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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2020 Paul B Mahol
   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 #include "avfilter.h"
  22 #include "formats.h"
  23 #include "video.h"
  24 #include "internal.h"
  25 #include "libavutil/imgutils.h"
  26 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavutil/parseutils.h"
  29 #include "libavutil/lfg.h"
  30 #include "libavutil/random_seed.h"
  31 #include <float.h>
  32 #include <math.h>
  33
  34 typedef struct GradientsContext {
  35     const AVClass *class;
  36     int w, h;
  37     int type;
  38     AVRational frame_rate;
  39     uint64_t pts;
  40
  41     uint8_t color_rgba[8][4];
  42     int nb_colors;
  43     int x0, y0, x1, y1;
  44     float fx0, fy0, fx1, fy1;
  45
  46     int64_t seed;
  47
  48     AVLFG lfg;
  49     int (*draw_slice)(AVFilterContext *ctx, void *arg, int job, int nb_jobs);
  50 } GradientsContext;
  51
  52 #define OFFSET(x) offsetof(GradientsContext, x)
  53 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  54
  55 static const AVOption gradients_options[] = {
  56     {"size",      "set frame size", OFFSET(w),             AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="640x480"},  0, 0, FLAGS },
  57     {"s",         "set frame size", OFFSET(w),             AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="640x480"},  0, 0, FLAGS },
  58     {"rate",      "set frame rate", OFFSET(frame_rate),    AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"},       0, INT_MAX, FLAGS },
  59     {"r",         "set frame rate", OFFSET(frame_rate),    AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"},       0, INT_MAX, FLAGS },
  60     {"c0",        "set 1st color",  OFFSET(color_rgba[0]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  61     {"c1",        "set 2nd color",  OFFSET(color_rgba[1]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  62     {"c2",        "set 3rd color",  OFFSET(color_rgba[2]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  63     {"c3",        "set 4th color",  OFFSET(color_rgba[3]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  64     {"c4",        "set 5th color",  OFFSET(color_rgba[4]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  65     {"c5",        "set 6th color",  OFFSET(color_rgba[5]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  66     {"c6",        "set 7th color",  OFFSET(color_rgba[6]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  67     {"c7",        "set 8th color",  OFFSET(color_rgba[7]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  68     {"x0",        "set gradient line source x0",      OFFSET(x0), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1},        -1, INT_MAX, FLAGS },
  69     {"y0",        "set gradient line source y0",      OFFSET(y0), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1},        -1, INT_MAX, FLAGS },
  70     {"x1",        "set gradient line destination x1", OFFSET(x1), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1},        -1, INT_MAX, FLAGS },
  71     {"y1",        "set gradient line destination y1", OFFSET(y1), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1},        -1, INT_MAX, FLAGS },
  72     {"nb_colors", "set the number of colors", OFFSET(nb_colors), AV_OPT_TYPE_INT,  {.i64=2},          2, 8, FLAGS },
  73     {"n",         "set the number of colors", OFFSET(nb_colors), AV_OPT_TYPE_INT,  {.i64=2},          2, 8, FLAGS },
  74     {"seed",      "set the seed",   OFFSET(seed),          AV_OPT_TYPE_INT64,      {.i64=-1},        -1, UINT32_MAX, FLAGS },
  75     {NULL},
  76 };
  77
  78 AVFILTER_DEFINE_CLASS(gradients);
  79
  80 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  81 {
  82     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  83         AV_PIX_FMT_RGBA,
  84         AV_PIX_FMT_RGBA64,
  85         AV_PIX_FMT_NONE
  86     };
  87
  88     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
  89     if (!fmts_list)
  90         return AVERROR(ENOMEM);
  91     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
  92 }
  93
  94 static uint32_t lerp_color(uint8_t c0[4], uint8_t c1[4], float x)
  95 {
  96     const float y = 1.f - x;
  97
  98     return (lrint(c0[0] * y + c1[0] * x)) << 0  |
  99            (lrint(c0[1] * y + c1[1] * x)) << 8  |
 100            (lrint(c0[2] * y + c1[2] * x)) << 16 |
 101            (lrint(c0[3] * y + c1[3] * x)) << 24;
 102 }
 103
 104 static uint64_t lerp_color16(uint8_t c0[4], uint8_t c1[4], float x)
 105 {
 106     const float y = 1.f - x;
 107
 108     return (llrint((c0[0] * y + c1[0] * x) * 256)) << 0  |
 109            (llrint((c0[1] * y + c1[1] * x) * 256)) << 16 |
 110            (llrint((c0[2] * y + c1[2] * x) * 256)) << 32 |
 111            (llrint((c0[3] * y + c1[3] * x) * 256)) << 48;
 112 }
 113
 114 static uint32_t lerp_colors(uint8_t arr[3][4], int nb_colors, float step)
 115 {
 116     float scl;
 117     int i;
 118
 119     if (nb_colors == 1 || step <= 0.0) {
 120         return arr[0][0] | (arr[0][1] << 8) | (arr[0][2] << 16) | (arr[0][3] << 24);
 121     } else if (step >= 1.0) {
 122         i = nb_colors - 1;
 123         return arr[i][0] | (arr[i][1] << 8) | (arr[i][2] << 16) | (arr[i][3] << 24);
 124     }
 125
 126     scl = step * (nb_colors - 1);
 127     i = floorf(scl);
 128
 129     return lerp_color(arr[i], arr[i + 1], scl - i);
 130 }
 131
 132 static uint64_t lerp_colors16(uint8_t arr[3][4], int nb_colors, float step)
 133 {
 134     float scl;
 135     int i;
 136
 137     if (nb_colors == 1 || step <= 0.0) {
 138         return ((uint64_t)arr[0][0] << 8) | ((uint64_t)arr[0][1] << 24) | ((uint64_t)arr[0][2] << 40) | ((uint64_t)arr[0][3] << 56);
 139     } else if (step >= 1.0) {
 140         i = nb_colors - 1;
 141         return ((uint64_t)arr[i][0] << 8) | ((uint64_t)arr[i][1] << 24) | ((uint64_t)arr[i][2] << 40) | ((uint64_t)arr[i][3] << 56);
 142     }
 143
 144     scl = step * (nb_colors - 1);
 145     i = floorf(scl);
 146
 147     return lerp_color16(arr[i], arr[i + 1], scl - i);
 148 }
 149
 150 static float project(float origin_x, float origin_y,
 151                      float dest_x, float dest_y,
 152                      int point_x, int point_y)
 153 {
 154     // Rise and run of line.
 155     float od_x = dest_x - origin_x;
 156     float od_y = dest_y - origin_y;
 157
 158     // Distance-squared of line.
 159     float od_s_q = od_x * od_x + od_y * od_y;
 160
 161     // Rise and run of projection.
 162     float op_x = point_x - origin_x;
 163     float op_y = point_y - origin_y;
 164     float op_x_od = op_x * od_x + op_y * od_y;
 165
 166     // Normalize and clamp range.
 167     return av_clipf(op_x_od / od_s_q, 0.f, 1.f);
 168 }
 169
 170 static int draw_gradients_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int job, int nb_jobs)
 171 {
 172     GradientsContext *s = ctx->priv;
 173     AVFrame *frame = arg;
 174     const int width  = frame->width;
 175     const int height = frame->height;
 176     const int start = (height *  job   ) / nb_jobs;
 177     const int end   = (height * (job+1)) / nb_jobs;
 178     const int linesize = frame->linesize[0] / 4;
 179     uint32_t *dst = (uint32_t *)frame->data[0] + start * linesize;
 180
 181     for (int y = start; y < end; y++) {
 182         for (int x = 0; x < width; x++) {
 183             float factor = project(s->fx0, s->fy0, s->fx1, s->fy1, x, y);
 184             dst[x] = lerp_colors(s->color_rgba, s->nb_colors, factor);;
 185         }
 186
 187         dst += linesize;
 188     }
 189
 190     return 0;
 191 }
 192
 193 static int draw_gradients_slice16(AVFilterContext *ctx, void *arg, int job, int nb_jobs)
 194 {
 195     GradientsContext *s = ctx->priv;
 196     AVFrame *frame = arg;
 197     const int width  = frame->width;
 198     const int height = frame->height;
 199     const int start = (height *  job   ) / nb_jobs;
 200     const int end   = (height * (job+1)) / nb_jobs;
 201     const int linesize = frame->linesize[0] / 8;
 202     uint64_t *dst = (uint64_t *)frame->data[0] + start * linesize;
 203
 204     for (int y = start; y < end; y++) {
 205         for (int x = 0; x < width; x++) {
 206             float factor = project(s->fx0, s->fy0, s->fx1, s->fy1, x, y);
 207             dst[x] = lerp_colors16(s->color_rgba, s->nb_colors, factor);;
 208         }
 209
 210         dst += linesize;
 211     }
 212
 213     return 0;
 214 }static int config_output(AVFilterLink *inlink)
 215 {
 216     AVFilterContext *ctx = inlink->src;
 217     GradientsContext *s = ctx->priv;
 218     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 219
 220     if (av_image_check_size(s->w, s->h, 0, ctx) < 0)
 221         return AVERROR(EINVAL);
 222
 223     inlink->w = s->w;
 224     inlink->h = s->h;
 225     inlink->time_base = av_inv_q(s->frame_rate);
 226     inlink->sample_aspect_ratio = (AVRational) {1, 1};
 227     if (s->seed == -1)
 228         s->seed = av_get_random_seed();
 229     av_lfg_init(&s->lfg, s->seed);
 230
 231     s->draw_slice = desc->comp[0].depth == 16 ? draw_gradients_slice16 : draw_gradients_slice;
 232
 233     if (s->x0 < 0 || s->x0 >= s->w)
 234         s->x0 = av_lfg_get(&s->lfg) % s->w;
 235     if (s->y0 < 0 || s->y0 >= s->h)
 236         s->y0 = av_lfg_get(&s->lfg) % s->h;
 237     if (s->x1 < 0 || s->x1 >= s->w)
 238         s->x1 = av_lfg_get(&s->lfg) % s->w;
 239     if (s->y1 < 0 || s->y1 >= s->h)
 240         s->y1 = av_lfg_get(&s->lfg) % s->h;
 241
 242     return 0;
 243 }
 244
 245 static int gradients_request_frame(AVFilterLink *outlink)
 246 {
 247     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 248     GradientsContext *s = ctx->priv;
 249     AVFrame *frame = ff_get_video_buffer(outlink, s->w, s->h);
 250     float angle = fmodf(s->pts / 100.f, 2.f * M_PI);
 251     const float w2 = s->w / 2.f;
 252     const float h2 = s->h / 2.f;
 253
 254     s->fx0 = (s->x0 - w2) * cosf(angle) - (s->y0 - h2) * sinf(angle) + w2;
 255     s->fy0 = (s->x0 - w2) * sinf(angle) + (s->y0 - h2) * cosf(angle) + h2;
 256
 257     s->fx1 = (s->x1 - w2) * cosf(angle) - (s->y1 - h2) * sinf(angle) + w2;
 258     s->fy1 = (s->x1 - w2) * sinf(angle) + (s->y1 - h2) * cosf(angle) + h2;
 259
 260     if (!frame)
 261         return AVERROR(ENOMEM);
 262
 263     frame->sample_aspect_ratio = (AVRational) {1, 1};
 264     frame->pts = s->pts++;
 265
 266     ctx->internal->execute(ctx, s->draw_slice, frame, NULL, FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 267
 268     return ff_filter_frame(outlink, frame);
 269 }
 270
 271 static const AVFilterPad gradients_outputs[] = {
 272     {
 273         .name          = "default",
 274         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 275         .request_frame = gradients_request_frame,
 276         .config_props  = config_output,
 277     },
 278     { NULL }
 279 };
 280
 281 AVFilter ff_vsrc_gradients = {
 282     .name          = "gradients",
 283     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Draw a gradients."),
 284     .priv_size     = sizeof(GradientsContext),
 285     .priv_class    = &gradients_class,
 286     .query_formats = query_formats,
 287     .inputs        = NULL,
 288     .outputs       = gradients_outputs,
 289     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 290 };