avfilter/all: propagate errors of functions from avfilter/formats
[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     int ret;
140
141     /* set input audio formats */
142     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
143     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats)) < 0)
144         return ret;
145
146     layouts = avfilter_make_format64_list(channel_layouts);
147     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
148         return ret;
149
150     formats = ff_make_format_list(samplerates);
151     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
152         return ret;
153
154     /* set output video format */
155     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
156     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
157         return ret;
158
159     return 0;
160 }
161
162 #if CONFIG_LIBFREETYPE
163 static void load_freetype_font(AVFilterContext *ctx)
164 {
165     static const char str[] = "EF G A BC D ";
166     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
167     FT_Library lib = NULL;
168     FT_Face face = NULL;
169     int video_scale = s->fullhd ? 2 : 1;
170     int video_width = (VIDEO_WIDTH/2) * video_scale;
171     int font_height = (FONT_HEIGHT/2) * video_scale;
172     int font_width = 8 * video_scale;
173     int font_repeat = font_width * 12;
174     int linear_hori_advance = font_width * 65536;
175     int non_monospace_warning = 0;
176     int x;
177
178     s->font_alpha = NULL;
179
180     if (!s->fontfile)
181         return;
182
183     if (FT_Init_FreeType(&lib))
184         goto fail;
185
186     if (FT_New_Face(lib, s->fontfile, 0, &face))
187         goto fail;
188
189     if (FT_Set_Char_Size(face, 16*64, 0, 0, 0))
190         goto fail;
191
192     if (FT_Load_Char(face, 'A', FT_LOAD_RENDER))
193         goto fail;
194
195     if (FT_Set_Char_Size(face, 16*64 * linear_hori_advance / face->glyph->linearHoriAdvance, 0, 0, 0))
196         goto fail;
197
198     s->font_alpha = av_malloc_array(font_height, video_width);
199     if (!s->font_alpha)
200         goto fail;
201
202     memset(s->font_alpha, 0, font_height * video_width);
203
204     for (x = 0; x < 12; x++) {
205         int sx, sy, rx, bx, by, dx, dy;
206
207         if (str[x] == ' ')
208             continue;
209
210         if (FT_Load_Char(face, str[x], FT_LOAD_RENDER))
211             goto fail;
212
213         if (face->glyph->advance.x != font_width*64 && !non_monospace_warning) {
214             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Font is not monospace\n");
215             non_monospace_warning = 1;
216         }
217
218         sy = font_height - 4*video_scale - face->glyph->bitmap_top;
219         for (rx = 0; rx < 10; rx++) {
220             sx = rx * font_repeat + x * font_width + face->glyph->bitmap_left;
221             for (by = 0; by < face->glyph->bitmap.rows; by++) {
222                 dy = by + sy;
223                 if (dy < 0)
224                     continue;
225                 if (dy >= font_height)
226                     break;
227
228                 for (bx = 0; bx < face->glyph->bitmap.width; bx++) {
229                     dx = bx + sx;
230                     if (dx < 0)
231                         continue;
232                     if (dx >= video_width)
233                         break;
234                     s->font_alpha[dy*video_width+dx] = face->glyph->bitmap.buffer[by*face->glyph->bitmap.width+bx];
235                 }
236             }
237         }
238     }
239
240     FT_Done_Face(face);
241     FT_Done_FreeType(lib);
242     return;
243
244     fail:
245     av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Error while loading freetype font, using default font instead\n");
246     FT_Done_Face(face);
247     FT_Done_FreeType(lib);
248     av_freep(&s->font_alpha);
249     return;
250 }
251 #endif
252
253 static double a_weighting(void *p, double f)
254 {
255     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f*f*f);
256     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0) *
257            sqrt((f*f + 107.7*107.7) * (f*f + 737.9*737.9));
258     return ret;
259 }
260
261 static double b_weighting(void *p, double f)
262 {
263     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f*f);
264     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0) * sqrt(f*f + 158.5*158.5);
265     return ret;
266 }
267
268 static double c_weighting(void *p, double f)
269 {
270     double ret = 12200.0*12200.0 * (f*f);
271     ret /= (f*f + 20.6*20.6) * (f*f + 12200.0*12200.0);
272     return ret;
273 }
274
275 static double midi(void *p, double f)
276 {
277     return log2(f/440.0) * 12.0 + 69.0;
278 }
279
280 static double r_func(void *p, double x)
281 {
282     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
283     return (int)(x*255.0+0.5) << 16;
284 }
285
286 static double g_func(void *p, double x)
287 {
288     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
289     return (int)(x*255.0+0.5) << 8;
290 }
291
292 static double b_func(void *p, double x)
293 {
294     x = av_clipd(x, 0.0, 1.0);
295     return (int)(x*255.0+0.5);
296 }
297
298 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
299 {
300     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
301     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
302     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
303     AVExpr *tlength_expr = NULL, *volume_expr = NULL, *fontcolor_expr = NULL;
304     uint8_t *fontcolor_value = s->fontcolor_value;
305     static const char * const expr_vars[] = { "timeclamp", "tc", "frequency", "freq", "f", NULL };
306     static const char * const expr_func_names[] = { "a_weighting", "b_weighting", "c_weighting", NULL };
307     static const char * const expr_fontcolor_func_names[] = { "midi", "r", "g", "b", NULL };
308     static double (* const expr_funcs[])(void *, double) = { a_weighting, b_weighting, c_weighting, NULL };
309     static double (* const expr_fontcolor_funcs[])(void *, double) = { midi, r_func, g_func, b_func, NULL };
310     int fft_len, k, x, ret;
311     int num_coeffs = 0;
312     int rate = inlink->sample_rate;
313     double max_len = rate * (double) s->timeclamp;
314     int video_scale = s->fullhd ? 2 : 1;
315     int video_width = (VIDEO_WIDTH/2) * video_scale;
316     int video_height = (VIDEO_HEIGHT/2) * video_scale;
317     int spectogram_height = (SPECTOGRAM_HEIGHT/2) * video_scale;
318
319     s->fft_bits = ceil(log2(max_len));
320     fft_len = 1 << s->fft_bits;
321
322     if (rate % (s->fps * s->count)) {
323         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Rate (%u) is not divisible by fps*count (%u*%u)\n", rate, s->fps, s->count);
324         return AVERROR(EINVAL);
325     }
326
327     s->fft_data         = av_malloc_array(fft_len, sizeof(*s->fft_data));
328     s->fft_result       = av_malloc_array(fft_len + 1, sizeof(*s->fft_result));
329     s->fft_context      = av_fft_init(s->fft_bits, 0);
330
331     if (!s->fft_data || !s->fft_result || !s->fft_context)
332         return AVERROR(ENOMEM);
333
334 #if CONFIG_LIBFREETYPE
335     load_freetype_font(ctx);
336 #else
337     if (s->fontfile)
338         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Freetype is not available, ignoring fontfile option\n");
339     s->font_alpha = NULL;
340 #endif
341
342     ret = av_expr_parse(&tlength_expr, s->tlength, expr_vars, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
343     if (ret < 0)
344         goto eval_error;
345
346     ret = av_expr_parse(&volume_expr, s->volume, expr_vars, expr_func_names,
347                         expr_funcs, NULL, NULL, 0, ctx);
348     if (ret < 0)
349         goto eval_error;
350
351     ret = av_expr_parse(&fontcolor_expr, s->fontcolor, expr_vars, expr_fontcolor_func_names,
352                         expr_fontcolor_funcs, NULL, NULL, 0, ctx);
353     if (ret < 0)
354         goto eval_error;
355
356     for (k = 0; k < VIDEO_WIDTH; k++) {
357         double freq = BASE_FREQ * exp2(k * (1.0/192.0));
358         double flen, center, tlength, volume;
359         int start, end;
360         double expr_vars_val[] = { s->timeclamp, s->timeclamp, freq, freq, freq, 0 };
361
362         tlength = av_expr_eval(tlength_expr, expr_vars_val, NULL);
363         if (isnan(tlength)) {
364             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: tlength is nan, setting it to %g\n", freq, s->timeclamp);
365             tlength = s->timeclamp;
366         } else if (tlength < TLENGTH_MIN) {
367             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: tlength is %g, setting it to %g\n", freq, tlength, TLENGTH_MIN);
368             tlength = TLENGTH_MIN;
369         } else if (tlength > s->timeclamp) {
370             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: tlength is %g, setting it to %g\n", freq, tlength, s->timeclamp);
371             tlength = s->timeclamp;
372         }
373
374         volume = FFABS(av_expr_eval(volume_expr, expr_vars_val, NULL));
375         if (isnan(volume)) {
376             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: volume is nan, setting it to 0\n", freq);
377             volume = VOLUME_MIN;
378         } else if (volume < VOLUME_MIN) {
379             volume = VOLUME_MIN;
380         } else if (volume > VOLUME_MAX) {
381             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "at freq %g: volume is %g, setting it to %g\n", freq, volume, VOLUME_MAX);
382             volume = VOLUME_MAX;
383         }
384
385         if (s->fullhd || !(k & 1)) {
386             int fontcolor = av_expr_eval(fontcolor_expr, expr_vars_val, NULL);
387             fontcolor_value[0] = (fontcolor >> 16) & 0xFF;
388             fontcolor_value[1] = (fontcolor >> 8) & 0xFF;
389             fontcolor_value[2] = fontcolor & 0xFF;
390             fontcolor_value += 3;
391         }
392
393         /* direct frequency domain windowing */
394         flen = 8.0 * fft_len / (tlength * rate);
395         center = freq * fft_len / rate;
396         start = FFMAX(0, ceil(center - 0.5 * flen));
397         end = FFMIN(fft_len, floor(center + 0.5 * flen));
398         s->coeffs[k].len = end - start + 1;
399         s->coeffs[k].start = start;
400         num_coeffs += s->coeffs[k].len;
401         s->coeffs[k].values = av_malloc_array(s->coeffs[k].len, sizeof(*s->coeffs[k].values));
402         if (!s->coeffs[k].values) {
403             ret = AVERROR(ENOMEM);
404             goto eval_error;
405         }
406         for (x = start; x <= end; x++) {
407             int sign = (x & 1) ? (-1) : 1;
408             double u = 2.0 * M_PI * (x - center) * (1.0/flen);
409             /* nuttall window */
410             double w = 0.355768 + 0.487396 * cos(u) + 0.144232 * cos(2*u) + 0.012604 * cos(3*u);
411             s->coeffs[k].values[x-start] = sign * volume * (1.0/fft_len) * w;
412         }
413     }
414     av_expr_free(fontcolor_expr);
415     av_expr_free(volume_expr);
416     av_expr_free(tlength_expr);
417     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "fft_len=%u, num_coeffs=%u\n", fft_len, num_coeffs);
418
419     outlink->w = video_width;
420     outlink->h = video_height;
421
422     s->spectogram_index = 0;
423     s->frame_count = 0;
424     s->spectogram_count = 0;
425     s->remaining_fill = fft_len >> 1;
426     memset(s->fft_data, 0, fft_len * sizeof(*s->fft_data));
427
428     s->outpicref = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
429     if (!s->outpicref)
430         return AVERROR(ENOMEM);
431
432     s->spectogram = av_calloc(spectogram_height, s->outpicref->linesize[0]);
433     if (!s->spectogram)
434         return AVERROR(ENOMEM);
435
436     outlink->sample_aspect_ratio = av_make_q(1, 1);
437     outlink->time_base = av_make_q(1, s->fps);
438     outlink->frame_rate = av_make_q(s->fps, 1);
439     return 0;
440
441 eval_error:
442     av_expr_free(fontcolor_expr);
443     av_expr_free(volume_expr);
444     av_expr_free(tlength_expr);
445     return ret;
446 }
447
448 static int plot_cqt(AVFilterLink *inlink)
449 {
450     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
451     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
452     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
453     int fft_len = 1 << s->fft_bits;
454     FFTSample result[VIDEO_WIDTH][4];
455     int x, y, ret = 0;
456     int linesize = s->outpicref->linesize[0];
457     int video_scale = s->fullhd ? 2 : 1;
458     int video_width = (VIDEO_WIDTH/2) * video_scale;
459     int spectogram_height = (SPECTOGRAM_HEIGHT/2) * video_scale;
460     int spectogram_start = (SPECTOGRAM_START/2) * video_scale;
461     int font_height = (FONT_HEIGHT/2) * video_scale;
462
463     /* real part contains left samples, imaginary part contains right samples */
464     memcpy(s->fft_result, s->fft_data, fft_len * sizeof(*s->fft_data));
465     av_fft_permute(s->fft_context, s->fft_result);
466     av_fft_calc(s->fft_context, s->fft_result);
467     s->fft_result[fft_len] = s->fft_result[0];
468
469     /* calculating cqt */
470     for (x = 0; x < VIDEO_WIDTH; x++) {
471         int u;
472         FFTComplex v = {0,0};
473         FFTComplex w = {0,0};
474         FFTComplex l, r;
475
476         for (u = 0; u < s->coeffs[x].len; u++) {
477             FFTSample value = s->coeffs[x].values[u];
478             int index = s->coeffs[x].start + u;
479             v.re += value * s->fft_result[index].re;
480             v.im += value * s->fft_result[index].im;
481             w.re += value * s->fft_result[fft_len - index].re;
482             w.im += value * s->fft_result[fft_len - index].im;
483         }
484
485         /* separate left and right, (and multiply by 2.0) */
486         l.re = v.re + w.re;
487         l.im = v.im - w.im;
488         r.re = w.im + v.im;
489         r.im = w.re - v.re;
490         /* result is power, not amplitude */
491         result[x][0] = l.re * l.re + l.im * l.im;
492         result[x][2] = r.re * r.re + r.im * r.im;
493         result[x][1] = 0.5f * (result[x][0] + result[x][2]);
494
495         if (s->gamma2 == 1.0f)
496             result[x][3] = result[x][1];
497         else if (s->gamma2 == 2.0f)
498             result[x][3] = sqrtf(result[x][1]);
499         else if (s->gamma2 == 3.0f)
500             result[x][3] = cbrtf(result[x][1]);
501         else if (s->gamma2 == 4.0f)
502             result[x][3] = sqrtf(sqrtf(result[x][1]));
503         else
504             result[x][3] = expf(logf(result[x][1]) * (1.0f / s->gamma2));
505
506         result[x][0] = FFMIN(1.0f, result[x][0]);
507         result[x][1] = FFMIN(1.0f, result[x][1]);
508         result[x][2] = FFMIN(1.0f, result[x][2]);
509         if (s->gamma == 1.0f) {
510             result[x][0] = 255.0f * result[x][0];
511             result[x][1] = 255.0f * result[x][1];
512             result[x][2] = 255.0f * result[x][2];
513         } else if (s->gamma == 2.0f) {
514             result[x][0] = 255.0f * sqrtf(result[x][0]);
515             result[x][1] = 255.0f * sqrtf(result[x][1]);
516             result[x][2] = 255.0f * sqrtf(result[x][2]);
517         } else if (s->gamma == 3.0f) {
518             result[x][0] = 255.0f * cbrtf(result[x][0]);
519             result[x][1] = 255.0f * cbrtf(result[x][1]);
520             result[x][2] = 255.0f * cbrtf(result[x][2]);
521         } else if (s->gamma == 4.0f) {
522             result[x][0] = 255.0f * sqrtf(sqrtf(result[x][0]));
523             result[x][1] = 255.0f * sqrtf(sqrtf(result[x][1]));
524             result[x][2] = 255.0f * sqrtf(sqrtf(result[x][2]));
525         } else {
526             result[x][0] = 255.0f * expf(logf(result[x][0]) * (1.0f / s->gamma));
527             result[x][1] = 255.0f * expf(logf(result[x][1]) * (1.0f / s->gamma));
528             result[x][2] = 255.0f * expf(logf(result[x][2]) * (1.0f / s->gamma));
529         }
530     }
531
532     if (!s->fullhd) {
533         for (x = 0; x < video_width; x++) {
534             result[x][0] = 0.5f * (result[2*x][0] + result[2*x+1][0]);
535             result[x][1] = 0.5f * (result[2*x][1] + result[2*x+1][1]);
536             result[x][2] = 0.5f * (result[2*x][2] + result[2*x+1][2]);
537             result[x][3] = 0.5f * (result[2*x][3] + result[2*x+1][3]);
538         }
539     }
540
541     for (x = 0; x < video_width; x++) {
542         s->spectogram[s->spectogram_index*linesize + 3*x] = result[x][0] + 0.5f;
543         s->spectogram[s->spectogram_index*linesize + 3*x + 1] = result[x][1] + 0.5f;
544         s->spectogram[s->spectogram_index*linesize + 3*x + 2] = result[x][2] + 0.5f;
545     }
546
547     /* drawing */
548     if (!s->spectogram_count) {
549         uint8_t *data = (uint8_t*) s->outpicref->data[0];
550         float rcp_result[VIDEO_WIDTH];
551         int total_length = linesize * spectogram_height;
552         int back_length = linesize * s->spectogram_index;
553
554         for (x = 0; x < video_width; x++)
555             rcp_result[x] = 1.0f / (result[x][3]+0.0001f);
556
557         /* drawing bar */
558         for (y = 0; y < spectogram_height; y++) {
559             float height = (spectogram_height - y) * (1.0f/spectogram_height);
560             uint8_t *lineptr = data + y * linesize;
561             for (x = 0; x < video_width; x++) {
562                 float mul;
563                 if (result[x][3] <= height) {
564                     *lineptr++ = 0;
565                     *lineptr++ = 0;
566                     *lineptr++ = 0;
567                 } else {
568                     mul = (result[x][3] - height) * rcp_result[x];
569                     *lineptr++ = mul * result[x][0] + 0.5f;
570                     *lineptr++ = mul * result[x][1] + 0.5f;
571                     *lineptr++ = mul * result[x][2] + 0.5f;
572                 }
573             }
574         }
575
576         /* drawing font */
577         if (s->font_alpha && s->draw_text) {
578             for (y = 0; y < font_height; y++) {
579                 uint8_t *lineptr = data + (spectogram_height + y) * linesize;
580                 uint8_t *spectogram_src = s->spectogram + s->spectogram_index * linesize;
581                 uint8_t *fontcolor_value = s->fontcolor_value;
582                 for (x = 0; x < video_width; x++) {
583                     uint8_t alpha = s->font_alpha[y*video_width+x];
584                     lineptr[3*x] = (spectogram_src[3*x] * (255-alpha) + fontcolor_value[0] * alpha + 255) >> 8;
585                     lineptr[3*x+1] = (spectogram_src[3*x+1] * (255-alpha) + fontcolor_value[1] * alpha + 255) >> 8;
586                     lineptr[3*x+2] = (spectogram_src[3*x+2] * (255-alpha) + fontcolor_value[2] * alpha + 255) >> 8;
587                     fontcolor_value += 3;
588                 }
589             }
590         } else if (s->draw_text) {
591             for (y = 0; y < font_height; y++) {
592                 uint8_t *lineptr = data + (spectogram_height + y) * linesize;
593                 memcpy(lineptr, s->spectogram + s->spectogram_index * linesize, video_width*3);
594             }
595             for (x = 0; x < video_width; x += video_width/10) {
596                 int u;
597                 static const char str[] = "EF G A BC D ";
598                 uint8_t *startptr = data + spectogram_height * linesize + x * 3;
599                 for (u = 0; str[u]; u++) {
600                     int v;
601                     for (v = 0; v < 16; v++) {
602                         uint8_t *p = startptr + v * linesize * video_scale + 8 * 3 * u * video_scale;
603                         int ux = x + 8 * u * video_scale;
604                         int mask;
605                         for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
606                             if (mask & avpriv_vga16_font[str[u] * 16 + v]) {
607                                 p[0] = s->fontcolor_value[3*ux];
608                                 p[1] = s->fontcolor_value[3*ux+1];
609                                 p[2] = s->fontcolor_value[3*ux+2];
610                                 if (video_scale == 2) {
611                                     p[linesize] = p[0];
612                                     p[linesize+1] = p[1];
613                                     p[linesize+2] = p[2];
614                                     p[3] = p[linesize+3] = s->fontcolor_value[3*ux+3];
615                                     p[4] = p[linesize+4] = s->fontcolor_value[3*ux+4];
616                                     p[5] = p[linesize+5] = s->fontcolor_value[3*ux+5];
617                                 }
618                             }
619                             p  += 3 * video_scale;
620                             ux += video_scale;
621                         }
622                     }
623                 }
624             }
625         } else {
626             for (y = 0; y < font_height; y++) {
627                 uint8_t *lineptr = data + (spectogram_height + y) * linesize;
628                 uint8_t *spectogram_src = s->spectogram + s->spectogram_index * linesize;
629                 for (x = 0; x < video_width; x++) {
630                     lineptr[3*x] = spectogram_src[3*x];
631                     lineptr[3*x+1] = spectogram_src[3*x+1];
632                     lineptr[3*x+2] = spectogram_src[3*x+2];
633                 }
634             }
635         }
636
637         /* drawing spectogram/sonogram */
638         data += spectogram_start * linesize;
639         memcpy(data, s->spectogram + s->spectogram_index*linesize, total_length - back_length);
640
641         data += total_length - back_length;
642         if (back_length)
643             memcpy(data, s->spectogram, back_length);
644
645         s->outpicref->pts = s->frame_count;
646         ret = ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
647         s->frame_count++;
648     }
649     s->spectogram_count = (s->spectogram_count + 1) % s->count;
650     s->spectogram_index = (s->spectogram_index + spectogram_height - 1) % spectogram_height;
651     return ret;
652 }
653
654 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
655 {
656     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
657     ShowCQTContext *s = ctx->priv;
658     int step = inlink->sample_rate / (s->fps * s->count);
659     int fft_len = 1 << s->fft_bits;
660     int remaining;
661     float *audio_data;
662
663     if (!insamples) {
664         while (s->remaining_fill < (fft_len >> 1)) {
665             int ret, x;
666             memset(&s->fft_data[fft_len - s->remaining_fill], 0, sizeof(*s->fft_data) * s->remaining_fill);
667             ret = plot_cqt(inlink);
668             if (ret < 0)
669                 return ret;
670             for (x = 0; x < (fft_len-step); x++)
671                 s->fft_data[x] = s->fft_data[x+step];
672             s->remaining_fill += step;
673         }
674         return AVERROR_EOF;
675     }
676
677     remaining = insamples->nb_samples;
678     audio_data = (float*) insamples->data[0];
679
680     while (remaining) {
681         if (remaining >= s->remaining_fill) {
682             int i = insamples->nb_samples - remaining;
683             int j = fft_len - s->remaining_fill;
684             int m, ret;
685             for (m = 0; m < s->remaining_fill; m++) {
686                 s->fft_data[j+m].re = audio_data[2*(i+m)];
687                 s->fft_data[j+m].im = audio_data[2*(i+m)+1];
688             }
689             ret = plot_cqt(inlink);
690             if (ret < 0) {
691                 av_frame_free(&insamples);
692                 return ret;
693             }
694             remaining -= s->remaining_fill;
695             for (m = 0; m < fft_len-step; m++)
696                 s->fft_data[m] = s->fft_data[m+step];
697             s->remaining_fill = step;
698         } else {
699             int i = insamples->nb_samples - remaining;
700             int j = fft_len - s->remaining_fill;
701             int m;
702             for (m = 0; m < remaining; m++) {
703                 s->fft_data[m+j].re = audio_data[2*(i+m)];
704                 s->fft_data[m+j].im = audio_data[2*(i+m)+1];
705             }
706             s->remaining_fill -= remaining;
707             remaining = 0;
708         }
709     }
710     av_frame_free(&insamples);
711     return 0;
712 }
713
714 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
715 {
716     ShowCQTContext *s = outlink->src->priv;
717     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
718     int ret;
719
720     ret = ff_request_frame(inlink);
721     if (ret == AVERROR_EOF && s->outpicref)
722         filter_frame(inlink, NULL);
723     return ret;
724 }
725
726 static const AVFilterPad showcqt_inputs[] = {
727     {
728         .name         = "default",
729         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
730         .filter_frame = filter_frame,
731     },
732     { NULL }
733 };
734
735 static const AVFilterPad showcqt_outputs[] = {
736     {
737         .name          = "default",
738         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
739         .config_props  = config_output,
740         .request_frame = request_frame,
741     },
742     { NULL }
743 };
744
745 AVFilter ff_avf_showcqt = {
746     .name          = "showcqt",
747     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a CQT (Constant Q Transform) spectrum video output."),
748     .uninit        = uninit,
749     .query_formats = query_formats,
750     .priv_size     = sizeof(ShowCQTContext),
751     .inputs        = showcqt_inputs,
752     .outputs       = showcqt_outputs,
753     .priv_class    = &showcqt_class,
754 };