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 "libavutil/imgutils.h"
  26 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  27 #include "avfilter.h"
  28 #include "formats.h"
  29 #include "internal.h"
  30 #include "video.h"
  31
  32 typedef struct HistogramContext {
  33     const AVClass *class;               ///< AVClass context for log and options purpose
  34     unsigned       histogram[256*256];
  35     int            histogram_size;
  36     int            mult;
  37     int            ncomp;
  38     int            dncomp;
  39     uint8_t        bg_color[4];
  40     uint8_t        fg_color[4];
  41     int            level_height;
  42     int            scale_height;
  43     int            display_mode;
  44     int            levels_mode;
  45     const AVPixFmtDescriptor *desc, *odesc;
  46     int            components;
  47     float          fgopacity;
  48     float          bgopacity;
  49     int            planewidth[4];
  50     int            planeheight[4];
  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     { "level_height", "set level height", OFFSET(level_height), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=200}, 50, 2048, FLAGS},
  58     { "scale_height", "set scale height", OFFSET(scale_height), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=12}, 0, 40, FLAGS},
  59     { "display_mode", "set display mode", OFFSET(display_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 0, 2, FLAGS, "display_mode"},
  60     { "d",            "set display mode", OFFSET(display_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 0, 2, FLAGS, "display_mode"},
  61         { "overlay", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "display_mode" },
  62         { "parade",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "display_mode" },
  63         { "stack",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=2}, 0, 0, FLAGS, "display_mode" },
  64     { "levels_mode", "set levels mode", OFFSET(levels_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 1, FLAGS, "levels_mode"},
  65     { "m",           "set levels mode", OFFSET(levels_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 1, FLAGS, "levels_mode"},
  66         { "linear",      NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "levels_mode" },
  67         { "logarithmic", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "levels_mode" },
  68     { "components", "set color components to display", OFFSET(components), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=7}, 1, 15, FLAGS},
  69     { "c",          "set color components to display", OFFSET(components), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=7}, 1, 15, FLAGS},
  70     { "fgopacity", "set foreground opacity", OFFSET(fgopacity), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.7}, 0, 1, FLAGS},
  71     { "f",         "set foreground opacity", OFFSET(fgopacity), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.7}, 0, 1, FLAGS},
  72     { "bgopacity", "set background opacity", OFFSET(bgopacity), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.5}, 0, 1, FLAGS},
  73     { "b",         "set background opacity", OFFSET(bgopacity), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.5}, 0, 1, FLAGS},
  74     { NULL }
  75 };
  76
  77 AVFILTER_DEFINE_CLASS(histogram);
  78
  79 static const enum AVPixelFormat levels_in_pix_fmts[] = {
  80     AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
  81     AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
  82     AV_PIX_FMT_YUV411P,  AV_PIX_FMT_YUVJ411P,
  83     AV_PIX_FMT_YUV440P,  AV_PIX_FMT_YUV410P,
  84     AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
  85     AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
  86     AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P9,
  87     AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
  88     AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P10,
  89     AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12, AV_PIX_FMT_YUV440P12,
  90     AV_PIX_FMT_GBRAP,    AV_PIX_FMT_GBRP,
  91     AV_PIX_FMT_GBRP9,    AV_PIX_FMT_GBRP10,  AV_PIX_FMT_GBRAP10,
  92     AV_PIX_FMT_GBRP12,   AV_PIX_FMT_GBRAP12,
  93     AV_PIX_FMT_GRAY8,
  94     AV_PIX_FMT_NONE
  95 };
  96
  97 static const enum AVPixelFormat levels_out_yuv8_pix_fmts[] = {
  98     AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUV444P,
  99     AV_PIX_FMT_NONE
 100 };
 101
 102 static const enum AVPixelFormat levels_out_yuv9_pix_fmts[] = {
 103     AV_PIX_FMT_YUVA444P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
 104     AV_PIX_FMT_NONE
 105 };
 106
 107 static const enum AVPixelFormat levels_out_yuv10_pix_fmts[] = {
 108     AV_PIX_FMT_YUVA444P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 109     AV_PIX_FMT_NONE
 110 };
 111
 112 static const enum AVPixelFormat levels_out_yuv12_pix_fmts[] = {
 113     AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 114     AV_PIX_FMT_NONE
 115 };
 116
 117 static const enum AVPixelFormat levels_out_rgb8_pix_fmts[] = {
 118     AV_PIX_FMT_GBRAP,    AV_PIX_FMT_GBRP,
 119     AV_PIX_FMT_NONE
 120 };
 121
 122 static const enum AVPixelFormat levels_out_rgb9_pix_fmts[] = {
 123     AV_PIX_FMT_GBRP9,
 124     AV_PIX_FMT_NONE
 125 };
 126
 127 static const enum AVPixelFormat levels_out_rgb10_pix_fmts[] = {
 128     AV_PIX_FMT_GBRP10, AV_PIX_FMT_GBRAP10,
 129     AV_PIX_FMT_NONE
 130 };
 131
 132 static const enum AVPixelFormat levels_out_rgb12_pix_fmts[] = {
 133     AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRAP12,
 134     AV_PIX_FMT_NONE
 135 };
 136
 137 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 138 {
 139     AVFilterFormats *avff;
 140     const AVPixFmtDescriptor *desc;
 141     const enum AVPixelFormat *out_pix_fmts;
 142     int rgb, i, bits;
 143     int ret;
 144
 145     if (!ctx->inputs[0]->in_formats ||
 146         !ctx->inputs[0]->in_formats->nb_formats) {
 147         return AVERROR(EAGAIN);
 148     }
 149
 150     if (!ctx->inputs[0]->out_formats)
 151         if ((ret = ff_formats_ref(ff_make_format_list(levels_in_pix_fmts), &ctx->inputs[0]->out_formats)) < 0)
 152             return ret;
 153     avff = ctx->inputs[0]->in_formats;
 154     desc = av_pix_fmt_desc_get(avff->formats[0]);
 155     rgb = desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB;
 156     bits = desc->comp[0].depth;
 157     for (i = 1; i < avff->nb_formats; i++) {
 158         desc = av_pix_fmt_desc_get(avff->formats[i]);
 159         if ((rgb != (desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB)) ||
 160             (bits != desc->comp[0].depth))
 161             return AVERROR(EAGAIN);
 162     }
 163
 164     if (rgb && bits == 8)
 165         out_pix_fmts = levels_out_rgb8_pix_fmts;
 166     else if (rgb && bits == 9)
 167         out_pix_fmts = levels_out_rgb9_pix_fmts;
 168     else if (rgb && bits == 10)
 169         out_pix_fmts = levels_out_rgb10_pix_fmts;
 170     else if (rgb && bits == 12)
 171         out_pix_fmts = levels_out_rgb12_pix_fmts;
 172     else if (bits == 8)
 173         out_pix_fmts = levels_out_yuv8_pix_fmts;
 174     else if (bits == 9)
 175         out_pix_fmts = levels_out_yuv9_pix_fmts;
 176     else if (bits == 10)
 177         out_pix_fmts = levels_out_yuv10_pix_fmts;
 178     else if (bits == 12)
 179         out_pix_fmts = levels_out_yuv12_pix_fmts;
 180     else
 181         return AVERROR(EAGAIN);
 182     if ((ret = ff_formats_ref(ff_make_format_list(out_pix_fmts), &ctx->outputs[0]->in_formats)) < 0)
 183         return ret;
 184
 185     return 0;
 186 }
 187
 188 static const uint8_t black_yuva_color[4] = { 0, 127, 127, 255 };
 189 static const uint8_t black_gbrp_color[4] = { 0, 0, 0, 255 };
 190 static const uint8_t white_yuva_color[4] = { 255, 127, 127, 255 };
 191 static const uint8_t white_gbrp_color[4] = { 255, 255, 255, 255 };
 192
 193 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 194 {
 195     HistogramContext *h = inlink->dst->priv;
 196
 197     h->desc  = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 198     h->ncomp = h->desc->nb_components;
 199     h->histogram_size = 1 << h->desc->comp[0].depth;
 200     h->mult = h->histogram_size / 256;
 201
 202     switch (inlink->format) {
 203     case AV_PIX_FMT_GBRAP12:
 204     case AV_PIX_FMT_GBRP12:
 205     case AV_PIX_FMT_GBRAP10:
 206     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
 207     case AV_PIX_FMT_GBRP9:
 208     case AV_PIX_FMT_GBRAP:
 209     case AV_PIX_FMT_GBRP:
 210         memcpy(h->bg_color, black_gbrp_color, 4);
 211         memcpy(h->fg_color, white_gbrp_color, 4);
 212         break;
 213     default:
 214         memcpy(h->bg_color, black_yuva_color, 4);
 215         memcpy(h->fg_color, white_yuva_color, 4);
 216     }
 217
 218     h->fg_color[3] = h->fgopacity * 255;
 219     h->bg_color[3] = h->bgopacity * 255;
 220
 221     h->planeheight[1] = h->planeheight[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, h->desc->log2_chroma_h);
 222     h->planeheight[0] = h->planeheight[3] = inlink->h;
 223     h->planewidth[1]  = h->planewidth[2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, h->desc->log2_chroma_w);
 224     h->planewidth[0]  = h->planewidth[3]  = inlink->w;
 225
 226     return 0;
 227 }
 228
 229 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 230 {
 231     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 232     HistogramContext *h = ctx->priv;
 233     int ncomp = 0, i;
 234
 235     for (i = 0; i < h->ncomp; i++) {
 236         if ((1 << i) & h->components)
 237             ncomp++;
 238     }
 239     outlink->w = h->histogram_size * FFMAX(ncomp * (h->display_mode == 1), 1);
 240     outlink->h = (h->level_height + h->scale_height) * FFMAX(ncomp * (h->display_mode == 2), 1);
 241
 242     h->odesc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
 243     h->dncomp = h->odesc->nb_components;
 244     outlink->sample_aspect_ratio = (AVRational){1,1};
 245
 246     return 0;
 247 }
 248
 249 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 250 {
 251     HistogramContext *h   = inlink->dst->priv;
 252     AVFilterContext *ctx  = inlink->dst;
 253     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 254     AVFrame *out;
 255     int i, j, k, l, m;
 256
 257     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 258     if (!out) {
 259         av_frame_free(&in);
 260         return AVERROR(ENOMEM);
 261     }
 262
 263     out->pts = in->pts;
 264
 265     for (k = 0; k < 4 && out->data[k]; k++) {
 266         const int is_chroma = (k == 1 || k == 2);
 267         const int dst_h = AV_CEIL_RSHIFT(outlink->h, (is_chroma ? h->odesc->log2_chroma_h : 0));
 268         const int dst_w = AV_CEIL_RSHIFT(outlink->w, (is_chroma ? h->odesc->log2_chroma_w : 0));
 269
 270         if (h->histogram_size <= 256) {
 271             for (i = 0; i < dst_h ; i++)
 272                 memset(out->data[h->odesc->comp[k].plane] +
 273                        i * out->linesize[h->odesc->comp[k].plane],
 274                        h->bg_color[k], dst_w);
 275         } else {
 276             const int mult = h->mult;
 277
 278             for (i = 0; i < dst_h ; i++)
 279                 for (j = 0; j < dst_w; j++)
 280                     AV_WN16(out->data[h->odesc->comp[k].plane] +
 281                         i * out->linesize[h->odesc->comp[k].plane] + j * 2,
 282                         h->bg_color[k] * mult);
 283         }
 284     }
 285
 286     for (m = 0, k = 0; k < h->ncomp; k++) {
 287         const int p = h->desc->comp[k].plane;
 288         const int height = h->planeheight[p];
 289         const int width = h->planewidth[p];
 290         double max_hval_log;
 291         unsigned max_hval = 0;
 292         int start, startx;
 293
 294         if (!((1 << k) & h->components))
 295             continue;
 296         startx = m * h->histogram_size * (h->display_mode == 1);
 297         start = m++ * (h->level_height + h->scale_height) * (h->display_mode == 2);
 298
 299         if (h->histogram_size <= 256) {
 300             for (i = 0; i < height; i++) {
 301                 const uint8_t *src = in->data[p] + i * in->linesize[p];
 302                 for (j = 0; j < width; j++)
 303                     h->histogram[src[j]]++;
 304             }
 305         } else {
 306             for (i = 0; i < height; i++) {
 307                 const uint16_t *src = (const uint16_t *)(in->data[p] + i * in->linesize[p]);
 308                 for (j = 0; j < width; j++)
 309                     h->histogram[src[j]]++;
 310             }
 311         }
 312
 313         for (i = 0; i < h->histogram_size; i++)
 314             max_hval = FFMAX(max_hval, h->histogram[i]);
 315         max_hval_log = log2(max_hval + 1);
 316
 317         for (i = 0; i < h->histogram_size; i++) {
 318             int col_height;
 319
 320             if (h->levels_mode)
 321                 col_height = lrint(h->level_height * (1. - (log2(h->histogram[i] + 1) / max_hval_log)));
 322             else
 323                 col_height = h->level_height - (h->histogram[i] * (int64_t)h->level_height + max_hval - 1) / max_hval;
 324
 325             if (h->histogram_size <= 256) {
 326                 for (j = h->level_height - 1; j >= col_height; j--) {
 327                     if (h->display_mode) {
 328                         for (l = 0; l < h->dncomp; l++)
 329                             out->data[l][(j + start) * out->linesize[l] + startx + i] = h->fg_color[l];
 330                     } else {
 331                         out->data[p][(j + start) * out->linesize[p] + startx + i] = 255;
 332                     }
 333                 }
 334                 for (j = h->level_height + h->scale_height - 1; j >= h->level_height; j--)
 335                     out->data[p][(j + start) * out->linesize[p] + startx + i] = i;
 336             } else {
 337                 const int mult = h->mult;
 338
 339                 for (j = h->level_height - 1; j >= col_height; j--) {
 340                     if (h->display_mode) {
 341                         for (l = 0; l < h->dncomp; l++)
 342                             AV_WN16(out->data[l] + (j + start) * out->linesize[l] + startx * 2 + i * 2, h->fg_color[l] * mult);
 343                     } else {
 344                         AV_WN16(out->data[p] + (j + start) * out->linesize[p] + startx * 2 + i * 2, 255 * mult);
 345                     }
 346                 }
 347                 for (j = h->level_height + h->scale_height - 1; j >= h->level_height; j--)
 348                     AV_WN16(out->data[p] + (j + start) * out->linesize[p] + startx * 2 + i * 2, i);
 349             }
 350         }
 351
 352         memset(h->histogram, 0, h->histogram_size * sizeof(unsigned));
 353     }
 354
 355     av_frame_free(&in);
 356     return ff_filter_frame(outlink, out);
 357 }
 358
 359 static const AVFilterPad inputs[] = {
 360     {
 361         .name         = "default",
 362         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 363         .filter_frame = filter_frame,
 364         .config_props = config_input,
 365     },
 366     { NULL }
 367 };
 368
 369 static const AVFilterPad outputs[] = {
 370     {
 371         .name         = "default",
 372         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 373         .config_props = config_output,
 374     },
 375     { NULL }
 376 };
 377
 378 AVFilter ff_vf_histogram = {
 379     .name          = "histogram",
 380     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Compute and draw a histogram."),
 381     .priv_size     = sizeof(HistogramContext),
 382     .query_formats = query_formats,
 383     .inputs        = inputs,
 384     .outputs       = outputs,
 385     .priv_class    = &histogram_class,
 386 };