avformat/smoothstreamingenc: Move buffers to the end of structs
[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 <float.h>
30 #include <math.h>
31
32 #include "libavutil/tx.h"
33 #include "libavutil/audio_fifo.h"
34 #include "libavutil/avassert.h"
35 #include "libavutil/avstring.h"
36 #include "libavutil/channel_layout.h"
37 #include "libavutil/cpu.h"
38 #include "libavutil/opt.h"
39 #include "libavutil/parseutils.h"
40 #include "libavutil/xga_font_data.h"
41 #include "audio.h"
42 #include "video.h"
43 #include "avfilter.h"
44 #include "filters.h"
45 #include "internal.h"
46 #include "window_func.h"
47
48 enum DisplayMode  { COMBINED, SEPARATE, NB_MODES };
49 enum DataMode     { D_MAGNITUDE, D_PHASE, D_UPHASE, NB_DMODES };
50 enum FrequencyScale { F_LINEAR, F_LOG, NB_FSCALES };
51 enum DisplayScale { LINEAR, SQRT, CBRT, LOG, FOURTHRT, FIFTHRT, NB_SCALES };
52 enum ColorMode    { CHANNEL, INTENSITY, RAINBOW, MORELAND, NEBULAE, FIRE, FIERY, FRUIT, COOL, MAGMA, GREEN, VIRIDIS, PLASMA, CIVIDIS, TERRAIN, NB_CLMODES };
53 enum SlideMode    { REPLACE, SCROLL, FULLFRAME, RSCROLL, LREPLACE, NB_SLIDES };
54 enum Orientation  { VERTICAL, HORIZONTAL, NB_ORIENTATIONS };
55
56 typedef struct ShowSpectrumContext {
57     const AVClass *class;
58     int w, h;
59     char *rate_str;
60     AVRational auto_frame_rate;
61     AVRational frame_rate;
62     AVFrame *outpicref;
63     int nb_display_channels;
64     int orientation;
65     int channel_width;
66     int channel_height;
67     int sliding;                ///< 1 if sliding mode, 0 otherwise
68     int mode;                   ///< channel display mode
69     int color_mode;             ///< display color scheme
70     int scale;
71     int fscale;
72     float saturation;           ///< color saturation multiplier
73     float rotation;             ///< color rotation
74     int start, stop;            ///< zoom mode
75     int data;
76     int xpos;                   ///< x position (current column)
77     AVTXContext **fft;          ///< Fast Fourier Transform context
78     AVTXContext **ifft;         ///< Inverse Fast Fourier Transform context
79     av_tx_fn tx_fn;
80     av_tx_fn itx_fn;
81     int fft_size;               ///< number of coeffs (FFT window size)
82     AVComplexFloat **fft_in;    ///< input FFT coeffs
83     AVComplexFloat **fft_data;  ///< bins holder for each (displayed) channels
84     AVComplexFloat **fft_scratch;///< scratch buffers
85     float *window_func_lut;     ///< Window function LUT
86     float **magnitudes;
87     float **phases;
88     int win_func;
89     int win_size;
90     int buf_size;
91     double win_scale;
92     float overlap;
93     float gain;
94     int consumed;
95     int hop_size;
96     float *combine_buffer;      ///< color combining buffer (3 * h items)
97     float **color_buffer;       ///< color buffer (3 * h * ch items)
98     AVAudioFifo *fifo;
99     int64_t pts;
100     int64_t old_pts;
101     int old_len;
102     int single_pic;
103     int legend;
104     int start_x, start_y;
105     float drange, limit;
106     float dmin, dmax;
107     int (*plot_channel)(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs);
108 } ShowSpectrumContext;
109
110 #define OFFSET(x) offsetof(ShowSpectrumContext, x)
111 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
112
113 static const AVOption showspectrum_options[] = {
114     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
115     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
116     { "slide", "set sliding mode", OFFSET(sliding), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, NB_SLIDES-1, FLAGS, "slide" },
117         { "replace", "replace old columns with new", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=REPLACE}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
118         { "scroll", "scroll from right to left", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
119         { "fullframe", "return full frames", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FULLFRAME}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
120         { "rscroll", "scroll from left to right", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RSCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
121         { "lreplace", "replace from right to left", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LREPLACE}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
122     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, COMBINED, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
123         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
124         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
125     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=CHANNEL}, CHANNEL, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
126         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
127         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
128         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
129         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
130         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
131         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
132         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
133         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
134         { "cool",      "cool based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COOL},      0, 0, FLAGS, "color" },
135         { "magma",     "magma based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MAGMA},     0, 0, FLAGS, "color" },
136         { "green",     "green based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=GREEN},     0, 0, FLAGS, "color" },
137         { "viridis",   "viridis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VIRIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
138         { "plasma",    "plasma based coloring",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=PLASMA},    0, 0, FLAGS, "color" },
139         { "cividis",   "cividis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CIVIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
140         { "terrain",   "terrain based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=TERRAIN},   0, 0, FLAGS, "color" },
141     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=SQRT}, LINEAR, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
142         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
143         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
144         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
145         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
146         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
147         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
148     { "fscale", "set frequency scale", OFFSET(fscale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=F_LINEAR}, 0, NB_FSCALES-1, FLAGS, "fscale" },
149         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "fscale" },
150         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LOG},    0, 0, FLAGS, "fscale" },
151     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
152     WIN_FUNC_OPTION("win_func", OFFSET(win_func), FLAGS, WFUNC_HANNING),
153     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
154         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
155         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
156     { "overlap", "set window overlap", OFFSET(overlap), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, 0, 1, FLAGS },
157     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
158     { "data", "set data mode", OFFSET(data), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, NB_DMODES-1, FLAGS, "data" },
159         { "magnitude", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=D_MAGNITUDE}, 0, 0, FLAGS, "data" },
160         { "phase",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=D_PHASE},     0, 0, FLAGS, "data" },
161         { "uphase",    NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=D_UPHASE},    0, 0, FLAGS, "data" },
162     { "rotation", "color rotation", OFFSET(rotation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -1, 1, FLAGS },
163     { "start", "start frequency", OFFSET(start), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
164     { "stop",  "stop frequency",  OFFSET(stop),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
165     { "fps",   "set video rate",  OFFSET(rate_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "auto"}, 0, 0, FLAGS },
166     { "legend", "draw legend", OFFSET(legend), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0}, 0, 1, FLAGS },
167     { "drange", "set dynamic range in dBFS", OFFSET(drange), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 120}, 10, 200, FLAGS },
168     { "limit", "set upper limit in dBFS", OFFSET(limit), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -100, 100, FLAGS },
169     { NULL }
170 };
171
172 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrum);
173
174 static const struct ColorTable {
175     float a, y, u, v;
176 } color_table[][8] = {
177     [INTENSITY] = {
178     {    0,                  0,                  0,                   0 },
179     { 0.13, .03587126228984074,  .1573300977624594, -.02548747583751842 },
180     { 0.30, .18572281794568020,  .1772436246393981,  .17475554840414750 },
181     { 0.60, .28184980583656130, -.1593064119945782,  .47132074554608920 },
182     { 0.73, .65830621175547810, -.3716070802232764,  .24352759331252930 },
183     { 0.78, .76318535758242900, -.4307467689263783,  .16866496622310430 },
184     { 0.91, .95336363636363640, -.2045454545454546,  .03313636363636363 },
185     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
186     [RAINBOW] = {
187     {    0,                  0,                  0,                   0 },
188     { 0.13,            44/256.,     (189-128)/256.,      (138-128)/256. },
189     { 0.25,            29/256.,     (186-128)/256.,      (119-128)/256. },
190     { 0.38,           119/256.,     (194-128)/256.,       (53-128)/256. },
191     { 0.60,           111/256.,      (73-128)/256.,       (59-128)/256. },
192     { 0.73,           205/256.,      (19-128)/256.,      (149-128)/256. },
193     { 0.86,           135/256.,      (83-128)/256.,      (200-128)/256. },
194     {    1,            73/256.,      (95-128)/256.,      (225-128)/256. }},
195     [MORELAND] = {
196     {    0,            44/256.,     (181-128)/256.,      (112-128)/256. },
197     { 0.13,           126/256.,     (177-128)/256.,      (106-128)/256. },
198     { 0.25,           164/256.,     (163-128)/256.,      (109-128)/256. },
199     { 0.38,           200/256.,     (140-128)/256.,      (120-128)/256. },
200     { 0.60,           201/256.,     (117-128)/256.,      (141-128)/256. },
201     { 0.73,           177/256.,     (103-128)/256.,      (165-128)/256. },
202     { 0.86,           136/256.,     (100-128)/256.,      (183-128)/256. },
203     {    1,            68/256.,     (117-128)/256.,      (203-128)/256. }},
204     [NEBULAE] = {
205     {    0,            10/256.,     (134-128)/256.,      (132-128)/256. },
206     { 0.23,            21/256.,     (137-128)/256.,      (130-128)/256. },
207     { 0.45,            35/256.,     (134-128)/256.,      (134-128)/256. },
208     { 0.57,            51/256.,     (130-128)/256.,      (139-128)/256. },
209     { 0.67,           104/256.,     (116-128)/256.,      (162-128)/256. },
210     { 0.77,           120/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
211     { 0.87,           140/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
212     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
213     [FIRE] = {
214     {    0,                  0,                  0,                   0 },
215     { 0.23,            44/256.,     (132-128)/256.,      (127-128)/256. },
216     { 0.45,            62/256.,     (116-128)/256.,      (140-128)/256. },
217     { 0.57,            75/256.,     (105-128)/256.,      (152-128)/256. },
218     { 0.67,            95/256.,      (91-128)/256.,      (166-128)/256. },
219     { 0.77,           126/256.,      (74-128)/256.,      (172-128)/256. },
220     { 0.87,           164/256.,      (73-128)/256.,      (162-128)/256. },
221     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
222     [FIERY] = {
223     {    0,                  0,                  0,                   0 },
224     { 0.23,            36/256.,     (116-128)/256.,      (163-128)/256. },
225     { 0.45,            52/256.,     (102-128)/256.,      (200-128)/256. },
226     { 0.57,           116/256.,      (84-128)/256.,      (196-128)/256. },
227     { 0.67,           157/256.,      (67-128)/256.,      (181-128)/256. },
228     { 0.77,           193/256.,      (40-128)/256.,      (155-128)/256. },
229     { 0.87,           221/256.,     (101-128)/256.,      (134-128)/256. },
230     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
231     [FRUIT] = {
232     {    0,                  0,                  0,                   0 },
233     { 0.20,            29/256.,     (136-128)/256.,      (119-128)/256. },
234     { 0.30,            60/256.,     (119-128)/256.,       (90-128)/256. },
235     { 0.40,            85/256.,      (91-128)/256.,       (85-128)/256. },
236     { 0.50,           116/256.,      (70-128)/256.,      (105-128)/256. },
237     { 0.60,           151/256.,      (50-128)/256.,      (146-128)/256. },
238     { 0.70,           191/256.,      (63-128)/256.,      (178-128)/256. },
239     {    1,            98/256.,      (80-128)/256.,      (221-128)/256. }},
240     [COOL] = {
241     {    0,                  0,                  0,                   0 },
242     {  .15,                  0,                 .5,                 -.5 },
243     {    1,                  1,                -.5,                  .5 }},
244     [MAGMA] = {
245     {    0,                  0,                  0,                   0 },
246     { 0.10,            23/256.,     (175-128)/256.,      (120-128)/256. },
247     { 0.23,            43/256.,     (158-128)/256.,      (144-128)/256. },
248     { 0.35,            85/256.,     (138-128)/256.,      (179-128)/256. },
249     { 0.48,            96/256.,     (128-128)/256.,      (189-128)/256. },
250     { 0.64,           128/256.,     (103-128)/256.,      (214-128)/256. },
251     { 0.92,           205/256.,      (80-128)/256.,      (152-128)/256. },
252     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
253     [GREEN] = {
254     {    0,                  0,                  0,                   0 },
255     {  .75,                 .5,                  0,                 -.5 },
256     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
257     [VIRIDIS] = {
258     {    0,                  0,                  0,                   0 },
259     { 0.10,          0x39/255.,   (0x9D -128)/255.,    (0x8F -128)/255. },
260     { 0.23,          0x5C/255.,   (0x9A -128)/255.,    (0x68 -128)/255. },
261     { 0.35,          0x69/255.,   (0x93 -128)/255.,    (0x57 -128)/255. },
262     { 0.48,          0x76/255.,   (0x88 -128)/255.,    (0x4B -128)/255. },
263     { 0.64,          0x8A/255.,   (0x72 -128)/255.,    (0x4F -128)/255. },
264     { 0.80,          0xA3/255.,   (0x50 -128)/255.,    (0x66 -128)/255. },
265     {    1,          0xCC/255.,   (0x2F -128)/255.,    (0x87 -128)/255. }},
266     [PLASMA] = {
267     {    0,                  0,                  0,                   0 },
268     { 0.10,          0x27/255.,   (0xC2 -128)/255.,    (0x82 -128)/255. },
269     { 0.58,          0x5B/255.,   (0x9A -128)/255.,    (0xAE -128)/255. },
270     { 0.70,          0x89/255.,   (0x44 -128)/255.,    (0xAB -128)/255. },
271     { 0.80,          0xB4/255.,   (0x2B -128)/255.,    (0x9E -128)/255. },
272     { 0.91,          0xD2/255.,   (0x38 -128)/255.,    (0x92 -128)/255. },
273     {    1,                  1,                  0,                  0. }},
274     [CIVIDIS] = {
275     {    0,                  0,                  0,                   0 },
276     { 0.20,          0x28/255.,   (0x98 -128)/255.,    (0x6F -128)/255. },
277     { 0.50,          0x48/255.,   (0x95 -128)/255.,    (0x74 -128)/255. },
278     { 0.63,          0x69/255.,   (0x84 -128)/255.,    (0x7F -128)/255. },
279     { 0.76,          0x89/255.,   (0x75 -128)/255.,    (0x84 -128)/255. },
280     { 0.90,          0xCE/255.,   (0x35 -128)/255.,    (0x95 -128)/255. },
281     {    1,                  1,                  0,                  0. }},
282     [TERRAIN] = {
283     {    0,                  0,                  0,                   0 },
284     { 0.15,                  0,                 .5,                   0 },
285     { 0.60,                  1,                -.5,                 -.5 },
286     { 0.85,                  1,                -.5,                  .5 },
287     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
288 };
289
290 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
291 {
292     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
293     int i;
294
295     av_freep(&s->combine_buffer);
296     if (s->fft) {
297         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
298             av_tx_uninit(&s->fft[i]);
299     }
300     av_freep(&s->fft);
301     if (s->ifft) {
302         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
303             av_tx_uninit(&s->ifft[i]);
304     }
305     av_freep(&s->ifft);
306     if (s->fft_data) {
307         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
308             av_freep(&s->fft_data[i]);
309     }
310     av_freep(&s->fft_data);
311     if (s->fft_in) {
312         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
313             av_freep(&s->fft_in[i]);
314     }
315     av_freep(&s->fft_in);
316     if (s->fft_scratch) {
317         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
318             av_freep(&s->fft_scratch[i]);
319     }
320     av_freep(&s->fft_scratch);
321     if (s->color_buffer) {
322         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
323             av_freep(&s->color_buffer[i]);
324     }
325     av_freep(&s->color_buffer);
326     av_freep(&s->window_func_lut);
327     if (s->magnitudes) {
328         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
329             av_freep(&s->magnitudes[i]);
330     }
331     av_freep(&s->magnitudes);
332     av_frame_free(&s->outpicref);
333     av_audio_fifo_free(s->fifo);
334     if (s->phases) {
335         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
336             av_freep(&s->phases[i]);
337     }
338     av_freep(&s->phases);
339 }
340
341 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
342 {
343     AVFilterFormats *formats = NULL;
344     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
345     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
346     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
347     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
348     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE };
349     int ret;
350
351     /* set input audio formats */
352     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
353     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->outcfg.formats)) < 0)
354         return ret;
355
356     layouts = ff_all_channel_layouts();
357     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->outcfg.channel_layouts)) < 0)
358         return ret;
359
360     formats = ff_all_samplerates();
361     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->outcfg.samplerates)) < 0)
362         return ret;
363
364     /* set output video format */
365     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
366     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->incfg.formats)) < 0)
367         return ret;
368
369     return 0;
370 }
371
372 static int run_channel_fft(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
373 {
374     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
375     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
376     const float *window_func_lut = s->window_func_lut;
377     AVFrame *fin = arg;
378     const int ch = jobnr;
379     int n;
380
381     /* fill FFT input with the number of samples available */
382     const float *p = (float *)fin->extended_data[ch];
383
384     if (s->stop) {
385         float theta, phi, psi, a, b, S, c;
386         AVComplexFloat *f = s->fft_in[ch];
387         AVComplexFloat *g = s->fft_data[ch];
388         AVComplexFloat *h = s->fft_scratch[ch];
389         int L = s->buf_size;
390         int N = s->win_size;
391         int M = s->win_size / 2;
392
393         for (n = 0; n < s->win_size; n++) {
394             s->fft_data[ch][n].re = p[n] * window_func_lut[n];
395             s->fft_data[ch][n].im = 0;
396         }
397
398         phi = 2.f * M_PI * (s->stop - s->start) / (float)inlink->sample_rate / (M - 1);
399         theta = 2.f * M_PI * s->start / (float)inlink->sample_rate;
400
401         for (int n = 0; n < M; n++) {
402             h[n].re = cosf(n * n / 2.f * phi);
403             h[n].im = sinf(n * n / 2.f * phi);
404         }
405
406         for (int n = M; n < L; n++) {
407             h[n].re = 0.f;
408             h[n].im = 0.f;
409         }
410
411         for (int n = L - N; n < L; n++) {
412             h[n].re = cosf((L - n) * (L - n) / 2.f * phi);
413             h[n].im = sinf((L - n) * (L - n) / 2.f * phi);
414         }
415
416         for (int n = N; n < L; n++) {
417             g[n].re = 0.f;
418             g[n].im = 0.f;
419         }
420
421         for (int n = 0; n < N; n++) {
422             psi = n * theta + n * n / 2.f * phi;
423             c =  cosf(psi);
424             S = -sinf(psi);
425             a = c * g[n].re - S * g[n].im;
426             b = S * g[n].re + c * g[n].im;
427             g[n].re = a;
428             g[n].im = b;
429         }
430
431         memcpy(f, h, s->buf_size * sizeof(*f));
432         s->tx_fn(s->fft[ch], h, f, sizeof(float));
433
434         memcpy(f, g, s->buf_size * sizeof(*f));
435         s->tx_fn(s->fft[ch], g, f, sizeof(float));
436
437         for (int n = 0; n < L; n++) {
438             c = g[n].re;
439             S = g[n].im;
440             a = c * h[n].re - S * h[n].im;
441             b = S * h[n].re + c * h[n].im;
442
443             g[n].re = a / L;
444             g[n].im = b / L;
445         }
446
447         memcpy(f, g, s->buf_size * sizeof(*f));
448         s->itx_fn(s->ifft[ch], g, f, sizeof(float));
449
450         for (int k = 0; k < M; k++) {
451             psi = k * k / 2.f * phi;
452             c =  cosf(psi);
453             S = -sinf(psi);
454             a = c * g[k].re - S * g[k].im;
455             b = S * g[k].re + c * g[k].im;
456             s->fft_data[ch][k].re = a;
457             s->fft_data[ch][k].im = b;
458         }
459     } else {
460         for (n = 0; n < s->win_size; n++) {
461             s->fft_in[ch][n].re = p[n] * window_func_lut[n];
462             s->fft_in[ch][n].im = 0;
463         }
464
465         /* run FFT on each samples set */
466         s->tx_fn(s->fft[ch], s->fft_data[ch], s->fft_in[ch], sizeof(float));
467     }
468
469     return 0;
470 }
471
472 static void drawtext(AVFrame *pic, int x, int y, const char *txt, int o)
473 {
474     const uint8_t *font;
475     int font_height;
476     int i;
477
478     font = avpriv_cga_font,   font_height =  8;
479
480     for (i = 0; txt[i]; i++) {
481         int char_y, mask;
482
483         if (o) {
484             for (char_y = font_height - 1; char_y >= 0; char_y--) {
485                 uint8_t *p = pic->data[0] + (y + i * 10) * pic->linesize[0] + x;
486                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
487                     if (font[txt[i] * font_height + font_height - 1 - char_y] & mask)
488                         p[char_y] = ~p[char_y];
489                     p += pic->linesize[0];
490                 }
491             }
492         } else {
493             uint8_t *p = pic->data[0] + y*pic->linesize[0] + (x + i*8);
494             for (char_y = 0; char_y < font_height; char_y++) {
495                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
496                     if (font[txt[i] * font_height + char_y] & mask)
497                         *p = ~(*p);
498                     p++;
499                 }
500                 p += pic->linesize[0] - 8;
501             }
502         }
503     }
504 }
505
506 static void color_range(ShowSpectrumContext *s, int ch,
507                         float *yf, float *uf, float *vf)
508 {
509     switch (s->mode) {
510     case COMBINED:
511         // reduce range by channel count
512         *yf = 256.0f / s->nb_display_channels;
513         switch (s->color_mode) {
514         case RAINBOW:
515         case MORELAND:
516         case NEBULAE:
517         case FIRE:
518         case FIERY:
519         case FRUIT:
520         case COOL:
521         case GREEN:
522         case VIRIDIS:
523         case PLASMA:
524         case CIVIDIS:
525         case TERRAIN:
526         case MAGMA:
527         case INTENSITY:
528             *uf = *yf;
529             *vf = *yf;
530             break;
531         case CHANNEL:
532             /* adjust saturation for mixed UV coloring */
533             /* this factor is correct for infinite channels, an approximation otherwise */
534             *uf = *yf * M_PI;
535             *vf = *yf * M_PI;
536             break;
537         default:
538             av_assert0(0);
539         }
540         break;
541     case SEPARATE:
542         // full range
543         *yf = 256.0f;
544         *uf = 256.0f;
545         *vf = 256.0f;
546         break;
547     default:
548         av_assert0(0);
549     }
550
551     if (s->color_mode == CHANNEL) {
552         if (s->nb_display_channels > 1) {
553             *uf *= 0.5f * sinf((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels + M_PI * s->rotation);
554             *vf *= 0.5f * cosf((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels + M_PI * s->rotation);
555         } else {
556             *uf *= 0.5f * sinf(M_PI * s->rotation);
557             *vf *= 0.5f * cosf(M_PI * s->rotation + M_PI_2);
558         }
559     } else {
560         *uf += *uf * sinf(M_PI * s->rotation);
561         *vf += *vf * cosf(M_PI * s->rotation + M_PI_2);
562     }
563
564     *uf *= s->saturation;
565     *vf *= s->saturation;
566 }
567
568 static void pick_color(ShowSpectrumContext *s,
569                        float yf, float uf, float vf,
570                        float a, float *out)
571 {
572     if (s->color_mode > CHANNEL) {
573         const int cm = s->color_mode;
574         float y, u, v;
575         int i;
576
577         for (i = 1; i < FF_ARRAY_ELEMS(color_table[cm]) - 1; i++)
578             if (color_table[cm][i].a >= a)
579                 break;
580         // i now is the first item >= the color
581         // now we know to interpolate between item i - 1 and i
582         if (a <= color_table[cm][i - 1].a) {
583             y = color_table[cm][i - 1].y;
584             u = color_table[cm][i - 1].u;
585             v = color_table[cm][i - 1].v;
586         } else if (a >= color_table[cm][i].a) {
587             y = color_table[cm][i].y;
588             u = color_table[cm][i].u;
589             v = color_table[cm][i].v;
590         } else {
591             float start = color_table[cm][i - 1].a;
592             float end = color_table[cm][i].a;
593             float lerpfrac = (a - start) / (end - start);
594             y = color_table[cm][i - 1].y * (1.0f - lerpfrac)
595               + color_table[cm][i].y * lerpfrac;
596             u = color_table[cm][i - 1].u * (1.0f - lerpfrac)
597               + color_table[cm][i].u * lerpfrac;
598             v = color_table[cm][i - 1].v * (1.0f - lerpfrac)
599               + color_table[cm][i].v * lerpfrac;
600         }
601
602         out[0] = y * yf;
603         out[1] = u * uf;
604         out[2] = v * vf;
605     } else {
606         out[0] = a * yf;
607         out[1] = a * uf;
608         out[2] = a * vf;
609     }
610 }
611
612 static char *get_time(AVFilterContext *ctx, float seconds, int x)
613 {
614     char *units;
615
616     if (x == 0)
617         units = av_asprintf("0");
618     else if (log10(seconds) > 6)
619         units = av_asprintf("%.2fh", seconds / (60 * 60));
620     else if (log10(seconds) > 3)
621         units = av_asprintf("%.2fm", seconds / 60);
622     else
623         units = av_asprintf("%.2fs", seconds);
624     return units;
625 }
626
627 static float log_scale(const float bin,
628                        const float bmin, const float bmax,
629                        const float min, const float max)
630 {
631     return exp2f(((bin - bmin) / (bmax - bmin)) * (log2f(max) - log2f(min)) + log2f(min));
632 }
633
634 static float get_hz(const float bin, const float bmax,
635                     const float min, const float max,
636                     int fscale)
637 {
638     switch (fscale) {
639     case F_LINEAR:
640         return min + (bin / bmax) * (max - min);
641     case F_LOG:
642         return min + log_scale(bin, 0, bmax, 20.f, max - min);
643     default:
644         return 0.f;
645     }
646 }
647
648 static float inv_log_scale(float bin,
649                            float bmin, float bmax,
650                            float min, float max)
651 {
652     return (min * exp2f((bin * (log2f(max) - log2f(20.f))) / bmax) + min) * bmax / max;
653 }
654
655 static float bin_pos(const int bin, const int num_bins, const float min, const float max)
656 {
657     return inv_log_scale(bin, 0.f, num_bins, 20.f, max - min);
658 }
659
660 static float get_scale(AVFilterContext *ctx, int scale, float a)
661 {
662     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
663     const float dmin = s->dmin;
664     const float dmax = s->dmax;
665
666     a = av_clipf(a, dmin, dmax);
667     if (scale != LOG)
668         a = (a - dmin) / (dmax - dmin);
669
670     switch (scale) {
671     case LINEAR:
672         break;
673     case SQRT:
674         a = sqrtf(a);
675         break;
676     case CBRT:
677         a = cbrtf(a);
678         break;
679     case FOURTHRT:
680         a = sqrtf(sqrtf(a));
681         break;
682     case FIFTHRT:
683         a = powf(a, 0.2f);
684         break;
685     case LOG:
686         a = (s->drange - s->limit + log10f(a) * 20.f) / s->drange;
687         break;
688     default:
689         av_assert0(0);
690     }
691
692     return a;
693 }
694
695 static float get_iscale(AVFilterContext *ctx, int scale, float a)
696 {
697     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
698     const float dmin = s->dmin;
699     const float dmax = s->dmax;
700
701     switch (scale) {
702     case LINEAR:
703         break;
704     case SQRT:
705         a = a * a;
706         break;
707     case CBRT:
708         a = a * a * a;
709         break;
710     case FOURTHRT:
711         a = a * a * a * a;
712         break;
713     case FIFTHRT:
714         a = a * a * a * a * a;
715         break;
716     case LOG:
717         a = expf(M_LN10 * (a * s->drange - s->drange + s->limit) / 20.f);
718         break;
719     default:
720         av_assert0(0);
721     }
722
723     if (scale != LOG)
724         a = a * (dmax - dmin) + dmin;
725
726     return a;
727 }
728
729 static int draw_legend(AVFilterContext *ctx, int samples)
730 {
731     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
732     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
733     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
734     int ch, y, x = 0, sz = s->orientation == VERTICAL ? s->w : s->h;
735     int multi = (s->mode == SEPARATE && s->color_mode == CHANNEL);
736     float spp = samples / (float)sz;
737     char *text;
738     uint8_t *dst;
739     char chlayout_str[128];
740
741     av_get_channel_layout_string(chlayout_str, sizeof(chlayout_str), inlink->channels,
742                                  inlink->channel_layout);
743
744     text = av_asprintf("%d Hz | %s", inlink->sample_rate, chlayout_str);
745     if (!text)
746         return AVERROR(ENOMEM);
747
748     drawtext(s->outpicref, 2, outlink->h - 10, "CREATED BY LIBAVFILTER", 0);
749     drawtext(s->outpicref, outlink->w - 2 - strlen(text) * 10, outlink->h - 10, text, 0);
750     av_freep(&text);
751     if (s->stop) {
752         text = av_asprintf("Zoom: %d Hz - %d Hz", s->start, s->stop);
753         if (!text)
754             return AVERROR(ENOMEM);
755         drawtext(s->outpicref, outlink->w - 2 - strlen(text) * 10, 3, text, 0);
756         av_freep(&text);
757     }
758
759     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
760     for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
761         dst[x] = 200;
762     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + s->h) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
763     for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
764         dst[x] = 200;
765     for (y = 0; y < s->h + 2; y++) {
766         dst = s->outpicref->data[0] + (y + s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0];
767         dst[s->start_x - 1] = 200;
768         dst[s->start_x + s->w] = 200;
769     }
770     if (s->orientation == VERTICAL) {
771         int h = s->mode == SEPARATE ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
772         int hh = s->mode == SEPARATE ? -(s->h % s->nb_display_channels) + 1 : 1;
773         for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
774             for (y = 0; y < h; y += 20) {
775                 dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - hh) * s->outpicref->linesize[0];
776                 dst[s->start_x - 2] = 200;
777                 dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
778             }
779             for (y = 0; y < h; y += 40) {
780                 dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - hh) * s->outpicref->linesize[0];
781                 dst[s->start_x - 3] = 200;
782                 dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
783             }
784             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
785             for (x = 0; x < s->w; x+=40)
786                 dst[x] = 200;
787             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
788             for (x = 0; x < s->w; x+=80)
789                 dst[x] = 200;
790             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
791             for (x = 0; x < s->w; x+=40) {
792                 dst[x] = 200;
793             }
794             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
795             for (x = 0; x < s->w; x+=80) {
796                 dst[x] = 200;
797             }
798             for (y = 0; y < h; y += 40) {
799                 float range = s->stop ? s->stop - s->start : inlink->sample_rate / 2;
800                 float hertz = get_hz(y, h, s->start, s->start + range, s->fscale);
801                 char *units;
802
803                 if (hertz == 0)
804                     units = av_asprintf("DC");
805                 else
806                     units = av_asprintf("%.2f", hertz);
807                 if (!units)
808                     return AVERROR(ENOMEM);
809
810                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, h * (ch + 1) + s->start_y - y - 4 - hh, units, 0);
811                 av_free(units);
812             }
813         }
814
815         for (x = 0; x < s->w && s->single_pic; x+=80) {
816             float seconds = x * spp / inlink->sample_rate;
817             char *units = get_time(ctx, seconds, x);
818             if (!units)
819                 return AVERROR(ENOMEM);
820
821             drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->h + s->start_y + 6, units, 0);
822             drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->start_y - 12, units, 0);
823             av_free(units);
824         }
825
826         drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 4 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "TIME", 0);
827         drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 14 * 4, "FREQUENCY (Hz)", 1);
828     } else {
829         int w = s->mode == SEPARATE ? s->w / s->nb_display_channels : s->w;
830         for (y = 0; y < s->h; y += 20) {
831             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
832             dst[s->start_x - 2] = 200;
833             dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
834         }
835         for (y = 0; y < s->h; y += 40) {
836             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
837             dst[s->start_x - 3] = 200;
838             dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
839         }
840         for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
841             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
842             for (x = 0; x < w; x+=40)
843                 dst[x] = 200;
844             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
845             for (x = 0; x < w; x+=80)
846                 dst[x] = 200;
847             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
848             for (x = 0; x < w; x+=40) {
849                 dst[x] = 200;
850             }
851             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
852             for (x = 0; x < w; x+=80) {
853                 dst[x] = 200;
854             }
855             for (x = 0; x < w - 79; x += 80) {
856                 float range = s->stop ? s->stop - s->start : inlink->sample_rate / 2;
857                 float hertz = get_hz(x, w, s->start, s->start + range, s->fscale);
858                 char *units;
859
860                 if (hertz == 0)
861                     units = av_asprintf("DC");
862                 else
863                     units = av_asprintf("%.2f", hertz);
864                 if (!units)
865                     return AVERROR(ENOMEM);
866
867                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->start_y - 12, units, 0);
868                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->h + s->start_y + 6, units, 0);
869                 av_free(units);
870             }
871         }
872         for (y = 0; y < s->h && s->single_pic; y+=40) {
873             float seconds = y * spp / inlink->sample_rate;
874             char *units = get_time(ctx, seconds, x);
875             if (!units)
876                 return AVERROR(ENOMEM);
877
878             drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, s->start_y + y - 4, units, 0);
879             av_free(units);
880         }
881         drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 4 * 4, "TIME", 1);
882         drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 14 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "FREQUENCY (Hz)", 0);
883     }
884
885     for (ch = 0; ch < (multi ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
886         int h = multi ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
887
888         for (y = 0; y < h; y++) {
889             float out[3] = { 0., 127.5, 127.5};
890             int chn;
891
892             for (chn = 0; chn < (s->mode == SEPARATE ? 1 : s->nb_display_channels); chn++) {
893                 float yf, uf, vf;
894                 int channel = (multi) ? s->nb_display_channels - ch - 1 : chn;
895                 float lout[3];
896
897                 color_range(s, channel, &yf, &uf, &vf);
898                 pick_color(s, yf, uf, vf, y / (float)h, lout);
899                 out[0] += lout[0];
900                 out[1] += lout[1];
901                 out[2] += lout[2];
902             }
903             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);
904             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);
905             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);
906         }
907
908         for (y = 0; ch == 0 && y < h + 5; y += 25) {
909             static const char *log_fmt = "%.0f";
910             static const char *lin_fmt = "%.3f";
911             const float a = av_clipf(1.f - y / (float)(h - 1), 0.f, 1.f);
912             const float value = s->scale == LOG ? log10f(get_iscale(ctx, s->scale, a)) * 20.f : get_iscale(ctx, s->scale, a);
913             char *text;
914
915             text = av_asprintf(s->scale == LOG ? log_fmt : lin_fmt, value);
916             if (!text)
917                 continue;
918             drawtext(s->outpicref, s->w + s->start_x + 35, s->start_y + y - 3, text, 0);
919             av_free(text);
920         }
921     }
922
923     if (s->scale == LOG)
924         drawtext(s->outpicref, s->w + s->start_x + 22, s->start_y + s->h + 20, "dBFS", 0);
925
926     return 0;
927 }
928
929 static float get_value(AVFilterContext *ctx, int ch, int y)
930 {
931     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
932     float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
933     float *phases = s->phases[ch];
934     float a;
935
936     switch (s->data) {
937     case D_MAGNITUDE:
938         /* get magnitude */
939         a = magnitudes[y];
940         break;
941     case D_UPHASE:
942     case D_PHASE:
943         /* get phase */
944         a = phases[y];
945         break;
946     default:
947         av_assert0(0);
948     }
949
950     return av_clipf(get_scale(ctx, s->scale, a), 0.f, 1.f);
951 }
952
953 static int plot_channel_lin(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
954 {
955     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
956     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
957     const int ch = jobnr;
958     float yf, uf, vf;
959     int y;
960
961     /* decide color range */
962     color_range(s, ch, &yf, &uf, &vf);
963
964     /* draw the channel */
965     for (y = 0; y < h; y++) {
966         int row = (s->mode == COMBINED) ? y : ch * h + y;
967         float *out = &s->color_buffer[ch][3 * row];
968         float a = get_value(ctx, ch, y);
969
970         pick_color(s, yf, uf, vf, a, out);
971     }
972
973     return 0;
974 }
975
976 static int plot_channel_log(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
977 {
978     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
979     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
980     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
981     const int ch = jobnr;
982     float yf, uf, vf;
983
984     /* decide color range */
985     color_range(s, ch, &yf, &uf, &vf);
986
987     /* draw the channel */
988     for (int yy = 0; yy < h; yy++) {
989         float range = s->stop ? s->stop - s->start : inlink->sample_rate / 2;
990         float pos = bin_pos(yy, h, s->start, s->start + range);
991         float delta = pos - floorf(pos);
992         float a0, a1;
993
994         a0 = get_value(ctx, ch, av_clip(pos, 0, h-1));
995         a1 = get_value(ctx, ch, av_clip(pos+1, 0, h-1));
996         {
997             int row = (s->mode == COMBINED) ? yy : ch * h + yy;
998             float *out = &s->color_buffer[ch][3 * row];
999
1000             pick_color(s, yf, uf, vf, delta * a1 + (1.f - delta) * a0, out);
1001         }
1002     }
1003
1004     return 0;
1005 }
1006
1007 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
1008 {
1009     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
1010     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1011     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1012     int i, fft_size, h, w, ret;
1013     float overlap;
1014
1015     s->dmax = expf(s->limit * M_LN10 / 20.f);
1016     s->dmin = expf((s->limit - s->drange) * M_LN10 / 20.f);
1017
1018     switch (s->fscale) {
1019     case F_LINEAR: s->plot_channel = plot_channel_lin; break;
1020     case F_LOG:    s->plot_channel = plot_channel_log; break;
1021     default: return AVERROR_BUG;
1022     }
1023
1024     s->stop = FFMIN(s->stop, inlink->sample_rate / 2);
1025     if ((s->stop || s->start) && s->stop <= s->start) {
1026         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Stop frequency should be greater than start.\n");
1027         return AVERROR(EINVAL);
1028     }
1029
1030     if (!strcmp(ctx->filter->name, "showspectrumpic"))
1031         s->single_pic = 1;
1032
1033     outlink->w = s->w;
1034     outlink->h = s->h;
1035     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
1036
1037     if (s->legend) {
1038         s->start_x = (log10(inlink->sample_rate) + 1) * 25;
1039         s->start_y = 64;
1040         outlink->w += s->start_x * 2;
1041         outlink->h += s->start_y * 2;
1042     }
1043
1044     h = (s->mode == COMBINED || s->orientation == HORIZONTAL) ? s->h : s->h / inlink->channels;
1045     w = (s->mode == COMBINED || s->orientation == VERTICAL)   ? s->w : s->w / inlink->channels;
1046     s->channel_height = h;
1047     s->channel_width  = w;
1048
1049     if (s->orientation == VERTICAL) {
1050         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame height */
1051         fft_size = h * 2;
1052     } else {
1053         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame width */
1054         fft_size = w * 2;
1055     }
1056
1057     s->win_size = fft_size;
1058     s->buf_size = FFALIGN(s->win_size << (!!s->stop), av_cpu_max_align());
1059
1060     if (!s->fft) {
1061         s->fft = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->fft));
1062         if (!s->fft)
1063             return AVERROR(ENOMEM);
1064     }
1065
1066     if (s->stop) {
1067         if (!s->ifft) {
1068             s->ifft = av_calloc(inlink->channels, sizeof(*s->ifft));
1069             if (!s->ifft)
1070                 return AVERROR(ENOMEM);
1071         }
1072     }
1073
1074     /* (re-)configuration if the video output changed (or first init) */
1075     if (fft_size != s->fft_size) {
1076         AVFrame *outpicref;
1077
1078         s->fft_size = fft_size;
1079
1080         /* FFT buffers: x2 for each (display) channel buffer.
1081          * Note: we use free and malloc instead of a realloc-like function to
1082          * make sure the buffer is aligned in memory for the FFT functions. */
1083         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1084             if (s->stop) {
1085                 av_tx_uninit(&s->ifft[i]);
1086                 av_freep(&s->fft_scratch[i]);
1087             }
1088             av_tx_uninit(&s->fft[i]);
1089             av_freep(&s->fft_in[i]);
1090             av_freep(&s->fft_data[i]);
1091         }
1092         av_freep(&s->fft_data);
1093
1094         s->nb_display_channels = inlink->channels;
1095         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1096             float scale;
1097
1098             ret = av_tx_init(&s->fft[i], &s->tx_fn, AV_TX_FLOAT_FFT, 0, fft_size << (!!s->stop), &scale, 0);
1099             if (s->stop) {
1100                 ret = av_tx_init(&s->ifft[i], &s->itx_fn, AV_TX_FLOAT_FFT, 1, fft_size << (!!s->stop), &scale, 0);
1101                 if (ret < 0) {
1102                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create Inverse FFT context. "
1103                            "The window size might be too high.\n");
1104                     return ret;
1105                 }
1106             }
1107             if (ret < 0) {
1108                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT context. "
1109                        "The window size might be too high.\n");
1110                 return ret;
1111             }
1112         }
1113
1114         s->magnitudes = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->magnitudes));
1115         if (!s->magnitudes)
1116             return AVERROR(ENOMEM);
1117         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1118             s->magnitudes[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w, sizeof(**s->magnitudes));
1119             if (!s->magnitudes[i])
1120                 return AVERROR(ENOMEM);
1121         }
1122
1123         s->phases = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->phases));
1124         if (!s->phases)
1125             return AVERROR(ENOMEM);
1126         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1127             s->phases[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w, sizeof(**s->phases));
1128             if (!s->phases[i])
1129                 return AVERROR(ENOMEM);
1130         }
1131
1132         av_freep(&s->color_buffer);
1133         s->color_buffer = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->color_buffer));
1134         if (!s->color_buffer)
1135             return AVERROR(ENOMEM);
1136         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1137             s->color_buffer[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h * 3 : s->w * 3, sizeof(**s->color_buffer));
1138             if (!s->color_buffer[i])
1139                 return AVERROR(ENOMEM);
1140         }
1141
1142         s->fft_in = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_in));
1143         if (!s->fft_in)
1144             return AVERROR(ENOMEM);
1145         s->fft_data = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_data));
1146         if (!s->fft_data)
1147             return AVERROR(ENOMEM);
1148         s->fft_scratch = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_scratch));
1149         if (!s->fft_scratch)
1150             return AVERROR(ENOMEM);
1151         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1152             s->fft_in[i] = av_calloc(s->buf_size, sizeof(**s->fft_in));
1153             if (!s->fft_in[i])
1154                 return AVERROR(ENOMEM);
1155
1156             s->fft_data[i] = av_calloc(s->buf_size, sizeof(**s->fft_data));
1157             if (!s->fft_data[i])
1158                 return AVERROR(ENOMEM);
1159
1160             s->fft_scratch[i] = av_calloc(s->buf_size, sizeof(**s->fft_scratch));
1161             if (!s->fft_scratch[i])
1162                 return AVERROR(ENOMEM);
1163         }
1164
1165         /* pre-calc windowing function */
1166         s->window_func_lut =
1167             av_realloc_f(s->window_func_lut, s->win_size,
1168                          sizeof(*s->window_func_lut));
1169         if (!s->window_func_lut)
1170             return AVERROR(ENOMEM);
1171         generate_window_func(s->window_func_lut, s->win_size, s->win_func, &overlap);
1172         if (s->overlap == 1)
1173             s->overlap = overlap;
1174         s->hop_size = (1.f - s->overlap) * s->win_size;
1175         if (s->hop_size < 1) {
1176             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "overlap %f too big\n", s->overlap);
1177             return AVERROR(EINVAL);
1178         }
1179
1180         for (s->win_scale = 0, i = 0; i < s->win_size; i++) {
1181             s->win_scale += s->window_func_lut[i] * s->window_func_lut[i];
1182         }
1183         s->win_scale = 1.f / sqrtf(s->win_scale);
1184
1185         /* prepare the initial picref buffer (black frame) */
1186         av_frame_free(&s->outpicref);
1187         s->outpicref = outpicref =
1188             ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
1189         if (!outpicref)
1190             return AVERROR(ENOMEM);
1191         outpicref->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
1192         for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
1193             memset(outpicref->data[0] + i * outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
1194             memset(outpicref->data[1] + i * outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
1195             memset(outpicref->data[2] + i * outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
1196         }
1197         outpicref->color_range = AVCOL_RANGE_JPEG;
1198
1199         if (!s->single_pic && s->legend)
1200             draw_legend(ctx, 0);
1201     }
1202
1203     if ((s->orientation == VERTICAL   && s->xpos >= s->w) ||
1204         (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h))
1205         s->xpos = 0;
1206
1207     if (s->sliding == LREPLACE) {
1208         if (s->orientation == VERTICAL)
1209             s->xpos = s->w - 1;
1210         if (s->orientation == HORIZONTAL)
1211             s->xpos = s->h - 1;
1212     }
1213
1214     s->auto_frame_rate = av_make_q(inlink->sample_rate, s->hop_size);
1215     if (s->orientation == VERTICAL && s->sliding == FULLFRAME)
1216         s->auto_frame_rate = av_mul_q(s->auto_frame_rate, av_make_q(1, s->w));
1217     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->sliding == FULLFRAME)
1218         s->auto_frame_rate = av_mul_q(s->auto_frame_rate, av_make_q(1, s->h));
1219     if (!s->single_pic && strcmp(s->rate_str, "auto")) {
1220         int ret = av_parse_video_rate(&s->frame_rate, s->rate_str);
1221         if (ret < 0)
1222             return ret;
1223     } else {
1224         s->frame_rate = s->auto_frame_rate;
1225     }
1226     outlink->frame_rate = s->frame_rate;
1227     outlink->time_base = av_inv_q(outlink->frame_rate);
1228
1229     if (s->orientation == VERTICAL) {
1230         s->combine_buffer =
1231             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->h * 3,
1232                          sizeof(*s->combine_buffer));
1233     } else {
1234         s->combine_buffer =
1235             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->w * 3,
1236                          sizeof(*s->combine_buffer));
1237     }
1238
1239     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d FFT window size:%d\n",
1240            s->w, s->h, s->win_size);
1241
1242     av_audio_fifo_free(s->fifo);
1243     s->fifo = av_audio_fifo_alloc(inlink->format, inlink->channels, s->win_size);
1244     if (!s->fifo)
1245         return AVERROR(ENOMEM);
1246     return 0;
1247 }
1248
1249 #define RE(y, ch) s->fft_data[ch][y].re
1250 #define IM(y, ch) s->fft_data[ch][y].im
1251 #define MAGNITUDE(y, ch) hypotf(RE(y, ch), IM(y, ch))
1252 #define PHASE(y, ch) atan2f(IM(y, ch), RE(y, ch))
1253
1254 static int calc_channel_magnitudes(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1255 {
1256     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1257     const double w = s->win_scale * (s->scale == LOG ? s->win_scale : 1);
1258     int y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1259     const float f = s->gain * w;
1260     const int ch = jobnr;
1261     float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1262
1263     for (y = 0; y < h; y++)
1264         magnitudes[y] = MAGNITUDE(y, ch) * f;
1265
1266     return 0;
1267 }
1268
1269 static int calc_channel_phases(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1270 {
1271     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1272     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1273     const int ch = jobnr;
1274     float *phases = s->phases[ch];
1275     int y;
1276
1277     for (y = 0; y < h; y++)
1278         phases[y] = (PHASE(y, ch) / M_PI + 1) / 2;
1279
1280     return 0;
1281 }
1282
1283 static void unwrap(float *x, int N, float tol, float *mi, float *ma)
1284 {
1285     const float rng = 2.f * M_PI;
1286     float prev_p = 0.f;
1287     float max = -FLT_MAX;
1288     float min = FLT_MAX;
1289
1290     for (int i = 0; i < N; i++) {
1291         const float d = x[FFMIN(i + 1, N)] - x[i];
1292         const float p = ceilf(fabsf(d) / rng) * rng * (((d < tol) > 0.f) - ((d > -tol) > 0.f));
1293
1294         x[i] += p + prev_p;
1295         prev_p += p;
1296         max = fmaxf(x[i], max);
1297         min = fminf(x[i], min);
1298     }
1299
1300     *mi = min;
1301     *ma = max;
1302 }
1303
1304 static int calc_channel_uphases(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1305 {
1306     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1307     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1308     const int ch = jobnr;
1309     float *phases = s->phases[ch];
1310     float min, max, scale;
1311     int y;
1312
1313     for (y = 0; y < h; y++)
1314         phases[y] = PHASE(y, ch);
1315     unwrap(phases, h, M_PI, &min, &max);
1316     scale = 1.f / (max - min + FLT_MIN);
1317     for (y = 0; y < h; y++)
1318         phases[y] = fabsf((phases[y] - min) * scale);
1319
1320     return 0;
1321 }
1322
1323 static void acalc_magnitudes(ShowSpectrumContext *s)
1324 {
1325     const double w = s->win_scale * (s->scale == LOG ? s->win_scale : 1);
1326     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1327     const float f = s->gain * w;
1328
1329     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1330         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1331
1332         for (y = 0; y < h; y++)
1333             magnitudes[y] += MAGNITUDE(y, ch) * f;
1334     }
1335 }
1336
1337 static void scale_magnitudes(ShowSpectrumContext *s, float scale)
1338 {
1339     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1340
1341     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1342         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1343
1344         for (y = 0; y < h; y++)
1345             magnitudes[y] *= scale;
1346     }
1347 }
1348
1349 static void clear_combine_buffer(ShowSpectrumContext *s, int size)
1350 {
1351     int y;
1352
1353     for (y = 0; y < size; y++) {
1354         s->combine_buffer[3 * y    ] = 0;
1355         s->combine_buffer[3 * y + 1] = 127.5;
1356         s->combine_buffer[3 * y + 2] = 127.5;
1357     }
1358 }
1359
1360 static int plot_spectrum_column(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1361 {
1362     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1363     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1364     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1365     AVFrame *outpicref = s->outpicref;
1366     int ret, plane, x, y, z = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1367
1368     /* fill a new spectrum column */
1369     /* initialize buffer for combining to black */
1370     clear_combine_buffer(s, z);
1371
1372     ff_filter_execute(ctx, s->plot_channel, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1373
1374     for (y = 0; y < z * 3; y++) {
1375         for (x = 0; x < s->nb_display_channels; x++) {
1376             s->combine_buffer[y] += s->color_buffer[x][y];
1377         }
1378     }
1379
1380     av_frame_make_writable(s->outpicref);
1381     /* copy to output */
1382     if (s->orientation == VERTICAL) {
1383         if (s->sliding == SCROLL) {
1384             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1385                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
1386                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1387                                  (y + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1388                     memmove(p, p + 1, s->w - 1);
1389                 }
1390             }
1391             s->xpos = s->w - 1;
1392         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
1393             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1394                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
1395                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1396                                  (y + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1397                     memmove(p + 1, p, s->w - 1);
1398                 }
1399             }
1400             s->xpos = 0;
1401         }
1402         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1403             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1404                          (outlink->h - 1 - s->start_y) * outpicref->linesize[plane] +
1405                          s->xpos;
1406             for (y = 0; y < s->h; y++) {
1407                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[3 * y + plane], 0, 255));
1408                 p -= outpicref->linesize[plane];
1409             }
1410         }
1411     } else {
1412         if (s->sliding == SCROLL) {
1413             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1414                 for (y = 1; y < s->h; y++) {
1415                     memmove(outpicref->data[plane] + (y-1 + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1416                             outpicref->data[plane] + (y   + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1417                             s->w);
1418                 }
1419             }
1420             s->xpos = s->h - 1;
1421         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
1422             for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1423                 for (y = s->h - 1; y >= 1; y--) {
1424                     memmove(outpicref->data[plane] + (y   + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1425                             outpicref->data[plane] + (y-1 + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1426                             s->w);
1427                 }
1428             }
1429             s->xpos = 0;
1430         }
1431         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1432             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1433                          (s->xpos + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1434             for (x = 0; x < s->w; x++) {
1435                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[3 * x + plane], 0, 255));
1436                 p++;
1437             }
1438         }
1439     }
1440
1441     if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)
1442         outpicref->pts = av_rescale_q(insamples->pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
1443
1444     if (s->sliding == LREPLACE) {
1445         s->xpos--;
1446         if (s->orientation == VERTICAL && s->xpos < 0)
1447             s->xpos = s->w - 1;
1448         if (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos < 0)
1449             s->xpos = s->h - 1;
1450     } else {
1451         s->xpos++;
1452         if (s->orientation == VERTICAL && s->xpos >= s->w)
1453             s->xpos = 0;
1454         if (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h)
1455             s->xpos = 0;
1456     }
1457
1458     if (!s->single_pic && (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)) {
1459         if (s->old_pts < outpicref->pts) {
1460             AVFrame *clone;
1461
1462             if (s->legend) {
1463                 char *units = get_time(ctx, insamples->pts /(float)inlink->sample_rate, x);
1464                 if (!units)
1465                     return AVERROR(ENOMEM);
1466
1467                 if (s->orientation == VERTICAL) {
1468                     for (y = 0; y < 10; y++) {
1469                         memset(s->outpicref->data[0] + outlink->w / 2 - 4 * s->old_len +
1470                                (outlink->h - s->start_y / 2 - 20 + y) * s->outpicref->linesize[0], 0, 10 * s->old_len);
1471                     }
1472                     drawtext(s->outpicref,
1473                              outlink->w / 2 - 4 * strlen(units),
1474                              outlink->h - s->start_y / 2 - 20,
1475                              units, 0);
1476                 } else  {
1477                     for (y = 0; y < 10 * s->old_len; y++) {
1478                         memset(s->outpicref->data[0] + s->start_x / 7 + 20 +
1479                                (outlink->h / 2 - 4 * s->old_len + y) * s->outpicref->linesize[0], 0, 10);
1480                     }
1481                     drawtext(s->outpicref,
1482                              s->start_x / 7 + 20,
1483                              outlink->h / 2 - 4 * strlen(units),
1484                              units, 1);
1485                 }
1486                 s->old_len = strlen(units);
1487                 av_free(units);
1488             }
1489             s->old_pts = outpicref->pts;
1490             clone = av_frame_clone(s->outpicref);
1491             if (!clone)
1492                 return AVERROR(ENOMEM);
1493             ret = ff_filter_frame(outlink, clone);
1494             if (ret < 0)
1495                 return ret;
1496             return 0;
1497         }
1498     }
1499
1500     return 1;
1501 }
1502
1503 #if CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
1504
1505 static int activate(AVFilterContext *ctx)
1506 {
1507     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1508     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1509     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1510     int ret;
1511
1512     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK(outlink, inlink);
1513
1514     if (av_audio_fifo_size(s->fifo) < s->win_size) {
1515         AVFrame *frame = NULL;
1516
1517         ret = ff_inlink_consume_frame(inlink, &frame);
1518         if (ret < 0)
1519             return ret;
1520         if (ret > 0) {
1521             s->pts = frame->pts;
1522             s->consumed = 0;
1523
1524             av_audio_fifo_write(s->fifo, (void **)frame->extended_data, frame->nb_samples);
1525             av_frame_free(&frame);
1526         }
1527     }
1528
1529     if (s->outpicref && (av_audio_fifo_size(s->fifo) >= s->win_size ||
1530         ff_outlink_get_status(inlink))) {
1531         AVFrame *fin = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
1532         if (!fin)
1533             return AVERROR(ENOMEM);
1534
1535         fin->pts = s->pts + s->consumed;
1536         s->consumed += s->hop_size;
1537         ret = av_audio_fifo_peek(s->fifo, (void **)fin->extended_data,
1538                                  FFMIN(s->win_size, av_audio_fifo_size(s->fifo)));
1539         if (ret < 0) {
1540             av_frame_free(&fin);
1541             return ret;
1542         }
1543
1544         av_assert0(fin->nb_samples == s->win_size);
1545
1546         ff_filter_execute(ctx, run_channel_fft, fin, NULL, s->nb_display_channels);
1547
1548         if (s->data == D_MAGNITUDE)
1549             ff_filter_execute(ctx, calc_channel_magnitudes, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1550
1551         if (s->data == D_PHASE)
1552             ff_filter_execute(ctx, calc_channel_phases, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1553
1554         if (s->data == D_UPHASE)
1555             ff_filter_execute(ctx, calc_channel_uphases, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1556
1557         ret = plot_spectrum_column(inlink, fin);
1558
1559         av_frame_free(&fin);
1560         av_audio_fifo_drain(s->fifo, s->hop_size);
1561         if (ret <= 0 && !ff_outlink_get_status(inlink))
1562             return ret;
1563     }
1564
1565     if (ff_outlink_get_status(inlink) == AVERROR_EOF &&
1566         s->sliding == FULLFRAME &&
1567         s->xpos > 0 && s->outpicref) {
1568         int64_t pts;
1569
1570         if (s->orientation == VERTICAL) {
1571             for (int i = 0; i < outlink->h; i++) {
1572                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0] + s->xpos,   0, outlink->w - s->xpos);
1573                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
1574                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
1575             }
1576         } else {
1577             for (int i = s->xpos; i < outlink->h; i++) {
1578                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
1579                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
1580                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
1581             }
1582         }
1583         s->outpicref->pts += av_rescale_q(s->consumed, inlink->time_base, outlink->time_base);
1584         pts = s->outpicref->pts;
1585         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
1586         s->outpicref = NULL;
1587         ff_outlink_set_status(outlink, AVERROR_EOF, pts);
1588         return 0;
1589     }
1590
1591     FF_FILTER_FORWARD_STATUS(inlink, outlink);
1592     if (av_audio_fifo_size(s->fifo) >= s->win_size ||
1593         ff_inlink_queued_frames(inlink) > 0 ||
1594         ff_outlink_get_status(inlink) == AVERROR_EOF) {
1595         ff_filter_set_ready(ctx, 10);
1596         return 0;
1597     }
1598
1599     if (ff_outlink_frame_wanted(outlink) && av_audio_fifo_size(s->fifo) < s->win_size &&
1600         ff_inlink_queued_frames(inlink) == 0 &&
1601         ff_outlink_get_status(inlink) != AVERROR_EOF) {
1602         ff_inlink_request_frame(inlink);
1603         return 0;
1604     }
1605
1606     return FFERROR_NOT_READY;
1607 }
1608
1609 static const AVFilterPad showspectrum_inputs[] = {
1610     {
1611         .name         = "default",
1612         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1613     },
1614 };
1615
1616 static const AVFilterPad showspectrum_outputs[] = {
1617     {
1618         .name          = "default",
1619         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1620         .config_props  = config_output,
1621     },
1622 };
1623
1624 const AVFilter ff_avf_showspectrum = {
1625     .name          = "showspectrum",
1626     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output."),
1627     .uninit        = uninit,
1628     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
1629     FILTER_INPUTS(showspectrum_inputs),
1630     FILTER_OUTPUTS(showspectrum_outputs),
1631     FILTER_QUERY_FUNC(query_formats),
1632     .activate      = activate,
1633     .priv_class    = &showspectrum_class,
1634     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1635 };
1636 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
1637
1638 #if CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER
1639
1640 static const AVOption showspectrumpic_options[] = {
1641     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
1642     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
1643     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, 0, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
1644         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
1645         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
1646     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTENSITY}, 0, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
1647         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
1648         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
1649         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
1650         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
1651         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
1652         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
1653         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
1654         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
1655         { "cool",      "cool based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COOL},      0, 0, FLAGS, "color" },
1656         { "magma",     "magma based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MAGMA},     0, 0, FLAGS, "color" },
1657         { "green",     "green based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=GREEN},     0, 0, FLAGS, "color" },
1658         { "viridis",   "viridis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VIRIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
1659         { "plasma",    "plasma based coloring",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=PLASMA},    0, 0, FLAGS, "color" },
1660         { "cividis",   "cividis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CIVIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
1661         { "terrain",   "terrain based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=TERRAIN},   0, 0, FLAGS, "color" },
1662     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LOG}, 0, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
1663         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
1664         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
1665         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
1666         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
1667         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
1668         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
1669     { "fscale", "set frequency scale", OFFSET(fscale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=F_LINEAR}, 0, NB_FSCALES-1, FLAGS, "fscale" },
1670         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "fscale" },
1671         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LOG},    0, 0, FLAGS, "fscale" },
1672     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
1673     WIN_FUNC_OPTION("win_func", OFFSET(win_func), FLAGS, WFUNC_HANNING),
1674     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
1675         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
1676         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
1677     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
1678     { "legend", "draw legend", OFFSET(legend), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 1}, 0, 1, FLAGS },
1679     { "rotation", "color rotation", OFFSET(rotation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -1, 1, FLAGS },
1680     { "start", "start frequency", OFFSET(start), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
1681     { "stop",  "stop frequency",  OFFSET(stop),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
1682     { "drange", "set dynamic range in dBFS", OFFSET(drange), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 120}, 10, 200, FLAGS },
1683     { "limit", "set upper limit in dBFS", OFFSET(limit), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -100, 100, FLAGS },
1684     { NULL }
1685 };
1686
1687 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrumpic);
1688
1689 static int showspectrumpic_request_frame(AVFilterLink *outlink)
1690 {
1691     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
1692     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1693     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1694     int ret, samples;
1695
1696     ret = ff_request_frame(inlink);
1697     samples = av_audio_fifo_size(s->fifo);
1698     if (ret == AVERROR_EOF && s->outpicref && samples > 0) {
1699         int consumed = 0;
1700         int x = 0, sz = s->orientation == VERTICAL ? s->w : s->h;
1701         int ch, spf, spb;
1702         AVFrame *fin;
1703
1704         spf = s->win_size * (samples / ((s->win_size * sz) * ceil(samples / (float)(s->win_size * sz))));
1705         spf = FFMAX(1, spf);
1706
1707         spb = (samples / (spf * sz)) * spf;
1708
1709         fin = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
1710         if (!fin)
1711             return AVERROR(ENOMEM);
1712
1713         while (x < sz) {
1714             ret = av_audio_fifo_peek(s->fifo, (void **)fin->extended_data, s->win_size);
1715             if (ret < 0) {
1716                 av_frame_free(&fin);
1717                 return ret;
1718             }
1719
1720             av_audio_fifo_drain(s->fifo, spf);
1721
1722             if (ret < s->win_size) {
1723                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1724                     memset(fin->extended_data[ch] + ret * sizeof(float), 0,
1725                            (s->win_size - ret) * sizeof(float));
1726                 }
1727             }
1728
1729             ff_filter_execute(ctx, run_channel_fft, fin, NULL, s->nb_display_channels);
1730             acalc_magnitudes(s);
1731
1732             consumed += spf;
1733             if (consumed >= spb) {
1734                 int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1735
1736                 scale_magnitudes(s, 1.f / (consumed / spf));
1737                 plot_spectrum_column(inlink, fin);
1738                 consumed = 0;
1739                 x++;
1740                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++)
1741                     memset(s->magnitudes[ch], 0, h * sizeof(float));
1742             }
1743         }
1744
1745         av_frame_free(&fin);
1746         s->outpicref->pts = 0;
1747
1748         if (s->legend)
1749             draw_legend(ctx, samples);
1750
1751         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
1752         s->outpicref = NULL;
1753     }
1754
1755     return ret;
1756 }
1757
1758 static int showspectrumpic_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1759 {
1760     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1761     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1762     int ret;
1763
1764     ret = av_audio_fifo_write(s->fifo, (void **)insamples->extended_data, insamples->nb_samples);
1765     av_frame_free(&insamples);
1766     return ret;
1767 }
1768
1769 static const AVFilterPad showspectrumpic_inputs[] = {
1770     {
1771         .name         = "default",
1772         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1773         .filter_frame = showspectrumpic_filter_frame,
1774     },
1775 };
1776
1777 static const AVFilterPad showspectrumpic_outputs[] = {
1778     {
1779         .name          = "default",
1780         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1781         .config_props  = config_output,
1782         .request_frame = showspectrumpic_request_frame,
1783     },
1784 };
1785
1786 const AVFilter ff_avf_showspectrumpic = {
1787     .name          = "showspectrumpic",
1788     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output single picture."),
1789     .uninit        = uninit,
1790     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
1791     FILTER_INPUTS(showspectrumpic_inputs),
1792     FILTER_OUTPUTS(showspectrumpic_outputs),
1793     FILTER_QUERY_FUNC(query_formats),
1794     .priv_class    = &showspectrumpic_class,
1795     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1796 };
1797
1798 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER