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