lavfi/avf_showspectrum: reindent after last commit.
[ffmpeg.git] / libavfilter / avf_showcqt.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2014 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 "config.h"
22 #include "libavcodec/avfft.h"
23 #include "libavutil/avassert.h"
24 #include "libavutil/channel_layout.h"
25 #include "libavutil/opt.h"
26 #include "libavutil/xga_font_data.h"
27 #include "libavutil/eval.h"
28 #include "avfilter.h"
29 #include "internal.h"
30
31 #include <math.h>
32 #include <stdlib.h>
33
34 #if CONFIG_LIBFREETYPE
35 #include <ft2build.h>
36 #include FT_FREETYPE_H
37 #endif
38
39 /* this filter is designed to do 16 bins/semitones constant Q transform with Brown-Puckette algorithm
40  * start from E0 to D#10 (10 octaves)
41  * so there are 16 bins/semitones * 12 semitones/octaves * 10 octaves = 1920 bins
42  * match with full HD resolution */
43
44 #define VIDEO_WIDTH 1920
45 #define VIDEO_HEIGHT 1080
46 #define FONT_HEIGHT 32
47 #define SPECTOGRAM_HEIGHT ((VIDEO_HEIGHT-FONT_HEIGHT)/2)
48 #define SPECTOGRAM_START (VIDEO_HEIGHT-SPECTOGRAM_HEIGHT)
49 #define BASE_FREQ 20.051392800492
50 #define TLENGTH_MIN 0.001
51 #define TLENGTH_DEFAULT "384/f*tc/(384/f+tc)"
52 #define VOLUME_MIN 1e-10
53 #define VOLUME_MAX 100.0
54 #define FONTCOLOR_DEFAULT "st(0, (midi(f)-59.5)/12);" \
55     "st(1, if(between(ld(0),0,1), 0.5-0.5*cos(2*PI*ld(0)), 0));" \
56     "r(1-ld(1)) + b(ld(1))"
57
58 typedef struct {
59     FFTSample *values;
60     int start, len;
61 } Coeffs;
62
63 typedef struct {
64     const AVClass *class;
65     AVFrame *outpicref;
66     FFTContext *fft_context;
67     FFTComplex *fft_data;
68     FFTComplex *fft_result;
69     uint8_t *spectogram;
70     Coeffs coeffs[VIDEO_WIDTH];
71     uint8_t *font_alpha;
72     char *fontfile;     /* using freetype */
73     uint8_t fontcolor_value[VIDEO_WIDTH*3];  /* result of fontcolor option */
74     int64_t frame_count;
75     int spectogram_count;
76     int spectogram_index;
77     int fft_bits;
78     int remaining_fill;
79     char *tlength;
80     char *volume;
81     char *fontcolor;
82     double timeclamp;   /* lower timeclamp, time-accurate, higher timeclamp, freq-accurate (at low freq)*/
83     float coeffclamp;   /* lower coeffclamp, more precise, higher coeffclamp, faster */
84     int fullhd;         /* if true, output video is at full HD resolution, otherwise it will be halved */
85     float gamma;        /* lower gamma, more contrast, higher gamma, more range */
86     float gamma2;       /* gamma of bargraph */
87     int fps;            /* the required fps is so strict, so it's enough to be int, but 24000/1001 etc cannot be encoded */
88     int count;          /* fps * count = transform rate */
89     int draw_text;
90 } ShowCQTContext;
91
92 #define OFFSET(x) offsetof(ShowCQTContext, x)
93 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
94
95 static const AVOption showcqt_options[] = {
96     { "volume", "set volume", OFFSET(volume), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "16" }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
97     { "tlength", "set transform length", OFFSET(tlength), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = TLENGTH_DEFAULT }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
98     { "timeclamp", "set timeclamp", OFFSET(timeclamp), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, { .dbl = 0.17 }, 0.1, 1.0, FLAGS },
99     { "coeffclamp", "set coeffclamp", OFFSET(coeffclamp), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 }, 0.1, 10, FLAGS },
100     { "gamma", "set gamma", OFFSET(gamma), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 3 }, 1, 7, FLAGS },
101     { "gamma2", "set gamma of bargraph", OFFSET(gamma2), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 }, 1, 7, FLAGS },
102     { "fullhd", "set full HD resolution", OFFSET(fullhd), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 }, 0, 1, FLAGS },
103     { "fps", "set video fps", OFFSET(fps), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 25 }, 10, 100, FLAGS },
104     { "count", "set number of transform per frame", OFFSET(count), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 6 }, 1, 30, FLAGS },
105     { "fontfile", "set font file", OFFSET(fontfile), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
106     { "fontcolor", "set font color", OFFSET(fontcolor), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = FONTCOLOR_DEFAULT }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
107     { "text", "draw text", OFFSET(draw_text), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 }, 0, 1, FLAGS },
108     { NULL }
109 };
110
111 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showcqt);
112
113 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
114 {
115     int k;
116
117     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
118     av_fft_end(s->fft_context);
119     s->fft_context = NULL;
120     for (k = 0; k < VIDEO_WIDTH; k++)
121         av_freep(&s->coeffs[k].values);
122     av_freep(&s->fft_data);
123     av_freep(&s->fft_result);
124     av_freep(&s->spectogram);
125     av_freep(&s->font_alpha);
126     av_frame_free(&s->outpicref);
127 }
128
129 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
130 {
131     AVFilterFormats *formats = NULL;
132     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
133     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
134     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
135     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_FLT, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
136     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_NONE };
137     static const int64_t channel_layouts[] = { AV_CH_LAYOUT_STEREO, AV_CH_LAYOUT_STEREO_DOWNMIX, -1 };
138     static const int samplerates[] = { 44100, 48000, -1 };
139
140     /* set input audio formats */
141     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
142     if (!formats)
143         return AVERROR(ENOMEM);
144     ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats);
145
146     layouts = avfilter_make_format64_list(channel_layouts);
147     if (!layouts)
148         return AVERROR(ENOMEM);
149     ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts);
150
151     formats = ff_make_format_list(samplerates);
152     if (!formats)
153         return AVERROR(ENOMEM);
154     ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates);
155
156     /* set output video format */
157     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
158     if (!formats)
159         return AVERROR(ENOMEM);
160     ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats);
161
162     return 0;
163 }
164
165 #if CONFIG_LIBFREETYPE
166 static void load_freetype_font(AVFilterContext *ctx)
167 {
168     static const char str[] = "EF G A BC D ";
169     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
170     FT_Library lib = NULL;
171     FT_Face face = NULL;
172     int video_scale = s->fullhd ? 2 : 1;
173     int video_width = (VIDEO_WIDTH/2) * video_scale;
174     int font_height = (FONT_HEIGHT/2) * video_scale;
175     int font_width = 8 * video_scale;
176     int font_repeat = font_width * 12;
177     int linear_hori_advance = font_width * 65536;
178     int non_monospace_warning = 0;
179     int x;
180
181     s->font_alpha = NULL;
182
183     if (!s->fontfile)
184         return;
185
186     if (FT_Init_FreeType(&lib))
187         goto fail;
188
189     if (FT_New_Face(lib, s->fontfile, 0, &face))
190         goto fail;
191
192     if (FT_Set_Char_Size(face, 16*64, 0, 0, 0))
193         goto fail;
194
195     if (FT_Load_Char(face, 'A', FT_LOAD_RENDER))
196         goto fail;
197
198     if (FT_Set_Char_Size(face, 16*64 * linear_hori_advance / face->glyph->linearHoriAdvance, 0, 0, 0))
199         goto fail;
200
201     s->font_alpha = av_malloc_array(font_height, video_width);
202     if (!s->font_alpha)
203         goto fail;
204
205     memset(s->font_alpha, 0, font_height * video_width);
206
207     for (x = 0; x < 12; x++) {
208         int sx, sy, rx, bx, by, dx, dy;
209
210         if (str[x] == ' ')
211             continue;
212
213         if (FT_Load_Char(face, str[x], FT_LOAD_RENDER))
214             goto fail;
215
216         if (face->glyph->advance.x != font_width*64 && !non_monospace_warning) {
217             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Font is not monospace\n");
218             non_monospace_warning = 1;
219         }
220
221         sy = font_height - 4*video_scale - face->glyph->bitmap_top;
222         for (rx = 0; rx < 10; rx++) {
223             sx = rx * font_repeat + x * font_width + face->glyph->bitmap_left;
224             for (by = 0; by < face->glyph->bitmap.rows; by++) {
225                 dy = by + sy;
226                 if (dy < 0)
227                     continue;
228                 if (dy >= font_height)
229                     break;
230
231                 for (bx = 0; bx < face->glyph->bitmap.width; bx++) {
232                     dx = bx + sx;
233                     if (dx < 0)
234                         continue;
235                     if (dx >= video_width)
236                         break;
237                     s->font_alpha[dy*video_width+dx] = face->glyph->bitmap.buffer[by*face->glyph->bitmap.width+bx];
238                 }
239             }
240         }
241     }
242
243     FT_Done_Face(face);
244     FT_Done_FreeType(lib);
245     return;
246
247     fail:
248     av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Error while loading freetype font, using default font instead\n");
249     FT_Done_Face(face);
250     FT_Done_FreeType(lib);
251     av_freep(&s->font_alpha);
252     return;
253 }
254 #endif
255
256 static double a_weighting(void *p, double f)
257 {
258     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f*f*f);
259     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0) *
260            sqrt((f*f + 107.7*107.7) * (f*f + 737.9*737.9));
261     return ret;
262 }
263
264 static double b_weighting(void *p, double f)
265 {
266     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f*f);
267     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0) * sqrt(f*f + 158.5*158.5);
268     return ret;
269 }
270
271 static double c_weighting(void *p, double f)
272 {
273     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f);
274     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0);
275     return ret;
276 }
277
278 static double midi(void *p, double f)
279 {
280     return log2(f/440.0) * 12.0 + 69.0;
281 }
282
283 static double r_func(void *p, double x)
284 {
285     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
286     return (int)(x*255.0+0.5) << 16;
287 }
288
289 static double g_func(void *p, double x)
290 {
291     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
292     return (int)(x*255.0+0.5) << 8;
293 }
294
295 static double b_func(void *p, double x)
296 {
297     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
298     return (int)(x*255.0+0.5);
299 }
300
301 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
302 {
303     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
304     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
305     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
306     AVExpr *tlength_expr = NULL, *volume_expr = NULL, *fontcolor_expr = NULL;
307     uint8_t *fontcolor_value = s->fontcolor_value;
308     static const char * const expr_vars[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", NULL };
309     static const char * const expr_func_names[] = { "a_weighting", "b_weighting", "c_weighting", NULL };
310     static const char * const expr_fontcolor_func_names[] = { "midi", "r", "g", "b", NULL };
311     static double (* const expr_funcs[])(void *, double) = { a_weighting, b_weighting, c_weighting, NULL };
312     static double (* const expr_fontcolor_funcs[])(void *, double) = { midi, r_func, g_func, b_func, NULL };
313     int fft_len, k, x, ret;
314     int num_coeffs = 0;
315     int rate = inlink->sample_rate;
316     double max_len = rate * (double) s->timeclamp;
317     int video_scale = s->fullhd ? 2 : 1;
318     int video_width = (VIDEO_WIDTH/2) * video_scale;
319     int video_height = (VIDEO_HEIGHT/2) * video_scale;
320     int spectogram_height = (SPECTOGRAM_HEIGHT/2) * video_scale;
321
322     s->fft_bits = ceil(log2(max_len));
323     fft_len = 1 << s->fft_bits;
324
325     if (rate % (s->fps * s->count)) {
326         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Rate (%u) is not divisible by fps*count (%u*%u)\n", rate, s->fps, s->count);
327         return AVERROR(EINVAL);
328     }
329
330     s->fft_data         = av_malloc_array(fft_len, sizeof(*s->fft_data));
331     s->fft_result       = av_malloc_array(fft_len + 1, sizeof(*s->fft_result));
332     s->fft_context      = av_fft_init(s->fft_bits, 0);
333
334     if (!s->fft_data || !s->fft_result || !s->fft_context)
335         return AVERROR(ENOMEM);
336
337 #if CONFIG_LIBFREETYPE
338     load_freetype_font(ctx);
339 #else
340     if (s->fontfile)
341         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Freetype is not available, ignoring fontfile option\n");
342     s->font_alpha = NULL;
343 #endif
344
345     ret = av_expr_parse(&tlength_expr, s->tlength, expr_vars, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
346     if (ret < 0)
347         goto eval_error;
348
349     ret = av_expr_parse(&volume_expr, s->volume, expr_vars, expr_func_names,
350                         expr_funcs, NULL, NULL, 0, ctx);
351     if (ret < 0)
352         goto eval_error;
353
354     ret = av_expr_parse(&fontcolor_expr, s->fontcolor, expr_vars, expr_fontcolor_func_names,
355                         expr_fontcolor_funcs, NULL, NULL, 0, ctx);
356     if (ret < 0)
357         goto eval_error;
358
359     for (k = 0; k < VIDEO_WIDTH; k++) {
360         double freq = BASE_FREQ * exp2(k * (1.0/192.0));
361         double flen, center, tlength, volume;
362         int start, end;
363         double expr_vars_val[] = { s->timeclamp, s->timeclamp, freq, freq, freq, 0 };
364
365         tlength = av_expr_eval(tlength_expr, expr_vars_val, NULL);
366         if (isnan(tlength)) {
367             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: tlength is nan, setting it to %g\n", freq, s->timeclamp);
368             tlength = s->timeclamp;
369         } else if (tlength < TLENGTH_MIN) {
370             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: tlength is %g, setting it to %g\n", freq, tlength, TLENGTH_MIN);
371             tlength = TLENGTH_MIN;
372         } else if (tlength > s->timeclamp) {
373             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: tlength is %g, setting it to %g\n", freq, tlength, s->timeclamp);
374             tlength = s->timeclamp;
375         }
376
377         volume = FFABS(av_expr_eval(volume_expr, expr_vars_val, NULL));
378         if (isnan(volume)) {
379             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: volume is nan, setting it to 0\n", freq);
380             volume = VOLUME_MIN;
381         } else if (volume < VOLUME_MIN) {
382             volume = VOLUME_MIN;
383         } else if (volume > VOLUME_MAX) {
384             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: volume is %g, setting it to %g\n", freq, volume, VOLUME_MAX);
385             volume = VOLUME_MAX;
386         }
387
388         if (s->fullhd || !(k & 1)) {
389             int fontcolor = av_expr_eval(fontcolor_expr, expr_vars_val, NULL);
390             fontcolor_value[0] = (fontcolor >> 16) & 0xFF;
391             fontcolor_value[1] = (fontcolor >> 8) & 0xFF;
392             fontcolor_value[2] = fontcolor & 0xFF;
393             fontcolor_value += 3;
394         }
395
396         /* direct frequency domain windowing */
397         flen = 8.0 * fft_len / (tlength * rate);
398         center = freq * fft_len / rate;
399         start = FFMAX(0, ceil(center - 0.5 * flen));
400         end = FFMIN(fft_len, floor(center + 0.5 * flen));
401         s->coeffs[k].len = end - start + 1;
402         s->coeffs[k].start = start;
403         num_coeffs += s->coeffs[k].len;
404         s->coeffs[k].values = av_malloc_array(s->coeffs[k].len, sizeof(*s->coeffs[k].values));
405         if (!s->coeffs[k].values) {
406             ret = AVERROR(ENOMEM);
407             goto eval_error;
408         }
409         for (x = start; x <= end; x++) {
410             int sign = (x & 1) ? (-1) : 1;
411             double u = 2.0 * M_PI * (x - center) * (1.0/flen);
412             /* nuttall window */
413             double w = 0.355768 + 0.487396 * cos(u) + 0.144232 * cos(2*u) + 0.012604 * cos(3*u);
414             s->coeffs[k].values[x-start] = sign * volume * (1.0/fft_len) * w;
415         }
416     }
417     av_expr_free(fontcolor_expr);
418     av_expr_free(volume_expr);
419     av_expr_free(tlength_expr);
420     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "fft_len=%u, num_coeffs=%u\n", fft_len, num_coeffs);
421
422     outlink->w = video_width;
423     outlink->h = video_height;
424
425     s->spectogram_index = 0;
426     s->frame_count = 0;
427     s->spectogram_count = 0;
428     s->remaining_fill = fft_len >> 1;
429     memset(s->fft_data, 0, fft_len * sizeof(*s->fft_data));
430
431     s->outpicref = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
432     if (!s->outpicref)
433         return AVERROR(ENOMEM);
434
435     s->spectogram = av_calloc(spectogram_height, s->outpicref->linesize[0]);
436     if (!s->spectogram)
437         return AVERROR(ENOMEM);
438
439     outlink->sample_aspect_ratio = av_make_q(1, 1);
440     outlink->time_base = av_make_q(1, s->fps);
441     outlink->frame_rate = av_make_q(s->fps, 1);
442     return 0;
443
444 eval_error:
445     av_expr_free(fontcolor_expr);
446     av_expr_free(volume_expr);
447     av_expr_free(tlength_expr);
448     return ret;
449 }
450
451 static int plot_cqt(AVFilterLink *inlink)
452 {
453     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
454     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
455     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
456     int fft_len = 1 << s->fft_bits;
457     FFTSample result[VIDEO_WIDTH][4];
458     int x, y, ret = 0;
459     int linesize = s->outpicref->linesize[0];
460     int video_scale = s->fullhd ? 2 : 1;
461     int video_width = (VIDEO_WIDTH/2) * video_scale;
462     int spectogram_height = (SPECTOGRAM_HEIGHT/2) * video_scale;
463     int spectogram_start = (SPECTOGRAM_START/2) * video_scale;
464     int font_height = (FONT_HEIGHT/2) * video_scale;
465
466     /* real part contains left samples, imaginary part contains right samples */
467     memcpy(s->fft_result, s->fft_data, fft_len * sizeof(*s->fft_data));
468     av_fft_permute(s->fft_context, s->fft_result);
469     av_fft_calc(s->fft_context, s->fft_result);
470     s->fft_result[fft_len] = s->fft_result[0];
471
472     /* calculating cqt */
473     for (x = 0; x < VIDEO_WIDTH; x++) {
474         int u;
475         FFTComplex v = {0,0};
476         FFTComplex w = {0,0};
477         FFTComplex l, r;
478
479         for (u = 0; u < s->coeffs[x].len; u++) {
480             FFTSample value = s->coeffs[x].values[u];
481             int index = s->coeffs[x].start + u;
482             v.re += value * s->fft_result[index].re;
483             v.im += value * s->fft_result[index].im;
484             w.re += value * s->fft_result[fft_len - index].re;
485             w.im += value * s->fft_result[fft_len - index].im;
486         }
487
488         /* separate left and right, (and multiply by 2.0) */
489         l.re = v.re + w.re;
490         l.im = v.im - w.im;
491         r.re = w.im + v.im;
492         r.im = w.re - v.re;
493         /* result is power, not amplitude */
494         result[x][0] = l.re * l.re + l.im * l.im;
495         result[x][2] = r.re * r.re + r.im * r.im;
496         result[x][1] = 0.5f * (result[x][0] + result[x][2]);
497
498         if (s->gamma2 == 1.0f)
499             result[x][3] = result[x][1];
500         else if (s->gamma2 == 2.0f)
501             result[x][3] = sqrtf(result[x][1]);
502         else if (s->gamma2 == 3.0f)
503             result[x][3] = cbrtf(result[x][1]);
504         else if (s->gamma2 == 4.0f)
505             result[x][3] = sqrtf(sqrtf(result[x][1]));
506         else
507             result[x][3] = expf(logf(result[x][1]) * (1.0f / s->gamma2));
508
509         result[x][0] = FFMIN(1.0f, result[x][0]);
510         result[x][1] = FFMIN(1.0f, result[x][1]);
511         result[x][2] = FFMIN(1.0f, result[x][2]);
512         if (s->gamma == 1.0f) {
513             result[x][0] = 255.0f * result[x][0];
514             result[x][1] = 255.0f * result[x][1];
515             result[x][2] = 255.0f * result[x][2];
516         } else if (s->gamma == 2.0f) {
517             result[x][0] = 255.0f * sqrtf(result[x][0]);
518             result[x][1] = 255.0f * sqrtf(result[x][1]);
519             result[x][2] = 255.0f * sqrtf(result[x][2]);
520         } else if (s->gamma == 3.0f) {
521             result[x][0] = 255.0f * cbrtf(result[x][0]);
522             result[x][1] = 255.0f * cbrtf(result[x][1]);
523             result[x][2] = 255.0f * cbrtf(result[x][2]);
524         } else if (s->gamma == 4.0f) {
525             result[x][0] = 255.0f * sqrtf(sqrtf(result[x][0]));
526             result[x][1] = 255.0f * sqrtf(sqrtf(result[x][1]));
527             result[x][2] = 255.0f * sqrtf(sqrtf(result[x][2]));
528         } else {
529             result[x][0] = 255.0f * expf(logf(result[x][0]) * (1.0f / s->gamma));
530             result[x][1] = 255.0f * expf(logf(result[x][1]) * (1.0f / s->gamma));
531             result[x][2] = 255.0f * expf(logf(result[x][2]) * (1.0f / s->gamma));
532         }
533     }
534
535     if (!s->fullhd) {
536         for (x = 0; x < video_width; x++) {
537             result[x][0] = 0.5f * (result[2*x][0] + result[2*x+1][0]);
538             result[x][1] = 0.5f * (result[2*x][1] + result[2*x+1][1]);
539             result[x][2] = 0.5f * (result[2*x][2] + result[2*x+1][2]);
540             result[x][3] = 0.5f * (result[2*x][3] + result[2*x+1][3]);
541         }
542     }
543
544     for (x = 0; x < video_width; x++) {
545         s->spectogram[s->spectogram_index*linesize + 3*x] = result[x][0] + 0.5f;
546         s->spectogram[s->spectogram_index*linesize + 3*x + 1] = result[x][1] + 0.5f;
547         s->spectogram[s->spectogram_index*linesize + 3*x + 2] = result[x][2] + 0.5f;
548     }
549
550     /* drawing */
551     if (!s->spectogram_count) {
552         uint8_t *data = (uint8_t*) s->outpicref->data[0];
553         float rcp_result[VIDEO_WIDTH];
554         int total_length = linesize * spectogram_height;
555         int back_length = linesize * s->spectogram_index;
556
557         for (x = 0; x < video_width; x++)
558             rcp_result[x] = 1.0f / (result[x][3]+0.0001f);
559
560         /* drawing bar */
561         for (y = 0; y < spectogram_height; y++) {
562             float height = (spectogram_height - y) * (1.0f/spectogram_height);
563             uint8_t *lineptr = data + y * linesize;
564             for (x = 0; x < video_width; x++) {
565                 float mul;
566                 if (result[x][3] <= height) {
567                     *lineptr++ = 0;
568                     *lineptr++ = 0;
569                     *lineptr++ = 0;
570                 } else {
571                     mul = (result[x][3] - height) * rcp_result[x];
572                     *lineptr++ = mul * result[x][0] + 0.5f;
573                     *lineptr++ = mul * result[x][1] + 0.5f;
574                     *lineptr++ = mul * result[x][2] + 0.5f;
575                 }
576             }
577         }
578
579         /* drawing font */
580         if (s->font_alpha && s->draw_text) {
581             for (y = 0; y < font_height; y++) {
582                 uint8_t *lineptr = data + (spectogram_height + y) * linesize;
583                 uint8_t *spectogram_src = s->spectogram + s->spectogram_index * linesize;
584                 uint8_t *fontcolor_value = s->fontcolor_value;
585                 for (x = 0; x < video_width; x++) {
586                     uint8_t alpha = s->font_alpha[y*video_width+x];
587                     lineptr[3*x] = (spectogram_src[3*x] * (255-alpha) + fontcolor_value[0] * alpha + 255) >> 8;
588                     lineptr[3*x+1] = (spectogram_src[3*x+1] * (255-alpha) + fontcolor_value[1] * alpha + 255) >> 8;
589                     lineptr[3*x+2] = (spectogram_src[3*x+2] * (255-alpha) + fontcolor_value[2] * alpha + 255) >> 8;
590                     fontcolor_value += 3;
591                 }
592             }
593         } else if (s->draw_text) {
594             for (y = 0; y < font_height; y++) {
595                 uint8_t *lineptr = data + (spectogram_height + y) * linesize;
596                 memcpy(lineptr, s->spectogram + s->spectogram_index * linesize, video_width*3);
597             }
598             for (x = 0; x < video_width; x += video_width/10) {
599                 int u;
600                 static const char str[] = "EF G A BC D ";
601                 uint8_t *startptr = data + spectogram_height * linesize + x * 3;
602                 for (u = 0; str[u]; u++) {
603                     int v;
604                     for (v = 0; v < 16; v++) {
605                         uint8_t *p = startptr + v * linesize * video_scale + 8 * 3 * u * video_scale;
606                         int ux = x + 8 * u * video_scale;
607                         int mask;
608                         for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
609                             if (mask & avpriv_vga16_font[str[u] * 16 + v]) {
610                                 p[0] = s->fontcolor_value[3*ux];
611                                 p[1] = s->fontcolor_value[3*ux+1];
612                                 p[2] = s->fontcolor_value[3*ux+2];
613                                 if (video_scale == 2) {
614                                     p[linesize] = p[0];
615                                     p[linesize+1] = p[1];
616                                     p[linesize+2] = p[2];
617                                     p[3] = p[linesize+3] = s->fontcolor_value[3*ux+3];
618                                     p[4] = p[linesize+4] = s->fontcolor_value[3*ux+4];
619                                     p[5] = p[linesize+5] = s->fontcolor_value[3*ux+5];
620                                 }
621                             }
622                             p  += 3 * video_scale;
623                             ux += video_scale;
624                         }
625                     }
626                 }
627             }
628         } else {
629             for (y = 0; y < font_height; y++) {
630                 uint8_t *lineptr = data + (spectogram_height + y) * linesize;
631                 uint8_t *spectogram_src = s->spectogram + s->spectogram_index * linesize;
632                 for (x = 0; x < video_width; x++) {
633                     lineptr[3*x] = spectogram_src[3*x];
634                     lineptr[3*x+1] = spectogram_src[3*x+1];
635                     lineptr[3*x+2] = spectogram_src[3*x+2];
636                 }
637             }
638         }
639
640         /* drawing spectogram/sonogram */
641         data += spectogram_start * linesize;
642         memcpy(data, s->spectogram + s->spectogram_index*linesize, total_length - back_length);
643
644         data += total_length - back_length;
645         if (back_length)
646             memcpy(data, s->spectogram, back_length);
647
648         s->outpicref->pts = s->frame_count;
649         ret = ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
650         s->frame_count++;
651     }
652     s->spectogram_count = (s->spectogram_count + 1) % s->count;
653     s->spectogram_index = (s->spectogram_index + spectogram_height - 1) % spectogram_height;
654     return ret;
655 }
656
657 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
658 {
659     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
660     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
661     int step = inlink->sample_rate / (s->fps * s->count);
662     int fft_len = 1 << s->fft_bits;
663     int remaining;
664     float *audio_data;
665
666     if (!insamples) {
667         while (s->remaining_fill < (fft_len >> 1)) {
668             int ret, x;
669             memset(&s->fft_data[fft_len - s->remaining_fill], 0, sizeof(*s->fft_data) * s->remaining_fill);
670             ret = plot_cqt(inlink);
671             if (ret < 0)
672                 return ret;
673             for (x = 0; x < (fft_len-step); x++)
674                 s->fft_data[x] = s->fft_data[x+step];
675             s->remaining_fill += step;
676         }
677         return AVERROR_EOF;
678     }
679
680     remaining = insamples->nb_samples;
681     audio_data = (float*) insamples->data[0];
682
683     while (remaining) {
684         if (remaining >= s->remaining_fill) {
685             int i = insamples->nb_samples - remaining;
686             int j = fft_len - s->remaining_fill;
687             int m, ret;
688             for (m = 0; m < s->remaining_fill; m++) {
689                 s->fft_data[j+m].re = audio_data[2*(i+m)];
690                 s->fft_data[j+m].im = audio_data[2*(i+m)+1];
691             }
692             ret = plot_cqt(inlink);
693             if (ret < 0) {
694                 av_frame_free(&insamples);
695                 return ret;
696             }
697             remaining -= s->remaining_fill;
698             for (m = 0; m < fft_len-step; m++)
699                 s->fft_data[m] = s->fft_data[m+step];
700             s->remaining_fill = step;
701         } else {
702             int i = insamples->nb_samples - remaining;
703             int j = fft_len - s->remaining_fill;
704             int m;
705             for (m = 0; m < remaining; m++) {
706                 s->fft_data[m+j].re = audio_data[2*(i+m)];
707                 s->fft_data[m+j].im = audio_data[2*(i+m)+1];
708             }
709             s->remaining_fill -= remaining;
710             remaining = 0;
711         }
712     }
713     av_frame_free(&insamples);
714     return 0;
715 }
716
717 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
718 {
719     ShowCQTContext *s = outlink->src->priv;
720     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
721     int ret;
722
723     ret = ff_request_frame(inlink);
724     if (ret == AVERROR_EOF && s->outpicref)
725         filter_frame(inlink, NULL);
726     return ret;
727 }
728
729 static const AVFilterPad showcqt_inputs[] = {
730     {
731         .name         = "default",
732         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
733         .filter_frame = filter_frame,
734     },
735     { NULL }
736 };
737
738 static const AVFilterPad showcqt_outputs[] = {
739     {
740         .name          = "default",
741         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
742         .config_props  = config_output,
743         .request_frame = request_frame,
744     },
745     { NULL }
746 };
747
748 AVFilter ff_avf_showcqt = {
749     .name          = "showcqt",
750     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a CQT (Constant Q Transform) spectrum video output."),
751     .uninit        = uninit,
752     .query_formats = query_formats,
753     .priv_size     = sizeof(ShowCQTContext),
754     .inputs        = showcqt_inputs,
755     .outputs       = showcqt_outputs,
756     .priv_class    = &showcqt_class,
757 };