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