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