О чём статья
Мне нравятся разные 2D эффекты типа дизеринга или pixel sort и я написал несколько плагинов для Paint Dot Net, но они были только для статичных изображений, а мне захотелось сделать то же самое, только для видео и сейчас я опишу какие были подводные.
Как вообще можно сделать видео фильтр?
Существуют программы, для которых можно написать свой видео плагин и он будет что-нибудь делать с кадрами видео. Это похоже на плагины LADSPA, которые обрабатывают аудио сигналы в Audacity или плагины к Фотошопу. Вот некоторые из этих программ:
GStreamer - этот фреймворк может использоваться другими приложениями для манипуляциями над видео, но он так же может самостоятельно открывать файлы и конвертировать их через программу gst-launch-1.0. Для GStreamer можно написать видео плагин пользуясь этой документацией. Мне показалось что юзерам будет сложно скачать 150 мб программы и завести всё это, поэтому я отказался от создания плагинов для GStreamer.
FFmpeg - эта программа способна конвертировать видео любого формата. Вы конечно можете написать весь видео фильтр через -filter_complex, но FFmpeg поддерживает frei0r плагины, которые можно написать на C++. Я же захотел немножечко свой велосипед, поэтому мне это не подошло.
OBS Studio - для этой программы тоже можно написать фильтр. Его так же надо писать на сях и компилировать как и в случае с первыми вариантами. Видео фильтр будет применяться для всех кадров получаемых при записи через OBS.
VirtualDub - даже на Хабре есть статья как писать плагин к этой программе. Но VirtualDub доступен только для Windows.
AviSynth - тоже поддерживает возможность создания плагинов, но работает только в Windows.
Shotcut - открытый видео редактор, почти весь работает на сторонних видео и аудио фильтрах. Ну а как там писать плагины - гайды есть. Даже frei0r поддерживается. К сожалению у меня в Линуксе Шоткат не видит некоторые фильтры и разрабы мне не помогли советом перекинуть фильтры с билда на Юбунту к себе в Арч. На Винде-то всё работает ;-/
Kega Fusion - это эмулятор игр для Сеги. Его автор Stive Snake расщедрился на создание графических плагинов к которым ещё и прикрепил исходники (см. раздел с плагинами). Хоть это и эмулятор, но его эффекты очень интересны и я, зная как работает API плагинов, пытался воссоздать декодер плагинов, но не вышло. Я не понял как там кадры устроены, слишком длинный pitch у битмапа, если вы в этом разбираетесь, то помогите мне и я добавлю декодер этих плагинов себе в SEZE.
MPV - универсальный видео плеер позволяющий накладывать на видео пиксельные шейдеры и даже конвертировать всё в файл.
Теоретически, даже в VLC плеере можно сделать фильтр на вывод, но как вы поняли, ни одни из этих вариантов я не выбрал и сделал свой православный конвертер с эффектами и выложил на Гитхабе.
SEZE II
Программа имеет такое название, потому что я допустил ошибку в слове size и ничего больше не придумал как назвать программу именно так. Кстати, оказалось что в китайском языке слово seze обозначает цвет, что символично, учитывая назначение программы. II это римская цифра 2, потому что это моя вторая попытка сделать эту прогу, теперь она с интерфейсом и более юзер-френдли.
![Упрощённая схема работы SEZE II Упрощённая схема работы SEZE II](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/e30/b62/7c0/e30b627c010f0836d4cec482438786ff.png)
Программа SEZE написана на С++ и использует FFmpeg API для работы с видео. Кадры из видео преобразуются в нужный создателю плагина формат и раздаются потокам процессора для обработки. Затем, прошедшие через фильтр кадры выводятся на экран посредством SDL2 и записываются в выходное видео в высоком качестве (libx264rgb, crf 0, RGB24, без звука).
Сама по себе программа консольная и чтобы узнать все её команды, запустите seze в консоли без параметров или с -h ключом. Так же есть простая GUI версия, но она не имеет всех опций CLI версии. Для применения эффекта требуется файл фильтра, который является .dll или.so файлом и подключается при запуске программы. В репозитории проекта есть API к плагинам в виде одного хедера, его можно использовать для создания собственного плагина. Автор плагина сам решает какие опции будет получать плагин, в каком формат будут изображения из видео и какие оптимизации применять при компиляции. Как сделать плагин, можно узнать здесь. Для обладателей Windows доступны Drag'N'Drop-батники, на которые можно перетащить ярлык с видео файлом и обработка сразу начнётся без ручного выставления настроек.
Коллекция плагинов
Зацените видео с демонстрацией эффектов, так же в нём есть инструкция по установке и запуску программы:
В папке plugins есть реализации моих видео фильтров, они оптимизированы для Pentium II MMX на Windows x32 и для SSE2 на Linux x64. Если вам интересно, то вы можете написать собственный фильтр и отправить его мне, исходники не обязательны. Я добавлю ваш эффект в следующий релиз. Так же вы можете скинуть и исходники, тогда они пойдут в репозиторий и я напишу вас как автора в ридми.
Ну а сейчас я буду издеваться над картинкой Лены:
![tvsim color noise.bat tvsim color noise.bat](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/946/9c2/239/9469c2239d503ae07fa46f6bb5b92564.png)
![tvsim bw ringing.bat tvsim bw ringing.bat](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/da5/674/084/da5674084725eac47558ed3c64f096dc.png)
![colorop rnd.bat colorop rnd.bat](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/db5/66f/dc4/db566fdc4b01407336f7d34e373deac0.png)
![YUVA classic.bat YUVA classic.bat](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/5f3/c25/f49/5f3c25f49d17fa2e6d59f1d8475363b7.png)
![lineswap.bat lineswap.bat](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/f9b/b6f/065/f9bb6f065bc5d238af32bbeb5f1cb98b.png)
![pixelsort h.bat pixelsort h.bat](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/15e/4c2/a5a/15e4c2a5a888503c48b56133dd5d498a.png)
![stars lights diagonal.bat stars lights diagonal.bat](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/394/9b9/048/3949b904866388cb3d413c295854fffe.png)
![rdither.bat rdither.bat](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/ae6/e6f/a5c/ae6e6fa5cdadc1f2ea6037236743a7db.png)
TVsim - эффект имитирует работу аналогового телевизора. Доступны стандартные разрешения, ЧБ цвет и NTSC формат. AM-модуляцию не вышло добавить. Имитируется ТВ сигнал с гасящими импульсами, пустыми строками, уровнями напряжения и на это всё накладывается шум, из-за чего получаются правдоподобные помехи. Так же есть затухание кинескопа, интерлейсинг и эффект Гиббса (Ringing artifact).
Colorop - этим эффектом можно применять математические операции к цветовым компонентам, например к красному оттенку применить операцию XOR со случайным.числом
YUVA - это мой очень старый видео эффект. Он не в папке свободных плагинов, потому что его код настолько убогий и медленный, что его лучше не видеть никому.
Lineswap - строки случайным образом копируются вверх или вниз несколько раз.
Pixelsort - популярный эффект, пиксели сортируются по яркости или другим признакам в пределах интервалов. Пока что выглядит не так шикарно как на картинках в интернете.
Rdither - дизеринг со случайным узором, использует 3-битную палитру из 8-и цветов.
Stars - рисует звёздочки с 8-ю лучами, которые появляются на самых ярких пикселях.
Почти у каждого эффекта есть собственные команды для настроек, которые можно увидеть в консоли при их запуске. Команды передаются через ключ --opts "всё что в кавычках уже будет относиться к командам для плагина".
Примечания
Почему файлы большие? - они в lossless качестве, поэтому большие. Используйте параметр запуска --noraw и тогда видео будет сжато получше, но качество будет хуже.
Как скомпилировать? - используется система сборки SCons, так что вам понадобится интерпретатор питона и сама система сборки. Её можно скачать через pip. Другие подробности смотрите здесь.
Звук - на выходе в видео нет звука, это потому что звуковой поток игнорируется и я с ним никогда не работал, поэтому не добавил его поддержку.
Почему хэши не совпадают? - однажды меня спросили почему libstdc++ имеет не тот размер что в официальном релизе и нет ли там вирусов. Вирусов нигде нет, все программы и библиотеки урезаны с помощью утилиты strip и пожаты с помощью UPX с опцией --ultra-brute. Если вы не доверяете моим билдам, то можете лично собрать всё из исходников.
Это лучше чем альтернативы? - конечно нет, я эту программу только вчера выложил, но думаю что лёгкий вес и многопоточность являются её преимуществом. FFmpeg сам по себе быстро работает, а собрано всё с оптимизациями на C++. Оптимизировать остаётся только сами алгоритмы эффектов.
Ссылки
Репозиторий SEZE II на Гитхабе - MIT лицуха. Можете скопировать себе реп и делать что угодно. Предлагайте свои улучшения и рассказывайте друзьям прогерам.
Современный гайд по FFmpeg API - модерн-уроки. Примеры кода в FFmpeg года аж 2001-го и компилятор часто ругается что функции устарели, поэтому используйте именно это руководство.
Паблик в ВК - тут будет инфа о новых эффектах.
Автор статьи является разработчиком этой программы, поэтому вы можете в комментариях спросить что-то по коду или предложить улучшения.