avfilter/showwaves: add "cline" mode (centered line)
[ffmpeg.git] / libavfilter / avf_showwaves.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2012 Stefano Sabatini
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 /**
22  * @file
23  * audio to video multimedia filter
24  */
25
26 #include "libavutil/channel_layout.h"
27 #include "libavutil/opt.h"
28 #include "libavutil/parseutils.h"
29 #include "avfilter.h"
30 #include "formats.h"
31 #include "audio.h"
32 #include "video.h"
33 #include "internal.h"
34
35 enum ShowWavesMode {
36     MODE_POINT,
37     MODE_LINE,
38     MODE_P2P,
39     MODE_CENTERED_LINE,
40     MODE_NB,
41 };
42
43 typedef struct {
44     const AVClass *class;
45     int w, h;
46     AVRational rate;
47     int buf_idx;
48     int16_t *buf_idy;    /* y coordinate of previous sample for each channel */
49     AVFrame *outpicref;
50     int req_fullfilled;
51     int n;
52     int sample_count_mod;
53     enum ShowWavesMode mode;
54 } ShowWavesContext;
55
56 #define OFFSET(x) offsetof(ShowWavesContext, x)
57 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
58
59 static const AVOption showwaves_options[] = {
60     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "600x240"}, 0, 0, FLAGS },
61     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "600x240"}, 0, 0, FLAGS },
62     { "mode", "select display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=MODE_POINT}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode"},
63         { "point", "draw a point for each sample", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_POINT}, .flags=FLAGS, .unit="mode"},
64         { "line",  "draw a line for each sample",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_LINE},  .flags=FLAGS, .unit="mode"},
65         { "p2p", "draw a line between samples", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_P2P}, .flags=FLAGS, .unit="mode"},
66         { "cline","draw a centered line for each sample", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_CENTERED_LINE}, .flags=FLAGS, .unit="mode"},
67     { "n",    "set how many samples to show in the same point", OFFSET(n), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX, FLAGS },
68     { "rate", "set video rate", OFFSET(rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str = "25"}, 0, 0, FLAGS },
69     { "r",    "set video rate", OFFSET(rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str = "25"}, 0, 0, FLAGS },
70     { NULL }
71 };
72
73 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showwaves);
74
75 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
76 {
77     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
78
79     av_frame_free(&showwaves->outpicref);
80     av_freep(&showwaves->buf_idy);
81 }
82
83 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
84 {
85     AVFilterFormats *formats = NULL;
86     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
87     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
88     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
89     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
90     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_NONE };
91
92     /* set input audio formats */
93     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
94     if (!formats)
95         return AVERROR(ENOMEM);
96     ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats);
97
98     layouts = ff_all_channel_layouts();
99     if (!layouts)
100         return AVERROR(ENOMEM);
101     ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts);
102
103     formats = ff_all_samplerates();
104     if (!formats)
105         return AVERROR(ENOMEM);
106     ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates);
107
108     /* set output video format */
109     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
110     if (!formats)
111         return AVERROR(ENOMEM);
112     ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats);
113
114     return 0;
115 }
116
117 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
118 {
119     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
120     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
121     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
122     int nb_channels = inlink->channels;
123
124     if (!showwaves->n)
125         showwaves->n = FFMAX(1, ((double)inlink->sample_rate / (showwaves->w * av_q2d(showwaves->rate))) + 0.5);
126
127     showwaves->buf_idx = 0;
128     if (!(showwaves->buf_idy = av_mallocz_array(nb_channels, sizeof(*showwaves->buf_idy)))) {
129         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate showwaves buffer\n");
130         return AVERROR(ENOMEM);
131     }
132     outlink->w = showwaves->w;
133     outlink->h = showwaves->h;
134     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
135
136     outlink->frame_rate = av_div_q((AVRational){inlink->sample_rate,showwaves->n},
137                                    (AVRational){showwaves->w,1});
138
139     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d r:%f n:%d\n",
140            showwaves->w, showwaves->h, av_q2d(outlink->frame_rate), showwaves->n);
141     return 0;
142 }
143
144 inline static int push_frame(AVFilterLink *outlink)
145 {
146     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
147     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
148     ShowWavesContext *showwaves = outlink->src->priv;
149     int nb_channels = inlink->channels;
150     int ret, i;
151
152     if ((ret = ff_filter_frame(outlink, showwaves->outpicref)) >= 0)
153         showwaves->req_fullfilled = 1;
154     showwaves->outpicref = NULL;
155     showwaves->buf_idx = 0;
156     for (i = 0; i <= nb_channels; i++)
157         showwaves->buf_idy[i] = 0;
158     return ret;
159 }
160
161 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
162 {
163     ShowWavesContext *showwaves = outlink->src->priv;
164     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
165     int ret;
166
167     showwaves->req_fullfilled = 0;
168     do {
169         ret = ff_request_frame(inlink);
170     } while (!showwaves->req_fullfilled && ret >= 0);
171
172     if (ret == AVERROR_EOF && showwaves->outpicref)
173         push_frame(outlink);
174     return ret;
175 }
176
177 #define MAX_INT16 ((1<<15) -1)
178
179 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
180 {
181     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
182     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
183     ShowWavesContext *showwaves = ctx->priv;
184     const int nb_samples = insamples->nb_samples;
185     AVFrame *outpicref = showwaves->outpicref;
186     int linesize = outpicref ? outpicref->linesize[0] : 0;
187     int16_t *p = (int16_t *)insamples->data[0];
188     int nb_channels = inlink->channels;
189     int i, j, k, h, ret = 0;
190     const int n = showwaves->n;
191     const int x = 255 / (nb_channels * n); /* multiplication factor, pre-computed to avoid in-loop divisions */
192
193     /* draw data in the buffer */
194     for (i = 0; i < nb_samples; i++) {
195         if (!showwaves->outpicref) {
196             showwaves->outpicref = outpicref =
197                 ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
198             if (!outpicref)
199                 return AVERROR(ENOMEM);
200             outpicref->width  = outlink->w;
201             outpicref->height = outlink->h;
202             outpicref->pts = insamples->pts +
203                              av_rescale_q((p - (int16_t *)insamples->data[0]) / nb_channels,
204                                           (AVRational){ 1, inlink->sample_rate },
205                                           outlink->time_base);
206             linesize = outpicref->linesize[0];
207             for (j = 0; j < outlink->h; j++)
208                 memset(outpicref->data[0] + j * linesize, 0, outlink->w);
209         }
210         for (j = 0; j < nb_channels; j++) {
211             int start, end;
212             switch (showwaves->mode) {
213             case MODE_POINT:
214                 h = showwaves->h/2 - av_rescale(*p++, showwaves->h/2, MAX_INT16);
215                 if (h >= 0 && h < outlink->h)
216                     *(outpicref->data[0] + showwaves->buf_idx + h * linesize) += x;
217                 break;
218
219             case MODE_LINE:
220                 h     = showwaves->h/2 - av_rescale(*p++, showwaves->h/2, MAX_INT16);
221                 start = showwaves->h/2;
222                 end   = av_clip(h, 0, outlink->h-1);
223                 if (start > end) FFSWAP(int16_t, start, end);
224                 for (k = start; k < end; k++)
225                     *(outpicref->data[0] + showwaves->buf_idx + k * linesize) += x;
226                 break;
227
228             case MODE_P2P:
229                 h = showwaves->h/2 - av_rescale(*p++, showwaves->h/2, MAX_INT16);
230                 if (h >= 0 && h < outlink->h) {
231                     *(outpicref->data[0] + showwaves->buf_idx + h * linesize) += x;
232                     if (showwaves->buf_idy[j] && h != showwaves->buf_idy[j]) {
233                         start = showwaves->buf_idy[j];
234                         end = av_clip(h, 0, outlink->h-1);
235                         if (start > end)
236                             FFSWAP(int16_t, start, end);
237                         for (k = start + 1; k < end; k++)
238                             *(outpicref->data[0] + showwaves->buf_idx + k * linesize) += x;
239                     }
240                 }
241                 break;
242
243             case MODE_CENTERED_LINE:
244                 h     = av_rescale(abs(*p++), showwaves->h, UINT16_MAX);
245                 start = (showwaves->h - h) / 2;
246                 end   = start + h;
247                 for (k = start; k < end; k++)
248                     *(outpicref->data[0] + showwaves->buf_idx + k * linesize) += x;
249                 break;
250             }
251             /* store current y coordinate for this channel */
252             showwaves->buf_idy[j] = h;
253         }
254
255         showwaves->sample_count_mod++;
256         if (showwaves->sample_count_mod == n) {
257             showwaves->sample_count_mod = 0;
258             showwaves->buf_idx++;
259         }
260         if (showwaves->buf_idx == showwaves->w)
261             if ((ret = push_frame(outlink)) < 0)
262                 break;
263         outpicref = showwaves->outpicref;
264     }
265
266     av_frame_free(&insamples);
267     return ret;
268 }
269
270 static const AVFilterPad showwaves_inputs[] = {
271     {
272         .name         = "default",
273         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
274         .filter_frame = filter_frame,
275     },
276     { NULL }
277 };
278
279 static const AVFilterPad showwaves_outputs[] = {
280     {
281         .name          = "default",
282         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
283         .config_props  = config_output,
284         .request_frame = request_frame,
285     },
286     { NULL }
287 };
288
289 AVFilter ff_avf_showwaves = {
290     .name          = "showwaves",
291     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a video output."),
292     .uninit        = uninit,
293     .query_formats = query_formats,
294     .priv_size     = sizeof(ShowWavesContext),
295     .inputs        = showwaves_inputs,
296     .outputs       = showwaves_outputs,
297     .priv_class    = &showwaves_class,
298 };