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
 121     /* set input audio formats */
 122     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 123     if (!formats)
 124         return AVERROR(ENOMEM);
 125     ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats);
 126
 127     layouts = ff_all_channel_layouts();
 128     if (!layouts)
 129         return AVERROR(ENOMEM);
 130     ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts);
 131
 132     formats = ff_all_samplerates();
 133     if (!formats)
 134         return AVERROR(ENOMEM);
 135     ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates);
 136
 137     /* set output video format */
 138     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 139     if (!formats)
 140         return AVERROR(ENOMEM);
 141     ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats);
 142
 143     return 0;
 144 }
 145
 146 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 147 {
 148     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 149     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 150     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 151     int nb_channels = inlink->channels;
 152
 153     if (!showwaves->n)
 154         showwaves->n = FFMAX(1, ((double)inlink->sample_rate / (showwaves->w * av_q2d(showwaves->rate))) + 0.5);
 155
 156     showwaves->buf_idx = 0;
 157     if (!(showwaves->buf_idy = av_mallocz_array(nb_channels, sizeof(*showwaves->buf_idy)))) {
 158         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate showwaves buffer\n");
 159         return AVERROR(ENOMEM);
 160     }
 161     outlink->w = showwaves->w;
 162     outlink->h = showwaves->h;
 163     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 164
 165     outlink->frame_rate = av_div_q((AVRational){inlink->sample_rate,showwaves->n},
 166                                    (AVRational){showwaves->w,1});
 167
 168     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d r:%f n:%d\n",
 169            showwaves->w, showwaves->h, av_q2d(outlink->frame_rate), showwaves->n);
 170     return 0;
 171 }
 172
 173 inline static int push_frame(AVFilterLink *outlink)
 174 {
 175     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 176     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 177     ShowWavesContext *showwaves = outlink->src->priv;
 178     int nb_channels = inlink->channels;
 179     int ret, i;
 180
 181     ret = ff_filter_frame(outlink, showwaves->outpicref);
 182     showwaves->outpicref = NULL;
 183     showwaves->buf_idx = 0;
 184     for (i = 0; i < nb_channels; i++)
 185         showwaves->buf_idy[i] = 0;
 186     return ret;
 187 }
 188
 189 static int push_single_pic(AVFilterLink *outlink)
 190 {
 191     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 192     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 193     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 194     int64_t n = 0, max_samples = showwaves->total_samples / outlink->w;
 195     AVFrame *out = showwaves->outpicref;
 196     struct frame_node *node;
 197     const int nb_channels = inlink->channels;
 198     const int x = 255 / (showwaves->split_channels ? 1 : nb_channels);
 199     const int ch_height = showwaves->split_channels ? outlink->h / nb_channels : outlink->h;
 200     const int linesize = out->linesize[0];
 201     int col = 0;
 202     int64_t *sum = showwaves->sum;
 203
 204     if (max_samples == 0) {
 205         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too few samples\n");
 206         return AVERROR(EINVAL);
 207     }
 208
 209     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Create frame averaging %"PRId64" samples per column\n", max_samples);
 210
 211     memset(sum, 0, nb_channels);
 212
 213     for (node = showwaves->audio_frames; node; node = node->next) {
 214         int i;
 215         const AVFrame *frame = node->frame;
 216         const int16_t *p = (const int16_t *)frame->data[0];
 217
 218         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 219             int ch;
 220
 221             for (ch = 0; ch < nb_channels; ch++)
 222                 sum[ch] += abs(p[ch + i*nb_channels]) << 1;
 223             if (n++ == max_samples) {
 224                 for (ch = 0; ch < nb_channels; ch++) {
 225                     int16_t sample = sum[ch] / max_samples;
 226                     uint8_t *buf = out->data[0] + col;
 227                     if (showwaves->split_channels)
 228                         buf += ch*ch_height*linesize;
 229                     av_assert0(col < outlink->w);
 230                     showwaves->draw_sample(buf, ch_height, linesize, sample, &showwaves->buf_idy[ch], x);
 231                     sum[ch] = 0;
 232                 }
 233                 col++;
 234                 n = 0;
 235             }
 236         }
 237     }
 238
 239     return push_frame(outlink);
 240 }
 241
 242
 243 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 244 {
 245     ShowWavesContext *showwaves = outlink->src->priv;
 246     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
 247     int ret;
 248
 249     ret = ff_request_frame(inlink);
 250     if (ret == AVERROR_EOF && showwaves->outpicref) {
 251         if (showwaves->single_pic)
 252             push_single_pic(outlink);
 253         else
 254             push_frame(outlink);
 255     }
 256
 257     return ret;
 258 }
 259
 260 static void draw_sample_point(uint8_t *buf, int height, int linesize,
 261                               int16_t sample, int16_t *prev_y, int intensity)
 262 {
 263     const int h = height/2 - av_rescale(sample, height/2, INT16_MAX);
 264     if (h >= 0 && h < height)
 265         buf[h * linesize] += intensity;
 266 }
 267
 268 static void draw_sample_line(uint8_t *buf, int height, int linesize,
 269                              int16_t sample, int16_t *prev_y, int intensity)
 270 {
 271     int k;
 272     const int h = height/2 - av_rescale(sample, height/2, INT16_MAX);
 273     int start   = height/2;
 274     int end     = av_clip(h, 0, height-1);
 275     if (start > end)
 276         FFSWAP(int16_t, start, end);
 277     for (k = start; k < end; k++)
 278         buf[k * linesize] += intensity;
 279 }
 280
 281 static void draw_sample_p2p(uint8_t *buf, int height, int linesize,
 282                             int16_t sample, int16_t *prev_y, int intensity)
 283 {
 284     int k;
 285     const int h = height/2 - av_rescale(sample, height/2, INT16_MAX);
 286     if (h >= 0 && h < height) {
 287         buf[h * linesize] += intensity;
 288         if (*prev_y && h != *prev_y) {
 289             int start = *prev_y;
 290             int end = av_clip(h, 0, height-1);
 291             if (start > end)
 292                 FFSWAP(int16_t, start, end);
 293             for (k = start + 1; k < end; k++)
 294                 buf[k * linesize] += intensity;
 295         }
 296     }
 297     *prev_y = h;
 298 }
 299
 300 static void draw_sample_cline(uint8_t *buf, int height, int linesize,
 301                               int16_t sample, int16_t *prev_y, int intensity)
 302 {
 303     int k;
 304     const int h     = av_rescale(abs(sample), height, INT16_MAX);
 305     const int start = (height - h) / 2;
 306     const int end   = start + h;
 307     for (k = start; k < end; k++)
 308         buf[k * linesize] += intensity;
 309 }
 310
 311 static int alloc_out_frame(ShowWavesContext *showwaves, const int16_t *p,
 312                            const AVFilterLink *inlink, AVFilterLink *outlink,
 313                            const AVFrame *in)
 314 {
 315     if (!showwaves->outpicref) {
 316         int j;
 317         AVFrame *out = showwaves->outpicref =
 318             ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 319         if (!out)
 320             return AVERROR(ENOMEM);
 321         out->width  = outlink->w;
 322         out->height = outlink->h;
 323         out->pts = in->pts + av_rescale_q((p - (int16_t *)in->data[0]) / inlink->channels,
 324                                           av_make_q(1, inlink->sample_rate),
 325                                           outlink->time_base);
 326         for (j = 0; j < outlink->h; j++)
 327             memset(out->data[0] + j*out->linesize[0], 0, outlink->w);
 328     }
 329     return 0;
 330 }
 331
 332 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 333 {
 334     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 335
 336     if (!strcmp(ctx->filter->name, "showwavespic")) {
 337         showwaves->single_pic = 1;
 338         showwaves->mode = MODE_CENTERED_LINE;
 339     }
 340
 341     switch (showwaves->mode) {
 342     case MODE_POINT:         showwaves->draw_sample = draw_sample_point; break;
 343     case MODE_LINE:          showwaves->draw_sample = draw_sample_line;  break;
 344     case MODE_P2P:           showwaves->draw_sample = draw_sample_p2p;   break;
 345     case MODE_CENTERED_LINE: showwaves->draw_sample = draw_sample_cline; break;
 346     default:
 347         return AVERROR_BUG;
 348     }
 349     return 0;
 350 }
 351
 352 #if CONFIG_SHOWWAVES_FILTER
 353
 354 static int showwaves_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
 355 {
 356     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 357     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 358     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 359     const int nb_samples = insamples->nb_samples;
 360     AVFrame *outpicref = showwaves->outpicref;
 361     int16_t *p = (int16_t *)insamples->data[0];
 362     int nb_channels = inlink->channels;
 363     int i, j, ret = 0;
 364     const int n = showwaves->n;
 365     const int x = 255 / ((showwaves->split_channels ? 1 : nb_channels) * n); /* multiplication factor, pre-computed to avoid in-loop divisions */
 366     const int ch_height = showwaves->split_channels ? outlink->h / nb_channels : outlink->h;
 367
 368     /* draw data in the buffer */
 369     for (i = 0; i < nb_samples; i++) {
 370
 371         ret = alloc_out_frame(showwaves, p, inlink, outlink, insamples);
 372         if (ret < 0)
 373             goto end;
 374         outpicref = showwaves->outpicref;
 375
 376         for (j = 0; j < nb_channels; j++) {
 377             uint8_t *buf = outpicref->data[0] + showwaves->buf_idx;
 378             const int linesize = outpicref->linesize[0];
 379             if (showwaves->split_channels)
 380                 buf += j*ch_height*linesize;
 381             showwaves->draw_sample(buf, ch_height, linesize, *p++,
 382                                    &showwaves->buf_idy[j], x);
 383         }
 384
 385         showwaves->sample_count_mod++;
 386         if (showwaves->sample_count_mod == n) {
 387             showwaves->sample_count_mod = 0;
 388             showwaves->buf_idx++;
 389         }
 390         if (showwaves->buf_idx == showwaves->w)
 391             if ((ret = push_frame(outlink)) < 0)
 392                 break;
 393         outpicref = showwaves->outpicref;
 394     }
 395
 396 end:
 397     av_frame_free(&insamples);
 398     return ret;
 399 }
 400
 401 static const AVFilterPad showwaves_inputs[] = {
 402     {
 403         .name         = "default",
 404         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 405         .filter_frame = showwaves_filter_frame,
 406     },
 407     { NULL }
 408 };
 409
 410 static const AVFilterPad showwaves_outputs[] = {
 411     {
 412         .name          = "default",
 413         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 414         .config_props  = config_output,
 415         .request_frame = request_frame,
 416     },
 417     { NULL }
 418 };
 419
 420 AVFilter ff_avf_showwaves = {
 421     .name          = "showwaves",
 422     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a video output."),
 423     .init          = init,
 424     .uninit        = uninit,
 425     .query_formats = query_formats,
 426     .priv_size     = sizeof(ShowWavesContext),
 427     .inputs        = showwaves_inputs,
 428     .outputs       = showwaves_outputs,
 429     .priv_class    = &showwaves_class,
 430 };
 431
 432 #endif // CONFIG_SHOWWAVES_FILTER
 433
 434 #if CONFIG_SHOWWAVESPIC_FILTER
 435
 436 #define OFFSET(x) offsetof(ShowWavesContext, x)
 437 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 438
 439 static const AVOption showwavespic_options[] = {
 440     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "600x240"}, 0, 0, FLAGS },
 441     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "600x240"}, 0, 0, FLAGS },
 442     { "split_channels", "draw channels separately", OFFSET(split_channels), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, 1, FLAGS },
 443     { NULL }
 444 };
 445
 446 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showwavespic);
 447
 448 static int showwavespic_config_input(AVFilterLink *inlink)
 449 {
 450     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 451     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 452
 453     if (showwaves->single_pic) {
 454         showwaves->sum = av_mallocz_array(inlink->channels, sizeof(*showwaves->sum));
 455         if (!showwaves->sum)
 456             return AVERROR(ENOMEM);
 457     }
 458
 459     return 0;
 460 }
 461
 462 static int showwavespic_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
 463 {
 464     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 465     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 466     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
 467     int16_t *p = (int16_t *)insamples->data[0];
 468     int ret = 0;
 469
 470     if (showwaves->single_pic) {
 471         struct frame_node *f;
 472
 473         ret = alloc_out_frame(showwaves, p, inlink, outlink, insamples);
 474         if (ret < 0)
 475             goto end;
 476
 477         /* queue the audio frame */
 478         f = av_malloc(sizeof(*f));
 479         if (!f) {
 480             ret = AVERROR(ENOMEM);
 481             goto end;
 482         }
 483         f->frame = insamples;
 484         f->next = NULL;
 485         if (!showwaves->last_frame) {
 486             showwaves->audio_frames =
 487             showwaves->last_frame   = f;
 488         } else {
 489             showwaves->last_frame->next = f;
 490             showwaves->last_frame = f;
 491         }
 492         showwaves->total_samples += insamples->nb_samples;
 493
 494         return 0;
 495     }
 496
 497 end:
 498     av_frame_free(&insamples);
 499     return ret;
 500 }
 501
 502 static const AVFilterPad showwavespic_inputs[] = {
 503     {
 504         .name         = "default",
 505         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 506         .config_props = showwavespic_config_input,
 507         .filter_frame = showwavespic_filter_frame,
 508     },
 509     { NULL }
 510 };
 511
 512 static const AVFilterPad showwavespic_outputs[] = {
 513     {
 514         .name          = "default",
 515         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 516         .config_props  = config_output,
 517         .request_frame = request_frame,
 518     },
 519     { NULL }
 520 };
 521
 522 AVFilter ff_avf_showwavespic = {
 523     .name          = "showwavespic",
 524     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a video output single picture."),
 525     .init          = init,
 526     .uninit        = uninit,
 527     .query_formats = query_formats,
 528     .priv_size     = sizeof(ShowWavesContext),
 529     .inputs        = showwavespic_inputs,
 530     .outputs       = showwavespic_outputs,
 531     .priv_class    = &showwavespic_class,
 532 };
 533
 534 #endif // CONFIG_SHOWWAVESPIC_FILTER