vf_histogram: avoid floats, unbreak fate
[ffmpeg.git] / 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 };