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 "config_components.h"
  30
  31 #include <float.h>
  32 #include <math.h>
  33
  34 #include "libavutil/tx.h"
  35 #include "libavutil/avassert.h"
  36 #include "libavutil/avstring.h"
  37 #include "libavutil/channel_layout.h"
  38 #include "libavutil/cpu.h"
  39 #include "libavutil/opt.h"
  40 #include "libavutil/parseutils.h"
  41 #include "libavutil/xga_font_data.h"
  42 #include "audio.h"
  43 #include "formats.h"
  44 #include "video.h"
  45 #include "avfilter.h"
  46 #include "filters.h"
  47 #include "internal.h"
  48 #include "window_func.h"
  49
  50 enum DisplayMode  { COMBINED, SEPARATE, NB_MODES };
  51 enum DataMode     { D_MAGNITUDE, D_PHASE, D_UPHASE, NB_DMODES };
  52 enum FrequencyScale { F_LINEAR, F_LOG, NB_FSCALES };
  53 enum DisplayScale { LINEAR, SQRT, CBRT, LOG, FOURTHRT, FIFTHRT, NB_SCALES };
  54 enum ColorMode    { CHANNEL, INTENSITY, RAINBOW, MORELAND, NEBULAE, FIRE, FIERY, FRUIT, COOL, MAGMA, GREEN, VIRIDIS, PLASMA, CIVIDIS, TERRAIN, NB_CLMODES };
  55 enum SlideMode    { REPLACE, SCROLL, FULLFRAME, RSCROLL, LREPLACE, NB_SLIDES };
  56 enum Orientation  { VERTICAL, HORIZONTAL, NB_ORIENTATIONS };
  57
  58 #define DEFAULT_LENGTH 300
  59
  60 typedef struct ShowSpectrumContext {
  61     const AVClass *class;
  62     int w, h;
  63     char *rate_str;
  64     AVRational auto_frame_rate;
  65     AVRational frame_rate;
  66     AVFrame *outpicref;
  67     AVFrame *in_frame;
  68     int nb_display_channels;
  69     int orientation;
  70     int channel_width;
  71     int channel_height;
  72     int sliding;                ///< 1 if sliding mode, 0 otherwise
  73     int mode;                   ///< channel display mode
  74     int color_mode;             ///< display color scheme
  75     int scale;
  76     int fscale;
  77     float saturation;           ///< color saturation multiplier
  78     float rotation;             ///< color rotation
  79     int start, stop;            ///< zoom mode
  80     int data;
  81     int xpos;                   ///< x position (current column)
  82     AVTXContext **fft;          ///< Fast Fourier Transform context
  83     AVTXContext **ifft;         ///< Inverse Fast Fourier Transform context
  84     av_tx_fn tx_fn;
  85     av_tx_fn itx_fn;
  86     int fft_size;               ///< number of coeffs (FFT window size)
  87     AVComplexFloat **fft_in;    ///< input FFT coeffs
  88     AVComplexFloat **fft_data;  ///< bins holder for each (displayed) channels
  89     AVComplexFloat **fft_scratch;///< scratch buffers
  90     float *window_func_lut;     ///< Window function LUT
  91     float **magnitudes;
  92     float **phases;
  93     int win_func;
  94     int win_size;
  95     int buf_size;
  96     double win_scale;
  97     float overlap;
  98     float gain;
  99     int hop_size;
 100     float *combine_buffer;      ///< color combining buffer (4 * h items)
 101     float **color_buffer;       ///< color buffer (4 * h * ch items)
 102     int64_t pts;
 103     int64_t old_pts;
 104     int64_t in_pts;
 105     int old_len;
 106     int single_pic;
 107     int legend;
 108     int start_x, start_y;
 109     float drange, limit;
 110     float dmin, dmax;
 111     uint64_t samples;
 112     int (*plot_channel)(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs);
 113     int eof;
 114
 115     float opacity_factor;
 116
 117     AVFrame **frames;
 118     unsigned int nb_frames;
 119     unsigned int frames_size;
 120 } ShowSpectrumContext;
 121
 122 #define OFFSET(x) offsetof(ShowSpectrumContext, x)
 123 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 124
 125 static const AVOption showspectrum_options[] = {
 126     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
 127     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "640x512"}, 0, 0, FLAGS },
 128     { "slide", "set sliding mode", OFFSET(sliding), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, NB_SLIDES-1, FLAGS, "slide" },
 129         { "replace", "replace old columns with new", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=REPLACE}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 130         { "scroll", "scroll from right to left", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 131         { "fullframe", "return full frames", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FULLFRAME}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 132         { "rscroll", "scroll from left to right", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RSCROLL}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 133         { "lreplace", "replace from right to left", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LREPLACE}, 0, 0, FLAGS, "slide" },
 134     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, COMBINED, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
 135         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
 136         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
 137     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=CHANNEL}, CHANNEL, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
 138         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
 139         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
 140         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
 141         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
 142         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
 143         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
 144         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
 145         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
 146         { "cool",      "cool based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COOL},      0, 0, FLAGS, "color" },
 147         { "magma",     "magma based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MAGMA},     0, 0, FLAGS, "color" },
 148         { "green",     "green based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=GREEN},     0, 0, FLAGS, "color" },
 149         { "viridis",   "viridis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VIRIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
 150         { "plasma",    "plasma based coloring",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=PLASMA},    0, 0, FLAGS, "color" },
 151         { "cividis",   "cividis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CIVIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
 152         { "terrain",   "terrain based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=TERRAIN},   0, 0, FLAGS, "color" },
 153     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=SQRT}, LINEAR, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
 154         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 155         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
 156         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
 157         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
 158         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
 159         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
 160     { "fscale", "set frequency scale", OFFSET(fscale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=F_LINEAR}, 0, NB_FSCALES-1, FLAGS, "fscale" },
 161         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "fscale" },
 162         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LOG},    0, 0, FLAGS, "fscale" },
 163     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
 164     WIN_FUNC_OPTION("win_func", OFFSET(win_func), FLAGS, WFUNC_HANNING),
 165     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
 166         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
 167         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
 168     { "overlap", "set window overlap", OFFSET(overlap), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, 0, 1, FLAGS },
 169     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
 170     { "data", "set data mode", OFFSET(data), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, NB_DMODES-1, FLAGS, "data" },
 171         { "magnitude", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=D_MAGNITUDE}, 0, 0, FLAGS, "data" },
 172         { "phase",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=D_PHASE},     0, 0, FLAGS, "data" },
 173         { "uphase",    NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=D_UPHASE},    0, 0, FLAGS, "data" },
 174     { "rotation", "color rotation", OFFSET(rotation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -1, 1, FLAGS },
 175     { "start", "start frequency", OFFSET(start), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
 176     { "stop",  "stop frequency",  OFFSET(stop),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
 177     { "fps",   "set video rate",  OFFSET(rate_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "auto"}, 0, 0, FLAGS },
 178     { "legend", "draw legend", OFFSET(legend), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0}, 0, 1, FLAGS },
 179     { "drange", "set dynamic range in dBFS", OFFSET(drange), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 120}, 10, 200, FLAGS },
 180     { "limit", "set upper limit in dBFS", OFFSET(limit), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -100, 100, FLAGS },
 181     { "opacity", "set opacity strength", OFFSET(opacity_factor), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 10, FLAGS },
 182     { NULL }
 183 };
 184
 185 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrum);
 186
 187 static const struct ColorTable {
 188     float a, y, u, v;
 189 } color_table[][8] = {
 190     [INTENSITY] = {
 191     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 192     { 0.13, .03587126228984074,  .1573300977624594, -.02548747583751842 },
 193     { 0.30, .18572281794568020,  .1772436246393981,  .17475554840414750 },
 194     { 0.60, .28184980583656130, -.1593064119945782,  .47132074554608920 },
 195     { 0.73, .65830621175547810, -.3716070802232764,  .24352759331252930 },
 196     { 0.78, .76318535758242900, -.4307467689263783,  .16866496622310430 },
 197     { 0.91, .95336363636363640, -.2045454545454546,  .03313636363636363 },
 198     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 199     [RAINBOW] = {
 200     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 201     { 0.13,            44/256.,     (189-128)/256.,      (138-128)/256. },
 202     { 0.25,            29/256.,     (186-128)/256.,      (119-128)/256. },
 203     { 0.38,           119/256.,     (194-128)/256.,       (53-128)/256. },
 204     { 0.60,           111/256.,      (73-128)/256.,       (59-128)/256. },
 205     { 0.73,           205/256.,      (19-128)/256.,      (149-128)/256. },
 206     { 0.86,           135/256.,      (83-128)/256.,      (200-128)/256. },
 207     {    1,            73/256.,      (95-128)/256.,      (225-128)/256. }},
 208     [MORELAND] = {
 209     {    0,            44/256.,     (181-128)/256.,      (112-128)/256. },
 210     { 0.13,           126/256.,     (177-128)/256.,      (106-128)/256. },
 211     { 0.25,           164/256.,     (163-128)/256.,      (109-128)/256. },
 212     { 0.38,           200/256.,     (140-128)/256.,      (120-128)/256. },
 213     { 0.60,           201/256.,     (117-128)/256.,      (141-128)/256. },
 214     { 0.73,           177/256.,     (103-128)/256.,      (165-128)/256. },
 215     { 0.86,           136/256.,     (100-128)/256.,      (183-128)/256. },
 216     {    1,            68/256.,     (117-128)/256.,      (203-128)/256. }},
 217     [NEBULAE] = {
 218     {    0,            10/256.,     (134-128)/256.,      (132-128)/256. },
 219     { 0.23,            21/256.,     (137-128)/256.,      (130-128)/256. },
 220     { 0.45,            35/256.,     (134-128)/256.,      (134-128)/256. },
 221     { 0.57,            51/256.,     (130-128)/256.,      (139-128)/256. },
 222     { 0.67,           104/256.,     (116-128)/256.,      (162-128)/256. },
 223     { 0.77,           120/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
 224     { 0.87,           140/256.,     (105-128)/256.,      (188-128)/256. },
 225     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 226     [FIRE] = {
 227     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 228     { 0.23,            44/256.,     (132-128)/256.,      (127-128)/256. },
 229     { 0.45,            62/256.,     (116-128)/256.,      (140-128)/256. },
 230     { 0.57,            75/256.,     (105-128)/256.,      (152-128)/256. },
 231     { 0.67,            95/256.,      (91-128)/256.,      (166-128)/256. },
 232     { 0.77,           126/256.,      (74-128)/256.,      (172-128)/256. },
 233     { 0.87,           164/256.,      (73-128)/256.,      (162-128)/256. },
 234     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 235     [FIERY] = {
 236     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 237     { 0.23,            36/256.,     (116-128)/256.,      (163-128)/256. },
 238     { 0.45,            52/256.,     (102-128)/256.,      (200-128)/256. },
 239     { 0.57,           116/256.,      (84-128)/256.,      (196-128)/256. },
 240     { 0.67,           157/256.,      (67-128)/256.,      (181-128)/256. },
 241     { 0.77,           193/256.,      (40-128)/256.,      (155-128)/256. },
 242     { 0.87,           221/256.,     (101-128)/256.,      (134-128)/256. },
 243     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 244     [FRUIT] = {
 245     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 246     { 0.20,            29/256.,     (136-128)/256.,      (119-128)/256. },
 247     { 0.30,            60/256.,     (119-128)/256.,       (90-128)/256. },
 248     { 0.40,            85/256.,      (91-128)/256.,       (85-128)/256. },
 249     { 0.50,           116/256.,      (70-128)/256.,      (105-128)/256. },
 250     { 0.60,           151/256.,      (50-128)/256.,      (146-128)/256. },
 251     { 0.70,           191/256.,      (63-128)/256.,      (178-128)/256. },
 252     {    1,            98/256.,      (80-128)/256.,      (221-128)/256. }},
 253     [COOL] = {
 254     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 255     {  .15,                  0,                 .5,                 -.5 },
 256     {    1,                  1,                -.5,                  .5 }},
 257     [MAGMA] = {
 258     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 259     { 0.10,            23/256.,     (175-128)/256.,      (120-128)/256. },
 260     { 0.23,            43/256.,     (158-128)/256.,      (144-128)/256. },
 261     { 0.35,            85/256.,     (138-128)/256.,      (179-128)/256. },
 262     { 0.48,            96/256.,     (128-128)/256.,      (189-128)/256. },
 263     { 0.64,           128/256.,     (103-128)/256.,      (214-128)/256. },
 264     { 0.92,           205/256.,      (80-128)/256.,      (152-128)/256. },
 265     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 266     [GREEN] = {
 267     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 268     {  .75,                 .5,                  0,                 -.5 },
 269     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 270     [VIRIDIS] = {
 271     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 272     { 0.10,          0x39/255.,   (0x9D -128)/255.,    (0x8F -128)/255. },
 273     { 0.23,          0x5C/255.,   (0x9A -128)/255.,    (0x68 -128)/255. },
 274     { 0.35,          0x69/255.,   (0x93 -128)/255.,    (0x57 -128)/255. },
 275     { 0.48,          0x76/255.,   (0x88 -128)/255.,    (0x4B -128)/255. },
 276     { 0.64,          0x8A/255.,   (0x72 -128)/255.,    (0x4F -128)/255. },
 277     { 0.80,          0xA3/255.,   (0x50 -128)/255.,    (0x66 -128)/255. },
 278     {    1,          0xCC/255.,   (0x2F -128)/255.,    (0x87 -128)/255. }},
 279     [PLASMA] = {
 280     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 281     { 0.10,          0x27/255.,   (0xC2 -128)/255.,    (0x82 -128)/255. },
 282     { 0.58,          0x5B/255.,   (0x9A -128)/255.,    (0xAE -128)/255. },
 283     { 0.70,          0x89/255.,   (0x44 -128)/255.,    (0xAB -128)/255. },
 284     { 0.80,          0xB4/255.,   (0x2B -128)/255.,    (0x9E -128)/255. },
 285     { 0.91,          0xD2/255.,   (0x38 -128)/255.,    (0x92 -128)/255. },
 286     {    1,                  1,                  0,                  0. }},
 287     [CIVIDIS] = {
 288     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 289     { 0.20,          0x28/255.,   (0x98 -128)/255.,    (0x6F -128)/255. },
 290     { 0.50,          0x48/255.,   (0x95 -128)/255.,    (0x74 -128)/255. },
 291     { 0.63,          0x69/255.,   (0x84 -128)/255.,    (0x7F -128)/255. },
 292     { 0.76,          0x89/255.,   (0x75 -128)/255.,    (0x84 -128)/255. },
 293     { 0.90,          0xCE/255.,   (0x35 -128)/255.,    (0x95 -128)/255. },
 294     {    1,                  1,                  0,                  0. }},
 295     [TERRAIN] = {
 296     {    0,                  0,                  0,                   0 },
 297     { 0.15,                  0,                 .5,                   0 },
 298     { 0.60,                  1,                -.5,                 -.5 },
 299     { 0.85,                  1,                -.5,                  .5 },
 300     {    1,                  1,                  0,                   0 }},
 301 };
 302
 303 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 304 {
 305     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 306     int i;
 307
 308     av_freep(&s->combine_buffer);
 309     if (s->fft) {
 310         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 311             av_tx_uninit(&s->fft[i]);
 312     }
 313     av_freep(&s->fft);
 314     if (s->ifft) {
 315         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 316             av_tx_uninit(&s->ifft[i]);
 317     }
 318     av_freep(&s->ifft);
 319     if (s->fft_data) {
 320         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 321             av_freep(&s->fft_data[i]);
 322     }
 323     av_freep(&s->fft_data);
 324     if (s->fft_in) {
 325         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 326             av_freep(&s->fft_in[i]);
 327     }
 328     av_freep(&s->fft_in);
 329     if (s->fft_scratch) {
 330         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 331             av_freep(&s->fft_scratch[i]);
 332     }
 333     av_freep(&s->fft_scratch);
 334     if (s->color_buffer) {
 335         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 336             av_freep(&s->color_buffer[i]);
 337     }
 338     av_freep(&s->color_buffer);
 339     av_freep(&s->window_func_lut);
 340     if (s->magnitudes) {
 341         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 342             av_freep(&s->magnitudes[i]);
 343     }
 344     av_freep(&s->magnitudes);
 345     av_frame_free(&s->outpicref);
 346     av_frame_free(&s->in_frame);
 347     if (s->phases) {
 348         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++)
 349             av_freep(&s->phases[i]);
 350     }
 351     av_freep(&s->phases);
 352
 353     while (s->nb_frames > 0) {
 354         av_frame_free(&s->frames[s->nb_frames - 1]);
 355         s->nb_frames--;
 356     }
 357
 358     av_freep(&s->frames);
 359 }
 360
 361 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 362 {
 363     AVFilterFormats *formats = NULL;
 364     AVFilterChannelLayouts *layouts = NULL;
 365     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 366     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 367     static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = { AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_SAMPLE_FMT_NONE };
 368     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_NONE };
 369     int ret;
 370
 371     /* set input audio formats */
 372     formats = ff_make_format_list(sample_fmts);
 373     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->outcfg.formats)) < 0)
 374         return ret;
 375
 376     layouts = ff_all_channel_counts();
 377     if ((ret = ff_channel_layouts_ref(layouts, &inlink->outcfg.channel_layouts)) < 0)
 378         return ret;
 379
 380     formats = ff_all_samplerates();
 381     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &inlink->outcfg.samplerates)) < 0)
 382         return ret;
 383
 384     /* set output video format */
 385     formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 386     if ((ret = ff_formats_ref(formats, &outlink->incfg.formats)) < 0)
 387         return ret;
 388
 389     return 0;
 390 }
 391
 392 static int run_channel_fft(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 393 {
 394     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 395     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 396     const float *window_func_lut = s->window_func_lut;
 397     AVFrame *fin = arg;
 398     const int ch = jobnr;
 399     int n;
 400
 401     /* fill FFT input with the number of samples available */
 402     const float *p = (float *)fin->extended_data[ch];
 403     float *in_frame = (float *)s->in_frame->extended_data[ch];
 404
 405     memmove(in_frame, in_frame + s->hop_size, (s->fft_size - s->hop_size) * sizeof(float));
 406     memcpy(in_frame + s->fft_size - s->hop_size, p, fin->nb_samples * sizeof(float));
 407
 408     for (int i = fin->nb_samples; i < s->hop_size; i++)
 409         in_frame[i + s->fft_size - s->hop_size] = 0.f;
 410
 411     if (s->stop) {
 412         float theta, phi, psi, a, b, S, c;
 413         AVComplexFloat *f = s->fft_in[ch];
 414         AVComplexFloat *g = s->fft_data[ch];
 415         AVComplexFloat *h = s->fft_scratch[ch];
 416         int L = s->buf_size;
 417         int N = s->win_size;
 418         int M = s->win_size / 2;
 419
 420         for (n = 0; n < s->win_size; n++) {
 421             s->fft_data[ch][n].re = in_frame[n] * window_func_lut[n];
 422             s->fft_data[ch][n].im = 0;
 423         }
 424
 425         phi = 2.f * M_PI * (s->stop - s->start) / (float)inlink->sample_rate / (M - 1);
 426         theta = 2.f * M_PI * s->start / (float)inlink->sample_rate;
 427
 428         for (int n = 0; n < M; n++) {
 429             h[n].re = cosf(n * n / 2.f * phi);
 430             h[n].im = sinf(n * n / 2.f * phi);
 431         }
 432
 433         for (int n = M; n < L; n++) {
 434             h[n].re = 0.f;
 435             h[n].im = 0.f;
 436         }
 437
 438         for (int n = L - N; n < L; n++) {
 439             h[n].re = cosf((L - n) * (L - n) / 2.f * phi);
 440             h[n].im = sinf((L - n) * (L - n) / 2.f * phi);
 441         }
 442
 443         for (int n = N; n < L; n++) {
 444             g[n].re = 0.f;
 445             g[n].im = 0.f;
 446         }
 447
 448         for (int n = 0; n < N; n++) {
 449             psi = n * theta + n * n / 2.f * phi;
 450             c =  cosf(psi);
 451             S = -sinf(psi);
 452             a = c * g[n].re - S * g[n].im;
 453             b = S * g[n].re + c * g[n].im;
 454             g[n].re = a;
 455             g[n].im = b;
 456         }
 457
 458         memcpy(f, h, s->buf_size * sizeof(*f));
 459         s->tx_fn(s->fft[ch], h, f, sizeof(AVComplexFloat));
 460
 461         memcpy(f, g, s->buf_size * sizeof(*f));
 462         s->tx_fn(s->fft[ch], g, f, sizeof(AVComplexFloat));
 463
 464         for (int n = 0; n < L; n++) {
 465             c = g[n].re;
 466             S = g[n].im;
 467             a = c * h[n].re - S * h[n].im;
 468             b = S * h[n].re + c * h[n].im;
 469
 470             g[n].re = a / L;
 471             g[n].im = b / L;
 472         }
 473
 474         memcpy(f, g, s->buf_size * sizeof(*f));
 475         s->itx_fn(s->ifft[ch], g, f, sizeof(AVComplexFloat));
 476
 477         for (int k = 0; k < M; k++) {
 478             psi = k * k / 2.f * phi;
 479             c =  cosf(psi);
 480             S = -sinf(psi);
 481             a = c * g[k].re - S * g[k].im;
 482             b = S * g[k].re + c * g[k].im;
 483             s->fft_data[ch][k].re = a;
 484             s->fft_data[ch][k].im = b;
 485         }
 486     } else {
 487         for (n = 0; n < s->win_size; n++) {
 488             s->fft_in[ch][n].re = in_frame[n] * window_func_lut[n];
 489             s->fft_in[ch][n].im = 0;
 490         }
 491
 492         /* run FFT on each samples set */
 493         s->tx_fn(s->fft[ch], s->fft_data[ch], s->fft_in[ch], sizeof(AVComplexFloat));
 494     }
 495
 496     return 0;
 497 }
 498
 499 static void drawtext(AVFrame *pic, int x, int y, const char *txt, int o)
 500 {
 501     const uint8_t *font;
 502     int font_height;
 503
 504     font = avpriv_cga_font,   font_height =  8;
 505
 506     for (int i = 0; txt[i]; i++) {
 507         int char_y, mask;
 508
 509         if (o) {
 510             for (char_y = font_height - 1; char_y >= 0; char_y--) {
 511                 uint8_t *p = pic->data[0] + (y + i * 10) * pic->linesize[0] + x;
 512                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
 513                     if (font[txt[i] * font_height + font_height - 1 - char_y] & mask)
 514                         p[char_y] = ~p[char_y];
 515                     p += pic->linesize[0];
 516                 }
 517             }
 518         } else {
 519             uint8_t *p = pic->data[0] + y*pic->linesize[0] + (x + i*8);
 520             for (char_y = 0; char_y < font_height; char_y++) {
 521                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
 522                     if (font[txt[i] * font_height + char_y] & mask)
 523                         *p = ~(*p);
 524                     p++;
 525                 }
 526                 p += pic->linesize[0] - 8;
 527             }
 528         }
 529     }
 530
 531     for (int i = 0; txt[i] && pic->data[3]; i++) {
 532         int char_y, mask;
 533
 534         if (o) {
 535             for (char_y = font_height - 1; char_y >= 0; char_y--) {
 536                 uint8_t *p = pic->data[3] + (y + i * 10) * pic->linesize[3] + x;
 537                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1) {
 538                     for (int k = 0; k < 8; k++)
 539                         p[k] = 255;
 540                     p += pic->linesize[3];
 541                 }
 542             }
 543         } else {
 544             uint8_t *p = pic->data[3] + y*pic->linesize[3] + (x + i*8);
 545             for (char_y = 0; char_y < font_height; char_y++) {
 546                 for (mask = 0x80; mask; mask >>= 1)
 547                     *p++ = 255;
 548                 p += pic->linesize[3] - 8;
 549             }
 550         }
 551     }
 552 }
 553
 554 static void color_range(ShowSpectrumContext *s, int ch,
 555                         float *yf, float *uf, float *vf)
 556 {
 557     switch (s->mode) {
 558     case COMBINED:
 559         // reduce range by channel count
 560         *yf = 256.0f / s->nb_display_channels;
 561         switch (s->color_mode) {
 562         case RAINBOW:
 563         case MORELAND:
 564         case NEBULAE:
 565         case FIRE:
 566         case FIERY:
 567         case FRUIT:
 568         case COOL:
 569         case GREEN:
 570         case VIRIDIS:
 571         case PLASMA:
 572         case CIVIDIS:
 573         case TERRAIN:
 574         case MAGMA:
 575         case INTENSITY:
 576             *uf = *yf;
 577             *vf = *yf;
 578             break;
 579         case CHANNEL:
 580             /* adjust saturation for mixed UV coloring */
 581             /* this factor is correct for infinite channels, an approximation otherwise */
 582             *uf = *yf * M_PI;
 583             *vf = *yf * M_PI;
 584             break;
 585         default:
 586             av_assert0(0);
 587         }
 588         break;
 589     case SEPARATE:
 590         // full range
 591         *yf = 256.0f;
 592         *uf = 256.0f;
 593         *vf = 256.0f;
 594         break;
 595     default:
 596         av_assert0(0);
 597     }
 598
 599     if (s->color_mode == CHANNEL) {
 600         if (s->nb_display_channels > 1) {
 601             *uf *= 0.5f * sinf((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels + M_PI * s->rotation);
 602             *vf *= 0.5f * cosf((2 * M_PI * ch) / s->nb_display_channels + M_PI * s->rotation);
 603         } else {
 604             *uf *= 0.5f * sinf(M_PI * s->rotation);
 605             *vf *= 0.5f * cosf(M_PI * s->rotation + M_PI_2);
 606         }
 607     } else {
 608         *uf += *uf * sinf(M_PI * s->rotation);
 609         *vf += *vf * cosf(M_PI * s->rotation + M_PI_2);
 610     }
 611
 612     *uf *= s->saturation;
 613     *vf *= s->saturation;
 614 }
 615
 616 static void pick_color(ShowSpectrumContext *s,
 617                        float yf, float uf, float vf,
 618                        float a, float *out)
 619 {
 620     const float af = s->opacity_factor * 255.f;
 621
 622     if (s->color_mode > CHANNEL) {
 623         const int cm = s->color_mode;
 624         float y, u, v;
 625         int i;
 626
 627         for (i = 1; i < FF_ARRAY_ELEMS(color_table[cm]) - 1; i++)
 628             if (color_table[cm][i].a >= a)
 629                 break;
 630         // i now is the first item >= the color
 631         // now we know to interpolate between item i - 1 and i
 632         if (a <= color_table[cm][i - 1].a) {
 633             y = color_table[cm][i - 1].y;
 634             u = color_table[cm][i - 1].u;
 635             v = color_table[cm][i - 1].v;
 636         } else if (a >= color_table[cm][i].a) {
 637             y = color_table[cm][i].y;
 638             u = color_table[cm][i].u;
 639             v = color_table[cm][i].v;
 640         } else {
 641             float start = color_table[cm][i - 1].a;
 642             float end = color_table[cm][i].a;
 643             float lerpfrac = (a - start) / (end - start);
 644             y = color_table[cm][i - 1].y * (1.0f - lerpfrac)
 645               + color_table[cm][i].y * lerpfrac;
 646             u = color_table[cm][i - 1].u * (1.0f - lerpfrac)
 647               + color_table[cm][i].u * lerpfrac;
 648             v = color_table[cm][i - 1].v * (1.0f - lerpfrac)
 649               + color_table[cm][i].v * lerpfrac;
 650         }
 651
 652         out[0] = y * yf;
 653         out[1] = u * uf;
 654         out[2] = v * vf;
 655         out[3] = a * af;
 656     } else {
 657         out[0] = a * yf;
 658         out[1] = a * uf;
 659         out[2] = a * vf;
 660         out[3] = a * af;
 661     }
 662 }
 663
 664 static char *get_time(AVFilterContext *ctx, float seconds, int x)
 665 {
 666     char *units;
 667
 668     if (x == 0)
 669         units = av_asprintf("0");
 670     else if (log10(seconds) > 6)
 671         units = av_asprintf("%.2fh", seconds / (60 * 60));
 672     else if (log10(seconds) > 3)
 673         units = av_asprintf("%.2fm", seconds / 60);
 674     else
 675         units = av_asprintf("%.2fs", seconds);
 676     return units;
 677 }
 678
 679 static float log_scale(const float bin,
 680                        const float bmin, const float bmax,
 681                        const float min, const float max)
 682 {
 683     return exp2f(((bin - bmin) / (bmax - bmin)) * (log2f(max) - log2f(min)) + log2f(min));
 684 }
 685
 686 static float get_hz(const float bin, const float bmax,
 687                     const float min, const float max,
 688                     int fscale)
 689 {
 690     switch (fscale) {
 691     case F_LINEAR:
 692         return min + (bin / bmax) * (max - min);
 693     case F_LOG:
 694         return min + log_scale(bin, 0, bmax, 20.f, max - min);
 695     default:
 696         return 0.f;
 697     }
 698 }
 699
 700 static float inv_log_scale(float bin,
 701                            float bmin, float bmax,
 702                            float min, float max)
 703 {
 704     return (min * exp2f((bin * (log2f(max) - log2f(20.f))) / bmax) + min) * bmax / max;
 705 }
 706
 707 static float bin_pos(const int bin, const int num_bins, const float min, const float max)
 708 {
 709     return inv_log_scale(bin, 0.f, num_bins, 20.f, max - min);
 710 }
 711
 712 static float get_scale(AVFilterContext *ctx, int scale, float a)
 713 {
 714     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 715     const float dmin = s->dmin;
 716     const float dmax = s->dmax;
 717
 718     a = av_clipf(a, dmin, dmax);
 719     if (scale != LOG)
 720         a = (a - dmin) / (dmax - dmin);
 721
 722     switch (scale) {
 723     case LINEAR:
 724         break;
 725     case SQRT:
 726         a = sqrtf(a);
 727         break;
 728     case CBRT:
 729         a = cbrtf(a);
 730         break;
 731     case FOURTHRT:
 732         a = sqrtf(sqrtf(a));
 733         break;
 734     case FIFTHRT:
 735         a = powf(a, 0.2f);
 736         break;
 737     case LOG:
 738         a = (s->drange - s->limit + log10f(a) * 20.f) / s->drange;
 739         break;
 740     default:
 741         av_assert0(0);
 742     }
 743
 744     return a;
 745 }
 746
 747 static float get_iscale(AVFilterContext *ctx, int scale, float a)
 748 {
 749     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 750     const float dmin = s->dmin;
 751     const float dmax = s->dmax;
 752
 753     switch (scale) {
 754     case LINEAR:
 755         break;
 756     case SQRT:
 757         a = a * a;
 758         break;
 759     case CBRT:
 760         a = a * a * a;
 761         break;
 762     case FOURTHRT:
 763         a = a * a * a * a;
 764         break;
 765     case FIFTHRT:
 766         a = a * a * a * a * a;
 767         break;
 768     case LOG:
 769         a = expf(M_LN10 * (a * s->drange - s->drange + s->limit) / 20.f);
 770         break;
 771     default:
 772         av_assert0(0);
 773     }
 774
 775     if (scale != LOG)
 776         a = a * (dmax - dmin) + dmin;
 777
 778     return a;
 779 }
 780
 781 static int draw_legend(AVFilterContext *ctx, uint64_t samples)
 782 {
 783     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 784     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 785     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 786     int ch, y, x = 0, sz = s->orientation == VERTICAL ? s->w : s->h;
 787     int multi = (s->mode == SEPARATE && s->color_mode == CHANNEL);
 788     float spp = samples / (float)sz;
 789     char *text;
 790     uint8_t *dst;
 791     char chlayout_str[128];
 792
 793     av_channel_layout_describe(&inlink->ch_layout, chlayout_str, sizeof(chlayout_str));
 794
 795     text = av_asprintf("%d Hz | %s", inlink->sample_rate, chlayout_str);
 796     if (!text)
 797         return AVERROR(ENOMEM);
 798
 799     drawtext(s->outpicref, 2, outlink->h - 10, "CREATED BY LIBAVFILTER", 0);
 800     drawtext(s->outpicref, outlink->w - 2 - strlen(text) * 10, outlink->h - 10, text, 0);
 801     av_freep(&text);
 802     if (s->stop) {
 803         text = av_asprintf("Zoom: %d Hz - %d Hz", s->start, s->stop);
 804         if (!text)
 805             return AVERROR(ENOMEM);
 806         drawtext(s->outpicref, outlink->w - 2 - strlen(text) * 10, 3, text, 0);
 807         av_freep(&text);
 808     }
 809
 810     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
 811     for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
 812         dst[x] = 200;
 813     dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + s->h) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x - 1;
 814     for (x = 0; x < s->w + 1; x++)
 815         dst[x] = 200;
 816     for (y = 0; y < s->h + 2; y++) {
 817         dst = s->outpicref->data[0] + (y + s->start_y - 1) * s->outpicref->linesize[0];
 818         dst[s->start_x - 1] = 200;
 819         dst[s->start_x + s->w] = 200;
 820     }
 821     if (s->orientation == VERTICAL) {
 822         int h = s->mode == SEPARATE ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
 823         int hh = s->mode == SEPARATE ? -(s->h % s->nb_display_channels) + 1 : 1;
 824         for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
 825             for (y = 0; y < h; y += 20) {
 826                 dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - hh) * s->outpicref->linesize[0];
 827                 dst[s->start_x - 2] = 200;
 828                 dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
 829             }
 830             for (y = 0; y < h; y += 40) {
 831                 dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + h * (ch + 1) - y - hh) * s->outpicref->linesize[0];
 832                 dst[s->start_x - 3] = 200;
 833                 dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
 834             }
 835             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 836             for (x = 0; x < s->w; x+=40)
 837                 dst[x] = 200;
 838             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 839             for (x = 0; x < s->w; x+=80)
 840                 dst[x] = 200;
 841             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 842             for (x = 0; x < s->w; x+=40) {
 843                 dst[x] = 200;
 844             }
 845             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x;
 846             for (x = 0; x < s->w; x+=80) {
 847                 dst[x] = 200;
 848             }
 849             for (y = 0; y < h; y += 40) {
 850                 float range = s->stop ? s->stop - s->start : inlink->sample_rate / 2;
 851                 float hertz = get_hz(y, h, s->start, s->start + range, s->fscale);
 852                 char *units;
 853
 854                 if (hertz == 0)
 855                     units = av_asprintf("DC");
 856                 else
 857                     units = av_asprintf("%.2f", hertz);
 858                 if (!units)
 859                     return AVERROR(ENOMEM);
 860
 861                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, h * (ch + 1) + s->start_y - y - 4 - hh, units, 0);
 862                 av_free(units);
 863             }
 864         }
 865
 866         for (x = 0; x < s->w && s->single_pic; x+=80) {
 867             float seconds = x * spp / inlink->sample_rate;
 868             char *units = get_time(ctx, seconds, x);
 869             if (!units)
 870                 return AVERROR(ENOMEM);
 871
 872             drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->h + s->start_y + 6, units, 0);
 873             drawtext(s->outpicref, s->start_x + x - 4 * strlen(units), s->start_y - 12, units, 0);
 874             av_free(units);
 875         }
 876
 877         drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 4 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "TIME", 0);
 878         drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 14 * 4, "FREQUENCY (Hz)", 1);
 879     } else {
 880         int w = s->mode == SEPARATE ? s->w / s->nb_display_channels : s->w;
 881         for (y = 0; y < s->h; y += 20) {
 882             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
 883             dst[s->start_x - 2] = 200;
 884             dst[s->start_x + s->w + 1] = 200;
 885         }
 886         for (y = 0; y < s->h; y += 40) {
 887             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y + y) * s->outpicref->linesize[0];
 888             dst[s->start_x - 3] = 200;
 889             dst[s->start_x + s->w + 2] = 200;
 890         }
 891         for (ch = 0; ch < (s->mode == SEPARATE ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
 892             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 893             for (x = 0; x < w; x+=40)
 894                 dst[x] = 200;
 895             dst = s->outpicref->data[0] + (s->start_y - 3) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 896             for (x = 0; x < w; x+=80)
 897                 dst[x] = 200;
 898             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 1) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 899             for (x = 0; x < w; x+=40) {
 900                 dst[x] = 200;
 901             }
 902             dst = s->outpicref->data[0] + (s->h + s->start_y + 2) * s->outpicref->linesize[0] + s->start_x + w * ch;
 903             for (x = 0; x < w; x+=80) {
 904                 dst[x] = 200;
 905             }
 906             for (x = 0; x < w - 79; x += 80) {
 907                 float range = s->stop ? s->stop - s->start : inlink->sample_rate / 2;
 908                 float hertz = get_hz(x, w, s->start, s->start + range, s->fscale);
 909                 char *units;
 910
 911                 if (hertz == 0)
 912                     units = av_asprintf("DC");
 913                 else
 914                     units = av_asprintf("%.2f", hertz);
 915                 if (!units)
 916                     return AVERROR(ENOMEM);
 917
 918                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->start_y - 12, units, 0);
 919                 drawtext(s->outpicref, s->start_x - 4 * strlen(units) + x + w * ch, s->h + s->start_y + 6, units, 0);
 920                 av_free(units);
 921             }
 922         }
 923         for (y = 0; y < s->h && s->single_pic; y+=40) {
 924             float seconds = y * spp / inlink->sample_rate;
 925             char *units = get_time(ctx, seconds, x);
 926             if (!units)
 927                 return AVERROR(ENOMEM);
 928
 929             drawtext(s->outpicref, s->start_x - 8 * strlen(units) - 4, s->start_y + y - 4, units, 0);
 930             av_free(units);
 931         }
 932         drawtext(s->outpicref, s->start_x / 7, outlink->h / 2 - 4 * 4, "TIME", 1);
 933         drawtext(s->outpicref, outlink->w / 2 - 14 * 4, outlink->h - s->start_y / 2, "FREQUENCY (Hz)", 0);
 934     }
 935
 936     for (ch = 0; ch < (multi ? s->nb_display_channels : 1); ch++) {
 937         int h = multi ? s->h / s->nb_display_channels : s->h;
 938
 939         for (y = 0; y < h; y++) {
 940             float out[4] = { 0., 127.5, 127.5, 0.f};
 941             int chn;
 942
 943             for (chn = 0; chn < (s->mode == SEPARATE ? 1 : s->nb_display_channels); chn++) {
 944                 float yf, uf, vf;
 945                 int channel = (multi) ? s->nb_display_channels - ch - 1 : chn;
 946                 float lout[4];
 947
 948                 color_range(s, channel, &yf, &uf, &vf);
 949                 pick_color(s, yf, uf, vf, y / (float)h, lout);
 950                 out[0] += lout[0];
 951                 out[1] += lout[1];
 952                 out[2] += lout[2];
 953                 out[3] += lout[3];
 954             }
 955             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);
 956             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);
 957             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);
 958             if (s->outpicref->data[3])
 959                 memset(s->outpicref->data[3]+(s->start_y + h * (ch + 1) - y - 1) * s->outpicref->linesize[3] + s->w + s->start_x + 20, av_clip_uint8(out[3]), 10);
 960         }
 961
 962         for (y = 0; ch == 0 && y < h + 5; y += 25) {
 963             static const char *log_fmt = "%.0f";
 964             static const char *lin_fmt = "%.3f";
 965             const float a = av_clipf(1.f - y / (float)(h - 1), 0.f, 1.f);
 966             const float value = s->scale == LOG ? log10f(get_iscale(ctx, s->scale, a)) * 20.f : get_iscale(ctx, s->scale, a);
 967             char *text;
 968
 969             text = av_asprintf(s->scale == LOG ? log_fmt : lin_fmt, value);
 970             if (!text)
 971                 continue;
 972             drawtext(s->outpicref, s->w + s->start_x + 35, s->start_y + y - 3, text, 0);
 973             av_free(text);
 974         }
 975     }
 976
 977     if (s->scale == LOG)
 978         drawtext(s->outpicref, s->w + s->start_x + 22, s->start_y + s->h + 20, "dBFS", 0);
 979
 980     return 0;
 981 }
 982
 983 static float get_value(AVFilterContext *ctx, int ch, int y)
 984 {
 985     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
 986     float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
 987     float *phases = s->phases[ch];
 988     float a;
 989
 990     switch (s->data) {
 991     case D_MAGNITUDE:
 992         /* get magnitude */
 993         a = magnitudes[y];
 994         break;
 995     case D_UPHASE:
 996     case D_PHASE:
 997         /* get phase */
 998         a = phases[y];
 999         break;
1000     default:
1001         av_assert0(0);
1002     }
1003
1004     return av_clipf(get_scale(ctx, s->scale, a), 0.f, 1.f);
1005 }
1006
1007 static int plot_channel_lin(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1008 {
1009     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1010     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
1011     const int ch = jobnr;
1012     float yf, uf, vf;
1013     int y;
1014
1015     /* decide color range */
1016     color_range(s, ch, &yf, &uf, &vf);
1017
1018     /* draw the channel */
1019     for (y = 0; y < h; y++) {
1020         int row = (s->mode == COMBINED) ? y : ch * h + y;
1021         float *out = &s->color_buffer[ch][4 * row];
1022         float a = get_value(ctx, ch, y);
1023
1024         pick_color(s, yf, uf, vf, a, out);
1025     }
1026
1027     return 0;
1028 }
1029
1030 static int plot_channel_log(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1031 {
1032     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1033     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1034     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->channel_height : s->channel_width;
1035     const int ch = jobnr;
1036     float yf, uf, vf;
1037
1038     /* decide color range */
1039     color_range(s, ch, &yf, &uf, &vf);
1040
1041     /* draw the channel */
1042     for (int yy = 0; yy < h; yy++) {
1043         float range = s->stop ? s->stop - s->start : inlink->sample_rate / 2;
1044         float pos = bin_pos(yy, h, s->start, s->start + range);
1045         float delta = pos - floorf(pos);
1046         float a0, a1;
1047
1048         a0 = get_value(ctx, ch, av_clip(pos, 0, h-1));
1049         a1 = get_value(ctx, ch, av_clip(pos+1, 0, h-1));
1050         {
1051             int row = (s->mode == COMBINED) ? yy : ch * h + yy;
1052             float *out = &s->color_buffer[ch][4 * row];
1053
1054             pick_color(s, yf, uf, vf, delta * a1 + (1.f - delta) * a0, out);
1055         }
1056     }
1057
1058     return 0;
1059 }
1060
1061 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
1062 {
1063     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
1064     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1065     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1066     int i, fft_size, h, w, ret;
1067     float overlap;
1068
1069     s->old_pts = AV_NOPTS_VALUE;
1070     s->dmax = expf(s->limit * M_LN10 / 20.f);
1071     s->dmin = expf((s->limit - s->drange) * M_LN10 / 20.f);
1072
1073     switch (s->fscale) {
1074     case F_LINEAR: s->plot_channel = plot_channel_lin; break;
1075     case F_LOG:    s->plot_channel = plot_channel_log; break;
1076     default: return AVERROR_BUG;
1077     }
1078
1079     s->stop = FFMIN(s->stop, inlink->sample_rate / 2);
1080     if ((s->stop || s->start) && s->stop <= s->start) {
1081         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Stop frequency should be greater than start.\n");
1082         return AVERROR(EINVAL);
1083     }
1084
1085     if (!strcmp(ctx->filter->name, "showspectrumpic"))
1086         s->single_pic = 1;
1087
1088     outlink->w = s->w;
1089     outlink->h = s->h;
1090     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
1091
1092     if (s->legend) {
1093         s->start_x = (log10(inlink->sample_rate) + 1) * 25;
1094         s->start_y = 64;
1095         outlink->w += s->start_x * 2;
1096         outlink->h += s->start_y * 2;
1097     }
1098
1099     h = (s->mode == COMBINED || s->orientation == HORIZONTAL) ? s->h : s->h / inlink->ch_layout.nb_channels;
1100     w = (s->mode == COMBINED || s->orientation == VERTICAL)   ? s->w : s->w / inlink->ch_layout.nb_channels;
1101     s->channel_height = h;
1102     s->channel_width  = w;
1103
1104     if (s->orientation == VERTICAL) {
1105         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame height */
1106         fft_size = h * 2;
1107     } else {
1108         /* FFT window size (precision) according to the requested output frame width */
1109         fft_size = w * 2;
1110     }
1111
1112     s->win_size = fft_size;
1113     s->buf_size = FFALIGN(s->win_size << (!!s->stop), av_cpu_max_align());
1114
1115     if (!s->fft) {
1116         s->fft = av_calloc(inlink->ch_layout.nb_channels, sizeof(*s->fft));
1117         if (!s->fft)
1118             return AVERROR(ENOMEM);
1119     }
1120
1121     if (s->stop) {
1122         if (!s->ifft) {
1123             s->ifft = av_calloc(inlink->ch_layout.nb_channels, sizeof(*s->ifft));
1124             if (!s->ifft)
1125                 return AVERROR(ENOMEM);
1126         }
1127     }
1128
1129     /* (re-)configuration if the video output changed (or first init) */
1130     if (fft_size != s->fft_size) {
1131         AVFrame *outpicref;
1132
1133         s->fft_size = fft_size;
1134
1135         /* FFT buffers: x2 for each (display) channel buffer.
1136          * Note: we use free and malloc instead of a realloc-like function to
1137          * make sure the buffer is aligned in memory for the FFT functions. */
1138         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1139             if (s->stop) {
1140                 av_tx_uninit(&s->ifft[i]);
1141                 av_freep(&s->fft_scratch[i]);
1142             }
1143             av_tx_uninit(&s->fft[i]);
1144             av_freep(&s->fft_in[i]);
1145             av_freep(&s->fft_data[i]);
1146         }
1147         av_freep(&s->fft_data);
1148
1149         s->nb_display_channels = inlink->ch_layout.nb_channels;
1150         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1151             float scale = 1.f;
1152
1153             ret = av_tx_init(&s->fft[i], &s->tx_fn, AV_TX_FLOAT_FFT, 0, fft_size << (!!s->stop), &scale, 0);
1154             if (s->stop) {
1155                 ret = av_tx_init(&s->ifft[i], &s->itx_fn, AV_TX_FLOAT_FFT, 1, fft_size << (!!s->stop), &scale, 0);
1156                 if (ret < 0) {
1157                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create Inverse FFT context. "
1158                            "The window size might be too high.\n");
1159                     return ret;
1160                 }
1161             }
1162             if (ret < 0) {
1163                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to create FFT context. "
1164                        "The window size might be too high.\n");
1165                 return ret;
1166             }
1167         }
1168
1169         s->magnitudes = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->magnitudes));
1170         if (!s->magnitudes)
1171             return AVERROR(ENOMEM);
1172         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1173             s->magnitudes[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w, sizeof(**s->magnitudes));
1174             if (!s->magnitudes[i])
1175                 return AVERROR(ENOMEM);
1176         }
1177
1178         s->phases = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->phases));
1179         if (!s->phases)
1180             return AVERROR(ENOMEM);
1181         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1182             s->phases[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w, sizeof(**s->phases));
1183             if (!s->phases[i])
1184                 return AVERROR(ENOMEM);
1185         }
1186
1187         av_freep(&s->color_buffer);
1188         s->color_buffer = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->color_buffer));
1189         if (!s->color_buffer)
1190             return AVERROR(ENOMEM);
1191         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1192             s->color_buffer[i] = av_calloc(s->orientation == VERTICAL ? s->h * 4 : s->w * 4, sizeof(**s->color_buffer));
1193             if (!s->color_buffer[i])
1194                 return AVERROR(ENOMEM);
1195         }
1196
1197         s->fft_in = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_in));
1198         if (!s->fft_in)
1199             return AVERROR(ENOMEM);
1200         s->fft_data = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_data));
1201         if (!s->fft_data)
1202             return AVERROR(ENOMEM);
1203         s->fft_scratch = av_calloc(s->nb_display_channels, sizeof(*s->fft_scratch));
1204         if (!s->fft_scratch)
1205             return AVERROR(ENOMEM);
1206         for (i = 0; i < s->nb_display_channels; i++) {
1207             s->fft_in[i] = av_calloc(s->buf_size, sizeof(**s->fft_in));
1208             if (!s->fft_in[i])
1209                 return AVERROR(ENOMEM);
1210
1211             s->fft_data[i] = av_calloc(s->buf_size, sizeof(**s->fft_data));
1212             if (!s->fft_data[i])
1213                 return AVERROR(ENOMEM);
1214
1215             s->fft_scratch[i] = av_calloc(s->buf_size, sizeof(**s->fft_scratch));
1216             if (!s->fft_scratch[i])
1217                 return AVERROR(ENOMEM);
1218         }
1219
1220         /* pre-calc windowing function */
1221         s->window_func_lut =
1222             av_realloc_f(s->window_func_lut, s->win_size,
1223                          sizeof(*s->window_func_lut));
1224         if (!s->window_func_lut)
1225             return AVERROR(ENOMEM);
1226         generate_window_func(s->window_func_lut, s->win_size, s->win_func, &overlap);
1227         if (s->overlap == 1)
1228             s->overlap = overlap;
1229         s->hop_size = (1.f - s->overlap) * s->win_size;
1230         if (s->hop_size < 1) {
1231             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "overlap %f too big\n", s->overlap);
1232             return AVERROR(EINVAL);
1233         }
1234
1235         for (s->win_scale = 0, i = 0; i < s->win_size; i++) {
1236             s->win_scale += s->window_func_lut[i] * s->window_func_lut[i];
1237         }
1238         s->win_scale = 1.f / sqrtf(s->win_scale);
1239
1240         /* prepare the initial picref buffer (black frame) */
1241         av_frame_free(&s->outpicref);
1242         s->outpicref = outpicref =
1243             ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
1244         if (!outpicref)
1245             return AVERROR(ENOMEM);
1246         outpicref->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
1247         for (i = 0; i < outlink->h; i++) {
1248             memset(outpicref->data[0] + i * outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
1249             memset(outpicref->data[1] + i * outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
1250             memset(outpicref->data[2] + i * outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
1251             if (outpicref->data[3])
1252                 memset(outpicref->data[3] + i * outpicref->linesize[3], 0, outlink->w);
1253         }
1254         outpicref->color_range = AVCOL_RANGE_JPEG;
1255
1256         if (!s->single_pic && s->legend)
1257             draw_legend(ctx, 0);
1258     }
1259
1260     if ((s->orientation == VERTICAL   && s->xpos >= s->w) ||
1261         (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h))
1262         s->xpos = 0;
1263
1264     if (s->sliding == LREPLACE) {
1265         if (s->orientation == VERTICAL)
1266             s->xpos = s->w - 1;
1267         if (s->orientation == HORIZONTAL)
1268             s->xpos = s->h - 1;
1269     }
1270
1271     s->auto_frame_rate = av_make_q(inlink->sample_rate, s->hop_size);
1272     if (s->orientation == VERTICAL && s->sliding == FULLFRAME)
1273         s->auto_frame_rate = av_mul_q(s->auto_frame_rate, av_make_q(1, s->w));
1274     if (s->orientation == HORIZONTAL && s->sliding == FULLFRAME)
1275         s->auto_frame_rate = av_mul_q(s->auto_frame_rate, av_make_q(1, s->h));
1276     if (!s->single_pic && strcmp(s->rate_str, "auto")) {
1277         int ret = av_parse_video_rate(&s->frame_rate, s->rate_str);
1278         if (ret < 0)
1279             return ret;
1280     } else if (s->single_pic) {
1281         s->frame_rate = av_make_q(1, 1);
1282     } else {
1283         s->frame_rate = s->auto_frame_rate;
1284     }
1285     outlink->frame_rate = s->frame_rate;
1286     outlink->time_base = av_inv_q(outlink->frame_rate);
1287
1288     if (s->orientation == VERTICAL) {
1289         s->combine_buffer =
1290             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->h * 4,
1291                          sizeof(*s->combine_buffer));
1292     } else {
1293         s->combine_buffer =
1294             av_realloc_f(s->combine_buffer, s->w * 4,
1295                          sizeof(*s->combine_buffer));
1296     }
1297     if (!s->combine_buffer)
1298         return AVERROR(ENOMEM);
1299
1300     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "s:%dx%d FFT window size:%d\n",
1301            s->w, s->h, s->win_size);
1302
1303     s->in_frame = ff_get_audio_buffer(inlink, s->win_size);
1304     if (!s->in_frame)
1305         return AVERROR(ENOMEM);
1306
1307     s->frames = av_fast_realloc(NULL, &s->frames_size,
1308                                 DEFAULT_LENGTH * sizeof(*(s->frames)));
1309     if (!s->frames)
1310         return AVERROR(ENOMEM);
1311
1312     return 0;
1313 }
1314
1315 #define RE(y, ch) s->fft_data[ch][y].re
1316 #define IM(y, ch) s->fft_data[ch][y].im
1317 #define MAGNITUDE(y, ch) hypotf(RE(y, ch), IM(y, ch))
1318 #define PHASE(y, ch) atan2f(IM(y, ch), RE(y, ch))
1319
1320 static int calc_channel_magnitudes(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1321 {
1322     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1323     const double w = s->win_scale * (s->scale == LOG ? s->win_scale : 1);
1324     int y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1325     const float f = s->gain * w;
1326     const int ch = jobnr;
1327     float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1328
1329     for (y = 0; y < h; y++)
1330         magnitudes[y] = MAGNITUDE(y, ch) * f;
1331
1332     return 0;
1333 }
1334
1335 static int calc_channel_phases(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1336 {
1337     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1338     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1339     const int ch = jobnr;
1340     float *phases = s->phases[ch];
1341     int y;
1342
1343     for (y = 0; y < h; y++)
1344         phases[y] = (PHASE(y, ch) / M_PI + 1) / 2;
1345
1346     return 0;
1347 }
1348
1349 static void unwrap(float *x, int N, float tol, float *mi, float *ma)
1350 {
1351     const float rng = 2.f * M_PI;
1352     float prev_p = 0.f;
1353     float max = -FLT_MAX;
1354     float min = FLT_MAX;
1355
1356     for (int i = 0; i < N; i++) {
1357         const float d = x[FFMIN(i + 1, N)] - x[i];
1358         const float p = ceilf(fabsf(d) / rng) * rng * (((d < tol) > 0.f) - ((d > -tol) > 0.f));
1359
1360         x[i] += p + prev_p;
1361         prev_p += p;
1362         max = fmaxf(x[i], max);
1363         min = fminf(x[i], min);
1364     }
1365
1366     *mi = min;
1367     *ma = max;
1368 }
1369
1370 static int calc_channel_uphases(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
1371 {
1372     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1373     const int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1374     const int ch = jobnr;
1375     float *phases = s->phases[ch];
1376     float min, max, scale;
1377     int y;
1378
1379     for (y = 0; y < h; y++)
1380         phases[y] = PHASE(y, ch);
1381     unwrap(phases, h, M_PI, &min, &max);
1382     scale = 1.f / (max - min + FLT_MIN);
1383     for (y = 0; y < h; y++)
1384         phases[y] = fabsf((phases[y] - min) * scale);
1385
1386     return 0;
1387 }
1388
1389 static void acalc_magnitudes(ShowSpectrumContext *s)
1390 {
1391     const double w = s->win_scale * (s->scale == LOG ? s->win_scale : 1);
1392     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1393     const float f = s->gain * w;
1394
1395     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1396         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1397
1398         for (y = 0; y < h; y++)
1399             magnitudes[y] += MAGNITUDE(y, ch) * f;
1400     }
1401 }
1402
1403 static void scale_magnitudes(ShowSpectrumContext *s, float scale)
1404 {
1405     int ch, y, h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1406
1407     for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++) {
1408         float *magnitudes = s->magnitudes[ch];
1409
1410         for (y = 0; y < h; y++)
1411             magnitudes[y] *= scale;
1412     }
1413 }
1414
1415 static void clear_combine_buffer(ShowSpectrumContext *s, int size)
1416 {
1417     int y;
1418
1419     for (y = 0; y < size; y++) {
1420         s->combine_buffer[4 * y    ] = 0;
1421         s->combine_buffer[4 * y + 1] = 127.5;
1422         s->combine_buffer[4 * y + 2] = 127.5;
1423         s->combine_buffer[4 * y + 3] = 0;
1424     }
1425 }
1426
1427 static int plot_spectrum_column(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1428 {
1429     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1430     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1431     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1432     AVFrame *outpicref = s->outpicref;
1433     int ret, plane, x, y, z = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1434     const int alpha = outpicref->data[3] != NULL;
1435
1436     /* fill a new spectrum column */
1437     /* initialize buffer for combining to black */
1438     clear_combine_buffer(s, z);
1439
1440     ff_filter_execute(ctx, s->plot_channel, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1441
1442     for (y = 0; y < z * 4; y++) {
1443         for (x = 0; x < s->nb_display_channels; x++) {
1444             s->combine_buffer[y] += s->color_buffer[x][y];
1445         }
1446     }
1447
1448     ret = ff_inlink_make_frame_writable(outlink, &s->outpicref);
1449     if (ret < 0)
1450         return ret;
1451     outpicref = s->outpicref;
1452     /* copy to output */
1453     if (s->orientation == VERTICAL) {
1454         if (s->sliding == SCROLL) {
1455             for (plane = 0; plane < 3 + alpha; plane++) {
1456                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
1457                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1458                                  (y + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1459                     memmove(p, p + 1, s->w - 1);
1460                 }
1461             }
1462             s->xpos = s->w - 1;
1463         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
1464             for (plane = 0; plane < 3 + alpha; plane++) {
1465                 for (y = 0; y < s->h; y++) {
1466                     uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1467                                  (y + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1468                     memmove(p + 1, p, s->w - 1);
1469                 }
1470             }
1471             s->xpos = 0;
1472         }
1473         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1474             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1475                          (outlink->h - 1 - s->start_y) * outpicref->linesize[plane] +
1476                          s->xpos;
1477             for (y = 0; y < s->h; y++) {
1478                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[4 * y + plane], 0, 255));
1479                 p -= outpicref->linesize[plane];
1480             }
1481         }
1482         if (alpha) {
1483             uint8_t *p = outpicref->data[3] + s->start_x +
1484                          (outlink->h - 1 - s->start_y) * outpicref->linesize[3] +
1485                          s->xpos;
1486             for (y = 0; y < s->h; y++) {
1487                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[4 * y + 3], 0, 255));
1488                 p -= outpicref->linesize[3];
1489             }
1490         }
1491     } else {
1492         if (s->sliding == SCROLL) {
1493             for (plane = 0; plane < 3 + alpha; plane++) {
1494                 for (y = 1; y < s->h; y++) {
1495                     memmove(outpicref->data[plane] + (y-1 + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1496                             outpicref->data[plane] + (y   + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1497                             s->w);
1498                 }
1499             }
1500             s->xpos = s->h - 1;
1501         } else if (s->sliding == RSCROLL) {
1502             for (plane = 0; plane < 3 + alpha; plane++) {
1503                 for (y = s->h - 1; y >= 1; y--) {
1504                     memmove(outpicref->data[plane] + (y   + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1505                             outpicref->data[plane] + (y-1 + s->start_y) * outpicref->linesize[plane] + s->start_x,
1506                             s->w);
1507                 }
1508             }
1509             s->xpos = 0;
1510         }
1511         for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
1512             uint8_t *p = outpicref->data[plane] + s->start_x +
1513                          (s->xpos + s->start_y) * outpicref->linesize[plane];
1514             for (x = 0; x < s->w; x++) {
1515                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[4 * x + plane], 0, 255));
1516                 p++;
1517             }
1518         }
1519         if (alpha) {
1520             uint8_t *p = outpicref->data[3] + s->start_x +
1521                          (s->xpos + s->start_y) * outpicref->linesize[3];
1522             for (x = 0; x < s->w; x++) {
1523                 *p = lrintf(av_clipf(s->combine_buffer[4 * x + 3], 0, 255));
1524                 p++;
1525             }
1526         }
1527     }
1528
1529     if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)
1530         s->pts = outpicref->pts = av_rescale_q(s->in_pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
1531
1532     if (s->sliding == LREPLACE) {
1533         s->xpos--;
1534         if (s->orientation == VERTICAL && s->xpos < 0)
1535             s->xpos = s->w - 1;
1536         if (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos < 0)
1537             s->xpos = s->h - 1;
1538     } else {
1539         s->xpos++;
1540         if (s->orientation == VERTICAL && s->xpos >= s->w)
1541             s->xpos = 0;
1542         if (s->orientation == HORIZONTAL && s->xpos >= s->h)
1543             s->xpos = 0;
1544     }
1545
1546     if (!s->single_pic && (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)) {
1547         if (s->old_pts < outpicref->pts || s->sliding == FULLFRAME ||
1548             (s->eof && ff_inlink_queued_samples(inlink) <= s->hop_size)) {
1549             AVFrame *clone;
1550
1551             if (s->legend) {
1552                 char *units = get_time(ctx, insamples->pts /(float)inlink->sample_rate, x);
1553                 if (!units)
1554                     return AVERROR(ENOMEM);
1555
1556                 if (s->orientation == VERTICAL) {
1557                     for (y = 0; y < 10; y++) {
1558                         memset(s->outpicref->data[0] + outlink->w / 2 - 4 * s->old_len +
1559                                (outlink->h - s->start_y / 2 - 20 + y) * s->outpicref->linesize[0], 0, 10 * s->old_len);
1560                     }
1561                     drawtext(s->outpicref,
1562                              outlink->w / 2 - 4 * strlen(units),
1563                              outlink->h - s->start_y / 2 - 20,
1564                              units, 0);
1565                 } else  {
1566                     for (y = 0; y < 10 * s->old_len; y++) {
1567                         memset(s->outpicref->data[0] + s->start_x / 7 + 20 +
1568                                (outlink->h / 2 - 4 * s->old_len + y) * s->outpicref->linesize[0], 0, 10);
1569                     }
1570                     drawtext(s->outpicref,
1571                              s->start_x / 7 + 20,
1572                              outlink->h / 2 - 4 * strlen(units),
1573                              units, 1);
1574                 }
1575                 s->old_len = strlen(units);
1576                 av_free(units);
1577             }
1578             s->old_pts = outpicref->pts;
1579             clone = av_frame_clone(s->outpicref);
1580             if (!clone)
1581                 return AVERROR(ENOMEM);
1582             ret = ff_filter_frame(outlink, clone);
1583             if (ret < 0)
1584                 return ret;
1585             return 0;
1586         }
1587     }
1588
1589     return 1;
1590 }
1591
1592 #if CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
1593
1594 static int activate(AVFilterContext *ctx)
1595 {
1596     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1597     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
1598     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1599     int ret, status;
1600     int64_t pts;
1601
1602     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK(outlink, inlink);
1603
1604     if (s->outpicref && ff_inlink_queued_samples(inlink) > 0) {
1605         AVFrame *fin;
1606
1607         ret = ff_inlink_consume_samples(inlink, s->hop_size, s->hop_size, &fin);
1608         if (ret < 0)
1609             return ret;
1610         if (ret > 0) {
1611             ff_filter_execute(ctx, run_channel_fft, fin, NULL, s->nb_display_channels);
1612
1613             if (s->data == D_MAGNITUDE)
1614                 ff_filter_execute(ctx, calc_channel_magnitudes, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1615
1616             if (s->data == D_PHASE)
1617                 ff_filter_execute(ctx, calc_channel_phases, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1618
1619             if (s->data == D_UPHASE)
1620                 ff_filter_execute(ctx, calc_channel_uphases, NULL, NULL, s->nb_display_channels);
1621
1622             if (s->sliding != FULLFRAME || s->xpos == 0)
1623                 s->in_pts = fin->pts;
1624             ret = plot_spectrum_column(inlink, fin);
1625             av_frame_free(&fin);
1626             if (ret <= 0)
1627                 return ret;
1628         }
1629     }
1630
1631     if (s->eof && s->sliding == FULLFRAME &&
1632         s->xpos > 0 && s->outpicref) {
1633
1634         if (s->orientation == VERTICAL) {
1635             for (int i = 0; i < outlink->h; i++) {
1636                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0] + s->xpos,   0, outlink->w - s->xpos);
1637                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
1638                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2] + s->xpos, 128, outlink->w - s->xpos);
1639                 if (s->outpicref->data[3])
1640                     memset(s->outpicref->data[3] + i * s->outpicref->linesize[3] + s->xpos, 0, outlink->w - s->xpos);
1641             }
1642         } else {
1643             for (int i = s->xpos; i < outlink->h; i++) {
1644                 memset(s->outpicref->data[0] + i * s->outpicref->linesize[0],   0, outlink->w);
1645                 memset(s->outpicref->data[1] + i * s->outpicref->linesize[1], 128, outlink->w);
1646                 memset(s->outpicref->data[2] + i * s->outpicref->linesize[2], 128, outlink->w);
1647                 if (s->outpicref->data[3])
1648                     memset(s->outpicref->data[3] + i * s->outpicref->linesize[3], 0, outlink->w);
1649             }
1650         }
1651         s->outpicref->pts = av_rescale_q(s->in_pts, inlink->time_base, outlink->time_base);
1652         pts = s->outpicref->pts;
1653         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
1654         s->outpicref = NULL;
1655         ff_outlink_set_status(outlink, AVERROR_EOF, pts);
1656         return 0;
1657     }
1658
1659     if (!s->eof && ff_inlink_acknowledge_status(inlink, &status, &pts)) {
1660         s->eof = status == AVERROR_EOF;
1661         ff_filter_set_ready(ctx, 100);
1662         return 0;
1663     }
1664
1665     if (s->eof) {
1666         ff_outlink_set_status(outlink, AVERROR_EOF, s->pts);
1667         return 0;
1668     }
1669
1670     if (ff_inlink_queued_samples(inlink) >= s->hop_size) {
1671         ff_filter_set_ready(ctx, 10);
1672         return 0;
1673     }
1674
1675     if (ff_outlink_frame_wanted(outlink)) {
1676         ff_inlink_request_frame(inlink);
1677         return 0;
1678     }
1679
1680     return FFERROR_NOT_READY;
1681 }
1682
1683 static const AVFilterPad showspectrum_outputs[] = {
1684     {
1685         .name          = "default",
1686         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1687         .config_props  = config_output,
1688     },
1689 };
1690
1691 const AVFilter ff_avf_showspectrum = {
1692     .name          = "showspectrum",
1693     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output."),
1694     .uninit        = uninit,
1695     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
1696     FILTER_INPUTS(ff_audio_default_filterpad),
1697     FILTER_OUTPUTS(showspectrum_outputs),
1698     FILTER_QUERY_FUNC(query_formats),
1699     .activate      = activate,
1700     .priv_class    = &showspectrum_class,
1701     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1702 };
1703 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUM_FILTER
1704
1705 #if CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER
1706
1707 static const AVOption showspectrumpic_options[] = {
1708     { "size", "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
1709     { "s",    "set video size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = "4096x2048"}, 0, 0, FLAGS },
1710     { "mode", "set channel display mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=COMBINED}, 0, NB_MODES-1, FLAGS, "mode" },
1711         { "combined", "combined mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COMBINED}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
1712         { "separate", "separate mode", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SEPARATE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
1713     { "color", "set channel coloring", OFFSET(color_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTENSITY}, 0, NB_CLMODES-1, FLAGS, "color" },
1714         { "channel",   "separate color for each channel", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CHANNEL},   0, 0, FLAGS, "color" },
1715         { "intensity", "intensity based coloring",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTENSITY}, 0, 0, FLAGS, "color" },
1716         { "rainbow",   "rainbow based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=RAINBOW},   0, 0, FLAGS, "color" },
1717         { "moreland",  "moreland based coloring",         0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MORELAND},  0, 0, FLAGS, "color" },
1718         { "nebulae",   "nebulae based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NEBULAE},   0, 0, FLAGS, "color" },
1719         { "fire",      "fire based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIRE},      0, 0, FLAGS, "color" },
1720         { "fiery",     "fiery based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIERY},     0, 0, FLAGS, "color" },
1721         { "fruit",     "fruit based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FRUIT},     0, 0, FLAGS, "color" },
1722         { "cool",      "cool based coloring",             0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=COOL},      0, 0, FLAGS, "color" },
1723         { "magma",     "magma based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MAGMA},     0, 0, FLAGS, "color" },
1724         { "green",     "green based coloring",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=GREEN},     0, 0, FLAGS, "color" },
1725         { "viridis",   "viridis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VIRIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
1726         { "plasma",    "plasma based coloring",           0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=PLASMA},    0, 0, FLAGS, "color" },
1727         { "cividis",   "cividis based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CIVIDIS},   0, 0, FLAGS, "color" },
1728         { "terrain",   "terrain based coloring",          0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=TERRAIN},   0, 0, FLAGS, "color" },
1729     { "scale", "set display scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=LOG}, 0, NB_SCALES-1, FLAGS, "scale" },
1730         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
1731         { "sqrt", "square root", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=SQRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
1732         { "cbrt", "cubic root",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CBRT},   0, 0, FLAGS, "scale" },
1733         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=LOG},    0, 0, FLAGS, "scale" },
1734         { "4thrt","4th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FOURTHRT}, 0, 0, FLAGS, "scale" },
1735         { "5thrt","5th root",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FIFTHRT},  0, 0, FLAGS, "scale" },
1736     { "fscale", "set frequency scale", OFFSET(fscale), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=F_LINEAR}, 0, NB_FSCALES-1, FLAGS, "fscale" },
1737         { "lin",  "linear",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LINEAR}, 0, 0, FLAGS, "fscale" },
1738         { "log",  "logarithmic", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=F_LOG},    0, 0, FLAGS, "fscale" },
1739     { "saturation", "color saturation multiplier", OFFSET(saturation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, -10, 10, FLAGS },
1740     WIN_FUNC_OPTION("win_func", OFFSET(win_func), FLAGS, WFUNC_HANNING),
1741     { "orientation", "set orientation", OFFSET(orientation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=VERTICAL}, 0, NB_ORIENTATIONS-1, FLAGS, "orientation" },
1742         { "vertical",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=VERTICAL},   0, 0, FLAGS, "orientation" },
1743         { "horizontal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=HORIZONTAL}, 0, 0, FLAGS, "orientation" },
1744     { "gain", "set scale gain", OFFSET(gain), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 128, FLAGS },
1745     { "legend", "draw legend", OFFSET(legend), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 1}, 0, 1, FLAGS },
1746     { "rotation", "color rotation", OFFSET(rotation), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -1, 1, FLAGS },
1747     { "start", "start frequency", OFFSET(start), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
1748     { "stop",  "stop frequency",  OFFSET(stop),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT32_MAX, FLAGS },
1749     { "drange", "set dynamic range in dBFS", OFFSET(drange), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 120}, 10, 200, FLAGS },
1750     { "limit", "set upper limit in dBFS", OFFSET(limit), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0}, -100, 100, FLAGS },
1751     { "opacity", "set opacity strength", OFFSET(opacity_factor), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1}, 0, 10, FLAGS },
1752     { NULL }
1753 };
1754
1755 AVFILTER_DEFINE_CLASS(showspectrumpic);
1756
1757 static int showspectrumpic_request_frame(AVFilterLink *outlink)
1758 {
1759     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
1760     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1761     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
1762     int ret;
1763
1764     ret = ff_request_frame(inlink);
1765     if (ret == AVERROR_EOF && s->outpicref && s->samples > 0) {
1766         int consumed = 0;
1767         int x = 0, sz = s->orientation == VERTICAL ? s->w : s->h;
1768         unsigned int nb_frame = 0;
1769         int ch, spf, spb;
1770         int src_offset = 0;
1771         AVFrame *fin;
1772
1773         spf = s->win_size * (s->samples / ((s->win_size * sz) * ceil(s->samples / (float)(s->win_size * sz))));
1774         spf = FFMAX(1, spf);
1775         s->hop_size = spf;
1776
1777         spb = (s->samples / (spf * sz)) * spf;
1778
1779         fin = ff_get_audio_buffer(inlink, spf);
1780         if (!fin)
1781             return AVERROR(ENOMEM);
1782
1783         while (x < sz) {
1784             int acc_samples = 0;
1785             int dst_offset = 0;
1786
1787             while (nb_frame <= s->nb_frames) {
1788                 AVFrame *cur_frame = s->frames[nb_frame];
1789                 int cur_frame_samples = cur_frame->nb_samples;
1790                 int nb_samples = 0;
1791
1792                 if (acc_samples < spf) {
1793                     nb_samples = FFMIN(spf - acc_samples, cur_frame_samples - src_offset);
1794                     acc_samples += nb_samples;
1795                     av_samples_copy(fin->extended_data, cur_frame->extended_data,
1796                                     dst_offset, src_offset, nb_samples,
1797                                     cur_frame->ch_layout.nb_channels, AV_SAMPLE_FMT_FLTP);
1798                 }
1799
1800                 src_offset += nb_samples;
1801                 dst_offset += nb_samples;
1802                 if (cur_frame_samples <= src_offset) {
1803                     av_frame_free(&s->frames[nb_frame]);
1804                     nb_frame++;
1805                     src_offset = 0;
1806                 }
1807
1808                 if (acc_samples == spf)
1809                     break;
1810             }
1811
1812             ff_filter_execute(ctx, run_channel_fft, fin, NULL, s->nb_display_channels);
1813             acalc_magnitudes(s);
1814
1815             consumed += spf;
1816             if (consumed >= spb) {
1817                 int h = s->orientation == VERTICAL ? s->h : s->w;
1818
1819                 scale_magnitudes(s, 1.f / (consumed / spf));
1820                 plot_spectrum_column(inlink, fin);
1821                 consumed = 0;
1822                 x++;
1823                 for (ch = 0; ch < s->nb_display_channels; ch++)
1824                     memset(s->magnitudes[ch], 0, h * sizeof(float));
1825             }
1826         }
1827
1828         av_frame_free(&fin);
1829         s->outpicref->pts = 0;
1830
1831         if (s->legend)
1832             draw_legend(ctx, s->samples);
1833
1834         ret = ff_filter_frame(outlink, s->outpicref);
1835         s->outpicref = NULL;
1836     }
1837
1838     return ret;
1839 }
1840
1841 static int showspectrumpic_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *insamples)
1842 {
1843     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1844     ShowSpectrumContext *s = ctx->priv;
1845     void *ptr;
1846
1847     if (s->nb_frames + 1ULL > s->frames_size / sizeof(*(s->frames))) {
1848         ptr = av_fast_realloc(s->frames, &s->frames_size, s->frames_size * 2);
1849         if (!ptr)
1850             return AVERROR(ENOMEM);
1851         s->frames = ptr;
1852     }
1853
1854     s->frames[s->nb_frames] = insamples;
1855     s->samples += insamples->nb_samples;
1856     s->nb_frames++;
1857
1858     return 0;
1859 }
1860
1861 static const AVFilterPad showspectrumpic_inputs[] = {
1862     {
1863         .name         = "default",
1864         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1865         .filter_frame = showspectrumpic_filter_frame,
1866     },
1867 };
1868
1869 static const AVFilterPad showspectrumpic_outputs[] = {
1870     {
1871         .name          = "default",
1872         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1873         .config_props  = config_output,
1874         .request_frame = showspectrumpic_request_frame,
1875     },
1876 };
1877
1878 const AVFilter ff_avf_showspectrumpic = {
1879     .name          = "showspectrumpic",
1880     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert input audio to a spectrum video output single picture."),
1881     .uninit        = uninit,
1882     .priv_size     = sizeof(ShowSpectrumContext),
1883     FILTER_INPUTS(showspectrumpic_inputs),
1884     FILTER_OUTPUTS(showspectrumpic_outputs),
1885     FILTER_QUERY_FUNC(query_formats),
1886     .priv_class    = &showspectrumpic_class,
1887     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1888 };
1889
1890 #endif // CONFIG_SHOWSPECTRUMPIC_FILTER