mandelbrot: increase resolution, and decrease zoom speed to maintain the cpu requirement.
[ffmpeg.git] / 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=100;
77     mb->outer= NORMALIZED_ITERATION_COUNT;
78     if (args)
79         sscanf(args, "%127[^:]:%127[^:]:%d,%lf:%lf:%lf", frame_size, frame_rate, &mb->maxiter, &mb->start_x, &mb->start_y, &mb->start_scale);
80
81     if (av_parse_video_size(&mb->w, &mb->h, frame_size) < 0) {
82         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid frame size: %s\n", frame_size);
83         return AVERROR(EINVAL);
84     }
85     mb->start_scale /=mb->h;
86     mb->end_scale /=mb->h;
87
88     if (av_parse_video_rate(&frame_rate_q, frame_rate) < 0 ||
89         frame_rate_q.den <= 0 || frame_rate_q.num <= 0) {
90         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid frame rate: %s\n", frame_rate);
91         return AVERROR(EINVAL);
92     }
93     mb->time_base.num = frame_rate_q.den;
94     mb->time_base.den = frame_rate_q.num;
95
96     mb->cache_allocated = mb->w * mb->h*2;
97     mb->cache_used = 0;
98     mb->point_cache= av_malloc(sizeof(*mb->point_cache)*mb->cache_allocated);
99     mb-> next_cache= av_malloc(sizeof(*mb-> next_cache)*mb->cache_allocated);
100     mb-> zyklus    = av_malloc(sizeof(*mb->zyklus) * mb->maxiter);
101
102     return 0;
103 }
104
105 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
106 {
107     MBContext *mb = ctx->priv;
108     int i;
109
110     av_freep(&mb->point_cache);
111     av_freep(&mb-> next_cache);
112     av_freep(&mb->zyklus);
113 }
114
115 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
116 {
117     static const enum PixelFormat pix_fmts[] = {
118         PIX_FMT_BGR32,
119         PIX_FMT_NONE
120     };
121
122     avfilter_set_common_pixel_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
123     return 0;
124 }
125
126 static int config_props(AVFilterLink *inlink)
127 {
128     AVFilterContext *ctx = inlink->src;
129     MBContext *mb = ctx->priv;
130
131     if (av_image_check_size(mb->w, mb->h, 0, ctx) < 0)
132         return AVERROR(EINVAL);
133
134     inlink->w = mb->w;
135     inlink->h = mb->h;
136     inlink->time_base = mb->time_base;
137
138     return 0;
139 }
140
141 static void fill_from_cache(AVFilterContext *ctx, uint32_t *color, int *in_cidx, int *out_cidx, double py, double scale){
142     MBContext *mb = ctx->priv;
143     for(; *in_cidx < mb->cache_used; (*in_cidx)++){
144         Point *p= &mb->point_cache[*in_cidx];
145         int x;
146         if(*in_cidx >= mb->cache_used || p->p[1] > py)
147             break;
148         x= round((p->p[0] - mb->start_x) / scale + mb->w/2);
149         if(x<0 || x >= mb->w)
150             continue;
151         if(color) color[x] = p->val;
152         if(out_cidx && *out_cidx < mb->cache_allocated)
153             mb->next_cache[(*out_cidx)++]= *p;
154     }
155 }
156
157 static void draw_mandelbrot(AVFilterContext *ctx, uint32_t *color, int linesize, int64_t pts)
158 {
159     MBContext *mb = ctx->priv;
160     int x,y,i, in_cidx=0, next_cidx=0, tmp_cidx;
161     double scale= mb->start_scale*pow(mb->end_scale/mb->start_scale, pts/mb->end_pts);
162     int use_zyklus=0;
163     fill_from_cache(ctx, NULL, &in_cidx, NULL, mb->start_y+scale*(-mb->h/2-0.5), scale);
164     for(y=0; y<mb->h; y++){
165         const double ci=mb->start_y+scale*(y-mb->h/2);
166         memset(color+linesize*y, 0, sizeof(*color)*mb->w);
167         fill_from_cache(ctx, color+linesize*y, &in_cidx, &next_cidx, ci, scale);
168         tmp_cidx= in_cidx;
169         fill_from_cache(ctx, color+linesize*y, &tmp_cidx, NULL, ci + scale/2, scale);
170
171         for(x=0; x<mb->w; x++){
172             const double cr=mb->start_x+scale*(x-mb->w/2);
173             double zr=cr;
174             double zi=ci;
175             uint32_t c=0;
176
177             if(color[x + y*linesize] & 0xFF000000)
178                 continue;
179
180             for(i=0; i<mb->maxiter; i++){
181                 double t;
182                 if(zr*zr + zi*zi > mb->bailout){
183                     switch(mb->outer){
184                     case            ITERATION_COUNT: zr= i; break;
185                     case NORMALIZED_ITERATION_COUNT: zr= i + (log(log(mb->bailout)) - log(log(sqrt(zr*zr + zi*zi))))/log(2); break;
186                     }
187                     c= lrintf((sin(zr)+1)*127) + lrintf((sin(zr/1.234)+1)*127)*256*256 + lrintf((sin(zr/100)+1)*127)*256;
188                     break;
189                 }
190                 t= zr*zr - zi*zi;
191                 zi= 2*zr*zi + ci;
192                 zr=       t + cr;
193                 if(use_zyklus){
194                     if(i && mb->zyklus[i>>1][0]==zr && mb->zyklus[i>>1][1]==zi)
195                         break;
196                     mb->zyklus[i][0]= zr;
197                     mb->zyklus[i][1]= zi;
198                 }
199             }
200             use_zyklus = !c;
201             c |= 0xFF000000;
202             color[x + y*linesize]= c;
203             if(next_cidx < mb->cache_allocated){
204                 mb->next_cache[next_cidx  ].p[0]= cr;
205                 mb->next_cache[next_cidx  ].p[1]= ci;
206                 mb->next_cache[next_cidx++].val = c;
207             }
208         }
209         fill_from_cache(ctx, NULL, &in_cidx, &next_cidx, ci + scale/2, scale);
210     }
211     FFSWAP(void*, mb->next_cache, mb->point_cache);
212     mb->cache_used = next_cidx;
213 }
214
215 static int request_frame(AVFilterLink *link)
216 {
217     MBContext *mb = link->src->priv;
218     AVFilterBufferRef *picref = avfilter_get_video_buffer(link, AV_PERM_WRITE, mb->w, mb->h);
219     picref->video->sample_aspect_ratio = (AVRational) {1, 1};
220     picref->pts = mb->pts++;
221     picref->pos = -1;
222
223     avfilter_start_frame(link, avfilter_ref_buffer(picref, ~0));
224     draw_mandelbrot(link->src, picref->data[0], picref->linesize[0]/4, picref->pts);
225     avfilter_draw_slice(link, 0, mb->h, 1);
226     avfilter_end_frame(link);
227     avfilter_unref_buffer(picref);
228
229     return 0;
230 }
231
232 AVFilter avfilter_vsrc_mandelbrot = {
233     .name        = "mandelbrot",
234     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mandelbrot renderer"),
235
236     .priv_size = sizeof(MBContext),
237     .init      = init,
238     .uninit    = uninit,
239
240     .query_formats = query_formats,
241
242     .inputs    = (const AVFilterPad[]) {{ .name = NULL}},
243
244     .outputs   = (const AVFilterPad[]) {{ .name      = "default",
245                                     .type            = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
246                                     .request_frame   = request_frame,
247                                     .config_props    = config_props },
248                                   { .name = NULL}},
249 };