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 DisplayScale { LINEAR, SQRT, CBRT, LOG, FOURTHRT, FIFTHRT, NB_SCALES };
  49 enum ColorMode    { CHANNEL, INTENSITY, RAINBOW, MORELAND, NEBULAE, FIRE, FIERY, FRUIT, COOL, MAGMA, GREEN, VIRIDIS, PLASMA, NB_CLMODES };
  50 enum SlideMode    { REPLACE, SCROLL, FULLFRAME, RSCROLL, NB_SLIDES };
  51 enum Orientation  { VERTICAL, HORIZONTAL, NB_ORIENTATIONS };
  52
  53 typedef struct ShowSpectrumContext {
  54     const AVClass *class;
  55     int w, h;
  56     char *rate_str;
  57     AVRational auto_frame_rate;
  58     AVRational frame_rate;
  59     AVFrame *outpicref;
  60     int nb_display_channels;
  61     int orientation;
  62     int channel_width;
  63     int channel_height;
  64     int sliding;                ///< 1 if sliding mode, 0 otherwise
  65     int mode;                   ///< channel display mode
  66     int color_mode;             ///< display color scheme
  67     int scale;
  68     float saturation;           ///< color saturation multiplier
  69     float rotation;             ///< color rotation
  70     int start, stop;            ///< zoom mode
  71     int data;
  72     int xpos;                   ///< x position (current column)
  73     FFTContext **fft;           ///< Fast Fourier Transform context
  74     FFTContext **ifft;          ///< Inverse Fast Fourier Transform context
  75     int fft_bits;               ///< number of bits (FFT window size = 1<<fft_bits)
  76     FFTComplex **fft_data;      ///< bins holder for each (displayed) channels
  77     FFTComplex **fft_scratch;   ///< scratch buffers
  78     float *window_func_lut;     ///< Window function LUT
  79     float **magnitudes;
  80     float **phases;
  81     int win_func;
  82     int win_size;
  83     int buf_size;
  84     double win_scale;
  85     float overlap;
  86     float gain;
  87     int consumed;
  88     int hop_size;
  89     float *combine_buffer;      ///< color combining buffer (3 * h items)
  90     float **color_buffer;       ///< color buffer (3 * h * ch items)
  91     AVAudioFifo *fifo;
  92     int64_t pts;
  93     int64_t old_pts;
  94     int old_len;
  95     int single_pic;
  96     int legend;
  97     int start_x, start_y;
  98 } ShowSpectrumContext;
  99
 100 #define OFFSET(x) offsetof(ShowSpectrumContext, x)
 101 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 102
 103 static const AVOption showspectrum_options[] = {
 104     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
 105     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
 106     { "slide", "set sliding mode", OFFSET(sliding), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, NB_SLIDES-1, FLAGS, "slide" },
 107         { "replace", "replace old columns with new", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=REPLACE}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 108         { "scroll", "scroll from right to left", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 109         { "fullframe", "return full frames", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FULLFRAME}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 110         { "rscroll", "scroll from left to right", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RSCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 111     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, COMBINED, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
 112         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
 113         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
 114     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=CHANNEL}, CHANNEL, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
 115         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
 116         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
 117         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
 118         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
 119         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
 120         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
 121         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
 122         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
 123         { "cool",      "cool based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COOL},      0, 0, FLAGS, "color" },
 124         { "magma",     "magma based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MAGMA},     0, 0, FLAGS, "color" },
 125         { "green",     "green based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=GREEN},     0, 0, FLAGS, "color" },
 126         { "viridis",   "viridis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VIRIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
 127         { "plasma",    "plasma based coloring",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=PLASMA},    0, 0, FLAGS, "color" },
 128     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=SQRT}, LINEAR, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
 129         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 130         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
 131         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
 132         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
 133         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 134         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
 135     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
 136     { "win_func", "set window function", OFFSET(win_func), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = WFUNC_HANNING}, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "win_func" },
 137         { "rect",     "Rectangular",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_RECT},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
 138         { "bartlett", "Bartlett",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BARTLETT}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
 139         { "hann",     "Hann",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 140         { "hanning",  "Hanning",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 141         { "hamming",  "Hamming",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HAMMING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 142         { "blackman", "Blackman",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BLACKMAN}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
 143         { "welch",    "Welch",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_WELCH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
 144         { "flattop",  "Flat-top",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_FLATTOP},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 145         { "bharris",  "Blackman-Harris",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHARRIS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 146         { "bnuttall", "Blackman-Nuttall", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BNUTTALL}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
 147         { "bhann",    "Bartlett-Hann",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHANN},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
 148         { "sine",     "Sine",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_SINE},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
 149         { "nuttall",  "Nuttall",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_NUTTALL},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 150         { "lanczos",  "Lanczos",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_LANCZOS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 151         { "gauss",    "Gauss",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_GAUSS},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
 152         { "tukey",    "Tukey",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_TUKEY},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
 153         { "dolph",    "Dolph-Chebyshev",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_DOLPH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
 154         { "cauchy",   "Cauchy",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_CAUCHY},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
 155         { "parzen",   "Parzen",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_PARZEN},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
 156         { "poisson",  "Poisson",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_POISSON},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
 157         { "bohman",   "Bohman",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BOHMAN},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
 158     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
 159         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
 160         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
 161     { "overlap", "set window overlap", OFFSET(overlap), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, 0, 1, FLAGS },
 162     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
 163     { "data", "set data mode", OFFSET(data), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, NB_DMODES-1, FLAGS, "data" },
 164         { "magnitude", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=D_MAGNITUDE}, 0, 0, FLAGS, "data" },
 165         { "phase",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=D_PHASE},     0, 0, FLAGS, "data" },
 166     { "rotation", "color rotation", OFFSET(rotation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -1, 1, FLAGS },
 167     { "start", "start frequency", OFFSET(start), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
 168     { "stop",  "stop frequency",  OFFSET(stop),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
 169     { "fps",   "set video rate",  OFFSET(rate_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "auto"}, 0, 0, FLAGS },
 170     { "legend", "draw legend", OFFSET(legend), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0}, 0, 1, FLAGS },
 171     { NULL }
 172 };
 173
 174 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrum);
 175
 176 static const struct ColorTable {
 177     float a, y, u, v;
 178 } color_table[][8] = {
 179     [INTENSITY] = {
 180     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 181     { 0.13, .03587126228984074,  .1573300977624594, -.02548747583751842 },
 182     { 0.30, .18572281794568020,  .1772436246393981,  .17475554840414750 },
 183     { 0.60, .28184980583656130, -.1593064119945782,  .47132074554608920 },
 184     { 0.73, .65830621175547810, -.3716070802232764,  .24352759331252930 },
 185     { 0.78, .76318535758242900, -.4307467689263783,  .16866496622310430 },
 186     { 0.91, .95336363636363640, -.2045454545454546,  .03313636363636363 },
 187     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 188     [RAINBOW] = {
 189     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 190     { 0.13,            44/256.,     (189-128)/256.,      (138-128)/256. },
 191     { 0.25,            29/256.,     (186-128)/256.,      (119-128)/256. },
 192     { 0.38,           119/256.,     (194-128)/256.,       (53-128)/256. },
 193     { 0.60,           111/256.,      (73-128)/256.,       (59-128)/256. },
 194     { 0.73,           205/256.,      (19-128)/256.,      (149-128)/256. },
 195     { 0.86,           135/256.,      (83-128)/256.,      (200-128)/256. },
 196     {    1,            73/256.,      (95-128)/256.,      (225-128)/256. }},
 197     [MORELAND] = {
 198     {    0,            44/256.,     (181-128)/256.,      (112-128)/256. },
 199     { 0.13,           126/256.,     (177-128)/256.,      (106-128)/256. },
 200     { 0.25,           164/256.,     (163-128)/256.,      (109-128)/256. },
 201     { 0.38,           200/256.,     (140-128)/256.,      (120-128)/256. },
 202     { 0.60,           201/256.,     (117-128)/256.,      (141-128)/256. },
 203     { 0.73,           177/256.,     (103-128)/256.,      (165-128)/256. },
 204     { 0.86,           136/256.,     (100-128)/256.,      (183-128)/256. },
 205     {    1,            68/256.,     (117-128)/256.,      (203-128)/256. }},
 206     [NEBULAE] = {
 207     {    0,            10/256.,     (134-128)/256.,      (132-128)/256. },
 208     { 0.23,            21/256.,     (137-128)/256.,      (130-128)/256. },
 209     { 0.45,            35/256.,     (134-128)/256.,      (134-128)/256. },
 210     { 0.57,            51/256.,     (130-128)/256.,      (139-128)/256. },
 211     { 0.67,           104/256.,     (116-128)/256.,      (162-128)/256. },
 212     { 0.77,           120/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
 213     { 0.87,           140/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
 214     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 215     [FIRE] = {
 216     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 217     { 0.23,            44/256.,     (132-128)/256.,      (127-128)/256. },
 218     { 0.45,            62/256.,     (116-128)/256.,      (140-128)/256. },
 219     { 0.57,            75/256.,     (105-128)/256.,      (152-128)/256. },
 220     { 0.67,            95/256.,      (91-128)/256.,      (166-128)/256. },
 221     { 0.77,           126/256.,      (74-128)/256.,      (172-128)/256. },
 222     { 0.87,           164/256.,      (73-128)/256.,      (162-128)/256. },
 223     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 224     [FIERY] = {
 225     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 226     { 0.23,            36/256.,     (116-128)/256.,      (163-128)/256. },
 227     { 0.45,            52/256.,     (102-128)/256.,      (200-128)/256. },
 228     { 0.57,           116/256.,      (84-128)/256.,      (196-128)/256. },
 229     { 0.67,           157/256.,      (67-128)/256.,      (181-128)/256. },
 230     { 0.77,           193/256.,      (40-128)/256.,      (155-128)/256. },
 231     { 0.87,           221/256.,     (101-128)/256.,      (134-128)/256. },
 232     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 233     [FRUIT] = {
 234     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 235     { 0.20,            29/256.,     (136-128)/256.,      (119-128)/256. },
 236     { 0.30,            60/256.,     (119-128)/256.,       (90-128)/256. },
 237     { 0.40,            85/256.,      (91-128)/256.,       (85-128)/256. },
 238     { 0.50,           116/256.,      (70-128)/256.,      (105-128)/256. },
 239     { 0.60,           151/256.,      (50-128)/256.,      (146-128)/256. },
 240     { 0.70,           191/256.,      (63-128)/256.,      (178-128)/256. },
 241     {    1,            98/256.,      (80-128)/256.,      (221-128)/256. }},
 242     [COOL] = {
 243     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 244     {  .15,                  0,                 .5,                 -.5 },
 245     {    1,                  1,                -.5,                  .5 }},
 246     [MAGMA] = {
 247     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 248     { 0.10,            23/256.,     (175-128)/256.,      (120-128)/256. },
 249     { 0.23,            43/256.,     (158-128)/256.,      (144-128)/256. },
 250     { 0.35,            85/256.,     (138-128)/256.,      (179-128)/256. },
 251     { 0.48,            96/256.,     (128-128)/256.,      (189-128)/256. },
 252     { 0.64,           128/256.,     (103-128)/256.,      (214-128)/256. },
 253     { 0.92,           205/256.,      (80-128)/256.,      (152-128)/256. },
 254     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 255     [GREEN] = {
 256     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 257     {  .75,                 .5,                  0,                 -.5 },
 258     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 259     [VIRIDIS] = {
 260     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 261     { 0.10,          0x39/255.,   (0x9D -128)/255.,    (0x8F -128)/255. },
 262     { 0.23,          0x5C/255.,   (0x9A -128)/255.,    (0x68 -128)/255. },
 263     { 0.35,          0x69/255.,   (0x93 -128)/255.,    (0x57 -128)/255. },
 264     { 0.48,          0x76/255.,   (0x88 -128)/255.,    (0x4B -128)/255. },
 265     { 0.64,          0x8A/255.,   (0x72 -128)/255.,    (0x4F -128)/255. },
 266     { 0.80,          0xA3/255.,   (0x50 -128)/255.,    (0x66 -128)/255. },
 267     {    1,          0xCC/255.,   (0x2F -128)/255.,    (0x87 -128)/255. }},
 268     [PLASMA] = {
 269     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 270     { 0.10,          0x27/255.,   (0xC2 -128)/255.,    (0x82 -128)/255. },
 271     { 0.58,          0x5B/255.,   (0x9A -128)/255.,    (0xAE -128)/255. },
 272     { 0.70,          0x89/255.,   (0x44 -128)/255.,    (0xAB -128)/255. },
 273     { 0.80,          0xB4/255.,   (0x2B -128)/255.,    (0x9E -128)/255. },
 274     { 0.91,          0xD2/255.,   (0x38 -128)/255.,    (0x92 -128)/255. },
 275     {    1,                  1,                  0,                  0. }},
 276 };
 277
 278 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 279 {
 280     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 281     int i;
 282
 283     av_freep(&s->combine_buffer);
 284     if (s->fft) {
 285         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 286             av_fft_end(s->fft[i]);
 287     }
 288     av_freep(&s->fft);
 289     if (s->ifft) {
 290         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 291             av_fft_end(s->ifft[i]);
 292     }
 293     av_freep(&s->ifft);
 294     if (s->fft_data) {
 295         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 296             av_freep(&s->fft_data[i]);
 297     }
 298     av_freep(&s->fft_data);
 299     if (s->fft_scratch) {
 300         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 301             av_freep(&s->fft_scratch[i]);
 302     }
 303     av_freep(&s->fft_scratch);
 304     if (s->color_buffer) {
 305         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 306             av_freep(&s->color_buffer[i]);
 307     }
 308     av_freep(&s->color_buffer);
 309     av_freep(&s->window_func_lut);
 310     if (s->magnitudes) {
 311         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 312             av_freep(&s->magnitudes[i]);
 313     }
 314     av_freep(&s->magnitudes);
 315     av_frame_free(&s->outpicref);
 316     av_audio_fifo_free(s->fifo);
 317     if (s->phases) {
 318         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 319             av_freep(&s->phases[i]);
 320     }
 321     av_freep(&s->phases);
 322 }
 323
 324 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 325 {
 326     AVFilterFormats *formats = NULL;
 327     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 328     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 329     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 330     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
 331     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE };
 332     int ret;
 333
 334     /* set input audio formats */
 335     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 336     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats)) < 0)
 337         return ret;
 338
 339     layouts = ff_all_channel_layouts();
 340     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
 341         return ret;
 342
 343     formats = ff_all_samplerates();
 344     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
 345         return ret;
 346
 347     /* set output video format */
 348     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 349     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
 350         return ret;
 351
 352     return 0;
 353 }
 354
 355 static int run_channel_fft(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 356 {
 357     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 358     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 359     const float *window_func_lut = s->window_func_lut;
 360     AVFrame *fin = arg;
 361     const int ch = jobnr;
 362     int n;
 363
 364     /* fill FFT input with the number of samples available */
 365     const float *p = (float *)fin->extended_data[ch];
 366
 367     for (n = 0; n < s->win_size; n++) {
 368         s->fft_data[ch][n].re = p[n] * window_func_lut[n];
 369         s->fft_data[ch][n].im = 0;
 370     }
 371
 372     if (s->stop) {
 373         double theta, phi, psi, a, b, S, c;
 374         FFTComplex *g = s->fft_data[ch];
 375         FFTComplex *h = s->fft_scratch[ch];
 376         int L = s->buf_size;
 377         int N = s->win_size;
 378         int M = s->win_size / 2;
 379
 380         phi = 2.0 * M_PI * (s->stop - s->start) / (double)inlink->sample_rate / (M - 1);
 381         theta = 2.0 * M_PI * s->start / (double)inlink->sample_rate;
 382
 383         for (int n = 0; n < M; n++) {
 384             h[n].re = cos(n * n / 2.0 * phi);
 385             h[n].im = sin(n * n / 2.0 * phi);
 386         }
 387
 388         for (int n = M; n < L; n++) {
 389             h[n].re = 0.0;
 390             h[n].im = 0.0;
 391         }
 392
 393         for (int n = L - N; n < L; n++) {
 394             h[n].re = cos((L - n) * (L - n) / 2.0 * phi);
 395             h[n].im = sin((L - n) * (L - n) / 2.0 * phi);
 396         }
 397
 398         for (int n = 0; n < N; n++) {
 399             g[n].re = s->fft_data[ch][n].re;
 400             g[n].im = s->fft_data[ch][n].im;
 401         }
 402
 403         for (int n = N; n < L; n++) {
 404             g[n].re = 0.;
 405             g[n].im = 0.;
 406         }
 407
 408         for (int n = 0; n < N; n++) {
 409             psi = n * theta + n * n / 2.0 * phi;
 410             c =  cos(psi);
 411             S = -sin(psi);
 412             a = c * g[n].re - S * g[n].im;
 413             b = S * g[n].re + c * g[n].im;
 414             g[n].re = a;
 415             g[n].im = b;
 416         }
 417
 418         av_fft_permute(s->fft[ch], h);
 419         av_fft_calc(s->fft[ch], h);
 420
 421         av_fft_permute(s->fft[ch], g);
 422         av_fft_calc(s->fft[ch], g);
 423
 424         for (int n = 0; n < L; n++) {
 425             c = g[n].re;
 426             S = g[n].im;
 427             a = c * h[n].re - S * h[n].im;
 428             b = S * h[n].re + c * h[n].im;
 429
 430             g[n].re = a / L;
 431             g[n].im = b / L;
 432         }
 433
 434         av_fft_permute(s->ifft[ch], g);
 435         av_fft_calc(s->ifft[ch], g);
 436
 437         for (int k = 0; k < M; k++) {
 438             psi = k * k / 2.0 * phi;
 439             c =  cos(psi);
 440             S = -sin(psi);
 441             a = c * g[k].re - S * g[k].im;
 442             b = S * g[k].re + c * g[k].im;
 443             s->fft_data[ch][k].re = a;
 444             s->fft_data[ch][k].im = b;
 445         }
 446     } else {
 447         /* run FFT on each samples set */
 448         av_fft_permute(s->fft[ch], s->fft_data[ch]);
 449         av_fft_calc(s->fft[ch], s->fft_data[ch]);
 450     }
 451
 452     return 0;
 453 }
 454
 455 static void drawtext(AVFrame *pic, int x, int y, const char *txt, int o)
 456 {
 457     const uint8_t *font;
 458     int font_height;
 459     int i;
 460
 461     font = avpriv_cga_font,   font_height =  8;
 462
 463     for (i = 0; txt[i]; i++) {
 464         int char_y, mask;
 465
 466         if (o) {
 467             for (char_y = font_height - 1; char_y >= 0; char_y--) {
 468                 uint8_t *p = pic->data[0] + (y + i * 10) * pic->linesize[0] + x;
 469                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
 470                     if (font[txt[i] * font_height + font_height - 1 - char_y] & mask)
 471                         p[char_y] = ~p[char_y];
 472                     p += pic->linesize[0];
 473                 }
 474             }
 475         } else {
 476             uint8_t *p = pic->data[0] + y*pic->linesize[0] + (x + i*8);
 477             for (char_y = 0; char_y < font_height; char_y++) {
 478                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
 479                     if (font[txt[i] * font_height + char_y] & mask)
 480                         *p = ~(*p);
 481                     p++;
 482                 }
 483                 p += pic->linesize[0] - 8;
 484             }
 485         }
 486     }
 487 }
 488
 489 static void color_range(ShowSpectrumContext *s, int ch,
 490                         float *yf, float *uf, float *vf)
 491 {
 492     switch (s->mode) {
 493     case COMBINED:
 494         // reduce range by channel count
 495         *yf = 256.0f / s->nb_display_channels;
 496         switch (s->color_mode) {
 497         case RAINBOW:
 498         case MORELAND:
 499         case NEBULAE:
 500         case FIRE:
 501         case FIERY:
 502         case FRUIT:
 503         case COOL:
 504         case GREEN:
 505         case VIRIDIS:
 506         case PLASMA:
 507         case MAGMA:
 508         case INTENSITY:
 509             *uf = *yf;
 510             *vf = *yf;
 511             break;
 512         case CHANNEL:
 513             /* adjust saturation for mixed UV coloring */
 514             /* this factor is correct for infinite channels, an approximation otherwise */
 515             *uf = *yf * M_PI;
 516             *vf = *yf * M_PI;
 517             break;
 518         default:
 519             av_assert0(0);
 520         }
 521         break;
 522     case SEPARATE:
 523         // full range
 524         *yf = 256.0f;
 525         *uf = 256.0f;
 526         *vf = 256.0f;
 527         break;
 528     default:
 529         av_assert0(0);
 530     }
 531
 532     if (s->color_mode == CHANNEL) {
 533         if (s->nb_display_channels > 1) {
 534             *uf *= 0.5 * sin((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels + M_PI * s->rotation);
 535             *vf *= 0.5 * cos((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels + M_PI * s->rotation);
 536         } else {
 537             *uf *= 0.5 * sin(M_PI * s->rotation);
 538             *vf *= 0.5 * cos(M_PI * s->rotation + M_PI_2);
 539         }
 540     } else {
 541         *uf += *uf * sin(M_PI * s->rotation);
 542         *vf += *vf * cos(M_PI * s->rotation + M_PI_2);
 543     }
 544
 545     *uf *= s->saturation;
 546     *vf *= s->saturation;
 547 }
 548
 549 static void pick_color(ShowSpectrumContext *s,
 550                        float yf, float uf, float vf,
 551                        float a, float *out)
 552 {
 553     if (s->color_mode > CHANNEL) {
 554         const int cm = s->color_mode;
 555         float y, u, v;
 556         int i;
 557
 558         for (i = 1; i < FF_ARRAY_ELEMS(color_table[cm]) - 1; i++)
 559             if (color_table[cm][i].a >= a)
 560                 break;
 561         // i now is the first item >= the color
 562         // now we know to interpolate between item i - 1 and i
 563         if (a <= color_table[cm][i - 1].a) {
 564             y = color_table[cm][i - 1].y;
 565             u = color_table[cm][i - 1].u;
 566             v = color_table[cm][i - 1].v;
 567         } else if (a >= color_table[cm][i].a) {
 568             y = color_table[cm][i].y;
 569             u = color_table[cm][i].u;
 570             v = color_table[cm][i].v;
 571         } else {
 572             float start = color_table[cm][i - 1].a;
 573             float end = color_table[cm][i].a;
 574             float lerpfrac = (a - start) / (end - start);
 575             y = color_table[cm][i - 1].y * (1.0f - lerpfrac)
 576               + color_table[cm][i].y * lerpfrac;
 577             u = color_table[cm][i - 1].u * (1.0f - lerpfrac)
 578               + color_table[cm][i].u * lerpfrac;
 579             v = color_table[cm][i - 1].v * (1.0f - lerpfrac)
 580               + color_table[cm][i].v * lerpfrac;
 581         }
 582
 583         out[0] = y * yf;
 584         out[1] = u * uf;
 585         out[2] = v * vf;
 586     } else {
 587         out[0] = a * yf;
 588         out[1] = a * uf;
 589         out[2] = a * vf;
 590     }
 591 }
 592
 593 static char *get_time(AVFilterContext *ctx, float seconds, int x)
 594 {
 595     char *units;
 596
 597     if (x == 0)
 598         units = av_asprintf("0");
 599     else if (log10(seconds) > 6)
 600         units = av_asprintf("%.2fh", seconds / (60 * 60));
 601     else if (log10(seconds) > 3)
 602         units = av_asprintf("%.2fm", seconds / 60);
 603     else
 604         units = av_asprintf("%.2fs", seconds);
 605     return units;
 606 }
 607
 608 static int draw_legend(AVFilterContext *ctx, int samples)
 609 {
 610     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 611     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 612     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 613     int ch, y, x = 0, sz = s->orientation == VERTICAL ? s->w : s->h;
 614     int multi = (s->mode == SEPARATE && s->color_mode == CHANNEL);
 615     float spp = samples / (float)sz;
 616     char *text;
 617     uint8_t *dst;
 618     char chlayout_str[128];
 619
 620     av_get_channel_layout_string(chlayout_str, sizeof(chlayout_str), inlink->channels,
 621                                  inlink->channel_layout);
 622
 623     text = av_asprintf("%d Hz | %s", inlink->sample_rate, chlayout_str);
 624
 625     drawtext(s->outpicref, 2, outlink->h - 10, "CREATED BY LIBAVFILTER", 0);
 626     drawtext(s->outpicref, outlink->w - 2 - strlen(text) * 10, outlink->h - 10, text, 0);
 627     if (s->stop) {
 628         char *text = av_asprintf("Zoom: %d Hz - %d Hz", s->start, s->stop);
 629         drawtext(s->outpicref, outlink->w - 2 - strlen(text) * 10, 3, text, 0);
 630         av_freep(&text);
 631     }
 632
 633     av_freep(&text);
 634
 635     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
 636     for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
 637         dst[x] = 200;
 638     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + s->h) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
 639     for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
 640         dst[x] = 200;
 641     for (y = 0; y < s->h + 2; y++) {
 642         dst = s->outpicref->data[0] + (y + s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0];
 643         dst[s->start_x - 1] = 200;
 644         dst[s->start_x + s->w] = 200;
 645     }
 646     if (s->orientation == VERTICAL) {
 647         int h = s->mode == SEPARATE ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
 648         int hh = s->mode == SEPARATE ? -(s->h % s->nb_display_channels) + 1 : 1;
 649         for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
 650             for (y = 0; y < h; y += 20) {
 651                 dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - hh) * s->outpicref->linesize[0];
 652                 dst[s->start_x - 2] = 200;
 653                 dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
 654             }
 655             for (y = 0; y < h; y += 40) {
 656                 dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - hh) * s->outpicref->linesize[0];
 657                 dst[s->start_x - 3] = 200;
 658                 dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
 659             }
 660             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 661             for (x = 0; x < s->w; x+=40)
 662                 dst[x] = 200;
 663             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 664             for (x = 0; x < s->w; x+=80)
 665                 dst[x] = 200;
 666             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 667             for (x = 0; x < s->w; x+=40) {
 668                 dst[x] = 200;
 669             }
 670             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 671             for (x = 0; x < s->w; x+=80) {
 672                 dst[x] = 200;
 673             }
 674             for (y = 0; y < h; y += 40) {
 675                 float range = s->stop ? s->stop - s->start : inlink->sample_rate / 2;
 676                 float hertz = s->start + y * range / (float)(1 << (int)ceil(log2(h)));
 677                 char *units;
 678
 679                 if (hertz == 0)
 680                     units = av_asprintf("DC");
 681                 else
 682                     units = av_asprintf("%.2f", hertz);
 683                 if (!units)
 684                     return AVERROR(ENOMEM);
 685
 686                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, h * (ch + 1) + s->start_y - y - 4 - hh, units, 0);
 687                 av_free(units);
 688             }
 689         }
 690
 691         for (x = 0; x < s->w && s->single_pic; x+=80) {
 692             float seconds = x * spp / inlink->sample_rate;
 693             char *units = get_time(ctx, seconds, x);
 694
 695             drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->h + s->start_y + 6, units, 0);
 696             drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->start_y - 12, units, 0);
 697             av_free(units);
 698         }
 699
 700         drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 4 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "TIME", 0);
 701         drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 14 * 4, "FREQUENCY (Hz)", 1);
 702     } else {
 703         int w = s->mode == SEPARATE ? s->w / s->nb_display_channels : s->w;
 704         for (y = 0; y < s->h; y += 20) {
 705             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
 706             dst[s->start_x - 2] = 200;
 707             dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
 708         }
 709         for (y = 0; y < s->h; y += 40) {
 710             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
 711             dst[s->start_x - 3] = 200;
 712             dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
 713         }
 714         for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
 715             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 716             for (x = 0; x < w; x+=40)
 717                 dst[x] = 200;
 718             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 719             for (x = 0; x < w; x+=80)
 720                 dst[x] = 200;
 721             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 722             for (x = 0; x < w; x+=40) {
 723                 dst[x] = 200;
 724             }
 725             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 726             for (x = 0; x < w; x+=80) {
 727                 dst[x] = 200;
 728             }
 729             for (x = 0; x < w - 79; x += 80) {
 730                 float range = s->stop ? s->stop - s->start : inlink->sample_rate / 2;
 731                 float hertz = s->start + x * range / (float)(1 << (int)ceil(log2(w)));
 732                 char *units;
 733
 734                 if (hertz == 0)
 735                     units = av_asprintf("DC");
 736                 else
 737                     units = av_asprintf("%.2f", hertz);
 738                 if (!units)
 739                     return AVERROR(ENOMEM);
 740
 741                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->start_y - 12, units, 0);
 742                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->h + s->start_y + 6, units, 0);
 743                 av_free(units);
 744             }
 745         }
 746         for (y = 0; y < s->h && s->single_pic; y+=40) {
 747             float seconds = y * spp / inlink->sample_rate;
 748             char *units = get_time(ctx, seconds, x);
 749
 750             drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, s->start_y + y - 4, units, 0);
 751             av_free(units);
 752         }
 753         drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 4 * 4, "TIME", 1);
 754         drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 14 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "FREQUENCY (Hz)", 0);
 755     }
 756
 757     for (ch = 0; ch < (multi ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
 758         int h = multi ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
 759
 760         for (y = 0; y < h; y++) {
 761             float out[3] = { 0., 127.5, 127.5};
 762             int chn;
 763
 764             for (chn = 0; chn < (s->mode == SEPARATE ? 1 : s->nb_display_channels); chn++) {
 765                 float yf, uf, vf;
 766                 int channel = (multi) ? s->nb_display_channels - ch - 1 : chn;
 767                 float lout[3];
 768
 769                 color_range(s, channel, &yf, &uf, &vf);
 770                 pick_color(s, yf, uf, vf, y / (float)h, lout);
 771                 out[0] += lout[0];
 772                 out[1] += lout[1];
 773                 out[2] += lout[2];
 774             }
 775             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);
 776             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);
 777             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);
 778         }
 779
 780         for (y = 0; ch == 0 && y < h; y += h / 10) {
 781             float value = 120.0 * log10(1. - y / (float)h);
 782             char *text;
 783
 784             if (value < -120)
 785                 break;
 786             text = av_asprintf("%.0f dB", value);
 787             if (!text)
 788                 continue;
 789             drawtext(s->outpicref, s->w + s->start_x + 35, s->start_y + y - 5, text, 0);
 790             av_free(text);
 791         }
 792     }
 793
 794     return 0;
 795 }
 796
 797 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 798 {
 799     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 800     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 801     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 802     int i, fft_bits, h, w;
 803     float overlap;
 804
 805     s->stop = FFMIN(s->stop, inlink->sample_rate / 2);
 806     if (s->stop && s->stop <= s->start) {
 807         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Stop frequency should be greater than start.\n");
 808         return AVERROR(EINVAL);
 809     }
 810
 811     if (!strcmp(ctx->filter->name, "showspectrumpic"))
 812         s->single_pic = 1;
 813
 814     outlink->w = s->w;
 815     outlink->h = s->h;
 816     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 817
 818     if (s->legend) {
 819         s->start_x = (log10(inlink->sample_rate) + 1) * 25;
 820         s->start_y = 64;
 821         outlink->w += s->start_x * 2;
 822         outlink->h += s->start_y * 2;
 823     }
 824
 825     h = (s->mode == COMBINED || s->orientation == HORIZONTAL) ? s->h : s->h / inlink->channels;
 826     w = (s->mode == COMBINED || s->orientation == VERTICAL)   ? s->w : s->w / inlink->channels;
 827     s->channel_height = h;
 828     s->channel_width  = w;
 829
 830     if (s->orientation == VERTICAL) {
 831         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame height */
 832         for (fft_bits = 1; 1 << fft_bits < 2 * h; fft_bits++);
 833     } else {
 834         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame width */
 835         for (fft_bits = 1; 1 << fft_bits < 2 * w; fft_bits++);
 836     }
 837
 838     s->win_size = 1 << fft_bits;
 839     s->buf_size = s->win_size << !!s->stop;
 840
 841     if (!s->fft) {
 842         s->fft = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->fft));
 843         if (!s->fft)
 844             return AVERROR(ENOMEM);
 845     }
 846
 847     if (s->stop) {
 848         if (!s->ifft) {
 849             s->ifft = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->ifft));
 850             if (!s->ifft)
 851                 return AVERROR(ENOMEM);
 852         }
 853     }
 854
 855     /* (re-)configuration if the video output changed (or first init) */
 856     if (fft_bits != s->fft_bits) {
 857         AVFrame *outpicref;
 858
 859         s->fft_bits = fft_bits;
 860
 861         /* FFT buffers: x2 for each (display) channel buffer.
 862          * Note: we use free and malloc instead of a realloc-like function to
 863          * make sure the buffer is aligned in memory for the FFT functions. */
 864         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
 865             if (s->stop) {
 866                 av_fft_end(s->ifft[i]);
 867                 av_freep(&s->fft_scratch[i]);
 868             }
 869             av_fft_end(s->fft[i]);
 870             av_freep(&s->fft_data[i]);
 871         }
 872         av_freep(&s->fft_data);
 873
 874         s->nb_display_channels = inlink->channels;
 875         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
 876             s->fft[i] = av_fft_init(fft_bits + !!s->stop, 0);
 877             if (s->stop) {
 878                 s->ifft[i] = av_fft_init(fft_bits + !!s->stop, 1);
 879                 if (!s->ifft[i]) {
 880                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create Inverse FFT context. "
 881                            "The window size might be too high.\n");
 882                     return AVERROR(EINVAL);
 883                 }
 884             }
 885             if (!s->fft[i]) {
 886                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT context. "
 887                        "The window size might be too high.\n");
 888                 return AVERROR(EINVAL);
 889             }
 890         }
 891
 892         s->magnitudes = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->magnitudes));
 893         if (!s->magnitudes)
 894             return AVERROR(ENOMEM);
 895         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
 896             s->magnitudes[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w, sizeof(**s->magnitudes));
 897             if (!s->magnitudes[i])
 898                 return AVERROR(ENOMEM);
 899         }
 900
 901         s->phases = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->phases));
 902         if (!s->phases)
 903             return AVERROR(ENOMEM);
 904         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
 905             s->phases[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w, sizeof(**s->phases));
 906             if (!s->phases[i])
 907                 return AVERROR(ENOMEM);
 908         }
 909
 910         av_freep(&s->color_buffer);
 911         s->color_buffer = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->color_buffer));
 912         if (!s->color_buffer)
 913             return AVERROR(ENOMEM);
 914         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
 915             s->color_buffer[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h * 3 : s->w * 3, sizeof(**s->color_buffer));
 916             if (!s->color_buffer[i])
 917                 return AVERROR(ENOMEM);
 918         }
 919
 920         s->fft_data = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_data));
 921         if (!s->fft_data)
 922             return AVERROR(ENOMEM);
 923         s->fft_scratch = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_scratch));
 924         if (!s->fft_scratch)
 925             return AVERROR(ENOMEM);
 926         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
 927             s->fft_data[i] = av_calloc(s->buf_size, sizeof(**s->fft_data));
 928             if (!s->fft_data[i])
 929                 return AVERROR(ENOMEM);
 930
 931             s->fft_scratch[i] = av_calloc(s->buf_size, sizeof(**s->fft_scratch));
 932             if (!s->fft_scratch[i])
 933                 return AVERROR(ENOMEM);
 934         }
 935
 936         /* pre-calc windowing function */
 937         s->window_func_lut =
 938             av_realloc_f(s->window_func_lut, s->win_size,
 939                          sizeof(*s->window_func_lut));
 940         if (!s->window_func_lut)
 941             return AVERROR(ENOMEM);
 942         generate_window_func(s->window_func_lut, s->win_size, s->win_func, &overlap);
 943         if (s->overlap == 1)
 944             s->overlap = overlap;
 945         s->hop_size = (1. - s->overlap) * s->win_size;
 946         if (s->hop_size < 1) {
 947             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "overlap %f too big\n", s->overlap);
 948             return AVERROR(EINVAL);
 949         }
 950
 951         for (s->win_scale = 0, i = 0; i < s->win_size; i++) {
 952             s->win_scale += s->window_func_lut[i] * s->window_func_lut[i];
 953         }
 954         s->win_scale = 1. / sqrt(s->win_scale);
 955
 956         /* prepare the initial picref buffer (black frame) */
 957         av_frame_free(&s->outpicref);
 958         s->outpicref = outpicref =
 959             ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 960         if (!outpicref)
 961             return AVERROR(ENOMEM);
 962         outpicref->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 963         for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
 964             memset(outpicref->data[0] + i * outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
 965             memset(outpicref->data[1] + i * outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
 966             memset(outpicref->data[2] + i * outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
 967         }
 968         outpicref->color_range = AVCOL_RANGE_JPEG;
 969
 970         if (!s->single_pic && s->legend)
 971             draw_legend(ctx, 0);
 972     }
 973
 974     if ((s->orientation == VERTICAL   && s->xpos >= s->w) ||
 975         (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h))
 976         s->xpos = 0;
 977
 978     s->auto_frame_rate = av_make_q(inlink->sample_rate, s->hop_size);
 979     if (s->orientation == VERTICAL && s->sliding == FULLFRAME)
 980         s->auto_frame_rate.den *= s->w;
 981     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->sliding == FULLFRAME)
 982         s->auto_frame_rate.den *= s->h;
 983     if (!s->single_pic && strcmp(s->rate_str, "auto")) {
 984         int ret = av_parse_video_rate(&s->frame_rate, s->rate_str);
 985         if (ret < 0)
 986             return ret;
 987     } else {
 988         s->frame_rate = s->auto_frame_rate;
 989     }
 990     outlink->frame_rate = s->frame_rate;
 991     outlink->time_base = av_inv_q(outlink->frame_rate);
 992
 993     if (s->orientation == VERTICAL) {
 994         s->combine_buffer =
 995             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->h * 3,
 996                          sizeof(*s->combine_buffer));
 997     } else {
 998         s->combine_buffer =
 999             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->w * 3,
1000                          sizeof(*s->combine_buffer));
1001     }
1002
1003     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d FFT window size:%d\n",
1004            s->w, s->h, s->win_size);
1005
1006     av_audio_fifo_free(s->fifo);
1007     s->fifo = av_audio_fifo_alloc(inlink->format, inlink->channels, s->win_size);
1008     if (!s->fifo)
1009         return AVERROR(ENOMEM);
1010     return 0;
1011 }
1012
1013 #define RE(y, ch) s->fft_data[ch][y].re
1014 #define IM(y, ch) s->fft_data[ch][y].im
1015 #define MAGNITUDE(y, ch) hypot(RE(y, ch), IM(y, ch))
1016 #define PHASE(y, ch) atan2(IM(y, ch), RE(y, ch))
1017
1018 static int calc_channel_magnitudes(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1019 {
1020     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1021     const double w = s->win_scale * (s->scale == LOG ? s->win_scale : 1);
1022     int y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1023     const float f = s->gain * w;
1024     const int ch = jobnr;
1025     float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1026
1027     for (y = 0; y < h; y++)
1028         magnitudes[y] = MAGNITUDE(y, ch) * f;
1029
1030     return 0;
1031 }
1032
1033 static int calc_channel_phases(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1034 {
1035     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1036     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1037     const int ch = jobnr;
1038     float *phases = s->phases[ch];
1039     int y;
1040
1041     for (y = 0; y < h; y++)
1042         phases[y] = (PHASE(y, ch) / M_PI + 1) / 2;
1043
1044     return 0;
1045 }
1046
1047 static void acalc_magnitudes(ShowSpectrumContext *s)
1048 {
1049     const double w = s->win_scale * (s->scale == LOG ? s->win_scale : 1);
1050     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1051     const float f = s->gain * w;
1052
1053     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1054         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1055
1056         for (y = 0; y < h; y++)
1057             magnitudes[y] += MAGNITUDE(y, ch) * f;
1058     }
1059 }
1060
1061 static void scale_magnitudes(ShowSpectrumContext *s, float scale)
1062 {
1063     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1064
1065     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1066         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1067
1068         for (y = 0; y < h; y++)
1069             magnitudes[y] *= scale;
1070     }
1071 }
1072
1073 static void clear_combine_buffer(ShowSpectrumContext *s, int size)
1074 {
1075     int y;
1076
1077     for (y = 0; y < size; y++) {
1078         s->combine_buffer[3 * y    ] = 0;
1079         s->combine_buffer[3 * y + 1] = 127.5;
1080         s->combine_buffer[3 * y + 2] = 127.5;
1081     }
1082 }
1083
1084 static int plot_channel(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1085 {
1086     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1087     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
1088     const int ch = jobnr;
1089     float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1090     float *phases = s->phases[ch];
1091     float yf, uf, vf;
1092     int y;
1093
1094     /* decide color range */
1095     color_range(s, ch, &yf, &uf, &vf);
1096
1097     /* draw the channel */
1098     for (y = 0; y < h; y++) {
1099         int row = (s->mode == COMBINED) ? y : ch * h + y;
1100         float *out = &s->color_buffer[ch][3 * row];
1101         float a;
1102
1103         switch (s->data) {
1104         case D_MAGNITUDE:
1105             /* get magnitude */
1106             a = magnitudes[y];
1107             break;
1108         case D_PHASE:
1109             /* get phase */
1110             a = phases[y];
1111             break;
1112         default:
1113             av_assert0(0);
1114         }
1115
1116         /* apply scale */
1117         switch (s->scale) {
1118         case LINEAR:
1119             a = av_clipf(a, 0, 1);
1120             break;
1121         case SQRT:
1122             a = av_clipf(sqrt(a), 0, 1);
1123             break;
1124         case CBRT:
1125             a = av_clipf(cbrt(a), 0, 1);
1126             break;
1127         case FOURTHRT:
1128             a = av_clipf(sqrt(sqrt(a)), 0, 1);
1129             break;
1130         case FIFTHRT:
1131             a = av_clipf(pow(a, 0.20), 0, 1);
1132             break;
1133         case LOG:
1134             a = 1 + log10(av_clipd(a, 1e-6, 1)) / 6; // zero = -120dBFS
1135             break;
1136         default:
1137             av_assert0(0);
1138         }
1139
1140         pick_color(s, yf, uf, vf, a, out);
1141     }
1142
1143     return 0;
1144 }
1145
1146 static int plot_spectrum_column(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1147 {
1148     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1149     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1150     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1151     AVFrame *outpicref = s->outpicref;
1152     int ret, plane, x, y, z = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1153
1154     /* fill a new spectrum column */
1155     /* initialize buffer for combining to black */
1156     clear_combine_buffer(s, z);
1157
1158     ctx->internal->execute(ctx, plot_channel, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1159
1160     for (y = 0; y < z * 3; y++) {
1161         for (x = 0; x < s->nb_display_channels; x++) {
1162             s->combine_buffer[y] += s->color_buffer[x][y];
1163         }
1164     }
1165
1166     av_frame_make_writable(s->outpicref);
1167     /* copy to output */
1168     if (s->orientation == VERTICAL) {
1169         if (s->sliding == SCROLL) {
1170             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1171                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
1172                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1173                                  (y + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1174                     memmove(p, p + 1, s->w - 1);
1175                 }
1176             }
1177             s->xpos = s->w - 1;
1178         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
1179             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1180                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
1181                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1182                                  (y + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1183                     memmove(p + 1, p, s->w - 1);
1184                 }
1185             }
1186             s->xpos = 0;
1187         }
1188         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1189             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1190                          (outlink->h - 1 - s->start_y) * outpicref->linesize[plane] +
1191                          s->xpos;
1192             for (y = 0; y < s->h; y++) {
1193                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[3 * y + plane], 0, 255));
1194                 p -= outpicref->linesize[plane];
1195             }
1196         }
1197     } else {
1198         if (s->sliding == SCROLL) {
1199             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1200                 for (y = 1; y < s->h; y++) {
1201                     memmove(outpicref->data[plane] + (y-1 + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1202                             outpicref->data[plane] + (y   + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1203                             s->w);
1204                 }
1205             }
1206             s->xpos = s->h - 1;
1207         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
1208             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1209                 for (y = s->h - 1; y >= 1; y--) {
1210                     memmove(outpicref->data[plane] + (y   + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1211                             outpicref->data[plane] + (y-1 + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1212                             s->w);
1213                 }
1214             }
1215             s->xpos = 0;
1216         }
1217         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1218             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1219                          (s->xpos + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1220             for (x = 0; x < s->w; x++) {
1221                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[3 * x + plane], 0, 255));
1222                 p++;
1223             }
1224         }
1225     }
1226
1227     if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)
1228         outpicref->pts = av_rescale_q(insamples->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
1229
1230     s->xpos++;
1231     if (s->orientation == VERTICAL && s->xpos >= s->w)
1232         s->xpos = 0;
1233     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h)
1234         s->xpos = 0;
1235     if (!s->single_pic && (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)) {
1236         if (s->old_pts < outpicref->pts) {
1237             if (s->legend) {
1238                 char *units = get_time(ctx, insamples->pts /(float)inlink->sample_rate, x);
1239
1240                 if (s->orientation == VERTICAL) {
1241                     for (y = 0; y < 10; y++) {
1242                         memset(s->outpicref->data[0] + outlink->w / 2 - 4 * s->old_len +
1243                                (outlink->h - s->start_y / 2 - 20 + y) * s->outpicref->linesize[0], 0, 10 * s->old_len);
1244                     }
1245                     drawtext(s->outpicref,
1246                              outlink->w / 2 - 4 * strlen(units),
1247                              outlink->h - s->start_y / 2 - 20,
1248                              units, 0);
1249                 } else  {
1250                     for (y = 0; y < 10 * s->old_len; y++) {
1251                         memset(s->outpicref->data[0] + s->start_x / 7 + 20 +
1252                                (outlink->h / 2 - 4 * s->old_len + y) * s->outpicref->linesize[0], 0, 10);
1253                     }
1254                     drawtext(s->outpicref,
1255                              s->start_x / 7 + 20,
1256                              outlink->h / 2 - 4 * strlen(units),
1257                              units, 1);
1258                 }
1259                 s->old_len = strlen(units);
1260                 av_free(units);
1261             }
1262             s->old_pts = outpicref->pts;
1263             ret = ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
1264             if (ret < 0)
1265                 return ret;
1266             return 0;
1267         }
1268     }
1269
1270     return 1;
1271 }
1272
1273 #if CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
1274
1275 static int activate(AVFilterContext *ctx)
1276 {
1277     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1278     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1279     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1280     int ret;
1281
1282     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK(outlink, inlink);
1283
1284     if (av_audio_fifo_size(s->fifo) < s->win_size) {
1285         AVFrame *frame = NULL;
1286
1287         ret = ff_inlink_consume_frame(inlink, &frame);
1288         if (ret < 0)
1289             return ret;
1290         if (ret > 0) {
1291             s->pts = frame->pts;
1292             s->consumed = 0;
1293
1294             av_audio_fifo_write(s->fifo, (void **)frame->extended_data, frame->nb_samples);
1295             av_frame_free(&frame);
1296         }
1297     }
1298
1299     if (s->outpicref && av_audio_fifo_size(s->fifo) >= s->win_size) {
1300         AVFrame *fin = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
1301         if (!fin)
1302             return AVERROR(ENOMEM);
1303
1304         fin->pts = s->pts + s->consumed;
1305         s->consumed += s->hop_size;
1306         ret = av_audio_fifo_peek(s->fifo, (void **)fin->extended_data,
1307                                  FFMIN(s->win_size, av_audio_fifo_size(s->fifo)));
1308         if (ret < 0) {
1309             av_frame_free(&fin);
1310             return ret;
1311         }
1312
1313         av_assert0(fin->nb_samples == s->win_size);
1314
1315         ctx->internal->execute(ctx, run_channel_fft, fin, NULL, s->nb_display_channels);
1316
1317         if (s->data == D_MAGNITUDE)
1318             ctx->internal->execute(ctx, calc_channel_magnitudes, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1319
1320         if (s->data == D_PHASE)
1321             ctx->internal->execute(ctx, calc_channel_phases, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1322
1323         ret = plot_spectrum_column(inlink, fin);
1324
1325         av_frame_free(&fin);
1326         av_audio_fifo_drain(s->fifo, s->hop_size);
1327         if (ret <= 0)
1328             return ret;
1329     }
1330
1331     if (ff_outlink_get_status(inlink) == AVERROR_EOF &&
1332         s->sliding == FULLFRAME &&
1333         s->xpos > 0 && s->outpicref) {
1334         int64_t pts;
1335
1336         if (s->orientation == VERTICAL) {
1337             for (int i = 0; i < outlink->h; i++) {
1338                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0] + s->xpos,   0, outlink->w - s->xpos);
1339                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
1340                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
1341             }
1342         } else {
1343             for (int i = s->xpos; i < outlink->h; i++) {
1344                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
1345                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
1346                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
1347             }
1348         }
1349         s->outpicref->pts += s->consumed;
1350         pts = s->outpicref->pts;
1351         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
1352         s->outpicref = NULL;
1353         ff_outlink_set_status(outlink, AVERROR_EOF, pts);
1354         return 0;
1355     }
1356
1357     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(inlink, outlink);
1358     if (ff_outlink_frame_wanted(outlink) && av_audio_fifo_size(s->fifo) < s->win_size) {
1359         ff_inlink_request_frame(inlink);
1360         return 0;
1361     }
1362
1363     if (av_audio_fifo_size(s->fifo) >= s->win_size) {
1364         ff_filter_set_ready(ctx, 10);
1365         return 0;
1366     }
1367     return FFERROR_NOT_READY;
1368 }
1369
1370 static const AVFilterPad showspectrum_inputs[] = {
1371     {
1372         .name         = "default",
1373         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1374     },
1375     { NULL }
1376 };
1377
1378 static const AVFilterPad showspectrum_outputs[] = {
1379     {
1380         .name          = "default",
1381         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1382         .config_props  = config_output,
1383     },
1384     { NULL }
1385 };
1386
1387 AVFilter ff_avf_showspectrum = {
1388     .name          = "showspectrum",
1389     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output."),
1390     .uninit        = uninit,
1391     .query_formats = query_formats,
1392     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
1393     .inputs        = showspectrum_inputs,
1394     .outputs       = showspectrum_outputs,
1395     .activate      = activate,
1396     .priv_class    = &showspectrum_class,
1397     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1398 };
1399 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
1400
1401 #if CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER
1402
1403 static const AVOption showspectrumpic_options[] = {
1404     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
1405     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
1406     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, 0, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
1407         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
1408         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
1409     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTENSITY}, 0, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
1410         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
1411         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
1412         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
1413         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
1414         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
1415         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
1416         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
1417         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
1418         { "cool",      "cool based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COOL},      0, 0, FLAGS, "color" },
1419         { "magma",     "magma based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MAGMA},     0, 0, FLAGS, "color" },
1420         { "green",     "green based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=GREEN},     0, 0, FLAGS, "color" },
1421         { "viridis",   "viridis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VIRIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
1422         { "plasma",    "plasma based coloring",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=PLASMA},    0, 0, FLAGS, "color" },
1423     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LOG}, 0, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
1424         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
1425         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
1426         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
1427         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
1428         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
1429         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
1430     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
1431     { "win_func", "set window function", OFFSET(win_func), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = WFUNC_HANNING}, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "win_func" },
1432         { "rect",     "Rectangular",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_RECT},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
1433         { "bartlett", "Bartlett",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BARTLETT}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
1434         { "hann",     "Hann",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1435         { "hanning",  "Hanning",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1436         { "hamming",  "Hamming",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HAMMING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1437         { "blackman", "Blackman",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BLACKMAN}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
1438         { "welch",    "Welch",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_WELCH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
1439         { "flattop",  "Flat-top",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_FLATTOP},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1440         { "bharris",  "Blackman-Harris",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHARRIS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1441         { "bnuttall", "Blackman-Nuttall", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BNUTTALL}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
1442         { "bhann",    "Bartlett-Hann",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHANN},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
1443         { "sine",     "Sine",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_SINE},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
1444         { "nuttall",  "Nuttall",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_NUTTALL},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1445         { "lanczos",  "Lanczos",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_LANCZOS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1446         { "gauss",    "Gauss",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_GAUSS},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
1447         { "tukey",    "Tukey",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_TUKEY},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
1448         { "dolph",    "Dolph-Chebyshev",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_DOLPH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
1449         { "cauchy",   "Cauchy",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_CAUCHY},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
1450         { "parzen",   "Parzen",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_PARZEN},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
1451         { "poisson",  "Poisson",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_POISSON},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
1452         { "bohman",   "Bohman",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BOHMAN},   0, 0, FLAGS, "win_func" },
1453     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
1454         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
1455         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
1456     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
1457     { "legend", "draw legend", OFFSET(legend), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 1}, 0, 1, FLAGS },
1458     { "rotation", "color rotation", OFFSET(rotation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -1, 1, FLAGS },
1459     { "start", "start frequency", OFFSET(start), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
1460     { "stop",  "stop frequency",  OFFSET(stop),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
1461     { NULL }
1462 };
1463
1464 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrumpic);
1465
1466 static int showspectrumpic_request_frame(AVFilterLink *outlink)
1467 {
1468     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
1469     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1470     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1471     int ret, samples;
1472
1473     ret = ff_request_frame(inlink);
1474     samples = av_audio_fifo_size(s->fifo);
1475     if (ret == AVERROR_EOF && s->outpicref && samples > 0) {
1476         int consumed = 0;
1477         int x = 0, sz = s->orientation == VERTICAL ? s->w : s->h;
1478         int ch, spf, spb;
1479         AVFrame *fin;
1480
1481         spf = s->win_size * (samples / ((s->win_size * sz) * ceil(samples / (float)(s->win_size * sz))));
1482         spf = FFMAX(1, spf);
1483
1484         spb = (samples / (spf * sz)) * spf;
1485
1486         fin = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
1487         if (!fin)
1488             return AVERROR(ENOMEM);
1489
1490         while (x < sz) {
1491             ret = av_audio_fifo_peek(s->fifo, (void **)fin->extended_data, s->win_size);
1492             if (ret < 0) {
1493                 av_frame_free(&fin);
1494                 return ret;
1495             }
1496
1497             av_audio_fifo_drain(s->fifo, spf);
1498
1499             if (ret < s->win_size) {
1500                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1501                     memset(fin->extended_data[ch] + ret * sizeof(float), 0,
1502                            (s->win_size - ret) * sizeof(float));
1503                 }
1504             }
1505
1506             ctx->internal->execute(ctx, run_channel_fft, fin, NULL, s->nb_display_channels);
1507             acalc_magnitudes(s);
1508
1509             consumed += spf;
1510             if (consumed >= spb) {
1511                 int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1512
1513                 scale_magnitudes(s, 1. / (consumed / spf));
1514                 plot_spectrum_column(inlink, fin);
1515                 consumed = 0;
1516                 x++;
1517                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++)
1518                     memset(s->magnitudes[ch], 0, h * sizeof(float));
1519             }
1520         }
1521
1522         av_frame_free(&fin);
1523         s->outpicref->pts = 0;
1524
1525         if (s->legend)
1526             draw_legend(ctx, samples);
1527
1528         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
1529         s->outpicref = NULL;
1530     }
1531
1532     return ret;
1533 }
1534
1535 static int showspectrumpic_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1536 {
1537     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1538     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1539     int ret;
1540
1541     ret = av_audio_fifo_write(s->fifo, (void **)insamples->extended_data, insamples->nb_samples);
1542     av_frame_free(&insamples);
1543     return ret;
1544 }
1545
1546 static const AVFilterPad showspectrumpic_inputs[] = {
1547     {
1548         .name         = "default",
1549         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1550         .filter_frame = showspectrumpic_filter_frame,
1551     },
1552     { NULL }
1553 };
1554
1555 static const AVFilterPad showspectrumpic_outputs[] = {
1556     {
1557         .name          = "default",
1558         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1559         .config_props  = config_output,
1560         .request_frame = showspectrumpic_request_frame,
1561     },
1562     { NULL }
1563 };
1564
1565 AVFilter ff_avf_showspectrumpic = {
1566     .name          = "showspectrumpic",
1567     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output single picture."),
1568     .uninit        = uninit,
1569     .query_formats = query_formats,
1570     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
1571     .inputs        = showspectrumpic_inputs,
1572     .outputs       = showspectrumpic_outputs,
1573     .priv_class    = &showspectrumpic_class,
1574     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1575 };
1576
1577 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER