lavfi: merge start_frame/draw_slice/end_frame
[ffmpeg.git] / libavfilter / avfilter.h
1 /*
2  * filter layer
3  * Copyright (c) 2007 Bobby Bingham
4  *
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13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
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16  *
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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 #ifndef AVFILTER_AVFILTER_H
23 #define AVFILTER_AVFILTER_H
24
25 #include "libavutil/avutil.h"
26 #include "libavutil/log.h"
27 #include "libavutil/samplefmt.h"
28 #include "libavutil/pixfmt.h"
29 #include "libavutil/rational.h"
30 #include "libavcodec/avcodec.h"
31
32 #include <stddef.h>
33
34 #include "libavfilter/version.h"
35
36 /**
37  * Return the LIBAVFILTER_VERSION_INT constant.
38  */
39 unsigned avfilter_version(void);
40
41 /**
42  * Return the libavfilter build-time configuration.
43  */
44 const char *avfilter_configuration(void);
45
46 /**
47  * Return the libavfilter license.
48  */
49 const char *avfilter_license(void);
50
51
52 typedef struct AVFilterContext AVFilterContext;
53 typedef struct AVFilterLink    AVFilterLink;
54 typedef struct AVFilterPad     AVFilterPad;
55 typedef struct AVFilterFormats AVFilterFormats;
56
57 /**
58  * A reference-counted buffer data type used by the filter system. Filters
59  * should not store pointers to this structure directly, but instead use the
60  * AVFilterBufferRef structure below.
61  */
62 typedef struct AVFilterBuffer {
63     uint8_t *data[8];           ///< buffer data for each plane/channel
64
65     /**
66      * pointers to the data planes/channels.
67      *
68      * For video, this should simply point to data[].
69      *
70      * For planar audio, each channel has a separate data pointer, and
71      * linesize[0] contains the size of each channel buffer.
72      * For packed audio, there is just one data pointer, and linesize[0]
73      * contains the total size of the buffer for all channels.
74      *
75      * Note: Both data and extended_data will always be set, but for planar
76      * audio with more channels that can fit in data, extended_data must be used
77      * in order to access all channels.
78      */
79     uint8_t **extended_data;
80     int linesize[8];            ///< number of bytes per line
81
82     /** private data to be used by a custom free function */
83     void *priv;
84     /**
85      * A pointer to the function to deallocate this buffer if the default
86      * function is not sufficient. This could, for example, add the memory
87      * back into a memory pool to be reused later without the overhead of
88      * reallocating it from scratch.
89      */
90     void (*free)(struct AVFilterBuffer *buf);
91
92     int format;                 ///< media format
93     int w, h;                   ///< width and height of the allocated buffer
94     unsigned refcount;          ///< number of references to this buffer
95 } AVFilterBuffer;
96
97 #define AV_PERM_READ     0x01   ///< can read from the buffer
98 #define AV_PERM_WRITE    0x02   ///< can write to the buffer
99 #define AV_PERM_PRESERVE 0x04   ///< nobody else can overwrite the buffer
100 #define AV_PERM_REUSE    0x08   ///< can output the buffer multiple times, with the same contents each time
101 #define AV_PERM_REUSE2   0x10   ///< can output the buffer multiple times, modified each time
102 #define AV_PERM_NEG_LINESIZES 0x20  ///< the buffer requested can have negative linesizes
103
104 /**
105  * Audio specific properties in a reference to an AVFilterBuffer. Since
106  * AVFilterBufferRef is common to different media formats, audio specific
107  * per reference properties must be separated out.
108  */
109 typedef struct AVFilterBufferRefAudioProps {
110     uint64_t channel_layout;    ///< channel layout of audio buffer
111     int nb_samples;             ///< number of audio samples
112     int sample_rate;            ///< audio buffer sample rate
113     int planar;                 ///< audio buffer - planar or packed
114 } AVFilterBufferRefAudioProps;
115
116 /**
117  * Video specific properties in a reference to an AVFilterBuffer. Since
118  * AVFilterBufferRef is common to different media formats, video specific
119  * per reference properties must be separated out.
120  */
121 typedef struct AVFilterBufferRefVideoProps {
122     int w;                      ///< image width
123     int h;                      ///< image height
124     AVRational pixel_aspect;    ///< pixel aspect ratio
125     int interlaced;             ///< is frame interlaced
126     int top_field_first;        ///< field order
127     enum AVPictureType pict_type; ///< picture type of the frame
128     int key_frame;              ///< 1 -> keyframe, 0-> not
129 } AVFilterBufferRefVideoProps;
130
131 /**
132  * A reference to an AVFilterBuffer. Since filters can manipulate the origin of
133  * a buffer to, for example, crop image without any memcpy, the buffer origin
134  * and dimensions are per-reference properties. Linesize is also useful for
135  * image flipping, frame to field filters, etc, and so is also per-reference.
136  *
137  * TODO: add anything necessary for frame reordering
138  */
139 typedef struct AVFilterBufferRef {
140     AVFilterBuffer *buf;        ///< the buffer that this is a reference to
141     uint8_t *data[8];           ///< picture/audio data for each plane
142     /**
143      * pointers to the data planes/channels.
144      *
145      * For video, this should simply point to data[].
146      *
147      * For planar audio, each channel has a separate data pointer, and
148      * linesize[0] contains the size of each channel buffer.
149      * For packed audio, there is just one data pointer, and linesize[0]
150      * contains the total size of the buffer for all channels.
151      *
152      * Note: Both data and extended_data will always be set, but for planar
153      * audio with more channels that can fit in data, extended_data must be used
154      * in order to access all channels.
155      */
156     uint8_t **extended_data;
157     int linesize[8];            ///< number of bytes per line
158
159     AVFilterBufferRefVideoProps *video; ///< video buffer specific properties
160     AVFilterBufferRefAudioProps *audio; ///< audio buffer specific properties
161
162     /**
163      * presentation timestamp. The time unit may change during
164      * filtering, as it is specified in the link and the filter code
165      * may need to rescale the PTS accordingly.
166      */
167     int64_t pts;
168     int64_t pos;                ///< byte position in stream, -1 if unknown
169
170     int format;                 ///< media format
171
172     int perms;                  ///< permissions, see the AV_PERM_* flags
173
174     enum AVMediaType type;      ///< media type of buffer data
175 } AVFilterBufferRef;
176
177 /**
178  * Copy properties of src to dst, without copying the actual data
179  */
180 void avfilter_copy_buffer_ref_props(AVFilterBufferRef *dst, AVFilterBufferRef *src);
181
182 /**
183  * Add a new reference to a buffer.
184  *
185  * @param ref   an existing reference to the buffer
186  * @param pmask a bitmask containing the allowable permissions in the new
187  *              reference
188  * @return      a new reference to the buffer with the same properties as the
189  *              old, excluding any permissions denied by pmask
190  */
191 AVFilterBufferRef *avfilter_ref_buffer(AVFilterBufferRef *ref, int pmask);
192
193 /**
194  * Remove a reference to a buffer. If this is the last reference to the
195  * buffer, the buffer itself is also automatically freed.
196  *
197  * @param ref reference to the buffer, may be NULL
198  *
199  * @note it is recommended to use avfilter_unref_bufferp() instead of this
200  * function
201  */
202 void avfilter_unref_buffer(AVFilterBufferRef *ref);
203
204 /**
205  * Remove a reference to a buffer and set the pointer to NULL.
206  * If this is the last reference to the buffer, the buffer itself
207  * is also automatically freed.
208  *
209  * @param ref pointer to the buffer reference
210  */
211 void avfilter_unref_bufferp(AVFilterBufferRef **ref);
212
213 #if FF_API_AVFILTERPAD_PUBLIC
214 /**
215  * A filter pad used for either input or output.
216  *
217  * @warning this struct will be removed from public API.
218  * users should call avfilter_pad_get_name() and avfilter_pad_get_type()
219  * to access the name and type fields; there should be no need to access
220  * any other fields from outside of libavfilter.
221  */
222 struct AVFilterPad {
223     /**
224      * Pad name. The name is unique among inputs and among outputs, but an
225      * input may have the same name as an output. This may be NULL if this
226      * pad has no need to ever be referenced by name.
227      */
228     const char *name;
229
230     /**
231      * AVFilterPad type.
232      */
233     enum AVMediaType type;
234
235     /**
236      * Minimum required permissions on incoming buffers. Any buffer with
237      * insufficient permissions will be automatically copied by the filter
238      * system to a new buffer which provides the needed access permissions.
239      *
240      * Input pads only.
241      */
242     int min_perms;
243
244     /**
245      * Permissions which are not accepted on incoming buffers. Any buffer
246      * which has any of these permissions set will be automatically copied
247      * by the filter system to a new buffer which does not have those
248      * permissions. This can be used to easily disallow buffers with
249      * AV_PERM_REUSE.
250      *
251      * Input pads only.
252      */
253     int rej_perms;
254
255     /**
256      * @deprecated unused
257      */
258     int (*start_frame)(AVFilterLink *link, AVFilterBufferRef *picref);
259
260     /**
261      * Callback function to get a video buffer. If NULL, the filter system will
262      * use avfilter_default_get_video_buffer().
263      *
264      * Input video pads only.
265      */
266     AVFilterBufferRef *(*get_video_buffer)(AVFilterLink *link, int perms, int w, int h);
267
268     /**
269      * Callback function to get an audio buffer. If NULL, the filter system will
270      * use avfilter_default_get_audio_buffer().
271      *
272      * Input audio pads only.
273      */
274     AVFilterBufferRef *(*get_audio_buffer)(AVFilterLink *link, int perms,
275                                            int nb_samples);
276
277     /**
278      * @deprecated unused
279      */
280     int (*end_frame)(AVFilterLink *link);
281
282     /**
283      * @deprecated unused
284      */
285     int (*draw_slice)(AVFilterLink *link, int y, int height, int slice_dir);
286
287     /**
288      * Filtering callback. This is where a filter receives a frame with
289      * audio/video data and should do its processing.
290      *
291      * Input pads only.
292      *
293      * @return >= 0 on success, a negative AVERROR on error. This function
294      * must ensure that samplesref is properly unreferenced on error if it
295      * hasn't been passed on to another filter.
296      */
297     int (*filter_frame)(AVFilterLink *link, AVFilterBufferRef *frame);
298
299     /**
300      * Frame poll callback. This returns the number of immediately available
301      * samples. It should return a positive value if the next request_frame()
302      * is guaranteed to return one frame (with no delay).
303      *
304      * Defaults to just calling the source poll_frame() method.
305      *
306      * Output pads only.
307      */
308     int (*poll_frame)(AVFilterLink *link);
309
310     /**
311      * Frame request callback. A call to this should result in at least one
312      * frame being output over the given link. This should return zero on
313      * success, and another value on error.
314      *
315      * Output pads only.
316      */
317     int (*request_frame)(AVFilterLink *link);
318
319     /**
320      * Link configuration callback.
321      *
322      * For output pads, this should set the link properties such as
323      * width/height. This should NOT set the format property - that is
324      * negotiated between filters by the filter system using the
325      * query_formats() callback before this function is called.
326      *
327      * For input pads, this should check the properties of the link, and update
328      * the filter's internal state as necessary.
329      *
330      * For both input and output filters, this should return zero on success,
331      * and another value on error.
332      */
333     int (*config_props)(AVFilterLink *link);
334
335     /**
336      * The filter expects a fifo to be inserted on its input link,
337      * typically because it has a delay.
338      *
339      * input pads only.
340      */
341     int needs_fifo;
342 };
343 #endif
344
345 /**
346  * Get the name of an AVFilterPad.
347  *
348  * @param pads an array of AVFilterPads
349  * @param pad_idx index of the pad in the array it; is the caller's
350  *                responsibility to ensure the index is valid
351  *
352  * @return name of the pad_idx'th pad in pads
353  */
354 const char *avfilter_pad_get_name(AVFilterPad *pads, int pad_idx);
355
356 /**
357  * Get the type of an AVFilterPad.
358  *
359  * @param pads an array of AVFilterPads
360  * @param pad_idx index of the pad in the array; it is the caller's
361  *                responsibility to ensure the index is valid
362  *
363  * @return type of the pad_idx'th pad in pads
364  */
365 enum AVMediaType avfilter_pad_get_type(AVFilterPad *pads, int pad_idx);
366
367 /**
368  * Filter definition. This defines the pads a filter contains, and all the
369  * callback functions used to interact with the filter.
370  */
371 typedef struct AVFilter {
372     const char *name;         ///< filter name
373
374     /**
375      * A description for the filter. You should use the
376      * NULL_IF_CONFIG_SMALL() macro to define it.
377      */
378     const char *description;
379
380     const AVFilterPad *inputs;  ///< NULL terminated list of inputs. NULL if none
381     const AVFilterPad *outputs; ///< NULL terminated list of outputs. NULL if none
382
383     /*****************************************************************
384      * All fields below this line are not part of the public API. They
385      * may not be used outside of libavfilter and can be changed and
386      * removed at will.
387      * New public fields should be added right above.
388      *****************************************************************
389      */
390
391     /**
392      * Filter initialization function. Args contains the user-supplied
393      * parameters. FIXME: maybe an AVOption-based system would be better?
394      */
395     int (*init)(AVFilterContext *ctx, const char *args);
396
397     /**
398      * Filter uninitialization function. Should deallocate any memory held
399      * by the filter, release any buffer references, etc. This does not need
400      * to deallocate the AVFilterContext->priv memory itself.
401      */
402     void (*uninit)(AVFilterContext *ctx);
403
404     /**
405      * Queries formats supported by the filter and its pads, and sets the
406      * in_formats for links connected to its output pads, and out_formats
407      * for links connected to its input pads.
408      *
409      * @return zero on success, a negative value corresponding to an
410      * AVERROR code otherwise
411      */
412     int (*query_formats)(AVFilterContext *);
413
414     int priv_size;      ///< size of private data to allocate for the filter
415 } AVFilter;
416
417 /** An instance of a filter */
418 struct AVFilterContext {
419     const AVClass *av_class;              ///< needed for av_log()
420
421     AVFilter *filter;               ///< the AVFilter of which this is an instance
422
423     char *name;                     ///< name of this filter instance
424
425     AVFilterPad   *input_pads;      ///< array of input pads
426     AVFilterLink **inputs;          ///< array of pointers to input links
427 #if FF_API_FOO_COUNT
428     unsigned input_count;           ///< @deprecated use nb_inputs
429 #endif
430     unsigned    nb_inputs;          ///< number of input pads
431
432     AVFilterPad   *output_pads;     ///< array of output pads
433     AVFilterLink **outputs;         ///< array of pointers to output links
434 #if FF_API_FOO_COUNT
435     unsigned output_count;          ///< @deprecated use nb_outputs
436 #endif
437     unsigned    nb_outputs;         ///< number of output pads
438
439     void *priv;                     ///< private data for use by the filter
440 };
441
442 /**
443  * A link between two filters. This contains pointers to the source and
444  * destination filters between which this link exists, and the indexes of
445  * the pads involved. In addition, this link also contains the parameters
446  * which have been negotiated and agreed upon between the filter, such as
447  * image dimensions, format, etc.
448  */
449 struct AVFilterLink {
450     AVFilterContext *src;       ///< source filter
451     AVFilterPad *srcpad;        ///< output pad on the source filter
452
453     AVFilterContext *dst;       ///< dest filter
454     AVFilterPad *dstpad;        ///< input pad on the dest filter
455
456     enum AVMediaType type;      ///< filter media type
457
458     /* These parameters apply only to video */
459     int w;                      ///< agreed upon image width
460     int h;                      ///< agreed upon image height
461     AVRational sample_aspect_ratio; ///< agreed upon sample aspect ratio
462     /* These two parameters apply only to audio */
463     uint64_t channel_layout;    ///< channel layout of current buffer (see libavutil/channel_layout.h)
464     int sample_rate;            ///< samples per second
465
466     int format;                 ///< agreed upon media format
467
468     /**
469      * Define the time base used by the PTS of the frames/samples
470      * which will pass through this link.
471      * During the configuration stage, each filter is supposed to
472      * change only the output timebase, while the timebase of the
473      * input link is assumed to be an unchangeable property.
474      */
475     AVRational time_base;
476
477     /*****************************************************************
478      * All fields below this line are not part of the public API. They
479      * may not be used outside of libavfilter and can be changed and
480      * removed at will.
481      * New public fields should be added right above.
482      *****************************************************************
483      */
484     /**
485      * Lists of formats supported by the input and output filters respectively.
486      * These lists are used for negotiating the format to actually be used,
487      * which will be loaded into the format member, above, when chosen.
488      */
489     AVFilterFormats *in_formats;
490     AVFilterFormats *out_formats;
491
492     /**
493      * Lists of channel layouts and sample rates used for automatic
494      * negotiation.
495      */
496     AVFilterFormats  *in_samplerates;
497     AVFilterFormats *out_samplerates;
498     struct AVFilterChannelLayouts  *in_channel_layouts;
499     struct AVFilterChannelLayouts *out_channel_layouts;
500
501     /**
502      * Audio only, the destination filter sets this to a non-zero value to
503      * request that buffers with the given number of samples should be sent to
504      * it. AVFilterPad.needs_fifo must also be set on the corresponding input
505      * pad.
506      * Last buffer before EOF will be padded with silence.
507      */
508     int request_samples;
509
510     /** stage of the initialization of the link properties (dimensions, etc) */
511     enum {
512         AVLINK_UNINIT = 0,      ///< not started
513         AVLINK_STARTINIT,       ///< started, but incomplete
514         AVLINK_INIT             ///< complete
515     } init_state;
516 };
517
518 /**
519  * Link two filters together.
520  *
521  * @param src    the source filter
522  * @param srcpad index of the output pad on the source filter
523  * @param dst    the destination filter
524  * @param dstpad index of the input pad on the destination filter
525  * @return       zero on success
526  */
527 int avfilter_link(AVFilterContext *src, unsigned srcpad,
528                   AVFilterContext *dst, unsigned dstpad);
529
530 /**
531  * Negotiate the media format, dimensions, etc of all inputs to a filter.
532  *
533  * @param filter the filter to negotiate the properties for its inputs
534  * @return       zero on successful negotiation
535  */
536 int avfilter_config_links(AVFilterContext *filter);
537
538 /**
539  * Create a buffer reference wrapped around an already allocated image
540  * buffer.
541  *
542  * @param data pointers to the planes of the image to reference
543  * @param linesize linesizes for the planes of the image to reference
544  * @param perms the required access permissions
545  * @param w the width of the image specified by the data and linesize arrays
546  * @param h the height of the image specified by the data and linesize arrays
547  * @param format the pixel format of the image specified by the data and linesize arrays
548  */
549 AVFilterBufferRef *
550 avfilter_get_video_buffer_ref_from_arrays(uint8_t *data[4], int linesize[4], int perms,
551                                           int w, int h, enum AVPixelFormat format);
552
553 /**
554  * Create an audio buffer reference wrapped around an already
555  * allocated samples buffer.
556  *
557  * @param data           pointers to the samples plane buffers
558  * @param linesize       linesize for the samples plane buffers
559  * @param perms          the required access permissions
560  * @param nb_samples     number of samples per channel
561  * @param sample_fmt     the format of each sample in the buffer to allocate
562  * @param channel_layout the channel layout of the buffer
563  */
564 AVFilterBufferRef *avfilter_get_audio_buffer_ref_from_arrays(uint8_t **data,
565                                                              int linesize,
566                                                              int perms,
567                                                              int nb_samples,
568                                                              enum AVSampleFormat sample_fmt,
569                                                              uint64_t channel_layout);
570
571 /** Initialize the filter system. Register all builtin filters. */
572 void avfilter_register_all(void);
573
574 /** Uninitialize the filter system. Unregister all filters. */
575 void avfilter_uninit(void);
576
577 /**
578  * Register a filter. This is only needed if you plan to use
579  * avfilter_get_by_name later to lookup the AVFilter structure by name. A
580  * filter can still by instantiated with avfilter_open even if it is not
581  * registered.
582  *
583  * @param filter the filter to register
584  * @return 0 if the registration was succesfull, a negative value
585  * otherwise
586  */
587 int avfilter_register(AVFilter *filter);
588
589 /**
590  * Get a filter definition matching the given name.
591  *
592  * @param name the filter name to find
593  * @return     the filter definition, if any matching one is registered.
594  *             NULL if none found.
595  */
596 AVFilter *avfilter_get_by_name(const char *name);
597
598 /**
599  * If filter is NULL, returns a pointer to the first registered filter pointer,
600  * if filter is non-NULL, returns the next pointer after filter.
601  * If the returned pointer points to NULL, the last registered filter
602  * was already reached.
603  */
604 AVFilter **av_filter_next(AVFilter **filter);
605
606 /**
607  * Create a filter instance.
608  *
609  * @param filter_ctx put here a pointer to the created filter context
610  * on success, NULL on failure
611  * @param filter    the filter to create an instance of
612  * @param inst_name Name to give to the new instance. Can be NULL for none.
613  * @return >= 0 in case of success, a negative error code otherwise
614  */
615 int avfilter_open(AVFilterContext **filter_ctx, AVFilter *filter, const char *inst_name);
616
617 /**
618  * Initialize a filter.
619  *
620  * @param filter the filter to initialize
621  * @param args   A string of parameters to use when initializing the filter.
622  *               The format and meaning of this string varies by filter.
623  * @param opaque Any extra non-string data needed by the filter. The meaning
624  *               of this parameter varies by filter.
625  * @return       zero on success
626  */
627 int avfilter_init_filter(AVFilterContext *filter, const char *args, void *opaque);
628
629 /**
630  * Free a filter context.
631  *
632  * @param filter the filter to free
633  */
634 void avfilter_free(AVFilterContext *filter);
635
636 /**
637  * Insert a filter in the middle of an existing link.
638  *
639  * @param link the link into which the filter should be inserted
640  * @param filt the filter to be inserted
641  * @param filt_srcpad_idx the input pad on the filter to connect
642  * @param filt_dstpad_idx the output pad on the filter to connect
643  * @return     zero on success
644  */
645 int avfilter_insert_filter(AVFilterLink *link, AVFilterContext *filt,
646                            unsigned filt_srcpad_idx, unsigned filt_dstpad_idx);
647
648 /**
649  * Copy the frame properties of src to dst, without copying the actual
650  * image data.
651  *
652  * @return 0 on success, a negative number on error.
653  */
654 int avfilter_copy_frame_props(AVFilterBufferRef *dst, const AVFrame *src);
655
656 /**
657  * Copy the frame properties and data pointers of src to dst, without copying
658  * the actual data.
659  *
660  * @return 0 on success, a negative number on error.
661  */
662 int avfilter_copy_buf_props(AVFrame *dst, const AVFilterBufferRef *src);
663
664 #endif /* AVFILTER_AVFILTER_H */