avfilter/avf_showspectrum: add option to draw legend
[ffmpeg.git] / libavfilter / avf_showspectrum.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2012-2013 Clément Bœsch
3  * Copyright (c) 2013 Rudolf Polzer <divverent@xonotic.org>
4  * Copyright (c) 2015 Paul B Mahol
5  *
6  * This file is part of FFmpeg.
7  *
8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 /**
24  * @file
25  * audio to spectrum (video) transmedia filter, based on ffplay rdft showmode
26  * (by Michael Niedermayer) and lavfi/avf_showwaves (by Stefano Sabatini).
27  */
28
29 #include <math.h>
30
31 #include "libavcodec/avfft.h"
32 #include "libavutil/audio_fifo.h"
33 #include "libavutil/avassert.h"
34 #include "libavutil/avstring.h"
35 #include "libavutil/channel_layout.h"
36 #include "libavutil/opt.h"
37 #include "libavutil/xga_font_data.h"
38 #include "audio.h"
39 #include "video.h"
40 #include "avfilter.h"
41 #include "internal.h"
42 #include "window_func.h"
43
44 enum DisplayMode  { COMBINED, SEPARATE, NB_MODES };
45 enum DisplayScale { LINEAR, SQRT, CBRT, LOG, FOURTHRT, FIFTHRT, NB_SCALES };
46 enum ColorMode    { CHANNEL, INTENSITY, RAINBOW, MORELAND, NEBULAE, FIRE, FIERY, FRUIT, NB_CLMODES };
47 enum SlideMode    { REPLACE, SCROLL, FULLFRAME, RSCROLL, NB_SLIDES };
48 enum Orientation  { VERTICAL, HORIZONTAL, NB_ORIENTATIONS };
49
50 typedef struct {
51     const AVClass *class;
52     int w, h;
53     AVFrame *outpicref;
54     int nb_display_channels;
55     int orientation;
56     int channel_width;
57     int channel_height;
58     int sliding;                ///< 1 if sliding mode, 0 otherwise
59     int mode;                   ///< channel display mode
60     int color_mode;             ///< display color scheme
61     int scale;
62     float saturation;           ///< color saturation multiplier
63     int xpos;                   ///< x position (current column)
64     FFTContext *fft;            ///< Fast Fourier Transform context
65     int fft_bits;               ///< number of bits (FFT window size = 1<<fft_bits)
66     FFTComplex **fft_data;      ///< bins holder for each (displayed) channels
67     float *window_func_lut;     ///< Window function LUT
68     float **magnitudes;
69     int win_func;
70     int win_size;
71     double win_scale;
72     float overlap;
73     float gain;
74     int skip_samples;
75     float *combine_buffer;      ///< color combining buffer (3 * h items)
76     AVAudioFifo *fifo;
77     int64_t pts;
78     int single_pic;
79     int legend;
80     int start_x, start_y;
81 } ShowSpectrumContext;
82
83 #define OFFSET(x) offsetof(ShowSpectrumContext, x)
84 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
85
86 static const AVOption showspectrum_options[] = {
87     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
88     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
89     { "slide", "set sliding mode", OFFSET(sliding), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, NB_SLIDES-1, FLAGS, "slide" },
90         { "replace", "replace old columns with new", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=REPLACE}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
91         { "scroll", "scroll from right to left", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
92         { "rscroll", "scroll from left to right", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RSCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
93         { "fullframe", "return full frames", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FULLFRAME}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
94     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, COMBINED, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
95         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
96         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
97     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=CHANNEL}, CHANNEL, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
98         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
99         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
100         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
101         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
102         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
103         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
104         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
105         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
106     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=SQRT}, LINEAR, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
107         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
108         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
109         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
110         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
111         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
112         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
113     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
114     { "win_func", "set window function", OFFSET(win_func), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = WFUNC_HANNING}, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "win_func" },
115         { "rect",     "Rectangular",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_RECT},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
116         { "bartlett", "Bartlett",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BARTLETT}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
117         { "hann",     "Hann",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
118         { "hanning",  "Hanning",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
119         { "hamming",  "Hamming",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HAMMING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
120         { "blackman", "Blackman",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BLACKMAN}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
121         { "welch",    "Welch",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_WELCH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
122         { "flattop",  "Flat-top",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_FLATTOP},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
123         { "bharris",  "Blackman-Harris",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHARRIS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
124         { "bnuttall", "Blackman-Nuttall", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BNUTTALL}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
125         { "bhann",    "Bartlett-Hann",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHANN},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
126         { "sine",     "Sine",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_SINE},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
127         { "nuttall",  "Nuttall",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_NUTTALL},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
128         { "lanczos",  "Lanczos",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_LANCZOS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
129         { "gauss",    "Gauss",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_GAUSS},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
130         { "tukey",    "Tukey",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_TUKEY},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
131     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
132         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
133         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
134     { "overlap", "set window overlap", OFFSET(overlap), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, 0, 1, FLAGS },
135     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
136     { NULL }
137 };
138
139 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrum);
140
141 static const struct ColorTable {
142     float a, y, u, v;
143 } color_table[][8] = {
144     [INTENSITY] = {
145     {    0,                  0,                  0,                   0 },
146     { 0.13, .03587126228984074,  .1573300977624594, -.02548747583751842 },
147     { 0.30, .18572281794568020,  .1772436246393981,  .17475554840414750 },
148     { 0.60, .28184980583656130, -.1593064119945782,  .47132074554608920 },
149     { 0.73, .65830621175547810, -.3716070802232764,  .24352759331252930 },
150     { 0.78, .76318535758242900, -.4307467689263783,  .16866496622310430 },
151     { 0.91, .95336363636363640, -.2045454545454546,  .03313636363636363 },
152     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
153     [RAINBOW] = {
154     {    0,                  0,                  0,                   0 },
155     { 0.13,            44/256.,     (189-128)/256.,      (138-128)/256. },
156     { 0.25,            29/256.,     (186-128)/256.,      (119-128)/256. },
157     { 0.38,           119/256.,     (194-128)/256.,       (53-128)/256. },
158     { 0.60,           111/256.,      (73-128)/256.,       (59-128)/256. },
159     { 0.73,           205/256.,      (19-128)/256.,      (149-128)/256. },
160     { 0.86,           135/256.,      (83-128)/256.,      (200-128)/256. },
161     {    1,            73/256.,      (95-128)/256.,      (225-128)/256. }},
162     [MORELAND] = {
163     {    0,            44/256.,     (181-128)/256.,      (112-128)/256. },
164     { 0.13,           126/256.,     (177-128)/256.,      (106-128)/256. },
165     { 0.25,           164/256.,     (163-128)/256.,      (109-128)/256. },
166     { 0.38,           200/256.,     (140-128)/256.,      (120-128)/256. },
167     { 0.60,           201/256.,     (117-128)/256.,      (141-128)/256. },
168     { 0.73,           177/256.,     (103-128)/256.,      (165-128)/256. },
169     { 0.86,           136/256.,     (100-128)/256.,      (183-128)/256. },
170     {    1,            68/256.,     (117-128)/256.,      (203-128)/256. }},
171     [NEBULAE] = {
172     {    0,            10/256.,     (134-128)/256.,      (132-128)/256. },
173     { 0.23,            21/256.,     (137-128)/256.,      (130-128)/256. },
174     { 0.45,            35/256.,     (134-128)/256.,      (134-128)/256. },
175     { 0.57,            51/256.,     (130-128)/256.,      (139-128)/256. },
176     { 0.67,           104/256.,     (116-128)/256.,      (162-128)/256. },
177     { 0.77,           120/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
178     { 0.87,           140/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
179     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
180     [FIRE] = {
181     {    0,                  0,                  0,                   0 },
182     { 0.23,            44/256.,     (132-128)/256.,      (127-128)/256. },
183     { 0.45,            62/256.,     (116-128)/256.,      (140-128)/256. },
184     { 0.57,            75/256.,     (105-128)/256.,      (152-128)/256. },
185     { 0.67,            95/256.,      (91-128)/256.,      (166-128)/256. },
186     { 0.77,           126/256.,      (74-128)/256.,      (172-128)/256. },
187     { 0.87,           164/256.,      (73-128)/256.,      (162-128)/256. },
188     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
189     [FIERY] = {
190     {    0,                  0,                  0,                   0 },
191     { 0.23,            36/256.,     (116-128)/256.,      (163-128)/256. },
192     { 0.45,            52/256.,     (102-128)/256.,      (200-128)/256. },
193     { 0.57,           116/256.,      (84-128)/256.,      (196-128)/256. },
194     { 0.67,           157/256.,      (67-128)/256.,      (181-128)/256. },
195     { 0.77,           193/256.,      (40-128)/256.,      (155-128)/256. },
196     { 0.87,           221/256.,     (101-128)/256.,      (134-128)/256. },
197     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
198     [FRUIT] = {
199     {    0,                  0,                  0,                   0 },
200     { 0.20,            29/256.,     (136-128)/256.,      (119-128)/256. },
201     { 0.30,            60/256.,     (119-128)/256.,       (90-128)/256. },
202     { 0.40,            85/256.,      (91-128)/256.,       (85-128)/256. },
203     { 0.50,           116/256.,      (70-128)/256.,      (105-128)/256. },
204     { 0.60,           151/256.,      (50-128)/256.,      (146-128)/256. },
205     { 0.70,           191/256.,      (63-128)/256.,      (178-128)/256. },
206     {    1,            98/256.,      (80-128)/256.,      (221-128)/256. }},
207 };
208
209 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
210 {
211     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
212     int i;
213
214     av_freep(&s->combine_buffer);
215     av_fft_end(s->fft);
216     if (s->fft_data) {
217         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
218             av_freep(&s->fft_data[i]);
219     }
220     av_freep(&s->fft_data);
221     av_freep(&s->window_func_lut);
222     if (s->magnitudes) {
223         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
224             av_freep(&s->magnitudes[i]);
225     }
226     av_freep(&s->magnitudes);
227     av_frame_free(&s->outpicref);
228     av_audio_fifo_free(s->fifo);
229 }
230
231 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
232 {
233     AVFilterFormats *formats = NULL;
234     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
235     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
236     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
237     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
238     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE };
239     int ret;
240
241     /* set input audio formats */
242     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
243     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats)) < 0)
244         return ret;
245
246     layouts = ff_all_channel_layouts();
247     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
248         return ret;
249
250     formats = ff_all_samplerates();
251     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
252         return ret;
253
254     /* set output video format */
255     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
256     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
257         return ret;
258
259     return 0;
260 }
261
262 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
263 {
264     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
265     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
266     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
267     int i, fft_bits, h, w;
268     float overlap;
269
270     if (!strcmp(ctx->filter->name, "showspectrumpic"))
271         s->single_pic = 1;
272
273     outlink->w = s->w;
274     outlink->h = s->h;
275
276     if (s->legend) {
277         s->start_x = log10(inlink->sample_rate) * 25;
278         s->start_y = 64;
279         outlink->w += s->start_x * 2;
280         outlink->h += s->start_y * 2;
281     }
282
283     h = (s->mode == COMBINED || s->orientation == HORIZONTAL) ? s->h : s->h / inlink->channels;
284     w = (s->mode == COMBINED || s->orientation == VERTICAL)   ? s->w : s->w / inlink->channels;
285     s->channel_height = h;
286     s->channel_width  = w;
287
288     if (s->orientation == VERTICAL) {
289         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame height */
290         for (fft_bits = 1; 1 << fft_bits < 2 * h; fft_bits++);
291     } else {
292         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame width */
293         for (fft_bits = 1; 1 << fft_bits < 2 * w; fft_bits++);
294     }
295     s->win_size = 1 << fft_bits;
296
297     /* (re-)configuration if the video output changed (or first init) */
298     if (fft_bits != s->fft_bits) {
299         AVFrame *outpicref;
300
301         av_fft_end(s->fft);
302         s->fft = av_fft_init(fft_bits, 0);
303         if (!s->fft) {
304             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT context. "
305                    "The window size might be too high.\n");
306             return AVERROR(EINVAL);
307         }
308         s->fft_bits = fft_bits;
309
310         /* FFT buffers: x2 for each (display) channel buffer.
311          * Note: we use free and malloc instead of a realloc-like function to
312          * make sure the buffer is aligned in memory for the FFT functions. */
313         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
314             av_freep(&s->fft_data[i]);
315         av_freep(&s->fft_data);
316         s->nb_display_channels = inlink->channels;
317
318         s->magnitudes = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->magnitudes));
319         if (!s->magnitudes)
320             return AVERROR(ENOMEM);
321         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
322             s->magnitudes[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w, sizeof(**s->magnitudes));
323             if (!s->magnitudes[i])
324                 return AVERROR(ENOMEM);
325         }
326
327         s->fft_data = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_data));
328         if (!s->fft_data)
329             return AVERROR(ENOMEM);
330         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
331             s->fft_data[i] = av_calloc(s->win_size, sizeof(**s->fft_data));
332             if (!s->fft_data[i])
333                 return AVERROR(ENOMEM);
334         }
335
336         /* pre-calc windowing function */
337         s->window_func_lut =
338             av_realloc_f(s->window_func_lut, s->win_size,
339                          sizeof(*s->window_func_lut));
340         if (!s->window_func_lut)
341             return AVERROR(ENOMEM);
342         ff_generate_window_func(s->window_func_lut, s->win_size, s->win_func, &overlap);
343         if (s->overlap == 1)
344             s->overlap = overlap;
345         s->skip_samples = (1. - s->overlap) * s->win_size;
346         if (s->skip_samples < 1) {
347             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "overlap %f too big\n", s->overlap);
348             return AVERROR(EINVAL);
349         }
350
351         for (s->win_scale = 0, i = 0; i < s->win_size; i++) {
352             s->win_scale += s->window_func_lut[i] * s->window_func_lut[i];
353         }
354         s->win_scale = 1. / sqrt(s->win_scale);
355
356         /* prepare the initial picref buffer (black frame) */
357         av_frame_free(&s->outpicref);
358         s->outpicref = outpicref =
359             ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
360         if (!outpicref)
361             return AVERROR(ENOMEM);
362         outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
363         for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
364             memset(outpicref->data[0] + i * outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
365             memset(outpicref->data[1] + i * outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
366             memset(outpicref->data[2] + i * outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
367         }
368     }
369
370     if ((s->orientation == VERTICAL   && s->xpos >= s->w) ||
371         (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h))
372         s->xpos = 0;
373
374     outlink->frame_rate = av_make_q(inlink->sample_rate, s->win_size * (1.-s->overlap));
375     if (s->orientation == VERTICAL && s->sliding == FULLFRAME)
376         outlink->frame_rate.den *= s->w;
377     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->sliding == FULLFRAME)
378         outlink->frame_rate.den *= s->h;
379
380     if (s->orientation == VERTICAL) {
381         s->combine_buffer =
382             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->h * 3,
383                          sizeof(*s->combine_buffer));
384     } else {
385         s->combine_buffer =
386             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->w * 3,
387                          sizeof(*s->combine_buffer));
388     }
389
390     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d FFT window size:%d\n",
391            s->w, s->h, s->win_size);
392
393     av_audio_fifo_free(s->fifo);
394     s->fifo = av_audio_fifo_alloc(inlink->format, inlink->channels, s->win_size);
395     if (!s->fifo)
396         return AVERROR(ENOMEM);
397     return 0;
398 }
399
400 static void run_fft(ShowSpectrumContext *s, AVFrame *fin)
401 {
402     int ch, n;
403
404     /* fill FFT input with the number of samples available */
405     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
406         const float *p = (float *)fin->extended_data[ch];
407
408         for (n = 0; n < s->win_size; n++) {
409             s->fft_data[ch][n].re = p[n] * s->window_func_lut[n];
410             s->fft_data[ch][n].im = 0;
411         }
412     }
413
414     /* run FFT on each samples set */
415     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
416         av_fft_permute(s->fft, s->fft_data[ch]);
417         av_fft_calc(s->fft, s->fft_data[ch]);
418     }
419 }
420
421 #define RE(y, ch) s->fft_data[ch][y].re
422 #define IM(y, ch) s->fft_data[ch][y].im
423 #define MAGNITUDE(y, ch) hypot(RE(y, ch), IM(y, ch))
424
425 static void calc_magnitudes(ShowSpectrumContext *s)
426 {
427     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
428
429     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
430         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
431
432         for (y = 0; y < h; y++)
433             magnitudes[y] = MAGNITUDE(y, ch);
434     }
435 }
436
437 static void acalc_magnitudes(ShowSpectrumContext *s)
438 {
439     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
440
441     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
442         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
443
444         for (y = 0; y < h; y++)
445             magnitudes[y] += MAGNITUDE(y, ch);
446     }
447 }
448
449 static void scale_magnitudes(ShowSpectrumContext *s, float scale)
450 {
451     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
452
453     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
454         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
455
456         for (y = 0; y < h; y++)
457             magnitudes[y] *= scale;
458     }
459 }
460
461 static void color_range(ShowSpectrumContext *s, int ch,
462                         float *yf, float *uf, float *vf)
463 {
464     switch (s->mode) {
465     case COMBINED:
466         // reduce range by channel count
467         *yf = 256.0f / s->nb_display_channels;
468         switch (s->color_mode) {
469         case RAINBOW:
470         case MORELAND:
471         case NEBULAE:
472         case FIRE:
473         case FIERY:
474         case FRUIT:
475         case INTENSITY:
476             *uf = *yf;
477             *vf = *yf;
478             break;
479         case CHANNEL:
480             /* adjust saturation for mixed UV coloring */
481             /* this factor is correct for infinite channels, an approximation otherwise */
482             *uf = *yf * M_PI;
483             *vf = *yf * M_PI;
484             break;
485         default:
486             av_assert0(0);
487         }
488         break;
489     case SEPARATE:
490         // full range
491         *yf = 256.0f;
492         *uf = 256.0f;
493         *vf = 256.0f;
494         break;
495     default:
496         av_assert0(0);
497     }
498
499     if (s->color_mode == CHANNEL) {
500         if (s->nb_display_channels > 1) {
501             *uf *= 0.5 * sin((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels);
502             *vf *= 0.5 * cos((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels);
503         } else {
504             *uf = 0.0f;
505             *vf = 0.0f;
506         }
507     }
508     *uf *= s->saturation;
509     *vf *= s->saturation;
510 }
511
512 static void pick_color(ShowSpectrumContext *s,
513                        float yf, float uf, float vf,
514                        float a, float *out)
515 {
516     if (s->color_mode > CHANNEL) {
517         const int cm = s->color_mode;
518         float y, u, v;
519         int i;
520
521         for (i = 1; i < FF_ARRAY_ELEMS(color_table[cm]) - 1; i++)
522             if (color_table[cm][i].a >= a)
523                 break;
524         // i now is the first item >= the color
525         // now we know to interpolate between item i - 1 and i
526         if (a <= color_table[cm][i - 1].a) {
527             y = color_table[cm][i - 1].y;
528             u = color_table[cm][i - 1].u;
529             v = color_table[cm][i - 1].v;
530         } else if (a >= color_table[cm][i].a) {
531             y = color_table[cm][i].y;
532             u = color_table[cm][i].u;
533             v = color_table[cm][i].v;
534         } else {
535             float start = color_table[cm][i - 1].a;
536             float end = color_table[cm][i].a;
537             float lerpfrac = (a - start) / (end - start);
538             y = color_table[cm][i - 1].y * (1.0f - lerpfrac)
539               + color_table[cm][i].y * lerpfrac;
540             u = color_table[cm][i - 1].u * (1.0f - lerpfrac)
541               + color_table[cm][i].u * lerpfrac;
542             v = color_table[cm][i - 1].v * (1.0f - lerpfrac)
543               + color_table[cm][i].v * lerpfrac;
544         }
545
546         out[0] += y * yf;
547         out[1] += u * uf;
548         out[2] += v * vf;
549     } else {
550         out[0] += a * yf;
551         out[1] += a * uf;
552         out[2] += a * vf;
553     }
554 }
555
556 static void clear_combine_buffer(ShowSpectrumContext *s, int size)
557 {
558     int y;
559
560     for (y = 0; y < size; y++) {
561         s->combine_buffer[3 * y    ] = 0;
562         s->combine_buffer[3 * y + 1] = 127.5;
563         s->combine_buffer[3 * y + 2] = 127.5;
564     }
565 }
566
567 static int plot_spectrum_column(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
568 {
569     int ret;
570     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
571     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
572     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
573     AVFrame *outpicref = s->outpicref;
574     const double w = s->win_scale;
575     const float g = s->gain;
576     int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
577
578     int ch, plane, x, y;
579
580     /* fill a new spectrum column */
581     /* initialize buffer for combining to black */
582     clear_combine_buffer(s, s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w);
583
584     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
585         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
586         float yf, uf, vf;
587
588         /* decide color range */
589         color_range(s, ch, &yf, &uf, &vf);
590
591         /* draw the channel */
592         for (y = 0; y < h; y++) {
593             int row = (s->mode == COMBINED) ? y : ch * h + y;
594             float *out = &s->combine_buffer[3 * row];
595
596             /* get magnitude */
597             float a = g * w * magnitudes[y];
598
599             /* apply scale */
600             switch (s->scale) {
601             case LINEAR:
602                 break;
603             case SQRT:
604                 a = sqrt(a);
605                 break;
606             case CBRT:
607                 a = cbrt(a);
608                 break;
609             case FOURTHRT:
610                 a = sqrt(sqrt(a));
611                 break;
612             case FIFTHRT:
613                 a = pow(a, 0.20);
614                 break;
615             case LOG:
616                 a = 1 + log10(av_clipd(a * w, 1e-6, 1)) / 6; // zero = -120dBFS
617                 break;
618             default:
619                 av_assert0(0);
620             }
621
622             pick_color(s, yf, uf, vf, a, out);
623         }
624     }
625
626     av_frame_make_writable(s->outpicref);
627     /* copy to output */
628     if (s->orientation == VERTICAL) {
629         if (s->sliding == SCROLL) {
630             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
631                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
632                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
633                                  y * outpicref->linesize[plane];
634                     memmove(p, p + 1, s->w - 1);
635                 }
636             }
637             s->xpos = s->w - 1;
638         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
639             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
640                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
641                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
642                                  y * outpicref->linesize[plane];
643                     memmove(p + 1, p, s->w - 1);
644                 }
645             }
646             s->xpos = 0;
647         }
648         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
649             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
650                          (outlink->h - 1 - s->start_y) * outpicref->linesize[plane] +
651                          s->xpos;
652             for (y = 0; y < s->h; y++) {
653                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[3 * y + plane], 0, 255));
654                 p -= outpicref->linesize[plane];
655             }
656         }
657     } else {
658         if (s->sliding == SCROLL) {
659             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
660                 for (y = 1; y < s->h; y++) {
661                     memmove(outpicref->data[plane] + (y-1) * outpicref->linesize[plane],
662                             outpicref->data[plane] + (y  ) * outpicref->linesize[plane],
663                             s->w);
664                 }
665             }
666             s->xpos = s->h - 1;
667         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
668             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
669                 for (y = s->h - 1; y >= 1; y--) {
670                     memmove(outpicref->data[plane] + (y  ) * outpicref->linesize[plane],
671                             outpicref->data[plane] + (y-1) * outpicref->linesize[plane],
672                             s->w);
673                 }
674             }
675             s->xpos = 0;
676         }
677         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
678             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
679                          (s->xpos + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
680             for (x = 0; x < s->w; x++) {
681                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[3 * x + plane], 0, 255));
682                 p++;
683             }
684         }
685     }
686
687     if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)
688         outpicref->pts = insamples->pts;
689
690     s->xpos++;
691     if (s->orientation == VERTICAL && s->xpos >= s->w)
692         s->xpos = 0;
693     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h)
694         s->xpos = 0;
695     if (!s->single_pic && (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)) {
696         ret = ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
697         if (ret < 0)
698             return ret;
699     }
700
701     return s->win_size;
702 }
703
704 #if CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
705
706 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
707 {
708     ShowSpectrumContext *s = outlink->src->priv;
709     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
710     unsigned i;
711     int ret;
712
713     ret = ff_request_frame(inlink);
714     if (ret == AVERROR_EOF && s->sliding == FULLFRAME && s->xpos > 0 &&
715         s->outpicref) {
716         if (s->orientation == VERTICAL) {
717             for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
718                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0] + s->xpos,   0, outlink->w - s->xpos);
719                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
720                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
721             }
722         } else {
723             for (i = s->xpos; i < outlink->h; i++) {
724                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
725                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
726                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
727             }
728         }
729         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
730         s->outpicref = NULL;
731     }
732
733     return ret;
734 }
735
736 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
737 {
738     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
739     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
740     AVFrame *fin = NULL;
741     int ret = 0;
742
743     av_audio_fifo_write(s->fifo, (void **)insamples->extended_data, insamples->nb_samples);
744     av_frame_free(&insamples);
745     while (av_audio_fifo_size(s->fifo) >= s->win_size) {
746         fin = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
747         if (!fin) {
748             ret = AVERROR(ENOMEM);
749             goto fail;
750         }
751
752         fin->pts = s->pts;
753         s->pts += s->skip_samples;
754         ret = av_audio_fifo_peek(s->fifo, (void **)fin->extended_data, s->win_size);
755         if (ret < 0)
756             goto fail;
757
758         av_assert0(fin->nb_samples == s->win_size);
759
760         run_fft(s, fin);
761         calc_magnitudes(s);
762
763         ret = plot_spectrum_column(inlink, fin);
764         av_frame_free(&fin);
765         av_audio_fifo_drain(s->fifo, s->skip_samples);
766         if (ret < 0)
767             goto fail;
768     }
769
770 fail:
771     av_frame_free(&fin);
772     return ret;
773 }
774
775 static const AVFilterPad showspectrum_inputs[] = {
776     {
777         .name         = "default",
778         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
779         .filter_frame = filter_frame,
780     },
781     { NULL }
782 };
783
784 static const AVFilterPad showspectrum_outputs[] = {
785     {
786         .name          = "default",
787         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
788         .config_props  = config_output,
789         .request_frame = request_frame,
790     },
791     { NULL }
792 };
793
794 AVFilter ff_avf_showspectrum = {
795     .name          = "showspectrum",
796     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output."),
797     .uninit        = uninit,
798     .query_formats = query_formats,
799     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
800     .inputs        = showspectrum_inputs,
801     .outputs       = showspectrum_outputs,
802     .priv_class    = &showspectrum_class,
803 };
804 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
805
806 #if CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER
807
808 static const AVOption showspectrumpic_options[] = {
809     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
810     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
811     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, 0, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
812         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
813         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
814     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTENSITY}, 0, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
815         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
816         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
817         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
818         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
819         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
820         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
821         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
822         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
823     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LOG}, 0, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
824         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
825         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
826         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
827         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
828         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
829         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
830     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
831     { "win_func", "set window function", OFFSET(win_func), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = WFUNC_HANNING}, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "win_func" },
832         { "rect",     "Rectangular",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_RECT},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
833         { "bartlett", "Bartlett",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BARTLETT}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
834         { "hann",     "Hann",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
835         { "hanning",  "Hanning",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
836         { "hamming",  "Hamming",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HAMMING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
837         { "blackman", "Blackman",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BLACKMAN}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
838         { "welch",    "Welch",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_WELCH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
839         { "flattop",  "Flat-top",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_FLATTOP},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
840         { "bharris",  "Blackman-Harris",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHARRIS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
841         { "bnuttall", "Blackman-Nuttall", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BNUTTALL}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
842         { "bhann",    "Bartlett-Hann",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHANN},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
843         { "sine",     "Sine",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_SINE},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
844         { "nuttall",  "Nuttall",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_NUTTALL},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
845         { "lanczos",  "Lanczos",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_LANCZOS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
846         { "gauss",    "Gauss",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_GAUSS},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
847         { "tukey",    "Tukey",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_TUKEY},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
848     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
849         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
850         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
851     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
852     { "legend", "draw legend", OFFSET(legend), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 1}, 0, 1, FLAGS },
853     { NULL }
854 };
855
856 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrumpic);
857
858 static void drawtext(AVFrame *pic, int x, int y, const char *txt, int o)
859 {
860     const uint8_t *font;
861     int font_height;
862     int i;
863
864     font = avpriv_cga_font,   font_height =  8;
865
866     for (i = 0; txt[i]; i++) {
867         int char_y, mask;
868
869         if (o) {
870             for (char_y = font_height - 1; char_y >= 0; char_y--) {
871                 uint8_t *p = pic->data[0] + (y + i * 10) * pic->linesize[0] + x;
872                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
873                     if (font[txt[i] * font_height + font_height - 1 - char_y] & mask)
874                         p[char_y] = ~p[char_y];
875                     p += pic->linesize[0];
876                 }
877             }
878         } else {
879             uint8_t *p = pic->data[0] + y*pic->linesize[0] + (x + i*8);
880             for (char_y = 0; char_y < font_height; char_y++) {
881                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
882                     if (font[txt[i] * font_height + char_y] & mask)
883                         *p = ~(*p);
884                     p++;
885                 }
886                 p += pic->linesize[0] - 8;
887             }
888         }
889     }
890 }
891
892 static int showspectrumpic_request_frame(AVFilterLink *outlink)
893 {
894     ShowSpectrumContext *s = outlink->src->priv;
895     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
896     int ret;
897
898     ret = ff_request_frame(inlink);
899     if (ret == AVERROR_EOF && s->outpicref) {
900         int samples = av_audio_fifo_size(s->fifo);
901         int consumed = 0;
902         int y, x = 0, sz = s->orientation == VERTICAL ? s->w : s->h;
903         int ch, spf, spb;
904         AVFrame *fin;
905
906         spf = s->win_size * (samples / ((s->win_size * sz) * ceil(samples / (float)(s->win_size * sz))));
907         spb = (samples / (spf * sz)) * spf;
908
909         fin = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
910         if (!fin)
911             return AVERROR(ENOMEM);
912
913         while (x < sz) {
914             ret = av_audio_fifo_peek(s->fifo, (void **)fin->extended_data, s->win_size);
915             if (ret < 0) {
916                 av_frame_free(&fin);
917                 return ret;
918             }
919
920             av_audio_fifo_drain(s->fifo, spf);
921
922             if (ret < s->win_size) {
923                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
924                     memset(fin->extended_data[ch] + ret * sizeof(float), 0,
925                            (s->win_size - ret) * sizeof(float));
926                 }
927             }
928
929             run_fft(s, fin);
930             acalc_magnitudes(s);
931
932             consumed += spf;
933             if (consumed >= spb) {
934                 int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
935
936                 scale_magnitudes(s, 1. / (consumed / spf));
937                 plot_spectrum_column(inlink, fin);
938                 consumed = 0;
939                 x++;
940                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++)
941                     memset(s->magnitudes[ch], 0, h * sizeof(float));
942             }
943         }
944
945         av_frame_free(&fin);
946         s->outpicref->pts = 0;
947
948         if (s->legend) {
949             int multi = (s->mode == SEPARATE && s->color_mode == CHANNEL);
950             float spp = samples / (float)sz;
951             uint8_t *dst;
952
953             drawtext(s->outpicref, 2, outlink->h - 10, "CREATED BY LIBAVFILTER", 0);
954
955             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
956             for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
957                 dst[x] = 200;
958             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + s->h) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
959             for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
960                 dst[x] = 200;
961             for (y = 0; y < s->h + 2; y++) {
962                 dst = s->outpicref->data[0] + (y + s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0];
963                 dst[s->start_x - 1] = 200;
964                 dst[s->start_x + s->w] = 200;
965             }
966             if (s->orientation == VERTICAL) {
967                 int h = s->mode == SEPARATE ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
968                 for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
969                     for (y = 0; y < h; y += 20) {
970                         dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[0];
971                         dst[s->start_x - 2] = 200;
972                         dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
973                     }
974                     for (y = 0; y < h; y += 40) {
975                         dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[0];
976                         dst[s->start_x - 3] = 200;
977                         dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
978                     }
979                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
980                     for (x = 0; x < s->w; x+=40)
981                         dst[x] = 200;
982                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
983                     for (x = 0; x < s->w; x+=80)
984                         dst[x] = 200;
985                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
986                     for (x = 0; x < s->w; x+=40) {
987                         dst[x] = 200;
988                     }
989                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
990                     for (x = 0; x < s->w; x+=80) {
991                         dst[x] = 200;
992                     }
993                     for (y = 0; y < h; y += 40) {
994                         float hz = y * (inlink->sample_rate / 2) / (float)(1 << (int)ceil(log2(h)));
995                         char *units;
996
997                         if (hz == 0)
998                             units = av_asprintf("DC");
999                         else
1000                             units = av_asprintf("%.2f", hz);
1001                         if (!units)
1002                             return AVERROR(ENOMEM);
1003
1004                         drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, h * (ch + 1) + s->start_y - y - 4, units, 0);
1005                         av_free(units);
1006                     }
1007                 }
1008
1009                 for (x = 0; x < s->w; x+=80) {
1010                     float seconds = x * spp / inlink->sample_rate;
1011                     char *units;
1012
1013                     if (x == 0)
1014                         units = av_asprintf("0");
1015                     else if (log10(seconds) > 6)
1016                         units = av_asprintf("%.2fh", seconds / (60 * 60));
1017                     else if (log10(seconds) > 3)
1018                         units = av_asprintf("%.2fm", seconds / 60);
1019                     else
1020                         units = av_asprintf("%.2fs", seconds);
1021                     if (!units)
1022                         return AVERROR(ENOMEM);
1023
1024                     drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->h + s->start_y + 6, units, 0);
1025                     drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->start_y - 12, units, 0);
1026                     av_free(units);
1027                 }
1028
1029                 drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 4 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "TIME", 0);
1030                 drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 14 * 4, "FREQUENCY (Hz)", 1);
1031             } else {
1032                 int w = s->mode == SEPARATE ? s->w / s->nb_display_channels : s->w;
1033                 for (y = 0; y < s->h; y += 20) {
1034                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
1035                     dst[s->start_x - 2] = 200;
1036                     dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
1037                 }
1038                 for (y = 0; y < s->h; y += 40) {
1039                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
1040                     dst[s->start_x - 3] = 200;
1041                     dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
1042                 }
1043                 for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
1044                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
1045                     for (x = 0; x < w; x+=40)
1046                         dst[x] = 200;
1047                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
1048                     for (x = 0; x < w; x+=80)
1049                         dst[x] = 200;
1050                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
1051                     for (x = 0; x < w; x+=40) {
1052                         dst[x] = 200;
1053                     }
1054                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
1055                     for (x = 0; x < w; x+=80) {
1056                         dst[x] = 200;
1057                     }
1058                     for (x = 0; x < w; x += 80) {
1059                         float hz = x * (inlink->sample_rate / 2) / (float)(1 << (int)ceil(log2(w)));
1060                         char *units;
1061
1062                         if (hz == 0)
1063                             units = av_asprintf("DC");
1064                         else
1065                             units = av_asprintf("%.2f", hz);
1066                         if (!units)
1067                             return AVERROR(ENOMEM);
1068
1069                         drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->start_y - 12, units, 0);
1070                         drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->h + s->start_y + 6, units, 0);
1071                         av_free(units);
1072                     }
1073                 }
1074                 for (y = 0; y < s->h; y+=40) {
1075                     float seconds = y * spp / inlink->sample_rate;
1076                     char *units;
1077
1078                     if (x == 0)
1079                         units = av_asprintf("0");
1080                     else if (log10(seconds) > 6)
1081                         units = av_asprintf("%.2fh", seconds / (60 * 60));
1082                     else if (log10(seconds) > 3)
1083                         units = av_asprintf("%.2fm", seconds / 60);
1084                     else
1085                         units = av_asprintf("%.2fs", seconds);
1086                     if (!units)
1087                         return AVERROR(ENOMEM);
1088
1089                     drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, s->start_y + y - 4, units, 0);
1090                     av_free(units);
1091                 }
1092                 drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 4 * 4, "TIME", 1);
1093                 drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 14 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "FREQUENCY (Hz)", 0);
1094             }
1095
1096             for (ch = 0; ch < (multi ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
1097                 int h = multi ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
1098
1099                 for (y = 0; y < h; y++) {
1100                     float out[3] = { 0., 127.5, 127.5};
1101                     int chn;
1102
1103                     for (chn = 0; chn < (s->mode == SEPARATE ? 1 : s->nb_display_channels); chn++) {
1104                         float yf, uf, vf;
1105                         int channel = (multi) ? s->nb_display_channels - ch - 1 : chn;
1106
1107                         color_range(s, channel, &yf, &uf, &vf);
1108                         pick_color(s, yf, uf, vf, y / (float)h, out);
1109                     }
1110                     memset(s->outpicref->data[0]+(s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->w + s->start_x + 20, av_clip_uint8(out[0]), 10);
1111                     memset(s->outpicref->data[1]+(s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[1] + s->w + s->start_x + 20, av_clip_uint8(out[1]), 10);
1112                     memset(s->outpicref->data[2]+(s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[2] + s->w + s->start_x + 20, av_clip_uint8(out[2]), 10);
1113                 }
1114             }
1115         }
1116
1117         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
1118         s->outpicref = NULL;
1119     }
1120
1121     return ret;
1122 }
1123
1124 static int showspectrumpic_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1125 {
1126     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1127     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1128     int ret;
1129
1130     ret = av_audio_fifo_write(s->fifo, (void **)insamples->extended_data, insamples->nb_samples);
1131     av_frame_free(&insamples);
1132     return ret;
1133 }
1134
1135 static const AVFilterPad showspectrumpic_inputs[] = {
1136     {
1137         .name         = "default",
1138         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1139         .filter_frame = showspectrumpic_filter_frame,
1140     },
1141     { NULL }
1142 };
1143
1144 static const AVFilterPad showspectrumpic_outputs[] = {
1145     {
1146         .name          = "default",
1147         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1148         .config_props  = config_output,
1149         .request_frame = showspectrumpic_request_frame,
1150     },
1151     { NULL }
1152 };
1153
1154 AVFilter ff_avf_showspectrumpic = {
1155     .name          = "showspectrumpic",
1156     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output single picture."),
1157     .uninit        = uninit,
1158     .query_formats = query_formats,
1159     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
1160     .inputs        = showspectrumpic_inputs,
1161     .outputs       = showspectrumpic_outputs,
1162     .priv_class    = &showspectrumpic_class,
1163 };
1164
1165 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER