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 (alpha) {
 132                 frame->data[1][frame->linesize[1] * y + x] = 128;
 133                 frame->data[2][frame->linesize[2] * y + x] = 128;
 134             }
 135         }
 136     }
 137
 138     return 0;
 139 }
 140
 141 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *frame)
 142 {
 143     AVFilterContext *avctx = link->dst;
 144     ChromakeyContext *ctx = avctx->priv;
 145     int res;
 146
 147     if (res = avctx->internal->execute(avctx, ctx->do_slice, frame, NULL, FFMIN(frame->height, ff_filter_get_nb_threads(avctx))))
 148         return res;
 149
 150     return ff_filter_frame(avctx->outputs[0], frame);
 151 }
 152
 153 #define FIXNUM(x) lrint((x) * (1 << 10))
 154 #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)
 155 #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)
 156
 157 static av_cold int initialize_chromakey(AVFilterContext *avctx)
 158 {
 159     ChromakeyContext *ctx = avctx->priv;
 160
 161     if (ctx->is_yuv) {
 162         ctx->chromakey_uv[0] = ctx->chromakey_rgba[1];
 163         ctx->chromakey_uv[1] = ctx->chromakey_rgba[2];
 164     } else {
 165         ctx->chromakey_uv[0] = RGB_TO_U(ctx->chromakey_rgba);
 166         ctx->chromakey_uv[1] = RGB_TO_V(ctx->chromakey_rgba);
 167     }
 168
 169     if (!strcmp(avctx->filter->name, "chromakey")) {
 170         ctx->do_slice = do_chromakey_slice;
 171     } else {
 172         ctx->do_slice = do_chromahold_slice;
 173     }
 174
 175     return 0;
 176 }
 177
 178 static av_cold int query_formats(AVFilterContext *avctx)
 179 {
 180     static const enum AVPixelFormat pixel_fmts[] = {
 181         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 182         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
 183         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 184         AV_PIX_FMT_NONE
 185     };
 186
 187     static const enum AVPixelFormat hold_pixel_fmts[] = {
 188         AV_PIX_FMT_YUV420P,
 189         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 190         AV_PIX_FMT_YUV444P,
 191         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 192         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
 193         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 194         AV_PIX_FMT_NONE
 195     };
 196
 197     AVFilterFormats *formats = NULL;
 198
 199     formats = ff_make_format_list(!strcmp(avctx->filter->name, "chromahold") ? hold_pixel_fmts : pixel_fmts);
 200     if (!formats)
 201         return AVERROR(ENOMEM);
 202
 203     return ff_set_common_formats(avctx, formats);
 204 }
 205
 206 static av_cold int config_input(AVFilterLink *inlink)
 207 {
 208     AVFilterContext *avctx = inlink->dst;
 209     ChromakeyContext *ctx = avctx->priv;
 210     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 211
 212     ctx->hsub_log2 = desc->log2_chroma_w;
 213     ctx->vsub_log2 = desc->log2_chroma_h;
 214
 215     return 0;
 216 }
 217
 218 static const AVFilterPad chromakey_inputs[] = {
 219     {
 220         .name           = "default",
 221         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 222         .needs_writable = 1,
 223         .filter_frame   = filter_frame,
 224         .config_props   = config_input,
 225     },
 226     { NULL }
 227 };
 228
 229 static const AVFilterPad chromakey_outputs[] = {
 230     {
 231         .name           = "default",
 232         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 233     },
 234     { NULL }
 235 };
 236
 237 #define OFFSET(x) offsetof(ChromakeyContext, x)
 238 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 239
 240 static const AVOption chromakey_options[] = {
 241     { "color", "set the chromakey key color", OFFSET(chromakey_rgba), AV_OPT_TYPE_COLOR, { .str = "black" }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 242     { "similarity", "set the chromakey similarity value", OFFSET(similarity), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.01 }, 0.01, 1.0, FLAGS },
 243     { "blend", "set the chromakey key blend value", OFFSET(blend), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.0 }, 0.0, 1.0, FLAGS },
 244     { "yuv", "color parameter is in yuv instead of rgb", OFFSET(is_yuv), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 245     { NULL }
 246 };
 247
 248 AVFILTER_DEFINE_CLASS(chromakey);
 249
 250 AVFilter ff_vf_chromakey = {
 251     .name          = "chromakey",
 252     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Turns a certain color into transparency. Operates on YUV colors."),
 253     .priv_size     = sizeof(ChromakeyContext),
 254     .priv_class    = &chromakey_class,
 255     .init          = initialize_chromakey,
 256     .query_formats = query_formats,
 257     .inputs        = chromakey_inputs,
 258     .outputs       = chromakey_outputs,
 259     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 260 };
 261
 262 static const AVOption chromahold_options[] = {
 263     { "color", "set the chromahold key color", OFFSET(chromakey_rgba), AV_OPT_TYPE_COLOR, { .str = "black" }, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 264     { "similarity", "set the chromahold similarity value", OFFSET(similarity), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0.01 }, 0.01, 1.0, FLAGS },
 265     { "yuv", "color parameter is in yuv instead of rgb", OFFSET(is_yuv), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 266     { NULL }
 267 };
 268
 269 static const AVFilterPad chromahold_inputs[] = {
 270     {
 271         .name           = "default",
 272         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 273         .needs_writable = 1,
 274         .filter_frame   = filter_frame,
 275         .config_props   = config_input,
 276     },
 277     { NULL }
 278 };
 279
 280 static const AVFilterPad chromahold_outputs[] = {
 281     {
 282         .name           = "default",
 283         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 284     },
 285     { NULL }
 286 };
 287
 288 AVFILTER_DEFINE_CLASS(chromahold);
 289
 290 AVFilter ff_vf_chromahold = {
 291     .name          = "chromahold",
 292     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Turns a certain color range into gray."),
 293     .priv_size     = sizeof(ChromakeyContext),
 294     .priv_class    = &chromahold_class,
 295     .init          = initialize_chromakey,
 296     .query_formats = query_formats,
 297     .inputs        = chromahold_inputs,
 298     .outputs       = chromahold_outputs,
 299     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 300 };