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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2011 Michael Niedermayer
   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  * The vsrc_color filter from Stefano Sabatini was used as template to create
  21  * this
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * Mandelbrot fraktal renderer
  27  */
  28
  29 #include "avfilter.h"
  30 #include "libavutil/imgutils.h"
  31 #include "libavutil/parseutils.h"
  32
  33 enum Outer{
  34     ITERATION_COUNT,
  35     NORMALIZED_ITERATION_COUNT,
  36 };
  37
  38 typedef struct Point {
  39     double p[2];
  40     uint32_t val;
  41 } Point;
  42
  43 typedef struct {
  44     int w, h;
  45     AVRational time_base;
  46     uint64_t pts;
  47     int maxiter;
  48     double start_x;
  49     double start_y;
  50     double start_scale;
  51     double end_scale;
  52     double end_pts;
  53     double bailout;
  54     enum Outer outer;
  55     int cache_allocated;
  56     int cache_used;
  57     Point *point_cache;
  58     Point *next_cache;
  59     double (*zyklus)[2];
  60 } MBContext;
  61
  62 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
  63 {
  64     MBContext *mb = ctx->priv;
  65     char frame_size  [128] = "640x480";
  66     char frame_rate  [128] = "25";
  67     AVRational frame_rate_q;
  68     int ret;
  69
  70     mb->maxiter=4096;
  71     mb->start_x=-0.743643887037158704752191506114774;
  72     mb->start_y=-0.131825904205311970493132056385139;
  73     mb->start_scale=3.0;
  74     mb->end_scale=0.3;
  75     mb->end_pts=800;
  76     mb->bailout=10;
  77     mb->outer= NORMALIZED_ITERATION_COUNT;
  78     if (args)
  79         sscanf(args, "%127[^:]:%127[^:]:%d:%lf:%lf:%lf:%lf:%lf:%lf:%d", frame_size, frame_rate,
  80                &mb->maxiter, &mb->start_x, &mb->start_y, &mb->start_scale, &mb->end_scale,
  81                &mb->end_pts, &mb->bailout, &mb->outer);
  82     mb->bailout *= mb->bailout;
  83
  84     if (av_parse_video_size(&mb->w, &mb->h, frame_size) < 0) {
  85         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid frame size: %s\n", frame_size);
  86         return AVERROR(EINVAL);
  87     }
  88     mb->start_scale /=mb->h;
  89     mb->end_scale /=mb->h;
  90
  91     if (av_parse_video_rate(&frame_rate_q, frame_rate) < 0 ||
  92         frame_rate_q.den <= 0 || frame_rate_q.num <= 0) {
  93         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid frame rate: %s\n", frame_rate);
  94         return AVERROR(EINVAL);
  95     }
  96     mb->time_base.num = frame_rate_q.den;
  97     mb->time_base.den = frame_rate_q.num;
  98
  99     mb->cache_allocated = mb->w * mb->h * 3;
 100     mb->cache_used = 0;
 101     mb->point_cache= av_malloc(sizeof(*mb->point_cache)*mb->cache_allocated);
 102     mb-> next_cache= av_malloc(sizeof(*mb-> next_cache)*mb->cache_allocated);
 103     mb-> zyklus    = av_malloc(sizeof(*mb->zyklus) * mb->maxiter);
 104
 105     return 0;
 106 }
 107
 108 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 109 {
 110     MBContext *mb = ctx->priv;
 111     int i;
 112
 113     av_freep(&mb->point_cache);
 114     av_freep(&mb-> next_cache);
 115     av_freep(&mb->zyklus);
 116 }
 117
 118 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 119 {
 120     static const enum PixelFormat pix_fmts[] = {
 121         PIX_FMT_BGR32,
 122         PIX_FMT_NONE
 123     };
 124
 125     avfilter_set_common_pixel_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
 126     return 0;
 127 }
 128
 129 static int config_props(AVFilterLink *inlink)
 130 {
 131     AVFilterContext *ctx = inlink->src;
 132     MBContext *mb = ctx->priv;
 133
 134     if (av_image_check_size(mb->w, mb->h, 0, ctx) < 0)
 135         return AVERROR(EINVAL);
 136
 137     inlink->w = mb->w;
 138     inlink->h = mb->h;
 139     inlink->time_base = mb->time_base;
 140
 141     return 0;
 142 }
 143
 144 static void fill_from_cache(AVFilterContext *ctx, uint32_t *color, int *in_cidx, int *out_cidx, double py, double scale){
 145     MBContext *mb = ctx->priv;
 146     for(; *in_cidx < mb->cache_used; (*in_cidx)++){
 147         Point *p= &mb->point_cache[*in_cidx];
 148         int x;
 149         if(*in_cidx >= mb->cache_used || p->p[1] > py)
 150             break;
 151         x= round((p->p[0] - mb->start_x) / scale + mb->w/2);
 152         if(x<0 || x >= mb->w)
 153             continue;
 154         if(color) color[x] = p->val;
 155         if(out_cidx && *out_cidx < mb->cache_allocated)
 156             mb->next_cache[(*out_cidx)++]= *p;
 157     }
 158 }
 159
 160 static void draw_mandelbrot(AVFilterContext *ctx, uint32_t *color, int linesize, int64_t pts)
 161 {
 162     MBContext *mb = ctx->priv;
 163     int x,y,i, in_cidx=0, next_cidx=0, tmp_cidx;
 164     double scale= mb->start_scale*pow(mb->end_scale/mb->start_scale, pts/mb->end_pts);
 165     int use_zyklus=0;
 166     fill_from_cache(ctx, NULL, &in_cidx, NULL, mb->start_y+scale*(-mb->h/2-0.5), scale);
 167     for(y=0; y<mb->h; y++){
 168         const double ci=mb->start_y+scale*(y-mb->h/2);
 169         memset(color+linesize*y, 0, sizeof(*color)*mb->w);
 170         fill_from_cache(ctx, color+linesize*y, &in_cidx, &next_cidx, ci, scale);
 171         tmp_cidx= in_cidx;
 172         fill_from_cache(ctx, color+linesize*y, &tmp_cidx, NULL, ci + scale/2, scale);
 173
 174         for(x=0; x<mb->w; x++){
 175             const double cr=mb->start_x+scale*(x-mb->w/2);
 176             double zr=cr;
 177             double zi=ci;
 178             uint32_t c=0;
 179
 180             if(color[x + y*linesize] & 0xFF000000)
 181                 continue;
 182
 183             for(i=0; i<mb->maxiter; i++){
 184                 double t;
 185                 if(zr*zr + zi*zi > mb->bailout){
 186                     switch(mb->outer){
 187                     case            ITERATION_COUNT: zr= i; break;
 188                     case NORMALIZED_ITERATION_COUNT: zr= i + (log(log(mb->bailout)) - log(log(sqrt(zr*zr + zi*zi))))/log(2); break;
 189                     }
 190                     c= lrintf((sin(zr)+1)*127) + lrintf((sin(zr/1.234)+1)*127)*256*256 + lrintf((sin(zr/100)+1)*127)*256;
 191                     break;
 192                 }
 193                 t= zr*zr - zi*zi;
 194                 zi= 2*zr*zi + ci;
 195                 zr=       t + cr;
 196                 if(use_zyklus){
 197                     if(i && mb->zyklus[i>>1][0]==zr && mb->zyklus[i>>1][1]==zi)
 198                         break;
 199                     mb->zyklus[i][0]= zr;
 200                     mb->zyklus[i][1]= zi;
 201                 }
 202             }
 203             use_zyklus = !c;
 204             c |= 0xFF000000;
 205             color[x + y*linesize]= c;
 206             if(next_cidx < mb->cache_allocated){
 207                 mb->next_cache[next_cidx  ].p[0]= cr;
 208                 mb->next_cache[next_cidx  ].p[1]= ci;
 209                 mb->next_cache[next_cidx++].val = c;
 210             }
 211         }
 212         fill_from_cache(ctx, NULL, &in_cidx, &next_cidx, ci + scale/2, scale);
 213     }
 214     FFSWAP(void*, mb->next_cache, mb->point_cache);
 215     mb->cache_used = next_cidx;
 216     if(mb->cache_used == mb->cache_allocated)
 217         av_log(0, AV_LOG_INFO, "Mandelbrot cache is too small!\n");
 218 }
 219
 220 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 221 {
 222     MBContext *mb = link->src->priv;
 223     AVFilterBufferRef *picref = avfilter_get_video_buffer(link, AV_PERM_WRITE, mb->w, mb->h);
 224     picref->video->sample_aspect_ratio = (AVRational) {1, 1};
 225     picref->pts = mb->pts++;
 226     picref->pos = -1;
 227
 228     avfilter_start_frame(link, avfilter_ref_buffer(picref, ~0));
 229     draw_mandelbrot(link->src, picref->data[0], picref->linesize[0]/4, picref->pts);
 230     avfilter_draw_slice(link, 0, mb->h, 1);
 231     avfilter_end_frame(link);
 232     avfilter_unref_buffer(picref);
 233
 234     return 0;
 235 }
 236
 237 AVFilter avfilter_vsrc_mandelbrot = {
 238     .name        = "mandelbrot",
 239     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mandelbrot renderer"),
 240
 241     .priv_size = sizeof(MBContext),
 242     .init      = init,
 243     .uninit    = uninit,
 244
 245     .query_formats = query_formats,
 246
 247     .inputs    = (const AVFilterPad[]) {{ .name = NULL}},
 248
 249     .outputs   = (const AVFilterPad[]) {{ .name      = "default",
 250                                     .type            = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 251                                     .request_frame   = request_frame,
 252                                     .config_props    = config_props },
 253                                   { .name = NULL}},
 254 };