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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2012 Stefano Sabatini
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * audio to video multimedia filter
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/avassert.h"
  27 #include "libavutil/channel_layout.h"
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29 #include "libavutil/parseutils.h"
  30 #include "avfilter.h"
  31 #include "formats.h"
  32 #include "audio.h"
  33 #include "video.h"
  34 #include "internal.h"
  35
  36 enum ShowWavesMode {
  37     MODE_POINT,
  38     MODE_LINE,
  39     MODE_P2P,
  40     MODE_CENTERED_LINE,
  41     MODE_NB,
  42 };
  43
  44 struct frame_node {
  45     AVFrame *frame;
  46     struct frame_node *next;
  47 };
  48
  49 typedef struct {
  50     const AVClass *class;
  51     int w, h;
  52     AVRational rate;
  53     int buf_idx;
  54     int16_t *buf_idy;    /* y coordinate of previous sample for each channel */
  55     AVFrame *outpicref;
  56     int n;
  57     int sample_count_mod;
  58     int mode;                   ///< ShowWavesMode
  59     int split_channels;
  60     void (*draw_sample)(uint8_t *buf, int height, int linesize,
  61                         int16_t sample, int16_t *prev_y, int intensity);
  62
  63     /* single picture */
  64     int single_pic;
  65     struct frame_node *audio_frames;
  66     struct frame_node *last_frame;
  67     int64_t total_samples;
  68     int64_t *sum; /* abs sum of the samples per channel */
  69 } ShowWavesContext;
  70
  71 #define OFFSET(x) offsetof(ShowWavesContext, x)
  72 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  73
  74 static const AVOption showwaves_options[] = {
  75     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "600x240"}, 0, 0, FLAGS },
  76     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "600x240"}, 0, 0, FLAGS },
  77     { "mode", "select display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=MODE_POINT}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode"},
  78         { "point", "draw a point for each sample",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_POINT},         .flags=FLAGS, .unit="mode"},
  79         { "line",  "draw a line for each sample",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_LINE},          .flags=FLAGS, .unit="mode"},
  80         { "p2p",   "draw a line between samples",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_P2P},           .flags=FLAGS, .unit="mode"},
  81         { "cline", "draw a centered line for each sample", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_CENTERED_LINE}, .flags=FLAGS, .unit="mode"},
  82     { "n",    "set how many samples to show in the same point", OFFSET(n), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX, FLAGS },
  83     { "rate", "set video rate", OFFSET(rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str = "25"}, 0, 0, FLAGS },
  84     { "r",    "set video rate", OFFSET(rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str = "25"}, 0, 0, FLAGS },
  85     { "split_channels", "draw channels separately", OFFSET(split_channels), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0}, 0, 1, FLAGS },
  86     { NULL }
  87 };
  88
  89 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showwaves);
  90
  91 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
  92 {
  93     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
  94
  95     av_frame_free(&showwaves->outpicref);
  96     av_freep(&showwaves->buf_idy);
  97
  98     if (showwaves->single_pic) {
  99         struct frame_node *node = showwaves->audio_frames;
 100         while (node) {
 101             struct frame_node *tmp = node;
 102
 103             node = node->next;
 104             av_frame_free(&tmp->frame);
 105             av_freep(&tmp);
 106         }
 107         av_freep(&showwaves->sum);
 108         showwaves->last_frame = NULL;
 109     }
 110 }
 111
 112 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 113 {
 114     AVFilterFormats *formats = NULL;
 115     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 116     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 117     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 118     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
 119     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_NONE };
 120     int ret;
 121
 122     /* set input audio formats */
 123     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 124     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats)) < 0)
 125         return ret;
 126
 127     layouts = ff_all_channel_layouts();
 128     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
 129         return ret;
 130
 131     formats = ff_all_samplerates();
 132     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
 133         return ret;
 134
 135     /* set output video format */
 136     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 137     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
 138         return ret;
 139
 140     return 0;
 141 }
 142
 143 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 144 {
 145     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 146     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 147     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 148     int nb_channels = inlink->channels;
 149
 150     if (!showwaves->n)
 151         showwaves->n = FFMAX(1, ((double)inlink->sample_rate / (showwaves->w * av_q2d(showwaves->rate))) + 0.5);
 152
 153     showwaves->buf_idx = 0;
 154     if (!(showwaves->buf_idy = av_mallocz_array(nb_channels, sizeof(*showwaves->buf_idy)))) {
 155         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate showwaves buffer\n");
 156         return AVERROR(ENOMEM);
 157     }
 158     outlink->w = showwaves->w;
 159     outlink->h = showwaves->h;
 160     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 161
 162     outlink->frame_rate = av_div_q((AVRational){inlink->sample_rate,showwaves->n},
 163                                    (AVRational){showwaves->w,1});
 164
 165     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d r:%f n:%d\n",
 166            showwaves->w, showwaves->h, av_q2d(outlink->frame_rate), showwaves->n);
 167     return 0;
 168 }
 169
 170 inline static int push_frame(AVFilterLink *outlink)
 171 {
 172     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 173     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 174     ShowWavesContext *showwaves = outlink->src->priv;
 175     int nb_channels = inlink->channels;
 176     int ret, i;
 177
 178     ret = ff_filter_frame(outlink, showwaves->outpicref);
 179     showwaves->outpicref = NULL;
 180     showwaves->buf_idx = 0;
 181     for (i = 0; i < nb_channels; i++)
 182         showwaves->buf_idy[i] = 0;
 183     return ret;
 184 }
 185
 186 static int push_single_pic(AVFilterLink *outlink)
 187 {
 188     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 189     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 190     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 191     int64_t n = 0, max_samples = showwaves->total_samples / outlink->w;
 192     AVFrame *out = showwaves->outpicref;
 193     struct frame_node *node;
 194     const int nb_channels = inlink->channels;
 195     const int x = 255 / (showwaves->split_channels ? 1 : nb_channels);
 196     const int ch_height = showwaves->split_channels ? outlink->h / nb_channels : outlink->h;
 197     const int linesize = out->linesize[0];
 198     int col = 0;
 199     int64_t *sum = showwaves->sum;
 200
 201     if (max_samples == 0) {
 202         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too few samples\n");
 203         return AVERROR(EINVAL);
 204     }
 205
 206     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Create frame averaging %"PRId64" samples per column\n", max_samples);
 207
 208     memset(sum, 0, nb_channels);
 209
 210     for (node = showwaves->audio_frames; node; node = node->next) {
 211         int i;
 212         const AVFrame *frame = node->frame;
 213         const int16_t *p = (const int16_t *)frame->data[0];
 214
 215         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 216             int ch;
 217
 218             for (ch = 0; ch < nb_channels; ch++)
 219                 sum[ch] += abs(p[ch + i*nb_channels]) << 1;
 220             if (n++ == max_samples) {
 221                 for (ch = 0; ch < nb_channels; ch++) {
 222                     int16_t sample = sum[ch] / max_samples;
 223                     uint8_t *buf = out->data[0] + col;
 224                     if (showwaves->split_channels)
 225                         buf += ch*ch_height*linesize;
 226                     av_assert0(col < outlink->w);
 227                     showwaves->draw_sample(buf, ch_height, linesize, sample, &showwaves->buf_idy[ch], x);
 228                     sum[ch] = 0;
 229                 }
 230                 col++;
 231                 n = 0;
 232             }
 233         }
 234     }
 235
 236     return push_frame(outlink);
 237 }
 238
 239
 240 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 241 {
 242     ShowWavesContext *showwaves = outlink->src->priv;
 243     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
 244     int ret;
 245
 246     ret = ff_request_frame(inlink);
 247     if (ret == AVERROR_EOF && showwaves->outpicref) {
 248         if (showwaves->single_pic)
 249             push_single_pic(outlink);
 250         else
 251             push_frame(outlink);
 252     }
 253
 254     return ret;
 255 }
 256
 257 static void draw_sample_point(uint8_t *buf, int height, int linesize,
 258                               int16_t sample, int16_t *prev_y, int intensity)
 259 {
 260     const int h = height/2 - av_rescale(sample, height/2, INT16_MAX);
 261     if (h >= 0 && h < height)
 262         buf[h * linesize] += intensity;
 263 }
 264
 265 static void draw_sample_line(uint8_t *buf, int height, int linesize,
 266                              int16_t sample, int16_t *prev_y, int intensity)
 267 {
 268     int k;
 269     const int h = height/2 - av_rescale(sample, height/2, INT16_MAX);
 270     int start   = height/2;
 271     int end     = av_clip(h, 0, height-1);
 272     if (start > end)
 273         FFSWAP(int16_t, start, end);
 274     for (k = start; k < end; k++)
 275         buf[k * linesize] += intensity;
 276 }
 277
 278 static void draw_sample_p2p(uint8_t *buf, int height, int linesize,
 279                             int16_t sample, int16_t *prev_y, int intensity)
 280 {
 281     int k;
 282     const int h = height/2 - av_rescale(sample, height/2, INT16_MAX);
 283     if (h >= 0 && h < height) {
 284         buf[h * linesize] += intensity;
 285         if (*prev_y && h != *prev_y) {
 286             int start = *prev_y;
 287             int end = av_clip(h, 0, height-1);
 288             if (start > end)
 289                 FFSWAP(int16_t, start, end);
 290             for (k = start + 1; k < end; k++)
 291                 buf[k * linesize] += intensity;
 292         }
 293     }
 294     *prev_y = h;
 295 }
 296
 297 static void draw_sample_cline(uint8_t *buf, int height, int linesize,
 298                               int16_t sample, int16_t *prev_y, int intensity)
 299 {
 300     int k;
 301     const int h     = av_rescale(abs(sample), height, INT16_MAX);
 302     const int start = (height - h) / 2;
 303     const int end   = start + h;
 304     for (k = start; k < end; k++)
 305         buf[k * linesize] += intensity;
 306 }
 307
 308 static int alloc_out_frame(ShowWavesContext *showwaves, const int16_t *p,
 309                            const AVFilterLink *inlink, AVFilterLink *outlink,
 310                            const AVFrame *in)
 311 {
 312     if (!showwaves->outpicref) {
 313         int j;
 314         AVFrame *out = showwaves->outpicref =
 315             ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 316         if (!out)
 317             return AVERROR(ENOMEM);
 318         out->width  = outlink->w;
 319         out->height = outlink->h;
 320         out->pts = in->pts + av_rescale_q((p - (int16_t *)in->data[0]) / inlink->channels,
 321                                           av_make_q(1, inlink->sample_rate),
 322                                           outlink->time_base);
 323         for (j = 0; j < outlink->h; j++)
 324             memset(out->data[0] + j*out->linesize[0], 0, outlink->w);
 325     }
 326     return 0;
 327 }
 328
 329 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 330 {
 331     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 332
 333     if (!strcmp(ctx->filter->name, "showwavespic")) {
 334         showwaves->single_pic = 1;
 335         showwaves->mode = MODE_CENTERED_LINE;
 336     }
 337
 338     switch (showwaves->mode) {
 339     case MODE_POINT:         showwaves->draw_sample = draw_sample_point; break;
 340     case MODE_LINE:          showwaves->draw_sample = draw_sample_line;  break;
 341     case MODE_P2P:           showwaves->draw_sample = draw_sample_p2p;   break;
 342     case MODE_CENTERED_LINE: showwaves->draw_sample = draw_sample_cline; break;
 343     default:
 344         return AVERROR_BUG;
 345     }
 346     return 0;
 347 }
 348
 349 #if CONFIG_SHOWWAVES_FILTER
 350
 351 static int showwaves_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
 352 {
 353     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 354     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 355     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 356     const int nb_samples = insamples->nb_samples;
 357     AVFrame *outpicref = showwaves->outpicref;
 358     int16_t *p = (int16_t *)insamples->data[0];
 359     int nb_channels = inlink->channels;
 360     int i, j, ret = 0;
 361     const int n = showwaves->n;
 362     const int x = 255 / ((showwaves->split_channels ? 1 : nb_channels) * n); /* multiplication factor, pre-computed to avoid in-loop divisions */
 363     const int ch_height = showwaves->split_channels ? outlink->h / nb_channels : outlink->h;
 364
 365     /* draw data in the buffer */
 366     for (i = 0; i < nb_samples; i++) {
 367
 368         ret = alloc_out_frame(showwaves, p, inlink, outlink, insamples);
 369         if (ret < 0)
 370             goto end;
 371         outpicref = showwaves->outpicref;
 372
 373         for (j = 0; j < nb_channels; j++) {
 374             uint8_t *buf = outpicref->data[0] + showwaves->buf_idx;
 375             const int linesize = outpicref->linesize[0];
 376             if (showwaves->split_channels)
 377                 buf += j*ch_height*linesize;
 378             showwaves->draw_sample(buf, ch_height, linesize, *p++,
 379                                    &showwaves->buf_idy[j], x);
 380         }
 381
 382         showwaves->sample_count_mod++;
 383         if (showwaves->sample_count_mod == n) {
 384             showwaves->sample_count_mod = 0;
 385             showwaves->buf_idx++;
 386         }
 387         if (showwaves->buf_idx == showwaves->w)
 388             if ((ret = push_frame(outlink)) < 0)
 389                 break;
 390         outpicref = showwaves->outpicref;
 391     }
 392
 393 end:
 394     av_frame_free(&insamples);
 395     return ret;
 396 }
 397
 398 static const AVFilterPad showwaves_inputs[] = {
 399     {
 400         .name         = "default",
 401         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 402         .filter_frame = showwaves_filter_frame,
 403     },
 404     { NULL }
 405 };
 406
 407 static const AVFilterPad showwaves_outputs[] = {
 408     {
 409         .name          = "default",
 410         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 411         .config_props  = config_output,
 412         .request_frame = request_frame,
 413     },
 414     { NULL }
 415 };
 416
 417 AVFilter ff_avf_showwaves = {
 418     .name          = "showwaves",
 419     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a video output."),
 420     .init          = init,
 421     .uninit        = uninit,
 422     .query_formats = query_formats,
 423     .priv_size     = sizeof(ShowWavesContext),
 424     .inputs        = showwaves_inputs,
 425     .outputs       = showwaves_outputs,
 426     .priv_class    = &showwaves_class,
 427 };
 428
 429 #endif // CONFIG_SHOWWAVES_FILTER
 430
 431 #if CONFIG_SHOWWAVESPIC_FILTER
 432
 433 #define OFFSET(x) offsetof(ShowWavesContext, x)
 434 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 435
 436 static const AVOption showwavespic_options[] = {
 437     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "600x240"}, 0, 0, FLAGS },
 438     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "600x240"}, 0, 0, FLAGS },
 439     { "split_channels", "draw channels separately", OFFSET(split_channels), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0}, 0, 1, FLAGS },
 440     { NULL }
 441 };
 442
 443 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showwavespic);
 444
 445 static int showwavespic_config_input(AVFilterLink *inlink)
 446 {
 447     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 448     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 449
 450     if (showwaves->single_pic) {
 451         showwaves->sum = av_mallocz_array(inlink->channels, sizeof(*showwaves->sum));
 452         if (!showwaves->sum)
 453             return AVERROR(ENOMEM);
 454     }
 455
 456     return 0;
 457 }
 458
 459 static int showwavespic_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
 460 {
 461     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 462     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 463     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 464     int16_t *p = (int16_t *)insamples->data[0];
 465     int ret = 0;
 466
 467     if (showwaves->single_pic) {
 468         struct frame_node *f;
 469
 470         ret = alloc_out_frame(showwaves, p, inlink, outlink, insamples);
 471         if (ret < 0)
 472             goto end;
 473
 474         /* queue the audio frame */
 475         f = av_malloc(sizeof(*f));
 476         if (!f) {
 477             ret = AVERROR(ENOMEM);
 478             goto end;
 479         }
 480         f->frame = insamples;
 481         f->next = NULL;
 482         if (!showwaves->last_frame) {
 483             showwaves->audio_frames =
 484             showwaves->last_frame   = f;
 485         } else {
 486             showwaves->last_frame->next = f;
 487             showwaves->last_frame = f;
 488         }
 489         showwaves->total_samples += insamples->nb_samples;
 490
 491         return 0;
 492     }
 493
 494 end:
 495     av_frame_free(&insamples);
 496     return ret;
 497 }
 498
 499 static const AVFilterPad showwavespic_inputs[] = {
 500     {
 501         .name         = "default",
 502         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 503         .config_props = showwavespic_config_input,
 504         .filter_frame = showwavespic_filter_frame,
 505     },
 506     { NULL }
 507 };
 508
 509 static const AVFilterPad showwavespic_outputs[] = {
 510     {
 511         .name          = "default",
 512         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 513         .config_props  = config_output,
 514         .request_frame = request_frame,
 515     },
 516     { NULL }
 517 };
 518
 519 AVFilter ff_avf_showwavespic = {
 520     .name          = "showwavespic",
 521     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a video output single picture."),
 522     .init          = init,
 523     .uninit        = uninit,
 524     .query_formats = query_formats,
 525     .priv_size     = sizeof(ShowWavesContext),
 526     .inputs        = showwavespic_inputs,
 527     .outputs       = showwavespic_outputs,
 528     .priv_class    = &showwavespic_class,
 529 };
 530
 531 #endif // CONFIG_SHOWWAVESPIC_FILTER