227aff8d32779cd2561fd07cf03ab760ec8b591f
[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, MORELAND, NEBULAE, 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         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
87         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
88     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=SQRT}, LINEAR, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
89         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
90         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
91         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
92         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
93     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
94     { "win_func", "set window function", OFFSET(win_func), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = WFUNC_HANNING}, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "win_func" },
95         { "rect",     "Rectangular",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_RECT},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
96         { "bartlett", "Bartlett",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BARTLETT}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
97         { "hann",     "Hann",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
98         { "hanning",  "Hanning",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
99         { "hamming",  "Hamming",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HAMMING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
100         { "blackman", "Blackman",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BLACKMAN}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
101         { "welch",    "Welch",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_WELCH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
102         { "flattop",  "Flat-top",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_FLATTOP},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
103         { "bharris",  "Blackman-Harris",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHARRIS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
104         { "bnuttall", "Blackman-Nuttall", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BNUTTALL}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
105         { "bhann",    "Bartlett-Hann",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHANN},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
106         { "sine",     "Sine",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_SINE},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
107         { "nuttall",  "Nuttall",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_NUTTALL},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
108         { "lanczos",  "Lanczos",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_LANCZOS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
109         { "gauss",    "Gauss",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_GAUSS},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
110     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
111         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
112         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
113     { NULL }
114 };
115
116 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrum);
117
118 static const struct ColorTable {
119     float a, y, u, v;
120 } color_table[][8] = {
121     [INTENSITY] = {
122     {    0,                  0,                  0,                   0 },
123     { 0.13, .03587126228984074,  .1573300977624594, -.02548747583751842 },
124     { 0.30, .18572281794568020,  .1772436246393981,  .17475554840414750 },
125     { 0.60, .28184980583656130, -.1593064119945782,  .47132074554608920 },
126     { 0.73, .65830621175547810, -.3716070802232764,  .24352759331252930 },
127     { 0.78, .76318535758242900, -.4307467689263783,  .16866496622310430 },
128     { 0.91, .95336363636363640, -.2045454545454546,  .03313636363636363 },
129     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
130     [RAINBOW] = {
131     {    0,                  0,                  0,                   0 },
132     { 0.13,            44/256.,     (189-128)/256.,      (138-128)/256. },
133     { 0.25,            29/256.,     (186-128)/256.,      (119-128)/256. },
134     { 0.38,           119/256.,     (194-128)/256.,       (53-128)/256. },
135     { 0.60,           111/256.,      (73-128)/256.,       (59-128)/256. },
136     { 0.73,           205/256.,      (19-128)/256.,      (149-128)/256. },
137     { 0.86,           135/256.,      (83-128)/256.,      (200-128)/256. },
138     {    1,            73/256.,      (95-128)/256.,      (225-128)/256. }},
139     [MORELAND] = {
140     {    0,            44/256.,     (181-128)/256.,      (112-128)/256. },
141     { 0.13,           126/256.,     (177-128)/256.,      (106-128)/256. },
142     { 0.25,           164/256.,     (163-128)/256.,      (109-128)/256. },
143     { 0.38,           200/256.,     (140-128)/256.,      (120-128)/256. },
144     { 0.60,           201/256.,     (117-128)/256.,      (141-128)/256. },
145     { 0.73,           177/256.,     (103-128)/256.,      (165-128)/256. },
146     { 0.86,           136/256.,     (100-128)/256.,      (183-128)/256. },
147     {    1,            68/256.,     (117-128)/256.,      (203-128)/256. }},
148     [NEBULAE] = {
149     {    0,            10/256.,     (134-128)/256.,      (132-128)/256. },
150     { 0.23,            21/256.,     (137-128)/256.,      (130-128)/256. },
151     { 0.45,            35/256.,     (134-128)/256.,      (134-128)/256. },
152     { 0.57,            51/256.,     (130-128)/256.,      (139-128)/256. },
153     { 0.67,           104/256.,     (116-128)/256.,      (162-128)/256. },
154     { 0.77,           120/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
155     { 0.87,           140/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
156     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
157 };
158
159 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
160 {
161     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
162     int i;
163
164     av_freep(&s->combine_buffer);
165     av_rdft_end(s->rdft);
166     for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
167         av_freep(&s->rdft_data[i]);
168     av_freep(&s->rdft_data);
169     av_freep(&s->window_func_lut);
170     av_frame_free(&s->outpicref);
171 }
172
173 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
174 {
175     AVFilterFormats *formats = NULL;
176     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
177     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
178     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
179     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_S16P, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
180     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE };
181     int ret;
182
183     /* set input audio formats */
184     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
185     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats)) < 0)
186         return ret;
187
188     layouts = ff_all_channel_layouts();
189     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
190         return ret;
191
192     formats = ff_all_samplerates();
193     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
194         return ret;
195
196     /* set output video format */
197     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
198     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
199         return ret;
200
201     return 0;
202 }
203
204 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
205 {
206     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
207     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
208     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
209     int i, rdft_bits, win_size, h, w;
210
211     outlink->w = s->w;
212     outlink->h = s->h;
213
214     h = (s->mode == COMBINED || s->orientation == HORIZONTAL) ? outlink->h : outlink->h / inlink->channels;
215     w = (s->mode == COMBINED || s->orientation == VERTICAL)   ? outlink->w : outlink->w / inlink->channels;
216     s->channel_height = h;
217     s->channel_width  = w;
218
219     if (s->orientation == VERTICAL) {
220         /* RDFT window size (precision) according to the requested output frame height */
221         for (rdft_bits = 1; 1 << rdft_bits < 2 * h; rdft_bits++);
222     } else {
223         /* RDFT window size (precision) according to the requested output frame width */
224         for (rdft_bits = 1; 1 << rdft_bits < 2 * w; rdft_bits++);
225     }
226     win_size = 1 << rdft_bits;
227
228     /* (re-)configuration if the video output changed (or first init) */
229     if (rdft_bits != s->rdft_bits) {
230         AVFrame *outpicref;
231
232         av_rdft_end(s->rdft);
233         s->rdft = av_rdft_init(rdft_bits, DFT_R2C);
234         if (!s->rdft) {
235             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create RDFT context. "
236                    "The window size might be too high.\n");
237             return AVERROR(EINVAL);
238         }
239         s->rdft_bits = rdft_bits;
240
241         /* RDFT buffers: x2 for each (display) channel buffer.
242          * Note: we use free and malloc instead of a realloc-like function to
243          * make sure the buffer is aligned in memory for the FFT functions. */
244         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
245             av_freep(&s->rdft_data[i]);
246         av_freep(&s->rdft_data);
247         s->nb_display_channels = inlink->channels;
248
249         s->rdft_data = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->rdft_data));
250         if (!s->rdft_data)
251             return AVERROR(ENOMEM);
252         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
253             s->rdft_data[i] = av_calloc(win_size, sizeof(**s->rdft_data));
254             if (!s->rdft_data[i])
255                 return AVERROR(ENOMEM);
256         }
257
258         /* pre-calc windowing function */
259         s->window_func_lut =
260             av_realloc_f(s->window_func_lut, win_size,
261                          sizeof(*s->window_func_lut));
262         if (!s->window_func_lut)
263             return AVERROR(ENOMEM);
264         ff_generate_window_func(s->window_func_lut, win_size, s->win_func, &s->overlap);
265
266         for (s->win_scale = 0, i = 0; i < win_size; i++) {
267             s->win_scale += s->window_func_lut[i] * s->window_func_lut[i];
268         }
269         s->win_scale = 1. / (sqrt(s->win_scale) * 32768.);
270
271         /* prepare the initial picref buffer (black frame) */
272         av_frame_free(&s->outpicref);
273         s->outpicref = outpicref =
274             ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
275         if (!outpicref)
276             return AVERROR(ENOMEM);
277         outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
278         for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
279             memset(outpicref->data[0] + i * outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
280             memset(outpicref->data[1] + i * outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
281             memset(outpicref->data[2] + i * outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
282         }
283     }
284
285     if ((s->orientation == VERTICAL   && s->xpos >= outlink->w) ||
286         (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= outlink->h))
287         s->xpos = 0;
288
289     outlink->frame_rate = av_make_q(inlink->sample_rate, win_size);
290     if (s->orientation == VERTICAL && s->sliding == FULLFRAME)
291         outlink->frame_rate.den *= outlink->w;
292     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->sliding == FULLFRAME)
293         outlink->frame_rate.den *= outlink->h;
294
295     inlink->min_samples = inlink->max_samples = inlink->partial_buf_size =
296         win_size;
297
298     if (s->orientation == VERTICAL) {
299         s->combine_buffer =
300             av_realloc_f(s->combine_buffer, outlink->h * 3,
301                          sizeof(*s->combine_buffer));
302     } else {
303         s->combine_buffer =
304             av_realloc_f(s->combine_buffer, outlink->w * 3,
305                          sizeof(*s->combine_buffer));
306     }
307
308     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d RDFT window size:%d\n",
309            s->w, s->h, win_size);
310     return 0;
311 }
312
313 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
314 {
315     ShowSpectrumContext *s = outlink->src->priv;
316     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
317     unsigned i;
318     int ret;
319
320     ret = ff_request_frame(inlink);
321     if (ret == AVERROR_EOF && s->sliding == FULLFRAME && s->xpos > 0 &&
322         s->outpicref) {
323         if (s->orientation == VERTICAL) {
324             for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
325                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0] + s->xpos,   0, outlink->w - s->xpos);
326                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
327                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
328             }
329         } else {
330             for (i = s->xpos; i < outlink->h; i++) {
331                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
332                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
333                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
334             }
335         }
336         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
337         s->outpicref = NULL;
338     }
339
340     return ret;
341 }
342
343 static int plot_spectrum_column(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
344 {
345     int ret;
346     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
347     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
348     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
349     AVFrame *outpicref = s->outpicref;
350
351     /* nb_freq contains the power of two superior or equal to the output image
352      * height (or half the RDFT window size) */
353     const int nb_freq = 1 << (s->rdft_bits - 1);
354     const int win_size = nb_freq << 1;
355     const double w = s->win_scale;
356     int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
357
358     int ch, plane, n, x, y;
359
360     av_assert0(insamples->nb_samples == win_size);
361
362     /* fill RDFT input with the number of samples available */
363     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
364         const int16_t *p = (int16_t *)insamples->extended_data[ch];
365
366         for (n = 0; n < win_size; n++)
367             s->rdft_data[ch][n] = p[n] * s->window_func_lut[n];
368     }
369
370     /* run RDFT on each samples set */
371     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++)
372         av_rdft_calc(s->rdft, s->rdft_data[ch]);
373
374     /* fill a new spectrum column */
375 #define RE(y, ch) s->rdft_data[ch][2 * (y) + 0]
376 #define IM(y, ch) s->rdft_data[ch][2 * (y) + 1]
377 #define MAGNITUDE(y, ch) hypot(RE(y, ch), IM(y, ch))
378
379     /* initialize buffer for combining to black */
380     if (s->orientation == VERTICAL) {
381         for (y = 0; y < outlink->h; y++) {
382             s->combine_buffer[3 * y    ] = 0;
383             s->combine_buffer[3 * y + 1] = 127.5;
384             s->combine_buffer[3 * y + 2] = 127.5;
385         }
386     } else {
387         for (y = 0; y < outlink->w; y++) {
388             s->combine_buffer[3 * y    ] = 0;
389             s->combine_buffer[3 * y + 1] = 127.5;
390             s->combine_buffer[3 * y + 2] = 127.5;
391         }
392     }
393
394     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
395         float yf, uf, vf;
396
397         /* decide color range */
398         switch (s->mode) {
399         case COMBINED:
400             // reduce range by channel count
401             yf = 256.0f / s->nb_display_channels;
402             switch (s->color_mode) {
403             case RAINBOW:
404             case MORELAND:
405             case NEBULAE:
406             case INTENSITY:
407                 uf = yf;
408                 vf = yf;
409                 break;
410             case CHANNEL:
411                 /* adjust saturation for mixed UV coloring */
412                 /* this factor is correct for infinite channels, an approximation otherwise */
413                 uf = yf * M_PI;
414                 vf = yf * M_PI;
415                 break;
416             default:
417                 av_assert0(0);
418             }
419             break;
420         case SEPARATE:
421             // full range
422             yf = 256.0f;
423             uf = 256.0f;
424             vf = 256.0f;
425             break;
426         default:
427             av_assert0(0);
428         }
429
430         if (s->color_mode == CHANNEL) {
431             if (s->nb_display_channels > 1) {
432                 uf *= 0.5 * sin((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels);
433                 vf *= 0.5 * cos((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels);
434             } else {
435                 uf = 0.0f;
436                 vf = 0.0f;
437             }
438         }
439         uf *= s->saturation;
440         vf *= s->saturation;
441
442         /* draw the channel */
443         for (y = 0; y < h; y++) {
444             int row = (s->mode == COMBINED) ? y : ch * h + y;
445             float *out = &s->combine_buffer[3 * row];
446
447             /* get magnitude */
448             float a = w * MAGNITUDE(y, ch);
449
450             /* apply scale */
451             switch (s->scale) {
452             case LINEAR:
453                 break;
454             case SQRT:
455                 a = sqrt(a);
456                 break;
457             case CBRT:
458                 a = cbrt(a);
459                 break;
460             case LOG:
461                 a = 1 + log10(FFMAX(FFMIN(1, a), 1e-6)) / 5; // zero = -120dBFS
462                 break;
463             default:
464                 av_assert0(0);
465             }
466
467             if (s->color_mode > CHANNEL) {
468                 const int cm = s->color_mode;
469                 float y, u, v;
470                 int i;
471
472                 for (i = 1; i < FF_ARRAY_ELEMS(color_table[cm]) - 1; i++)
473                     if (color_table[cm][i].a >= a)
474                         break;
475                 // i now is the first item >= the color
476                 // now we know to interpolate between item i - 1 and i
477                 if (a <= color_table[cm][i - 1].a) {
478                     y = color_table[cm][i - 1].y;
479                     u = color_table[cm][i - 1].u;
480                     v = color_table[cm][i - 1].v;
481                 } else if (a >= color_table[cm][i].a) {
482                     y = color_table[cm][i].y;
483                     u = color_table[cm][i].u;
484                     v = color_table[cm][i].v;
485                 } else {
486                     float start = color_table[cm][i - 1].a;
487                     float end = color_table[cm][i].a;
488                     float lerpfrac = (a - start) / (end - start);
489                     y = color_table[cm][i - 1].y * (1.0f - lerpfrac)
490                       + color_table[cm][i].y * lerpfrac;
491                     u = color_table[cm][i - 1].u * (1.0f - lerpfrac)
492                       + color_table[cm][i].u * lerpfrac;
493                     v = color_table[cm][i - 1].v * (1.0f - lerpfrac)
494                       + color_table[cm][i].v * lerpfrac;
495                 }
496
497                 out[0] += y * yf;
498                 out[1] += u * uf;
499                 out[2] += v * vf;
500             } else {
501                 out[0] += a * yf;
502                 out[1] += a * uf;
503                 out[2] += a * vf;
504             }
505         }
506     }
507
508     /* copy to output */
509     if (s->orientation == VERTICAL) {
510         if (s->sliding == SCROLL) {
511             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
512                 for (y = 0; y < outlink->h; y++) {
513                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
514                                  y * outpicref->linesize[plane];
515                     memmove(p, p + 1, outlink->w - 1);
516                 }
517             }
518             s->xpos = outlink->w - 1;
519         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
520             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
521                 for (y = 0; y < outlink->h; y++) {
522                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
523                                  y * outpicref->linesize[plane];
524                     memmove(p + 1, p, outlink->w - 1);
525                 }
526             }
527             s->xpos = 0;
528         }
529         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
530             uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
531                          (outlink->h - 1) * outpicref->linesize[plane] +
532                          s->xpos;
533             for (y = 0; y < outlink->h; y++) {
534                 *p = lrint(FFMAX(0, FFMIN(s->combine_buffer[3 * y + plane], 255)));
535                 p -= outpicref->linesize[plane];
536             }
537         }
538     } else {
539         if (s->sliding == SCROLL) {
540             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
541                 for (y = 1; y < outlink->h; y++) {
542                     memmove(outpicref->data[plane] + (y-1) * outpicref->linesize[plane],
543                             outpicref->data[plane] + (y  ) * outpicref->linesize[plane],
544                             outlink->w);
545                 }
546             }
547             s->xpos = outlink->h - 1;
548         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
549             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
550                 for (y = outlink->h - 1; y >= 1; y--) {
551                     memmove(outpicref->data[plane] + (y  ) * outpicref->linesize[plane],
552                             outpicref->data[plane] + (y-1) * outpicref->linesize[plane],
553                             outlink->w);
554                 }
555             }
556             s->xpos = 0;
557         }
558         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
559             uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
560                          s->xpos * outpicref->linesize[plane];
561             for (x = 0; x < outlink->w; x++) {
562                 *p = lrint(FFMAX(0, FFMIN(s->combine_buffer[3 * x + plane], 255)));
563                 p++;
564             }
565         }
566     }
567
568     if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)
569         outpicref->pts = insamples->pts;
570
571     s->xpos++;
572     if (s->orientation == VERTICAL && s->xpos >= outlink->w)
573         s->xpos = 0;
574     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= outlink->h)
575         s->xpos = 0;
576     if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0) {
577         ret = ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
578         if (ret < 0)
579             return ret;
580     }
581
582     return win_size;
583 }
584
585 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
586 {
587     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
588     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
589     unsigned win_size = 1 << s->rdft_bits;
590     int ret = 0;
591
592     av_assert0(insamples->nb_samples <= win_size);
593     if (insamples->nb_samples == win_size)
594         ret = plot_spectrum_column(inlink, insamples);
595
596     av_frame_free(&insamples);
597     return ret;
598 }
599
600 static const AVFilterPad showspectrum_inputs[] = {
601     {
602         .name         = "default",
603         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
604         .filter_frame = filter_frame,
605     },
606     { NULL }
607 };
608
609 static const AVFilterPad showspectrum_outputs[] = {
610     {
611         .name          = "default",
612         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
613         .config_props  = config_output,
614         .request_frame = request_frame,
615     },
616     { NULL }
617 };
618
619 AVFilter ff_avf_showspectrum = {
620     .name          = "showspectrum",
621     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output."),
622     .uninit        = uninit,
623     .query_formats = query_formats,
624     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
625     .inputs        = showspectrum_inputs,
626     .outputs       = showspectrum_outputs,
627     .priv_class    = &showspectrum_class,
628 };