tiff: Check that there is no aliasing in pixel format selection
[ffmpeg.git] / libavcodec / imgconvert.c
1 /*
2  * Misc image conversion routines
3  * Copyright (c) 2001, 2002, 2003 Fabrice Bellard
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 image conversion routines
25  */
26
27 /* TODO:
28  * - write 'ffimg' program to test all the image related stuff
29  * - move all api to slice based system
30  * - integrate deinterlacing, postprocessing and scaling in the conversion process
31  */
32
33 #include "avcodec.h"
34 #include "imgconvert.h"
35 #include "internal.h"
36 #include "mathops.h"
37 #include "libavutil/colorspace.h"
38 #include "libavutil/common.h"
39 #include "libavutil/pixdesc.h"
40 #include "libavutil/imgutils.h"
41
42 void avcodec_get_chroma_sub_sample(enum AVPixelFormat pix_fmt, int *h_shift, int *v_shift)
43 {
44     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(pix_fmt);
45     *h_shift = desc->log2_chroma_w;
46     *v_shift = desc->log2_chroma_h;
47 }
48
49 static int is_gray(const AVPixFmtDescriptor *desc)
50 {
51     return desc->nb_components - (desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_ALPHA) == 1;
52 }
53
54 int avcodec_get_pix_fmt_loss(enum AVPixelFormat dst_pix_fmt,
55                              enum AVPixelFormat src_pix_fmt,
56                              int has_alpha)
57 {
58     const AVPixFmtDescriptor *src_desc = av_pix_fmt_desc_get(src_pix_fmt);
59     const AVPixFmtDescriptor *dst_desc = av_pix_fmt_desc_get(dst_pix_fmt);
60     int loss, i, nb_components = FFMIN(src_desc->nb_components,
61                                        dst_desc->nb_components);
62
63     /* compute loss */
64     loss = 0;
65
66     if (dst_pix_fmt == src_pix_fmt)
67         return 0;
68
69     for (i = 0; i < nb_components; i++)
70         if (src_desc->comp[i].depth_minus1 > dst_desc->comp[i].depth_minus1)
71             loss |= FF_LOSS_DEPTH;
72
73     if (dst_desc->log2_chroma_w > src_desc->log2_chroma_w ||
74         dst_desc->log2_chroma_h > src_desc->log2_chroma_h)
75         loss |= FF_LOSS_RESOLUTION;
76
77     if ((src_desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB) != (dst_desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB))
78         loss |= FF_LOSS_COLORSPACE;
79
80     if (has_alpha && !(dst_desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_ALPHA) &&
81          (dst_desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_ALPHA))
82         loss |= FF_LOSS_ALPHA;
83
84     if (dst_pix_fmt == AV_PIX_FMT_PAL8 && !is_gray(src_desc))
85         return loss | FF_LOSS_COLORQUANT;
86
87     if (src_desc->nb_components > dst_desc->nb_components)
88         if (is_gray(dst_desc))
89             loss |= FF_LOSS_CHROMA;
90
91     return loss;
92 }
93
94 static enum AVPixelFormat avcodec_find_best_pix_fmt1(enum AVPixelFormat *pix_fmt_list,
95                                       enum AVPixelFormat src_pix_fmt,
96                                       int has_alpha,
97                                       int loss_mask)
98 {
99     int dist, i, loss, min_dist;
100     enum AVPixelFormat dst_pix_fmt;
101
102     /* find exact color match with smallest size */
103     dst_pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
104     min_dist = 0x7fffffff;
105     i = 0;
106     while (pix_fmt_list[i] != AV_PIX_FMT_NONE) {
107         enum AVPixelFormat pix_fmt = pix_fmt_list[i];
108
109         if (i > AV_PIX_FMT_NB) {
110             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Pixel format list longer than expected, "
111                    "it is either not properly terminated or contains duplicates\n");
112             return AV_PIX_FMT_NONE;
113         }
114
115         loss = avcodec_get_pix_fmt_loss(pix_fmt, src_pix_fmt, has_alpha) & loss_mask;
116         if (loss == 0) {
117             dist = av_get_bits_per_pixel(av_pix_fmt_desc_get(pix_fmt));
118             if (dist < min_dist) {
119                 min_dist = dist;
120                 dst_pix_fmt = pix_fmt;
121             }
122         }
123         i++;
124     }
125     return dst_pix_fmt;
126 }
127
128 enum AVPixelFormat avcodec_find_best_pix_fmt2(enum AVPixelFormat *pix_fmt_list,
129                                             enum AVPixelFormat src_pix_fmt,
130                                             int has_alpha, int *loss_ptr)
131 {
132     enum AVPixelFormat dst_pix_fmt;
133     int loss_mask, i;
134     static const int loss_mask_order[] = {
135         ~0, /* no loss first */
136         ~FF_LOSS_ALPHA,
137         ~FF_LOSS_RESOLUTION,
138         ~(FF_LOSS_COLORSPACE | FF_LOSS_RESOLUTION),
139         ~FF_LOSS_COLORQUANT,
140         ~FF_LOSS_DEPTH,
141         0,
142     };
143
144     /* try with successive loss */
145     i = 0;
146     for(;;) {
147         loss_mask = loss_mask_order[i++];
148         dst_pix_fmt = avcodec_find_best_pix_fmt1(pix_fmt_list, src_pix_fmt,
149                                                  has_alpha, loss_mask);
150         if (dst_pix_fmt >= 0)
151             goto found;
152         if (loss_mask == 0)
153             break;
154     }
155     return AV_PIX_FMT_NONE;
156  found:
157     if (loss_ptr)
158         *loss_ptr = avcodec_get_pix_fmt_loss(dst_pix_fmt, src_pix_fmt, has_alpha);
159     return dst_pix_fmt;
160 }
161
162 /* 2x2 -> 1x1 */
163 void ff_shrink22(uint8_t *dst, int dst_wrap,
164                      const uint8_t *src, int src_wrap,
165                      int width, int height)
166 {
167     int w;
168     const uint8_t *s1, *s2;
169     uint8_t *d;
170
171     for(;height > 0; height--) {
172         s1 = src;
173         s2 = s1 + src_wrap;
174         d = dst;
175         for(w = width;w >= 4; w-=4) {
176             d[0] = (s1[0] + s1[1] + s2[0] + s2[1] + 2) >> 2;
177             d[1] = (s1[2] + s1[3] + s2[2] + s2[3] + 2) >> 2;
178             d[2] = (s1[4] + s1[5] + s2[4] + s2[5] + 2) >> 2;
179             d[3] = (s1[6] + s1[7] + s2[6] + s2[7] + 2) >> 2;
180             s1 += 8;
181             s2 += 8;
182             d += 4;
183         }
184         for(;w > 0; w--) {
185             d[0] = (s1[0] + s1[1] + s2[0] + s2[1] + 2) >> 2;
186             s1 += 2;
187             s2 += 2;
188             d++;
189         }
190         src += 2 * src_wrap;
191         dst += dst_wrap;
192     }
193 }
194
195 /* 4x4 -> 1x1 */
196 void ff_shrink44(uint8_t *dst, int dst_wrap,
197                      const uint8_t *src, int src_wrap,
198                      int width, int height)
199 {
200     int w;
201     const uint8_t *s1, *s2, *s3, *s4;
202     uint8_t *d;
203
204     for(;height > 0; height--) {
205         s1 = src;
206         s2 = s1 + src_wrap;
207         s3 = s2 + src_wrap;
208         s4 = s3 + src_wrap;
209         d = dst;
210         for(w = width;w > 0; w--) {
211             d[0] = (s1[0] + s1[1] + s1[2] + s1[3] +
212                     s2[0] + s2[1] + s2[2] + s2[3] +
213                     s3[0] + s3[1] + s3[2] + s3[3] +
214                     s4[0] + s4[1] + s4[2] + s4[3] + 8) >> 4;
215             s1 += 4;
216             s2 += 4;
217             s3 += 4;
218             s4 += 4;
219             d++;
220         }
221         src += 4 * src_wrap;
222         dst += dst_wrap;
223     }
224 }
225
226 /* 8x8 -> 1x1 */
227 void ff_shrink88(uint8_t *dst, int dst_wrap,
228                      const uint8_t *src, int src_wrap,
229                      int width, int height)
230 {
231     int w, i;
232
233     for(;height > 0; height--) {
234         for(w = width;w > 0; w--) {
235             int tmp=0;
236             for(i=0; i<8; i++){
237                 tmp += src[0] + src[1] + src[2] + src[3] + src[4] + src[5] + src[6] + src[7];
238                 src += src_wrap;
239             }
240             *(dst++) = (tmp + 32)>>6;
241             src += 8 - 8*src_wrap;
242         }
243         src += 8*src_wrap - 8*width;
244         dst += dst_wrap - width;
245     }
246 }
247
248 /* return true if yuv planar */
249 static inline int is_yuv_planar(const AVPixFmtDescriptor *desc)
250 {
251     return (!(desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB) &&
252              (desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_PLANAR));
253 }
254
255 int av_picture_crop(AVPicture *dst, const AVPicture *src,
256                     enum AVPixelFormat pix_fmt, int top_band, int left_band)
257 {
258     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(pix_fmt);
259     int y_shift;
260     int x_shift;
261
262     if (pix_fmt < 0 || pix_fmt >= AV_PIX_FMT_NB || !is_yuv_planar(desc))
263         return -1;
264
265     y_shift = desc->log2_chroma_h;
266     x_shift = desc->log2_chroma_w;
267
268     dst->data[0] = src->data[0] + (top_band * src->linesize[0]) + left_band;
269     dst->data[1] = src->data[1] + ((top_band >> y_shift) * src->linesize[1]) + (left_band >> x_shift);
270     dst->data[2] = src->data[2] + ((top_band >> y_shift) * src->linesize[2]) + (left_band >> x_shift);
271
272     dst->linesize[0] = src->linesize[0];
273     dst->linesize[1] = src->linesize[1];
274     dst->linesize[2] = src->linesize[2];
275     return 0;
276 }
277
278 int av_picture_pad(AVPicture *dst, const AVPicture *src, int height, int width,
279                    enum AVPixelFormat pix_fmt, int padtop, int padbottom, int padleft, int padright,
280             int *color)
281 {
282     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(pix_fmt);
283     uint8_t *optr;
284     int y_shift;
285     int x_shift;
286     int yheight;
287     int i, y;
288
289     if (pix_fmt < 0 || pix_fmt >= AV_PIX_FMT_NB ||
290         !is_yuv_planar(desc)) return -1;
291
292     for (i = 0; i < 3; i++) {
293         x_shift = i ? desc->log2_chroma_w : 0;
294         y_shift = i ? desc->log2_chroma_h : 0;
295
296         if (padtop || padleft) {
297             memset(dst->data[i], color[i],
298                 dst->linesize[i] * (padtop >> y_shift) + (padleft >> x_shift));
299         }
300
301         if (padleft || padright) {
302             optr = dst->data[i] + dst->linesize[i] * (padtop >> y_shift) +
303                 (dst->linesize[i] - (padright >> x_shift));
304             yheight = (height - 1 - (padtop + padbottom)) >> y_shift;
305             for (y = 0; y < yheight; y++) {
306                 memset(optr, color[i], (padleft + padright) >> x_shift);
307                 optr += dst->linesize[i];
308             }
309         }
310
311         if (src) { /* first line */
312             uint8_t *iptr = src->data[i];
313             optr = dst->data[i] + dst->linesize[i] * (padtop >> y_shift) +
314                     (padleft >> x_shift);
315             memcpy(optr, iptr, (width - padleft - padright) >> x_shift);
316             iptr += src->linesize[i];
317             optr = dst->data[i] + dst->linesize[i] * (padtop >> y_shift) +
318                 (dst->linesize[i] - (padright >> x_shift));
319             yheight = (height - 1 - (padtop + padbottom)) >> y_shift;
320             for (y = 0; y < yheight; y++) {
321                 memset(optr, color[i], (padleft + padright) >> x_shift);
322                 memcpy(optr + ((padleft + padright) >> x_shift), iptr,
323                        (width - padleft - padright) >> x_shift);
324                 iptr += src->linesize[i];
325                 optr += dst->linesize[i];
326             }
327         }
328
329         if (padbottom || padright) {
330             optr = dst->data[i] + dst->linesize[i] *
331                 ((height - padbottom) >> y_shift) - (padright >> x_shift);
332             memset(optr, color[i],dst->linesize[i] *
333                 (padbottom >> y_shift) + (padright >> x_shift));
334         }
335     }
336     return 0;
337 }
338
339 #if FF_API_DEINTERLACE
340
341 #if HAVE_MMX_EXTERNAL
342 #define deinterlace_line_inplace ff_deinterlace_line_inplace_mmx
343 #define deinterlace_line         ff_deinterlace_line_mmx
344 #else
345 #define deinterlace_line_inplace deinterlace_line_inplace_c
346 #define deinterlace_line         deinterlace_line_c
347
348 /* filter parameters: [-1 4 2 4 -1] // 8 */
349 static void deinterlace_line_c(uint8_t *dst,
350                              const uint8_t *lum_m4, const uint8_t *lum_m3,
351                              const uint8_t *lum_m2, const uint8_t *lum_m1,
352                              const uint8_t *lum,
353                              int size)
354 {
355     const uint8_t *cm = ff_crop_tab + MAX_NEG_CROP;
356     int sum;
357
358     for(;size > 0;size--) {
359         sum = -lum_m4[0];
360         sum += lum_m3[0] << 2;
361         sum += lum_m2[0] << 1;
362         sum += lum_m1[0] << 2;
363         sum += -lum[0];
364         dst[0] = cm[(sum + 4) >> 3];
365         lum_m4++;
366         lum_m3++;
367         lum_m2++;
368         lum_m1++;
369         lum++;
370         dst++;
371     }
372 }
373
374 static void deinterlace_line_inplace_c(uint8_t *lum_m4, uint8_t *lum_m3,
375                                        uint8_t *lum_m2, uint8_t *lum_m1,
376                                        uint8_t *lum, int size)
377 {
378     const uint8_t *cm = ff_crop_tab + MAX_NEG_CROP;
379     int sum;
380
381     for(;size > 0;size--) {
382         sum = -lum_m4[0];
383         sum += lum_m3[0] << 2;
384         sum += lum_m2[0] << 1;
385         lum_m4[0]=lum_m2[0];
386         sum += lum_m1[0] << 2;
387         sum += -lum[0];
388         lum_m2[0] = cm[(sum + 4) >> 3];
389         lum_m4++;
390         lum_m3++;
391         lum_m2++;
392         lum_m1++;
393         lum++;
394     }
395 }
396 #endif /* !HAVE_MMX_EXTERNAL */
397
398 /* deinterlacing : 2 temporal taps, 3 spatial taps linear filter. The
399    top field is copied as is, but the bottom field is deinterlaced
400    against the top field. */
401 static void deinterlace_bottom_field(uint8_t *dst, int dst_wrap,
402                                     const uint8_t *src1, int src_wrap,
403                                     int width, int height)
404 {
405     const uint8_t *src_m2, *src_m1, *src_0, *src_p1, *src_p2;
406     int y;
407
408     src_m2 = src1;
409     src_m1 = src1;
410     src_0=&src_m1[src_wrap];
411     src_p1=&src_0[src_wrap];
412     src_p2=&src_p1[src_wrap];
413     for(y=0;y<(height-2);y+=2) {
414         memcpy(dst,src_m1,width);
415         dst += dst_wrap;
416         deinterlace_line(dst,src_m2,src_m1,src_0,src_p1,src_p2,width);
417         src_m2 = src_0;
418         src_m1 = src_p1;
419         src_0 = src_p2;
420         src_p1 += 2*src_wrap;
421         src_p2 += 2*src_wrap;
422         dst += dst_wrap;
423     }
424     memcpy(dst,src_m1,width);
425     dst += dst_wrap;
426     /* do last line */
427     deinterlace_line(dst,src_m2,src_m1,src_0,src_0,src_0,width);
428 }
429
430 static int deinterlace_bottom_field_inplace(uint8_t *src1, int src_wrap,
431                                             int width, int height)
432 {
433     uint8_t *src_m1, *src_0, *src_p1, *src_p2;
434     int y;
435     uint8_t *buf;
436     buf = av_malloc(width);
437     if (!buf)
438         return AVERROR(ENOMEM);
439
440     src_m1 = src1;
441     memcpy(buf,src_m1,width);
442     src_0=&src_m1[src_wrap];
443     src_p1=&src_0[src_wrap];
444     src_p2=&src_p1[src_wrap];
445     for(y=0;y<(height-2);y+=2) {
446         deinterlace_line_inplace(buf,src_m1,src_0,src_p1,src_p2,width);
447         src_m1 = src_p1;
448         src_0 = src_p2;
449         src_p1 += 2*src_wrap;
450         src_p2 += 2*src_wrap;
451     }
452     /* do last line */
453     deinterlace_line_inplace(buf,src_m1,src_0,src_0,src_0,width);
454     av_free(buf);
455     return 0;
456 }
457
458 int avpicture_deinterlace(AVPicture *dst, const AVPicture *src,
459                           enum AVPixelFormat pix_fmt, int width, int height)
460 {
461     int i, ret;
462
463     if (pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV420P &&
464         pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUVJ420P &&
465         pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV422P &&
466         pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUVJ422P &&
467         pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV444P &&
468         pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV411P &&
469         pix_fmt != AV_PIX_FMT_GRAY8)
470         return -1;
471     if ((width & 3) != 0 || (height & 3) != 0)
472         return -1;
473
474     for(i=0;i<3;i++) {
475         if (i == 1) {
476             switch(pix_fmt) {
477             case AV_PIX_FMT_YUVJ420P:
478             case AV_PIX_FMT_YUV420P:
479                 width >>= 1;
480                 height >>= 1;
481                 break;
482             case AV_PIX_FMT_YUV422P:
483             case AV_PIX_FMT_YUVJ422P:
484                 width >>= 1;
485                 break;
486             case AV_PIX_FMT_YUV411P:
487                 width >>= 2;
488                 break;
489             default:
490                 break;
491             }
492             if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_GRAY8) {
493                 break;
494             }
495         }
496         if (src == dst) {
497             ret = deinterlace_bottom_field_inplace(dst->data[i],
498                                                    dst->linesize[i],
499                                                    width, height);
500             if (ret < 0)
501                 return ret;
502         } else {
503             deinterlace_bottom_field(dst->data[i],dst->linesize[i],
504                                         src->data[i], src->linesize[i],
505                                         width, height);
506         }
507     }
508     emms_c();
509     return 0;
510 }
511
512 #endif /* FF_API_DEINTERLACE */