avfilter/avf_showspectrum: add rainbow colormap
[ffmpeg.git] / libavfilter / avf_showspectrum.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2012-2013 Clément Bœsch
3  * Copyright (c) 2013 Rudolf Polzer <divverent@xonotic.org>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * audio to spectrum (video) transmedia filter, based on ffplay rdft showmode
25  * (by Michael Niedermayer) and lavfi/avf_showwaves (by Stefano Sabatini).
26  */
27
28 #include <math.h>
29
30 #include "libavcodec/avfft.h"
31 #include "libavutil/avassert.h"
32 #include "libavutil/channel_layout.h"
33 #include "libavutil/opt.h"
34 #include "avfilter.h"
35 #include "internal.h"
36 #include "window_func.h"
37
38 enum DisplayMode  { COMBINED, SEPARATE, NB_MODES };
39 enum DisplayScale { LINEAR, SQRT, CBRT, LOG, NB_SCALES };
40 enum ColorMode    { CHANNEL, INTENSITY, RAINBOW, NB_CLMODES };
41 enum SlideMode    { REPLACE, SCROLL, FULLFRAME, RSCROLL, NB_SLIDES };
42 enum Orientation  { VERTICAL, HORIZONTAL, NB_ORIENTATIONS };
43
44 typedef struct {
45     const AVClass *class;
46     int w, h;
47     AVFrame *outpicref;
48     int nb_display_channels;
49     int orientation;
50     int channel_width;
51     int channel_height;
52     int sliding;                ///< 1 if sliding mode, 0 otherwise
53     int mode;                   ///< channel display mode
54     int color_mode;             ///< display color scheme
55     int scale;
56     float saturation;           ///< color saturation multiplier
57     int xpos;                   ///< x position (current column)
58     RDFTContext *rdft;          ///< Real Discrete Fourier Transform context
59     int rdft_bits;              ///< number of bits (RDFT window size = 1<<rdft_bits)
60     FFTSample **rdft_data;      ///< bins holder for each (displayed) channels
61     float *window_func_lut;     ///< Window function LUT
62     int win_func;
63     double win_scale;
64     float overlap;
65     float *combine_buffer;      ///< color combining buffer (3 * h items)
66 } ShowSpectrumContext;
67
68 #define OFFSET(x) offsetof(ShowSpectrumContext, x)
69 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
70
71 static const AVOption showspectrum_options[] = {
72     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
73     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
74     { "slide", "set sliding mode", OFFSET(sliding), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, NB_SLIDES-1, FLAGS, "slide" },
75         { "replace", "replace old columns with new", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=REPLACE}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
76         { "scroll", "scroll from right to left", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
77         { "rscroll", "scroll from left to right", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RSCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
78         { "fullframe", "return full frames", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FULLFRAME}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
79     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, COMBINED, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
80         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
81         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
82     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=CHANNEL}, CHANNEL, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
83         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
84         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
85         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW}, 0, 0, FLAGS, "color" },
86     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=SQRT}, LINEAR, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
87         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
88         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
89         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
90         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
91     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
92     { "win_func", "set window function", OFFSET(win_func), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = WFUNC_HANNING}, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "win_func" },
93         { "rect",     "Rectangular",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_RECT},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
94         { "bartlett", "Bartlett",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BARTLETT}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
95         { "hann",     "Hann",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
96         { "hanning",  "Hanning",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
97         { "hamming",  "Hamming",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HAMMING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
98         { "blackman", "Blackman",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BLACKMAN}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
99         { "welch",    "Welch",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_WELCH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
100         { "flattop",  "Flat-top",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_FLATTOP},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
101         { "bharris",  "Blackman-Harris",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHARRIS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
102         { "bnuttall", "Blackman-Nuttall", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BNUTTALL}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
103         { "bhann",    "Bartlett-Hann",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHANN},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
104         { "sine",     "Sine",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_SINE},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
105         { "nuttall",  "Nuttall",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_NUTTALL},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
106         { "lanczos",  "Lanczos",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_LANCZOS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
107         { "gauss",    "Gauss",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_GAUSS},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
108     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
109         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
110         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
111     { NULL }
112 };
113
114 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrum);
115
116 static const struct ColorTable {
117     float a, y, u, v;
118 } color_table[][8] = {
119     [INTENSITY] = {
120     {    0,                  0,                  0,                   0 },
121     { 0.13, .03587126228984074,  .1573300977624594, -.02548747583751842 },
122     { 0.30, .18572281794568020,  .1772436246393981,  .17475554840414750 },
123     { 0.60, .28184980583656130, -.1593064119945782,  .47132074554608920 },
124     { 0.73, .65830621175547810, -.3716070802232764,  .24352759331252930 },
125     { 0.78, .76318535758242900, -.4307467689263783,  .16866496622310430 },
126     { 0.91, .95336363636363640, -.2045454545454546,  .03313636363636363 },
127     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
128     [RAINBOW] = {
129     {    0,                  0,                  0,                   0 },
130     { 0.13,            44/256.,     (189-128)/256.,      (138-128)/256. },
131     { 0.25,            29/256.,     (186-128)/256.,      (119-128)/256. },
132     { 0.38,           119/256.,     (194-128)/256.,       (53-128)/256. },
133     { 0.60,           111/256.,      (73-128)/256.,       (59-128)/256. },
134     { 0.73,           205/256.,      (19-128)/256.,      (149-128)/256. },
135     { 0.86,           135/256.,      (83-128)/256.,      (200-128)/256. },
136     {    1,            73/256.,      (95-128)/256.,      (225-128)/256. }},
137 };
138
139 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
140 {
141     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
142     int i;
143
144     av_freep(&s->combine_buffer);
145     av_rdft_end(s->rdft);
146     for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
147         av_freep(&s->rdft_data[i]);
148     av_freep(&s->rdft_data);
149     av_freep(&s->window_func_lut);
150     av_frame_free(&s->outpicref);
151 }
152
153 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
154 {
155     AVFilterFormats *formats = NULL;
156     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
157     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
158     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
159     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_S16P, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
160     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE };
161     int ret;
162
163     /* set input audio formats */
164     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
165     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats)) < 0)
166         return ret;
167
168     layouts = ff_all_channel_layouts();
169     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
170         return ret;
171
172     formats = ff_all_samplerates();
173     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
174         return ret;
175
176     /* set output video format */
177     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
178     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
179         return ret;
180
181     return 0;
182 }
183
184 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
185 {
186     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
187     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
188     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
189     int i, rdft_bits, win_size, h, w;
190
191     outlink->w = s->w;
192     outlink->h = s->h;
193
194     h = (s->mode == COMBINED || s->orientation == HORIZONTAL) ? outlink->h : outlink->h / inlink->channels;
195     w = (s->mode == COMBINED || s->orientation == VERTICAL)   ? outlink->w : outlink->w / inlink->channels;
196     s->channel_height = h;
197     s->channel_width  = w;
198
199     if (s->orientation == VERTICAL) {
200         /* RDFT window size (precision) according to the requested output frame height */
201         for (rdft_bits = 1; 1 << rdft_bits < 2 * h; rdft_bits++);
202     } else {
203         /* RDFT window size (precision) according to the requested output frame width */
204         for (rdft_bits = 1; 1 << rdft_bits < 2 * w; rdft_bits++);
205     }
206     win_size = 1 << rdft_bits;
207
208     /* (re-)configuration if the video output changed (or first init) */
209     if (rdft_bits != s->rdft_bits) {
210         AVFrame *outpicref;
211
212         av_rdft_end(s->rdft);
213         s->rdft = av_rdft_init(rdft_bits, DFT_R2C);
214         if (!s->rdft) {
215             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create RDFT context. "
216                    "The window size might be too high.\n");
217             return AVERROR(EINVAL);
218         }
219         s->rdft_bits = rdft_bits;
220
221         /* RDFT buffers: x2 for each (display) channel buffer.
222          * Note: we use free and malloc instead of a realloc-like function to
223          * make sure the buffer is aligned in memory for the FFT functions. */
224         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
225             av_freep(&s->rdft_data[i]);
226         av_freep(&s->rdft_data);
227         s->nb_display_channels = inlink->channels;
228
229         s->rdft_data = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->rdft_data));
230         if (!s->rdft_data)
231             return AVERROR(ENOMEM);
232         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
233             s->rdft_data[i] = av_calloc(win_size, sizeof(**s->rdft_data));
234             if (!s->rdft_data[i])
235                 return AVERROR(ENOMEM);
236         }
237
238         /* pre-calc windowing function */
239         s->window_func_lut =
240             av_realloc_f(s->window_func_lut, win_size,
241                          sizeof(*s->window_func_lut));
242         if (!s->window_func_lut)
243             return AVERROR(ENOMEM);
244         ff_generate_window_func(s->window_func_lut, win_size, s->win_func, &s->overlap);
245
246         for (s->win_scale = 0, i = 0; i < win_size; i++) {
247             s->win_scale += s->window_func_lut[i] * s->window_func_lut[i];
248         }
249         s->win_scale = 1. / (sqrt(s->win_scale) * 32768.);
250
251         /* prepare the initial picref buffer (black frame) */
252         av_frame_free(&s->outpicref);
253         s->outpicref = outpicref =
254             ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
255         if (!outpicref)
256             return AVERROR(ENOMEM);
257         outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
258         for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
259             memset(outpicref->data[0] + i * outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
260             memset(outpicref->data[1] + i * outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
261             memset(outpicref->data[2] + i * outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
262         }
263     }
264
265     if ((s->orientation == VERTICAL   && s->xpos >= outlink->w) ||
266         (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= outlink->h))
267         s->xpos = 0;
268
269     outlink->frame_rate = av_make_q(inlink->sample_rate, win_size);
270     if (s->orientation == VERTICAL && s->sliding == FULLFRAME)
271         outlink->frame_rate.den *= outlink->w;
272     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->sliding == FULLFRAME)
273         outlink->frame_rate.den *= outlink->h;
274
275     inlink->min_samples = inlink->max_samples = inlink->partial_buf_size =
276         win_size;
277
278     if (s->orientation == VERTICAL) {
279         s->combine_buffer =
280             av_realloc_f(s->combine_buffer, outlink->h * 3,
281                          sizeof(*s->combine_buffer));
282     } else {
283         s->combine_buffer =
284             av_realloc_f(s->combine_buffer, outlink->w * 3,
285                          sizeof(*s->combine_buffer));
286     }
287
288     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d RDFT window size:%d\n",
289            s->w, s->h, win_size);
290     return 0;
291 }
292
293 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
294 {
295     ShowSpectrumContext *s = outlink->src->priv;
296     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
297     unsigned i;
298     int ret;
299
300     ret = ff_request_frame(inlink);
301     if (ret == AVERROR_EOF && s->sliding == FULLFRAME && s->xpos > 0 &&
302         s->outpicref) {
303         if (s->orientation == VERTICAL) {
304             for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
305                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0] + s->xpos,   0, outlink->w - s->xpos);
306                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
307                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
308             }
309         } else {
310             for (i = s->xpos; i < outlink->h; i++) {
311                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
312                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
313                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
314             }
315         }
316         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
317         s->outpicref = NULL;
318     }
319
320     return ret;
321 }
322
323 static int plot_spectrum_column(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
324 {
325     int ret;
326     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
327     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
328     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
329     AVFrame *outpicref = s->outpicref;
330
331     /* nb_freq contains the power of two superior or equal to the output image
332      * height (or half the RDFT window size) */
333     const int nb_freq = 1 << (s->rdft_bits - 1);
334     const int win_size = nb_freq << 1;
335     const double w = s->win_scale;
336     int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
337
338     int ch, plane, n, x, y;
339
340     av_assert0(insamples->nb_samples == win_size);
341
342     /* fill RDFT input with the number of samples available */
343     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
344         const int16_t *p = (int16_t *)insamples->extended_data[ch];
345
346         for (n = 0; n < win_size; n++)
347             s->rdft_data[ch][n] = p[n] * s->window_func_lut[n];
348     }
349
350     /* run RDFT on each samples set */
351     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++)
352         av_rdft_calc(s->rdft, s->rdft_data[ch]);
353
354     /* fill a new spectrum column */
355 #define RE(y, ch) s->rdft_data[ch][2 * (y) + 0]
356 #define IM(y, ch) s->rdft_data[ch][2 * (y) + 1]
357 #define MAGNITUDE(y, ch) hypot(RE(y, ch), IM(y, ch))
358
359     /* initialize buffer for combining to black */
360     if (s->orientation == VERTICAL) {
361         for (y = 0; y < outlink->h; y++) {
362             s->combine_buffer[3 * y    ] = 0;
363             s->combine_buffer[3 * y + 1] = 127.5;
364             s->combine_buffer[3 * y + 2] = 127.5;
365         }
366     } else {
367         for (y = 0; y < outlink->w; y++) {
368             s->combine_buffer[3 * y    ] = 0;
369             s->combine_buffer[3 * y + 1] = 127.5;
370             s->combine_buffer[3 * y + 2] = 127.5;
371         }
372     }
373
374     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
375         float yf, uf, vf;
376
377         /* decide color range */
378         switch (s->mode) {
379         case COMBINED:
380             // reduce range by channel count
381             yf = 256.0f / s->nb_display_channels;
382             switch (s->color_mode) {
383             case RAINBOW:
384             case INTENSITY:
385                 uf = yf;
386                 vf = yf;
387                 break;
388             case CHANNEL:
389                 /* adjust saturation for mixed UV coloring */
390                 /* this factor is correct for infinite channels, an approximation otherwise */
391                 uf = yf * M_PI;
392                 vf = yf * M_PI;
393                 break;
394             default:
395                 av_assert0(0);
396             }
397             break;
398         case SEPARATE:
399             // full range
400             yf = 256.0f;
401             uf = 256.0f;
402             vf = 256.0f;
403             break;
404         default:
405             av_assert0(0);
406         }
407
408         if (s->color_mode == CHANNEL) {
409             if (s->nb_display_channels > 1) {
410                 uf *= 0.5 * sin((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels);
411                 vf *= 0.5 * cos((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels);
412             } else {
413                 uf = 0.0f;
414                 vf = 0.0f;
415             }
416         }
417         uf *= s->saturation;
418         vf *= s->saturation;
419
420         /* draw the channel */
421         for (y = 0; y < h; y++) {
422             int row = (s->mode == COMBINED) ? y : ch * h + y;
423             float *out = &s->combine_buffer[3 * row];
424
425             /* get magnitude */
426             float a = w * MAGNITUDE(y, ch);
427
428             /* apply scale */
429             switch (s->scale) {
430             case LINEAR:
431                 break;
432             case SQRT:
433                 a = sqrt(a);
434                 break;
435             case CBRT:
436                 a = cbrt(a);
437                 break;
438             case LOG:
439                 a = 1 + log10(FFMAX(FFMIN(1, a), 1e-6)) / 5; // zero = -120dBFS
440                 break;
441             default:
442                 av_assert0(0);
443             }
444
445             if (s->color_mode == INTENSITY ||
446                 s->color_mode == RAINBOW) {
447                 const int cm = s->color_mode;
448                 float y, u, v;
449                 int i;
450
451                 for (i = 1; i < FF_ARRAY_ELEMS(color_table[cm]) - 1; i++)
452                     if (color_table[cm][i].a >= a)
453                         break;
454                 // i now is the first item >= the color
455                 // now we know to interpolate between item i - 1 and i
456                 if (a <= color_table[cm][i - 1].a) {
457                     y = color_table[cm][i - 1].y;
458                     u = color_table[cm][i - 1].u;
459                     v = color_table[cm][i - 1].v;
460                 } else if (a >= color_table[cm][i].a) {
461                     y = color_table[cm][i].y;
462                     u = color_table[cm][i].u;
463                     v = color_table[cm][i].v;
464                 } else {
465                     float start = color_table[cm][i - 1].a;
466                     float end = color_table[cm][i].a;
467                     float lerpfrac = (a - start) / (end - start);
468                     y = color_table[cm][i - 1].y * (1.0f - lerpfrac)
469                       + color_table[cm][i].y * lerpfrac;
470                     u = color_table[cm][i - 1].u * (1.0f - lerpfrac)
471                       + color_table[cm][i].u * lerpfrac;
472                     v = color_table[cm][i - 1].v * (1.0f - lerpfrac)
473                       + color_table[cm][i].v * lerpfrac;
474                 }
475
476                 out[0] += y * yf;
477                 out[1] += u * uf;
478                 out[2] += v * vf;
479             } else {
480                 out[0] += a * yf;
481                 out[1] += a * uf;
482                 out[2] += a * vf;
483             }
484         }
485     }
486
487     /* copy to output */
488     if (s->orientation == VERTICAL) {
489         if (s->sliding == SCROLL) {
490             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
491                 for (y = 0; y < outlink->h; y++) {
492                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
493                                  y * outpicref->linesize[plane];
494                     memmove(p, p + 1, outlink->w - 1);
495                 }
496             }
497             s->xpos = outlink->w - 1;
498         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
499             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
500                 for (y = 0; y < outlink->h; y++) {
501                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
502                                  y * outpicref->linesize[plane];
503                     memmove(p + 1, p, outlink->w - 1);
504                 }
505             }
506             s->xpos = 0;
507         }
508         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
509             uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
510                          (outlink->h - 1) * outpicref->linesize[plane] +
511                          s->xpos;
512             for (y = 0; y < outlink->h; y++) {
513                 *p = lrint(FFMAX(0, FFMIN(s->combine_buffer[3 * y + plane], 255)));
514                 p -= outpicref->linesize[plane];
515             }
516         }
517     } else {
518         if (s->sliding == SCROLL) {
519             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
520                 for (y = 1; y < outlink->h; y++) {
521                     memmove(outpicref->data[plane] + (y-1) * outpicref->linesize[plane],
522                             outpicref->data[plane] + (y  ) * outpicref->linesize[plane],
523                             outlink->w);
524                 }
525             }
526             s->xpos = outlink->h - 1;
527         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
528             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
529                 for (y = outlink->h - 1; y >= 1; y--) {
530                     memmove(outpicref->data[plane] + (y  ) * outpicref->linesize[plane],
531                             outpicref->data[plane] + (y-1) * outpicref->linesize[plane],
532                             outlink->w);
533                 }
534             }
535             s->xpos = 0;
536         }
537         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
538             uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
539                          s->xpos * outpicref->linesize[plane];
540             for (x = 0; x < outlink->w; x++) {
541                 *p = lrint(FFMAX(0, FFMIN(s->combine_buffer[3 * x + plane], 255)));
542                 p++;
543             }
544         }
545     }
546
547     if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)
548         outpicref->pts = insamples->pts;
549
550     s->xpos++;
551     if (s->orientation == VERTICAL && s->xpos >= outlink->w)
552         s->xpos = 0;
553     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= outlink->h)
554         s->xpos = 0;
555     if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0) {
556         ret = ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
557         if (ret < 0)
558             return ret;
559     }
560
561     return win_size;
562 }
563
564 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
565 {
566     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
567     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
568     unsigned win_size = 1 << s->rdft_bits;
569     int ret = 0;
570
571     av_assert0(insamples->nb_samples <= win_size);
572     if (insamples->nb_samples == win_size)
573         ret = plot_spectrum_column(inlink, insamples);
574
575     av_frame_free(&insamples);
576     return ret;
577 }
578
579 static const AVFilterPad showspectrum_inputs[] = {
580     {
581         .name         = "default",
582         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
583         .filter_frame = filter_frame,
584     },
585     { NULL }
586 };
587
588 static const AVFilterPad showspectrum_outputs[] = {
589     {
590         .name          = "default",
591         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
592         .config_props  = config_output,
593         .request_frame = request_frame,
594     },
595     { NULL }
596 };
597
598 AVFilter ff_avf_showspectrum = {
599     .name          = "showspectrum",
600     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output."),
601     .uninit        = uninit,
602     .query_formats = query_formats,
603     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
604     .inputs        = showspectrum_inputs,
605     .outputs       = showspectrum_outputs,
606     .priv_class    = &showspectrum_class,
607 };