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