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
  17 // Linear interpolation.
  18 //#include <iostream>
  19 //#include <fstream>
  20
  21 bool fileWritten = false;
  22
  23 AudioSpectrum::AudioSpectrum(QWidget *parent) :
  24         AbstractAudioScopeWidget(true, parent)
  25 {
  26     ui = new Ui::AudioSpectrum_UI;
  27     ui->setupUi(this);
  28
  29     m_distance = QSize(65, 30);
  30     m_dBmin = -120;
  31     m_dBmax = 0;
  32     m_freqMax = 10000;
  33
  34
  35     m_aLin = new QAction(i18n("Linear scale"), this);
  36     m_aLin->setCheckable(true);
  37     m_aLog = new QAction(i18n("Logarithmic scale"), this);
  38     m_aLog->setCheckable(true);
  39
  40     m_agScale = new QActionGroup(this);
  41     m_agScale->addAction(m_aLin);
  42     m_agScale->addAction(m_aLog);
  43
  44     m_menu->addSeparator()->setText(i18n("Scale"));
  45     m_menu->addAction(m_aLin);
  46     m_menu->addAction(m_aLog);
  47
  48     ui->windowSize->addItem("256", QVariant(256));
  49     ui->windowSize->addItem("512", QVariant(512));
  50     ui->windowSize->addItem("1024", QVariant(1024));
  51     ui->windowSize->addItem("2048", QVariant(2048));
  52
  53     m_cfg = kiss_fftr_alloc(ui->windowSize->itemData(ui->windowSize->currentIndex()).toInt(), 0,0,0);
  54
  55
  56     bool b = true;
  57     b &= connect(ui->windowSize, SIGNAL(currentIndexChanged(int)), this, SLOT(slotUpdateCfg()));
  58     Q_ASSERT(b);
  59
  60     AbstractScopeWidget::init();
  61 }
  62 AudioSpectrum::~AudioSpectrum()
  63 {
  64     free(m_cfg);
  65     delete m_agScale;
  66     delete m_aLin;
  67     delete m_aLog;
  68 }
  69
  70 void AudioSpectrum::readConfig()
  71 {
  72     AbstractScopeWidget::readConfig();
  73
  74     KSharedConfigPtr config = KGlobal::config();
  75     KConfigGroup scopeConfig(config, AbstractScopeWidget::configName());
  76     QString scale = scopeConfig.readEntry("scale");
  77     if (scale == "lin") {
  78         m_aLin->setChecked(true);
  79     } else {
  80         m_aLog->setChecked(true);
  81     }
  82     ui->windowSize->setCurrentIndex(scopeConfig.readEntry("windowSize", 0));
  83
  84 }
  85 void AudioSpectrum::writeConfig()
  86 {
  87     KSharedConfigPtr config = KGlobal::config();
  88     KConfigGroup scopeConfig(config, AbstractScopeWidget::configName());
  89     QString scale;
  90     if (m_aLin->isChecked()) {
  91         scale = "lin";
  92     } else {
  93         scale = "log";
  94     }
  95     scopeConfig.writeEntry("scale", scale);
  96     scopeConfig.writeEntry("windowSize", ui->windowSize->currentIndex());
  97     scopeConfig.sync();
  98 }
  99
 100 QString AudioSpectrum::widgetName() const { return QString("audiospectrum"); }
 101
 102 bool AudioSpectrum::isBackgroundDependingOnInput() const { return false; }
 103 bool AudioSpectrum::isScopeDependingOnInput() const { return true; }
 104 bool AudioSpectrum::isHUDDependingOnInput() const { return false; }
 105
 106 QImage AudioSpectrum::renderBackground(uint) { return QImage(); }
 107 QImage AudioSpectrum::renderAudioScope(uint, const QVector<int16_t> audioFrame, const int freq, const int num_channels, const int num_samples)
 108 {
 109     if (audioFrame.size() > 63) {
 110         m_freqMax = freq / 2;
 111
 112         QTime start = QTime::currentTime();
 113
 114         bool customCfg = false;
 115         kiss_fftr_cfg myCfg = m_cfg;
 116         int fftWindow = ui->windowSize->itemData(ui->windowSize->currentIndex()).toInt();
 117         if (fftWindow > num_samples) {
 118             fftWindow = num_samples;
 119             customCfg = true;
 120         }
 121         if ((fftWindow & 1) == 1) {
 122             fftWindow--;
 123             customCfg = true;
 124         }
 125         if (customCfg) {
 126             myCfg = kiss_fftr_alloc(fftWindow, 0,0,0);
 127         }
 128
 129         float data[fftWindow];
 130         float freqSpectrum[fftWindow/2];
 131
 132         int16_t maxSig = 0;
 133         for (int i = 0; i < fftWindow; i++) {
 134             if (audioFrame.data()[i*num_channels] > maxSig) {
 135                 maxSig = audioFrame.data()[i*num_channels];
 136             }
 137         }
 138         qDebug() << "Max audio signal is " << maxSig;
 139
 140         // The resulting FFT vector is only half as long
 141         kiss_fft_cpx freqData[fftWindow/2];
 142
 143         // Copy the first channel's audio into a vector for the FFT display
 144         // (only one channel handled at the moment)
 145         for (int i = 0; i < fftWindow; i++) {
 146             // Normalize signals to [0,1] to get correct dB values later on
 147             data[i] = (float) audioFrame.data()[i*num_channels] / 32767.0f;
 148         }
 149         // Calculate the Fast Fourier Transform for the input data
 150         kiss_fftr(m_cfg, data, freqData);
 151
 152
 153         float val;
 154         // Get the minimum and the maximum value of the Fourier transformed (for scaling)
 155         for (int i = 0; i < fftWindow/2; i++) {
 156             if (m_aLog->isChecked()) {
 157                 // Logarithmic scale: 20 * log ( 2 * magnitude / N )
 158                 // with N = FFT size (after FFT, 1/2 window size)
 159                 val = 20*log(pow(pow(fabs(freqData[i].r),2) + pow(fabs(freqData[i].i),2), .5)/((float)fftWindow/2.0f))/log(10);
 160             } else {
 161                 // sqrt(r² + i²)
 162                 val = pow(pow(fabs(freqData[i].r),2) + pow(fabs(freqData[i].i),2), .5);
 163             }
 164             freqSpectrum[i] = val;
 165         }
 166
 167
 168
 169         // Draw the spectrum
 170         QImage spectrum(scopeRect().size(), QImage::Format_ARGB32);
 171         spectrum.fill(qRgba(0,0,0,0));
 172         uint w = scopeRect().size().width();
 173         uint h = scopeRect().size().height();
 174         float x;
 175         for (uint i = 0; i < w; i++) {
 176
 177             x = i/((float) w) * fftWindow/2;
 178
 179             // Use linear interpolation in order to get smoother display
 180             if (i == 0 || i == w-1) {
 181                 val = freqSpectrum[i];
 182             } else {
 183                 // Use floor(x)+1 instead of ceil(x) as floor(x) == ceil(x) is possible.
 184                 val = (floor(x)+1 - x)*freqSpectrum[(int) floor(x)] + (x-floor(x))*freqSpectrum[(int) floor(x)+1];
 185             }
 186
 187             // freqSpectrum values range from 0 to -inf as they are relative dB values.
 188             qDebug() << val << "/" <<  (1 - (val - m_dBmax)/(m_dBmin-m_dBmax));
 189             for (uint y = 0; y < h*(1 - (val - m_dBmax)/(m_dBmin-m_dBmax)) && y < h; y++) {
 190                 spectrum.setPixel(i, h-y-1, qRgba(225, 182, 255, 255));
 191             }
 192         }
 193
 194         emit signalScopeRenderingFinished(start.elapsed(), 1);
 195
 196         /*
 197         if (!fileWritten || true) {
 198             std::ofstream mFile;
 199             mFile.open("/tmp/freq.m");
 200             if (!mFile) {
 201                 qDebug() << "Opening file failed.";
 202             } else {
 203                 mFile << "val = [ ";
 204
 205                 for (int sample = 0; sample < 256; sample++) {
 206                     mFile << data[sample] << " ";
 207                 }
 208                 mFile << " ];\n";
 209
 210                 mFile << "freq = [ ";
 211                 for (int sample = 0; sample < 256; sample++) {
 212                     mFile << freqData[sample].r << "+" << freqData[sample].i << "*i ";
 213                 }
 214                 mFile << " ];\n";
 215
 216                 mFile.close();
 217                 fileWritten = true;
 218                 qDebug() << "File written.";
 219             }
 220         } else {
 221             qDebug() << "File already written.";
 222         }
 223         */
 224
 225         if (customCfg) {
 226             free(myCfg);
 227         }
 228
 229         return spectrum;
 230     } else {
 231         emit signalScopeRenderingFinished(0, 1);
 232         return QImage();
 233     }
 234 }
 235 QImage AudioSpectrum::renderHUD(uint)
 236 {
 237     QTime start = QTime::currentTime();
 238
 239     const QRect rect = scopeRect();
 240     // Minimum distance between two lines
 241     const uint minDistY = 30;
 242     const uint minDistX = 40;
 243     const uint textDist = 5;
 244     const uint dbDiff = ceil((float)minDistY/rect.height() * (m_dBmax-m_dBmin));
 245
 246     QImage hud(AbstractAudioScopeWidget::rect().size(), QImage::Format_ARGB32);
 247     hud.fill(qRgba(0,0,0,0));
 248
 249     QPainter davinci(&hud);
 250     davinci.setPen(AbstractAudioScopeWidget::penLight);
 251
 252     int y;
 253     for (int db = -dbDiff; db > m_dBmin; db -= dbDiff) {
 254         y = rect.height() * ((float)db)/(m_dBmin - m_dBmax);
 255         davinci.drawLine(0, y, rect.width()-1, y);
 256         davinci.drawText(rect.width() + textDist, y + 8, i18n("%1 dB", db));
 257     }
 258
 259
 260     const uint hzDiff = ceil( ((float)minDistX)/rect.width() * m_freqMax / 1000 ) * 1000;
 261     int x;
 262     for (uint hz = hzDiff; hz < m_freqMax; hz += hzDiff) {
 263         x = rect.width() * ((float)hz)/m_freqMax;
 264         davinci.drawLine(x, 0, x, rect.height()+4);
 265         davinci.drawText(x-4, rect.height() + 20, QVariant(hz/1000).toString());
 266     }
 267     davinci.drawText(rect.width(), rect.height() + 20, "[kHz]");
 268
 269
 270     emit signalHUDRenderingFinished(start.elapsed(), 1);
 271     return hud;
 272 }
 273
 274 QRect AudioSpectrum::scopeRect() {
 275     return QRect(QPoint(0, 0), AbstractAudioScopeWidget::rect().size() - m_distance);
 276 }
 277
 278
 279 void AudioSpectrum::slotUpdateCfg()
 280 {
 281     free(m_cfg);
 282     m_cfg = kiss_fftr_alloc(ui->windowSize->itemData(ui->windowSize->currentIndex()).toInt(), 0,0,0);
 283 }