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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2012-2013 Clément Bœsch
   3  * Copyright (c) 2013 Rudolf Polzer <divverent@xonotic.org>
   4  * Copyright (c) 2015 Paul B Mahol
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * audio to spectrum (video) transmedia filter, based on ffplay rdft showmode
  26  * (by Michael Niedermayer) and lavfi/avf_showwaves (by Stefano Sabatini).
  27  */
  28
  29 #include <math.h>
  30
  31 #include "libavcodec/avfft.h"
  32 #include "libavutil/audio_fifo.h"
  33 #include "libavutil/avassert.h"
  34 #include "libavutil/avstring.h"
  35 #include "libavutil/channel_layout.h"
  36 #include "libavutil/opt.h"
  37 #include "libavutil/parseutils.h"
  38 #include "libavutil/xga_font_data.h"
  39 #include "audio.h"
  40 #include "video.h"
  41 #include "avfilter.h"
  42 #include "filters.h"
  43 #include "internal.h"
  44 #include "window_func.h"
  45
  46 enum DisplayMode  { COMBINED, SEPARATE, NB_MODES };
  47 enum DataMode     { D_MAGNITUDE, D_PHASE, NB_DMODES };
  48 enum FrequencyScale { F_LINEAR, F_LOG, NB_FSCALES };
  49 enum DisplayScale { LINEAR, SQRT, CBRT, LOG, FOURTHRT, FIFTHRT, NB_SCALES };
  50 enum ColorMode    { CHANNEL, INTENSITY, RAINBOW, MORELAND, NEBULAE, FIRE, FIERY, FRUIT, COOL, MAGMA, GREEN, VIRIDIS, PLASMA, CIVIDIS, TERRAIN, NB_CLMODES };
  51 enum SlideMode    { REPLACE, SCROLL, FULLFRAME, RSCROLL, NB_SLIDES };
  52 enum Orientation  { VERTICAL, HORIZONTAL, NB_ORIENTATIONS };
  53
  54 typedef struct ShowSpectrumContext {
  55     const AVClass *class;
  56     int w, h;
  57     char *rate_str;
  58     AVRational auto_frame_rate;
  59     AVRational frame_rate;
  60     AVFrame *outpicref;
  61     int nb_display_channels;
  62     int orientation;
  63     int channel_width;
  64     int channel_height;
  65     int sliding;                ///< 1 if sliding mode, 0 otherwise
  66     int mode;                   ///< channel display mode
  67     int color_mode;             ///< display color scheme
  68     int scale;
  69     int fscale;
  70     float saturation;           ///< color saturation multiplier
  71     float rotation;             ///< color rotation
  72     int start, stop;            ///< zoom mode
  73     int data;
  74     int xpos;                   ///< x position (current column)
  75     FFTContext **fft;           ///< Fast Fourier Transform context
  76     FFTContext **ifft;          ///< Inverse Fast Fourier Transform context
  77     int fft_bits;               ///< number of bits (FFT window size = 1<<fft_bits)
  78     FFTComplex **fft_data;      ///< bins holder for each (displayed) channels
  79     FFTComplex **fft_scratch;   ///< scratch buffers
  80     float *window_func_lut;     ///< Window function LUT
  81     float **magnitudes;
  82     float **phases;
  83     int win_func;
  84     int win_size;
  85     int buf_size;
  86     double win_scale;
  87     float overlap;
  88     float gain;
  89     int consumed;
  90     int hop_size;
  91     float *combine_buffer;      ///< color combining buffer (3 * h items)
  92     float **color_buffer;       ///< color buffer (3 * h * ch items)
  93     AVAudioFifo *fifo;
  94     int64_t pts;
  95     int64_t old_pts;
  96     int old_len;
  97     int single_pic;
  98     int legend;
  99     int start_x, start_y;
 100     int (*plot_channel)(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs);
 101 } ShowSpectrumContext;
 102
 103 #define OFFSET(x) offsetof(ShowSpectrumContext, x)
 104 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 105
 106 static const AVOption showspectrum_options[] = {
 107     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
 108     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
 109     { "slide", "set sliding mode", OFFSET(sliding), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, NB_SLIDES-1, FLAGS, "slide" },
 110         { "replace", "replace old columns with new", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=REPLACE}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 111         { "scroll", "scroll from right to left", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 112         { "fullframe", "return full frames", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FULLFRAME}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 113         { "rscroll", "scroll from left to right", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RSCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 114     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, COMBINED, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
 115         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
 116         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
 117     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=CHANNEL}, CHANNEL, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
 118         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
 119         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
 120         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
 121         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
 122         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
 123         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
 124         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
 125         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
 126         { "cool",      "cool based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COOL},      0, 0, FLAGS, "color" },
 127         { "magma",     "magma based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MAGMA},     0, 0, FLAGS, "color" },
 128         { "green",     "green based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=GREEN},     0, 0, FLAGS, "color" },
 129         { "viridis",   "viridis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VIRIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
 130         { "plasma",    "plasma based coloring",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=PLASMA},    0, 0, FLAGS, "color" },
 131         { "cividis",   "cividis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CIVIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
 132         { "terrain",   "terrain based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=TERRAIN},   0, 0, FLAGS, "color" },
 133     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=SQRT}, LINEAR, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
 134         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 135         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
 136         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
 137         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
 138         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 139         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
 140     { "fscale", "set frequency scale", OFFSET(fscale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=F_LINEAR}, 0, NB_FSCALES-1, FLAGS, "fscale" },
 141         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "fscale" },
 142         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LOG},    0, 0, FLAGS, "fscale" },
 143     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
 144     { "win_func", "set window function", OFFSET(win_func), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = WFUNC_HANNING}, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "win_func" },
 145         { "rect",     "Rectangular",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_RECT},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
 146         { "bartlett", "Bartlett",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BARTLETT}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
 147         { "hann",     "Hann",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 148         { "hanning",  "Hanning",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 149         { "hamming",  "Hamming",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HAMMING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 150         { "blackman", "Blackman",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BLACKMAN}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
 151         { "welch",    "Welch",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_WELCH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
 152         { "flattop",  "Flat-top",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_FLATTOP},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 153         { "bharris",  "Blackman-Harris",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHARRIS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 154         { "bnuttall", "Blackman-Nuttall", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BNUTTALL}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
 155         { "bhann",    "Bartlett-Hann",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHANN},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
 156         { "sine",     "Sine",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_SINE},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
 157         { "nuttall",  "Nuttall",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_NUTTALL},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 158         { "lanczos",  "Lanczos",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_LANCZOS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 159         { "gauss",    "Gauss",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_GAUSS},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
 160         { "tukey",    "Tukey",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_TUKEY},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
 161         { "dolph",    "Dolph-Chebyshev",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_DOLPH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
 162         { "cauchy",   "Cauchy",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_CAUCHY},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
 163         { "parzen",   "Parzen",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_PARZEN},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
 164         { "poisson",  "Poisson",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_POISSON},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 165         { "bohman",   "Bohman",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BOHMAN},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
 166     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
 167         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
 168         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
 169     { "overlap", "set window overlap", OFFSET(overlap), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, 0, 1, FLAGS },
 170     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
 171     { "data", "set data mode", OFFSET(data), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, NB_DMODES-1, FLAGS, "data" },
 172         { "magnitude", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=D_MAGNITUDE}, 0, 0, FLAGS, "data" },
 173         { "phase",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=D_PHASE},     0, 0, FLAGS, "data" },
 174     { "rotation", "color rotation", OFFSET(rotation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -1, 1, FLAGS },
 175     { "start", "start frequency", OFFSET(start), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
 176     { "stop",  "stop frequency",  OFFSET(stop),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
 177     { "fps",   "set video rate",  OFFSET(rate_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "auto"}, 0, 0, FLAGS },
 178     { "legend", "draw legend", OFFSET(legend), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0}, 0, 1, FLAGS },
 179     { NULL }
 180 };
 181
 182 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrum);
 183
 184 static const struct ColorTable {
 185     float a, y, u, v;
 186 } color_table[][8] = {
 187     [INTENSITY] = {
 188     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 189     { 0.13, .03587126228984074,  .1573300977624594, -.02548747583751842 },
 190     { 0.30, .18572281794568020,  .1772436246393981,  .17475554840414750 },
 191     { 0.60, .28184980583656130, -.1593064119945782,  .47132074554608920 },
 192     { 0.73, .65830621175547810, -.3716070802232764,  .24352759331252930 },
 193     { 0.78, .76318535758242900, -.4307467689263783,  .16866496622310430 },
 194     { 0.91, .95336363636363640, -.2045454545454546,  .03313636363636363 },
 195     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 196     [RAINBOW] = {
 197     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 198     { 0.13,            44/256.,     (189-128)/256.,      (138-128)/256. },
 199     { 0.25,            29/256.,     (186-128)/256.,      (119-128)/256. },
 200     { 0.38,           119/256.,     (194-128)/256.,       (53-128)/256. },
 201     { 0.60,           111/256.,      (73-128)/256.,       (59-128)/256. },
 202     { 0.73,           205/256.,      (19-128)/256.,      (149-128)/256. },
 203     { 0.86,           135/256.,      (83-128)/256.,      (200-128)/256. },
 204     {    1,            73/256.,      (95-128)/256.,      (225-128)/256. }},
 205     [MORELAND] = {
 206     {    0,            44/256.,     (181-128)/256.,      (112-128)/256. },
 207     { 0.13,           126/256.,     (177-128)/256.,      (106-128)/256. },
 208     { 0.25,           164/256.,     (163-128)/256.,      (109-128)/256. },
 209     { 0.38,           200/256.,     (140-128)/256.,      (120-128)/256. },
 210     { 0.60,           201/256.,     (117-128)/256.,      (141-128)/256. },
 211     { 0.73,           177/256.,     (103-128)/256.,      (165-128)/256. },
 212     { 0.86,           136/256.,     (100-128)/256.,      (183-128)/256. },
 213     {    1,            68/256.,     (117-128)/256.,      (203-128)/256. }},
 214     [NEBULAE] = {
 215     {    0,            10/256.,     (134-128)/256.,      (132-128)/256. },
 216     { 0.23,            21/256.,     (137-128)/256.,      (130-128)/256. },
 217     { 0.45,            35/256.,     (134-128)/256.,      (134-128)/256. },
 218     { 0.57,            51/256.,     (130-128)/256.,      (139-128)/256. },
 219     { 0.67,           104/256.,     (116-128)/256.,      (162-128)/256. },
 220     { 0.77,           120/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
 221     { 0.87,           140/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
 222     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 223     [FIRE] = {
 224     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 225     { 0.23,            44/256.,     (132-128)/256.,      (127-128)/256. },
 226     { 0.45,            62/256.,     (116-128)/256.,      (140-128)/256. },
 227     { 0.57,            75/256.,     (105-128)/256.,      (152-128)/256. },
 228     { 0.67,            95/256.,      (91-128)/256.,      (166-128)/256. },
 229     { 0.77,           126/256.,      (74-128)/256.,      (172-128)/256. },
 230     { 0.87,           164/256.,      (73-128)/256.,      (162-128)/256. },
 231     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 232     [FIERY] = {
 233     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 234     { 0.23,            36/256.,     (116-128)/256.,      (163-128)/256. },
 235     { 0.45,            52/256.,     (102-128)/256.,      (200-128)/256. },
 236     { 0.57,           116/256.,      (84-128)/256.,      (196-128)/256. },
 237     { 0.67,           157/256.,      (67-128)/256.,      (181-128)/256. },
 238     { 0.77,           193/256.,      (40-128)/256.,      (155-128)/256. },
 239     { 0.87,           221/256.,     (101-128)/256.,      (134-128)/256. },
 240     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 241     [FRUIT] = {
 242     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 243     { 0.20,            29/256.,     (136-128)/256.,      (119-128)/256. },
 244     { 0.30,            60/256.,     (119-128)/256.,       (90-128)/256. },
 245     { 0.40,            85/256.,      (91-128)/256.,       (85-128)/256. },
 246     { 0.50,           116/256.,      (70-128)/256.,      (105-128)/256. },
 247     { 0.60,           151/256.,      (50-128)/256.,      (146-128)/256. },
 248     { 0.70,           191/256.,      (63-128)/256.,      (178-128)/256. },
 249     {    1,            98/256.,      (80-128)/256.,      (221-128)/256. }},
 250     [COOL] = {
 251     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 252     {  .15,                  0,                 .5,                 -.5 },
 253     {    1,                  1,                -.5,                  .5 }},
 254     [MAGMA] = {
 255     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 256     { 0.10,            23/256.,     (175-128)/256.,      (120-128)/256. },
 257     { 0.23,            43/256.,     (158-128)/256.,      (144-128)/256. },
 258     { 0.35,            85/256.,     (138-128)/256.,      (179-128)/256. },
 259     { 0.48,            96/256.,     (128-128)/256.,      (189-128)/256. },
 260     { 0.64,           128/256.,     (103-128)/256.,      (214-128)/256. },
 261     { 0.92,           205/256.,      (80-128)/256.,      (152-128)/256. },
 262     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 263     [GREEN] = {
 264     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 265     {  .75,                 .5,                  0,                 -.5 },
 266     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 267     [VIRIDIS] = {
 268     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 269     { 0.10,          0x39/255.,   (0x9D -128)/255.,    (0x8F -128)/255. },
 270     { 0.23,          0x5C/255.,   (0x9A -128)/255.,    (0x68 -128)/255. },
 271     { 0.35,          0x69/255.,   (0x93 -128)/255.,    (0x57 -128)/255. },
 272     { 0.48,          0x76/255.,   (0x88 -128)/255.,    (0x4B -128)/255. },
 273     { 0.64,          0x8A/255.,   (0x72 -128)/255.,    (0x4F -128)/255. },
 274     { 0.80,          0xA3/255.,   (0x50 -128)/255.,    (0x66 -128)/255. },
 275     {    1,          0xCC/255.,   (0x2F -128)/255.,    (0x87 -128)/255. }},
 276     [PLASMA] = {
 277     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 278     { 0.10,          0x27/255.,   (0xC2 -128)/255.,    (0x82 -128)/255. },
 279     { 0.58,          0x5B/255.,   (0x9A -128)/255.,    (0xAE -128)/255. },
 280     { 0.70,          0x89/255.,   (0x44 -128)/255.,    (0xAB -128)/255. },
 281     { 0.80,          0xB4/255.,   (0x2B -128)/255.,    (0x9E -128)/255. },
 282     { 0.91,          0xD2/255.,   (0x38 -128)/255.,    (0x92 -128)/255. },
 283     {    1,                  1,                  0,                  0. }},
 284     [CIVIDIS] = {
 285     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 286     { 0.20,          0x28/255.,   (0x98 -128)/255.,    (0x6F -128)/255. },
 287     { 0.50,          0x48/255.,   (0x95 -128)/255.,    (0x74 -128)/255. },
 288     { 0.63,          0x69/255.,   (0x84 -128)/255.,    (0x7F -128)/255. },
 289     { 0.76,          0x89/255.,   (0x75 -128)/255.,    (0x84 -128)/255. },
 290     { 0.90,          0xCE/255.,   (0x35 -128)/255.,    (0x95 -128)/255. },
 291     {    1,                  1,                  0,                  0. }},
 292     [TERRAIN] = {
 293     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 294     { 0.15,                  0,                 .5,                   0 },
 295     { 0.60,                  1,                -.5,                 -.5 },
 296     { 0.85,                  1,                -.5,                  .5 },
 297     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 298 };
 299
 300 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 301 {
 302     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 303     int i;
 304
 305     av_freep(&s->combine_buffer);
 306     if (s->fft) {
 307         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 308             av_fft_end(s->fft[i]);
 309     }
 310     av_freep(&s->fft);
 311     if (s->ifft) {
 312         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 313             av_fft_end(s->ifft[i]);
 314     }
 315     av_freep(&s->ifft);
 316     if (s->fft_data) {
 317         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 318             av_freep(&s->fft_data[i]);
 319     }
 320     av_freep(&s->fft_data);
 321     if (s->fft_scratch) {
 322         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 323             av_freep(&s->fft_scratch[i]);
 324     }
 325     av_freep(&s->fft_scratch);
 326     if (s->color_buffer) {
 327         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 328             av_freep(&s->color_buffer[i]);
 329     }
 330     av_freep(&s->color_buffer);
 331     av_freep(&s->window_func_lut);
 332     if (s->magnitudes) {
 333         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 334             av_freep(&s->magnitudes[i]);
 335     }
 336     av_freep(&s->magnitudes);
 337     av_frame_free(&s->outpicref);
 338     av_audio_fifo_free(s->fifo);
 339     if (s->phases) {
 340         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 341             av_freep(&s->phases[i]);
 342     }
 343     av_freep(&s->phases);
 344 }
 345
 346 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 347 {
 348     AVFilterFormats *formats = NULL;
 349     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 350     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 351     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 352     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
 353     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE };
 354     int ret;
 355
 356     /* set input audio formats */
 357     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 358     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->outcfg.formats)) < 0)
 359         return ret;
 360
 361     layouts = ff_all_channel_layouts();
 362     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->outcfg.channel_layouts)) < 0)
 363         return ret;
 364
 365     formats = ff_all_samplerates();
 366     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->outcfg.samplerates)) < 0)
 367         return ret;
 368
 369     /* set output video format */
 370     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 371     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->incfg.formats)) < 0)
 372         return ret;
 373
 374     return 0;
 375 }
 376
 377 static int run_channel_fft(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 378 {
 379     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 380     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 381     const float *window_func_lut = s->window_func_lut;
 382     AVFrame *fin = arg;
 383     const int ch = jobnr;
 384     int n;
 385
 386     /* fill FFT input with the number of samples available */
 387     const float *p = (float *)fin->extended_data[ch];
 388
 389     for (n = 0; n < s->win_size; n++) {
 390         s->fft_data[ch][n].re = p[n] * window_func_lut[n];
 391         s->fft_data[ch][n].im = 0;
 392     }
 393
 394     if (s->stop) {
 395         float theta, phi, psi, a, b, S, c;
 396         FFTComplex *g = s->fft_data[ch];
 397         FFTComplex *h = s->fft_scratch[ch];
 398         int L = s->buf_size;
 399         int N = s->win_size;
 400         int M = s->win_size / 2;
 401
 402         phi = 2.f * M_PI * (s->stop - s->start) / (float)inlink->sample_rate / (M - 1);
 403         theta = 2.f * M_PI * s->start / (float)inlink->sample_rate;
 404
 405         for (int n = 0; n < M; n++) {
 406             h[n].re = cosf(n * n / 2.f * phi);
 407             h[n].im = sinf(n * n / 2.f * phi);
 408         }
 409
 410         for (int n = M; n < L; n++) {
 411             h[n].re = 0.f;
 412             h[n].im = 0.f;
 413         }
 414
 415         for (int n = L - N; n < L; n++) {
 416             h[n].re = cosf((L - n) * (L - n) / 2.f * phi);
 417             h[n].im = sinf((L - n) * (L - n) / 2.f * phi);
 418         }
 419
 420         for (int n = 0; n < N; n++) {
 421             g[n].re = s->fft_data[ch][n].re;
 422             g[n].im = s->fft_data[ch][n].im;
 423         }
 424
 425         for (int n = N; n < L; n++) {
 426             g[n].re = 0.f;
 427             g[n].im = 0.f;
 428         }
 429
 430         for (int n = 0; n < N; n++) {
 431             psi = n * theta + n * n / 2.f * phi;
 432             c =  cosf(psi);
 433             S = -sinf(psi);
 434             a = c * g[n].re - S * g[n].im;
 435             b = S * g[n].re + c * g[n].im;
 436             g[n].re = a;
 437             g[n].im = b;
 438         }
 439
 440         av_fft_permute(s->fft[ch], h);
 441         av_fft_calc(s->fft[ch], h);
 442
 443         av_fft_permute(s->fft[ch], g);
 444         av_fft_calc(s->fft[ch], g);
 445
 446         for (int n = 0; n < L; n++) {
 447             c = g[n].re;
 448             S = g[n].im;
 449             a = c * h[n].re - S * h[n].im;
 450             b = S * h[n].re + c * h[n].im;
 451
 452             g[n].re = a / L;
 453             g[n].im = b / L;
 454         }
 455
 456         av_fft_permute(s->ifft[ch], g);
 457         av_fft_calc(s->ifft[ch], g);
 458
 459         for (int k = 0; k < M; k++) {
 460             psi = k * k / 2.f * phi;
 461             c =  cosf(psi);
 462             S = -sinf(psi);
 463             a = c * g[k].re - S * g[k].im;
 464             b = S * g[k].re + c * g[k].im;
 465             s->fft_data[ch][k].re = a;
 466             s->fft_data[ch][k].im = b;
 467         }
 468     } else {
 469         /* run FFT on each samples set */
 470         av_fft_permute(s->fft[ch], s->fft_data[ch]);
 471         av_fft_calc(s->fft[ch], s->fft_data[ch]);
 472     }
 473
 474     return 0;
 475 }
 476
 477 static void drawtext(AVFrame *pic, int x, int y, const char *txt, int o)
 478 {
 479     const uint8_t *font;
 480     int font_height;
 481     int i;
 482
 483     font = avpriv_cga_font,   font_height =  8;
 484
 485     for (i = 0; txt[i]; i++) {
 486         int char_y, mask;
 487
 488         if (o) {
 489             for (char_y = font_height - 1; char_y >= 0; char_y--) {
 490                 uint8_t *p = pic->data[0] + (y + i * 10) * pic->linesize[0] + x;
 491                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
 492                     if (font[txt[i] * font_height + font_height - 1 - char_y] & mask)
 493                         p[char_y] = ~p[char_y];
 494                     p += pic->linesize[0];
 495                 }
 496             }
 497         } else {
 498             uint8_t *p = pic->data[0] + y*pic->linesize[0] + (x + i*8);
 499             for (char_y = 0; char_y < font_height; char_y++) {
 500                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
 501                     if (font[txt[i] * font_height + char_y] & mask)
 502                         *p = ~(*p);
 503                     p++;
 504                 }
 505                 p += pic->linesize[0] - 8;
 506             }
 507         }
 508     }
 509 }
 510
 511 static void color_range(ShowSpectrumContext *s, int ch,
 512                         float *yf, float *uf, float *vf)
 513 {
 514     switch (s->mode) {
 515     case COMBINED:
 516         // reduce range by channel count
 517         *yf = 256.0f / s->nb_display_channels;
 518         switch (s->color_mode) {
 519         case RAINBOW:
 520         case MORELAND:
 521         case NEBULAE:
 522         case FIRE:
 523         case FIERY:
 524         case FRUIT:
 525         case COOL:
 526         case GREEN:
 527         case VIRIDIS:
 528         case PLASMA:
 529         case CIVIDIS:
 530         case TERRAIN:
 531         case MAGMA:
 532         case INTENSITY:
 533             *uf = *yf;
 534             *vf = *yf;
 535             break;
 536         case CHANNEL:
 537             /* adjust saturation for mixed UV coloring */
 538             /* this factor is correct for infinite channels, an approximation otherwise */
 539             *uf = *yf * M_PI;
 540             *vf = *yf * M_PI;
 541             break;
 542         default:
 543             av_assert0(0);
 544         }
 545         break;
 546     case SEPARATE:
 547         // full range
 548         *yf = 256.0f;
 549         *uf = 256.0f;
 550         *vf = 256.0f;
 551         break;
 552     default:
 553         av_assert0(0);
 554     }
 555
 556     if (s->color_mode == CHANNEL) {
 557         if (s->nb_display_channels > 1) {
 558             *uf *= 0.5f * sinf((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels + M_PI * s->rotation);
 559             *vf *= 0.5f * cosf((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels + M_PI * s->rotation);
 560         } else {
 561             *uf *= 0.5f * sinf(M_PI * s->rotation);
 562             *vf *= 0.5f * cosf(M_PI * s->rotation + M_PI_2);
 563         }
 564     } else {
 565         *uf += *uf * sinf(M_PI * s->rotation);
 566         *vf += *vf * cosf(M_PI * s->rotation + M_PI_2);
 567     }
 568
 569     *uf *= s->saturation;
 570     *vf *= s->saturation;
 571 }
 572
 573 static void pick_color(ShowSpectrumContext *s,
 574                        float yf, float uf, float vf,
 575                        float a, float *out)
 576 {
 577     if (s->color_mode > CHANNEL) {
 578         const int cm = s->color_mode;
 579         float y, u, v;
 580         int i;
 581
 582         for (i = 1; i < FF_ARRAY_ELEMS(color_table[cm]) - 1; i++)
 583             if (color_table[cm][i].a >= a)
 584                 break;
 585         // i now is the first item >= the color
 586         // now we know to interpolate between item i - 1 and i
 587         if (a <= color_table[cm][i - 1].a) {
 588             y = color_table[cm][i - 1].y;
 589             u = color_table[cm][i - 1].u;
 590             v = color_table[cm][i - 1].v;
 591         } else if (a >= color_table[cm][i].a) {
 592             y = color_table[cm][i].y;
 593             u = color_table[cm][i].u;
 594             v = color_table[cm][i].v;
 595         } else {
 596             float start = color_table[cm][i - 1].a;
 597             float end = color_table[cm][i].a;
 598             float lerpfrac = (a - start) / (end - start);
 599             y = color_table[cm][i - 1].y * (1.0f - lerpfrac)
 600               + color_table[cm][i].y * lerpfrac;
 601             u = color_table[cm][i - 1].u * (1.0f - lerpfrac)
 602               + color_table[cm][i].u * lerpfrac;
 603             v = color_table[cm][i - 1].v * (1.0f - lerpfrac)
 604               + color_table[cm][i].v * lerpfrac;
 605         }
 606
 607         out[0] = y * yf;
 608         out[1] = u * uf;
 609         out[2] = v * vf;
 610     } else {
 611         out[0] = a * yf;
 612         out[1] = a * uf;
 613         out[2] = a * vf;
 614     }
 615 }
 616
 617 static char *get_time(AVFilterContext *ctx, float seconds, int x)
 618 {
 619     char *units;
 620
 621     if (x == 0)
 622         units = av_asprintf("0");
 623     else if (log10(seconds) > 6)
 624         units = av_asprintf("%.2fh", seconds / (60 * 60));
 625     else if (log10(seconds) > 3)
 626         units = av_asprintf("%.2fm", seconds / 60);
 627     else
 628         units = av_asprintf("%.2fs", seconds);
 629     return units;
 630 }
 631
 632 static float log_scale(const float value, const float min, const float max)
 633 {
 634     if (value < min)
 635         return min;
 636     if (value > max)
 637         return max;
 638
 639     {
 640         const float b = logf(max / min) / (max - min);
 641         const float a = max / expf(max * b);
 642
 643         return expf(value * b) * a;
 644     }
 645 }
 646
 647 static float get_log_hz(const int bin, const int num_bins, const float sample_rate)
 648 {
 649     const float max_freq = sample_rate / 2;
 650     const float hz_per_bin = max_freq / num_bins;
 651     const float freq = hz_per_bin * bin;
 652     const float scaled_freq = log_scale(freq + 1, 21, max_freq) - 1;
 653
 654     return num_bins * scaled_freq / max_freq;
 655 }
 656
 657 static float inv_log_scale(const float value, const float min, const float max)
 658 {
 659     if (value < min)
 660         return min;
 661     if (value > max)
 662         return max;
 663
 664     {
 665         const float b = logf(max / min) / (max - min);
 666         const float a = max / expf(max * b);
 667
 668         return logf(value / a) / b;
 669     }
 670 }
 671
 672 static float bin_pos(const int bin, const int num_bins, const float sample_rate)
 673 {
 674     const float max_freq = sample_rate / 2;
 675     const float hz_per_bin = max_freq / num_bins;
 676     const float freq = hz_per_bin * bin;
 677     const float scaled_freq = inv_log_scale(freq + 1, 21, max_freq) - 1;
 678
 679     return num_bins * scaled_freq / max_freq;
 680 }
 681
 682 static int draw_legend(AVFilterContext *ctx, int samples)
 683 {
 684     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 685     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 686     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 687     int ch, y, x = 0, sz = s->orientation == VERTICAL ? s->w : s->h;
 688     int multi = (s->mode == SEPARATE && s->color_mode == CHANNEL);
 689     float spp = samples / (float)sz;
 690     char *text;
 691     uint8_t *dst;
 692     char chlayout_str[128];
 693
 694     av_get_channel_layout_string(chlayout_str, sizeof(chlayout_str), inlink->channels,
 695                                  inlink->channel_layout);
 696
 697     text = av_asprintf("%d Hz | %s", inlink->sample_rate, chlayout_str);
 698     if (!text)
 699         return AVERROR(ENOMEM);
 700
 701     drawtext(s->outpicref, 2, outlink->h - 10, "CREATED BY LIBAVFILTER", 0);
 702     drawtext(s->outpicref, outlink->w - 2 - strlen(text) * 10, outlink->h - 10, text, 0);
 703     av_freep(&text);
 704     if (s->stop) {
 705         text = av_asprintf("Zoom: %d Hz - %d Hz", s->start, s->stop);
 706         if (!text)
 707             return AVERROR(ENOMEM);
 708         drawtext(s->outpicref, outlink->w - 2 - strlen(text) * 10, 3, text, 0);
 709         av_freep(&text);
 710     }
 711
 712     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
 713     for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
 714         dst[x] = 200;
 715     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + s->h) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
 716     for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
 717         dst[x] = 200;
 718     for (y = 0; y < s->h + 2; y++) {
 719         dst = s->outpicref->data[0] + (y + s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0];
 720         dst[s->start_x - 1] = 200;
 721         dst[s->start_x + s->w] = 200;
 722     }
 723     if (s->orientation == VERTICAL) {
 724         int h = s->mode == SEPARATE ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
 725         int hh = s->mode == SEPARATE ? -(s->h % s->nb_display_channels) + 1 : 1;
 726         for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
 727             for (y = 0; y < h; y += 20) {
 728                 dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - hh) * s->outpicref->linesize[0];
 729                 dst[s->start_x - 2] = 200;
 730                 dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
 731             }
 732             for (y = 0; y < h; y += 40) {
 733                 dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - hh) * s->outpicref->linesize[0];
 734                 dst[s->start_x - 3] = 200;
 735                 dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
 736             }
 737             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 738             for (x = 0; x < s->w; x+=40)
 739                 dst[x] = 200;
 740             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 741             for (x = 0; x < s->w; x+=80)
 742                 dst[x] = 200;
 743             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 744             for (x = 0; x < s->w; x+=40) {
 745                 dst[x] = 200;
 746             }
 747             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 748             for (x = 0; x < s->w; x+=80) {
 749                 dst[x] = 200;
 750             }
 751             for (y = 0; y < h; y += 40) {
 752                 float range = s->stop ? s->stop - s->start : inlink->sample_rate / 2;
 753                 float bin = s->fscale == F_LINEAR ? y : get_log_hz(y, h, inlink->sample_rate);
 754                 float hertz = s->start + bin * range / (float)(1 << (int)ceil(log2(h)));
 755                 char *units;
 756
 757                 if (hertz == 0)
 758                     units = av_asprintf("DC");
 759                 else
 760                     units = av_asprintf("%.2f", hertz);
 761                 if (!units)
 762                     return AVERROR(ENOMEM);
 763
 764                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, h * (ch + 1) + s->start_y - y - 4 - hh, units, 0);
 765                 av_free(units);
 766             }
 767         }
 768
 769         for (x = 0; x < s->w && s->single_pic; x+=80) {
 770             float seconds = x * spp / inlink->sample_rate;
 771             char *units = get_time(ctx, seconds, x);
 772             if (!units)
 773                 return AVERROR(ENOMEM);
 774
 775             drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->h + s->start_y + 6, units, 0);
 776             drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->start_y - 12, units, 0);
 777             av_free(units);
 778         }
 779
 780         drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 4 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "TIME", 0);
 781         drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 14 * 4, "FREQUENCY (Hz)", 1);
 782     } else {
 783         int w = s->mode == SEPARATE ? s->w / s->nb_display_channels : s->w;
 784         for (y = 0; y < s->h; y += 20) {
 785             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
 786             dst[s->start_x - 2] = 200;
 787             dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
 788         }
 789         for (y = 0; y < s->h; y += 40) {
 790             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
 791             dst[s->start_x - 3] = 200;
 792             dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
 793         }
 794         for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
 795             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 796             for (x = 0; x < w; x+=40)
 797                 dst[x] = 200;
 798             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 799             for (x = 0; x < w; x+=80)
 800                 dst[x] = 200;
 801             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 802             for (x = 0; x < w; x+=40) {
 803                 dst[x] = 200;
 804             }
 805             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 806             for (x = 0; x < w; x+=80) {
 807                 dst[x] = 200;
 808             }
 809             for (x = 0; x < w - 79; x += 80) {
 810                 float range = s->stop ? s->stop - s->start : inlink->sample_rate / 2;
 811                 float bin = s->fscale == F_LINEAR ? x : get_log_hz(x, w, inlink->sample_rate);
 812                 float hertz = s->start + bin * range / (float)(1 << (int)ceil(log2(w)));
 813                 char *units;
 814
 815                 if (hertz == 0)
 816                     units = av_asprintf("DC");
 817                 else
 818                     units = av_asprintf("%.2f", hertz);
 819                 if (!units)
 820                     return AVERROR(ENOMEM);
 821
 822                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->start_y - 12, units, 0);
 823                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->h + s->start_y + 6, units, 0);
 824                 av_free(units);
 825             }
 826         }
 827         for (y = 0; y < s->h && s->single_pic; y+=40) {
 828             float seconds = y * spp / inlink->sample_rate;
 829             char *units = get_time(ctx, seconds, x);
 830             if (!units)
 831                 return AVERROR(ENOMEM);
 832
 833             drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, s->start_y + y - 4, units, 0);
 834             av_free(units);
 835         }
 836         drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 4 * 4, "TIME", 1);
 837         drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 14 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "FREQUENCY (Hz)", 0);
 838     }
 839
 840     for (ch = 0; ch < (multi ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
 841         int h = multi ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
 842
 843         for (y = 0; y < h; y++) {
 844             float out[3] = { 0., 127.5, 127.5};
 845             int chn;
 846
 847             for (chn = 0; chn < (s->mode == SEPARATE ? 1 : s->nb_display_channels); chn++) {
 848                 float yf, uf, vf;
 849                 int channel = (multi) ? s->nb_display_channels - ch - 1 : chn;
 850                 float lout[3];
 851
 852                 color_range(s, channel, &yf, &uf, &vf);
 853                 pick_color(s, yf, uf, vf, y / (float)h, lout);
 854                 out[0] += lout[0];
 855                 out[1] += lout[1];
 856                 out[2] += lout[2];
 857             }
 858             memset(s->outpicref->data[0]+(s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->w + s->start_x + 20, av_clip_uint8(out[0]), 10);
 859             memset(s->outpicref->data[1]+(s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[1] + s->w + s->start_x + 20, av_clip_uint8(out[1]), 10);
 860             memset(s->outpicref->data[2]+(s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[2] + s->w + s->start_x + 20, av_clip_uint8(out[2]), 10);
 861         }
 862
 863         for (y = 0; ch == 0 && y < h; y += h / 10) {
 864             float value = 120.f * log10f(1.f - y / (float)h);
 865             char *text;
 866
 867             if (value < -120)
 868                 break;
 869             text = av_asprintf("%.0f dB", value);
 870             if (!text)
 871                 continue;
 872             drawtext(s->outpicref, s->w + s->start_x + 35, s->start_y + y - 5, text, 0);
 873             av_free(text);
 874         }
 875     }
 876
 877     return 0;
 878 }
 879
 880 static float get_value(AVFilterContext *ctx, int ch, int y)
 881 {
 882     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 883     float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
 884     float *phases = s->phases[ch];
 885     float a;
 886
 887     switch (s->data) {
 888     case D_MAGNITUDE:
 889         /* get magnitude */
 890         a = magnitudes[y];
 891         break;
 892     case D_PHASE:
 893         /* get phase */
 894         a = phases[y];
 895         break;
 896     default:
 897         av_assert0(0);
 898     }
 899
 900     /* apply scale */
 901     switch (s->scale) {
 902     case LINEAR:
 903         a = av_clipf(a, 0, 1);
 904         break;
 905     case SQRT:
 906         a = av_clipf(sqrtf(a), 0, 1);
 907         break;
 908     case CBRT:
 909         a = av_clipf(cbrtf(a), 0, 1);
 910         break;
 911     case FOURTHRT:
 912         a = av_clipf(sqrtf(sqrtf(a)), 0, 1);
 913         break;
 914     case FIFTHRT:
 915         a = av_clipf(powf(a, 0.20), 0, 1);
 916         break;
 917     case LOG:
 918         a = 1.f + log10f(av_clipf(a, 1e-6, 1)) / 6.f; // zero = -120dBFS
 919         break;
 920     default:
 921         av_assert0(0);
 922     }
 923
 924     return a;
 925 }
 926
 927 static int plot_channel_lin(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 928 {
 929     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 930     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
 931     const int ch = jobnr;
 932     float yf, uf, vf;
 933     int y;
 934
 935     /* decide color range */
 936     color_range(s, ch, &yf, &uf, &vf);
 937
 938     /* draw the channel */
 939     for (y = 0; y < h; y++) {
 940         int row = (s->mode == COMBINED) ? y : ch * h + y;
 941         float *out = &s->color_buffer[ch][3 * row];
 942         float a = get_value(ctx, ch, y);
 943
 944         pick_color(s, yf, uf, vf, a, out);
 945     }
 946
 947     return 0;
 948 }
 949
 950 static int plot_channel_log(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 951 {
 952     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 953     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 954     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
 955     const int ch = jobnr;
 956     float y, yf, uf, vf;
 957     int yy = 0;
 958
 959     /* decide color range */
 960     color_range(s, ch, &yf, &uf, &vf);
 961
 962     /* draw the channel */
 963     for (y = 0; y < h && yy < h; yy++) {
 964         float pos0 = bin_pos(yy+0, h, inlink->sample_rate);
 965         float pos1 = bin_pos(yy+1, h, inlink->sample_rate);
 966         float delta = pos1 - pos0;
 967         float a0, a1;
 968
 969         a0 = get_value(ctx, ch, yy+0);
 970         a1 = get_value(ctx, ch, FFMIN(yy+1, h-1));
 971         for (float j = pos0; j < pos1 && y + j - pos0 < h; j++) {
 972             float row = (s->mode == COMBINED) ? y + j - pos0 : ch * h + y + j - pos0;
 973             float *out = &s->color_buffer[ch][3 * FFMIN(lrintf(row), h-1)];
 974             float lerpfrac = (j - pos0) / delta;
 975
 976             pick_color(s, yf, uf, vf, lerpfrac * a1 + (1.f-lerpfrac) * a0, out);
 977         }
 978         y += delta;
 979     }
 980
 981     return 0;
 982 }
 983
 984 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 985 {
 986     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 987     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 988     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 989     int i, fft_bits, h, w;
 990     float overlap;
 991
 992     switch (s->fscale) {
 993     case F_LINEAR: s->plot_channel = plot_channel_lin; break;
 994     case F_LOG:    s->plot_channel = plot_channel_log; break;
 995     default: return AVERROR_BUG;
 996     }
 997
 998     s->stop = FFMIN(s->stop, inlink->sample_rate / 2);
 999     if (s->stop && s->stop <= s->start) {
1000         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Stop frequency should be greater than start.\n");
1001         return AVERROR(EINVAL);
1002     }
1003
1004     if (!strcmp(ctx->filter->name, "showspectrumpic"))
1005         s->single_pic = 1;
1006
1007     outlink->w = s->w;
1008     outlink->h = s->h;
1009     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
1010
1011     if (s->legend) {
1012         s->start_x = (log10(inlink->sample_rate) + 1) * 25;
1013         s->start_y = 64;
1014         outlink->w += s->start_x * 2;
1015         outlink->h += s->start_y * 2;
1016     }
1017
1018     h = (s->mode == COMBINED || s->orientation == HORIZONTAL) ? s->h : s->h / inlink->channels;
1019     w = (s->mode == COMBINED || s->orientation == VERTICAL)   ? s->w : s->w / inlink->channels;
1020     s->channel_height = h;
1021     s->channel_width  = w;
1022
1023     if (s->orientation == VERTICAL) {
1024         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame height */
1025         for (fft_bits = 1; 1 << fft_bits < 2 * h; fft_bits++);
1026     } else {
1027         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame width */
1028         for (fft_bits = 1; 1 << fft_bits < 2 * w; fft_bits++);
1029     }
1030
1031     s->win_size = 1 << fft_bits;
1032     s->buf_size = s->win_size << !!s->stop;
1033
1034     if (!s->fft) {
1035         s->fft = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->fft));
1036         if (!s->fft)
1037             return AVERROR(ENOMEM);
1038     }
1039
1040     if (s->stop) {
1041         if (!s->ifft) {
1042             s->ifft = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->ifft));
1043             if (!s->ifft)
1044                 return AVERROR(ENOMEM);
1045         }
1046     }
1047
1048     /* (re-)configuration if the video output changed (or first init) */
1049     if (fft_bits != s->fft_bits) {
1050         AVFrame *outpicref;
1051
1052         s->fft_bits = fft_bits;
1053
1054         /* FFT buffers: x2 for each (display) channel buffer.
1055          * Note: we use free and malloc instead of a realloc-like function to
1056          * make sure the buffer is aligned in memory for the FFT functions. */
1057         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1058             if (s->stop) {
1059                 av_fft_end(s->ifft[i]);
1060                 av_freep(&s->fft_scratch[i]);
1061             }
1062             av_fft_end(s->fft[i]);
1063             av_freep(&s->fft_data[i]);
1064         }
1065         av_freep(&s->fft_data);
1066
1067         s->nb_display_channels = inlink->channels;
1068         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1069             s->fft[i] = av_fft_init(fft_bits + !!s->stop, 0);
1070             if (s->stop) {
1071                 s->ifft[i] = av_fft_init(fft_bits + !!s->stop, 1);
1072                 if (!s->ifft[i]) {
1073                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create Inverse FFT context. "
1074                            "The window size might be too high.\n");
1075                     return AVERROR(EINVAL);
1076                 }
1077             }
1078             if (!s->fft[i]) {
1079                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT context. "
1080                        "The window size might be too high.\n");
1081                 return AVERROR(EINVAL);
1082             }
1083         }
1084
1085         s->magnitudes = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->magnitudes));
1086         if (!s->magnitudes)
1087             return AVERROR(ENOMEM);
1088         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1089             s->magnitudes[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w, sizeof(**s->magnitudes));
1090             if (!s->magnitudes[i])
1091                 return AVERROR(ENOMEM);
1092         }
1093
1094         s->phases = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->phases));
1095         if (!s->phases)
1096             return AVERROR(ENOMEM);
1097         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1098             s->phases[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w, sizeof(**s->phases));
1099             if (!s->phases[i])
1100                 return AVERROR(ENOMEM);
1101         }
1102
1103         av_freep(&s->color_buffer);
1104         s->color_buffer = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->color_buffer));
1105         if (!s->color_buffer)
1106             return AVERROR(ENOMEM);
1107         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1108             s->color_buffer[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h * 3 : s->w * 3, sizeof(**s->color_buffer));
1109             if (!s->color_buffer[i])
1110                 return AVERROR(ENOMEM);
1111         }
1112
1113         s->fft_data = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_data));
1114         if (!s->fft_data)
1115             return AVERROR(ENOMEM);
1116         s->fft_scratch = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_scratch));
1117         if (!s->fft_scratch)
1118             return AVERROR(ENOMEM);
1119         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1120             s->fft_data[i] = av_calloc(s->buf_size, sizeof(**s->fft_data));
1121             if (!s->fft_data[i])
1122                 return AVERROR(ENOMEM);
1123
1124             s->fft_scratch[i] = av_calloc(s->buf_size, sizeof(**s->fft_scratch));
1125             if (!s->fft_scratch[i])
1126                 return AVERROR(ENOMEM);
1127         }
1128
1129         /* pre-calc windowing function */
1130         s->window_func_lut =
1131             av_realloc_f(s->window_func_lut, s->win_size,
1132                          sizeof(*s->window_func_lut));
1133         if (!s->window_func_lut)
1134             return AVERROR(ENOMEM);
1135         generate_window_func(s->window_func_lut, s->win_size, s->win_func, &overlap);
1136         if (s->overlap == 1)
1137             s->overlap = overlap;
1138         s->hop_size = (1.f - s->overlap) * s->win_size;
1139         if (s->hop_size < 1) {
1140             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "overlap %f too big\n", s->overlap);
1141             return AVERROR(EINVAL);
1142         }
1143
1144         for (s->win_scale = 0, i = 0; i < s->win_size; i++) {
1145             s->win_scale += s->window_func_lut[i] * s->window_func_lut[i];
1146         }
1147         s->win_scale = 1.f / sqrtf(s->win_scale);
1148
1149         /* prepare the initial picref buffer (black frame) */
1150         av_frame_free(&s->outpicref);
1151         s->outpicref = outpicref =
1152             ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
1153         if (!outpicref)
1154             return AVERROR(ENOMEM);
1155         outpicref->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
1156         for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
1157             memset(outpicref->data[0] + i * outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
1158             memset(outpicref->data[1] + i * outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
1159             memset(outpicref->data[2] + i * outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
1160         }
1161         outpicref->color_range = AVCOL_RANGE_JPEG;
1162
1163         if (!s->single_pic && s->legend)
1164             draw_legend(ctx, 0);
1165     }
1166
1167     if ((s->orientation == VERTICAL   && s->xpos >= s->w) ||
1168         (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h))
1169         s->xpos = 0;
1170
1171     s->auto_frame_rate = av_make_q(inlink->sample_rate, s->hop_size);
1172     if (s->orientation == VERTICAL && s->sliding == FULLFRAME)
1173         s->auto_frame_rate.den *= s->w;
1174     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->sliding == FULLFRAME)
1175         s->auto_frame_rate.den *= s->h;
1176     if (!s->single_pic && strcmp(s->rate_str, "auto")) {
1177         int ret = av_parse_video_rate(&s->frame_rate, s->rate_str);
1178         if (ret < 0)
1179             return ret;
1180     } else {
1181         s->frame_rate = s->auto_frame_rate;
1182     }
1183     outlink->frame_rate = s->frame_rate;
1184     outlink->time_base = av_inv_q(outlink->frame_rate);
1185
1186     if (s->orientation == VERTICAL) {
1187         s->combine_buffer =
1188             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->h * 3,
1189                          sizeof(*s->combine_buffer));
1190     } else {
1191         s->combine_buffer =
1192             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->w * 3,
1193                          sizeof(*s->combine_buffer));
1194     }
1195
1196     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d FFT window size:%d\n",
1197            s->w, s->h, s->win_size);
1198
1199     av_audio_fifo_free(s->fifo);
1200     s->fifo = av_audio_fifo_alloc(inlink->format, inlink->channels, s->win_size);
1201     if (!s->fifo)
1202         return AVERROR(ENOMEM);
1203     return 0;
1204 }
1205
1206 #define RE(y, ch) s->fft_data[ch][y].re
1207 #define IM(y, ch) s->fft_data[ch][y].im
1208 #define MAGNITUDE(y, ch) hypotf(RE(y, ch), IM(y, ch))
1209 #define PHASE(y, ch) atan2f(IM(y, ch), RE(y, ch))
1210
1211 static int calc_channel_magnitudes(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1212 {
1213     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1214     const double w = s->win_scale * (s->scale == LOG ? s->win_scale : 1);
1215     int y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1216     const float f = s->gain * w;
1217     const int ch = jobnr;
1218     float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1219
1220     for (y = 0; y < h; y++)
1221         magnitudes[y] = MAGNITUDE(y, ch) * f;
1222
1223     return 0;
1224 }
1225
1226 static int calc_channel_phases(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1227 {
1228     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1229     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1230     const int ch = jobnr;
1231     float *phases = s->phases[ch];
1232     int y;
1233
1234     for (y = 0; y < h; y++)
1235         phases[y] = (PHASE(y, ch) / M_PI + 1) / 2;
1236
1237     return 0;
1238 }
1239
1240 static void acalc_magnitudes(ShowSpectrumContext *s)
1241 {
1242     const double w = s->win_scale * (s->scale == LOG ? s->win_scale : 1);
1243     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1244     const float f = s->gain * w;
1245
1246     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1247         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1248
1249         for (y = 0; y < h; y++)
1250             magnitudes[y] += MAGNITUDE(y, ch) * f;
1251     }
1252 }
1253
1254 static void scale_magnitudes(ShowSpectrumContext *s, float scale)
1255 {
1256     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1257
1258     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1259         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1260
1261         for (y = 0; y < h; y++)
1262             magnitudes[y] *= scale;
1263     }
1264 }
1265
1266 static void clear_combine_buffer(ShowSpectrumContext *s, int size)
1267 {
1268     int y;
1269
1270     for (y = 0; y < size; y++) {
1271         s->combine_buffer[3 * y    ] = 0;
1272         s->combine_buffer[3 * y + 1] = 127.5;
1273         s->combine_buffer[3 * y + 2] = 127.5;
1274     }
1275 }
1276
1277 static int plot_spectrum_column(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1278 {
1279     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1280     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1281     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1282     AVFrame *outpicref = s->outpicref;
1283     int ret, plane, x, y, z = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1284
1285     /* fill a new spectrum column */
1286     /* initialize buffer for combining to black */
1287     clear_combine_buffer(s, z);
1288
1289     ctx->internal->execute(ctx, s->plot_channel, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1290
1291     for (y = 0; y < z * 3; y++) {
1292         for (x = 0; x < s->nb_display_channels; x++) {
1293             s->combine_buffer[y] += s->color_buffer[x][y];
1294         }
1295     }
1296
1297     av_frame_make_writable(s->outpicref);
1298     /* copy to output */
1299     if (s->orientation == VERTICAL) {
1300         if (s->sliding == SCROLL) {
1301             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1302                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
1303                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1304                                  (y + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1305                     memmove(p, p + 1, s->w - 1);
1306                 }
1307             }
1308             s->xpos = s->w - 1;
1309         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
1310             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1311                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
1312                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1313                                  (y + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1314                     memmove(p + 1, p, s->w - 1);
1315                 }
1316             }
1317             s->xpos = 0;
1318         }
1319         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1320             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1321                          (outlink->h - 1 - s->start_y) * outpicref->linesize[plane] +
1322                          s->xpos;
1323             for (y = 0; y < s->h; y++) {
1324                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[3 * y + plane], 0, 255));
1325                 p -= outpicref->linesize[plane];
1326             }
1327         }
1328     } else {
1329         if (s->sliding == SCROLL) {
1330             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1331                 for (y = 1; y < s->h; y++) {
1332                     memmove(outpicref->data[plane] + (y-1 + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1333                             outpicref->data[plane] + (y   + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1334                             s->w);
1335                 }
1336             }
1337             s->xpos = s->h - 1;
1338         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
1339             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1340                 for (y = s->h - 1; y >= 1; y--) {
1341                     memmove(outpicref->data[plane] + (y   + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1342                             outpicref->data[plane] + (y-1 + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1343                             s->w);
1344                 }
1345             }
1346             s->xpos = 0;
1347         }
1348         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1349             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1350                          (s->xpos + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1351             for (x = 0; x < s->w; x++) {
1352                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[3 * x + plane], 0, 255));
1353                 p++;
1354             }
1355         }
1356     }
1357
1358     if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)
1359         outpicref->pts = av_rescale_q(insamples->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
1360
1361     s->xpos++;
1362     if (s->orientation == VERTICAL && s->xpos >= s->w)
1363         s->xpos = 0;
1364     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h)
1365         s->xpos = 0;
1366     if (!s->single_pic && (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)) {
1367         if (s->old_pts < outpicref->pts) {
1368             AVFrame *clone;
1369
1370             if (s->legend) {
1371                 char *units = get_time(ctx, insamples->pts /(float)inlink->sample_rate, x);
1372                 if (!units)
1373                     return AVERROR(ENOMEM);
1374
1375                 if (s->orientation == VERTICAL) {
1376                     for (y = 0; y < 10; y++) {
1377                         memset(s->outpicref->data[0] + outlink->w / 2 - 4 * s->old_len +
1378                                (outlink->h - s->start_y / 2 - 20 + y) * s->outpicref->linesize[0], 0, 10 * s->old_len);
1379                     }
1380                     drawtext(s->outpicref,
1381                              outlink->w / 2 - 4 * strlen(units),
1382                              outlink->h - s->start_y / 2 - 20,
1383                              units, 0);
1384                 } else  {
1385                     for (y = 0; y < 10 * s->old_len; y++) {
1386                         memset(s->outpicref->data[0] + s->start_x / 7 + 20 +
1387                                (outlink->h / 2 - 4 * s->old_len + y) * s->outpicref->linesize[0], 0, 10);
1388                     }
1389                     drawtext(s->outpicref,
1390                              s->start_x / 7 + 20,
1391                              outlink->h / 2 - 4 * strlen(units),
1392                              units, 1);
1393                 }
1394                 s->old_len = strlen(units);
1395                 av_free(units);
1396             }
1397             s->old_pts = outpicref->pts;
1398             clone = av_frame_clone(s->outpicref);
1399             if (!clone)
1400                 return AVERROR(ENOMEM);
1401             ret = ff_filter_frame(outlink, clone);
1402             if (ret < 0)
1403                 return ret;
1404             return 0;
1405         }
1406     }
1407
1408     return 1;
1409 }
1410
1411 #if CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
1412
1413 static int activate(AVFilterContext *ctx)
1414 {
1415     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1416     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1417     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1418     int ret;
1419
1420     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK(outlink, inlink);
1421
1422     if (av_audio_fifo_size(s->fifo) < s->win_size) {
1423         AVFrame *frame = NULL;
1424
1425         ret = ff_inlink_consume_frame(inlink, &frame);
1426         if (ret < 0)
1427             return ret;
1428         if (ret > 0) {
1429             s->pts = frame->pts;
1430             s->consumed = 0;
1431
1432             av_audio_fifo_write(s->fifo, (void **)frame->extended_data, frame->nb_samples);
1433             av_frame_free(&frame);
1434         }
1435     }
1436
1437     if (s->outpicref && (av_audio_fifo_size(s->fifo) >= s->win_size ||
1438         ff_outlink_get_status(inlink))) {
1439         AVFrame *fin = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
1440         if (!fin)
1441             return AVERROR(ENOMEM);
1442
1443         fin->pts = s->pts + s->consumed;
1444         s->consumed += s->hop_size;
1445         ret = av_audio_fifo_peek(s->fifo, (void **)fin->extended_data,
1446                                  FFMIN(s->win_size, av_audio_fifo_size(s->fifo)));
1447         if (ret < 0) {
1448             av_frame_free(&fin);
1449             return ret;
1450         }
1451
1452         av_assert0(fin->nb_samples == s->win_size);
1453
1454         ctx->internal->execute(ctx, run_channel_fft, fin, NULL, s->nb_display_channels);
1455
1456         if (s->data == D_MAGNITUDE)
1457             ctx->internal->execute(ctx, calc_channel_magnitudes, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1458
1459         if (s->data == D_PHASE)
1460             ctx->internal->execute(ctx, calc_channel_phases, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1461
1462         ret = plot_spectrum_column(inlink, fin);
1463
1464         av_frame_free(&fin);
1465         av_audio_fifo_drain(s->fifo, s->hop_size);
1466         if (ret <= 0 && !ff_outlink_get_status(inlink))
1467             return ret;
1468     }
1469
1470     if (ff_outlink_get_status(inlink) == AVERROR_EOF &&
1471         s->sliding == FULLFRAME &&
1472         s->xpos > 0 && s->outpicref) {
1473         int64_t pts;
1474
1475         if (s->orientation == VERTICAL) {
1476             for (int i = 0; i < outlink->h; i++) {
1477                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0] + s->xpos,   0, outlink->w - s->xpos);
1478                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
1479                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
1480             }
1481         } else {
1482             for (int i = s->xpos; i < outlink->h; i++) {
1483                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
1484                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
1485                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
1486             }
1487         }
1488         s->outpicref->pts += s->consumed;
1489         pts = s->outpicref->pts;
1490         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
1491         s->outpicref = NULL;
1492         ff_outlink_set_status(outlink, AVERROR_EOF, pts);
1493         return 0;
1494     }
1495
1496     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(inlink, outlink);
1497     if (av_audio_fifo_size(s->fifo) >= s->win_size ||
1498         ff_outlink_get_status(inlink) == AVERROR_EOF) {
1499         ff_filter_set_ready(ctx, 10);
1500         return 0;
1501     }
1502
1503     if (ff_outlink_frame_wanted(outlink) && av_audio_fifo_size(s->fifo) < s->win_size &&
1504         ff_outlink_get_status(inlink) != AVERROR_EOF) {
1505         ff_inlink_request_frame(inlink);
1506         return 0;
1507     }
1508
1509     return FFERROR_NOT_READY;
1510 }
1511
1512 static const AVFilterPad showspectrum_inputs[] = {
1513     {
1514         .name         = "default",
1515         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1516     },
1517     { NULL }
1518 };
1519
1520 static const AVFilterPad showspectrum_outputs[] = {
1521     {
1522         .name          = "default",
1523         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1524         .config_props  = config_output,
1525     },
1526     { NULL }
1527 };
1528
1529 AVFilter ff_avf_showspectrum = {
1530     .name          = "showspectrum",
1531     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output."),
1532     .uninit        = uninit,
1533     .query_formats = query_formats,
1534     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
1535     .inputs        = showspectrum_inputs,
1536     .outputs       = showspectrum_outputs,
1537     .activate      = activate,
1538     .priv_class    = &showspectrum_class,
1539     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1540 };
1541 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
1542
1543 #if CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER
1544
1545 static const AVOption showspectrumpic_options[] = {
1546     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
1547     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
1548     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, 0, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
1549         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
1550         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
1551     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTENSITY}, 0, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
1552         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
1553         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
1554         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
1555         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
1556         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
1557         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
1558         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
1559         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
1560         { "cool",      "cool based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COOL},      0, 0, FLAGS, "color" },
1561         { "magma",     "magma based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MAGMA},     0, 0, FLAGS, "color" },
1562         { "green",     "green based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=GREEN},     0, 0, FLAGS, "color" },
1563         { "viridis",   "viridis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VIRIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
1564         { "plasma",    "plasma based coloring",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=PLASMA},    0, 0, FLAGS, "color" },
1565         { "cividis",   "cividis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CIVIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
1566         { "terrain",   "terrain based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=TERRAIN},   0, 0, FLAGS, "color" },
1567     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LOG}, 0, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
1568         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
1569         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
1570         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
1571         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
1572         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
1573         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
1574     { "fscale", "set frequency scale", OFFSET(fscale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=F_LINEAR}, 0, NB_FSCALES-1, FLAGS, "fscale" },
1575         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "fscale" },
1576         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LOG},    0, 0, FLAGS, "fscale" },
1577     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
1578     { "win_func", "set window function", OFFSET(win_func), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = WFUNC_HANNING}, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "win_func" },
1579         { "rect",     "Rectangular",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_RECT},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
1580         { "bartlett", "Bartlett",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BARTLETT}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
1581         { "hann",     "Hann",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1582         { "hanning",  "Hanning",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1583         { "hamming",  "Hamming",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HAMMING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1584         { "blackman", "Blackman",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BLACKMAN}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
1585         { "welch",    "Welch",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_WELCH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
1586         { "flattop",  "Flat-top",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_FLATTOP},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1587         { "bharris",  "Blackman-Harris",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHARRIS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1588         { "bnuttall", "Blackman-Nuttall", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BNUTTALL}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
1589         { "bhann",    "Bartlett-Hann",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHANN},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
1590         { "sine",     "Sine",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_SINE},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
1591         { "nuttall",  "Nuttall",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_NUTTALL},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1592         { "lanczos",  "Lanczos",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_LANCZOS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1593         { "gauss",    "Gauss",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_GAUSS},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
1594         { "tukey",    "Tukey",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_TUKEY},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
1595         { "dolph",    "Dolph-Chebyshev",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_DOLPH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
1596         { "cauchy",   "Cauchy",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_CAUCHY},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
1597         { "parzen",   "Parzen",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_PARZEN},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
1598         { "poisson",  "Poisson",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_POISSON},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1599         { "bohman",   "Bohman",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BOHMAN},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
1600     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
1601         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
1602         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
1603     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
1604     { "legend", "draw legend", OFFSET(legend), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 1}, 0, 1, FLAGS },
1605     { "rotation", "color rotation", OFFSET(rotation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -1, 1, FLAGS },
1606     { "start", "start frequency", OFFSET(start), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
1607     { "stop",  "stop frequency",  OFFSET(stop),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
1608     { NULL }
1609 };
1610
1611 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrumpic);
1612
1613 static int showspectrumpic_request_frame(AVFilterLink *outlink)
1614 {
1615     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
1616     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1617     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1618     int ret, samples;
1619
1620     ret = ff_request_frame(inlink);
1621     samples = av_audio_fifo_size(s->fifo);
1622     if (ret == AVERROR_EOF && s->outpicref && samples > 0) {
1623         int consumed = 0;
1624         int x = 0, sz = s->orientation == VERTICAL ? s->w : s->h;
1625         int ch, spf, spb;
1626         AVFrame *fin;
1627
1628         spf = s->win_size * (samples / ((s->win_size * sz) * ceil(samples / (float)(s->win_size * sz))));
1629         spf = FFMAX(1, spf);
1630
1631         spb = (samples / (spf * sz)) * spf;
1632
1633         fin = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
1634         if (!fin)
1635             return AVERROR(ENOMEM);
1636
1637         while (x < sz) {
1638             ret = av_audio_fifo_peek(s->fifo, (void **)fin->extended_data, s->win_size);
1639             if (ret < 0) {
1640                 av_frame_free(&fin);
1641                 return ret;
1642             }
1643
1644             av_audio_fifo_drain(s->fifo, spf);
1645
1646             if (ret < s->win_size) {
1647                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1648                     memset(fin->extended_data[ch] + ret * sizeof(float), 0,
1649                            (s->win_size - ret) * sizeof(float));
1650                 }
1651             }
1652
1653             ctx->internal->execute(ctx, run_channel_fft, fin, NULL, s->nb_display_channels);
1654             acalc_magnitudes(s);
1655
1656             consumed += spf;
1657             if (consumed >= spb) {
1658                 int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1659
1660                 scale_magnitudes(s, 1.f / (consumed / spf));
1661                 plot_spectrum_column(inlink, fin);
1662                 consumed = 0;
1663                 x++;
1664                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++)
1665                     memset(s->magnitudes[ch], 0, h * sizeof(float));
1666             }
1667         }
1668
1669         av_frame_free(&fin);
1670         s->outpicref->pts = 0;
1671
1672         if (s->legend)
1673             draw_legend(ctx, samples);
1674
1675         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
1676         s->outpicref = NULL;
1677     }
1678
1679     return ret;
1680 }
1681
1682 static int showspectrumpic_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1683 {
1684     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1685     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1686     int ret;
1687
1688     ret = av_audio_fifo_write(s->fifo, (void **)insamples->extended_data, insamples->nb_samples);
1689     av_frame_free(&insamples);
1690     return ret;
1691 }
1692
1693 static const AVFilterPad showspectrumpic_inputs[] = {
1694     {
1695         .name         = "default",
1696         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1697         .filter_frame = showspectrumpic_filter_frame,
1698     },
1699     { NULL }
1700 };
1701
1702 static const AVFilterPad showspectrumpic_outputs[] = {
1703     {
1704         .name          = "default",
1705         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1706         .config_props  = config_output,
1707         .request_frame = showspectrumpic_request_frame,
1708     },
1709     { NULL }
1710 };
1711
1712 AVFilter ff_avf_showspectrumpic = {
1713     .name          = "showspectrumpic",
1714     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output single picture."),
1715     .uninit        = uninit,
1716     .query_formats = query_formats,
1717     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
1718     .inputs        = showspectrumpic_inputs,
1719     .outputs       = showspectrumpic_outputs,
1720     .priv_class    = &showspectrumpic_class,
1721     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1722 };
1723
1724 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER