vsrc_testsrc: allow to set the sample aspect ratio
[ffmpeg.git] / libavfilter / vsrc_testsrc.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2007 Nicolas George <nicolas.george@normalesup.org>
3  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * Misc test sources.
25  *
26  * testsrc is based on the test pattern generator demuxer by Nicolas George:
27  * http://lists.mplayerhq.hu/pipermail/ffmpeg-devel/2007-October/037845.html
28  *
29  * rgbtestsrc is ported from MPlayer libmpcodecs/vf_rgbtest.c by
30  * Michael Niedermayer.
31  */
32
33 #include <float.h>
34
35 #include "libavutil/opt.h"
36 #include "libavutil/intreadwrite.h"
37 #include "libavutil/parseutils.h"
38 #include "avfilter.h"
39
40 typedef struct {
41     const AVClass *class;
42     int h, w;
43     unsigned int nb_frame;
44     AVRational time_base;
45     int64_t pts, max_pts;
46     char *size;                 ///< video frame size
47     char *rate;                 ///< video frame rate
48     char *duration;             ///< total duration of the generated video
49     AVRational sar;             ///< sample aspect ratio
50
51     void (* fill_picture_fn)(AVFilterContext *ctx, AVFilterBufferRef *picref);
52
53     /* only used by rgbtest */
54     int rgba_map[4];
55 } TestSourceContext;
56
57 #define OFFSET(x) offsetof(TestSourceContext, x)
58
59 static const AVOption testsrc_options[]= {
60     { "size",     "set video size",     OFFSET(size),     FF_OPT_TYPE_STRING, {.str = "320x240"}, 0, 0 },
61     { "s",        "set video size",     OFFSET(size),     FF_OPT_TYPE_STRING, {.str = "320x240"}, 0, 0 },
62     { "rate",     "set video rate",     OFFSET(rate),     FF_OPT_TYPE_STRING, {.str = "25"},      0, 0 },
63     { "r",        "set video rate",     OFFSET(rate),     FF_OPT_TYPE_STRING, {.str = "25"},      0, 0 },
64     { "duration", "set video duration", OFFSET(duration), FF_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},      0, 0 },
65     { "sar",      "set video sample aspect ratio", OFFSET(sar), FF_OPT_TYPE_RATIONAL, {.dbl= 1},  0, INT_MAX },
66     { NULL },
67 };
68
69 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
70 {
71     TestSourceContext *test = ctx->priv;
72     AVRational frame_rate_q;
73     int64_t duration = -1;
74     int ret = 0;
75
76     av_opt_set_defaults2(test, 0, 0);
77
78     if ((ret = (av_set_options_string(test, args, "=", ":"))) < 0) {
79         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error parsing options string: '%s'\n", args);
80         return ret;
81     }
82
83     if ((ret = av_parse_video_size(&test->w, &test->h, test->size)) < 0) {
84         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid frame size: '%s'\n", test->size);
85         return ret;
86     }
87
88     if ((ret = av_parse_video_rate(&frame_rate_q, test->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", test->rate);
91         return ret;
92     }
93
94     if ((test->duration) && (ret = av_parse_time(&duration, test->duration, 1)) < 0) {
95         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid duration: '%s'\n", test->duration);
96         return ret;
97     }
98
99     test->time_base.num = frame_rate_q.den;
100     test->time_base.den = frame_rate_q.num;
101     test->max_pts = duration >= 0 ?
102         av_rescale_q(duration, AV_TIME_BASE_Q, test->time_base) : -1;
103     test->nb_frame = 0;
104     test->pts = 0;
105
106     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "size:%dx%d rate:%d/%d duration:%f sar:%d/%d\n",
107            test->w, test->h, frame_rate_q.num, frame_rate_q.den,
108            duration < 0 ? -1 : test->max_pts * av_q2d(test->time_base),
109            test->sar.num, test->sar.den);
110     return 0;
111 }
112
113 static int config_props(AVFilterLink *outlink)
114 {
115     TestSourceContext *test = outlink->src->priv;
116
117     outlink->w = test->w;
118     outlink->h = test->h;
119     outlink->sample_aspect_ratio = test->sar;
120     outlink->time_base = test->time_base;
121
122     return 0;
123 }
124
125 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
126 {
127     TestSourceContext *test = outlink->src->priv;
128     AVFilterBufferRef *picref;
129
130     if (test->max_pts >= 0 && test->pts > test->max_pts)
131         return AVERROR_EOF;
132     picref = avfilter_get_video_buffer(outlink, AV_PERM_WRITE,
133                                        test->w, test->h);
134     picref->pts = test->pts++;
135     picref->video->sample_aspect_ratio = test->sar;
136     test->nb_frame++;
137     test->fill_picture_fn(outlink->src, picref);
138
139     avfilter_start_frame(outlink, avfilter_ref_buffer(picref, ~0));
140     avfilter_draw_slice(outlink, 0, picref->video->h, 1);
141     avfilter_end_frame(outlink);
142     avfilter_unref_buffer(picref);
143
144     return 0;
145 }
146
147 #if CONFIG_TESTSRC_FILTER
148
149 static const char *testsrc_get_name(void *ctx)
150 {
151     return "testsrc";
152 }
153
154 static const AVClass testsrc_class = {
155     "TestSourceContext",
156     testsrc_get_name,
157     testsrc_options
158 };
159
160 /**
161  * Fill a rectangle with value val.
162  *
163  * @param val the RGB value to set
164  * @param dst pointer to the destination buffer to fill
165  * @param dst_linesize linesize of destination
166  * @param segment_width width of the segment
167  * @param x horizontal coordinate where to draw the rectangle in the destination buffer
168  * @param y horizontal coordinate where to draw the rectangle in the destination buffer
169  * @param w width  of the rectangle to draw, expressed as a number of segment_width units
170  * @param h height of the rectangle to draw, expressed as a number of segment_width units
171  */
172 static void draw_rectangle(unsigned val, uint8_t *dst, int dst_linesize, unsigned segment_width,
173                            unsigned x, unsigned y, unsigned w, unsigned h)
174 {
175     int i;
176     int step = 3;
177
178     dst += segment_width * (step * x + y * dst_linesize);
179     w *= segment_width * step;
180     h *= segment_width;
181     for (i = 0; i < h; i++) {
182         memset(dst, val, w);
183         dst += dst_linesize;
184     }
185 }
186
187 static void draw_digit(int digit, uint8_t *dst, unsigned dst_linesize,
188                        unsigned segment_width)
189 {
190 #define TOP_HBAR        1
191 #define MID_HBAR        2
192 #define BOT_HBAR        4
193 #define LEFT_TOP_VBAR   8
194 #define LEFT_BOT_VBAR  16
195 #define RIGHT_TOP_VBAR 32
196 #define RIGHT_BOT_VBAR 64
197     struct {
198         int x, y, w, h;
199     } segments[] = {
200         { 1,  0, 5, 1 }, /* TOP_HBAR */
201         { 1,  6, 5, 1 }, /* MID_HBAR */
202         { 1, 12, 5, 1 }, /* BOT_HBAR */
203         { 0,  1, 1, 5 }, /* LEFT_TOP_VBAR */
204         { 0,  7, 1, 5 }, /* LEFT_BOT_VBAR */
205         { 6,  1, 1, 5 }, /* RIGHT_TOP_VBAR */
206         { 6,  7, 1, 5 }  /* RIGHT_BOT_VBAR */
207     };
208     static const unsigned char masks[10] = {
209         /* 0 */ TOP_HBAR         |BOT_HBAR|LEFT_TOP_VBAR|LEFT_BOT_VBAR|RIGHT_TOP_VBAR|RIGHT_BOT_VBAR,
210         /* 1 */                                                        RIGHT_TOP_VBAR|RIGHT_BOT_VBAR,
211         /* 2 */ TOP_HBAR|MID_HBAR|BOT_HBAR|LEFT_BOT_VBAR                             |RIGHT_TOP_VBAR,
212         /* 3 */ TOP_HBAR|MID_HBAR|BOT_HBAR                            |RIGHT_TOP_VBAR|RIGHT_BOT_VBAR,
213         /* 4 */          MID_HBAR         |LEFT_TOP_VBAR              |RIGHT_TOP_VBAR|RIGHT_BOT_VBAR,
214         /* 5 */ TOP_HBAR|BOT_HBAR|MID_HBAR|LEFT_TOP_VBAR                             |RIGHT_BOT_VBAR,
215         /* 6 */ TOP_HBAR|BOT_HBAR|MID_HBAR|LEFT_TOP_VBAR|LEFT_BOT_VBAR               |RIGHT_BOT_VBAR,
216         /* 7 */ TOP_HBAR                                              |RIGHT_TOP_VBAR|RIGHT_BOT_VBAR,
217         /* 8 */ TOP_HBAR|BOT_HBAR|MID_HBAR|LEFT_TOP_VBAR|LEFT_BOT_VBAR|RIGHT_TOP_VBAR|RIGHT_BOT_VBAR,
218         /* 9 */ TOP_HBAR|BOT_HBAR|MID_HBAR|LEFT_TOP_VBAR              |RIGHT_TOP_VBAR|RIGHT_BOT_VBAR,
219     };
220     unsigned mask = masks[digit];
221     int i;
222
223     draw_rectangle(0, dst, dst_linesize, segment_width, 0, 0, 8, 13);
224     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(segments); i++)
225         if (mask & (1<<i))
226             draw_rectangle(255, dst, dst_linesize, segment_width,
227                            segments[i].x, segments[i].y, segments[i].w, segments[i].h);
228 }
229
230 #define GRADIENT_SIZE (6 * 256)
231
232 static void test_fill_picture(AVFilterContext *ctx, AVFilterBufferRef *picref)
233 {
234     TestSourceContext *test = ctx->priv;
235     uint8_t *p, *p0;
236     int x, y;
237     int color, color_rest;
238     int icolor;
239     int radius;
240     int quad0, quad;
241     int dquad_x, dquad_y;
242     int grad, dgrad, rgrad, drgrad;
243     int seg_size;
244     int second;
245     int i;
246     uint8_t *data = picref->data[0];
247     int width  = picref->video->w;
248     int height = picref->video->h;
249
250     /* draw colored bars and circle */
251     radius = (width + height) / 4;
252     quad0 = width * width / 4 + height * height / 4 - radius * radius;
253     dquad_y = 1 - height;
254     p0 = data;
255     for (y = 0; y < height; y++) {
256         p = p0;
257         color = 0;
258         color_rest = 0;
259         quad = quad0;
260         dquad_x = 1 - width;
261         for (x = 0; x < width; x++) {
262             icolor = color;
263             if (quad < 0)
264                 icolor ^= 7;
265             quad += dquad_x;
266             dquad_x += 2;
267             *(p++) = icolor & 1 ? 255 : 0;
268             *(p++) = icolor & 2 ? 255 : 0;
269             *(p++) = icolor & 4 ? 255 : 0;
270             color_rest += 8;
271             if (color_rest >= width) {
272                 color_rest -= width;
273                 color++;
274             }
275         }
276         quad0 += dquad_y;
277         dquad_y += 2;
278         p0 += picref->linesize[0];
279     }
280
281     /* draw sliding color line */
282     p = data + picref->linesize[0] * height * 3/4;
283     grad = (256 * test->nb_frame * test->time_base.num / test->time_base.den) %
284         GRADIENT_SIZE;
285     rgrad = 0;
286     dgrad = GRADIENT_SIZE / width;
287     drgrad = GRADIENT_SIZE % width;
288     for (x = 0; x < width; x++) {
289         *(p++) =
290             grad < 256 || grad >= 5 * 256 ? 255 :
291             grad >= 2 * 256 && grad < 4 * 256 ? 0 :
292             grad < 2 * 256 ? 2 * 256 - 1 - grad : grad - 4 * 256;
293         *(p++) =
294             grad >= 4 * 256 ? 0 :
295             grad >= 1 * 256 && grad < 3 * 256 ? 255 :
296             grad < 1 * 256 ? grad : 4 * 256 - 1 - grad;
297         *(p++) =
298             grad < 2 * 256 ? 0 :
299             grad >= 3 * 256 && grad < 5 * 256 ? 255 :
300             grad < 3 * 256 ? grad - 2 * 256 : 6 * 256 - 1 - grad;
301         grad += dgrad;
302         rgrad += drgrad;
303         if (rgrad >= GRADIENT_SIZE) {
304             grad++;
305             rgrad -= GRADIENT_SIZE;
306         }
307         if (grad >= GRADIENT_SIZE)
308             grad -= GRADIENT_SIZE;
309     }
310     for (y = height / 8; y > 0; y--) {
311         memcpy(p, p - picref->linesize[0], 3 * width);
312         p += picref->linesize[0];
313     }
314
315     /* draw digits */
316     seg_size = width / 80;
317     if (seg_size >= 1 && height >= 13 * seg_size) {
318         second = test->nb_frame * test->time_base.num / test->time_base.den;
319         x = width - (width - seg_size * 64) / 2;
320         y = (height - seg_size * 13) / 2;
321         p = data + (x*3 + y * picref->linesize[0]);
322         for (i = 0; i < 8; i++) {
323             p -= 3 * 8 * seg_size;
324             draw_digit(second % 10, p, picref->linesize[0], seg_size);
325             second /= 10;
326             if (second == 0)
327                 break;
328         }
329     }
330 }
331
332 static av_cold int test_init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
333 {
334     TestSourceContext *test = ctx->priv;
335
336     test->class = &testsrc_class;
337     test->fill_picture_fn = test_fill_picture;
338     return init(ctx, args, opaque);
339 }
340
341 static int test_query_formats(AVFilterContext *ctx)
342 {
343     static const enum PixelFormat pix_fmts[] = {
344         PIX_FMT_RGB24, PIX_FMT_NONE
345     };
346     avfilter_set_common_pixel_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
347     return 0;
348 }
349
350 AVFilter avfilter_vsrc_testsrc = {
351     .name      = "testsrc",
352     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Generate test pattern."),
353     .priv_size = sizeof(TestSourceContext),
354     .init      = test_init,
355
356     .query_formats   = test_query_formats,
357
358     .inputs    = (AVFilterPad[]) {{ .name = NULL}},
359
360     .outputs   = (AVFilterPad[]) {{ .name = "default",
361                                     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
362                                     .request_frame = request_frame,
363                                     .config_props  = config_props, },
364                                   { .name = NULL }},
365 };
366
367 #endif /* CONFIG_TESTSRC_FILTER */
368
369 #if CONFIG_RGBTESTSRC_FILTER
370
371 static const char *rgbtestsrc_get_name(void *ctx)
372 {
373     return "rgbtestsrc";
374 }
375
376 static const AVClass rgbtestsrc_class = {
377     "RGBTestSourceContext",
378     rgbtestsrc_get_name,
379     testsrc_options
380 };
381
382 #define R 0
383 #define G 1
384 #define B 2
385 #define A 3
386
387 static void rgbtest_put_pixel(uint8_t *dst, int dst_linesize,
388                               int x, int y, int r, int g, int b, enum PixelFormat fmt,
389                               int rgba_map[4])
390 {
391     int32_t v;
392     uint8_t *p;
393
394     switch (fmt) {
395     case PIX_FMT_BGR444: ((uint16_t*)(dst + y*dst_linesize))[x] = ((r >> 4) << 8) | ((g >> 4) << 4) | (b >> 4); break;
396     case PIX_FMT_RGB444: ((uint16_t*)(dst + y*dst_linesize))[x] = ((b >> 4) << 8) | ((g >> 4) << 4) | (r >> 4); break;
397     case PIX_FMT_BGR555: ((uint16_t*)(dst + y*dst_linesize))[x] = ((r>>3)<<10) | ((g>>3)<<5) | (b>>3); break;
398     case PIX_FMT_RGB555: ((uint16_t*)(dst + y*dst_linesize))[x] = ((b>>3)<<10) | ((g>>3)<<5) | (r>>3); break;
399     case PIX_FMT_BGR565: ((uint16_t*)(dst + y*dst_linesize))[x] = ((r>>3)<<11) | ((g>>2)<<5) | (b>>3); break;
400     case PIX_FMT_RGB565: ((uint16_t*)(dst + y*dst_linesize))[x] = ((b>>3)<<11) | ((g>>2)<<5) | (r>>3); break;
401     case PIX_FMT_RGB24:
402     case PIX_FMT_BGR24:
403         v = (r << (rgba_map[R]*8)) + (g << (rgba_map[G]*8)) + (b << (rgba_map[B]*8));
404         p = dst + 3*x + y*dst_linesize;
405         AV_WL24(p, v);
406         break;
407     case PIX_FMT_RGBA:
408     case PIX_FMT_BGRA:
409     case PIX_FMT_ARGB:
410     case PIX_FMT_ABGR:
411         v = (r << (rgba_map[R]*8)) + (g << (rgba_map[G]*8)) + (b << (rgba_map[B]*8));
412         p = dst + 4*x + y*dst_linesize;
413         AV_WL32(p, v);
414         break;
415     }
416 }
417
418 static void rgbtest_fill_picture(AVFilterContext *ctx, AVFilterBufferRef *picref)
419 {
420     TestSourceContext *test = ctx->priv;
421     int x, y, w = picref->video->w, h = picref->video->h;
422
423     for (y = 0; y < h; y++) {
424          for (x = 0; x < picref->video->w; x++) {
425              int c = 256*x/w;
426              int r = 0, g = 0, b = 0;
427
428              if      (3*y < h  ) r = c;
429              else if (3*y < 2*h) g = c;
430              else                b = c;
431
432              rgbtest_put_pixel(picref->data[0], picref->linesize[0], x, y, r, g, b,
433                                ctx->outputs[0]->format, test->rgba_map);
434          }
435      }
436 }
437
438 static av_cold int rgbtest_init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
439 {
440     TestSourceContext *test = ctx->priv;
441
442     test->class = &rgbtestsrc_class;
443     test->fill_picture_fn = rgbtest_fill_picture;
444     return init(ctx, args, opaque);
445 }
446
447 static int rgbtest_query_formats(AVFilterContext *ctx)
448 {
449     static const enum PixelFormat pix_fmts[] = {
450         PIX_FMT_RGBA, PIX_FMT_ARGB, PIX_FMT_BGRA, PIX_FMT_ABGR,
451         PIX_FMT_BGR24, PIX_FMT_RGB24,
452         PIX_FMT_RGB444, PIX_FMT_BGR444,
453         PIX_FMT_RGB565, PIX_FMT_BGR565,
454         PIX_FMT_RGB555, PIX_FMT_BGR555,
455         PIX_FMT_NONE
456     };
457     avfilter_set_common_pixel_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
458     return 0;
459 }
460
461 static int rgbtest_config_props(AVFilterLink *outlink)
462 {
463     TestSourceContext *test = outlink->src->priv;
464
465     switch (outlink->format) {
466     case PIX_FMT_ARGB:  test->rgba_map[A] = 0; test->rgba_map[R] = 1; test->rgba_map[G] = 2; test->rgba_map[B] = 3; break;
467     case PIX_FMT_ABGR:  test->rgba_map[A] = 0; test->rgba_map[B] = 1; test->rgba_map[G] = 2; test->rgba_map[R] = 3; break;
468     case PIX_FMT_RGBA:
469     case PIX_FMT_RGB24: test->rgba_map[R] = 0; test->rgba_map[G] = 1; test->rgba_map[B] = 2; test->rgba_map[A] = 3; break;
470     case PIX_FMT_BGRA:
471     case PIX_FMT_BGR24: test->rgba_map[B] = 0; test->rgba_map[G] = 1; test->rgba_map[R] = 2; test->rgba_map[A] = 3; break;
472     }
473
474     return config_props(outlink);
475 }
476
477 AVFilter avfilter_vsrc_rgbtestsrc = {
478     .name      = "rgbtestsrc",
479     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Generate RGB test pattern."),
480     .priv_size = sizeof(TestSourceContext),
481     .init      = rgbtest_init,
482
483     .query_formats   = rgbtest_query_formats,
484
485     .inputs    = (AVFilterPad[]) {{ .name = NULL}},
486
487     .outputs   = (AVFilterPad[]) {{ .name = "default",
488                                     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
489                                     .request_frame = request_frame,
490                                     .config_props  = rgbtest_config_props, },
491                                   { .name = NULL }},
492 };
493
494 #endif /* CONFIG_RGBTESTSRC_FILTER */