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     int            ncomp;
  43     const uint8_t  *bg_color;
  44     const uint8_t  *fg_color;
  45     int            level_height;
  46     int            scale_height;
  47     int            step;
  48     int            waveform_mode;
  49     int            display_mode;
  50     int            levels_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     { "levels_mode", "set levels mode", OFFSET(levels_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 1, FLAGS, "levels_mode"},
  72     { "linear",      NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "levels_mode" },
  73     { "logarithmic", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "levels_mode" },
  74     { NULL },
  75 };
  76
  77 AVFILTER_DEFINE_CLASS(histogram);
  78
  79 static const enum AVPixelFormat color_pix_fmts[] = {
  80     AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
  81     AV_PIX_FMT_NONE
  82 };
  83
  84 static const enum AVPixelFormat levels_pix_fmts[] = {
  85     AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
  86     AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_NONE
  87 };
  88
  89 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  90 {
  91     HistogramContext *h = ctx->priv;
  92     const enum AVPixelFormat *pix_fmts;
  93
  94     switch (h->mode) {
  95     case MODE_WAVEFORM:
  96     case MODE_LEVELS:
  97         pix_fmts = levels_pix_fmts;
  98         break;
  99     case MODE_COLOR:
 100     case MODE_COLOR2:
 101         pix_fmts = color_pix_fmts;
 102         break;
 103     default:
 104         av_assert0(0);
 105     }
 106
 107     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 108
 109     return 0;
 110 }
 111
 112 static const uint8_t black_yuva_color[4] = { 0, 127, 127, 255 };
 113 static const uint8_t black_gbrp_color[4] = { 0, 0, 0, 255 };
 114 static const uint8_t white_yuva_color[4] = { 255, 127, 127, 255 };
 115 static const uint8_t white_gbrp_color[4] = { 255, 255, 255, 255 };
 116
 117 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 118 {
 119     HistogramContext *h = inlink->dst->priv;
 120     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 121
 122     h->ncomp = desc->nb_components;
 123
 124     switch (inlink->format) {
 125     case AV_PIX_FMT_GBRAP:
 126     case AV_PIX_FMT_GBRP:
 127         h->bg_color = black_gbrp_color;
 128         h->fg_color = white_gbrp_color;
 129         break;
 130     default:
 131         h->bg_color = black_yuva_color;
 132         h->fg_color = white_yuva_color;
 133     }
 134
 135     return 0;
 136 }
 137
 138 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 139 {
 140     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 141     HistogramContext *h = ctx->priv;
 142
 143     switch (h->mode) {
 144     case MODE_LEVELS:
 145         outlink->w = 256;
 146         outlink->h = (h->level_height + h->scale_height) * FFMAX(h->ncomp * h->display_mode, 1);
 147         break;
 148     case MODE_WAVEFORM:
 149         if (h->waveform_mode)
 150             outlink->h = 256 * FFMAX(h->ncomp * h->display_mode, 1);
 151         else
 152             outlink->w = 256 * FFMAX(h->ncomp * h->display_mode, 1);
 153         break;
 154     case MODE_COLOR:
 155     case MODE_COLOR2:
 156         outlink->h = outlink->w = 256;
 157         break;
 158     default:
 159         av_assert0(0);
 160     }
 161
 162     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 163
 164     return 0;
 165 }
 166
 167 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 168 {
 169     HistogramContext *h   = inlink->dst->priv;
 170     AVFilterContext *ctx  = inlink->dst;
 171     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 172     AVFrame *out;
 173     const uint8_t *src;
 174     uint8_t *dst;
 175     int i, j, k, l;
 176
 177     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 178     if (!out) {
 179         av_frame_free(&in);
 180         return AVERROR(ENOMEM);
 181     }
 182
 183     out->pts = in->pts;
 184
 185     for (k = 0; k < h->ncomp; k++)
 186         for (i = 0; i < outlink->h; i++)
 187             memset(out->data[k] + i * out->linesize[k], h->bg_color[k], outlink->w);
 188
 189     switch (h->mode) {
 190     case MODE_LEVELS:
 191         for (k = 0; k < h->ncomp; k++) {
 192             int start = k * (h->level_height + h->scale_height) * h->display_mode;
 193             double max_hval_log;
 194             unsigned max_hval = 0;
 195
 196             for (i = 0; i < in->height; i++) {
 197                 src = in->data[k] + i * in->linesize[k];
 198                 for (j = 0; j < in->width; j++)
 199                     h->histogram[src[j]]++;
 200             }
 201
 202             for (i = 0; i < 256; i++)
 203                 max_hval = FFMAX(max_hval, h->histogram[i]);
 204             max_hval_log = log2(max_hval + 1);
 205
 206             for (i = 0; i < outlink->w; i++) {
 207                 int col_height;
 208
 209                 if (h->levels_mode)
 210                     col_height = round(h->level_height * (1. - (log2(h->histogram[i] + 1) / max_hval_log)));
 211                 else
 212                     col_height = h->level_height - (h->histogram[i] * (int64_t)h->level_height + max_hval - 1) / max_hval;
 213
 214                 for (j = h->level_height - 1; j >= col_height; j--) {
 215                     if (h->display_mode) {
 216                         for (l = 0; l < h->ncomp; l++)
 217                             out->data[l][(j + start) * out->linesize[l] + i] = h->fg_color[l];
 218                     } else {
 219                         out->data[k][(j + start) * out->linesize[k] + i] = 255;
 220                     }
 221                 }
 222                 for (j = h->level_height + h->scale_height - 1; j >= h->level_height; j--)
 223                     out->data[k][(j + start) * out->linesize[k] + i] = i;
 224             }
 225
 226             memset(h->histogram, 0, 256 * sizeof(unsigned));
 227         }
 228         break;
 229     case MODE_WAVEFORM:
 230         if (h->waveform_mode) {
 231             for (k = 0; k < h->ncomp; k++) {
 232                 int offset = k * 256 * h->display_mode;
 233                 for (i = 0; i < inlink->w; i++) {
 234                     for (j = 0; j < inlink->h; j++) {
 235                         int pos = (offset +
 236                                    in->data[k][j * in->linesize[k] + i]) *
 237                                   out->linesize[k] + i;
 238                         unsigned value = out->data[k][pos];
 239                         value = FFMIN(value + h->step, 255);
 240                         out->data[k][pos] = value;
 241                     }
 242                 }
 243             }
 244         } else {
 245             for (k = 0; k < h->ncomp; k++) {
 246                 int offset = k * 256 * h->display_mode;
 247                 for (i = 0; i < inlink->h; i++) {
 248                     src = in ->data[k] + i * in ->linesize[k];
 249                     dst = out->data[k] + i * out->linesize[k];
 250                     for (j = 0; j < inlink->w; j++) {
 251                         int pos = src[j] + offset;
 252                         unsigned value = dst[pos];
 253                         value = FFMIN(value + h->step, 255);
 254                         dst[pos] = value;
 255                     }
 256                 }
 257             }
 258         }
 259         break;
 260     case MODE_COLOR:
 261         for (i = 0; i < inlink->h; i++) {
 262             int iw1 = i * in->linesize[1];
 263             int iw2 = i * in->linesize[2];
 264             for (j = 0; j < inlink->w; j++) {
 265                 int pos = in->data[1][iw1 + j] * out->linesize[0] + in->data[2][iw2 + j];
 266                 if (out->data[0][pos] < 255)
 267                     out->data[0][pos]++;
 268             }
 269         }
 270         for (i = 0; i < 256; i++) {
 271             dst = out->data[0] + i * out->linesize[0];
 272             for (j = 0; j < 256; j++) {
 273                 if (!dst[j]) {
 274                     out->data[1][i * out->linesize[0] + j] = i;
 275                     out->data[2][i * out->linesize[0] + j] = j;
 276                 }
 277             }
 278         }
 279         break;
 280     case MODE_COLOR2:
 281         for (i = 0; i < inlink->h; i++) {
 282             int iw1 = i * in->linesize[1];
 283             int iw2 = i * in->linesize[2];
 284             for (j = 0; j < inlink->w; j++) {
 285                 int u = in->data[1][iw1 + j];
 286                 int v = in->data[2][iw2 + j];
 287                 int pos = u * out->linesize[0] + v;
 288                 if (!out->data[0][pos])
 289                     out->data[0][pos] = FFABS(128 - u) + FFABS(128 - v);
 290                 out->data[1][pos] = u;
 291                 out->data[2][pos] = v;
 292             }
 293         }
 294         break;
 295     default:
 296         av_assert0(0);
 297     }
 298
 299     av_frame_free(&in);
 300     return ff_filter_frame(outlink, out);
 301 }
 302
 303 static const AVFilterPad inputs[] = {
 304     {
 305         .name         = "default",
 306         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 307         .filter_frame = filter_frame,
 308         .config_props = config_input,
 309     },
 310     { NULL }
 311 };
 312
 313 static const AVFilterPad outputs[] = {
 314     {
 315         .name         = "default",
 316         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 317         .config_props = config_output,
 318     },
 319     { NULL }
 320 };
 321
 322 AVFilter avfilter_vf_histogram = {
 323     .name          = "histogram",
 324     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Compute and draw a histogram."),
 325     .priv_size     = sizeof(HistogramContext),
 326     .query_formats = query_formats,
 327     .inputs        = inputs,
 328     .outputs       = outputs,
 329     .priv_class    = &histogram_class,
 330 };