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