git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_thumbnail.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2011 Smartjog S.A.S, Clément Bœsch <clement.boesch@smartjog.com>
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * Potential thumbnail lookup filter to reduce the risk of an inappropriate
  24  * selection (such as a black frame) we could get with an absolute seek.
  25  *
  26  * Simplified version of algorithm by Vadim Zaliva <lord@crocodile.org>.
  27  * @see http://notbrainsurgery.livejournal.com/29773.html
  28  */
  29
  30 #include "libavutil/opt.h"
  31 #include "avfilter.h"
  32 #include "internal.h"
  33
  34 #define HIST_SIZE (3*256)
  35
  36 struct thumb_frame {
  37     AVFrame *buf;               ///< cached frame
  38     int histogram[HIST_SIZE];   ///< RGB color distribution histogram of the frame
  39 };
  40
  41 typedef struct ThumbContext {
  42     const AVClass *class;
  43     int n;                      ///< current frame
  44     int n_frames;               ///< number of frames for analysis
  45     struct thumb_frame *frames; ///< the n_frames frames
  46     AVRational tb;              ///< copy of the input timebase to ease access
  47 } ThumbContext;
  48
  49 #define OFFSET(x) offsetof(ThumbContext, x)
  50 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  51
  52 static const AVOption thumbnail_options[] = {
  53     { "n", "set the frames batch size", OFFSET(n_frames), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=100}, 2, INT_MAX, FLAGS },
  54     { NULL }
  55 };
  56
  57 AVFILTER_DEFINE_CLASS(thumbnail);
  58
  59 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
  60 {
  61     ThumbContext *s = ctx->priv;
  62
  63     s->frames = av_calloc(s->n_frames, sizeof(*s->frames));
  64     if (!s->frames) {
  65         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
  66                "Allocation failure, try to lower the number of frames\n");
  67         return AVERROR(ENOMEM);
  68     }
  69     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "batch size: %d frames\n", s->n_frames);
  70     return 0;
  71 }
  72
  73 /**
  74  * @brief        Compute Sum-square deviation to estimate "closeness".
  75  * @param hist   color distribution histogram
  76  * @param median average color distribution histogram
  77  * @return       sum of squared errors
  78  */
  79 static double frame_sum_square_err(const int *hist, const double *median)
  80 {
  81     int i;
  82     double err, sum_sq_err = 0;
  83
  84     for (i = 0; i < HIST_SIZE; i++) {
  85         err = median[i] - (double)hist[i];
  86         sum_sq_err += err*err;
  87     }
  88     return sum_sq_err;
  89 }
  90
  91 static AVFrame *get_best_frame(AVFilterContext *ctx)
  92 {
  93     AVFrame *picref;
  94     ThumbContext *s = ctx->priv;
  95     int i, j, best_frame_idx = 0;
  96     int nb_frames = s->n;
  97     double avg_hist[HIST_SIZE] = {0}, sq_err, min_sq_err = -1;
  98
  99     // average histogram of the N frames
 100     for (j = 0; j < FF_ARRAY_ELEMS(avg_hist); j++) {
 101         for (i = 0; i < nb_frames; i++)
 102             avg_hist[j] += (double)s->frames[i].histogram[j];
 103         avg_hist[j] /= nb_frames;
 104     }
 105
 106     // find the frame closer to the average using the sum of squared errors
 107     for (i = 0; i < nb_frames; i++) {
 108         sq_err = frame_sum_square_err(s->frames[i].histogram, avg_hist);
 109         if (i == 0 || sq_err < min_sq_err)
 110             best_frame_idx = i, min_sq_err = sq_err;
 111     }
 112
 113     // free and reset everything (except the best frame buffer)
 114     for (i = 0; i < nb_frames; i++) {
 115         memset(s->frames[i].histogram, 0, sizeof(s->frames[i].histogram));
 116         if (i != best_frame_idx)
 117             av_frame_free(&s->frames[i].buf);
 118     }
 119     s->n = 0;
 120
 121     // raise the chosen one
 122     picref = s->frames[best_frame_idx].buf;
 123     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "frame id #%d (pts_time=%f) selected "
 124            "from a set of %d images\n", best_frame_idx,
 125            picref->pts * av_q2d(s->tb), nb_frames);
 126     s->frames[best_frame_idx].buf = NULL;
 127
 128     return picref;
 129 }
 130
 131 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *frame)
 132 {
 133     int i, j;
 134     AVFilterContext *ctx  = inlink->dst;
 135     ThumbContext *s   = ctx->priv;
 136     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 137     int *hist = s->frames[s->n].histogram;
 138     const uint8_t *p = frame->data[0];
 139
 140     // keep a reference of each frame
 141     s->frames[s->n].buf = frame;
 142
 143     // update current frame RGB histogram
 144     for (j = 0; j < inlink->h; j++) {
 145         for (i = 0; i < inlink->w; i++) {
 146             hist[0*256 + p[i*3    ]]++;
 147             hist[1*256 + p[i*3 + 1]]++;
 148             hist[2*256 + p[i*3 + 2]]++;
 149         }
 150         p += frame->linesize[0];
 151     }
 152
 153     // no selection until the buffer of N frames is filled up
 154     s->n++;
 155     if (s->n < s->n_frames)
 156         return 0;
 157
 158     return ff_filter_frame(outlink, get_best_frame(ctx));
 159 }
 160
 161 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 162 {
 163     int i;
 164     ThumbContext *s = ctx->priv;
 165     for (i = 0; i < s->n_frames && s->frames[i].buf; i++)
 166         av_frame_free(&s->frames[i].buf);
 167     av_freep(&s->frames);
 168 }
 169
 170 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 171 {
 172     AVFilterContext *ctx = link->src;
 173     ThumbContext *s = ctx->priv;
 174     int ret = ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
 175
 176     if (ret == AVERROR_EOF && s->n) {
 177         ret = ff_filter_frame(link, get_best_frame(ctx));
 178         if (ret < 0)
 179             return ret;
 180         ret = AVERROR_EOF;
 181     }
 182     if (ret < 0)
 183         return ret;
 184     return 0;
 185 }
 186
 187 static int config_props(AVFilterLink *inlink)
 188 {
 189     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 190     ThumbContext *s = ctx->priv;
 191
 192     s->tb = inlink->time_base;
 193     return 0;
 194 }
 195
 196 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 197 {
 198     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 199         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24,
 200         AV_PIX_FMT_NONE
 201     };
 202     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 203     if (!fmts_list)
 204         return AVERROR(ENOMEM);
 205     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 206 }
 207
 208 static const AVFilterPad thumbnail_inputs[] = {
 209     {
 210         .name         = "default",
 211         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 212         .config_props = config_props,
 213         .filter_frame = filter_frame,
 214     },
 215     { NULL }
 216 };
 217
 218 static const AVFilterPad thumbnail_outputs[] = {
 219     {
 220         .name          = "default",
 221         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 222         .request_frame = request_frame,
 223     },
 224     { NULL }
 225 };
 226
 227 AVFilter ff_vf_thumbnail = {
 228     .name          = "thumbnail",
 229     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Select the most representative frame in a given sequence of consecutive frames."),
 230     .priv_size     = sizeof(ThumbContext),
 231     .init          = init,
 232     .uninit        = uninit,
 233     .query_formats = query_formats,
 234     .inputs        = thumbnail_inputs,
 235     .outputs       = thumbnail_outputs,
 236     .priv_class    = &thumbnail_class,
 237 };