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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2015 Timo Rothenpieler <timo@rothenpieler.org>
   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 "libavutil/opt.h"
  22 #include "libavutil/imgutils.h"
  23 #include "avfilter.h"
  24 #include "formats.h"
  25 #include "internal.h"
  26 #include "video.h"
  27
  28 typedef struct ChromakeyContext {
  29     const AVClass *class;
  30
  31     uint8_t chromakey_rgba[4];
  32     uint8_t chromakey_uv[2];
  33
  34     float similarity;
  35     float blend;
  36
  37     int is_yuv;
  38
  39     int hsub_log2;
  40     int vsub_log2;
  41
  42     int (*do_slice)(AVFilterContext *ctx, void *arg,
  43                     int jobnr, int nb_jobs);
  44 } ChromakeyContext;
  45
  46 static uint8_t do_chromakey_pixel(ChromakeyContext *ctx, uint8_t u[9], uint8_t v[9])
  47 {
  48     double diff = 0.0;
  49     int du, dv, i;
  50
  51     for (i = 0; i < 9; ++i) {
  52         du = (int)u[i] - ctx->chromakey_uv[0];
  53         dv = (int)v[i] - ctx->chromakey_uv[1];
  54
  55         diff += sqrt((du * du + dv * dv) / (255.0 * 255.0));
  56     }
  57
  58     diff /= 9.0;
  59
  60     if (ctx->blend > 0.0001) {
  61         return av_clipd((diff - ctx->similarity) / ctx->blend, 0.0, 1.0) * 255.0;
  62     } else {
  63         return (diff > ctx->similarity) ? 255 : 0;
  64     }
  65 }
  66
  67 static av_always_inline void get_pixel_uv(AVFrame *frame, int hsub_log2, int vsub_log2, int x, int y, uint8_t *u, uint8_t *v)
  68 {
  69     if (x < 0 || x >= frame->width || y < 0 || y >= frame->height)
  70         return;
  71
  72     x >>= hsub_log2;
  73     y >>= vsub_log2;
  74
  75     *u = frame->data[1][frame->linesize[1] * y + x];
  76     *v = frame->data[2][frame->linesize[2] * y + x];
  77 }
  78
  79 static int do_chromakey_slice(AVFilterContext *avctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
  80 {
  81     AVFrame *frame = arg;
  82
  83     const int slice_start = (frame->height * jobnr) / nb_jobs;
  84     const int slice_end = (frame->height * (jobnr + 1)) / nb_jobs;
  85
  86     ChromakeyContext *ctx = avctx->priv;
  87
  88     int x, y, xo, yo;
  89     uint8_t u[9], v[9];
  90
  91     memset(u, ctx->chromakey_uv[0], sizeof(u));
  92     memset(v, ctx->chromakey_uv[1], sizeof(v));
  93
  94     for (y = slice_start; y < slice_end; ++y) {
  95         for (x = 0; x < frame->width; ++x) {
  96             for (yo = 0; yo < 3; ++yo) {
  97                 for (xo = 0; xo < 3; ++xo) {
  98                     get_pixel_uv(frame, ctx->hsub_log2, ctx->vsub_log2, x + xo - 1, y + yo - 1, &u[yo * 3 + xo], &v[yo * 3 + xo]);
  99                 }
 100             }
 101
 102             frame->data[3][frame->linesize[3] * y + x] = do_chromakey_pixel(ctx, u, v);
 103         }
 104     }
 105
 106     return 0;
 107 }
 108
 109 static int do_chromahold_slice(AVFilterContext *avctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 110 {
 111     ChromakeyContext *ctx = avctx->priv;
 112     AVFrame *frame = arg;
 113     const int slice_start = ((frame->height >> ctx->vsub_log2) * jobnr) / nb_jobs;
 114     const int slice_end = ((frame->height >> ctx->vsub_log2) * (jobnr + 1)) / nb_jobs;
 115
 116     int x, y, alpha;
 117
 118     for (y = slice_start; y < slice_end; ++y) {
 119         for (x = 0; x < frame->width >> ctx->hsub_log2; ++x) {
 120             int u = frame->data[1][frame->linesize[1] * y + x];
 121             int v = frame->data[2][frame->linesize[2] * y + x];
 122             double diff;
 123             int du, dv;
 124
 125             du = u - ctx->chromakey_uv[0];
 126             dv = v - ctx->chromakey_uv[1];
 127
 128             diff = sqrt((du * du + dv * dv) / (255.0 * 255.0));
 129
 130             alpha = diff > ctx->similarity;
 131             if (ctx->blend > 0.0001) {
 132                 double f = 1. - av_clipd((diff - ctx->similarity) / ctx->blend, 0.0, 1.0);
 133
 134                 frame->data[1][frame->linesize[1] * y + x] = 128 + (u - 128) * f;
 135                 frame->data[2][frame->linesize[2] * y + x] = 128 + (v - 128) * f;
 136             } else if (alpha) {
 137                 frame->data[1][frame->linesize[1] * y + x] = 128;
 138                 frame->data[2][frame->linesize[2] * y + x] = 128;
 139             }
 140         }
 141     }
 142
 143     return 0;
 144 }
 145
 146 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *frame)
 147 {
 148     AVFilterContext *avctx = link->dst;
 149     ChromakeyContext *ctx = avctx->priv;
 150     int res;
 151
 152     if (res = avctx->internal->execute(avctx, ctx->do_slice, frame, NULL, FFMIN(frame->height, ff_filter_get_nb_threads(avctx))))
 153         return res;
 154
 155     return ff_filter_frame(avctx->outputs[0], frame);
 156 }
 157
 158 #define FIXNUM(x) lrint((x) * (1 << 10))
 159 #define RGB_TO_U(rgb) (((- FIXNUM(0.16874) * rgb[0] - FIXNUM(0.33126) * rgb[1] + FIXNUM(0.50000) * rgb[2] + (1 << 9) - 1) >> 10) + 128)
 160 #define RGB_TO_V(rgb) (((  FIXNUM(0.50000) * rgb[0] - FIXNUM(0.41869) * rgb[1] - FIXNUM(0.08131) * rgb[2] + (1 << 9) - 1) >> 10) + 128)
 161
 162 static av_cold int initialize_chromakey(AVFilterContext *avctx)
 163 {
 164     ChromakeyContext *ctx = avctx->priv;
 165
 166     if (ctx->is_yuv) {
 167         ctx->chromakey_uv[0] = ctx->chromakey_rgba[1];
 168         ctx->chromakey_uv[1] = ctx->chromakey_rgba[2];
 169     } else {
 170         ctx->chromakey_uv[0] = RGB_TO_U(ctx->chromakey_rgba);
 171         ctx->chromakey_uv[1] = RGB_TO_V(ctx->chromakey_rgba);
 172     }
 173
 174     if (!strcmp(avctx->filter->name, "chromakey")) {
 175         ctx->do_slice = do_chromakey_slice;
 176     } else {
 177         ctx->do_slice = do_chromahold_slice;
 178     }
 179
 180     return 0;
 181 }
 182
 183 static av_cold int query_formats(AVFilterContext *avctx)
 184 {
 185     static const enum AVPixelFormat pixel_fmts[] = {
 186         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 187         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
 188         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 189         AV_PIX_FMT_NONE
 190     };
 191
 192     static const enum AVPixelFormat hold_pixel_fmts[] = {
 193         AV_PIX_FMT_YUV420P,
 194         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 195         AV_PIX_FMT_YUV444P,
 196         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 197         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
 198         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 199         AV_PIX_FMT_NONE
 200     };
 201
 202     AVFilterFormats *formats = NULL;
 203
 204     formats = ff_make_format_list(!strcmp(avctx->filter->name, "chromahold") ? hold_pixel_fmts : pixel_fmts);
 205     if (!formats)
 206         return AVERROR(ENOMEM);
 207
 208     return ff_set_common_formats(avctx, formats);
 209 }
 210
 211 static av_cold int config_input(AVFilterLink *inlink)
 212 {
 213     AVFilterContext *avctx = inlink->dst;
 214     ChromakeyContext *ctx = avctx->priv;
 215     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 216
 217     ctx->hsub_log2 = desc->log2_chroma_w;
 218     ctx->vsub_log2 = desc->log2_chroma_h;
 219
 220     return 0;
 221 }
 222
 223 static const AVFilterPad chromakey_inputs[] = {
 224     {
 225         .name           = "default",
 226         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 227         .needs_writable = 1,
 228         .filter_frame   = filter_frame,
 229         .config_props   = config_input,
 230     },
 231     { NULL }
 232 };
 233
 234 static const AVFilterPad chromakey_outputs[] = {
 235     {
 236         .name           = "default",
 237         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 238     },
 239     { NULL }
 240 };
 241
 242 #define OFFSET(x) offsetof(ChromakeyContext, x)
 243 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 244
 245 static const AVOption chromakey_options[] = {
 246     { "color", "set the chromakey key color", OFFSET(chromakey_rgba), AV_OPT_TYPE_COLOR, { .str = "black" }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 247     { "similarity", "set the chromakey similarity value", OFFSET(similarity), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.01 }, 0.01, 1.0, FLAGS },
 248     { "blend", "set the chromakey key blend value", OFFSET(blend), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.0 }, 0.0, 1.0, FLAGS },
 249     { "yuv", "color parameter is in yuv instead of rgb", OFFSET(is_yuv), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 250     { NULL }
 251 };
 252
 253 AVFILTER_DEFINE_CLASS(chromakey);
 254
 255 AVFilter ff_vf_chromakey = {
 256     .name          = "chromakey",
 257     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Turns a certain color into transparency. Operates on YUV colors."),
 258     .priv_size     = sizeof(ChromakeyContext),
 259     .priv_class    = &chromakey_class,
 260     .init          = initialize_chromakey,
 261     .query_formats = query_formats,
 262     .inputs        = chromakey_inputs,
 263     .outputs       = chromakey_outputs,
 264     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 265 };
 266
 267 static const AVOption chromahold_options[] = {
 268     { "color", "set the chromahold key color", OFFSET(chromakey_rgba), AV_OPT_TYPE_COLOR, { .str = "black" }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 269     { "similarity", "set the chromahold similarity value", OFFSET(similarity), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.01 }, 0.01, 1.0, FLAGS },
 270     { "blend", "set the chromahold blend value", OFFSET(blend), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.0 }, 0.0, 1.0, FLAGS },
 271     { "yuv", "color parameter is in yuv instead of rgb", OFFSET(is_yuv), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 272     { NULL }
 273 };
 274
 275 static const AVFilterPad chromahold_inputs[] = {
 276     {
 277         .name           = "default",
 278         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 279         .needs_writable = 1,
 280         .filter_frame   = filter_frame,
 281         .config_props   = config_input,
 282     },
 283     { NULL }
 284 };
 285
 286 static const AVFilterPad chromahold_outputs[] = {
 287     {
 288         .name           = "default",
 289         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 290     },
 291     { NULL }
 292 };
 293
 294 AVFILTER_DEFINE_CLASS(chromahold);
 295
 296 AVFilter ff_vf_chromahold = {
 297     .name          = "chromahold",
 298     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Turns a certain color range into gray."),
 299     .priv_size     = sizeof(ChromakeyContext),
 300     .priv_class    = &chromahold_class,
 301     .init          = initialize_chromakey,
 302     .query_formats = query_formats,
 303     .inputs        = chromahold_inputs,
 304     .outputs       = chromahold_outputs,
 305     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 306 };