avformat/utils: add missing brackets around arguments in av_realloc() call
[ffmpeg.git] / libavfilter / f_select.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
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
21 /**
22  * @file
23  * filter for selecting which frame passes in the filterchain
24  */
25
26 #include "libavutil/avstring.h"
27 #include "libavutil/eval.h"
28 #include "libavutil/fifo.h"
29 #include "libavutil/internal.h"
30 #include "libavutil/opt.h"
31 #include "libavutil/pixelutils.h"
32 #include "avfilter.h"
33 #include "audio.h"
34 #include "formats.h"
35 #include "internal.h"
36 #include "video.h"
37
38 static const char *const var_names[] = {
39     "TB",                ///< timebase
40
41     "pts",               ///< original pts in the file of the frame
42     "start_pts",         ///< first PTS in the stream, expressed in TB units
43     "prev_pts",          ///< previous frame PTS
44     "prev_selected_pts", ///< previous selected frame PTS
45
46     "t",                 ///< timestamp expressed in seconds
47     "start_t",           ///< first PTS in the stream, expressed in seconds
48     "prev_t",            ///< previous frame time
49     "prev_selected_t",   ///< previously selected time
50
51     "pict_type",         ///< the type of picture in the movie
52     "I",
53     "P",
54     "B",
55     "S",
56     "SI",
57     "SP",
58     "BI",
59     "PICT_TYPE_I",
60     "PICT_TYPE_P",
61     "PICT_TYPE_B",
62     "PICT_TYPE_S",
63     "PICT_TYPE_SI",
64     "PICT_TYPE_SP",
65     "PICT_TYPE_BI",
66
67     "interlace_type",    ///< the frame interlace type
68     "PROGRESSIVE",
69     "TOPFIRST",
70     "BOTTOMFIRST",
71
72     "consumed_samples_n",///< number of samples consumed by the filter (only audio)
73     "samples_n",         ///< number of samples in the current frame (only audio)
74     "sample_rate",       ///< sample rate (only audio)
75
76     "n",                 ///< frame number (starting from zero)
77     "selected_n",        ///< selected frame number (starting from zero)
78     "prev_selected_n",   ///< number of the last selected frame
79
80     "key",               ///< tell if the frame is a key frame
81     "pos",               ///< original position in the file of the frame
82
83     "scene",
84
85     "concatdec_select",  ///< frame is within the interval set by the concat demuxer
86
87     NULL
88 };
89
90 enum var_name {
91     VAR_TB,
92
93     VAR_PTS,
94     VAR_START_PTS,
95     VAR_PREV_PTS,
96     VAR_PREV_SELECTED_PTS,
97
98     VAR_T,
99     VAR_START_T,
100     VAR_PREV_T,
101     VAR_PREV_SELECTED_T,
102
103     VAR_PICT_TYPE,
104     VAR_I,
105     VAR_P,
106     VAR_B,
107     VAR_S,
108     VAR_SI,
109     VAR_SP,
110     VAR_BI,
111     VAR_PICT_TYPE_I,
112     VAR_PICT_TYPE_P,
113     VAR_PICT_TYPE_B,
114     VAR_PICT_TYPE_S,
115     VAR_PICT_TYPE_SI,
116     VAR_PICT_TYPE_SP,
117     VAR_PICT_TYPE_BI,
118
119     VAR_INTERLACE_TYPE,
120     VAR_INTERLACE_TYPE_P,
121     VAR_INTERLACE_TYPE_T,
122     VAR_INTERLACE_TYPE_B,
123
124     VAR_CONSUMED_SAMPLES_N,
125     VAR_SAMPLES_N,
126     VAR_SAMPLE_RATE,
127
128     VAR_N,
129     VAR_SELECTED_N,
130     VAR_PREV_SELECTED_N,
131
132     VAR_KEY,
133     VAR_POS,
134
135     VAR_SCENE,
136
137     VAR_CONCATDEC_SELECT,
138
139     VAR_VARS_NB
140 };
141
142 typedef struct SelectContext {
143     const AVClass *class;
144     char *expr_str;
145     AVExpr *expr;
146     double var_values[VAR_VARS_NB];
147     int do_scene_detect;            ///< 1 if the expression requires scene detection variables, 0 otherwise
148     av_pixelutils_sad_fn sad;       ///< Sum of the absolute difference function (scene detect only)
149     double prev_mafd;               ///< previous MAFD                           (scene detect only)
150     AVFrame *prev_picref;           ///< previous frame                          (scene detect only)
151     double select;
152     int select_out;                 ///< mark the selected output pad index
153     int nb_outputs;
154 } SelectContext;
155
156 #define OFFSET(x) offsetof(SelectContext, x)
157 #define DEFINE_OPTIONS(filt_name, FLAGS)                            \
158 static const AVOption filt_name##_options[] = {                     \
159     { "expr", "set an expression to use for selecting frames", OFFSET(expr_str), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "1" }, .flags=FLAGS }, \
160     { "e",    "set an expression to use for selecting frames", OFFSET(expr_str), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "1" }, .flags=FLAGS }, \
161     { "outputs", "set the number of outputs", OFFSET(nb_outputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 1}, 1, INT_MAX, .flags=FLAGS }, \
162     { "n",       "set the number of outputs", OFFSET(nb_outputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 1}, 1, INT_MAX, .flags=FLAGS }, \
163     { NULL }                                                            \
164 }
165
166 static int request_frame(AVFilterLink *outlink);
167
168 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
169 {
170     SelectContext *select = ctx->priv;
171     int i, ret;
172
173     if ((ret = av_expr_parse(&select->expr, select->expr_str,
174                              var_names, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0) {
175         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error while parsing expression '%s'\n",
176                select->expr_str);
177         return ret;
178     }
179     select->do_scene_detect = !!strstr(select->expr_str, "scene");
180
181     for (i = 0; i < select->nb_outputs; i++) {
182         AVFilterPad pad = { 0 };
183
184         pad.name = av_asprintf("output%d", i);
185         if (!pad.name)
186             return AVERROR(ENOMEM);
187         pad.type = ctx->filter->inputs[0].type;
188         pad.request_frame = request_frame;
189         ff_insert_outpad(ctx, i, &pad);
190     }
191
192     return 0;
193 }
194
195 #define INTERLACE_TYPE_P 0
196 #define INTERLACE_TYPE_T 1
197 #define INTERLACE_TYPE_B 2
198
199 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
200 {
201     SelectContext *select = inlink->dst->priv;
202
203     select->var_values[VAR_N]          = 0.0;
204     select->var_values[VAR_SELECTED_N] = 0.0;
205
206     select->var_values[VAR_TB] = av_q2d(inlink->time_base);
207
208     select->var_values[VAR_PREV_PTS]          = NAN;
209     select->var_values[VAR_PREV_SELECTED_PTS] = NAN;
210     select->var_values[VAR_PREV_SELECTED_T]   = NAN;
211     select->var_values[VAR_PREV_T]            = NAN;
212     select->var_values[VAR_START_PTS]         = NAN;
213     select->var_values[VAR_START_T]           = NAN;
214
215     select->var_values[VAR_I]  = AV_PICTURE_TYPE_I;
216     select->var_values[VAR_P]  = AV_PICTURE_TYPE_P;
217     select->var_values[VAR_B]  = AV_PICTURE_TYPE_B;
218     select->var_values[VAR_SI] = AV_PICTURE_TYPE_SI;
219     select->var_values[VAR_SP] = AV_PICTURE_TYPE_SP;
220     select->var_values[VAR_BI] = AV_PICTURE_TYPE_BI;
221     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_I]  = AV_PICTURE_TYPE_I;
222     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_P]  = AV_PICTURE_TYPE_P;
223     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_B]  = AV_PICTURE_TYPE_B;
224     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_SI] = AV_PICTURE_TYPE_SI;
225     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_SP] = AV_PICTURE_TYPE_SP;
226     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_BI] = AV_PICTURE_TYPE_BI;
227
228     select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE_P] = INTERLACE_TYPE_P;
229     select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE_T] = INTERLACE_TYPE_T;
230     select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE_B] = INTERLACE_TYPE_B;
231
232     select->var_values[VAR_PICT_TYPE]         = NAN;
233     select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE]    = NAN;
234     select->var_values[VAR_SCENE]             = NAN;
235     select->var_values[VAR_CONSUMED_SAMPLES_N] = NAN;
236     select->var_values[VAR_SAMPLES_N]          = NAN;
237
238     select->var_values[VAR_SAMPLE_RATE] =
239         inlink->type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO ? inlink->sample_rate : NAN;
240
241     if (select->do_scene_detect) {
242         select->sad = av_pixelutils_get_sad_fn(3, 3, 2, select); // 8x8 both sources aligned
243         if (!select->sad)
244             return AVERROR(EINVAL);
245     }
246     return 0;
247 }
248
249 static double get_scene_score(AVFilterContext *ctx, AVFrame *frame)
250 {
251     double ret = 0;
252     SelectContext *select = ctx->priv;
253     AVFrame *prev_picref = select->prev_picref;
254
255     if (prev_picref &&
256         frame->height == prev_picref->height &&
257         frame->width  == prev_picref->width) {
258         int x, y, nb_sad = 0;
259         int64_t sad = 0;
260         double mafd, diff;
261         uint8_t *p1 =      frame->data[0];
262         uint8_t *p2 = prev_picref->data[0];
263         const int p1_linesize =       frame->linesize[0];
264         const int p2_linesize = prev_picref->linesize[0];
265
266         for (y = 0; y < frame->height - 7; y += 8) {
267             for (x = 0; x < frame->width*3 - 7; x += 8) {
268                 sad += select->sad(p1 + x, p1_linesize, p2 + x, p2_linesize);
269                 nb_sad += 8 * 8;
270             }
271             p1 += 8 * p1_linesize;
272             p2 += 8 * p2_linesize;
273         }
274         emms_c();
275         mafd = nb_sad ? (double)sad / nb_sad : 0;
276         diff = fabs(mafd - select->prev_mafd);
277         ret  = av_clipf(FFMIN(mafd, diff) / 100., 0, 1);
278         select->prev_mafd = mafd;
279         av_frame_free(&prev_picref);
280     }
281     select->prev_picref = av_frame_clone(frame);
282     return ret;
283 }
284
285 static double get_concatdec_select(AVFrame *frame, int64_t pts)
286 {
287     AVDictionary *metadata = av_frame_get_metadata(frame);
288     AVDictionaryEntry *start_time_entry = av_dict_get(metadata, "lavf.concatdec.start_time", NULL, 0);
289     AVDictionaryEntry *duration_entry = av_dict_get(metadata, "lavf.concatdec.duration", NULL, 0);
290     if (start_time_entry) {
291         int64_t start_time = strtoll(start_time_entry->value, NULL, 10);
292         if (pts >= start_time) {
293             if (duration_entry) {
294               int64_t duration = strtoll(duration_entry->value, NULL, 10);
295               if (pts < start_time + duration)
296                   return -1;
297               else
298                   return 0;
299             }
300             return -1;
301         }
302         return 0;
303     }
304     return NAN;
305 }
306
307 #define D2TS(d)  (isnan(d) ? AV_NOPTS_VALUE : (int64_t)(d))
308 #define TS2D(ts) ((ts) == AV_NOPTS_VALUE ? NAN : (double)(ts))
309
310 static void select_frame(AVFilterContext *ctx, AVFrame *frame)
311 {
312     SelectContext *select = ctx->priv;
313     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
314     double res;
315
316     if (isnan(select->var_values[VAR_START_PTS]))
317         select->var_values[VAR_START_PTS] = TS2D(frame->pts);
318     if (isnan(select->var_values[VAR_START_T]))
319         select->var_values[VAR_START_T] = TS2D(frame->pts) * av_q2d(inlink->time_base);
320
321     select->var_values[VAR_N  ] = inlink->frame_count_out;
322     select->var_values[VAR_PTS] = TS2D(frame->pts);
323     select->var_values[VAR_T  ] = TS2D(frame->pts) * av_q2d(inlink->time_base);
324     select->var_values[VAR_POS] = av_frame_get_pkt_pos(frame) == -1 ? NAN : av_frame_get_pkt_pos(frame);
325     select->var_values[VAR_KEY] = frame->key_frame;
326     select->var_values[VAR_CONCATDEC_SELECT] = get_concatdec_select(frame, av_rescale_q(frame->pts, inlink->time_base, AV_TIME_BASE_Q));
327
328     switch (inlink->type) {
329     case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
330         select->var_values[VAR_SAMPLES_N] = frame->nb_samples;
331         break;
332
333     case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
334         select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE] =
335             !frame->interlaced_frame ? INTERLACE_TYPE_P :
336         frame->top_field_first ? INTERLACE_TYPE_T : INTERLACE_TYPE_B;
337         select->var_values[VAR_PICT_TYPE] = frame->pict_type;
338         if (select->do_scene_detect) {
339             char buf[32];
340             select->var_values[VAR_SCENE] = get_scene_score(ctx, frame);
341             // TODO: document metadata
342             snprintf(buf, sizeof(buf), "%f", select->var_values[VAR_SCENE]);
343             av_dict_set(avpriv_frame_get_metadatap(frame), "lavfi.scene_score", buf, 0);
344         }
345         break;
346     }
347
348     select->select = res = av_expr_eval(select->expr, select->var_values, NULL);
349     av_log(inlink->dst, AV_LOG_DEBUG,
350            "n:%f pts:%f t:%f key:%d",
351            select->var_values[VAR_N],
352            select->var_values[VAR_PTS],
353            select->var_values[VAR_T],
354            frame->key_frame);
355
356     switch (inlink->type) {
357     case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
358         av_log(inlink->dst, AV_LOG_DEBUG, " interlace_type:%c pict_type:%c scene:%f",
359                (!frame->interlaced_frame) ? 'P' :
360                frame->top_field_first     ? 'T' : 'B',
361                av_get_picture_type_char(frame->pict_type),
362                select->var_values[VAR_SCENE]);
363         break;
364     case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
365         av_log(inlink->dst, AV_LOG_DEBUG, " samples_n:%d consumed_samples_n:%f",
366                frame->nb_samples,
367                select->var_values[VAR_CONSUMED_SAMPLES_N]);
368         break;
369     }
370
371     if (res == 0) {
372         select->select_out = -1; /* drop */
373     } else if (isnan(res) || res < 0) {
374         select->select_out = 0; /* first output */
375     } else {
376         select->select_out = FFMIN(ceilf(res)-1, select->nb_outputs-1); /* other outputs */
377     }
378
379     av_log(inlink->dst, AV_LOG_DEBUG, " -> select:%f select_out:%d\n", res, select->select_out);
380
381     if (res) {
382         select->var_values[VAR_PREV_SELECTED_N]   = select->var_values[VAR_N];
383         select->var_values[VAR_PREV_SELECTED_PTS] = select->var_values[VAR_PTS];
384         select->var_values[VAR_PREV_SELECTED_T]   = select->var_values[VAR_T];
385         select->var_values[VAR_SELECTED_N] += 1.0;
386         if (inlink->type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
387             select->var_values[VAR_CONSUMED_SAMPLES_N] += frame->nb_samples;
388     }
389
390     select->var_values[VAR_PREV_PTS] = select->var_values[VAR_PTS];
391     select->var_values[VAR_PREV_T]   = select->var_values[VAR_T];
392 }
393
394 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *frame)
395 {
396     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
397     SelectContext *select = ctx->priv;
398
399     select_frame(ctx, frame);
400     if (select->select)
401         return ff_filter_frame(ctx->outputs[select->select_out], frame);
402
403     av_frame_free(&frame);
404     return 0;
405 }
406
407 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
408 {
409     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
410     int ret = ff_request_frame(inlink);
411     return ret;
412 }
413
414 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
415 {
416     SelectContext *select = ctx->priv;
417     int i;
418
419     av_expr_free(select->expr);
420     select->expr = NULL;
421
422     for (i = 0; i < ctx->nb_outputs; i++)
423         av_freep(&ctx->output_pads[i].name);
424
425     if (select->do_scene_detect) {
426         av_frame_free(&select->prev_picref);
427     }
428 }
429
430 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
431 {
432     SelectContext *select = ctx->priv;
433
434     if (!select->do_scene_detect) {
435         return ff_default_query_formats(ctx);
436     } else {
437         int ret;
438         static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
439             AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24,
440             AV_PIX_FMT_NONE
441         };
442         AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
443
444         if (!fmts_list)
445             return AVERROR(ENOMEM);
446         ret = ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
447         if (ret < 0)
448             return ret;
449     }
450     return 0;
451 }
452
453 #if CONFIG_ASELECT_FILTER
454
455 DEFINE_OPTIONS(aselect, AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM);
456 AVFILTER_DEFINE_CLASS(aselect);
457
458 static av_cold int aselect_init(AVFilterContext *ctx)
459 {
460     SelectContext *select = ctx->priv;
461     int ret;
462
463     if ((ret = init(ctx)) < 0)
464         return ret;
465
466     if (select->do_scene_detect) {
467         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Scene detection is ignored in aselect filter\n");
468         return AVERROR(EINVAL);
469     }
470
471     return 0;
472 }
473
474 static const AVFilterPad avfilter_af_aselect_inputs[] = {
475     {
476         .name         = "default",
477         .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
478         .config_props = config_input,
479         .filter_frame = filter_frame,
480     },
481     { NULL }
482 };
483
484 AVFilter ff_af_aselect = {
485     .name        = "aselect",
486     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Select audio frames to pass in output."),
487     .init        = aselect_init,
488     .uninit      = uninit,
489     .priv_size   = sizeof(SelectContext),
490     .inputs      = avfilter_af_aselect_inputs,
491     .priv_class  = &aselect_class,
492     .flags       = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_OUTPUTS,
493 };
494 #endif /* CONFIG_ASELECT_FILTER */
495
496 #if CONFIG_SELECT_FILTER
497
498 DEFINE_OPTIONS(select, AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM);
499 AVFILTER_DEFINE_CLASS(select);
500
501 static av_cold int select_init(AVFilterContext *ctx)
502 {
503     int ret;
504
505     if ((ret = init(ctx)) < 0)
506         return ret;
507
508     return 0;
509 }
510
511 static const AVFilterPad avfilter_vf_select_inputs[] = {
512     {
513         .name         = "default",
514         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
515         .config_props = config_input,
516         .filter_frame = filter_frame,
517     },
518     { NULL }
519 };
520
521 AVFilter ff_vf_select = {
522     .name          = "select",
523     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Select video frames to pass in output."),
524     .init          = select_init,
525     .uninit        = uninit,
526     .query_formats = query_formats,
527     .priv_size     = sizeof(SelectContext),
528     .priv_class    = &select_class,
529     .inputs        = avfilter_vf_select_inputs,
530     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_OUTPUTS,
531 };
532 #endif /* CONFIG_SELECT_FILTER */