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