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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2012-2013 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 "libavutil/avassert.h"
  22 #include "libavutil/opt.h"
  23 #include "libavutil/parseutils.h"
  24 #include "libavutil/pixdesc.h"
  25 #include "avfilter.h"
  26 #include "formats.h"
  27 #include "internal.h"
  28 #include "video.h"
  29
  30 enum HistogramMode {
  31     MODE_LEVELS,
  32     MODE_WAVEFORM,
  33     MODE_COLOR,
  34     MODE_COLOR2,
  35     MODE_NB
  36 };
  37
  38 typedef struct HistogramContext {
  39     const AVClass *class;               ///< AVClass context for log and options purpose
  40     enum HistogramMode mode;
  41     unsigned       histogram[256];
  42     unsigned       max_hval;
  43     int            ncomp;
  44     const uint8_t  *bg_color;
  45     const uint8_t  *fg_color;
  46     int            level_height;
  47     int            scale_height;
  48     int            step;
  49     int            waveform_mode;
  50     int            display_mode;
  51 } HistogramContext;
  52
  53 #define OFFSET(x) offsetof(HistogramContext, x)
  54 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  55
  56 static const AVOption histogram_options[] = {
  57     { "mode", "set histogram mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=MODE_LEVELS}, 0, MODE_NB-1, FLAGS, "mode"},
  58     { "levels", "standard histogram", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_LEVELS}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
  59     { "waveform", "per row/column luminance graph", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_WAVEFORM}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
  60     { "color", "chroma values in vectorscope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_COLOR}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
  61     { "color2", "chroma values in vectorscope", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MODE_COLOR2}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
  62     { "level_height", "set level height", OFFSET(level_height), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=200}, 50, 2048, FLAGS},
  63     { "scale_height", "set scale height", OFFSET(scale_height), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=12}, 0, 40, FLAGS},
  64     { "step", "set waveform step value", OFFSET(step), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=10}, 1, 255, FLAGS},
  65     { "waveform_mode", "set waveform mode", OFFSET(waveform_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 1, FLAGS, "waveform_mode"},
  66     { "row",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "waveform_mode" },
  67     { "column", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "waveform_mode" },
  68     { "display_mode", "set display mode", OFFSET(display_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=1}, 0, 1, FLAGS, "display_mode"},
  69     { "parade",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "display_mode" },
  70     { "overlay", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "display_mode" },
  71     { NULL },
  72 };
  73
  74 AVFILTER_DEFINE_CLASS(histogram);
  75
  76 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
  77 {
  78     HistogramContext *h = ctx->priv;
  79     int ret;
  80
  81     h->class = &histogram_class;
  82     av_opt_set_defaults(h);
  83
  84     if ((ret = (av_set_options_string(h, args, "=", ":"))) < 0)
  85         return ret;
  86
  87     return 0;
  88 }
  89
  90 static const enum AVPixelFormat color_pix_fmts[] = {
  91     AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
  92     AV_PIX_FMT_NONE
  93 };
  94
  95 static const enum AVPixelFormat levels_pix_fmts[] = {
  96     AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
  97     AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_NONE
  98 };
  99
 100 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 101 {
 102     HistogramContext *h = ctx->priv;
 103     const enum AVPixelFormat *pix_fmts;
 104
 105     switch (h->mode) {
 106     case MODE_WAVEFORM:
 107     case MODE_LEVELS:
 108         pix_fmts = levels_pix_fmts;
 109         break;
 110     case MODE_COLOR:
 111     case MODE_COLOR2:
 112         pix_fmts = color_pix_fmts;
 113         break;
 114     default:
 115         av_assert0(0);
 116     }
 117
 118     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 119
 120     return 0;
 121 }
 122
 123 static const uint8_t black_yuva_color[4] = { 0, 127, 127, 255 };
 124 static const uint8_t black_gbrp_color[4] = { 0, 0, 0, 255 };
 125 static const uint8_t white_yuva_color[4] = { 255, 127, 127, 255 };
 126 static const uint8_t white_gbrp_color[4] = { 255, 255, 255, 255 };
 127
 128 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 129 {
 130     HistogramContext *h = inlink->dst->priv;
 131     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 132
 133     h->ncomp = desc->nb_components;
 134
 135     switch (inlink->format) {
 136     case AV_PIX_FMT_GBRP:
 137         h->bg_color = black_gbrp_color;
 138         h->fg_color = white_gbrp_color;
 139         break;
 140     default:
 141         h->bg_color = black_yuva_color;
 142         h->fg_color = white_yuva_color;
 143     }
 144
 145     return 0;
 146 }
 147
 148 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 149 {
 150     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 151     HistogramContext *h = ctx->priv;
 152
 153     switch (h->mode) {
 154     case MODE_LEVELS:
 155         outlink->w = 256;
 156         outlink->h = (h->level_height + h->scale_height) * FFMAX(h->ncomp * h->display_mode, 1);
 157         break;
 158     case MODE_WAVEFORM:
 159         if (h->waveform_mode)
 160             outlink->h = 256 * FFMAX(h->ncomp * h->display_mode, 1);
 161         else
 162             outlink->w = 256 * FFMAX(h->ncomp * h->display_mode, 1);
 163         break;
 164     case MODE_COLOR:
 165     case MODE_COLOR2:
 166         outlink->h = outlink->w = 256;
 167         break;
 168     default:
 169         av_assert0(0);
 170     }
 171
 172     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 173
 174     return 0;
 175 }
 176
 177 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFilterBufferRef *in)
 178 {
 179     HistogramContext *h   = inlink->dst->priv;
 180     AVFilterContext *ctx  = inlink->dst;
 181     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 182     AVFilterBufferRef *out;
 183     const uint8_t *src;
 184     uint8_t *dst;
 185     int i, j, k, l, ret;
 186
 187     out = ff_get_video_buffer(outlink, AV_PERM_WRITE, outlink->w, outlink->h);
 188     if (!out) {
 189         avfilter_unref_bufferp(&in);
 190         return AVERROR(ENOMEM);
 191     }
 192
 193     out->pts = in->pts;
 194     out->pos = in->pos;
 195
 196     for (k = 0; k < h->ncomp; k++)
 197         for (i = 0; i < outlink->h; i++)
 198             memset(out->data[k] + i * out->linesize[k], h->bg_color[k], outlink->w);
 199
 200     switch (h->mode) {
 201     case MODE_LEVELS:
 202         for (k = 0; k < h->ncomp; k++) {
 203             int start = k * (h->level_height + h->scale_height) * h->display_mode;
 204
 205             for (i = 0; i < in->video->h; i++) {
 206                 src = in->data[k] + i * in->linesize[k];
 207                 for (j = 0; j < in->video->w; j++)
 208                     h->histogram[src[j]]++;
 209             }
 210
 211             for (i = 0; i < 256; i++)
 212                 h->max_hval = FFMAX(h->max_hval, h->histogram[i]);
 213
 214             for (i = 0; i < outlink->w; i++) {
 215                 int col_height = h->level_height - (float)h->histogram[i] / h->max_hval * h->level_height;
 216
 217                 for (j = h->level_height - 1; j >= col_height; j--) {
 218                     if (h->display_mode) {
 219                         for (l = 0; l < h->ncomp; l++)
 220                             out->data[l][(j + start) * out->linesize[l] + i] = h->fg_color[l];
 221                     } else {
 222                         out->data[k][(j + start) * out->linesize[k] + i] = 255;
 223                     }
 224                 }
 225                 for (j = h->level_height + h->scale_height - 1; j >= h->level_height; j--)
 226                     out->data[k][(j + start) * out->linesize[k] + i] = i;
 227             }
 228
 229             memset(h->histogram, 0, 256 * sizeof(unsigned));
 230             h->max_hval = 0;
 231         }
 232         break;
 233     case MODE_WAVEFORM:
 234         if (h->waveform_mode) {
 235             for (k = 0; k < h->ncomp; k++) {
 236                 int offset = k * 256 * h->display_mode;
 237                 for (i = 0; i < inlink->w; i++) {
 238                     for (j = 0; j < inlink->h; j++) {
 239                         int pos = (offset +
 240                                    in->data[k][j * in->linesize[k] + i]) *
 241                                   out->linesize[k] + i;
 242                         unsigned value = out->data[k][pos];
 243                         value = FFMIN(value + h->step, 255);
 244                         out->data[k][pos] = value;
 245                     }
 246                 }
 247             }
 248         } else {
 249             for (k = 0; k < h->ncomp; k++) {
 250                 int offset = k * 256 * h->display_mode;
 251                 for (i = 0; i < inlink->h; i++) {
 252                     src = in ->data[k] + i * in ->linesize[k];
 253                     dst = out->data[k] + i * out->linesize[k];
 254                     for (j = 0; j < inlink->w; j++) {
 255                         int pos = src[j] + offset;
 256                         unsigned value = dst[pos];
 257                         value = FFMIN(value + h->step, 255);
 258                         dst[pos] = value;
 259                     }
 260                 }
 261             }
 262         }
 263         break;
 264     case MODE_COLOR:
 265         for (i = 0; i < inlink->h; i++) {
 266             int iw1 = i * in->linesize[1];
 267             int iw2 = i * in->linesize[2];
 268             for (j = 0; j < inlink->w; j++) {
 269                 int pos = in->data[1][iw1 + j] * out->linesize[0] + in->data[2][iw2 + j];
 270                 if (out->data[0][pos] < 255)
 271                     out->data[0][pos]++;
 272             }
 273         }
 274         for (i = 0; i < 256; i++) {
 275             dst = out->data[0] + i * out->linesize[0];
 276             for (j = 0; j < 256; j++) {
 277                 if (!dst[j]) {
 278                     out->data[1][i * out->linesize[0] + j] = i;
 279                     out->data[2][i * out->linesize[0] + j] = j;
 280                 }
 281             }
 282         }
 283         break;
 284     case MODE_COLOR2:
 285         for (i = 0; i < inlink->h; i++) {
 286             int iw1 = i * in->linesize[1];
 287             int iw2 = i * in->linesize[2];
 288             for (j = 0; j < inlink->w; j++) {
 289                 int u = in->data[1][iw1 + j];
 290                 int v = in->data[2][iw2 + j];
 291                 int pos = u * out->linesize[0] + v;
 292                 if (!out->data[0][pos])
 293                     out->data[0][pos] = FFABS(128 - u) + FFABS(128 - v);
 294                 out->data[1][pos] = u;
 295                 out->data[2][pos] = v;
 296             }
 297         }
 298         break;
 299     default:
 300         av_assert0(0);
 301     }
 302
 303     ret = ff_filter_frame(outlink, out);
 304     avfilter_unref_bufferp(&in);
 305     if (ret < 0)
 306         return ret;
 307     return 0;
 308 }
 309
 310 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 311 {
 312     HistogramContext *h = ctx->priv;
 313
 314     av_opt_free(h);
 315 }
 316
 317 static const AVFilterPad inputs[] = {
 318     {
 319         .name         = "default",
 320         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 321         .filter_frame = filter_frame,
 322         .config_props = config_input,
 323         .min_perms    = AV_PERM_READ,
 324     },
 325     { NULL }
 326 };
 327
 328 static const AVFilterPad outputs[] = {
 329     {
 330         .name         = "default",
 331         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 332         .config_props = config_output,
 333     },
 334     { NULL }
 335 };
 336
 337 AVFilter avfilter_vf_histogram = {
 338     .name          = "histogram",
 339     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Compute and draw a histogram."),
 340     .priv_size     = sizeof(HistogramContext),
 341     .init          = init,
 342     .uninit        = uninit,
 343     .query_formats = query_formats,
 344     .inputs        = inputs,
 345     .outputs       = outputs,
 346     .priv_class    = &histogram_class,
 347 };