5b26be8fbb6676ee033a2c98a18fe515a02db0a9
[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, COOL, 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         { "cool",      "cool based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COOL},      0, 0, FLAGS, "color" },
107     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=SQRT}, LINEAR, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
108         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
109         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
110         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
111         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
112         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
113         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
114     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
115     { "win_func", "set window function", OFFSET(win_func), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = WFUNC_HANNING}, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "win_func" },
116         { "rect",     "Rectangular",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_RECT},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
117         { "bartlett", "Bartlett",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BARTLETT}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
118         { "hann",     "Hann",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
119         { "hanning",  "Hanning",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
120         { "hamming",  "Hamming",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HAMMING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
121         { "blackman", "Blackman",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BLACKMAN}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
122         { "welch",    "Welch",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_WELCH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
123         { "flattop",  "Flat-top",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_FLATTOP},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
124         { "bharris",  "Blackman-Harris",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHARRIS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
125         { "bnuttall", "Blackman-Nuttall", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BNUTTALL}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
126         { "bhann",    "Bartlett-Hann",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHANN},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
127         { "sine",     "Sine",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_SINE},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
128         { "nuttall",  "Nuttall",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_NUTTALL},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
129         { "lanczos",  "Lanczos",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_LANCZOS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
130         { "gauss",    "Gauss",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_GAUSS},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
131         { "tukey",    "Tukey",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_TUKEY},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
132     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
133         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
134         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
135     { "overlap", "set window overlap", OFFSET(overlap), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, 0, 1, FLAGS },
136     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
137     { NULL }
138 };
139
140 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrum);
141
142 static const struct ColorTable {
143     float a, y, u, v;
144 } color_table[][8] = {
145     [INTENSITY] = {
146     {    0,                  0,                  0,                   0 },
147     { 0.13, .03587126228984074,  .1573300977624594, -.02548747583751842 },
148     { 0.30, .18572281794568020,  .1772436246393981,  .17475554840414750 },
149     { 0.60, .28184980583656130, -.1593064119945782,  .47132074554608920 },
150     { 0.73, .65830621175547810, -.3716070802232764,  .24352759331252930 },
151     { 0.78, .76318535758242900, -.4307467689263783,  .16866496622310430 },
152     { 0.91, .95336363636363640, -.2045454545454546,  .03313636363636363 },
153     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
154     [RAINBOW] = {
155     {    0,                  0,                  0,                   0 },
156     { 0.13,            44/256.,     (189-128)/256.,      (138-128)/256. },
157     { 0.25,            29/256.,     (186-128)/256.,      (119-128)/256. },
158     { 0.38,           119/256.,     (194-128)/256.,       (53-128)/256. },
159     { 0.60,           111/256.,      (73-128)/256.,       (59-128)/256. },
160     { 0.73,           205/256.,      (19-128)/256.,      (149-128)/256. },
161     { 0.86,           135/256.,      (83-128)/256.,      (200-128)/256. },
162     {    1,            73/256.,      (95-128)/256.,      (225-128)/256. }},
163     [MORELAND] = {
164     {    0,            44/256.,     (181-128)/256.,      (112-128)/256. },
165     { 0.13,           126/256.,     (177-128)/256.,      (106-128)/256. },
166     { 0.25,           164/256.,     (163-128)/256.,      (109-128)/256. },
167     { 0.38,           200/256.,     (140-128)/256.,      (120-128)/256. },
168     { 0.60,           201/256.,     (117-128)/256.,      (141-128)/256. },
169     { 0.73,           177/256.,     (103-128)/256.,      (165-128)/256. },
170     { 0.86,           136/256.,     (100-128)/256.,      (183-128)/256. },
171     {    1,            68/256.,     (117-128)/256.,      (203-128)/256. }},
172     [NEBULAE] = {
173     {    0,            10/256.,     (134-128)/256.,      (132-128)/256. },
174     { 0.23,            21/256.,     (137-128)/256.,      (130-128)/256. },
175     { 0.45,            35/256.,     (134-128)/256.,      (134-128)/256. },
176     { 0.57,            51/256.,     (130-128)/256.,      (139-128)/256. },
177     { 0.67,           104/256.,     (116-128)/256.,      (162-128)/256. },
178     { 0.77,           120/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
179     { 0.87,           140/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
180     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
181     [FIRE] = {
182     {    0,                  0,                  0,                   0 },
183     { 0.23,            44/256.,     (132-128)/256.,      (127-128)/256. },
184     { 0.45,            62/256.,     (116-128)/256.,      (140-128)/256. },
185     { 0.57,            75/256.,     (105-128)/256.,      (152-128)/256. },
186     { 0.67,            95/256.,      (91-128)/256.,      (166-128)/256. },
187     { 0.77,           126/256.,      (74-128)/256.,      (172-128)/256. },
188     { 0.87,           164/256.,      (73-128)/256.,      (162-128)/256. },
189     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
190     [FIERY] = {
191     {    0,                  0,                  0,                   0 },
192     { 0.23,            36/256.,     (116-128)/256.,      (163-128)/256. },
193     { 0.45,            52/256.,     (102-128)/256.,      (200-128)/256. },
194     { 0.57,           116/256.,      (84-128)/256.,      (196-128)/256. },
195     { 0.67,           157/256.,      (67-128)/256.,      (181-128)/256. },
196     { 0.77,           193/256.,      (40-128)/256.,      (155-128)/256. },
197     { 0.87,           221/256.,     (101-128)/256.,      (134-128)/256. },
198     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
199     [FRUIT] = {
200     {    0,                  0,                  0,                   0 },
201     { 0.20,            29/256.,     (136-128)/256.,      (119-128)/256. },
202     { 0.30,            60/256.,     (119-128)/256.,       (90-128)/256. },
203     { 0.40,            85/256.,      (91-128)/256.,       (85-128)/256. },
204     { 0.50,           116/256.,      (70-128)/256.,      (105-128)/256. },
205     { 0.60,           151/256.,      (50-128)/256.,      (146-128)/256. },
206     { 0.70,           191/256.,      (63-128)/256.,      (178-128)/256. },
207     {    1,            98/256.,      (80-128)/256.,      (221-128)/256. }},
208     [COOL] = {
209     {    0,                  0,                  0,                   0 },
210     {  .15,                  0,                 .5,                 -.5 },
211     {    1,                  1,                -.5,                  .5 }},
212 };
213
214 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
215 {
216     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
217     int i;
218
219     av_freep(&s->combine_buffer);
220     av_fft_end(s->fft);
221     if (s->fft_data) {
222         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
223             av_freep(&s->fft_data[i]);
224     }
225     av_freep(&s->fft_data);
226     av_freep(&s->window_func_lut);
227     if (s->magnitudes) {
228         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
229             av_freep(&s->magnitudes[i]);
230     }
231     av_freep(&s->magnitudes);
232     av_frame_free(&s->outpicref);
233     av_audio_fifo_free(s->fifo);
234 }
235
236 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
237 {
238     AVFilterFormats *formats = NULL;
239     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
240     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
241     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
242     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
243     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE };
244     int ret;
245
246     /* set input audio formats */
247     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
248     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_formats)) < 0)
249         return ret;
250
251     layouts = ff_all_channel_layouts();
252     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->out_channel_layouts)) < 0)
253         return ret;
254
255     formats = ff_all_samplerates();
256     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->out_samplerates)) < 0)
257         return ret;
258
259     /* set output video format */
260     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
261     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->in_formats)) < 0)
262         return ret;
263
264     return 0;
265 }
266
267 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
268 {
269     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
270     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
271     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
272     int i, fft_bits, h, w;
273     float overlap;
274
275     if (!strcmp(ctx->filter->name, "showspectrumpic"))
276         s->single_pic = 1;
277
278     outlink->w = s->w;
279     outlink->h = s->h;
280
281     if (s->legend) {
282         s->start_x = log10(inlink->sample_rate) * 25;
283         s->start_y = 64;
284         outlink->w += s->start_x * 2;
285         outlink->h += s->start_y * 2;
286     }
287
288     h = (s->mode == COMBINED || s->orientation == HORIZONTAL) ? s->h : s->h / inlink->channels;
289     w = (s->mode == COMBINED || s->orientation == VERTICAL)   ? s->w : s->w / inlink->channels;
290     s->channel_height = h;
291     s->channel_width  = w;
292
293     if (s->orientation == VERTICAL) {
294         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame height */
295         for (fft_bits = 1; 1 << fft_bits < 2 * h; fft_bits++);
296     } else {
297         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame width */
298         for (fft_bits = 1; 1 << fft_bits < 2 * w; fft_bits++);
299     }
300     s->win_size = 1 << fft_bits;
301
302     /* (re-)configuration if the video output changed (or first init) */
303     if (fft_bits != s->fft_bits) {
304         AVFrame *outpicref;
305
306         av_fft_end(s->fft);
307         s->fft = av_fft_init(fft_bits, 0);
308         if (!s->fft) {
309             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT context. "
310                    "The window size might be too high.\n");
311             return AVERROR(EINVAL);
312         }
313         s->fft_bits = fft_bits;
314
315         /* FFT buffers: x2 for each (display) channel buffer.
316          * Note: we use free and malloc instead of a realloc-like function to
317          * make sure the buffer is aligned in memory for the FFT functions. */
318         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
319             av_freep(&s->fft_data[i]);
320         av_freep(&s->fft_data);
321         s->nb_display_channels = inlink->channels;
322
323         s->magnitudes = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->magnitudes));
324         if (!s->magnitudes)
325             return AVERROR(ENOMEM);
326         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
327             s->magnitudes[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w, sizeof(**s->magnitudes));
328             if (!s->magnitudes[i])
329                 return AVERROR(ENOMEM);
330         }
331
332         s->fft_data = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_data));
333         if (!s->fft_data)
334             return AVERROR(ENOMEM);
335         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
336             s->fft_data[i] = av_calloc(s->win_size, sizeof(**s->fft_data));
337             if (!s->fft_data[i])
338                 return AVERROR(ENOMEM);
339         }
340
341         /* pre-calc windowing function */
342         s->window_func_lut =
343             av_realloc_f(s->window_func_lut, s->win_size,
344                          sizeof(*s->window_func_lut));
345         if (!s->window_func_lut)
346             return AVERROR(ENOMEM);
347         ff_generate_window_func(s->window_func_lut, s->win_size, s->win_func, &overlap);
348         if (s->overlap == 1)
349             s->overlap = overlap;
350         s->skip_samples = (1. - s->overlap) * s->win_size;
351         if (s->skip_samples < 1) {
352             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "overlap %f too big\n", s->overlap);
353             return AVERROR(EINVAL);
354         }
355
356         for (s->win_scale = 0, i = 0; i < s->win_size; i++) {
357             s->win_scale += s->window_func_lut[i] * s->window_func_lut[i];
358         }
359         s->win_scale = 1. / sqrt(s->win_scale);
360
361         /* prepare the initial picref buffer (black frame) */
362         av_frame_free(&s->outpicref);
363         s->outpicref = outpicref =
364             ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
365         if (!outpicref)
366             return AVERROR(ENOMEM);
367         outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
368         for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
369             memset(outpicref->data[0] + i * outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
370             memset(outpicref->data[1] + i * outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
371             memset(outpicref->data[2] + i * outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
372         }
373     }
374
375     if ((s->orientation == VERTICAL   && s->xpos >= s->w) ||
376         (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h))
377         s->xpos = 0;
378
379     outlink->frame_rate = av_make_q(inlink->sample_rate, s->win_size * (1.-s->overlap));
380     if (s->orientation == VERTICAL && s->sliding == FULLFRAME)
381         outlink->frame_rate.den *= s->w;
382     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->sliding == FULLFRAME)
383         outlink->frame_rate.den *= s->h;
384
385     if (s->orientation == VERTICAL) {
386         s->combine_buffer =
387             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->h * 3,
388                          sizeof(*s->combine_buffer));
389     } else {
390         s->combine_buffer =
391             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->w * 3,
392                          sizeof(*s->combine_buffer));
393     }
394
395     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d FFT window size:%d\n",
396            s->w, s->h, s->win_size);
397
398     av_audio_fifo_free(s->fifo);
399     s->fifo = av_audio_fifo_alloc(inlink->format, inlink->channels, s->win_size);
400     if (!s->fifo)
401         return AVERROR(ENOMEM);
402     return 0;
403 }
404
405 static void run_fft(ShowSpectrumContext *s, AVFrame *fin)
406 {
407     int ch, n;
408
409     /* fill FFT input with the number of samples available */
410     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
411         const float *p = (float *)fin->extended_data[ch];
412
413         for (n = 0; n < s->win_size; n++) {
414             s->fft_data[ch][n].re = p[n] * s->window_func_lut[n];
415             s->fft_data[ch][n].im = 0;
416         }
417     }
418
419     /* run FFT on each samples set */
420     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
421         av_fft_permute(s->fft, s->fft_data[ch]);
422         av_fft_calc(s->fft, s->fft_data[ch]);
423     }
424 }
425
426 #define RE(y, ch) s->fft_data[ch][y].re
427 #define IM(y, ch) s->fft_data[ch][y].im
428 #define MAGNITUDE(y, ch) hypot(RE(y, ch), IM(y, ch))
429
430 static void calc_magnitudes(ShowSpectrumContext *s)
431 {
432     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
433
434     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
435         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
436
437         for (y = 0; y < h; y++)
438             magnitudes[y] = MAGNITUDE(y, ch);
439     }
440 }
441
442 static void acalc_magnitudes(ShowSpectrumContext *s)
443 {
444     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
445
446     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
447         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
448
449         for (y = 0; y < h; y++)
450             magnitudes[y] += MAGNITUDE(y, ch);
451     }
452 }
453
454 static void scale_magnitudes(ShowSpectrumContext *s, float scale)
455 {
456     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
457
458     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
459         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
460
461         for (y = 0; y < h; y++)
462             magnitudes[y] *= scale;
463     }
464 }
465
466 static void color_range(ShowSpectrumContext *s, int ch,
467                         float *yf, float *uf, float *vf)
468 {
469     switch (s->mode) {
470     case COMBINED:
471         // reduce range by channel count
472         *yf = 256.0f / s->nb_display_channels;
473         switch (s->color_mode) {
474         case RAINBOW:
475         case MORELAND:
476         case NEBULAE:
477         case FIRE:
478         case FIERY:
479         case FRUIT:
480         case COOL:
481         case INTENSITY:
482             *uf = *yf;
483             *vf = *yf;
484             break;
485         case CHANNEL:
486             /* adjust saturation for mixed UV coloring */
487             /* this factor is correct for infinite channels, an approximation otherwise */
488             *uf = *yf * M_PI;
489             *vf = *yf * M_PI;
490             break;
491         default:
492             av_assert0(0);
493         }
494         break;
495     case SEPARATE:
496         // full range
497         *yf = 256.0f;
498         *uf = 256.0f;
499         *vf = 256.0f;
500         break;
501     default:
502         av_assert0(0);
503     }
504
505     if (s->color_mode == CHANNEL) {
506         if (s->nb_display_channels > 1) {
507             *uf *= 0.5 * sin((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels);
508             *vf *= 0.5 * cos((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels);
509         } else {
510             *uf = 0.0f;
511             *vf = 0.0f;
512         }
513     }
514     *uf *= s->saturation;
515     *vf *= s->saturation;
516 }
517
518 static void pick_color(ShowSpectrumContext *s,
519                        float yf, float uf, float vf,
520                        float a, float *out)
521 {
522     if (s->color_mode > CHANNEL) {
523         const int cm = s->color_mode;
524         float y, u, v;
525         int i;
526
527         for (i = 1; i < FF_ARRAY_ELEMS(color_table[cm]) - 1; i++)
528             if (color_table[cm][i].a >= a)
529                 break;
530         // i now is the first item >= the color
531         // now we know to interpolate between item i - 1 and i
532         if (a <= color_table[cm][i - 1].a) {
533             y = color_table[cm][i - 1].y;
534             u = color_table[cm][i - 1].u;
535             v = color_table[cm][i - 1].v;
536         } else if (a >= color_table[cm][i].a) {
537             y = color_table[cm][i].y;
538             u = color_table[cm][i].u;
539             v = color_table[cm][i].v;
540         } else {
541             float start = color_table[cm][i - 1].a;
542             float end = color_table[cm][i].a;
543             float lerpfrac = (a - start) / (end - start);
544             y = color_table[cm][i - 1].y * (1.0f - lerpfrac)
545               + color_table[cm][i].y * lerpfrac;
546             u = color_table[cm][i - 1].u * (1.0f - lerpfrac)
547               + color_table[cm][i].u * lerpfrac;
548             v = color_table[cm][i - 1].v * (1.0f - lerpfrac)
549               + color_table[cm][i].v * lerpfrac;
550         }
551
552         out[0] += y * yf;
553         out[1] += u * uf;
554         out[2] += v * vf;
555     } else {
556         out[0] += a * yf;
557         out[1] += a * uf;
558         out[2] += a * vf;
559     }
560 }
561
562 static void clear_combine_buffer(ShowSpectrumContext *s, int size)
563 {
564     int y;
565
566     for (y = 0; y < size; y++) {
567         s->combine_buffer[3 * y    ] = 0;
568         s->combine_buffer[3 * y + 1] = 127.5;
569         s->combine_buffer[3 * y + 2] = 127.5;
570     }
571 }
572
573 static int plot_spectrum_column(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
574 {
575     int ret;
576     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
577     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
578     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
579     AVFrame *outpicref = s->outpicref;
580     const double w = s->win_scale;
581     const float g = s->gain;
582     int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
583
584     int ch, plane, x, y;
585
586     /* fill a new spectrum column */
587     /* initialize buffer for combining to black */
588     clear_combine_buffer(s, s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w);
589
590     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
591         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
592         float yf, uf, vf;
593
594         /* decide color range */
595         color_range(s, ch, &yf, &uf, &vf);
596
597         /* draw the channel */
598         for (y = 0; y < h; y++) {
599             int row = (s->mode == COMBINED) ? y : ch * h + y;
600             float *out = &s->combine_buffer[3 * row];
601
602             /* get magnitude */
603             float a = g * w * magnitudes[y];
604
605             /* apply scale */
606             switch (s->scale) {
607             case LINEAR:
608                 a = av_clipf(a, 0, 1);
609                 break;
610             case SQRT:
611                 a = av_clipf(sqrt(a), 0, 1);
612                 break;
613             case CBRT:
614                 a = av_clipf(cbrt(a), 0, 1);
615                 break;
616             case FOURTHRT:
617                 a = av_clipf(sqrt(sqrt(a)), 0, 1);
618                 break;
619             case FIFTHRT:
620                 a = av_clipf(pow(a, 0.20), 0, 1);
621                 break;
622             case LOG:
623                 a = 1 + log10(av_clipd(a * w, 1e-6, 1)) / 6; // zero = -120dBFS
624                 break;
625             default:
626                 av_assert0(0);
627             }
628
629             pick_color(s, yf, uf, vf, a, out);
630         }
631     }
632
633     av_frame_make_writable(s->outpicref);
634     /* copy to output */
635     if (s->orientation == VERTICAL) {
636         if (s->sliding == SCROLL) {
637             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
638                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
639                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
640                                  y * outpicref->linesize[plane];
641                     memmove(p, p + 1, s->w - 1);
642                 }
643             }
644             s->xpos = s->w - 1;
645         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
646             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
647                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
648                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] +
649                                  y * outpicref->linesize[plane];
650                     memmove(p + 1, p, s->w - 1);
651                 }
652             }
653             s->xpos = 0;
654         }
655         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
656             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
657                          (outlink->h - 1 - s->start_y) * outpicref->linesize[plane] +
658                          s->xpos;
659             for (y = 0; y < s->h; y++) {
660                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[3 * y + plane], 0, 255));
661                 p -= outpicref->linesize[plane];
662             }
663         }
664     } else {
665         if (s->sliding == SCROLL) {
666             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
667                 for (y = 1; y < s->h; y++) {
668                     memmove(outpicref->data[plane] + (y-1) * outpicref->linesize[plane],
669                             outpicref->data[plane] + (y  ) * outpicref->linesize[plane],
670                             s->w);
671                 }
672             }
673             s->xpos = s->h - 1;
674         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
675             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
676                 for (y = s->h - 1; y >= 1; y--) {
677                     memmove(outpicref->data[plane] + (y  ) * outpicref->linesize[plane],
678                             outpicref->data[plane] + (y-1) * outpicref->linesize[plane],
679                             s->w);
680                 }
681             }
682             s->xpos = 0;
683         }
684         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
685             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
686                          (s->xpos + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
687             for (x = 0; x < s->w; x++) {
688                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[3 * x + plane], 0, 255));
689                 p++;
690             }
691         }
692     }
693
694     if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)
695         outpicref->pts = insamples->pts;
696
697     s->xpos++;
698     if (s->orientation == VERTICAL && s->xpos >= s->w)
699         s->xpos = 0;
700     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h)
701         s->xpos = 0;
702     if (!s->single_pic && (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)) {
703         ret = ff_filter_frame(outlink, av_frame_clone(s->outpicref));
704         if (ret < 0)
705             return ret;
706     }
707
708     return s->win_size;
709 }
710
711 #if CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
712
713 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
714 {
715     ShowSpectrumContext *s = outlink->src->priv;
716     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
717     unsigned i;
718     int ret;
719
720     ret = ff_request_frame(inlink);
721     if (ret == AVERROR_EOF && s->sliding == FULLFRAME && s->xpos > 0 &&
722         s->outpicref) {
723         if (s->orientation == VERTICAL) {
724             for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
725                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0] + s->xpos,   0, outlink->w - s->xpos);
726                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
727                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
728             }
729         } else {
730             for (i = s->xpos; i < outlink->h; i++) {
731                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
732                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
733                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
734             }
735         }
736         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
737         s->outpicref = NULL;
738     }
739
740     return ret;
741 }
742
743 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
744 {
745     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
746     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
747     AVFrame *fin = NULL;
748     int ret = 0;
749
750     av_audio_fifo_write(s->fifo, (void **)insamples->extended_data, insamples->nb_samples);
751     av_frame_free(&insamples);
752     while (av_audio_fifo_size(s->fifo) >= s->win_size) {
753         fin = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
754         if (!fin) {
755             ret = AVERROR(ENOMEM);
756             goto fail;
757         }
758
759         fin->pts = s->pts;
760         s->pts += s->skip_samples;
761         ret = av_audio_fifo_peek(s->fifo, (void **)fin->extended_data, s->win_size);
762         if (ret < 0)
763             goto fail;
764
765         av_assert0(fin->nb_samples == s->win_size);
766
767         run_fft(s, fin);
768         calc_magnitudes(s);
769
770         ret = plot_spectrum_column(inlink, fin);
771         av_frame_free(&fin);
772         av_audio_fifo_drain(s->fifo, s->skip_samples);
773         if (ret < 0)
774             goto fail;
775     }
776
777 fail:
778     av_frame_free(&fin);
779     return ret;
780 }
781
782 static const AVFilterPad showspectrum_inputs[] = {
783     {
784         .name         = "default",
785         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
786         .filter_frame = filter_frame,
787     },
788     { NULL }
789 };
790
791 static const AVFilterPad showspectrum_outputs[] = {
792     {
793         .name          = "default",
794         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
795         .config_props  = config_output,
796         .request_frame = request_frame,
797     },
798     { NULL }
799 };
800
801 AVFilter ff_avf_showspectrum = {
802     .name          = "showspectrum",
803     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output."),
804     .uninit        = uninit,
805     .query_formats = query_formats,
806     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
807     .inputs        = showspectrum_inputs,
808     .outputs       = showspectrum_outputs,
809     .priv_class    = &showspectrum_class,
810 };
811 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
812
813 #if CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER
814
815 static const AVOption showspectrumpic_options[] = {
816     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
817     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
818     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, 0, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
819         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
820         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
821     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTENSITY}, 0, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
822         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
823         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
824         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
825         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
826         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
827         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
828         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
829         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
830         { "cool",      "cool based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COOL},      0, 0, FLAGS, "color" },
831     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LOG}, 0, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
832         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
833         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
834         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
835         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
836         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
837         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
838     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
839     { "win_func", "set window function", OFFSET(win_func), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = WFUNC_HANNING}, 0, NB_WFUNC-1, FLAGS, "win_func" },
840         { "rect",     "Rectangular",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_RECT},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
841         { "bartlett", "Bartlett",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BARTLETT}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
842         { "hann",     "Hann",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
843         { "hanning",  "Hanning",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HANNING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
844         { "hamming",  "Hamming",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_HAMMING},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
845         { "blackman", "Blackman",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BLACKMAN}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
846         { "welch",    "Welch",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_WELCH},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
847         { "flattop",  "Flat-top",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_FLATTOP},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
848         { "bharris",  "Blackman-Harris",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHARRIS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
849         { "bnuttall", "Blackman-Nuttall", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BNUTTALL}, 0, 0, FLAGS, "win_func" },
850         { "bhann",    "Bartlett-Hann",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_BHANN},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
851         { "sine",     "Sine",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_SINE},     0, 0, FLAGS, "win_func" },
852         { "nuttall",  "Nuttall",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_NUTTALL},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
853         { "lanczos",  "Lanczos",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_LANCZOS},  0, 0, FLAGS, "win_func" },
854         { "gauss",    "Gauss",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_GAUSS},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
855         { "tukey",    "Tukey",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WFUNC_TUKEY},    0, 0, FLAGS, "win_func" },
856     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
857         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
858         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
859     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
860     { "legend", "draw legend", OFFSET(legend), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 1}, 0, 1, FLAGS },
861     { NULL }
862 };
863
864 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrumpic);
865
866 static void drawtext(AVFrame *pic, int x, int y, const char *txt, int o)
867 {
868     const uint8_t *font;
869     int font_height;
870     int i;
871
872     font = avpriv_cga_font,   font_height =  8;
873
874     for (i = 0; txt[i]; i++) {
875         int char_y, mask;
876
877         if (o) {
878             for (char_y = font_height - 1; char_y >= 0; char_y--) {
879                 uint8_t *p = pic->data[0] + (y + i * 10) * pic->linesize[0] + x;
880                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
881                     if (font[txt[i] * font_height + font_height - 1 - char_y] & mask)
882                         p[char_y] = ~p[char_y];
883                     p += pic->linesize[0];
884                 }
885             }
886         } else {
887             uint8_t *p = pic->data[0] + y*pic->linesize[0] + (x + i*8);
888             for (char_y = 0; char_y < font_height; char_y++) {
889                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
890                     if (font[txt[i] * font_height + char_y] & mask)
891                         *p = ~(*p);
892                     p++;
893                 }
894                 p += pic->linesize[0] - 8;
895             }
896         }
897     }
898 }
899
900 static int showspectrumpic_request_frame(AVFilterLink *outlink)
901 {
902     ShowSpectrumContext *s = outlink->src->priv;
903     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
904     int ret;
905
906     ret = ff_request_frame(inlink);
907     if (ret == AVERROR_EOF && s->outpicref) {
908         int samples = av_audio_fifo_size(s->fifo);
909         int consumed = 0;
910         int y, x = 0, sz = s->orientation == VERTICAL ? s->w : s->h;
911         int ch, spf, spb;
912         AVFrame *fin;
913
914         spf = s->win_size * (samples / ((s->win_size * sz) * ceil(samples / (float)(s->win_size * sz))));
915         spb = (samples / (spf * sz)) * spf;
916
917         fin = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
918         if (!fin)
919             return AVERROR(ENOMEM);
920
921         while (x < sz) {
922             ret = av_audio_fifo_peek(s->fifo, (void **)fin->extended_data, s->win_size);
923             if (ret < 0) {
924                 av_frame_free(&fin);
925                 return ret;
926             }
927
928             av_audio_fifo_drain(s->fifo, spf);
929
930             if (ret < s->win_size) {
931                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
932                     memset(fin->extended_data[ch] + ret * sizeof(float), 0,
933                            (s->win_size - ret) * sizeof(float));
934                 }
935             }
936
937             run_fft(s, fin);
938             acalc_magnitudes(s);
939
940             consumed += spf;
941             if (consumed >= spb) {
942                 int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
943
944                 scale_magnitudes(s, 1. / (consumed / spf));
945                 plot_spectrum_column(inlink, fin);
946                 consumed = 0;
947                 x++;
948                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++)
949                     memset(s->magnitudes[ch], 0, h * sizeof(float));
950             }
951         }
952
953         av_frame_free(&fin);
954         s->outpicref->pts = 0;
955
956         if (s->legend) {
957             int multi = (s->mode == SEPARATE && s->color_mode == CHANNEL);
958             float spp = samples / (float)sz;
959             uint8_t *dst;
960
961             drawtext(s->outpicref, 2, outlink->h - 10, "CREATED BY LIBAVFILTER", 0);
962
963             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
964             for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
965                 dst[x] = 200;
966             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + s->h) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
967             for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
968                 dst[x] = 200;
969             for (y = 0; y < s->h + 2; y++) {
970                 dst = s->outpicref->data[0] + (y + s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0];
971                 dst[s->start_x - 1] = 200;
972                 dst[s->start_x + s->w] = 200;
973             }
974             if (s->orientation == VERTICAL) {
975                 int h = s->mode == SEPARATE ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
976                 for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
977                     for (y = 0; y < h; y += 20) {
978                         dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[0];
979                         dst[s->start_x - 2] = 200;
980                         dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
981                     }
982                     for (y = 0; y < h; y += 40) {
983                         dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[0];
984                         dst[s->start_x - 3] = 200;
985                         dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
986                     }
987                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
988                     for (x = 0; x < s->w; x+=40)
989                         dst[x] = 200;
990                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
991                     for (x = 0; x < s->w; x+=80)
992                         dst[x] = 200;
993                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
994                     for (x = 0; x < s->w; x+=40) {
995                         dst[x] = 200;
996                     }
997                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
998                     for (x = 0; x < s->w; x+=80) {
999                         dst[x] = 200;
1000                     }
1001                     for (y = 0; y < h; y += 40) {
1002                         float hz = y * (inlink->sample_rate / 2) / (float)(1 << (int)ceil(log2(h)));
1003                         char *units;
1004
1005                         if (hz == 0)
1006                             units = av_asprintf("DC");
1007                         else
1008                             units = av_asprintf("%.2f", hz);
1009                         if (!units)
1010                             return AVERROR(ENOMEM);
1011
1012                         drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, h * (ch + 1) + s->start_y - y - 4, units, 0);
1013                         av_free(units);
1014                     }
1015                 }
1016
1017                 for (x = 0; x < s->w; x+=80) {
1018                     float seconds = x * spp / inlink->sample_rate;
1019                     char *units;
1020
1021                     if (x == 0)
1022                         units = av_asprintf("0");
1023                     else if (log10(seconds) > 6)
1024                         units = av_asprintf("%.2fh", seconds / (60 * 60));
1025                     else if (log10(seconds) > 3)
1026                         units = av_asprintf("%.2fm", seconds / 60);
1027                     else
1028                         units = av_asprintf("%.2fs", seconds);
1029                     if (!units)
1030                         return AVERROR(ENOMEM);
1031
1032                     drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->h + s->start_y + 6, units, 0);
1033                     drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->start_y - 12, units, 0);
1034                     av_free(units);
1035                 }
1036
1037                 drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 4 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "TIME", 0);
1038                 drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 14 * 4, "FREQUENCY (Hz)", 1);
1039             } else {
1040                 int w = s->mode == SEPARATE ? s->w / s->nb_display_channels : s->w;
1041                 for (y = 0; y < s->h; y += 20) {
1042                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
1043                     dst[s->start_x - 2] = 200;
1044                     dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
1045                 }
1046                 for (y = 0; y < s->h; y += 40) {
1047                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
1048                     dst[s->start_x - 3] = 200;
1049                     dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
1050                 }
1051                 for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
1052                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
1053                     for (x = 0; x < w; x+=40)
1054                         dst[x] = 200;
1055                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
1056                     for (x = 0; x < w; x+=80)
1057                         dst[x] = 200;
1058                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
1059                     for (x = 0; x < w; x+=40) {
1060                         dst[x] = 200;
1061                     }
1062                     dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
1063                     for (x = 0; x < w; x+=80) {
1064                         dst[x] = 200;
1065                     }
1066                     for (x = 0; x < w; x += 80) {
1067                         float hz = x * (inlink->sample_rate / 2) / (float)(1 << (int)ceil(log2(w)));
1068                         char *units;
1069
1070                         if (hz == 0)
1071                             units = av_asprintf("DC");
1072                         else
1073                             units = av_asprintf("%.2f", hz);
1074                         if (!units)
1075                             return AVERROR(ENOMEM);
1076
1077                         drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->start_y - 12, units, 0);
1078                         drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->h + s->start_y + 6, units, 0);
1079                         av_free(units);
1080                     }
1081                 }
1082                 for (y = 0; y < s->h; y+=40) {
1083                     float seconds = y * spp / inlink->sample_rate;
1084                     char *units;
1085
1086                     if (x == 0)
1087                         units = av_asprintf("0");
1088                     else if (log10(seconds) > 6)
1089                         units = av_asprintf("%.2fh", seconds / (60 * 60));
1090                     else if (log10(seconds) > 3)
1091                         units = av_asprintf("%.2fm", seconds / 60);
1092                     else
1093                         units = av_asprintf("%.2fs", seconds);
1094                     if (!units)
1095                         return AVERROR(ENOMEM);
1096
1097                     drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, s->start_y + y - 4, units, 0);
1098                     av_free(units);
1099                 }
1100                 drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 4 * 4, "TIME", 1);
1101                 drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 14 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "FREQUENCY (Hz)", 0);
1102             }
1103
1104             for (ch = 0; ch < (multi ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
1105                 int h = multi ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
1106
1107                 for (y = 0; y < h; y++) {
1108                     float out[3] = { 0., 127.5, 127.5};
1109                     int chn;
1110
1111                     for (chn = 0; chn < (s->mode == SEPARATE ? 1 : s->nb_display_channels); chn++) {
1112                         float yf, uf, vf;
1113                         int channel = (multi) ? s->nb_display_channels - ch - 1 : chn;
1114
1115                         color_range(s, channel, &yf, &uf, &vf);
1116                         pick_color(s, yf, uf, vf, y / (float)h, out);
1117                     }
1118                     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);
1119                     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);
1120                     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);
1121                 }
1122             }
1123         }
1124
1125         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
1126         s->outpicref = NULL;
1127     }
1128
1129     return ret;
1130 }
1131
1132 static int showspectrumpic_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1133 {
1134     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1135     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1136     int ret;
1137
1138     ret = av_audio_fifo_write(s->fifo, (void **)insamples->extended_data, insamples->nb_samples);
1139     av_frame_free(&insamples);
1140     return ret;
1141 }
1142
1143 static const AVFilterPad showspectrumpic_inputs[] = {
1144     {
1145         .name         = "default",
1146         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1147         .filter_frame = showspectrumpic_filter_frame,
1148     },
1149     { NULL }
1150 };
1151
1152 static const AVFilterPad showspectrumpic_outputs[] = {
1153     {
1154         .name          = "default",
1155         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1156         .config_props  = config_output,
1157         .request_frame = showspectrumpic_request_frame,
1158     },
1159     { NULL }
1160 };
1161
1162 AVFilter ff_avf_showspectrumpic = {
1163     .name          = "showspectrumpic",
1164     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output single picture."),
1165     .uninit        = uninit,
1166     .query_formats = query_formats,
1167     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
1168     .inputs        = showspectrumpic_inputs,
1169     .outputs       = showspectrumpic_outputs,
1170     .priv_class    = &showspectrumpic_class,
1171 };
1172
1173 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER