Subversion Repositories Kolibri OS

Rev

Go to most recent revision | Blame | Last modification | View Log | RSS feed

  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 "formats.h"
  31. #include "video.h"
  32. #include "internal.h"
  33. #include "libavutil/imgutils.h"
  34. #include "libavutil/opt.h"
  35. #include "libavutil/parseutils.h"
  36. #include <float.h>
  37. #include <math.h>
  38.  
  39. #define SQR(a) ((a)*(a))
  40.  
  41. enum Outer{
  42.     ITERATION_COUNT,
  43.     NORMALIZED_ITERATION_COUNT,
  44.     WHITE,
  45.     OUTZ,
  46. };
  47.  
  48. enum Inner{
  49.     BLACK,
  50.     PERIOD,
  51.     CONVTIME,
  52.     MINCOL,
  53. };
  54.  
  55. typedef struct Point {
  56.     double p[2];
  57.     uint32_t val;
  58. } Point;
  59.  
  60. typedef struct {
  61.     const AVClass *class;
  62.     int w, h;
  63.     AVRational frame_rate;
  64.     uint64_t pts;
  65.     int maxiter;
  66.     double start_x;
  67.     double start_y;
  68.     double start_scale;
  69.     double end_scale;
  70.     double end_pts;
  71.     double bailout;
  72.     enum Outer outer;
  73.     enum Inner inner;
  74.     int cache_allocated;
  75.     int cache_used;
  76.     Point *point_cache;
  77.     Point *next_cache;
  78.     double (*zyklus)[2];
  79.     uint32_t dither;
  80.  
  81.     double morphxf;
  82.     double morphyf;
  83.     double morphamp;
  84. } MBContext;
  85.  
  86. #define OFFSET(x) offsetof(MBContext, x)
  87. #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  88.  
  89. static const AVOption mandelbrot_options[] = {
  90.     {"size",        "set frame size",                OFFSET(w),       AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="640x480"},  CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  91.     {"s",           "set frame size",                OFFSET(w),       AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="640x480"},  CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  92.     {"rate",        "set frame rate",                OFFSET(frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"},  CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  93.     {"r",           "set frame rate",                OFFSET(frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="25"},  CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  94.     {"maxiter",     "set max iterations number",     OFFSET(maxiter), AV_OPT_TYPE_INT,        {.i64=7189},  1,        INT_MAX, FLAGS },
  95.     {"start_x",     "set the initial x position",    OFFSET(start_x), AV_OPT_TYPE_DOUBLE,     {.dbl=-0.743643887037158704752191506114774}, -100, 100, FLAGS },
  96.     {"start_y",     "set the initial y position",    OFFSET(start_y), AV_OPT_TYPE_DOUBLE,     {.dbl=-0.131825904205311970493132056385139}, -100, 100, FLAGS },
  97.     {"start_scale", "set the initial scale value",   OFFSET(start_scale), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=3.0},  0, FLT_MAX, FLAGS },
  98.     {"end_scale",   "set the terminal scale value",  OFFSET(end_scale), AV_OPT_TYPE_DOUBLE,   {.dbl=0.3},  0, FLT_MAX, FLAGS },
  99.     {"end_pts",     "set the terminal pts value",    OFFSET(end_pts), AV_OPT_TYPE_DOUBLE,     {.dbl=400},  0, INT64_MAX, FLAGS },
  100.     {"bailout",     "set the bailout value",         OFFSET(bailout), AV_OPT_TYPE_DOUBLE,     {.dbl=10},   0, FLT_MAX, FLAGS },
  101.     {"morphxf",     "set morph x frequency",         OFFSET(morphxf), AV_OPT_TYPE_DOUBLE,     {.dbl=0.01},   -FLT_MAX, FLT_MAX, FLAGS },
  102.     {"morphyf",     "set morph y frequency",         OFFSET(morphyf), AV_OPT_TYPE_DOUBLE,     {.dbl=0.0123}, -FLT_MAX, FLT_MAX, FLAGS },
  103.     {"morphamp",    "set morph amplitude",           OFFSET(morphamp), AV_OPT_TYPE_DOUBLE,    {.dbl=0},      -FLT_MAX, FLT_MAX, FLAGS },
  104.  
  105.     {"outer",       "set outer coloring mode",       OFFSET(outer), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=NORMALIZED_ITERATION_COUNT}, 0, INT_MAX, FLAGS, "outer" },
  106.     {"iteration_count", "set iteration count mode",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=ITERATION_COUNT}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "outer" },
  107.     {"normalized_iteration_count", "set normalized iteration count mode",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=NORMALIZED_ITERATION_COUNT}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "outer" },
  108.     {"white", "set white mode",                      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=WHITE}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "outer" },
  109.     {"outz",        "set outz mode",                 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OUTZ}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "outer" },
  110.  
  111.     {"inner",       "set inner coloring mode",       OFFSET(inner), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=MINCOL}, 0, INT_MAX, FLAGS, "inner" },
  112.     {"black",       "set black mode",                0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=BLACK}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "inner"},
  113.     {"period",      "set period mode",               0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=PERIOD}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "inner"},
  114.     {"convergence", "show time until convergence",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=CONVTIME}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "inner"},
  115.     {"mincol",      "color based on point closest to the origin of the iterations",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MINCOL}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "inner"},
  116.  
  117.     {NULL},
  118. };
  119.  
  120. AVFILTER_DEFINE_CLASS(mandelbrot);
  121.  
  122. static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
  123. {
  124.     MBContext *mb = ctx->priv;
  125.  
  126.     mb->bailout *= mb->bailout;
  127.  
  128.     mb->start_scale /=mb->h;
  129.     mb->end_scale /=mb->h;
  130.  
  131.     mb->cache_allocated = mb->w * mb->h * 3;
  132.     mb->cache_used = 0;
  133.     mb->point_cache= av_malloc(sizeof(*mb->point_cache)*mb->cache_allocated);
  134.     mb-> next_cache= av_malloc(sizeof(*mb-> next_cache)*mb->cache_allocated);
  135.     mb-> zyklus    = av_malloc(sizeof(*mb->zyklus) * (mb->maxiter+16));
  136.  
  137.     return 0;
  138. }
  139.  
  140. static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
  141. {
  142.     MBContext *mb = ctx->priv;
  143.  
  144.     av_freep(&mb->point_cache);
  145.     av_freep(&mb-> next_cache);
  146.     av_freep(&mb->zyklus);
  147. }
  148.  
  149. static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  150. {
  151.     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  152.         AV_PIX_FMT_BGR32,
  153.         AV_PIX_FMT_NONE
  154.     };
  155.  
  156.     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
  157.     return 0;
  158. }
  159.  
  160. static int config_props(AVFilterLink *inlink)
  161. {
  162.     AVFilterContext *ctx = inlink->src;
  163.     MBContext *mb = ctx->priv;
  164.  
  165.     if (av_image_check_size(mb->w, mb->h, 0, ctx) < 0)
  166.         return AVERROR(EINVAL);
  167.  
  168.     inlink->w = mb->w;
  169.     inlink->h = mb->h;
  170.     inlink->time_base = av_inv_q(mb->frame_rate);
  171.  
  172.     return 0;
  173. }
  174.  
  175. static void fill_from_cache(AVFilterContext *ctx, uint32_t *color, int *in_cidx, int *out_cidx, double py, double scale){
  176.     MBContext *mb = ctx->priv;
  177.     if(mb->morphamp)
  178.         return;
  179.     for(; *in_cidx < mb->cache_used; (*in_cidx)++){
  180.         Point *p= &mb->point_cache[*in_cidx];
  181.         int x;
  182.         if(p->p[1] > py)
  183.             break;
  184.         x= round((p->p[0] - mb->start_x) / scale + mb->w/2);
  185.         if(x<0 || x >= mb->w)
  186.             continue;
  187.         if(color) color[x] = p->val;
  188.         if(out_cidx && *out_cidx < mb->cache_allocated)
  189.             mb->next_cache[(*out_cidx)++]= *p;
  190.     }
  191. }
  192.  
  193. static int interpol(MBContext *mb, uint32_t *color, int x, int y, int linesize)
  194. {
  195.     uint32_t a,b,c,d, i;
  196.     uint32_t ipol=0xFF000000;
  197.     int dist;
  198.  
  199.     if(!x || !y || x+1==mb->w || y+1==mb->h)
  200.         return 0;
  201.  
  202.     dist= FFMAX(FFABS(x-(mb->w>>1))*mb->h, FFABS(y-(mb->h>>1))*mb->w);
  203.  
  204.     if(dist<(mb->w*mb->h>>3))
  205.         return 0;
  206.  
  207.     a=color[(x+1) + (y+0)*linesize];
  208.     b=color[(x-1) + (y+1)*linesize];
  209.     c=color[(x+0) + (y+1)*linesize];
  210.     d=color[(x+1) + (y+1)*linesize];
  211.  
  212.     if(a&&c){
  213.         b= color[(x-1) + (y+0)*linesize];
  214.         d= color[(x+0) + (y-1)*linesize];
  215.     }else if(b&&d){
  216.         a= color[(x+1) + (y-1)*linesize];
  217.         c= color[(x-1) + (y-1)*linesize];
  218.     }else if(c){
  219.         d= color[(x+0) + (y-1)*linesize];
  220.         a= color[(x-1) + (y+0)*linesize];
  221.         b= color[(x+1) + (y-1)*linesize];
  222.     }else if(d){
  223.         c= color[(x-1) + (y-1)*linesize];
  224.         a= color[(x-1) + (y+0)*linesize];
  225.         b= color[(x+1) + (y-1)*linesize];
  226.     }else
  227.         return 0;
  228.  
  229.     for(i=0; i<3; i++){
  230.         int s= 8*i;
  231.         uint8_t ac= a>>s;
  232.         uint8_t bc= b>>s;
  233.         uint8_t cc= c>>s;
  234.         uint8_t dc= d>>s;
  235.         int ipolab= (ac + bc);
  236.         int ipolcd= (cc + dc);
  237.         if(FFABS(ipolab - ipolcd) > 5)
  238.             return 0;
  239.         if(FFABS(ac-bc)+FFABS(cc-dc) > 20)
  240.             return 0;
  241.         ipol |= ((ipolab + ipolcd + 2)/4)<<s;
  242.     }
  243.     color[x + y*linesize]= ipol;
  244.     return 1;
  245. }
  246.  
  247. static void draw_mandelbrot(AVFilterContext *ctx, uint32_t *color, int linesize, int64_t pts)
  248. {
  249.     MBContext *mb = ctx->priv;
  250.     int x,y,i, in_cidx=0, next_cidx=0, tmp_cidx;
  251.     double scale= mb->start_scale*pow(mb->end_scale/mb->start_scale, pts/mb->end_pts);
  252.     int use_zyklus=0;
  253.     fill_from_cache(ctx, NULL, &in_cidx, NULL, mb->start_y+scale*(-mb->h/2-0.5), scale);
  254.     tmp_cidx= in_cidx;
  255.     memset(color, 0, sizeof(*color)*mb->w);
  256.     for(y=0; y<mb->h; y++){
  257.         int y1= y+1;
  258.         const double ci=mb->start_y+scale*(y-mb->h/2);
  259.         fill_from_cache(ctx, NULL, &in_cidx, &next_cidx, ci, scale);
  260.         if(y1<mb->h){
  261.             memset(color+linesize*y1, 0, sizeof(*color)*mb->w);
  262.             fill_from_cache(ctx, color+linesize*y1, &tmp_cidx, NULL, ci + 3*scale/2, scale);
  263.         }
  264.  
  265.         for(x=0; x<mb->w; x++){
  266.             float av_uninit(epsilon);
  267.             const double cr=mb->start_x+scale*(x-mb->w/2);
  268.             double zr=cr;
  269.             double zi=ci;
  270.             uint32_t c=0;
  271.             double dv= mb->dither / (double)(1LL<<32);
  272.             mb->dither= mb->dither*1664525+1013904223;
  273.  
  274.             if(color[x + y*linesize] & 0xFF000000)
  275.                 continue;
  276.             if(!mb->morphamp){
  277.                 if(interpol(mb, color, x, y, linesize)){
  278.                     if(next_cidx < mb->cache_allocated){
  279.                         mb->next_cache[next_cidx  ].p[0]= cr;
  280.                         mb->next_cache[next_cidx  ].p[1]= ci;
  281.                         mb->next_cache[next_cidx++].val = color[x + y*linesize];
  282.                     }
  283.                     continue;
  284.                 }
  285.             }else{
  286.                 zr += cos(pts * mb->morphxf) * mb->morphamp;
  287.                 zi += sin(pts * mb->morphyf) * mb->morphamp;
  288.             }
  289.  
  290.             use_zyklus= (x==0 || mb->inner!=BLACK ||color[x-1 + y*linesize] == 0xFF000000);
  291.             if(use_zyklus)
  292.                 epsilon= scale*1*sqrt(SQR(x-mb->w/2) + SQR(y-mb->h/2))/mb->w;
  293.  
  294. #define Z_Z2_C(outr,outi,inr,ini)\
  295.             outr= inr*inr - ini*ini + cr;\
  296.             outi= 2*inr*ini + ci;
  297.  
  298. #define Z_Z2_C_ZYKLUS(outr,outi,inr,ini, Z)\
  299.             Z_Z2_C(outr,outi,inr,ini)\
  300.             if(use_zyklus){\
  301.                 if(Z && fabs(mb->zyklus[i>>1][0]-outr)+fabs(mb->zyklus[i>>1][1]-outi) <= epsilon)\
  302.                     break;\
  303.             }\
  304.             mb->zyklus[i][0]= outr;\
  305.             mb->zyklus[i][1]= outi;\
  306.  
  307.  
  308.  
  309.             for(i=0; i<mb->maxiter-8; i++){
  310.                 double t;
  311.                 Z_Z2_C_ZYKLUS(t, zi, zr, zi, 0)
  312.                 i++;
  313.                 Z_Z2_C_ZYKLUS(zr, zi, t, zi, 1)
  314.                 i++;
  315.                 Z_Z2_C_ZYKLUS(t, zi, zr, zi, 0)
  316.                 i++;
  317.                 Z_Z2_C_ZYKLUS(zr, zi, t, zi, 1)
  318.                 i++;
  319.                 Z_Z2_C_ZYKLUS(t, zi, zr, zi, 0)
  320.                 i++;
  321.                 Z_Z2_C_ZYKLUS(zr, zi, t, zi, 1)
  322.                 i++;
  323.                 Z_Z2_C_ZYKLUS(t, zi, zr, zi, 0)
  324.                 i++;
  325.                 Z_Z2_C_ZYKLUS(zr, zi, t, zi, 1)
  326.                 if(zr*zr + zi*zi > mb->bailout){
  327.                     i-= FFMIN(7, i);
  328.                     for(; i<mb->maxiter; i++){
  329.                         zr= mb->zyklus[i][0];
  330.                         zi= mb->zyklus[i][1];
  331.                         if(zr*zr + zi*zi > mb->bailout){
  332.                             switch(mb->outer){
  333.                             case            ITERATION_COUNT:
  334.                                 zr = i;
  335.                                 c = lrintf((sin(zr)+1)*127) + lrintf((sin(zr/1.234)+1)*127)*256*256 + lrintf((sin(zr/100)+1)*127)*256;
  336.                                 break;
  337.                             case NORMALIZED_ITERATION_COUNT:
  338.                                 zr = i + log2(log(mb->bailout) / log(zr*zr + zi*zi));
  339.                                 c = lrintf((sin(zr)+1)*127) + lrintf((sin(zr/1.234)+1)*127)*256*256 + lrintf((sin(zr/100)+1)*127)*256;
  340.                                 break;
  341.                             case                      WHITE:
  342.                                 c = 0xFFFFFF;
  343.                                 break;
  344.                             case                      OUTZ:
  345.                                 zr /= mb->bailout;
  346.                                 zi /= mb->bailout;
  347.                                 c = (((int)(zr*128+128))&0xFF)*256 + (((int)(zi*128+128))&0xFF);
  348.                             }
  349.                             break;
  350.                         }
  351.                     }
  352.                     break;
  353.                 }
  354.             }
  355.             if(!c){
  356.                 if(mb->inner==PERIOD){
  357.                 int j;
  358.                 for(j=i-1; j; j--)
  359.                     if(SQR(mb->zyklus[j][0]-zr) + SQR(mb->zyklus[j][1]-zi) < epsilon*epsilon*10)
  360.                         break;
  361.                 if(j){
  362.                     c= i-j;
  363.                     c= ((c<<5)&0xE0) + ((c<<10)&0xE000) + ((c<<15)&0xE00000);
  364.                 }
  365.                 }else if(mb->inner==CONVTIME){
  366.                     c= floor(i*255.0/mb->maxiter+dv)*0x010101;
  367.                 } else if(mb->inner==MINCOL){
  368.                     int j;
  369.                     double closest=9999;
  370.                     int closest_index=0;
  371.                     for(j=i-1; j>=0; j--)
  372.                         if(SQR(mb->zyklus[j][0]) + SQR(mb->zyklus[j][1]) < closest){
  373.                             closest= SQR(mb->zyklus[j][0]) + SQR(mb->zyklus[j][1]);
  374.                             closest_index= j;
  375.                         }
  376.                     closest = sqrt(closest);
  377.                     c= lrintf((mb->zyklus[closest_index][0]/closest+1)*127+dv) + lrintf((mb->zyklus[closest_index][1]/closest+1)*127+dv)*256;
  378.                 }
  379.             }
  380.             c |= 0xFF000000;
  381.             color[x + y*linesize]= c;
  382.             if(next_cidx < mb->cache_allocated){
  383.                 mb->next_cache[next_cidx  ].p[0]= cr;
  384.                 mb->next_cache[next_cidx  ].p[1]= ci;
  385.                 mb->next_cache[next_cidx++].val = c;
  386.             }
  387.         }
  388.         fill_from_cache(ctx, NULL, &in_cidx, &next_cidx, ci + scale/2, scale);
  389.     }
  390.     FFSWAP(void*, mb->next_cache, mb->point_cache);
  391.     mb->cache_used = next_cidx;
  392.     if(mb->cache_used == mb->cache_allocated)
  393.         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Mandelbrot cache is too small!\n");
  394. }
  395.  
  396. static int request_frame(AVFilterLink *link)
  397. {
  398.     MBContext *mb = link->src->priv;
  399.     AVFrame *picref = ff_get_video_buffer(link, mb->w, mb->h);
  400.     if (!picref)
  401.         return AVERROR(ENOMEM);
  402.  
  403.     picref->sample_aspect_ratio = (AVRational) {1, 1};
  404.     picref->pts = mb->pts++;
  405.  
  406.     draw_mandelbrot(link->src, (uint32_t*)picref->data[0], picref->linesize[0]/4, picref->pts);
  407.     return ff_filter_frame(link, picref);
  408. }
  409.  
  410. static const AVFilterPad mandelbrot_outputs[] = {
  411.     {
  412.         .name          = "default",
  413.         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
  414.         .request_frame = request_frame,
  415.         .config_props  = config_props,
  416.     },
  417.     { NULL }
  418. };
  419.  
  420. AVFilter avfilter_vsrc_mandelbrot = {
  421.     .name          = "mandelbrot",
  422.     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Render a Mandelbrot fractal."),
  423.     .priv_size     = sizeof(MBContext),
  424.     .priv_class    = &mandelbrot_class,
  425.     .init          = init,
  426.     .uninit        = uninit,
  427.     .query_formats = query_formats,
  428.     .inputs        = NULL,
  429.     .outputs       = mandelbrot_outputs,
  430. };
  431.