]> git.sesse.net Git - kdenlive/blobdiff - src/audioscopes/spectrogram.cpp
Fix crash when changing project profile
[kdenlive] / src / audioscopes / spectrogram.cpp
index cd1958c7623e509e217ba7cf7773e2507adb97a0..c07590039e1f264f741ec0c9451135d8c1e95240 100644 (file)
  *   (at your option) any later version.                                   *
  ***************************************************************************/
 
+#include <QPainter>
+#include <QMenu>
+
 #include "spectrogram.h"
 
+// Defines the number of FFT samples to store.
+// Around 4 kB for a window size of 2000. Should be at least as large as the
+// highest vertical screen resolution available for complete reconstruction.
+// Can be less as a pre-rendered image is kept in space.
+#define SPECTROGRAM_HISTORY_SIZE 1000
+
+// Uncomment for debugging
+//#define DEBUG_SPECTROGRAM
+
+#ifdef DEBUG_SPECTROGRAM
+#include <QDebug>
+#endif
+
+#define MIN_DB_VALUE -120
+#define MAX_FREQ_VALUE 96000
+#define MIN_FREQ_VALUE 1000
+
 Spectrogram::Spectrogram(QWidget *parent) :
-        AbstractAudioScopeWidget(false, parent)
+        AbstractAudioScopeWidget(true, parent),
+        m_fftTools(),
+        m_fftHistory(),
+        m_fftHistoryImg(),
+        m_parameterChanged(false)
 {
     ui = new Ui::Spectrogram_UI;
     ui->setupUi(this);
+
+
+    m_aResetHz = new QAction(i18n("Reset maximum frequency to sampling rate"), this);
+    m_aGrid = new QAction(i18n("Draw grid"), this);
+    m_aGrid->setCheckable(true);
+    m_aTrackMouse = new QAction(i18n("Track mouse"), this);
+    m_aTrackMouse->setCheckable(true);
+    m_aHighlightPeaks = new QAction(i18n("Highlight peaks"), this);
+    m_aHighlightPeaks->setCheckable(true);
+
+
+    m_menu->addSeparator();
+    m_menu->addAction(m_aResetHz);
+    m_menu->addAction(m_aTrackMouse);
+    m_menu->addAction(m_aGrid);
+    m_menu->addAction(m_aHighlightPeaks);
+    m_menu->removeAction(m_aRealtime);
+
+
+    ui->windowSize->addItem("256", QVariant(256));
+    ui->windowSize->addItem("512", QVariant(512));
+    ui->windowSize->addItem("1024", QVariant(1024));
+    ui->windowSize->addItem("2048", QVariant(2048));
+
+    ui->windowFunction->addItem(i18n("Rectangular window"), FFTTools::Window_Rect);
+    ui->windowFunction->addItem(i18n("Triangular window"), FFTTools::Window_Triangle);
+    ui->windowFunction->addItem(i18n("Hamming window"), FFTTools::Window_Hamming);
+
+    // Note: These strings are used in both Spectogram and AudioSpectrum. Ideally change both (if necessary) to reduce workload on translators
+    ui->labelFFTSize->setToolTip(i18n("The maximum window size is limited by the number of samples per frame."));
+    ui->windowSize->setToolTip(i18n("A bigger window improves the accuracy at the cost of computational power."));
+    ui->windowFunction->setToolTip(i18n("The rectangular window function is good for signals with equal signal strength (narrow peak), but creates more smearing. See Window function on Wikipedia."));
+
+    bool b = true;
+    b &= connect(m_aResetHz, SIGNAL(triggered()), this, SLOT(slotResetMaxFreq()));
+    b &= connect(ui->windowFunction, SIGNAL(currentIndexChanged(int)), this, SLOT(forceUpdate()));
+    b &= connect(this, SIGNAL(signalMousePositionChanged()), this, SLOT(forceUpdateHUD()));
+    Q_ASSERT(b);
+
     AbstractScopeWidget::init();
 }
 
 Spectrogram::~Spectrogram()
 {
     writeConfig();
+
+    delete m_aResetHz;
+    delete m_aTrackMouse;
+    delete m_aGrid;
+    delete ui;
 }
 
 void Spectrogram::readConfig()
 {
     AbstractScopeWidget::readConfig();
+
+    KSharedConfigPtr config = KGlobal::config();
+    KConfigGroup scopeConfig(config, AbstractScopeWidget::configName());
+
+    ui->windowSize->setCurrentIndex(scopeConfig.readEntry("windowSize", 0));
+    ui->windowFunction->setCurrentIndex(scopeConfig.readEntry("windowFunction", 0));
+    m_aTrackMouse->setChecked(scopeConfig.readEntry("trackMouse", true));
+    m_aGrid->setChecked(scopeConfig.readEntry("drawGrid", true));
+    m_aHighlightPeaks->setChecked(scopeConfig.readEntry("highlightPeaks", true));
+    m_dBmax = scopeConfig.readEntry("dBmax", 0);
+    m_dBmin = scopeConfig.readEntry("dBmin", -70);
+    m_freqMax = scopeConfig.readEntry("freqMax", 0);
+
+    if (m_freqMax == 0) {
+        m_customFreq = false;
+        m_freqMax = 10000;
+    } else {
+        m_customFreq = true;
+    }
+}
+void Spectrogram::writeConfig()
+{
+    KSharedConfigPtr config = KGlobal::config();
+    KConfigGroup scopeConfig(config, AbstractScopeWidget::configName());
+
+    scopeConfig.writeEntry("windowSize", ui->windowSize->currentIndex());
+    scopeConfig.writeEntry("windowFunction", ui->windowFunction->currentIndex());
+    scopeConfig.writeEntry("trackMouse", m_aTrackMouse->isChecked());
+    scopeConfig.writeEntry("drawGrid", m_aGrid->isChecked());
+    scopeConfig.writeEntry("highlightPeaks", m_aHighlightPeaks->isChecked());
+    scopeConfig.writeEntry("dBmax", m_dBmax);
+    scopeConfig.writeEntry("dBmin", m_dBmin);
+
+    if (m_customFreq) {
+        scopeConfig.writeEntry("freqMax", m_freqMax);
+    } else {
+        scopeConfig.writeEntry("freqMax", 0);
+    }
+
+    scopeConfig.sync();
 }
-void Spectrogram::writeConfig() {}
 
 QString Spectrogram::widgetName() const { return QString("Spectrogram"); }
 
-QRect Spectrogram::scopeRect() { return AbstractScopeWidget::rect(); }
+QRect Spectrogram::scopeRect()
+{
+    m_scopeRect = QRect(
+            QPoint(
+                    10,                                     // Left
+                    ui->verticalSpacer->geometry().top()+6  // Top
+            ),
+            AbstractAudioScopeWidget::rect().bottomRight()
+    );
+    m_innerScopeRect = QRect(
+            QPoint(
+                    m_scopeRect.left()+66,                  // Left
+                    m_scopeRect.top()+6                     // Top
+            ), QPoint(
+                    ui->verticalSpacer->geometry().right()-70,
+                    ui->verticalSpacer->geometry().bottom()-40
+            )
+    );
+    return m_scopeRect;
+}
+
+QImage Spectrogram::renderHUD(uint)
+{
+    if (m_innerScopeRect.width() > 0 && m_innerScopeRect.height() > 0) {
+        QTime start = QTime::currentTime();
+
+        int x, y;
+        const uint minDistY = 30; // Minimum distance between two lines
+        const uint minDistX = 40;
+        const uint textDistX = 10;
+        const uint textDistY = 25;
+        const uint topDist = m_innerScopeRect.top() - m_scopeRect.top();
+        const uint leftDist = m_innerScopeRect.left() - m_scopeRect.left();
+        const int mouseX = m_mousePos.x() - m_innerScopeRect.left();
+        const int mouseY = m_mousePos.y() - m_innerScopeRect.top();
+        bool hideText;
+
+        QImage hud(m_scopeRect.size(), QImage::Format_ARGB32);
+        hud.fill(qRgba(0,0,0,0));
+
+        QPainter davinci(&hud);
+        davinci.setPen(AbstractScopeWidget::penLight);
+
+
+        // Frame display
+        if (m_aGrid->isChecked()) {
+            for (int frameNumber = 0; frameNumber < m_innerScopeRect.height(); frameNumber += minDistY) {
+                y = topDist + m_innerScopeRect.height()-1 - frameNumber;
+                hideText = m_aTrackMouse->isChecked() && m_mouseWithinWidget && abs(y - mouseY) < (int)textDistY && mouseY < m_innerScopeRect.height()
+                        && mouseX < m_innerScopeRect.width() && mouseX >= 0;
+
+                davinci.drawLine(leftDist, y, leftDist + m_innerScopeRect.width()-1, y);
+                if (!hideText) {
+                    davinci.drawText(leftDist + m_innerScopeRect.width() + textDistX, y + 6, QVariant(frameNumber).toString());
+                }
+            }
+        }
+        // Draw a line through the mouse position with the correct Frame number
+        if (m_aTrackMouse->isChecked() && m_mouseWithinWidget && mouseY < m_innerScopeRect.height()
+                && mouseX < m_innerScopeRect.width() && mouseX >= 0) {
+            davinci.setPen(AbstractScopeWidget::penLighter);
+
+            x = leftDist + mouseX;
+            y = topDist + mouseY - 20;
+            if (y < 0) {
+                y = 0;
+            }
+            if (y > (int)topDist + m_innerScopeRect.height()-1 - 30) {
+                y = topDist + m_innerScopeRect.height()-1 - 30;
+            }
+            davinci.drawLine(x, topDist + mouseY, leftDist + m_innerScopeRect.width()-1, topDist + mouseY);
+            davinci.drawText(leftDist + m_innerScopeRect.width() + textDistX,
+                             y,
+                             m_scopeRect.right()-m_innerScopeRect.right()-textDistX,
+                             40,
+                             Qt::AlignLeft,
+                             i18n("Frame\n%1", m_innerScopeRect.height()-1-mouseY));
+        }
+
+        // Frequency grid
+        const uint hzDiff = ceil( ((float)minDistX)/m_innerScopeRect.width() * m_freqMax / 1000 ) * 1000;
+        const int rightBorder = leftDist + m_innerScopeRect.width()-1;
+        x = 0;
+        y = topDist + m_innerScopeRect.height() + textDistY;
+        if (m_aGrid->isChecked()) {
+            for (uint hz = 0; x <= rightBorder; hz += hzDiff) {
+                davinci.setPen(AbstractScopeWidget::penLight);
+                x = leftDist + (m_innerScopeRect.width()-1) * ((float)hz)/m_freqMax;
+
+                // Hide text if it would overlap with the text drawn at the mouse position
+                hideText = m_aTrackMouse->isChecked() && m_mouseWithinWidget && abs(x-(leftDist + mouseX + 20)) < (int) minDistX + 16
+                        && mouseX < m_innerScopeRect.width() && mouseX >= 0;
+
+                if (x <= rightBorder) {
+                    davinci.drawLine(x, topDist, x, topDist + m_innerScopeRect.height()+6);
+                }
+                if (x+textDistY < leftDist + m_innerScopeRect.width()) {
+                    // Only draw the text label if there is still enough room for the final one at the right.
+                    if (!hideText) {
+                        davinci.drawText(x-4, y, QVariant(hz/1000).toString());
+                    }
+                }
+
+
+                if (hz > 0) {
+                    // Draw finer lines between the main lines
+                    davinci.setPen(AbstractScopeWidget::penLightDots);
+                    for (uint dHz = 3; dHz > 0; dHz--) {
+                        x = leftDist + m_innerScopeRect.width() * ((float)hz - dHz * hzDiff/4.0f)/m_freqMax;
+                        if (x > rightBorder) {
+                            break;
+                        }
+                        davinci.drawLine(x, topDist, x, topDist + m_innerScopeRect.height()-1);
+                    }
+                }
+            }
+            // Draw the line at the very right (maximum frequency)
+            x = leftDist + m_innerScopeRect.width()-1;
+            hideText = m_aTrackMouse->isChecked() && m_mouseWithinWidget && abs(x-(leftDist + mouseX + 30)) < (int) minDistX
+                    && mouseX < m_innerScopeRect.width() && mouseX >= 0;
+            davinci.drawLine(x, topDist, x, topDist + m_innerScopeRect.height()+6);
+            if (!hideText) {
+                davinci.drawText(x-10, y, i18n("%1 kHz").arg((double)m_freqMax/1000, 0, 'f', 1));
+            }
+        }
+
+        // Draw a line through the mouse position with the correct frequency label
+        if (m_aTrackMouse->isChecked() && m_mouseWithinWidget && mouseX < m_innerScopeRect.width() && mouseX >= 0) {
+            davinci.setPen(AbstractScopeWidget::penThin);
+            x = leftDist + mouseX;
+            davinci.drawLine(x, topDist, x, topDist + m_innerScopeRect.height()+6);
+            davinci.drawText(x-10, y, i18n("%1 kHz")
+                             .arg((double)(m_mousePos.x()-m_innerScopeRect.left())/m_innerScopeRect.width() * m_freqMax/1000, 0, 'f', 2));
+        }
+
+        // Draw the dB brightness scale
+        float val;
+        davinci.setPen(AbstractScopeWidget::penLighter);
+        for (y = topDist; y < (int)topDist + m_innerScopeRect.height(); y++) {
+            val = 1-((float)y-topDist)/(m_innerScopeRect.height()-1);
+            int col = qRgba(255, 255, 255, 255.0 * val);
+            for (x = leftDist-6; x >= (int)leftDist-13; x--) {
+                hud.setPixel(x, y, col);
+            }
+        }
+        const int rectWidth = leftDist-m_scopeRect.left()-22;
+        const int rectHeight = 50;
+        davinci.setFont(QFont(QFont().defaultFamily(), 10));
+        davinci.drawText(m_scopeRect.left(), topDist, rectWidth, rectHeight, Qt::AlignRight, i18n("%1\ndB", m_dBmax));
+        davinci.drawText(m_scopeRect.left(), topDist + m_innerScopeRect.height()-20, rectWidth, rectHeight, Qt::AlignRight, i18n("%1\ndB", m_dBmin));
+
 
-QImage Spectrogram::renderHUD(uint) { return QImage(); }
-QImage Spectrogram::renderAudioScope(uint accelerationFactor, const QVector<int16_t> audioFrame, const int freq, const int num_channels, const int num_samples) {
-    return QImage();
+        emit signalHUDRenderingFinished(start.elapsed(), 1);
+        return hud;
+    } else {
+        emit signalHUDRenderingFinished(0, 1);
+        return QImage();
+    }
+}
+QImage Spectrogram::renderAudioScope(uint, const QVector<int16_t> audioFrame, const int freq,
+                                     const int num_channels, const int num_samples, const int newData) {
+    if (
+            audioFrame.size() > 63
+            && m_innerScopeRect.width() > 0 && m_innerScopeRect.height() > 0
+    ) {
+        if (!m_customFreq) {
+            m_freqMax = freq / 2;
+        }
+        bool newDataAvailable = newData > 0;
+
+#ifdef DEBUG_SPECTROGRAM
+        qDebug() << "New data for " << widgetName() << ": " << newDataAvailable << " (" << newData << " units)";
+#endif
+
+        QTime start = QTime::currentTime();
+
+        int fftWindow = ui->windowSize->itemData(ui->windowSize->currentIndex()).toInt();
+        if (fftWindow > num_samples) {
+            fftWindow = num_samples;
+        }
+        if ((fftWindow & 1) == 1) {
+            fftWindow--;
+        }
+
+        // Show the window size used, for information
+        ui->labelFFTSizeNumber->setText(QVariant(fftWindow).toString());
+
+        if (newDataAvailable) {
+
+            float freqSpectrum[fftWindow/2];
+
+            // Get the spectral power distribution of the input samples,
+            // using the given window size and function
+            FFTTools::WindowType windowType = (FFTTools::WindowType) ui->windowFunction->itemData(ui->windowFunction->currentIndex()).toInt();
+            m_fftTools.fftNormalized(audioFrame, 0, num_channels, freqSpectrum, windowType, fftWindow, 0);
+
+            // This methid might be called also when a simple refresh is required.
+            // In this case there is no data to append to the history. Only append new data.
+            QVector<float> spectrumVector(fftWindow/2);
+            memcpy(spectrumVector.data(), &freqSpectrum[0], fftWindow/2 * sizeof(float));
+            m_fftHistory.prepend(spectrumVector);
+        }
+#ifdef DEBUG_SPECTROGRAM
+        else {
+            qDebug() << widgetName() << ": Has no new data to Fourier-transform";
+        }
+#endif
+
+        // Limit the maximum history size to avoid wasting space
+        while (m_fftHistory.size() > SPECTROGRAM_HISTORY_SIZE) {
+            m_fftHistory.removeLast();
+        }
+
+        // Draw the spectrum
+        QImage spectrum(m_scopeRect.size(), QImage::Format_ARGB32);
+        spectrum.fill(qRgba(0,0,0,0));
+        QPainter davinci(&spectrum);
+        const uint h = m_innerScopeRect.height();
+        const uint leftDist = m_innerScopeRect.left() - m_scopeRect.left();
+        const uint topDist = m_innerScopeRect.top() - m_scopeRect.top();
+        float val;
+        uint windowSize;
+        uint y;
+        bool completeRedraw = true;
+
+        if (m_fftHistoryImg.size() == m_scopeRect.size() && !m_parameterChanged) {
+            // The size of the widget and the parameters (like min/max dB) have not changed since last time,
+            // so we can re-use it, shift it by one pixel, and render the single remaining line. Usually about
+            // 10 times faster for a widget height of around 400 px.
+            if (newDataAvailable) {
+                davinci.drawImage(0, -1, m_fftHistoryImg);
+            } else {
+                // spectrum = m_fftHistoryImg does NOT work, leads to segfaults (anyone knows why, please tell me)
+                davinci.drawImage(0, 0, m_fftHistoryImg);
+            }
+            completeRedraw = false;
+        }
+
+        y = 0;
+        if (newData || m_parameterChanged) {
+            m_parameterChanged = false;
+            bool peak = false;
+
+            QVector<float> dbMap;
+            uint right;
+            for (QList<QVector<float> >::iterator it = m_fftHistory.begin(); it != m_fftHistory.end(); it++) {
+
+                windowSize = (*it).size();
+
+                // Interpolate the frequency data to match the pixel coordinates
+                right = ((float) m_freqMax)/(m_freq/2) * (windowSize - 1);
+                dbMap = FFTTools::interpolatePeakPreserving((*it), m_innerScopeRect.width(), 0, right, -180);
+
+                for (int i = 0; i < dbMap.size(); i++) {
+                    val = dbMap[i];
+                    peak = val > m_dBmax;
+
+                    // Normalize dB value to [0 1], 1 corresponding to dbMax dB and 0 to dbMin dB
+                    val = (val-m_dBmax)/(m_dBmax-m_dBmin) + 1;
+                    if (val < 0) {
+                        val = 0;
+                    } else if (val > 1) {
+                        val = 1;
+                    }
+                    if (!peak || !m_aHighlightPeaks->isChecked()) {
+                        spectrum.setPixel(leftDist + i, topDist + h-1 - y, qRgba(255, 255, 255, val * 255));
+                    } else {
+                        spectrum.setPixel(leftDist + i, topDist + h-1 - y, AbstractScopeWidget::colHighlightDark.rgba());
+                    }
+                }
+
+                y++;
+                if (y >= topDist + m_innerScopeRect.height()) {
+                    break;
+                }
+                if (!completeRedraw) {
+                    break;
+                }
+            }
+        }
+
+#ifdef DEBUG_SPECTROGRAM
+        qDebug() << "Rendered " << y-topDist << "lines from " << m_fftHistory.size() << " available samples in " << start.elapsed() << " ms"
+                << (completeRedraw ? "" : " (re-used old image)");
+        uint storedBytes = 0;
+        for (QList< QVector<float> >::iterator it = m_fftHistory.begin(); it != m_fftHistory.end(); it++) {
+            storedBytes += (*it).size() * sizeof((*it)[0]);
+        }
+        qDebug() << QString("Total storage used: %1 kB").arg((double)storedBytes/1000, 0, 'f', 2);
+#endif
+
+        m_fftHistoryImg = spectrum;
+
+        emit signalScopeRenderingFinished(start.elapsed(), 1);
+        return spectrum;
+    } else {
+        emit signalScopeRenderingFinished(0, 1);
+        return QImage();
+    }
 }
 QImage Spectrogram::renderBackground(uint) { return QImage(); }
 
 bool Spectrogram::isHUDDependingOnInput() const { return false; }
-bool Spectrogram::isScopeDependingOnInput() const { return false; }
+bool Spectrogram::isScopeDependingOnInput() const { return true; }
 bool Spectrogram::isBackgroundDependingOnInput() const { return false; }
+
+void Spectrogram::handleMouseDrag(const QPoint movement, const RescaleDirection rescaleDirection, const Qt::KeyboardModifiers rescaleModifiers)
+{
+    if (rescaleDirection == North) {
+        // Nort-South direction: Adjust the dB scale
+
+        if ((rescaleModifiers & Qt::ShiftModifier) == 0) {
+
+            // By default adjust the min dB value
+            m_dBmin += movement.y();
+
+        } else {
+
+            // Adjust max dB value if Shift is pressed.
+            m_dBmax += movement.y();
+
+        }
+
+        // Ensure the dB values lie in [-100, 0] (or rather [MIN_DB_VALUE, 0])
+        // 0 is the upper bound, everything below -70 dB is most likely noise
+        if (m_dBmax > 0) {
+            m_dBmax = 0;
+        }
+        if (m_dBmin < MIN_DB_VALUE) {
+            m_dBmin = MIN_DB_VALUE;
+        }
+        // Ensure there is at least 6 dB between the minimum and the maximum value;
+        // lower values hardly make sense
+        if (m_dBmax - m_dBmin < 6) {
+            if ((rescaleModifiers & Qt::ShiftModifier) == 0) {
+                // min was adjusted; Try to adjust the max value to maintain the
+                // minimum dB difference of 6 dB
+                m_dBmax = m_dBmin + 6;
+                if (m_dBmax > 0) {
+                    m_dBmax = 0;
+                    m_dBmin = -6;
+                }
+            } else {
+                // max was adjusted, adjust min
+                m_dBmin = m_dBmax - 6;
+                if (m_dBmin < MIN_DB_VALUE) {
+                    m_dBmin = MIN_DB_VALUE;
+                    m_dBmax = MIN_DB_VALUE+6;
+                }
+            }
+        }
+
+        m_parameterChanged = true;
+        forceUpdateHUD();
+        forceUpdateScope();
+
+    } else if (rescaleDirection == East) {
+        // East-West direction: Adjust the maximum frequency
+        m_freqMax -= 100*movement.x();
+        if (m_freqMax < MIN_FREQ_VALUE) {
+            m_freqMax = MIN_FREQ_VALUE;
+        }
+        if (m_freqMax > MAX_FREQ_VALUE) {
+            m_freqMax = MAX_FREQ_VALUE;
+        }
+        m_customFreq = true;
+
+        m_parameterChanged = true;
+        forceUpdateHUD();
+        forceUpdateScope();
+    }
+}
+
+
+
+void Spectrogram::slotResetMaxFreq()
+{
+    m_customFreq = false;
+    m_parameterChanged = true;
+    forceUpdateHUD();
+    forceUpdateScope();
+}
+
+void Spectrogram::resizeEvent(QResizeEvent *event)
+{
+    m_parameterChanged = true;
+    AbstractAudioScopeWidget::resizeEvent(event);
+}
+
+#undef SPECTROGRAM_HISTORY_SIZE
+#ifdef DEBUG_SPECTROGRAM
+#undef DEBUG_SPECTROGRAM
+#endif