.3f s.\n", s->alloc_time * 1e-6);
 107     if (s->bar_time)
 108         av_log(s->ctx, level, "bar_time         = %16.3f s.\n", s->bar_time * 1e-6);
 109     if (s->axis_time)
 110         av_log(s->ctx, level, "axis_time        = %16.3f s.\n", s->axis_time * 1e-6);
 111     if (s->sono_time)
 112         av_log(s->ctx, level, "sono_time        = %16.3f s.\n", s->sono_time * 1e-6);
 113
 114     plot_time = s->fft_time + s->cqt_time + s->process_cqt_time + s->update_sono_time
 115               + s->alloc_time + s->bar_time + s->axis_time + s->sono_time;
 116     if (plot_time)
 117         av_log(s->ctx, level, "plot_time        = %16.3f s.\n", plot_time * 1e-6);
 118
 119     s->fft_time = s->cqt_time = s->process_cqt_time = s->update_sono_time
 120                 = s->alloc_time = s->bar_time = s->axis_time = s->sono_time = 0;
 121     /* axis_frame may be non reference counted frame */
 122     if (s->axis_frame && !s->axis_frame->buf[0]) {
 123         av_freep(s->axis_frame->data);
 124         for (k = 0; k < 4; k++)
 125             s->axis_frame->data[k] = NULL;
 126     }
 127
 128     av_frame_free(&s->axis_frame);
 129     av_frame_free(&s->sono_frame);
 130     av_fft_end(s->fft_ctx);
 131     s->fft_ctx = NULL;
 132     if (s->coeffs)
 133         for (k = 0; k < s->cqt_len; k++)
 134             av_freep(&s->coeffs[k].val);
 135     av_freep(&s->coeffs);
 136     av_freep(&s->fft_data);
 137     av_freep(&s->fft_result);
 138     av_freep(&s->cqt_result);
 139     av_freep(&s->c_buf);
 140     av_freep(&s->h_buf);
 141     av_freep(&s->rcp_h_buf);
 142     av_freep(&s->freq);
 143     av_freep(&s->sono_v_buf);
 144     av_freep(&s->bar_v_buf);
 145 }
 146
 147 static double *create_freq_table(double base, double end, int n)
 148 {
 149     double log_base, log_end;
 150     double rcp_n = 1.0 / n;
 151     double *freq;
 152     int x;
 153
 154     freq = av_malloc_array(n, sizeof(*freq));
 155     if (!freq)
 156         return NULL;
 157
 158     log_base = log(base);
 159     log_end  = log(end);
 160     for (x = 0; x < n; x++) {
 161         double log_freq = log_base + (x + 0.5) * (log_end - log_base) * rcp_n;
 162         freq[x] = exp(log_freq);
 163     }
 164     return freq;
 165 }
 166
 167 static double clip_with_log(void *log_ctx, const char *name,
 168                             double val, double min, double max,
 169                             double nan_replace, int idx)
 170 {
 171     int level = AV_LOG_WARNING;
 172     if (isnan(val)) {
 173         av_log(log_ctx, level, "[%d] %s is nan, setting it to %g.\n",
 174                idx, name, nan_replace);
 175         val = nan_replace;
 176     } else if (val < min) {
 177         av_log(log_ctx, level, "[%d] %s is too low (%g), setting it to %g.\n",
 178                idx, name, val, min);
 179         val = min;
 180     } else if (val > max) {
 181         av_log(log_ctx, level, "[%d] %s it too high (%g), setting it to %g.\n",
 182                idx, name, val, max);
 183         val = max;
 184     }
 185     return val;
 186 }
 187
 188 static double a_weighting(void *p, double f)
 189 {
 190     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f*f*f);
 191     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0) *
 192            sqrt((f*f + 107.7*107.7) * (f*f + 737.9*737.9));
 193     return ret;
 194 }
 195
 196 static double b_weighting(void *p, double f)
 197 {
 198     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f*f);
 199     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0) * sqrt(f*f + 158.5*158.5);
 200     return ret;
 201 }
 202
 203 static double c_weighting(void *p, double f)
 204 {
 205     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f);
 206     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0);
 207     return ret;
 208 }
 209
 210 static int init_volume(ShowCQTContext *s)
 211 {
 212     const char *func_names[] = { "a_weighting", "b_weighting", "c_weighting", NULL };
 213     const char *sono_names[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", "bar_v", NULL };
 214     const char *bar_names[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", "sono_v", NULL };
 215     double (*funcs[])(void *, double) = { a_weighting, b_weighting, c_weighting };
 216     AVExpr *sono = NULL, *bar = NULL;
 217     int x, ret = AVERROR(ENOMEM);
 218
 219     s->sono_v_buf = av_malloc_array(s->cqt_len, sizeof(*s->sono_v_buf));
 220     s->bar_v_buf = av_malloc_array(s->cqt_len, sizeof(*s->bar_v_buf));
 221     if (!s->sono_v_buf || !s->bar_v_buf)
 222         goto error;
 223
 224     if ((ret = av_expr_parse(&sono, s->sono_v, sono_names, func_names, funcs, NULL, NULL, 0, s->ctx)) < 0)
 225         goto error;
 226
 227     if ((ret = av_expr_parse(&bar, s->bar_v, bar_names, func_names, funcs, NULL, NULL, 0, s->ctx)) < 0)
 228         goto error;
 229
 230     for (x = 0; x < s->cqt_len; x++) {
 231         double vars[] = { s->timeclamp, s->timeclamp, s->freq[x], s->freq[x], s->freq[x], 0.0 };
 232         double vol = clip_with_log(s->ctx, "sono_v", av_expr_eval(sono, vars, NULL), 0.0, VOLUME_MAX, 0.0, x);
 233         vars[5] = vol;
 234         vol = clip_with_log(s->ctx, "bar_v", av_expr_eval(bar, vars, NULL), 0.0, VOLUME_MAX, 0.0, x);
 235         s->bar_v_buf[x] = vol * vol;
 236         vars[5] = vol;
 237         vol = clip_with_log(s->ctx, "sono_v", av_expr_eval(sono, vars, NULL), 0.0, VOLUME_MAX, 0.0, x);
 238         s->sono_v_buf[x] = vol * vol;
 239     }
 240     av_expr_free(sono);
 241     av_expr_free(bar);
 242     return 0;
 243
 244 error:
 245     av_freep(&s->sono_v_buf);
 246     av_freep(&s->bar_v_buf);
 247     av_expr_free(sono);
 248     av_expr_free(bar);
 249     return ret;
 250 }
 251
 252 static void cqt_calc(FFTComplex *dst, const FFTComplex *src, const Coeffs *coeffs,
 253                      int len, int fft_len)
 254 {
 255     int k, x, i, j;
 256     for (k = 0; k < len; k++) {
 257         FFTComplex l, r, a = {0,0}, b = {0,0};
 258
 259         for (x = 0; x < coeffs[k].len; x++) {
 260             FFTSample u = coeffs[k].val[x];
 261             i = coeffs[k].start + x;
 262             j = fft_len - i;
 263             a.re += u * src[i].re;
 264             a.im += u * src[i].im;
 265             b.re += u * src[j].re;
 266             b.im += u * src[j].im;
 267         }
 268
 269         /* separate left and right, (and multiply by 2.0) */
 270         l.re = a.re + b.re;
 271         l.im = a.im - b.im;
 272         r.re = b.im + a.im;
 273         r.im = b.re - a.re;
 274         dst[k].re = l.re * l.re + l.im * l.im;
 275         dst[k].im = r.re * r.re + r.im * r.im;
 276     }
 277 }
 278
 279 static int init_cqt(ShowCQTContext *s)
 280 {
 281     const char *var_names[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", NULL };
 282     AVExpr *expr = NULL;
 283     int rate = s->ctx->inputs[0]->sample_rate;
 284     int nb_cqt_coeffs = 0;
 285     int k, x, ret;
 286
 287     if ((ret = av_expr_parse(&expr, s->tlength, var_names, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, s->ctx)) < 0)
 288         goto error;
 289
 290     ret = AVERROR(ENOMEM);
 291     if (!(s->coeffs = av_calloc(s->cqt_len, sizeof(*s->coeffs))))
 292         goto error;
 293
 294     for (k = 0; k < s->cqt_len; k++) {
 295         double vars[] = { s->timeclamp, s->timeclamp, s->freq[k], s->freq[k], s->freq[k] };
 296         double flen, center, tlength;
 297         int start, end, m = k;
 298
 299         if (s->freq[k] > 0.5 * rate)
 300             continue;
 301         tlength = clip_with_log(s->ctx, "tlength", av_expr_eval(expr, vars, NULL),
 302                                 TLENGTH_MIN, s->timeclamp, s->timeclamp, k);
 303
 304         flen = 8.0 * s->fft_len / (tlength * rate);
 305         center = s->freq[k] * s->fft_len / rate;
 306         start = FFMAX(0, ceil(center - 0.5 * flen));
 307         end = FFMIN(s->fft_len, floor(center + 0.5 * flen));
 308
 309         s->coeffs[m].start = start & ~(s->cqt_align - 1);
 310         s->coeffs[m].len = (end | (s->cqt_align - 1)) + 1 - s->coeffs[m].start;
 311         nb_cqt_coeffs += s->coeffs[m].len;
 312         if (!(s->coeffs[m].val = av_calloc(s->coeffs[m].len, sizeof(*s->coeffs[m].val))))
 313             goto error;
 314
 315         for (x = start; x <= end; x++) {
 316             int sign = (x & 1) ? (-1) : 1;
 317             double y = 2.0 * M_PI * (x - center) * (1.0 / flen);
 318             /* nuttall window */
 319             double w = 0.355768 + 0.487396 * cos(y) + 0.144232 * cos(2*y) + 0.012604 * cos(3*y);
 320             w *= sign * (1.0 / s->fft_len);
 321             s->coeffs[m].val[x - s->coeffs[m].start] = w;
 322         }
 323     }
 324
 325     av_expr_free(expr);
 326     av_log(s->ctx, AV_LOG_INFO, "nb_cqt_coeffs = %d.\n", nb_cqt_coeffs);
 327     return 0;
 328
 329 error:
 330     av_expr_free(expr);
 331     if (s->coeffs)
 332         for (k = 0; k < s->cqt_len; k++)
 333             av_freep(&s->coeffs[k].val);
 334     av_freep(&s->coeffs);
 335     return ret;
 336 }
 337
 338 static AVFrame *alloc_frame_empty(enum AVPixelFormat format, int w, int h)
 339 {
 340     AVFrame *out;
 341     out = av_frame_alloc();
 342     if (!out)
 343         return NULL;
 344     out->format = format;
 345     out->width = w;
 346     out->height = h;
 347     if (av_frame_get_buffer(out, 32) < 0) {
 348         av_frame_free(&out);
 349         return NULL;
 350     }
 351     if (format == AV_PIX_FMT_RGB24 || format == AV_PIX_FMT_RGBA) {
 352         memset(out->data[0], 0, out->linesize[0] * h);
 353     } else {
 354         int hh = (format == AV_PIX_FMT_YUV420P || format == AV_PIX_FMT_YUVA420P) ? h / 2 : h;
 355         memset(out->data[0], 16, out->linesize[0] * h);
 356         memset(out->data[1], 128, out->linesize[1] * hh);
 357         memset(out->data[2], 128, out->linesize[2] * hh);
 358         if (out->data[3])
 359             memset(out->data[3], 0, out->linesize[3] * h);
 360     }
 361     return out;
 362 }
 363
 364 static enum AVPixelFormat convert_axis_pixel_format(enum AVPixelFormat format)
 365 {
 366     switch (format) {
 367         case AV_PIX_FMT_RGB24:   format = AV_PIX_FMT_RGBA; break;
 368         case AV_PIX_FMT_YUV444P: format = AV_PIX_FMT_YUVA444P; break;
 369         case AV_PIX_FMT_YUV422P: format = AV_PIX_FMT_YUVA422P; break;
 370         case AV_PIX_FMT_YUV420P: format = AV_PIX_FMT_YUVA420P; break;
 371     }
 372     return format;
 373 }
 374
 375 static int init_axis_empty(ShowCQTContext *s)
 376 {
 377     if (!(s->axis_frame = alloc_frame_empty(convert_axis_pixel_format(s->format), s->width, s->axis_h)))
 378         return AVERROR(ENOMEM);
 379     return 0;
 380 }
 381
 382 static int init_axis_from_file(ShowCQTContext *s)
 383 {
 384     uint8_t *tmp_data[4] = { NULL };
 385     int tmp_linesize[4];
 386     enum AVPixelFormat tmp_format;
 387     int tmp_w, tmp_h, ret;
 388
 389     if ((ret = ff_load_image(tmp_data, tmp_linesize, &tmp_w, &tmp_h, &tmp_format,
 390                              s->axisfile, s->ctx)) < 0)
 391         goto error;
 392
 393     ret = AVERROR(ENOMEM);
 394     if (!(s->axis_frame = av_frame_alloc()))
 395         goto error;
 396
 397     if ((ret = ff_scale_image(s->axis_frame->data, s->axis_frame->linesize, s->width, s->axis_h,
 398                               convert_axis_pixel_format(s->format), tmp_data, tmp_linesize, tmp_w, tmp_h,
 399                               tmp_format, s->ctx)) < 0)
 400         goto error;
 401
 402     s->axis_frame->width = s->width;
 403     s->axis_frame->height = s->axis_h;
 404     s->axis_frame->format = convert_axis_pixel_format(s->format);
 405     av_freep(tmp_data);
 406     return 0;
 407
 408 error:
 409     av_frame_free(&s->axis_frame);
 410     av_freep(tmp_data);
 411     return ret;
 412 }
 413
 414 static double midi(void *p, double f)
 415 {
 416     return log2(f/440.0) * 12.0 + 69.0;
 417 }
 418
 419 static double r_func(void *p, double x)
 420 {
 421     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
 422     return lrint(x*255.0) << 16;
 423 }
 424
 425 static double g_func(void *p, double x)
 426 {
 427     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
 428     return lrint(x*255.0) << 8;
 429 }
 430
 431 static double b_func(void *p, double x)
 432 {
 433     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
 434     return lrint(x*255.0);
 435 }
 436
 437 static int init_axis_color(ShowCQTContext *s, AVFrame *tmp)
 438 {
 439     const char *var_names[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", NULL };
 440     const char *func_names[] = { "midi", "r", "g", "b", NULL };
 441     double (*funcs[])(void *, double) = { midi, r_func, g_func, b_func };
 442     AVExpr *expr = NULL;
 443     double *freq = NULL;
 444     int x, y, ret;
 445
 446     if (s->basefreq != (double) BASEFREQ || s->endfreq != (double) ENDFREQ) {
 447         av_log(s->ctx, AV_LOG_WARNING, "font axis rendering is not implemented in non-default frequency range,"
 448                " please use axisfile option instead.\n");
 449         return AVERROR(EINVAL);
 450     }
 451
 452     if (s->cqt_len == 1920)
 453         freq = s->freq;
 454     else if (!(freq = create_freq_table(s->basefreq, s->endfreq, 1920)))
 455         return AVERROR(ENOMEM);
 456
 457     if ((ret = av_expr_parse(&expr, s->fontcolor, var_names, func_names, funcs, NULL, NULL, 0, s->ctx)) < 0) {
 458         if (freq != s->freq)
 459             av_freep(&freq);
 460         return ret;
 461     }
 462
 463     for (x = 0; x < 1920; x++) {
 464         double vars[] = { s->timeclamp, s->timeclamp, freq[x], freq[x], freq[x] };
 465         int color = (int) av_expr_eval(expr, vars, NULL);
 466         uint8_t r = (color >> 16) & 0xFF, g = (color >> 8) & 0xFF, b = color & 0xFF;
 467         uint8_t *data = tmp->data[0];
 468         int linesize = tmp->linesize[0];
 469         for (y = 0; y < 32; y++) {
 470             data[linesize * y + 4 * x] = r;
 471             data[linesize * y + 4 * x + 1] = g;
 472             data[linesize * y + 4 * x + 2] = b;
 473             data[linesize * y + 4 * x + 3] = 0;
 474         }
 475     }
 476
 477     av_expr_free(expr);
 478     if (freq != s->freq)
 479         av_freep(&freq);
 480     return 0;
 481 }
 482
 483 static int render_freetype(ShowCQTContext *s, AVFrame *tmp)
 484 {
 485 #if CONFIG_LIBFREETYPE
 486     const char *str = "EF G A BC D ";
 487     uint8_t *data = tmp->data[0];
 488     int linesize = tmp->linesize[0];
 489     FT_Library lib = NULL;
 490     FT_Face face = NULL;
 491     int font_width = 16, font_height = 32;
 492     int font_repeat = font_width * 12;
 493     int linear_hori_advance = font_width * 65536;
 494     int non_monospace_warning = 0;
 495     int x;
 496
 497     if (!s->fontfile)
 498         return AVERROR(EINVAL);
 499
 500     if (FT_Init_FreeType(&lib))
 501         goto fail;
 502
 503     if (FT_New_Face(lib, s->fontfile, 0, &face))
 504         goto fail;
 505
 506     if (FT_Set_Char_Size(face, 16*64, 0, 0, 0))
 507         goto fail;
 508
 509     if (FT_Load_Char(face, 'A', FT_LOAD_RENDER))
 510         goto fail;
 511
 512     if (FT_Set_Char_Size(face, 16*64 * linear_hori_advance / face->glyph->linearHoriAdvance, 0, 0, 0))
 513         goto fail;
 514
 515     for (x = 0; x < 12; x++) {
 516         int sx, sy, rx, bx, by, dx, dy;
 517
 518         if (str[x] == ' ')
 519             continue;
 520
 521         if (FT_Load_Char(face, str[x], FT_LOAD_RENDER))
 522             goto fail;
 523
 524         if (face->glyph->advance.x != font_width*64 && !non_monospace_warning) {
 525             av_log(s->ctx, AV_LOG_WARNING, "font is not monospace.\n");
 526             non_monospace_warning = 1;
 527         }
 528
 529         sy = font_height - 8 - face->glyph->bitmap_top;
 530         for (rx = 0; rx < 10; rx++) {
 531             sx = rx * font_repeat + x * font_width + face->glyph->bitmap_left;
 532             for (by = 0; by < face->glyph->bitmap.rows; by++) {
 533                 dy = by + sy;
 534                 if (dy < 0)
 535                     continue;
 536                 if (dy >= font_height)
 537                     break;
 538
 539                 for (bx = 0; bx < face->glyph->bitmap.width; bx++) {
 540                     dx = bx + sx;
 541                     if (dx < 0)
 542                         continue;
 543                     if (dx >= 1920)
 544                         break;
 545                     data[dy*linesize+4*dx+3] = face->glyph->bitmap.buffer[by*face->glyph->bitmap.width+bx];
 546                 }
 547             }
 548         }
 549     }
 550
 551     FT_Done_Face(face);
 552     FT_Done_FreeType(lib);
 553     return 0;
 554
 555 fail:
 556     av_log(s->ctx, AV_LOG_WARNING, "error while loading freetype font, using default font instead.\n");
 557     FT_Done_Face(face);
 558     FT_Done_FreeType(lib);
 559     return AVERROR(EINVAL);
 560 #else
 561     if (s->fontfile)
 562         av_log(s->ctx, AV_LOG_WARNING, "freetype is not available, ignoring fontfile option.\n");
 563     return AVERROR(EINVAL);
 564 #endif
 565 }
 566
 567 static int render_default_font(AVFrame *tmp)
 568 {
 569     const char *str = "EF G A BC D ";
 570     int x, u, v, mask;
 571     uint8_t *data = tmp->data[0];
 572     int linesize = tmp->linesize[0];
 573
 574     for (x = 0; x < 1920; x += 192) {
 575         uint8_t *startptr = data + 4 * x;
 576         for (u = 0; u < 12; u++) {
 577             for (v = 0; v < 16; v++) {
 578                 uint8_t *p = startptr + 2 * v * linesize + 16 * 4 * u;
 579                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1, p += 8) {
 580                     if (mask & avpriv_vga16_font[str[u] * 16 + v]) {
 581                         p[3] = 255;
 582                         p[7] = 255;
 583                         p[linesize+3] = 255;
 584                         p[linesize+7] = 255;
 585                     }
 586                 }
 587             }
 588         }
 589     }
 590
 591     return 0;
 592 }
 593
 594 static int init_axis_from_font(ShowCQTContext *s)
 595 {
 596     AVFrame *tmp = NULL;
 597     int ret = AVERROR(ENOMEM);
 598
 599     if (!(tmp = alloc_frame_empty(AV_PIX_FMT_RGBA, 1920, 32)))
 600         goto fail;
 601
 602     if (!(s->axis_frame = av_frame_alloc()))
 603         goto fail;
 604
 605     if ((ret = init_axis_color(s, tmp)) < 0)
 606         goto fail;
 607
 608     if (render_freetype(s, tmp) < 0 && (ret = render_default_font(tmp)) < 0)
 609         goto fail;
 610
 611     if ((ret = ff_scale_image(s->axis_frame->data, s->axis_frame->linesize, s->width, s->axis_h,
 612                               convert_axis_pixel_format(s->format), tmp->data, tmp->linesize,
 613                               1920, 32, AV_PIX_FMT_RGBA, s->ctx)) < 0)
 614         goto fail;
 615
 616     av_frame_free(&tmp);
 617     s->axis_frame->width = s->width;
 618     s->axis_frame->height = s->axis_h;
 619     s->axis_frame->format = convert_axis_pixel_format(s->format);
 620     return 0;
 621
 622 fail:
 623     av_frame_free(&tmp);
 624     av_frame_free(&s->axis_frame);
 625     return ret;
 626 }
 627
 628 static float calculate_gamma(float v, float g)
 629 {
 630     if (g == 1.0f)
 631         return v;
 632     if (g == 2.0f)
 633         return sqrtf(v);
 634     if (g == 3.0f)
 635         return cbrtf(v);
 636     if (g == 4.0f)
 637         return sqrtf(sqrtf(v));
 638     return expf(logf(v) / g);
 639 }
 640
 641 static void rgb_from_cqt(ColorFloat *c, const FFTComplex *v, float g, int len)
 642 {
 643     int x;
 644     for (x = 0; x < len; x++) {
 645         c[x].rgb.r = 255.0f * calculate_gamma(FFMIN(1.0f, v[x].re), g);
 646         c[x].rgb.g = 255.0f * calculate_gamma(FFMIN(1.0f, 0.5f * (v[x].re + v[x].im)), g);
 647         c[x].rgb.b = 255.0f * calculate_gamma(FFMIN(1.0f, v[x].im), g);
 648     }
 649 }
 650
 651 static void yuv_from_cqt(ColorFloat *c, const FFTComplex *v, float gamma, int len)
 652 {
 653     int x;
 654     for (x = 0; x < len; x++) {
 655         float r, g, b;
 656         r = calculate_gamma(FFMIN(1.0f, v[x].re), gamma);
 657         g = calculate_gamma(FFMIN(1.0f, 0.5f * (v[x].re + v[x].im)), gamma);
 658         b = calculate_gamma(FFMIN(1.0f, v[x].im), gamma);
 659         c[x].yuv.y = 65.481f * r + 128.553f * g + 24.966f * b;
 660         c[x].yuv.u = -37.797f * r - 74.203f * g + 112.0f * b;
 661         c[x].yuv.v = 112.0f * r - 93.786f * g - 18.214 * b;
 662     }
 663 }
 664
 665 static void draw_bar_rgb(AVFrame *out, const float *h, const float *rcp_h,
 666                          const ColorFloat *c, int bar_h)
 667 {
 668     int x, y, w = out->width;
 669     float mul, ht, rcp_bar_h = 1.0f / bar_h;
 670     uint8_t *v = out->data[0], *lp;
 671     int ls = out->linesize[0];
 672
 673     for (y = 0; y < bar_h; y++) {
 674         ht = (bar_h - y) * rcp_bar_h;
 675         lp = v + y * ls;
 676         for (x = 0; x < w; x++) {
 677             if (h[x] <= ht) {
 678                 *lp++ = 0;
 679                 *lp++ = 0;
 680                 *lp++ = 0;
 681             } else {
 682                 mul = (h[x] - ht) * rcp_h[x];
 683                 *lp++ = lrintf(mul * c[x].rgb.r);
 684                 *lp++ = lrintf(mul * c[x].rgb.g);
 685                 *lp++ = lrintf(mul * c[x].rgb.b);
 686             }
 687         }
 688     }
 689 }
 690
 691 #define DRAW_BAR_WITH_CHROMA(x) \
 692 do { \
 693     if (h[x] <= ht) { \
 694         *lpy++ = 16; \
 695         *lpu++ = 128; \
 696         *lpv++ = 128; \
 697     } else { \
 698         mul = (h[x] - ht) * rcp_h[x]; \
 699         *lpy++ = lrintf(mul * c[x].yuv.y + 16.0f); \
 700         *lpu++ = lrintf(mul * c[x].yuv.u + 128.0f); \
 701         *lpv++ = lrintf(mul * c[x].yuv.v + 128.0f); \
 702     } \
 703 } while (0)
 704
 705 #define DRAW_BAR_WITHOUT_CHROMA(x) \
 706 do { \
 707     if (h[x] <= ht) { \
 708         *lpy++ = 16; \
 709     } else { \
 710         mul = (h[x] - ht) * rcp_h[x]; \
 711         *lpy++ = lrintf(mul * c[x].yuv.y + 16.0f); \
 712     } \
 713 } while (0)
 714
 715 static void draw_bar_yuv(AVFrame *out, const float *h, const float *rcp_h,
 716                          const ColorFloat *c, int bar_h)
 717 {
 718     int x, y, yh, w = out->width;
 719     float mul, ht, rcp_bar_h = 1.0f / bar_h;
 720     uint8_t *vy = out->data[0], *vu = out->data[1], *vv = out->data[2];
 721     uint8_t *lpy, *lpu, *lpv;
 722     int lsy = out->linesize[0], lsu = out->linesize[1], lsv = out->linesize[2];
 723     int fmt = out->format;
 724
 725     for (y = 0; y < bar_h; y += 2) {
 726         yh = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? y / 2 : y;
 727         ht = (bar_h - y) * rcp_bar_h;
 728         lpy = vy + y * lsy;
 729         lpu = vu + yh * lsu;
 730         lpv = vv + yh * lsv;
 731         if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 732             for (x = 0; x < w; x += 2) {
 733                 DRAW_BAR_WITH_CHROMA(x);
 734                 DRAW_BAR_WITH_CHROMA(x+1);
 735             }
 736         } else {
 737             for (x = 0; x < w; x += 2) {
 738                 DRAW_BAR_WITH_CHROMA(x);
 739                 DRAW_BAR_WITHOUT_CHROMA(x+1);
 740             }
 741         }
 742
 743         ht = (bar_h - (y+1)) * rcp_bar_h;
 744         lpy = vy + (y+1) * lsy;
 745         lpu = vu + (y+1) * lsu;
 746         lpv = vv + (y+1) * lsv;
 747         if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 748             for (x = 0; x < w; x += 2) {
 749                 DRAW_BAR_WITH_CHROMA(x);
 750                 DRAW_BAR_WITH_CHROMA(x+1);
 751             }
 752         } else if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P) {
 753             for (x = 0; x < w; x += 2) {
 754                 DRAW_BAR_WITH_CHROMA(x);
 755                 DRAW_BAR_WITHOUT_CHROMA(x+1);
 756             }
 757         } else {
 758             for (x = 0; x < w; x += 2) {
 759                 DRAW_BAR_WITHOUT_CHROMA(x);
 760                 DRAW_BAR_WITHOUT_CHROMA(x+1);
 761             }
 762         }
 763     }
 764 }
 765
 766 static void draw_axis_rgb(AVFrame *out, AVFrame *axis, const ColorFloat *c, int off)
 767 {
 768     int x, y, w = axis->width, h = axis->height;
 769     float a, rcp_255 = 1.0f / 255.0f;
 770     uint8_t *lp, *lpa;
 771
 772     for (y = 0; y < h; y++) {
 773         lp = out->data[0] + (off + y) * out->linesize[0];
 774         lpa = axis->data[0] + y * axis->linesize[0];
 775         for (x = 0; x < w; x++) {
 776             if (!lpa[3]) {
 777                 *lp++ = lrintf(c[x].rgb.r);
 778                 *lp++ = lrintf(c[x].rgb.g);
 779                 *lp++ = lrintf(c[x].rgb.b);
 780             } else if (lpa[3] == 255) {
 781                 *lp++ = lpa[0];
 782                 *lp++ = lpa[1];
 783                 *lp++ = lpa[2];
 784             } else {
 785                 a = rcp_255 * lpa[3];
 786                 *lp++ = lrintf(a * lpa[0] + (1.0f - a) * c[x].rgb.r);
 787                 *lp++ = lrintf(a * lpa[1] + (1.0f - a) * c[x].rgb.g);
 788                 *lp++ = lrintf(a * lpa[2] + (1.0f - a) * c[x].rgb.b);
 789             }
 790             lpa += 4;
 791         }
 792     }
 793 }
 794
 795 #define BLEND_WITH_CHROMA(c) \
 796 do { \
 797     if (!*lpaa) { \
 798         *lpy = lrintf(c.yuv.y + 16.0f); \
 799         *lpu = lrintf(c.yuv.u + 128.0f); \
 800         *lpv = lrintf(c.yuv.v + 128.0f); \
 801     } else if (255 == *lpaa) { \
 802         *lpy = *lpay; \
 803         *lpu = *lpau; \
 804         *lpv = *lpav; \
 805     } else { \
 806         float a = (1.0f/255.0f) * (*lpaa); \
 807         *lpy = lrintf(a * (*lpay) + (1.0f - a) * (c.yuv.y + 16.0f)); \
 808         *lpu = lrintf(a * (*lpau) + (1.0f - a) * (c.yuv.u + 128.0f)); \
 809         *lpv = lrintf(a * (*lpav) + (1.0f - a) * (c.yuv.v + 128.0f)); \
 810     } \
 811     lpy++; lpu++; lpv++; \
 812     lpay++; lpau++; lpav++; lpaa++; \
 813 } while (0)
 814
 815 #define BLEND_WITHOUT_CHROMA(c) \
 816 do { \
 817     if (!*lpaa) { \
 818         *lpy = lrintf(c.yuv.y + 16.0f); \
 819     } else if (255 == *lpaa) { \
 820         *lpy = *lpay; \
 821     } else { \
 822         float a = (1.0f/255.0f) * (*lpaa); \
 823         *lpy = lrintf(a * (*lpay) + (1.0f - a) * (c.yuv.y + 16.0f)); \
 824     } \
 825     lpy++; \
 826     lpay++; lpaa++; \
 827 } while (0)
 828
 829 static void draw_axis_yuv(AVFrame *out, AVFrame *axis, const ColorFloat *c, int off)
 830 {
 831     int fmt = out->format, x, y, yh, w = axis->width, h = axis->height;
 832     int offh = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? off / 2 : off;
 833     uint8_t *vy = out->data[0], *vu = out->data[1], *vv = out->data[2];
 834     uint8_t *vay = axis->data[0], *vau = axis->data[1], *vav = axis->data[2], *vaa = axis->data[3];
 835     int lsy = out->linesize[0], lsu = out->linesize[1], lsv = out->linesize[2];
 836     int lsay = axis->linesize[0], lsau = axis->linesize[1], lsav = axis->linesize[2], lsaa = axis->linesize[3];
 837     uint8_t *lpy, *lpu, *lpv, *lpay, *lpau, *lpav, *lpaa;
 838
 839     for (y = 0; y < h; y += 2) {
 840         yh = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? y / 2 : y;
 841         lpy = vy + (off + y) * lsy;
 842         lpu = vu + (offh + yh) * lsu;
 843         lpv = vv + (offh + yh) * lsv;
 844         lpay = vay + y * lsay;
 845         lpau = vau + yh * lsau;
 846         lpav = vav + yh * lsav;
 847         lpaa = vaa + y * lsaa;
 848         if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 849             for (x = 0; x < w; x += 2) {
 850                 BLEND_WITH_CHROMA(c[x]);
 851                 BLEND_WITH_CHROMA(c[x+1]);
 852             }
 853         } else {
 854             for (x = 0; x < w; x += 2) {
 855                 BLEND_WITH_CHROMA(c[x]);
 856                 BLEND_WITHOUT_CHROMA(c[x+1]);
 857             }
 858         }
 859
 860         lpy = vy + (off + y + 1) * lsy;
 861         lpu = vu + (off + y + 1) * lsu;
 862         lpv = vv + (off + y + 1) * lsv;
 863         lpay = vay + (y + 1) * lsay;
 864         lpau = vau + (y + 1) * lsau;
 865         lpav = vav + (y + 1) * lsav;
 866         lpaa = vaa + (y + 1) * lsaa;
 867         if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 868             for (x = 0; x < w; x += 2) {
 869                 BLEND_WITH_CHROMA(c[x]);
 870                 BLEND_WITH_CHROMA(c[x+1]);
 871             }
 872         } else if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P) {
 873             for (x = 0; x < w; x += 2) {
 874                 BLEND_WITH_CHROMA(c[x]);
 875                 BLEND_WITHOUT_CHROMA(c[x+1]);
 876             }
 877         } else {
 878             for (x = 0; x < w; x += 2) {
 879                 BLEND_WITHOUT_CHROMA(c[x]);
 880                 BLEND_WITHOUT_CHROMA(c[x+1]);
 881             }
 882         }
 883     }
 884 }
 885
 886 static void draw_sono(AVFrame *out, AVFrame *sono, int off, int idx)
 887 {
 888     int fmt = out->format, h = sono->height;
 889     int nb_planes = (fmt == AV_PIX_FMT_RGB24) ? 1 : 3;
 890     int offh = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? off / 2 : off;
 891     int inc = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? 2 : 1;
 892     int ls, i, y, yh;
 893
 894     ls = FFMIN(out->linesize[0], sono->linesize[0]);
 895     for (y = 0; y < h; y++) {
 896         memcpy(out->data[0] + (off + y) * out->linesize[0],
 897                sono->data[0] + (idx + y) % h * sono->linesize[0], ls);
 898     }
 899
 900     for (i = 1; i < nb_planes; i++) {
 901         ls = FFMIN(out->linesize[i], sono->linesize[i]);
 902         for (y = 0; y < h; y += inc) {
 903             yh = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? y / 2 : y;
 904             memcpy(out->data[i] + (offh + yh) * out->linesize[i],
 905                    sono->data[i] + (idx + y) % h * sono->linesize[i], ls);
 906         }
 907     }
 908 }
 909
 910 static void update_sono_rgb(AVFrame *sono, const ColorFloat *c, int idx)
 911 {
 912     int x, w = sono->width;
 913     uint8_t *lp = sono->data[0] + idx * sono->linesize[0];
 914
 915     for (x = 0; x < w; x++) {
 916         *lp++ = lrintf(c[x].rgb.r);
 917         *lp++ = lrintf(c[x].rgb.g);
 918         *lp++ = lrintf(c[x].rgb.b);
 919     }
 920 }
 921
 922 static void update_sono_yuv(AVFrame *sono, const ColorFloat *c, int idx)
 923 {
 924     int x, fmt = sono->format, w = sono->width;
 925     uint8_t *lpy = sono->data[0] + idx * sono->linesize[0];
 926     uint8_t *lpu = sono->data[1] + idx * sono->linesize[1];
 927     uint8_t *lpv = sono->data[2] + idx * sono->linesize[2];
 928
 929     for (x = 0; x < w; x += 2) {
 930         *lpy++ = lrintf(c[x].yuv.y + 16.0f);
 931         *lpu++ = lrintf(c[x].yuv.u + 128.0f);
 932         *lpv++ = lrintf(c[x].yuv.v + 128.0f);
 933         *lpy++ = lrintf(c[x+1].yuv.y + 16.0f);
 934         if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 935             *lpu++ = lrintf(c[x+1].yuv.u + 128.0f);
 936             *lpv++ = lrintf(c[x+1].yuv.v + 128.0f);
 937         }
 938     }
 939 }
 940
 941 static void process_cqt(ShowCQTContext *s)
 942 {
 943     int x, i;
 944     if (!s->sono_count) {
 945         for (x = 0; x < s->cqt_len; x++) {
 946             s->h_buf[x] = s->bar_v_buf[x] * 0.5f * (s->cqt_result[x].re + s->cqt_result[x].im);
 947         }
 948         if (s->fcount > 1) {
 949             float rcp_fcount = 1.0f / s->fcount;
 950             for (x = 0; x < s->width; x++) {
 951                 float h = 0.0f;
 952                 for (i = 0; i < s->fcount; i++)
 953                     h += s->h_buf[s->fcount * x + i];
 954                 s->h_buf[x] = rcp_fcount * h;
 955             }
 956         }
 957         for (x = 0; x < s->width; x++) {
 958             s->h_buf[x] = calculate_gamma(s->h_buf[x], s->bar_g);
 959             s->rcp_h_buf[x] = 1.0f / (s->h_buf[x] + 0.0001f);
 960         }
 961     }
 962
 963     for (x = 0; x < s->cqt_len; x++) {
 964         s->cqt_result[x].re *= s->sono_v_buf[x];
 965         s->cqt_result[x].im *= s->sono_v_buf[x];
 966     }
 967
 968     if (s->fcount > 1) {
 969         float rcp_fcount = 1.0f / s->fcount;
 970         for (x = 0; x < s->width; x++) {
 971             FFTComplex result = {0.0f, 0.0f};
 972             for (i = 0; i < s->fcount; i++) {
 973                 result.re += s->cqt_result[s->fcount * x + i].re;
 974                 result.im += s->cqt_result[s->fcount * x + i].im;
 975             }
 976             s->cqt_result[x].re = rcp_fcount * result.re;
 977             s->cqt_result[x].im = rcp_fcount * result.im;
 978         }
 979     }
 980
 981     if (s->format == AV_PIX_FMT_RGB24)
 982         rgb_from_cqt(s->c_buf, s->cqt_result, s->sono_g, s->width);
 983     else
 984         yuv_from_cqt(s->c_buf, s->cqt_result, s->sono_g, s->width);
 985 }
 986
 987 static int plot_cqt(AVFilterContext *ctx, AVFrame **frameout)
 988 {
 989     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 990     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
 991     int64_t last_time, cur_time;
 992
 993 #define UPDATE_TIME(t) \
 994     cur_time = av_gettime(); \
 995     t += cur_time - last_time; \
 996     last_time = cur_time
 997
 998     last_time = av_gettime();
 999
1000     memcpy(s->fft_result, s->fft_data, s->fft_len * sizeof(*s->fft_data));
1001     av_fft_permute(s->fft_ctx, s->fft_result);
1002     av_fft_calc(s->fft_ctx, s->fft_result);
1003     s->fft_result[s->fft_len] = s->fft_result[0];
1004     UPDATE_TIME(s->fft_time);
1005
1006     s->cqt_calc(s->cqt_result, s->fft_result, s->coeffs, s->cqt_len, s->fft_len);
1007     UPDATE_TIME(s->cqt_time);
1008
1009     process_cqt(s);
1010     UPDATE_TIME(s->process_cqt_time);
1011
1012     if (s->sono_h) {
1013         s->update_sono(s->sono_frame, s->c_buf, s->sono_idx);
1014         UPDATE_TIME(s->update_sono_time);
1015     }
1016
1017     if (!s->sono_count) {
1018         AVFrame *out = *frameout = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
1019         if (!out)
1020             return AVERROR(ENOMEM);
1021         UPDATE_TIME(s->alloc_time);
1022
1023         if (s->bar_h) {
1024             s->draw_bar(out, s->h_buf, s->rcp_h_buf, s->c_buf, s->bar_h);
1025             UPDATE_TIME(s->bar_time);
1026         }
1027
1028         if (s->axis_h) {
1029             s->draw_axis(out, s->axis_frame, s->c_buf, s->bar_h);
1030             UPDATE_TIME(s->axis_time);
1031         }
1032
1033         if (s->sono_h) {
1034             s->draw_sono(out, s->sono_frame, s->bar_h + s->axis_h, s->sono_idx);
1035             UPDATE_TIME(s->sono_time);
1036         }
1037         out->pts = s->next_pts;
1038         s->next_pts += PTS_STEP;
1039     }
1040     s->sono_count = (s->sono_count + 1) % s->count;
1041     if (s->sono_h)
1042         s->sono_idx = (s->sono_idx + s->sono_h - 1) % s->sono_h;
1043     return 0;
1044 }
1045
1046 /* main filter control */
1047 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
1048 {
1049     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
1050     s->ctx = ctx;
1051
1052     if (!s->fullhd) {
1053         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "fullhd option is deprecated, use size/s option instead.\n");
1054         if (s->width != 1920 || s->height != 1080) {
1055             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "fullhd set to 0 but with custom dimension.\n");
1056             return AVERROR(EINVAL);
1057         }
1058         s->width /= 2;
1059         s->height /= 2;
1060         s->fullhd = 1;
1061     }
1062
1063     if (s->axis_h < 0) {
1064         s->axis_h = s->width / 60;
1065         if (s->axis_h & 1)
1066             s->axis_h++;
1067         if (s->bar_h >= 0 && s->sono_h >= 0)
1068             s->axis_h = s->height - s->bar_h - s->sono_h;
1069         if (s->bar_h >= 0 && s->sono_h < 0)
1070             s->axis_h = FFMIN(s->axis_h, s->height - s->bar_h);
1071         if (s->bar_h < 0 && s->sono_h >= 0)
1072             s->axis_h = FFMIN(s->axis_h, s->height - s->sono_h);
1073     }
1074
1075     if (s->bar_h < 0) {
1076         s->bar_h = (s->height - s->axis_h) / 2;
1077         if (s->bar_h & 1)
1078             s->bar_h--;
1079         if (s->sono_h >= 0)
1080             s->bar_h = s->height - s->sono_h - s->axis_h;
1081     }
1082
1083     if (s->sono_h < 0)
1084         s->sono_h = s->height - s->axis_h - s->bar_h;
1085
1086     if ((s->width & 1) || (s->height & 1) || (s->bar_h & 1) || (s->axis_h & 1) || (s->sono_h & 1) ||
1087         (s->bar_h < 0) || (s->axis_h < 0) || (s->sono_h < 0) || (s->bar_h > s->height) ||
1088         (s->axis_h > s->height) || (s->sono_h > s->height) || (s->bar_h + s->axis_h + s->sono_h != s->height)) {
1089         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid dimension.\n");
1090         return AVERROR(EINVAL);
1091     }
1092
1093     if (!s->fcount) {
1094         do {
1095             s->fcount++;
1096         } while(s->fcount * s->width < 1920 && s->fcount < 10);
1097     }
1098
1099     return 0;
1100 }
1101
1102 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
1103 {
1104     common_uninit(ctx->priv);
1105 }
1106
1107 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
1108 {
1109     AVFilterFormats *formats = NULL;
1110     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
1111     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1112     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1113     enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_FLT, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
1114     enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
1115         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P,
1116         AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_NONE
1117     };
1118     int64_t channel_layouts[] = { AV_CH_LAYOUT_STEREO, AV_CH_LAYOUT_STEREO_DOWNMIX, -1 };
1119     int ret;
1120
1121     /* set input audio formats */
1122     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
1123     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats)) < 0)
1124         return ret;
1125
1126     layouts = avfilter_make_format64_list(channel_layouts);
1127     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
1128         return ret;
1129
1130     formats = ff_all_samplerates();
1131     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
1132         return ret;
1133
1134     /* set output video format */
1135     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
1136     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
1137         return ret;
1138
1139     return 0;
1140 }
1141
1142 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
1143 {
1144     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
1145     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1146     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
1147     int ret;
1148
1149     common_uninit(s);
1150
1151     outlink->w = s->width;
1152     outlink->h = s->height;
1153     s->format = outlink->format;
1154     outlink->sample_aspect_ratio = av_make_q(1, 1);
1155     outlink->frame_rate = s->rate;
1156     outlink->time_base = av_mul_q(av_inv_q(s->rate), av_make_q(1, PTS_STEP));
1157     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "video: %dx%d %s %d/%d fps, bar_h = %d, axis_h = %d, sono_h = %d.\n",
1158            s->width, s->height, av_get_pix_fmt_name(s->format), s->rate.num, s->rate.den,
1159            s->bar_h, s->axis_h, s->sono_h);
1160
1161     s->cqt_len = s->width * s->fcount;
1162     if (!(s->freq = create_freq_table(s->basefreq, s->endfreq, s->cqt_len)))
1163         return AVERROR(ENOMEM);
1164
1165     if ((ret = init_volume(s)) < 0)
1166         return ret;
1167
1168     s->fft_bits = ceil(log2(inlink->sample_rate * s->timeclamp));
1169     s->fft_len = 1 << s->fft_bits;
1170     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "fft_len = %d, cqt_len = %d.\n", s->fft_len, s->cqt_len);
1171
1172     s->fft_ctx = av_fft_init(s->fft_bits, 0);
1173     s->fft_data = av_calloc(s->fft_len, sizeof(*s->fft_data));
1174     s->fft_result = av_calloc(s->fft_len + 64, sizeof(*s->fft_result));
1175     s->cqt_result = av_malloc_array(s->cqt_len, sizeof(*s->cqt_result));
1176     if (!s->fft_ctx || !s->fft_data || !s->fft_result || !s->cqt_result)
1177         return AVERROR(ENOMEM);
1178
1179     s->cqt_align = 1;
1180     s->cqt_calc = cqt_calc;
1181     s->draw_sono = draw_sono;
1182     if (s->format == AV_PIX_FMT_RGB24) {
1183         s->draw_bar = draw_bar_rgb;
1184         s->draw_axis = draw_axis_rgb;
1185         s->update_sono = update_sono_rgb;
1186     } else {
1187         s->draw_bar = draw_bar_yuv;
1188         s->draw_axis = draw_axis_yuv;
1189         s->update_sono = update_sono_yuv;
1190     }
1191
1192     if ((ret = init_cqt(s)) < 0)
1193         return ret;
1194
1195     if (s->axis_h) {
1196         if (!s->axis) {
1197             if ((ret = init_axis_empty(s)) < 0)
1198                 return ret;
1199         } else if (s->axisfile) {
1200             if (init_axis_from_file(s) < 0) {
1201                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "loading axis image failed, fallback to font rendering.\n");
1202                 if (init_axis_from_font(s) < 0) {
1203                     av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "loading axis font failed, disable text drawing.\n");
1204                     if ((ret = init_axis_empty(s)) < 0)
1205                         return ret;
1206                 }
1207             }
1208         } else {
1209             if (init_axis_from_font(s) < 0) {
1210                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "loading axis font failed, disable text drawing.\n");
1211                 if ((ret = init_axis_empty(s)) < 0)
1212                     return ret;
1213             }
1214         }
1215     }
1216
1217     if (s->sono_h) {
1218         s->sono_frame = alloc_frame_empty((outlink->format == AV_PIX_FMT_YUV420P) ?
1219                         AV_PIX_FMT_YUV422P : outlink->format, s->width, s->sono_h);
1220         if (!s->sono_frame)
1221             return AVERROR(ENOMEM);
1222     }
1223
1224     s->h_buf = av_malloc_array(s->cqt_len, sizeof (*s->h_buf));
1225     s->rcp_h_buf = av_malloc_array(s->width, sizeof(*s->rcp_h_buf));
1226     s->c_buf = av_malloc_array(s->width, sizeof(*s->c_buf));
1227     if (!s->h_buf || !s->rcp_h_buf || !s->c_buf)
1228         return AVERROR(ENOMEM);
1229
1230     s->sono_count = 0;
1231     s->next_pts = 0;
1232     s->sono_idx = 0;
1233     s->remaining_fill = s->fft_len / 2;
1234     s->remaining_frac = 0;
1235     s->step_frac = av_div_q(av_make_q(inlink->sample_rate, s->count) , s->rate);
1236     s->step = (int)(s->step_frac.num / s->step_frac.den);
1237     s->step_frac.num %= s->step_frac.den;
1238     if (s->step_frac.num) {
1239         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "audio: %d Hz, step = %d + %d/%d.\n",
1240                inlink->sample_rate, s->step, s->step_frac.num, s->step_frac.den);
1241         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "fractional step.\n");
1242     } else {
1243         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "audio: %d Hz, step = %d.\n",
1244                inlink->sample_rate, s->step);
1245     }
1246
1247     return 0;
1248 }
1249
1250
1251 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1252 {
1253     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1254     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1255     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
1256     int remaining, step, ret, x, i, j, m;
1257     float *audio_data;
1258     AVFrame *out = NULL;
1259
1260     if (!insamples) {
1261         while (s->remaining_fill < s->fft_len / 2) {
1262             memset(&s->fft_data[s->fft_len - s->remaining_fill], 0, sizeof(*s->fft_data) * s->remaining_fill);
1263             ret = plot_cqt(ctx, &out);
1264             if (ret < 0)
1265                 return ret;
1266
1267             step = s->step + (s->step_frac.num + s->remaining_frac) / s->step_frac.den;
1268             s->remaining_frac = (s->step_frac.num + s->remaining_frac) % s->step_frac.den;
1269             for (x = 0; x < (s->fft_len-step); x++)
1270                 s->fft_data[x] = s->fft_data[x+step];
1271             s->remaining_fill += step;
1272
1273             if (out)
1274                 return ff_filter_frame(outlink, out);
1275         }
1276         return AVERROR_EOF;
1277     }
1278
1279     remaining = insamples->nb_samples;
1280     audio_data = (float*) insamples->data[0];
1281
1282     while (remaining) {
1283         i = insamples->nb_samples - remaining;
1284         j = s->fft_len - s->remaining_fill;
1285         if (remaining >= s->remaining_fill) {
1286             for (m = 0; m < s->remaining_fill; m++) {
1287                 s->fft_data[j+m].re = audio_data[2*(i+m)];
1288                 s->fft_data[j+m].im = audio_data[2*(i+m)+1];
1289             }
1290             ret = plot_cqt(ctx, &out);
1291             if (ret < 0) {
1292                 av_frame_free(&insamples);
1293                 return ret;
1294             }
1295             remaining -= s->remaining_fill;
1296             if (out) {
1297                 int64_t pts = av_rescale_q(insamples->pts, inlink->time_base, av_make_q(1, inlink->sample_rate));
1298                 pts += insamples->nb_samples - remaining - s->fft_len/2;
1299                 pts = av_rescale_q(pts, av_make_q(1, inlink->sample_rate), outlink->time_base);
1300                 if (FFABS(pts - out->pts) > PTS_TOLERANCE) {
1301                     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "changing pts from %"PRId64" (%.3f) to %"PRId64" (%.3f).\n",
1302                            out->pts, out->pts * av_q2d(outlink->time_base),
1303                            pts, pts * av_q2d(outlink->time_base));
1304                     out->pts = pts;
1305                     s->next_pts = pts + PTS_STEP;
1306                 }
1307                 ret = ff_filter_frame(outlink, out);
1308                 if (ret < 0) {
1309                     av_frame_free(&insamples);
1310                     return ret;
1311                 }
1312                 out = NULL;
1313             }
1314             step = s->step + (s->step_frac.num + s->remaining_frac) / s->step_frac.den;
1315             s->remaining_frac = (s->step_frac.num + s->remaining_frac) % s->step_frac.den;
1316             for (m = 0; m < s->fft_len-step; m++)
1317                 s->fft_data[m] = s->fft_data[m+step];
1318             s->remaining_fill = step;
1319         } else {
1320             for (m = 0; m < remaining; m++) {
1321                 s->fft_data[j+m].re = audio_data[2*(i+m)];
1322                 s->fft_data[j+m].im = audio_data[2*(i+m)+1];
1323             }
1324             s->remaining_fill -= remaining;
1325             remaining = 0;
1326         }
1327     }
1328     av_frame_free(&insamples);
1329     return 0;
1330 }
1331
1332 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
1333 {
1334     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
1335     int ret;
1336
1337     ret = ff_request_frame(inlink);
1338     if (ret == AVERROR_EOF)
1339         ret = filter_frame(inlink, NULL);
1340     return ret;
1341 }
1342
1343 static const AVFilterPad showcqt_inputs[] = {
1344     {
1345         .name         = "default",
1346         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1347         .filter_frame = filter_frame,
1348     },
1349     { NULL }
1350 };
1351
1352 static const AVFilterPad showcqt_outputs[] = {
1353     {
1354         .name          = "default",
1355         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1356         .config_props  = config_output,
1357         .request_frame = request_frame,
1358     },
1359     { NULL }
1360 };
1361
1362 AVFilter ff_avf_showcqt = {
1363     .name          = "showcqt",
1364     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a CQT (Constant/Clamped Q Transform) spectrum video output."),
1365     .init          = init,
1366     .uninit        = uninit,
1367     .query_formats = query_formats,
1368     .priv_size     = sizeof(ShowCQTContext),
1369     .inputs        = showcqt_inputs,
1370     .outputs       = showcqt_outputs,
1371     .priv_class    = &showcqt_class,
1372 };