git.sesse.net Git - kdenlive/blob - src/audioscopes/audiospectrum.cpp

   1 /***************************************************************************
   2  *   Copyright (C) 2010 by Simon Andreas Eugster (simon.eu@gmail.com)      *
   3  *   This file is part of kdenlive. See www.kdenlive.org.                  *
   4  *                                                                         *
   5  *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify  *
   6  *   it under the terms of the GNU General Public License as published by  *
   7  *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or     *
   8  *   (at your option) any later version.                                   *
   9  ***************************************************************************/
  10
  11 #include "audiospectrum.h"
  12 #include "tools/kiss_fftr.h"
  13
  14 #include <QMenu>
  15 #include <QPainter>
  16 #include <QMouseEvent>
  17
  18 #include <iostream>
  19 //#include <fstream>
  20
  21 //bool fileWritten = false;
  22
  23 const QString AudioSpectrum::directions[] =  {"North", "Northeast", "East", "Southeast"};
  24
  25 AudioSpectrum::AudioSpectrum(QWidget *parent) :
  26         AbstractAudioScopeWidget(false, parent),
  27         m_rescaleMinDist(8),
  28         m_rescaleVerticalThreshold(2.0f),
  29         m_rescaleActive(false),
  30         m_rescalePropertiesLocked(false),
  31         m_rescaleScale(1)
  32 {
  33     ui = new Ui::AudioSpectrum_UI;
  34     ui->setupUi(this);
  35
  36     m_distance = QSize(65, 30);
  37     m_freqMax = 10000;
  38
  39
  40     m_aLin = new QAction(i18n("Linear scale"), this);
  41     m_aLin->setCheckable(true);
  42     m_aLog = new QAction(i18n("Logarithmic scale"), this);
  43     m_aLog->setCheckable(true);
  44
  45     m_agScale = new QActionGroup(this);
  46     m_agScale->addAction(m_aLin);
  47     m_agScale->addAction(m_aLog);
  48
  49     m_aLockHz = new QAction(i18n("Lock maximum frequency"), this);
  50     m_aLockHz->setCheckable(true);
  51     m_aLockHz->setEnabled(false);
  52
  53
  54 //    m_menu->addSeparator()->setText(i18n("Scale"));
  55 //    m_menu->addAction(m_aLin);
  56 //    m_menu->addAction(m_aLog);
  57     m_menu->addSeparator();
  58     m_menu->addAction(m_aLockHz);
  59
  60
  61     ui->windowSize->addItem("256", QVariant(256));
  62     ui->windowSize->addItem("512", QVariant(512));
  63     ui->windowSize->addItem("1024", QVariant(1024));
  64     ui->windowSize->addItem("2048", QVariant(2048));
  65
  66     m_cfg = kiss_fftr_alloc(ui->windowSize->itemData(ui->windowSize->currentIndex()).toInt(), 0,0,0);
  67
  68
  69     bool b = true;
  70     b &= connect(ui->windowSize, SIGNAL(currentIndexChanged(int)), this, SLOT(slotUpdateCfg()));
  71     Q_ASSERT(b);
  72
  73     AbstractScopeWidget::init();
  74 }
  75 AudioSpectrum::~AudioSpectrum()
  76 {
  77     writeConfig();
  78
  79     free(m_cfg);
  80     delete m_agScale;
  81     delete m_aLin;
  82     delete m_aLog;
  83     delete m_aLockHz;
  84 }
  85
  86 void AudioSpectrum::readConfig()
  87 {
  88     AbstractScopeWidget::readConfig();
  89
  90     KSharedConfigPtr config = KGlobal::config();
  91     KConfigGroup scopeConfig(config, AbstractScopeWidget::configName());
  92     QString scale = scopeConfig.readEntry("scale");
  93     if (scale == "lin") {
  94         m_aLin->setChecked(true);
  95     } else {
  96         m_aLog->setChecked(true);
  97     }
  98     m_aLockHz->setChecked(scopeConfig.readEntry("lockHz", false));
  99     ui->windowSize->setCurrentIndex(scopeConfig.readEntry("windowSize", 0));
 100     m_dBmax = scopeConfig.readEntry("dBmax", 0);
 101     m_dBmin = scopeConfig.readEntry("dBmin", -70);
 102
 103 }
 104 void AudioSpectrum::writeConfig()
 105 {
 106     KSharedConfigPtr config = KGlobal::config();
 107     KConfigGroup scopeConfig(config, AbstractScopeWidget::configName());
 108     QString scale;
 109     if (m_aLin->isChecked()) {
 110         scale = "lin";
 111     } else {
 112         scale = "log";
 113     }
 114     scopeConfig.writeEntry("scale", scale);
 115     scopeConfig.writeEntry("windowSize", ui->windowSize->currentIndex());
 116     scopeConfig.writeEntry("lockHz", m_aLockHz->isChecked());
 117     scopeConfig.writeEntry("dBmax", m_dBmax);
 118     scopeConfig.writeEntry("dBmin", m_dBmin);
 119     scopeConfig.sync();
 120 }
 121
 122 QString AudioSpectrum::widgetName() const { return QString("AudioSpectrum"); }
 123 bool AudioSpectrum::isBackgroundDependingOnInput() const { return false; }
 124 bool AudioSpectrum::isScopeDependingOnInput() const { return true; }
 125 bool AudioSpectrum::isHUDDependingOnInput() const { return false; }
 126
 127 QImage AudioSpectrum::renderBackground(uint) { return QImage(); }
 128
 129 QImage AudioSpectrum::renderAudioScope(uint, const QVector<int16_t> audioFrame, const int freq, const int num_channels, const int num_samples)
 130 {
 131     if (audioFrame.size() > 63) {
 132         m_freqMax = freq / 2;
 133
 134         QTime start = QTime::currentTime();
 135
 136         bool customCfg = false;
 137         kiss_fftr_cfg myCfg = m_cfg;
 138         int fftWindow = ui->windowSize->itemData(ui->windowSize->currentIndex()).toInt();
 139         if (fftWindow > num_samples) {
 140             fftWindow = num_samples;
 141             customCfg = true;
 142         }
 143         if ((fftWindow & 1) == 1) {
 144             fftWindow--;
 145             customCfg = true;
 146         }
 147         if (customCfg) {
 148             myCfg = kiss_fftr_alloc(fftWindow, 0,0,0);
 149         }
 150
 151         float data[fftWindow];
 152         float freqSpectrum[fftWindow/2];
 153
 154         int16_t maxSig = 0;
 155         for (int i = 0; i < fftWindow; i++) {
 156             if (audioFrame.data()[i*num_channels] > maxSig) {
 157                 maxSig = audioFrame.data()[i*num_channels];
 158             }
 159         }
 160
 161         // The resulting FFT vector is only half as long
 162         kiss_fft_cpx freqData[fftWindow/2];
 163
 164
 165         // Copy the first channel's audio into a vector for the FFT display
 166         // (only one channel handled at the moment)
 167         if (num_samples < fftWindow) {
 168             std::fill(&data[num_samples], &data[fftWindow-1], 0);
 169         }
 170         for (int i = 0; i < num_samples && i < fftWindow; i++) {
 171             // Normalize signals to [0,1] to get correct dB values later on
 172             data[i] = (float) audioFrame.data()[i*num_channels] / 32767.0f;
 173         }
 174
 175         // Calculate the Fast Fourier Transform for the input data
 176         kiss_fftr(myCfg, data, freqData);
 177
 178
 179         float val;
 180         // Get the minimum and the maximum value of the Fourier transformed (for scaling)
 181         for (int i = 0; i < fftWindow/2; i++) {
 182             if (m_aLog->isChecked()) {
 183                 // Logarithmic scale: 20 * log ( 2 * magnitude / N )
 184                 // with N = FFT size (after FFT, 1/2 window size)
 185                 val = 20*log(pow(pow(fabs(freqData[i].r),2) + pow(fabs(freqData[i].i),2), .5)/((float)fftWindow/2.0f))/log(10);
 186             } else {
 187                 // sqrt(r² + i²)
 188                 val = pow(pow(fabs(freqData[i].r),2) + pow(fabs(freqData[i].i),2), .5);
 189             }
 190             freqSpectrum[i] = val;
 191         }
 192
 193
 194
 195         // Draw the spectrum
 196         QImage spectrum(scopeRect().size(), QImage::Format_ARGB32);
 197         spectrum.fill(qRgba(0,0,0,0));
 198         uint w = scopeRect().size().width();
 199         uint h = scopeRect().size().height();
 200         float x;
 201         for (uint i = 0; i < w; i++) {
 202
 203             x = i/((float) w) * fftWindow/2;
 204
 205             // Use linear interpolation in order to get smoother display
 206             if (i == 0 || i == w-1) {
 207                 val = freqSpectrum[i];
 208             } else {
 209                 // Use floor(x)+1 instead of ceil(x) as floor(x) == ceil(x) is possible.
 210                 val = (floor(x)+1 - x)*freqSpectrum[(int) floor(x)] + (x-floor(x))*freqSpectrum[(int) floor(x)+1];
 211             }
 212
 213             // freqSpectrum values range from 0 to -inf as they are relative dB values.
 214             for (uint y = 0; y < h*(1 - (val - m_dBmax)/(m_dBmin-m_dBmax)) && y < h; y++) {
 215                 spectrum.setPixel(i, h-y-1, qRgba(225, 182, 255, 255));
 216             }
 217         }
 218
 219         emit signalScopeRenderingFinished(start.elapsed(), 1);
 220
 221         /*
 222         if (!fileWritten || true) {
 223             std::ofstream mFile;
 224             mFile.open("/tmp/freq.m");
 225             if (!mFile) {
 226                 qDebug() << "Opening file failed.";
 227             } else {
 228                 mFile << "val = [ ";
 229
 230                 for (int sample = 0; sample < 256; sample++) {
 231                     mFile << data[sample] << " ";
 232                 }
 233                 mFile << " ];\n";
 234
 235                 mFile << "freq = [ ";
 236                 for (int sample = 0; sample < 256; sample++) {
 237                     mFile << freqData[sample].r << "+" << freqData[sample].i << "*i ";
 238                 }
 239                 mFile << " ];\n";
 240
 241                 mFile.close();
 242                 fileWritten = true;
 243                 qDebug() << "File written.";
 244             }
 245         } else {
 246             qDebug() << "File already written.";
 247         }
 248         //*/
 249
 250         if (customCfg) {
 251             free(myCfg);
 252         }
 253
 254         return spectrum;
 255     } else {
 256         emit signalScopeRenderingFinished(0, 1);
 257         return QImage();
 258     }
 259 }
 260 QImage AudioSpectrum::renderHUD(uint)
 261 {
 262     QTime start = QTime::currentTime();
 263
 264     const QRect rect = scopeRect();
 265     // Minimum distance between two lines
 266     const uint minDistY = 30;
 267     const uint minDistX = 40;
 268     const uint textDist = 5;
 269     const uint dbDiff = ceil((float)minDistY/rect.height() * (m_dBmax-m_dBmin));
 270
 271     QImage hud(AbstractAudioScopeWidget::rect().size(), QImage::Format_ARGB32);
 272     hud.fill(qRgba(0,0,0,0));
 273
 274     QPainter davinci(&hud);
 275     davinci.setPen(AbstractAudioScopeWidget::penLight);
 276
 277     int y;
 278     for (int db = -dbDiff; db > m_dBmin; db -= dbDiff) {
 279         y = rect.height() * ((float)db)/(m_dBmin - m_dBmax);
 280         davinci.drawLine(0, y, rect.width()-1, y);
 281         davinci.drawText(rect.width() + textDist, y + 8, i18n("%1 dB", m_dBmax + db));
 282     }
 283
 284
 285     const uint hzDiff = ceil( ((float)minDistX)/rect.width() * m_freqMax / 1000 ) * 1000;
 286     int x;
 287     for (uint hz = hzDiff; hz < m_freqMax; hz += hzDiff) {
 288         x = rect.width() * ((float)hz)/m_freqMax;
 289         davinci.drawLine(x, 0, x, rect.height()+4);
 290         davinci.drawText(x-4, rect.height() + 20, QVariant(hz/1000).toString());
 291     }
 292     davinci.drawText(rect.width(), rect.height() + 20, "[kHz]");
 293
 294
 295     emit signalHUDRenderingFinished(start.elapsed(), 1);
 296     return hud;
 297 }
 298
 299 QRect AudioSpectrum::scopeRect() {
 300     return QRect(QPoint(0, 0), AbstractAudioScopeWidget::rect().size() - m_distance);
 301 }
 302
 303
 304 void AudioSpectrum::slotUpdateCfg()
 305 {
 306     free(m_cfg);
 307     m_cfg = kiss_fftr_alloc(ui->windowSize->itemData(ui->windowSize->currentIndex()).toInt(), 0,0,0);
 308 }
 309
 310
 311 ///// EVENTS /////
 312
 313 void AudioSpectrum::mouseMoveEvent(QMouseEvent *event)
 314 {
 315     QPoint movement = event->pos()-m_rescaleStartPoint;
 316
 317     if (m_rescaleActive) {
 318         if (m_rescalePropertiesLocked) {
 319             // Direction is known, now adjust parameters
 320
 321             // Reset the starting point to make the next moveEvent relative to the current one
 322             m_rescaleStartPoint = event->pos();
 323
 324
 325             if (!m_rescaleFirstRescaleDone) {
 326                 // We have just learned the desired direction; Normalize the movement to one pixel
 327                 // to avoid a jump by m_rescaleMinDist
 328
 329                 if (movement.x() != 0) {
 330                     movement.setX(movement.x() / abs(movement.x()));
 331                 }
 332                 if (movement.y() != 0) {
 333                     movement.setY(movement.y() / abs(movement.y()));
 334                 }
 335
 336                 m_rescaleFirstRescaleDone = true;
 337             }
 338
 339             if (m_rescaleClockDirection == AudioSpectrum::North) {
 340                 // Nort-South direction: Adjust the dB scale
 341
 342                 if ((m_rescaleModifiers & Qt::ShiftModifier) == 0) {
 343
 344                     // By default adjust the min dB value
 345                     m_dBmin += movement.y();
 346
 347                 } else {
 348
 349                     // Adjust max dB value if Shift is pressed.
 350                     m_dBmax += movement.y();
 351
 352                 }
 353
 354                 // Ensure the dB values lie in [-100, 0]
 355                 // 0 is the upper bound, everything below -70 dB is most likely noise
 356                 if (m_dBmax > 0) {
 357                     m_dBmax = 0;
 358                 }
 359                 if (m_dBmin < -100) {
 360                     m_dBmin = -100;
 361                 }
 362                 // Ensure there is at least 6 dB between the minimum and the maximum value;
 363                 // lower values hardly make sense
 364                 if (m_dBmax - m_dBmin < 6) {
 365                     if ((m_rescaleModifiers & Qt::ShiftModifier) == 0) {
 366                         // min was adjusted; Try to adjust the max value to maintain the
 367                         // minimum dB difference of 6 dB
 368                         m_dBmax = m_dBmin + 6;
 369                         if (m_dBmax > 0) {
 370                             m_dBmax = 0;
 371                             m_dBmin = -6;
 372                         }
 373                     } else {
 374                         // max was adjusted, adjust min
 375                         m_dBmin = m_dBmax - 6;
 376                         if (m_dBmin < -100) {
 377                             m_dBmin = -100;
 378                             m_dBmax = -100+6;
 379                         }
 380                     }
 381                 }
 382
 383                 forceUpdateHUD();
 384                 forceUpdateScope();
 385
 386             }
 387
 388
 389         } else {
 390             // Detect the movement direction here.
 391             // This algorithm relies on the aspect ratio of dy/dx (size and signum).
 392             if (movement.manhattanLength() > m_rescaleMinDist) {
 393                 float diff = ((float) movement.y())/movement.x();
 394
 395                 if (abs(diff) > m_rescaleVerticalThreshold || movement.x() == 0) {
 396                     m_rescaleClockDirection = AudioSpectrum::North;
 397                 } else if (abs(diff) < 1/m_rescaleVerticalThreshold) {
 398                     m_rescaleClockDirection = AudioSpectrum::East;
 399                 } else if (diff < 0) {
 400                     m_rescaleClockDirection = AudioSpectrum::Northeast;
 401                 } else {
 402                     m_rescaleClockDirection = AudioSpectrum::Southeast;
 403                 }
 404 //                qDebug() << "Diff is " << diff << "; chose " << directions[m_rescaleClockDirection] << " as direction";
 405                 m_rescalePropertiesLocked = true;
 406             }
 407         }
 408     } else {
 409         AbstractAudioScopeWidget::mouseMoveEvent(event);
 410     }
 411 }
 412
 413 void AudioSpectrum::mousePressEvent(QMouseEvent *event)
 414 {
 415     if (event->button() == Qt::LeftButton) {
 416         // Rescaling mode starts
 417         m_rescaleActive = true;
 418         m_rescalePropertiesLocked = false;
 419         m_rescaleFirstRescaleDone = false;
 420         m_rescaleStartPoint = event->pos();
 421         m_rescaleModifiers = event->modifiers();
 422
 423     } else {
 424         AbstractAudioScopeWidget::mousePressEvent(event);
 425     }
 426 }
 427
 428 void AudioSpectrum::mouseReleaseEvent(QMouseEvent *event)
 429 {
 430     m_rescaleActive = false;
 431     m_rescalePropertiesLocked = false;
 432
 433     AbstractAudioScopeWidget::mouseReleaseEvent(event);
 434 }