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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2020 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 "avfilter.h"
  22 #include "filters.h"
  23 #include "formats.h"
  24 #include "video.h"
  25 #include "internal.h"
  26 #include "libavutil/imgutils.h"
  27 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29 #include "libavutil/parseutils.h"
  30 #include "libavutil/lfg.h"
  31 #include "libavutil/random_seed.h"
  32 #include <float.h>
  33 #include <math.h>
  34
  35 typedef struct GradientsContext {
  36     const AVClass *class;
  37     int w, h;
  38     int type;
  39     AVRational frame_rate;
  40     int64_t pts;
  41     int64_t duration;           ///< duration expressed in microseconds
  42     float speed;
  43
  44     uint8_t color_rgba[8][4];
  45     int nb_colors;
  46     int x0, y0, x1, y1;
  47     float fx0, fy0, fx1, fy1;
  48
  49     int64_t seed;
  50
  51     AVLFG lfg;
  52     int (*draw_slice)(AVFilterContext *ctx, void *arg, int job, int nb_jobs);
  53 } GradientsContext;
  54
  55 #define OFFSET(x) offsetof(GradientsContext, x)
  56 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  57
  58 static const AVOption gradients_options[] = {
  59     {"size",      "set frame size", OFFSET(w),             AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="640x480"},  0, 0, FLAGS },
  60     {"s",         "set frame size", OFFSET(w),             AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="640x480"},  0, 0, FLAGS },
  61     {"rate",      "set frame rate", OFFSET(frame_rate),    AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"},       0, INT_MAX, FLAGS },
  62     {"r",         "set frame rate", OFFSET(frame_rate),    AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"},       0, INT_MAX, FLAGS },
  63     {"c0",        "set 1st color",  OFFSET(color_rgba[0]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  64     {"c1",        "set 2nd color",  OFFSET(color_rgba[1]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  65     {"c2",        "set 3rd color",  OFFSET(color_rgba[2]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  66     {"c3",        "set 4th color",  OFFSET(color_rgba[3]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  67     {"c4",        "set 5th color",  OFFSET(color_rgba[4]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  68     {"c5",        "set 6th color",  OFFSET(color_rgba[5]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  69     {"c6",        "set 7th color",  OFFSET(color_rgba[6]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  70     {"c7",        "set 8th color",  OFFSET(color_rgba[7]), AV_OPT_TYPE_COLOR,      {.str = "random"}, 0, 0, FLAGS },
  71     {"x0",        "set gradient line source x0",      OFFSET(x0), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1},        -1, INT_MAX, FLAGS },
  72     {"y0",        "set gradient line source y0",      OFFSET(y0), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1},        -1, INT_MAX, FLAGS },
  73     {"x1",        "set gradient line destination x1", OFFSET(x1), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1},        -1, INT_MAX, FLAGS },
  74     {"y1",        "set gradient line destination y1", OFFSET(y1), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1},        -1, INT_MAX, FLAGS },
  75     {"nb_colors", "set the number of colors", OFFSET(nb_colors), AV_OPT_TYPE_INT,  {.i64=2},          2, 8, FLAGS },
  76     {"n",         "set the number of colors", OFFSET(nb_colors), AV_OPT_TYPE_INT,  {.i64=2},          2, 8, FLAGS },
  77     {"seed",      "set the seed",   OFFSET(seed),          AV_OPT_TYPE_INT64,      {.i64=-1},        -1, UINT32_MAX, FLAGS },
  78     {"duration",  "set video duration", OFFSET(duration),  AV_OPT_TYPE_DURATION,   {.i64=-1},        -1, INT64_MAX, FLAGS },\
  79     {"d",         "set video duration", OFFSET(duration),  AV_OPT_TYPE_DURATION,   {.i64=-1},        -1, INT64_MAX, FLAGS },\
  80     {"speed",     "set gradients rotation speed", OFFSET(speed), AV_OPT_TYPE_FLOAT,{.dbl=0.01}, 0.00001, 1, FLAGS },\
  81     {NULL},
  82 };
  83
  84 AVFILTER_DEFINE_CLASS(gradients);
  85
  86 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  87 {
  88     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  89         AV_PIX_FMT_RGBA,
  90         AV_PIX_FMT_RGBA64,
  91         AV_PIX_FMT_NONE
  92     };
  93
  94     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
  95     if (!fmts_list)
  96         return AVERROR(ENOMEM);
  97     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
  98 }
  99
 100 static uint32_t lerp_color(uint8_t c0[4], uint8_t c1[4], float x)
 101 {
 102     const float y = 1.f - x;
 103
 104     return (lrintf(c0[0] * y + c1[0] * x)) << 0  |
 105            (lrintf(c0[1] * y + c1[1] * x)) << 8  |
 106            (lrintf(c0[2] * y + c1[2] * x)) << 16 |
 107            (lrintf(c0[3] * y + c1[3] * x)) << 24;
 108 }
 109
 110 static uint64_t lerp_color16(uint8_t c0[4], uint8_t c1[4], float x)
 111 {
 112     const float y = 1.f - x;
 113
 114     return (llrintf((c0[0] * y + c1[0] * x) * 256)) << 0  |
 115            (llrintf((c0[1] * y + c1[1] * x) * 256)) << 16 |
 116            (llrintf((c0[2] * y + c1[2] * x) * 256)) << 32 |
 117            (llrintf((c0[3] * y + c1[3] * x) * 256)) << 48;
 118 }
 119
 120 static uint32_t lerp_colors(uint8_t arr[3][4], int nb_colors, float step)
 121 {
 122     float scl;
 123     int i;
 124
 125     if (nb_colors == 1 || step <= 0.0) {
 126         return arr[0][0] | (arr[0][1] << 8) | (arr[0][2] << 16) | (arr[0][3] << 24);
 127     } else if (step >= 1.0) {
 128         i = nb_colors - 1;
 129         return arr[i][0] | (arr[i][1] << 8) | (arr[i][2] << 16) | (arr[i][3] << 24);
 130     }
 131
 132     scl = step * (nb_colors - 1);
 133     i = floorf(scl);
 134
 135     return lerp_color(arr[i], arr[i + 1], scl - i);
 136 }
 137
 138 static uint64_t lerp_colors16(uint8_t arr[3][4], int nb_colors, float step)
 139 {
 140     float scl;
 141     int i;
 142
 143     if (nb_colors == 1 || step <= 0.0) {
 144         return ((uint64_t)arr[0][0] << 8) | ((uint64_t)arr[0][1] << 24) | ((uint64_t)arr[0][2] << 40) | ((uint64_t)arr[0][3] << 56);
 145     } else if (step >= 1.0) {
 146         i = nb_colors - 1;
 147         return ((uint64_t)arr[i][0] << 8) | ((uint64_t)arr[i][1] << 24) | ((uint64_t)arr[i][2] << 40) | ((uint64_t)arr[i][3] << 56);
 148     }
 149
 150     scl = step * (nb_colors - 1);
 151     i = floorf(scl);
 152
 153     return lerp_color16(arr[i], arr[i + 1], scl - i);
 154 }
 155
 156 static float project(float origin_x, float origin_y,
 157                      float dest_x, float dest_y,
 158                      int point_x, int point_y)
 159 {
 160     // Rise and run of line.
 161     float od_x = dest_x - origin_x;
 162     float od_y = dest_y - origin_y;
 163
 164     // Distance-squared of line.
 165     float od_s_q = od_x * od_x + od_y * od_y;
 166
 167     // Rise and run of projection.
 168     float op_x = point_x - origin_x;
 169     float op_y = point_y - origin_y;
 170     float op_x_od = op_x * od_x + op_y * od_y;
 171
 172     // Normalize and clamp range.
 173     return av_clipf(op_x_od / od_s_q, 0.f, 1.f);
 174 }
 175
 176 static int draw_gradients_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int job, int nb_jobs)
 177 {
 178     GradientsContext *s = ctx->priv;
 179     AVFrame *frame = arg;
 180     const int width  = frame->width;
 181     const int height = frame->height;
 182     const int start = (height *  job   ) / nb_jobs;
 183     const int end   = (height * (job+1)) / nb_jobs;
 184     const int linesize = frame->linesize[0] / 4;
 185     uint32_t *dst = (uint32_t *)frame->data[0] + start * linesize;
 186
 187     for (int y = start; y < end; y++) {
 188         for (int x = 0; x < width; x++) {
 189             float factor = project(s->fx0, s->fy0, s->fx1, s->fy1, x, y);
 190             dst[x] = lerp_colors(s->color_rgba, s->nb_colors, factor);
 191         }
 192
 193         dst += linesize;
 194     }
 195
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 static int draw_gradients_slice16(AVFilterContext *ctx, void *arg, int job, int nb_jobs)
 200 {
 201     GradientsContext *s = ctx->priv;
 202     AVFrame *frame = arg;
 203     const int width  = frame->width;
 204     const int height = frame->height;
 205     const int start = (height *  job   ) / nb_jobs;
 206     const int end   = (height * (job+1)) / nb_jobs;
 207     const int linesize = frame->linesize[0] / 8;
 208     uint64_t *dst = (uint64_t *)frame->data[0] + start * linesize;
 209
 210     for (int y = start; y < end; y++) {
 211         for (int x = 0; x < width; x++) {
 212             float factor = project(s->fx0, s->fy0, s->fx1, s->fy1, x, y);
 213             dst[x] = lerp_colors16(s->color_rgba, s->nb_colors, factor);
 214         }
 215
 216         dst += linesize;
 217     }
 218
 219     return 0;
 220 }static int config_output(AVFilterLink *inlink)
 221 {
 222     AVFilterContext *ctx = inlink->src;
 223     GradientsContext *s = ctx->priv;
 224     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 225
 226     if (av_image_check_size(s->w, s->h, 0, ctx) < 0)
 227         return AVERROR(EINVAL);
 228
 229     inlink->w = s->w;
 230     inlink->h = s->h;
 231     inlink->time_base = av_inv_q(s->frame_rate);
 232     inlink->sample_aspect_ratio = (AVRational) {1, 1};
 233     if (s->seed == -1)
 234         s->seed = av_get_random_seed();
 235     av_lfg_init(&s->lfg, s->seed);
 236
 237     s->draw_slice = desc->comp[0].depth == 16 ? draw_gradients_slice16 : draw_gradients_slice;
 238
 239     if (s->x0 < 0 || s->x0 >= s->w)
 240         s->x0 = av_lfg_get(&s->lfg) % s->w;
 241     if (s->y0 < 0 || s->y0 >= s->h)
 242         s->y0 = av_lfg_get(&s->lfg) % s->h;
 243     if (s->x1 < 0 || s->x1 >= s->w)
 244         s->x1 = av_lfg_get(&s->lfg) % s->w;
 245     if (s->y1 < 0 || s->y1 >= s->h)
 246         s->y1 = av_lfg_get(&s->lfg) % s->h;
 247
 248     return 0;
 249 }
 250
 251 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 252 {
 253     GradientsContext *s = ctx->priv;
 254     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 255
 256     if (s->duration >= 0 &&
 257         av_rescale_q(s->pts, outlink->time_base, AV_TIME_BASE_Q) >= s->duration) {
 258         ff_outlink_set_status(outlink, AVERROR_EOF, s->pts);
 259         return 0;
 260     }
 261
 262     if (ff_outlink_frame_wanted(outlink)) {
 263         AVFrame *frame = ff_get_video_buffer(outlink, s->w, s->h);
 264         float angle = fmodf(s->pts * s->speed, 2.f * M_PI);
 265         const float w2 = s->w / 2.f;
 266         const float h2 = s->h / 2.f;
 267
 268         s->fx0 = (s->x0 - w2) * cosf(angle) - (s->y0 - h2) * sinf(angle) + w2;
 269         s->fy0 = (s->x0 - w2) * sinf(angle) + (s->y0 - h2) * cosf(angle) + h2;
 270
 271         s->fx1 = (s->x1 - w2) * cosf(angle) - (s->y1 - h2) * sinf(angle) + w2;
 272         s->fy1 = (s->x1 - w2) * sinf(angle) + (s->y1 - h2) * cosf(angle) + h2;
 273
 274         if (!frame)
 275             return AVERROR(ENOMEM);
 276
 277         frame->key_frame           = 1;
 278         frame->interlaced_frame    = 0;
 279         frame->pict_type           = AV_PICTURE_TYPE_I;
 280         frame->sample_aspect_ratio = (AVRational) {1, 1};
 281         frame->pts = s->pts++;
 282
 283         ctx->internal->execute(ctx, s->draw_slice, frame, NULL,
 284                                FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 285
 286         return ff_filter_frame(outlink, frame);
 287     }
 288
 289     return FFERROR_NOT_READY;
 290 }
 291
 292 static const AVFilterPad gradients_outputs[] = {
 293     {
 294         .name          = "default",
 295         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 296         .config_props  = config_output,
 297     },
 298     { NULL }
 299 };
 300
 301 const AVFilter ff_vsrc_gradients = {
 302     .name          = "gradients",
 303     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Draw a gradients."),
 304     .priv_size     = sizeof(GradientsContext),
 305     .priv_class    = &gradients_class,
 306     .query_formats = query_formats,
 307     .inputs        = NULL,
 308     .outputs       = gradients_outputs,
 309     .activate      = activate,
 310     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 311 };