avfilter/af_sofalizer: Fix occured typo
[ffmpeg.git] / libavfilter / avf_showcqt.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2014-2015 Muhammad Faiz <mfcc64@gmail.com>
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 #include <math.h>
22 #include <stdlib.h>
23
24 #include "config.h"
25 #include "libavcodec/avfft.h"
26 #include "libavutil/avassert.h"
27 #include "libavutil/opt.h"
28 #include "libavutil/xga_font_data.h"
29 #include "libavutil/eval.h"
30 #include "libavutil/pixdesc.h"
31 #include "avfilter.h"
32 #include "internal.h"
33 #include "lavfutils.h"
34 #include "lswsutils.h"
35
36 #if CONFIG_LIBFREETYPE
37 #include <ft2build.h>
38 #include FT_FREETYPE_H
39 #endif
40
41 #include "avf_showcqt.h"
42
43 #define BASEFREQ        20.01523126408007475
44 #define ENDFREQ         20495.59681441799654
45 #define TLENGTH         "384*tc/(384+tc*f)"
46 #define TLENGTH_MIN     0.001
47 #define VOLUME_MAX      100.0
48 #define FONTCOLOR       "st(0, (midi(f)-59.5)/12);" \
49     "st(1, if(between(ld(0),0,1), 0.5-0.5*cos(2*PI*ld(0)), 0));" \
50     "r(1-ld(1)) + b(ld(1))"
51
52 #define OFFSET(x) offsetof(ShowCQTContext, x)
53 #define FLAGS (AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM)
54
55 static const AVOption showcqt_options[] = {
56     { "size",         "set video size", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, { .str = "1920x1080" },      0, 0,        FLAGS },
57     { "s",            "set video size", OFFSET(width), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, { .str = "1920x1080" },      0, 0,        FLAGS },
58     { "fps",          "set video rate", OFFSET(rate),  AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, { .str = "25" },             0, 0,        FLAGS },
59     { "rate",         "set video rate", OFFSET(rate),  AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, { .str = "25" },             0, 0,        FLAGS },
60     { "r",            "set video rate", OFFSET(rate),  AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, { .str = "25" },             0, 0,        FLAGS },
61     { "bar_h",   "set bargraph height", OFFSET(bar_h),        AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 },              -1, INT_MAX,  FLAGS },
62     { "axis_h",      "set axis height", OFFSET(axis_h),       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 },              -1, INT_MAX,  FLAGS },
63     { "sono_h",  "set sonogram height", OFFSET(sono_h),       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 },              -1, INT_MAX,  FLAGS },
64     { "fullhd",      "set fullhd size", OFFSET(fullhd),      AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 },                0, 1,        FLAGS },
65     { "sono_v",  "set sonogram volume", OFFSET(sono_v),    AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "16" },      CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
66     { "volume",  "set sonogram volume", OFFSET(sono_v),    AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "16" },      CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
67     { "bar_v",   "set bargraph volume", OFFSET(bar_v),     AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "sono_v" },  CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
68     { "volume2", "set bargraph volume", OFFSET(bar_v),     AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "sono_v" },  CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
69     { "sono_g",   "set sonogram gamma", OFFSET(sono_g),     AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 3.0 },            1.0, 7.0,      FLAGS },
70     { "gamma",    "set sonogram gamma", OFFSET(sono_g),     AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 3.0 },            1.0, 7.0,      FLAGS },
71     { "bar_g",    "set bargraph gamma", OFFSET(bar_g),      AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1.0 },            1.0, 7.0,      FLAGS },
72     { "gamma2",   "set bargraph gamma", OFFSET(bar_g),      AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1.0 },            1.0, 7.0,      FLAGS },
73     { "timeclamp",     "set timeclamp", OFFSET(timeclamp), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = 0.17 },           0.1, 1.0,      FLAGS },
74     { "tc",            "set timeclamp", OFFSET(timeclamp), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = 0.17 },           0.1, 1.0,      FLAGS },
75     { "basefreq", "set base frequency", OFFSET(basefreq),  AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = BASEFREQ },      10.0, 100000.0, FLAGS },
76     { "endfreq",   "set end frequency", OFFSET(endfreq),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = ENDFREQ },       10.0, 100000.0, FLAGS },
77     { "coeffclamp",   "set coeffclamp", OFFSET(coeffclamp), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1.0 },            0.1, 10.0,     FLAGS },
78     { "tlength",         "set tlength", OFFSET(tlength),   AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = TLENGTH },   CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
79     { "count",   "set transform count", OFFSET(count),        AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 6 },                1, 30,       FLAGS },
80     { "fcount",  "set frequency count", OFFSET(fcount),       AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 },                0, 10,       FLAGS },
81     { "fontfile",      "set axis font", OFFSET(fontfile),  AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL },      CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
82     { "fontcolor",    "set font color", OFFSET(fontcolor), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = FONTCOLOR }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
83     { "axisfile",     "set axis image", OFFSET(axisfile),  AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL },      CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
84     { "axis",              "draw axis", OFFSET(axis),        AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 },                0, 1,        FLAGS },
85     { "text",              "draw axis", OFFSET(axis),        AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 },                0, 1,        FLAGS },
86     { NULL }
87 };
88
89 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showcqt);
90
91 static void common_uninit(ShowCQTContext *s)
92 {
93     int k;
94
95     /* axis_frame may be non reference counted frame */
96     if (s->axis_frame && !s->axis_frame->buf[0]) {
97         av_freep(s->axis_frame->data);
98         for (k = 0; k < 4; k++)
99             s->axis_frame->data[k] = NULL;
100     }
101
102     av_frame_free(&s->axis_frame);
103     av_frame_free(&s->sono_frame);
104     av_fft_end(s->fft_ctx);
105     s->fft_ctx = NULL;
106     if (s->coeffs)
107         for (k = 0; k < s->cqt_len * 2; k++)
108             av_freep(&s->coeffs[k].val);
109     av_freep(&s->coeffs);
110     av_freep(&s->fft_data);
111     av_freep(&s->fft_result);
112     av_freep(&s->cqt_result);
113     av_freep(&s->c_buf);
114     av_freep(&s->h_buf);
115     av_freep(&s->rcp_h_buf);
116     av_freep(&s->freq);
117     av_freep(&s->sono_v_buf);
118     av_freep(&s->bar_v_buf);
119 }
120
121 static double *create_freq_table(double base, double end, int n)
122 {
123     double log_base, log_end;
124     double rcp_n = 1.0 / n;
125     double *freq;
126     int x;
127
128     freq = av_malloc_array(n, sizeof(*freq));
129     if (!freq)
130         return NULL;
131
132     log_base = log(base);
133     log_end  = log(end);
134     for (x = 0; x < n; x++) {
135         double log_freq = log_base + (x + 0.5) * (log_end - log_base) * rcp_n;
136         freq[x] = exp(log_freq);
137     }
138     return freq;
139 }
140
141 static double clip_with_log(void *log_ctx, const char *name,
142                             double val, double min, double max,
143                             double nan_replace, int idx)
144 {
145     int level = AV_LOG_WARNING;
146     if (isnan(val)) {
147         av_log(log_ctx, level, "[%d] %s is nan, setting it to %g.\n",
148                idx, name, nan_replace);
149         val = nan_replace;
150     } else if (val < min) {
151         av_log(log_ctx, level, "[%d] %s is too low (%g), setting it to %g.\n",
152                idx, name, val, min);
153         val = min;
154     } else if (val > max) {
155         av_log(log_ctx, level, "[%d] %s it too high (%g), setting it to %g.\n",
156                idx, name, val, max);
157         val = max;
158     }
159     return val;
160 }
161
162 static double a_weighting(void *p, double f)
163 {
164     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f*f*f);
165     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0) *
166            sqrt((f*f + 107.7*107.7) * (f*f + 737.9*737.9));
167     return ret;
168 }
169
170 static double b_weighting(void *p, double f)
171 {
172     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f*f);
173     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0) * sqrt(f*f + 158.5*158.5);
174     return ret;
175 }
176
177 static double c_weighting(void *p, double f)
178 {
179     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f);
180     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0);
181     return ret;
182 }
183
184 static int init_volume(ShowCQTContext *s)
185 {
186     const char *func_names[] = { "a_weighting", "b_weighting", "c_weighting", NULL };
187     const char *sono_names[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", "bar_v", NULL };
188     const char *bar_names[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", "sono_v", NULL };
189     double (*funcs[])(void *, double) = { a_weighting, b_weighting, c_weighting };
190     AVExpr *sono = NULL, *bar = NULL;
191     int x, ret = AVERROR(ENOMEM);
192
193     s->sono_v_buf = av_malloc_array(s->cqt_len, sizeof(*s->sono_v_buf));
194     s->bar_v_buf = av_malloc_array(s->cqt_len, sizeof(*s->bar_v_buf));
195     if (!s->sono_v_buf || !s->bar_v_buf)
196         goto error;
197
198     if ((ret = av_expr_parse(&sono, s->sono_v, sono_names, func_names, funcs, NULL, NULL, 0, s->ctx)) < 0)
199         goto error;
200
201     if ((ret = av_expr_parse(&bar, s->bar_v, bar_names, func_names, funcs, NULL, NULL, 0, s->ctx)) < 0)
202         goto error;
203
204     for (x = 0; x < s->cqt_len; x++) {
205         double vars[] = { s->timeclamp, s->timeclamp, s->freq[x], s->freq[x], s->freq[x], 0.0 };
206         double vol = clip_with_log(s->ctx, "sono_v", av_expr_eval(sono, vars, NULL), 0.0, VOLUME_MAX, 0.0, x);
207         vars[5] = vol;
208         vol = clip_with_log(s->ctx, "bar_v", av_expr_eval(bar, vars, NULL), 0.0, VOLUME_MAX, 0.0, x);
209         s->bar_v_buf[x] = vol * vol;
210         vars[5] = vol;
211         vol = clip_with_log(s->ctx, "sono_v", av_expr_eval(sono, vars, NULL), 0.0, VOLUME_MAX, 0.0, x);
212         s->sono_v_buf[x] = vol * vol;
213     }
214     av_expr_free(sono);
215     av_expr_free(bar);
216     return 0;
217
218 error:
219     av_freep(&s->sono_v_buf);
220     av_freep(&s->bar_v_buf);
221     av_expr_free(sono);
222     av_expr_free(bar);
223     return ret;
224 }
225
226 static void cqt_calc(FFTComplex *dst, const FFTComplex *src, const Coeffs *coeffs,
227                      int len, int fft_len)
228 {
229     int k, x, i, j;
230     for (k = 0; k < len; k++) {
231         FFTComplex l, r, a = {0,0}, b = {0,0};
232
233         for (x = 0; x < coeffs[k].len; x++) {
234             FFTSample u = coeffs[k].val[x];
235             i = coeffs[k].start + x;
236             j = fft_len - i;
237             a.re += u * src[i].re;
238             a.im += u * src[i].im;
239             b.re += u * src[j].re;
240             b.im += u * src[j].im;
241         }
242
243         /* separate left and right, (and multiply by 2.0) */
244         l.re = a.re + b.re;
245         l.im = a.im - b.im;
246         r.re = b.im + a.im;
247         r.im = b.re - a.re;
248         dst[k].re = l.re * l.re + l.im * l.im;
249         dst[k].im = r.re * r.re + r.im * r.im;
250     }
251 }
252
253 #if 0
254 static void cqt_calc_interleave(FFTComplex *dst, const FFTComplex *src, const Coeffs *coeffs,
255                                 int len, int fft_len)
256 {
257     int k, x, i, m;
258
259     for (k = 0; k < len; k++) {
260         FFTComplex l, r, a = {0,0}, b = {0,0};
261
262         m = 2 * k;
263         for (x = 0; x < coeffs[m].len; x++) {
264             FFTSample u = coeffs[m].val[x];
265             i = coeffs[m].start + x;
266             a.re += u * src[i].re;
267             a.im += u * src[i].im;
268         }
269
270         m++;
271         for (x = 0; x < coeffs[m].len; x++) {
272             FFTSample u = coeffs[m].val[x];
273             i = coeffs[m].start + x;
274             b.re += u * src[i].re;
275             b.im += u * src[i].im;
276         }
277
278         /* separate left and right, (and multiply by 2.0) */
279         l.re = a.re + b.re;
280         l.im = a.im - b.im;
281         r.re = b.im + a.im;
282         r.im = b.re - a.re;
283         dst[k].re = l.re * l.re + l.im * l.im;
284         dst[k].im = r.re * r.re + r.im * r.im;
285     }
286 }
287 #endif
288
289 static int init_cqt(ShowCQTContext *s)
290 {
291     const char *var_names[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", NULL };
292     AVExpr *expr = NULL;
293     int rate = s->ctx->inputs[0]->sample_rate;
294     int nb_cqt_coeffs = 0, nb_cqt_coeffs_r = 0;
295     int k, x, ret;
296
297     if ((ret = av_expr_parse(&expr, s->tlength, var_names, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, s->ctx)) < 0)
298         goto error;
299
300     ret = AVERROR(ENOMEM);
301     if (!(s->coeffs = av_calloc(s->cqt_len * 2, sizeof(*s->coeffs))))
302         goto error;
303
304     for (k = 0; k < s->cqt_len; k++) {
305         double vars[] = { s->timeclamp, s->timeclamp, s->freq[k], s->freq[k], s->freq[k] };
306         double flen, center, tlength;
307         int start, end, m = (s->cqt_coeffs_type == COEFFS_TYPE_INTERLEAVE) ? (2 * k) : k;
308
309         if (s->freq[k] > 0.5 * rate)
310             continue;
311         tlength = clip_with_log(s->ctx, "tlength", av_expr_eval(expr, vars, NULL),
312                                 TLENGTH_MIN, s->timeclamp, s->timeclamp, k);
313
314         flen = 8.0 * s->fft_len / (tlength * rate);
315         center = s->freq[k] * s->fft_len / rate;
316         start = FFMAX(0, ceil(center - 0.5 * flen));
317         end = FFMIN(s->fft_len, floor(center + 0.5 * flen));
318
319         s->coeffs[m].start = start & ~(s->cqt_align - 1);
320         s->coeffs[m].len = (end | (s->cqt_align - 1)) + 1 - s->coeffs[m].start;
321         nb_cqt_coeffs += s->coeffs[m].len;
322         if (!(s->coeffs[m].val = av_calloc(s->coeffs[m].len, sizeof(*s->coeffs[m].val))))
323             goto error;
324
325         if (s->cqt_coeffs_type == COEFFS_TYPE_INTERLEAVE) {
326             s->coeffs[m+1].start = (s->fft_len - end) & ~(s->cqt_align - 1);
327             s->coeffs[m+1].len = ((s->fft_len - start) | (s->cqt_align - 1)) + 1 - s->coeffs[m+1].start;
328             nb_cqt_coeffs_r += s->coeffs[m+1].len;
329             if (!(s->coeffs[m+1].val = av_calloc(s->coeffs[m+1].len, sizeof(*s->coeffs[m+1].val))))
330                 goto error;
331         }
332
333         for (x = start; x <= end; x++) {
334             int sign = (x & 1) ? (-1) : 1;
335             double y = 2.0 * M_PI * (x - center) * (1.0 / flen);
336             /* nuttall window */
337             double w = 0.355768 + 0.487396 * cos(y) + 0.144232 * cos(2*y) + 0.012604 * cos(3*y);
338             w *= sign * (1.0 / s->fft_len);
339             s->coeffs[m].val[x - s->coeffs[m].start] = w;
340             if (s->cqt_coeffs_type == COEFFS_TYPE_INTERLEAVE)
341                 s->coeffs[m+1].val[(s->fft_len - x) - s->coeffs[m+1].start] = w;
342         }
343     }
344
345     av_expr_free(expr);
346     if (s->cqt_coeffs_type == COEFFS_TYPE_DEFAULT)
347         av_log(s->ctx, AV_LOG_INFO, "nb_cqt_coeffs = %d.\n", nb_cqt_coeffs);
348     else
349         av_log(s->ctx, AV_LOG_INFO, "nb_cqt_coeffs = {%d,%d}.\n", nb_cqt_coeffs, nb_cqt_coeffs_r);
350     return 0;
351
352 error:
353     av_expr_free(expr);
354     if (s->coeffs)
355         for (k = 0; k < s->cqt_len * 2; k++)
356             av_freep(&s->coeffs[k].val);
357     av_freep(&s->coeffs);
358     return ret;
359 }
360
361 static AVFrame *alloc_frame_empty(enum AVPixelFormat format, int w, int h)
362 {
363     AVFrame *out;
364     out = av_frame_alloc();
365     if (!out)
366         return NULL;
367     out->format = format;
368     out->width = w;
369     out->height = h;
370     if (av_frame_get_buffer(out, 32) < 0) {
371         av_frame_free(&out);
372         return NULL;
373     }
374     if (format == AV_PIX_FMT_RGB24 || format == AV_PIX_FMT_RGBA) {
375         memset(out->data[0], 0, out->linesize[0] * h);
376     } else {
377         int hh = (format == AV_PIX_FMT_YUV420P || format == AV_PIX_FMT_YUVA420P) ? h / 2 : h;
378         memset(out->data[0], 16, out->linesize[0] * h);
379         memset(out->data[1], 128, out->linesize[1] * hh);
380         memset(out->data[2], 128, out->linesize[2] * hh);
381         if (out->data[3])
382             memset(out->data[3], 0, out->linesize[3] * h);
383     }
384     return out;
385 }
386
387 static enum AVPixelFormat convert_axis_pixel_format(enum AVPixelFormat format)
388 {
389     switch (format) {
390         case AV_PIX_FMT_RGB24:   format = AV_PIX_FMT_RGBA; break;
391         case AV_PIX_FMT_YUV444P: format = AV_PIX_FMT_YUVA444P; break;
392         case AV_PIX_FMT_YUV422P: format = AV_PIX_FMT_YUVA422P; break;
393         case AV_PIX_FMT_YUV420P: format = AV_PIX_FMT_YUVA420P; break;
394     }
395     return format;
396 }
397
398 static int init_axis_empty(ShowCQTContext *s)
399 {
400     if (!(s->axis_frame = alloc_frame_empty(convert_axis_pixel_format(s->format), s->width, s->axis_h)))
401         return AVERROR(ENOMEM);
402     return 0;
403 }
404
405 static int init_axis_from_file(ShowCQTContext *s)
406 {
407     uint8_t *tmp_data[4] = { NULL };
408     int tmp_linesize[4];
409     enum AVPixelFormat tmp_format;
410     int tmp_w, tmp_h, ret;
411
412     if ((ret = ff_load_image(tmp_data, tmp_linesize, &tmp_w, &tmp_h, &tmp_format,
413                              s->axisfile, s->ctx)) < 0)
414         goto error;
415
416     ret = AVERROR(ENOMEM);
417     if (!(s->axis_frame = av_frame_alloc()))
418         goto error;
419
420     if ((ret = ff_scale_image(s->axis_frame->data, s->axis_frame->linesize, s->width, s->axis_h,
421                               convert_axis_pixel_format(s->format), tmp_data, tmp_linesize, tmp_w, tmp_h,
422                               tmp_format, s->ctx)) < 0)
423         goto error;
424
425     s->axis_frame->width = s->width;
426     s->axis_frame->height = s->axis_h;
427     s->axis_frame->format = convert_axis_pixel_format(s->format);
428     av_freep(tmp_data);
429     return 0;
430
431 error:
432     av_frame_free(&s->axis_frame);
433     av_freep(tmp_data);
434     return ret;
435 }
436
437 static double midi(void *p, double f)
438 {
439     return log2(f/440.0) * 12.0 + 69.0;
440 }
441
442 static double r_func(void *p, double x)
443 {
444     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
445     return (int)(x*255.0+0.5) << 16;
446 }
447
448 static double g_func(void *p, double x)
449 {
450     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
451     return (int)(x*255.0+0.5) << 8;
452 }
453
454 static double b_func(void *p, double x)
455 {
456     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
457     return (int)(x*255.0+0.5);
458 }
459
460 static int init_axis_color(ShowCQTContext *s, AVFrame *tmp)
461 {
462     const char *var_names[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", NULL };
463     const char *func_names[] = { "midi", "r", "g", "b", NULL };
464     double (*funcs[])(void *, double) = { midi, r_func, g_func, b_func };
465     AVExpr *expr = NULL;
466     double *freq = NULL;
467     int x, y, ret;
468
469     if (s->basefreq != (double) BASEFREQ || s->endfreq != (double) ENDFREQ) {
470         av_log(s->ctx, AV_LOG_WARNING, "font axis rendering is not implemented in non-default frequency range,"
471                " please use axisfile option instead.\n");
472         return AVERROR(EINVAL);
473     }
474
475     if (s->cqt_len == 1920)
476         freq = s->freq;
477     else if (!(freq = create_freq_table(s->basefreq, s->endfreq, 1920)))
478         return AVERROR(ENOMEM);
479
480     if ((ret = av_expr_parse(&expr, s->fontcolor, var_names, func_names, funcs, NULL, NULL, 0, s->ctx)) < 0) {
481         if (freq != s->freq)
482             av_freep(&freq);
483         return ret;
484     }
485
486     for (x = 0; x < 1920; x++) {
487         double vars[] = { s->timeclamp, s->timeclamp, freq[x], freq[x], freq[x] };
488         int color = (int) av_expr_eval(expr, vars, NULL);
489         uint8_t r = (color >> 16) & 0xFF, g = (color >> 8) & 0xFF, b = color & 0xFF;
490         uint8_t *data = tmp->data[0];
491         int linesize = tmp->linesize[0];
492         for (y = 0; y < 32; y++) {
493             data[linesize * y + 4 * x] = r;
494             data[linesize * y + 4 * x + 1] = g;
495             data[linesize * y + 4 * x + 2] = b;
496             data[linesize * y + 4 * x + 3] = 0;
497         }
498     }
499
500     av_expr_free(expr);
501     if (freq != s->freq)
502         av_freep(&freq);
503     return 0;
504 }
505
506 static int render_freetype(ShowCQTContext *s, AVFrame *tmp)
507 {
508 #if CONFIG_LIBFREETYPE
509     const char *str = "EF G A BC D ";
510     uint8_t *data = tmp->data[0];
511     int linesize = tmp->linesize[0];
512     FT_Library lib = NULL;
513     FT_Face face = NULL;
514     int font_width = 16, font_height = 32;
515     int font_repeat = font_width * 12;
516     int linear_hori_advance = font_width * 65536;
517     int non_monospace_warning = 0;
518     int x;
519
520     if (!s->fontfile)
521         return AVERROR(EINVAL);
522
523     if (FT_Init_FreeType(&lib))
524         goto fail;
525
526     if (FT_New_Face(lib, s->fontfile, 0, &face))
527         goto fail;
528
529     if (FT_Set_Char_Size(face, 16*64, 0, 0, 0))
530         goto fail;
531
532     if (FT_Load_Char(face, 'A', FT_LOAD_RENDER))
533         goto fail;
534
535     if (FT_Set_Char_Size(face, 16*64 * linear_hori_advance / face->glyph->linearHoriAdvance, 0, 0, 0))
536         goto fail;
537
538     for (x = 0; x < 12; x++) {
539         int sx, sy, rx, bx, by, dx, dy;
540
541         if (str[x] == ' ')
542             continue;
543
544         if (FT_Load_Char(face, str[x], FT_LOAD_RENDER))
545             goto fail;
546
547         if (face->glyph->advance.x != font_width*64 && !non_monospace_warning) {
548             av_log(s->ctx, AV_LOG_WARNING, "font is not monospace.\n");
549             non_monospace_warning = 1;
550         }
551
552         sy = font_height - 8 - face->glyph->bitmap_top;
553         for (rx = 0; rx < 10; rx++) {
554             sx = rx * font_repeat + x * font_width + face->glyph->bitmap_left;
555             for (by = 0; by < face->glyph->bitmap.rows; by++) {
556                 dy = by + sy;
557                 if (dy < 0)
558                     continue;
559                 if (dy >= font_height)
560                     break;
561
562                 for (bx = 0; bx < face->glyph->bitmap.width; bx++) {
563                     dx = bx + sx;
564                     if (dx < 0)
565                         continue;
566                     if (dx >= 1920)
567                         break;
568                     data[dy*linesize+4*dx+3] = face->glyph->bitmap.buffer[by*face->glyph->bitmap.width+bx];
569                 }
570             }
571         }
572     }
573
574     FT_Done_Face(face);
575     FT_Done_FreeType(lib);
576     return 0;
577
578 fail:
579     av_log(s->ctx, AV_LOG_WARNING, "error while loading freetype font, using default font instead.\n");
580     FT_Done_Face(face);
581     FT_Done_FreeType(lib);
582     return AVERROR(EINVAL);
583 #else
584     if (s->fontfile)
585         av_log(s->ctx, AV_LOG_WARNING, "freetype is not available, ignoring fontfile option.\n");
586     return AVERROR(EINVAL);
587 #endif
588 }
589
590 static int render_default_font(AVFrame *tmp)
591 {
592     const char *str = "EF G A BC D ";
593     int x, u, v, mask;
594     uint8_t *data = tmp->data[0];
595     int linesize = tmp->linesize[0];
596
597     for (x = 0; x < 1920; x += 192) {
598         uint8_t *startptr = data + 4 * x;
599         for (u = 0; u < 12; u++) {
600             for (v = 0; v < 16; v++) {
601                 uint8_t *p = startptr + 2 * v * linesize + 16 * 4 * u;
602                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1, p += 8) {
603                     if (mask & avpriv_vga16_font[str[u] * 16 + v]) {
604                         p[3] = 255;
605                         p[7] = 255;
606                         p[linesize+3] = 255;
607                         p[linesize+7] = 255;
608                     }
609                 }
610             }
611         }
612     }
613
614     return 0;
615 }
616
617 static int init_axis_from_font(ShowCQTContext *s)
618 {
619     AVFrame *tmp = NULL;
620     int ret = AVERROR(ENOMEM);
621
622     if (!(tmp = alloc_frame_empty(AV_PIX_FMT_RGBA, 1920, 32)))
623         goto fail;
624
625     if (!(s->axis_frame = av_frame_alloc()))
626         goto fail;
627
628     if ((ret = init_axis_color(s, tmp)) < 0)
629         goto fail;
630
631     if (render_freetype(s, tmp) < 0 && (ret = render_default_font(tmp)) < 0)
632         goto fail;
633
634     if ((ret = ff_scale_image(s->axis_frame->data, s->axis_frame->linesize, s->width, s->axis_h,
635                               convert_axis_pixel_format(s->format), tmp->data, tmp->linesize,
636                               1920, 32, AV_PIX_FMT_RGBA, s->ctx)) < 0)
637         goto fail;
638
639     av_frame_free(&tmp);
640     s->axis_frame->width = s->width;
641     s->axis_frame->height = s->axis_h;
642     s->axis_frame->format = convert_axis_pixel_format(s->format);
643     return 0;
644
645 fail:
646     av_frame_free(&tmp);
647     av_frame_free(&s->axis_frame);
648     return ret;
649 }
650
651 static float calculate_gamma(float v, float g)
652 {
653     if (g == 1.0f)
654         return v;
655     if (g == 2.0f)
656         return sqrtf(v);
657     if (g == 3.0f)
658         return cbrtf(v);
659     if (g == 4.0f)
660         return sqrtf(sqrtf(v));
661     return expf(logf(v) / g);
662 }
663
664 static void rgb_from_cqt(ColorFloat *c, const FFTComplex *v, float g, int len)
665 {
666     int x;
667     for (x = 0; x < len; x++) {
668         c[x].rgb.r = 255.0f * calculate_gamma(FFMIN(1.0f, v[x].re), g);
669         c[x].rgb.g = 255.0f * calculate_gamma(FFMIN(1.0f, 0.5f * (v[x].re + v[x].im)), g);
670         c[x].rgb.b = 255.0f * calculate_gamma(FFMIN(1.0f, v[x].im), g);
671     }
672 }
673
674 static void yuv_from_cqt(ColorFloat *c, const FFTComplex *v, float gamma, int len)
675 {
676     int x;
677     for (x = 0; x < len; x++) {
678         float r, g, b;
679         r = calculate_gamma(FFMIN(1.0f, v[x].re), gamma);
680         g = calculate_gamma(FFMIN(1.0f, 0.5f * (v[x].re + v[x].im)), gamma);
681         b = calculate_gamma(FFMIN(1.0f, v[x].im), gamma);
682         c[x].yuv.y = 65.481f * r + 128.553f * g + 24.966f * b;
683         c[x].yuv.u = -37.797f * r - 74.203f * g + 112.0f * b;
684         c[x].yuv.v = 112.0f * r - 93.786f * g - 18.214 * b;
685     }
686 }
687
688 static void draw_bar_rgb(AVFrame *out, const float *h, const float *rcp_h,
689                          const ColorFloat *c, int bar_h)
690 {
691     int x, y, w = out->width;
692     float mul, ht, rcp_bar_h = 1.0f / bar_h;
693     uint8_t *v = out->data[0], *lp;
694     int ls = out->linesize[0];
695
696     for (y = 0; y < bar_h; y++) {
697         ht = (bar_h - y) * rcp_bar_h;
698         lp = v + y * ls;
699         for (x = 0; x < w; x++) {
700             if (h[x] <= ht) {
701                 *lp++ = 0;
702                 *lp++ = 0;
703                 *lp++ = 0;
704             } else {
705                 mul = (h[x] - ht) * rcp_h[x];
706                 *lp++ = mul * c[x].rgb.r + 0.5f;
707                 *lp++ = mul * c[x].rgb.g + 0.5f;
708                 *lp++ = mul * c[x].rgb.b + 0.5f;
709             }
710         }
711     }
712 }
713
714 static void draw_bar_yuv(AVFrame *out, const float *h, const float *rcp_h,
715                          const ColorFloat *c, int bar_h)
716 {
717     int x, y, yh, w = out->width;
718     float mul, ht, rcp_bar_h = 1.0f / bar_h;
719     uint8_t *vy = out->data[0], *vu = out->data[1], *vv = out->data[2];
720     uint8_t *lpy, *lpu, *lpv;
721     int lsy = out->linesize[0], lsu = out->linesize[1], lsv = out->linesize[2];
722     int fmt = out->format;
723
724     for (y = 0; y < bar_h; y += 2) {
725         yh = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? y / 2 : y;
726         ht = (bar_h - y) * rcp_bar_h;
727         lpy = vy + y * lsy;
728         lpu = vu + yh * lsu;
729         lpv = vv + yh * lsv;
730         for (x = 0; x < w; x += 2) {
731             if (h[x] <= ht) {
732                 *lpy++ = 16;
733                 *lpu++ = 128;
734                 *lpv++ = 128;
735             } else {
736                 mul = (h[x] - ht) * rcp_h[x];
737                 *lpy++ = mul * c[x].yuv.y + 16.5f;
738                 *lpu++ = mul * c[x].yuv.u + 128.5f;
739                 *lpv++ = mul * c[x].yuv.v + 128.5f;
740             }
741             /* u and v are skipped on yuv422p and yuv420p */
742             if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
743                 if (h[x+1] <= ht) {
744                     *lpy++ = 16;
745                     *lpu++ = 128;
746                     *lpv++ = 128;
747                 } else {
748                     mul = (h[x+1] - ht) * rcp_h[x+1];
749                     *lpy++ = mul * c[x+1].yuv.y + 16.5f;
750                     *lpu++ = mul * c[x+1].yuv.u + 128.5f;
751                     *lpv++ = mul * c[x+1].yuv.v + 128.5f;
752                 }
753             } else {
754                 if (h[x+1] <= ht) {
755                     *lpy++ = 16;
756                 } else {
757                     mul = (h[x+1] - ht) * rcp_h[x+1];
758                     *lpy++ = mul * c[x+1].yuv.y + 16.5f;
759                 }
760             }
761         }
762
763         ht = (bar_h - (y+1)) * rcp_bar_h;
764         lpy = vy + (y+1) * lsy;
765         lpu = vu + (y+1) * lsu;
766         lpv = vv + (y+1) * lsv;
767         for (x = 0; x < w; x += 2) {
768             /* u and v are skipped on yuv420p */
769             if (fmt != AV_PIX_FMT_YUV420P) {
770                 if (h[x] <= ht) {
771                     *lpy++ = 16;
772                     *lpu++ = 128;
773                     *lpv++ = 128;
774                 } else {
775                     mul = (h[x] - ht) * rcp_h[x];
776                     *lpy++ = mul * c[x].yuv.y + 16.5f;
777                     *lpu++ = mul * c[x].yuv.u + 128.5f;
778                     *lpv++ = mul * c[x].yuv.v + 128.5f;
779                 }
780             } else {
781                 if (h[x] <= ht) {
782                     *lpy++ = 16;
783                 } else {
784                     mul = (h[x] - ht) * rcp_h[x];
785                     *lpy++ = mul * c[x].yuv.y + 16.5f;
786                 }
787             }
788             /* u and v are skipped on yuv422p and yuv420p */
789             if (out->format == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
790                 if (h[x+1] <= ht) {
791                     *lpy++ = 16;
792                     *lpu++ = 128;
793                     *lpv++ = 128;
794                 } else {
795                     mul = (h[x+1] - ht) * rcp_h[x+1];
796                     *lpy++ = mul * c[x+1].yuv.y + 16.5f;
797                     *lpu++ = mul * c[x+1].yuv.u + 128.5f;
798                     *lpv++ = mul * c[x+1].yuv.v + 128.5f;
799                 }
800             } else {
801                 if (h[x+1] <= ht) {
802                     *lpy++ = 16;
803                 } else {
804                     mul = (h[x+1] - ht) * rcp_h[x+1];
805                     *lpy++ = mul * c[x+1].yuv.y + 16.5f;
806                 }
807             }
808         }
809     }
810 }
811
812 static void draw_axis_rgb(AVFrame *out, AVFrame *axis, const ColorFloat *c, int off)
813 {
814     int x, y, w = axis->width, h = axis->height;
815     float a, rcp_255 = 1.0f / 255.0f;
816     uint8_t *lp, *lpa;
817
818     for (y = 0; y < h; y++) {
819         lp = out->data[0] + (off + y) * out->linesize[0];
820         lpa = axis->data[0] + y * axis->linesize[0];
821         for (x = 0; x < w; x++) {
822             a = rcp_255 * lpa[3];
823             *lp++ = a * lpa[0] + (1.0f - a) * c[x].rgb.r + 0.5f;
824             *lp++ = a * lpa[1] + (1.0f - a) * c[x].rgb.g + 0.5f;
825             *lp++ = a * lpa[2] + (1.0f - a) * c[x].rgb.b + 0.5f;
826             lpa += 4;
827         }
828     }
829 }
830
831 static void draw_axis_yuv(AVFrame *out, AVFrame *axis, const ColorFloat *c, int off)
832 {
833     int fmt = out->format, x, y, yh, w = axis->width, h = axis->height;
834     int offh = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? off / 2 : off;
835     float a, rcp_255 = 1.0f / 255.0f;
836     uint8_t *vy = out->data[0], *vu = out->data[1], *vv = out->data[2];
837     uint8_t *vay = axis->data[0], *vau = axis->data[1], *vav = axis->data[2], *vaa = axis->data[3];
838     int lsy = out->linesize[0], lsu = out->linesize[1], lsv = out->linesize[2];
839     int lsay = axis->linesize[0], lsau = axis->linesize[1], lsav = axis->linesize[2], lsaa = axis->linesize[3];
840     uint8_t *lpy, *lpu, *lpv, *lpay, *lpau, *lpav, *lpaa;
841
842     for (y = 0; y < h; y += 2) {
843         yh = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? y / 2 : y;
844         lpy = vy + (off + y) * lsy;
845         lpu = vu + (offh + yh) * lsu;
846         lpv = vv + (offh + yh) * lsv;
847         lpay = vay + y * lsay;
848         lpau = vau + yh * lsau;
849         lpav = vav + yh * lsav;
850         lpaa = vaa + y * lsaa;
851         for (x = 0; x < w; x += 2) {
852             a = rcp_255 * (*lpaa++);
853             *lpy++ = a * (*lpay++) + (1.0f - a) * (c[x].yuv.y + 16.0f) + 0.5f;
854             *lpu++ = a * (*lpau++) + (1.0f - a) * (c[x].yuv.u + 128.0f) + 0.5f;
855             *lpv++ = a * (*lpav++) + (1.0f - a) * (c[x].yuv.v + 128.0f) + 0.5f;
856             /* u and v are skipped on yuv422p and yuv420p */
857             a = rcp_255 * (*lpaa++);
858             *lpy++ = a * (*lpay++) + (1.0f - a) * (c[x+1].yuv.y + 16.0f) + 0.5f;
859             if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
860                 *lpu++ = a * (*lpau++) + (1.0f - a) * (c[x+1].yuv.u + 128.0f) + 0.5f;
861                 *lpv++ = a * (*lpav++) + (1.0f - a) * (c[x+1].yuv.v + 128.0f) + 0.5f;
862             }
863         }
864
865         lpy = vy + (off + y + 1) * lsy;
866         lpu = vu + (off + y + 1) * lsu;
867         lpv = vv + (off + y + 1) * lsv;
868         lpay = vay + (y + 1) * lsay;
869         lpau = vau + (y + 1) * lsau;
870         lpav = vav + (y + 1) * lsav;
871         lpaa = vaa + (y + 1) * lsaa;
872         for (x = 0; x < out->width; x += 2) {
873             /* u and v are skipped on yuv420p */
874             a = rcp_255 * (*lpaa++);
875             *lpy++ = a * (*lpay++) + (1.0f - a) * (c[x].yuv.y + 16.0f) + 0.5f;
876             if (fmt != AV_PIX_FMT_YUV420P) {
877                 *lpu++ = a * (*lpau++) + (1.0f - a) * (c[x].yuv.u + 128.0f) + 0.5f;
878                 *lpv++ = a * (*lpav++) + (1.0f - a) * (c[x].yuv.v + 128.0f) + 0.5f;
879             }
880             /* u and v are skipped on yuv422p and yuv420p */
881             a = rcp_255 * (*lpaa++);
882             *lpy++ = a * (*lpay++) + (1.0f - a) * (c[x+1].yuv.y + 16.0f) + 0.5f;
883             if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
884                 *lpu++ = a * (*lpau++) + (1.0f - a) * (c[x+1].yuv.u + 128.0f) + 0.5f;
885                 *lpv++ = a * (*lpav++) + (1.0f - a) * (c[x+1].yuv.v + 128.0f) + 0.5f;
886             }
887         }
888     }
889 }
890
891 static void draw_sono(AVFrame *out, AVFrame *sono, int off, int idx)
892 {
893     int fmt = out->format, h = sono->height;
894     int nb_planes = (fmt == AV_PIX_FMT_RGB24) ? 1 : 3;
895     int offh = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? off / 2 : off;
896     int inc = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? 2 : 1;
897     int ls, i, y, yh;
898
899     ls = FFMIN(out->linesize[0], sono->linesize[0]);
900     for (y = 0; y < h; y++) {
901         memcpy(out->data[0] + (off + y) * out->linesize[0],
902                sono->data[0] + (idx + y) % h * sono->linesize[0], ls);
903     }
904
905     for (i = 1; i < nb_planes; i++) {
906         ls = FFMIN(out->linesize[i], sono->linesize[i]);
907         for (y = 0; y < h; y += inc) {
908             yh = (fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) ? y / 2 : y;
909             memcpy(out->data[i] + (offh + yh) * out->linesize[i],
910                    sono->data[i] + (idx + y) % h * sono->linesize[i], ls);
911         }
912     }
913 }
914
915 static void update_sono_rgb(AVFrame *sono, const ColorFloat *c, int idx)
916 {
917     int x, w = sono->width;
918     uint8_t *lp = sono->data[0] + idx * sono->linesize[0];
919
920     for (x = 0; x < w; x++) {
921         *lp++ = c[x].rgb.r + 0.5f;
922         *lp++ = c[x].rgb.g + 0.5f;
923         *lp++ = c[x].rgb.b + 0.5f;
924     }
925 }
926
927 static void update_sono_yuv(AVFrame *sono, const ColorFloat *c, int idx)
928 {
929     int x, fmt = sono->format, w = sono->width;
930     uint8_t *lpy = sono->data[0] + idx * sono->linesize[0];
931     uint8_t *lpu = sono->data[1] + idx * sono->linesize[1];
932     uint8_t *lpv = sono->data[2] + idx * sono->linesize[2];
933
934     for (x = 0; x < w; x += 2) {
935         *lpy++ = c[x].yuv.y + 16.5f;
936         *lpu++ = c[x].yuv.u + 128.5f;
937         *lpv++ = c[x].yuv.v + 128.5f;
938         *lpy++ = c[x+1].yuv.y + 16.5f;
939         if (fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
940             *lpu++ = c[x+1].yuv.u + 128.5f;
941             *lpv++ = c[x+1].yuv.v + 128.5f;
942         }
943     }
944 }
945
946 static void process_cqt(ShowCQTContext *s)
947 {
948     int x, i;
949     if (!s->sono_count) {
950         for (x = 0; x < s->cqt_len; x++) {
951             s->h_buf[x] = s->bar_v_buf[x] * 0.5f * (s->cqt_result[x].re + s->cqt_result[x].im);
952         }
953         if (s->fcount > 1) {
954             float rcp_fcount = 1.0f / s->fcount;
955             for (x = 0; x < s->width; x++) {
956                 float h = 0.0f;
957                 for (i = 0; i < s->fcount; i++)
958                     h += s->h_buf[s->fcount * x + i];
959                 s->h_buf[x] = rcp_fcount * h;
960             }
961         }
962         for (x = 0; x < s->width; x++) {
963             s->h_buf[x] = calculate_gamma(s->h_buf[x], s->bar_g);
964             s->rcp_h_buf[x] = 1.0f / (s->h_buf[x] + 0.0001f);
965         }
966     }
967
968     for (x = 0; x < s->cqt_len; x++) {
969         s->cqt_result[x].re *= s->sono_v_buf[x];
970         s->cqt_result[x].im *= s->sono_v_buf[x];
971     }
972
973     if (s->fcount > 1) {
974         float rcp_fcount = 1.0f / s->fcount;
975         for (x = 0; x < s->width; x++) {
976             FFTComplex result = {0.0f, 0.0f};
977             for (i = 0; i < s->fcount; i++) {
978                 result.re += s->cqt_result[s->fcount * x + i].re;
979                 result.im += s->cqt_result[s->fcount * x + i].im;
980             }
981             s->cqt_result[x].re = rcp_fcount * result.re;
982             s->cqt_result[x].im = rcp_fcount * result.im;
983         }
984     }
985
986     if (s->format == AV_PIX_FMT_RGB24)
987         rgb_from_cqt(s->c_buf, s->cqt_result, s->sono_g, s->width);
988     else
989         yuv_from_cqt(s->c_buf, s->cqt_result, s->sono_g, s->width);
990 }
991
992 static int plot_cqt(AVFilterContext *ctx)
993 {
994     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
995     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
996     int ret = 0;
997
998     memcpy(s->fft_result, s->fft_data, s->fft_len * sizeof(*s->fft_data));
999     av_fft_permute(s->fft_ctx, s->fft_result);
1000     av_fft_calc(s->fft_ctx, s->fft_result);
1001     s->fft_result[s->fft_len] = s->fft_result[0];
1002     s->cqt_calc(s->cqt_result, s->fft_result, s->coeffs, s->cqt_len, s->fft_len);
1003     process_cqt(s);
1004     if (s->sono_h)
1005         s->update_sono(s->sono_frame, s->c_buf, s->sono_idx);
1006     if (!s->sono_count) {
1007         AVFrame *out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
1008         if (!out)
1009             return AVERROR(ENOMEM);
1010         if (s->bar_h)
1011             s->draw_bar(out, s->h_buf, s->rcp_h_buf, s->c_buf, s->bar_h);
1012         if (s->axis_h)
1013             s->draw_axis(out, s->axis_frame, s->c_buf, s->bar_h);
1014         if (s->sono_h)
1015             s->draw_sono(out, s->sono_frame, s->bar_h + s->axis_h, s->sono_idx);
1016         out->pts = s->frame_count;
1017         ret = ff_filter_frame(outlink, out);
1018         s->frame_count++;
1019     }
1020     s->sono_count = (s->sono_count + 1) % s->count;
1021     if (s->sono_h)
1022         s->sono_idx = (s->sono_idx + s->sono_h - 1) % s->sono_h;
1023     return ret;
1024 }
1025
1026 /* main filter control */
1027 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
1028 {
1029     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
1030     s->ctx = ctx;
1031
1032     if (!s->fullhd) {
1033         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "fullhd option is deprecated, use size/s option instead.\n");
1034         if (s->width != 1920 || s->height != 1080) {
1035             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "fullhd set to 0 but with custom dimension.\n");
1036             return AVERROR(EINVAL);
1037         }
1038         s->width /= 2;
1039         s->height /= 2;
1040         s->fullhd = 1;
1041     }
1042
1043     if (s->axis_h < 0) {
1044         s->axis_h = s->width / 60;
1045         if (s->axis_h & 1)
1046             s->axis_h++;
1047         if (s->bar_h >= 0 && s->sono_h >= 0)
1048             s->axis_h = s->height - s->bar_h - s->sono_h;
1049         if (s->bar_h >= 0 && s->sono_h < 0)
1050             s->axis_h = FFMIN(s->axis_h, s->height - s->bar_h);
1051         if (s->bar_h < 0 && s->sono_h >= 0)
1052             s->axis_h = FFMIN(s->axis_h, s->height - s->sono_h);
1053     }
1054
1055     if (s->bar_h < 0) {
1056         s->bar_h = (s->height - s->axis_h) / 2;
1057         if (s->bar_h & 1)
1058             s->bar_h--;
1059         if (s->sono_h >= 0)
1060             s->bar_h = s->height - s->sono_h - s->axis_h;
1061     }
1062
1063     if (s->sono_h < 0)
1064         s->sono_h = s->height - s->axis_h - s->bar_h;
1065
1066     if ((s->width & 1) || (s->height & 1) || (s->bar_h & 1) || (s->axis_h & 1) || (s->sono_h & 1) ||
1067         (s->bar_h < 0) || (s->axis_h < 0) || (s->sono_h < 0) || (s->bar_h > s->height) ||
1068         (s->axis_h > s->height) || (s->sono_h > s->height) || (s->bar_h + s->axis_h + s->sono_h != s->height)) {
1069         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid dimension.\n");
1070         return AVERROR(EINVAL);
1071     }
1072
1073     if (!s->fcount) {
1074         do {
1075             s->fcount++;
1076         } while(s->fcount * s->width < 1920 && s->fcount < 10);
1077     }
1078
1079     return 0;
1080 }
1081
1082 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
1083 {
1084     common_uninit(ctx->priv);
1085 }
1086
1087 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
1088 {
1089     AVFilterFormats *formats = NULL;
1090     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
1091     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1092     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1093     enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_FLT, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
1094     enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
1095         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P,
1096         AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_NONE
1097     };
1098     int64_t channel_layouts[] = { AV_CH_LAYOUT_STEREO, AV_CH_LAYOUT_STEREO_DOWNMIX, -1 };
1099     int ret;
1100
1101     /* set input audio formats */
1102     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
1103     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats)) < 0)
1104         return ret;
1105
1106     layouts = avfilter_make_format64_list(channel_layouts);
1107     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
1108         return ret;
1109
1110     formats = ff_all_samplerates();
1111     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
1112         return ret;
1113
1114     /* set output video format */
1115     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
1116     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
1117         return ret;
1118
1119     return 0;
1120 }
1121
1122 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
1123 {
1124     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
1125     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1126     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
1127     int ret;
1128
1129     common_uninit(s);
1130
1131     outlink->w = s->width;
1132     outlink->h = s->height;
1133     s->format = outlink->format;
1134     outlink->sample_aspect_ratio = av_make_q(1, 1);
1135     outlink->frame_rate = s->rate;
1136     outlink->time_base = av_inv_q(s->rate);
1137     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "video: %dx%d %s %d/%d fps, bar_h = %d, axis_h = %d, sono_h = %d.\n",
1138            s->width, s->height, av_get_pix_fmt_name(s->format), s->rate.num, s->rate.den,
1139            s->bar_h, s->axis_h, s->sono_h);
1140
1141     s->cqt_len = s->width * s->fcount;
1142     if (!(s->freq = create_freq_table(s->basefreq, s->endfreq, s->cqt_len)))
1143         return AVERROR(ENOMEM);
1144
1145     if ((ret = init_volume(s)) < 0)
1146         return ret;
1147
1148     s->fft_bits = ceil(log2(inlink->sample_rate * s->timeclamp));
1149     s->fft_len = 1 << s->fft_bits;
1150     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "fft_len = %d, cqt_len = %d.\n", s->fft_len, s->cqt_len);
1151
1152     s->fft_ctx = av_fft_init(s->fft_bits, 0);
1153     s->fft_data = av_calloc(s->fft_len, sizeof(*s->fft_data));
1154     s->fft_result = av_calloc(s->fft_len + 64, sizeof(*s->fft_result));
1155     s->cqt_result = av_malloc_array(s->cqt_len, sizeof(*s->cqt_result));
1156     if (!s->fft_ctx || !s->fft_data || !s->fft_result || !s->cqt_result)
1157         return AVERROR(ENOMEM);
1158
1159     s->cqt_align = 1;
1160     s->cqt_coeffs_type = COEFFS_TYPE_DEFAULT;
1161     s->cqt_calc = cqt_calc;
1162     s->draw_sono = draw_sono;
1163     if (s->format == AV_PIX_FMT_RGB24) {
1164         s->draw_bar = draw_bar_rgb;
1165         s->draw_axis = draw_axis_rgb;
1166         s->update_sono = update_sono_rgb;
1167     } else {
1168         s->draw_bar = draw_bar_yuv;
1169         s->draw_axis = draw_axis_yuv;
1170         s->update_sono = update_sono_yuv;
1171     }
1172
1173     if ((ret = init_cqt(s)) < 0)
1174         return ret;
1175
1176     if (s->axis_h) {
1177         if (!s->axis) {
1178             if ((ret = init_axis_empty(s)) < 0)
1179                 return ret;
1180         } else if (s->axisfile) {
1181             if (init_axis_from_file(s) < 0) {
1182                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "loading axis image failed, fallback to font rendering.\n");
1183                 if (init_axis_from_font(s) < 0) {
1184                     av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "loading axis font failed, disable text drawing.\n");
1185                     if ((ret = init_axis_empty(s)) < 0)
1186                         return ret;
1187                 }
1188             }
1189         } else {
1190             if (init_axis_from_font(s) < 0) {
1191                 av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "loading axis font failed, disable text drawing.\n");
1192                 if ((ret = init_axis_empty(s)) < 0)
1193                     return ret;
1194             }
1195         }
1196     }
1197
1198     if (s->sono_h) {
1199         s->sono_frame = alloc_frame_empty((outlink->format == AV_PIX_FMT_YUV420P) ?
1200                         AV_PIX_FMT_YUV422P : outlink->format, s->width, s->sono_h);
1201         if (!s->sono_frame)
1202             return AVERROR(ENOMEM);
1203     }
1204
1205     s->h_buf = av_malloc_array(s->cqt_len, sizeof (*s->h_buf));
1206     s->rcp_h_buf = av_malloc_array(s->width, sizeof(*s->rcp_h_buf));
1207     s->c_buf = av_malloc_array(s->width, sizeof(*s->c_buf));
1208     if (!s->h_buf || !s->rcp_h_buf || !s->c_buf)
1209         return AVERROR(ENOMEM);
1210
1211     s->sono_count = 0;
1212     s->frame_count = 0;
1213     s->sono_idx = 0;
1214     s->remaining_fill = s->fft_len / 2;
1215     s->remaining_frac = 0;
1216     s->step_frac = av_div_q(av_make_q(inlink->sample_rate, s->count) , s->rate);
1217     s->step = (int)(s->step_frac.num / s->step_frac.den);
1218     s->step_frac.num %= s->step_frac.den;
1219     if (s->step_frac.num) {
1220         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "audio: %d Hz, step = %d + %d/%d.\n",
1221                inlink->sample_rate, s->step, s->step_frac.num, s->step_frac.den);
1222         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "fractional step.\n");
1223     } else {
1224         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "audio: %d Hz, step = %d.\n",
1225                inlink->sample_rate, s->step);
1226     }
1227
1228     return 0;
1229 }
1230
1231
1232 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1233 {
1234     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1235     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
1236     int remaining, step, ret, x, i, j, m;
1237     float *audio_data;
1238
1239     if (!insamples) {
1240         while (s->remaining_fill < s->fft_len / 2) {
1241             memset(&s->fft_data[s->fft_len - s->remaining_fill], 0, sizeof(*s->fft_data) * s->remaining_fill);
1242             ret = plot_cqt(ctx);
1243             if (ret < 0)
1244                 return ret;
1245
1246             step = s->step + (s->step_frac.num + s->remaining_frac) / s->step_frac.den;
1247             s->remaining_frac = (s->step_frac.num + s->remaining_frac) % s->step_frac.den;
1248             for (x = 0; x < (s->fft_len-step); x++)
1249                 s->fft_data[x] = s->fft_data[x+step];
1250             s->remaining_fill += step;
1251         }
1252         return AVERROR_EOF;
1253     }
1254
1255     remaining = insamples->nb_samples;
1256     audio_data = (float*) insamples->data[0];
1257
1258     while (remaining) {
1259         i = insamples->nb_samples - remaining;
1260         j = s->fft_len - s->remaining_fill;
1261         if (remaining >= s->remaining_fill) {
1262             for (m = 0; m < s->remaining_fill; m++) {
1263                 s->fft_data[j+m].re = audio_data[2*(i+m)];
1264                 s->fft_data[j+m].im = audio_data[2*(i+m)+1];
1265             }
1266             ret = plot_cqt(ctx);
1267             if (ret < 0) {
1268                 av_frame_free(&insamples);
1269                 return ret;
1270             }
1271             remaining -= s->remaining_fill;
1272             step = s->step + (s->step_frac.num + s->remaining_frac) / s->step_frac.den;
1273             s->remaining_frac = (s->step_frac.num + s->remaining_frac) % s->step_frac.den;
1274             for (m = 0; m < s->fft_len-step; m++)
1275                 s->fft_data[m] = s->fft_data[m+step];
1276             s->remaining_fill = step;
1277         } else {
1278             for (m = 0; m < remaining; m++) {
1279                 s->fft_data[j+m].re = audio_data[2*(i+m)];
1280                 s->fft_data[j+m].im = audio_data[2*(i+m)+1];
1281             }
1282             s->remaining_fill -= remaining;
1283             remaining = 0;
1284         }
1285     }
1286     av_frame_free(&insamples);
1287     return 0;
1288 }
1289
1290 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
1291 {
1292     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
1293     int ret;
1294
1295     ret = ff_request_frame(inlink);
1296     if (ret == AVERROR_EOF)
1297         filter_frame(inlink, NULL);
1298     return ret;
1299 }
1300
1301 static const AVFilterPad showcqt_inputs[] = {
1302     {
1303         .name         = "default",
1304         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1305         .filter_frame = filter_frame,
1306     },
1307     { NULL }
1308 };
1309
1310 static const AVFilterPad showcqt_outputs[] = {
1311     {
1312         .name          = "default",
1313         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1314         .config_props  = config_output,
1315         .request_frame = request_frame,
1316     },
1317     { NULL }
1318 };
1319
1320 AVFilter ff_avf_showcqt = {
1321     .name          = "showcqt",
1322     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a CQT (Constant/Clamped Q Transform) spectrum video output."),
1323     .init          = init,
1324     .uninit        = uninit,
1325     .query_formats = query_formats,
1326     .priv_size     = sizeof(ShowCQTContext),
1327     .inputs        = showcqt_inputs,
1328     .outputs       = showcqt_outputs,
1329     .priv_class    = &showcqt_class,
1330 };