avfilter/f_loop: make sure duration of frame is never zero
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_amplify.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2018 Paul B Mahol
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 #include "libavutil/imgutils.h"
22 #include "libavutil/intreadwrite.h"
23 #include "libavutil/opt.h"
24 #include "libavutil/pixdesc.h"
25
26 #include "avfilter.h"
27 #include "formats.h"
28 #include "internal.h"
29 #include "video.h"
30
31 typedef struct AmplifyContext {
32     const AVClass *class;
33     const AVPixFmtDescriptor *desc;
34     int radius;
35     float factor;
36     float threshold;
37     int planes;
38
39     int llimit;
40     int hlimit;
41     int nb_inputs;
42     int nb_frames;
43
44     int depth;
45     int nb_planes;
46     int linesize[4];
47     int height[4];
48
49     AVFrame **frames;
50 } AmplifyContext;
51
52 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
53 {
54     static const enum AVPixelFormat pixel_fmts[] = {
55         AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GRAY9,
56         AV_PIX_FMT_GRAY10, AV_PIX_FMT_GRAY12, AV_PIX_FMT_GRAY14,
57         AV_PIX_FMT_GRAY16,
58         AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_PIX_FMT_YUV411P,
59         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P,
60         AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUV444P,
61         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
62         AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
63         AV_PIX_FMT_YUVJ411P,
64         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
65         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
66         AV_PIX_FMT_YUV440P10,
67         AV_PIX_FMT_YUV444P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV420P12,
68         AV_PIX_FMT_YUV440P12,
69         AV_PIX_FMT_YUV444P14, AV_PIX_FMT_YUV422P14, AV_PIX_FMT_YUV420P14,
70         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
71         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
72         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
73         AV_PIX_FMT_NONE
74     };
75     AVFilterFormats *formats = ff_make_format_list(pixel_fmts);
76     if (!formats)
77         return AVERROR(ENOMEM);
78     return ff_set_common_formats(ctx, formats);
79 }
80
81 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
82 {
83     AmplifyContext *s = ctx->priv;
84
85     s->nb_inputs = s->radius * 2 + 1;
86
87     s->frames = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->frames));
88     if (!s->frames)
89         return AVERROR(ENOMEM);
90
91     return 0;
92 }
93
94 typedef struct ThreadData {
95     AVFrame **in, *out;
96 } ThreadData;
97
98 static int amplify_frame(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
99 {
100     AmplifyContext *s = ctx->priv;
101     ThreadData *td = arg;
102     AVFrame **in = td->in;
103     AVFrame *out = td->out;
104     const int radius = s->radius;
105     const int nb_inputs = s->nb_inputs;
106     const float threshold = s->threshold;
107     const float factor = s->factor;
108     const int llimit = s->llimit;
109     const int hlimit = s->hlimit;
110     const int depth = s->depth;
111     int i, p, x, y;
112
113     if (s->depth <= 8) {
114         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
115             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
116             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
117             uint8_t *dst = out->data[p] + slice_start * out->linesize[p];
118
119             if (!((1 << p) & s->planes)) {
120                 av_image_copy_plane(dst, out->linesize[p],
121                                     in[radius]->data[p] + slice_start * in[radius]->linesize[p],
122                                     in[radius]->linesize[p],
123                                     s->linesize[p], slice_end - slice_start);
124                 continue;
125             }
126
127             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
128                 for (x = 0; x < s->linesize[p]; x++) {
129                     int src = in[radius]->data[p][y * in[radius]->linesize[p] + x];
130                     float diff, avg;
131                     int sum = 0;
132
133                     for (i = 0; i < nb_inputs; i++) {
134                         sum += in[i]->data[p][y * in[i]->linesize[p] + x];
135                     }
136
137                     avg = sum / (float)nb_inputs;
138                     diff = src - avg;
139                     if (fabsf(diff) < threshold) {
140                         int amp;
141                         if (diff < 0) {
142                             amp = -FFMIN(FFABS(diff * factor), llimit);
143                         } else {
144                             amp = FFMIN(FFABS(diff * factor), hlimit);
145                         }
146                         dst[x] = av_clip_uint8(src + amp);
147                     } else {
148                         dst[x] = src;
149                     }
150                 }
151
152                 dst += out->linesize[p];
153             }
154         }
155     } else {
156         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
157             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
158             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
159             uint16_t *dst = (uint16_t *)(out->data[p] + slice_start * out->linesize[p]);
160
161             if (!((1 << p) & s->planes)) {
162                 av_image_copy_plane((uint8_t *)dst, out->linesize[p],
163                                     in[radius]->data[p] + slice_start * in[radius]->linesize[p],
164                                     in[radius]->linesize[p],
165                                     s->linesize[p], slice_end - slice_start);
166                 continue;
167             }
168
169             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
170                 for (x = 0; x < s->linesize[p] / 2; x++) {
171                     int src = AV_RN16(in[radius]->data[p] + y * in[radius]->linesize[p] + x * 2);
172                     float diff, avg;
173                     int sum = 0;
174
175                     for (i = 0; i < nb_inputs; i++) {
176                         sum += AV_RN16(in[i]->data[p] + y * in[i]->linesize[p] + x * 2);
177                     }
178
179                     avg = sum / (float)nb_inputs;
180                     diff = src - avg;
181
182                     if (fabsf(diff) < threshold) {
183                         int amp;
184                         if (diff < 0) {
185                             amp = -FFMIN(FFABS(diff * factor), llimit);
186                         } else {
187                             amp = FFMIN(FFABS(diff * factor), hlimit);
188                         }
189                         dst[x] = av_clip_uintp2_c(src + amp, depth);
190                     } else {
191                         dst[x] = src;
192                     }
193                 }
194
195                 dst += out->linesize[p] / 2;
196             }
197         }
198     }
199
200     return 0;
201 }
202
203 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
204 {
205     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
206     AmplifyContext *s = ctx->priv;
207     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
208     int ret;
209
210     s->desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
211     if (!s->desc)
212         return AVERROR_BUG;
213     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(outlink->format);
214     s->depth = s->desc->comp[0].depth;
215
216     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
217         return ret;
218
219     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->desc->log2_chroma_h);
220     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
221
222     return 0;
223 }
224
225 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
226 {
227     AmplifyContext *s = ctx->priv;
228     int i;
229
230     if (s->frames) {
231         for (i = 0; i < s->nb_frames; i++)
232            av_frame_free(&s->frames[i]);
233     }
234     av_freep(&s->frames);
235 }
236
237 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
238 {
239     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
240     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
241     AmplifyContext *s = ctx->priv;
242     ThreadData td;
243     AVFrame *out;
244
245     if (s->nb_frames < s->nb_inputs) {
246         s->frames[s->nb_frames] = in;
247         s->nb_frames++;
248         return 0;
249     } else {
250         av_frame_free(&s->frames[0]);
251         memmove(&s->frames[0], &s->frames[1], sizeof(*s->frames) * (s->nb_inputs - 1));
252         s->frames[s->nb_inputs - 1] = in;
253     }
254
255     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
256     if (!out)
257         return AVERROR(ENOMEM);
258     out->pts = s->frames[0]->pts;
259
260     td.out = out;
261     td.in = s->frames;
262     ctx->internal->execute(ctx, amplify_frame, &td, NULL, FFMIN(s->height[1], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
263
264     return ff_filter_frame(outlink, out);
265 }
266
267 #define OFFSET(x) offsetof(AmplifyContext, x)
268 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
269
270 static const AVOption amplify_options[] = {
271     { "radius", "set radius", OFFSET(radius), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 1, 63, .flags = FLAGS },
272     { "factor", "set factor", OFFSET(factor), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=2}, 0, UINT16_MAX, .flags = FLAGS },
273     { "threshold", "set threshold", OFFSET(threshold), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=10}, 0, UINT16_MAX, .flags = FLAGS },
274     { "low", "set low limit for amplification", OFFSET(llimit), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=UINT16_MAX}, 0, UINT16_MAX, .flags = FLAGS },
275     { "high", "set high limit for amplification", OFFSET(hlimit), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=UINT16_MAX}, 0, UINT16_MAX, .flags = FLAGS },
276     { "planes", "set what planes to filter", OFFSET(planes), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64=7},    0, 15,  FLAGS },
277     { NULL },
278 };
279
280 static const AVFilterPad inputs[] = {
281     {
282         .name          = "default",
283         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
284         .filter_frame  = filter_frame,
285     },
286     { NULL }
287 };
288
289 static const AVFilterPad outputs[] = {
290     {
291         .name          = "default",
292         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
293         .config_props  = config_output,
294     },
295     { NULL }
296 };
297
298 AVFILTER_DEFINE_CLASS(amplify);
299
300 AVFilter ff_vf_amplify = {
301     .name          = "amplify",
302     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Amplify changes between successive video frames."),
303     .priv_size     = sizeof(AmplifyContext),
304     .priv_class    = &amplify_class,
305     .query_formats = query_formats,
306     .outputs       = outputs,
307     .inputs        = inputs,
308     .init          = init,
309     .uninit        = uninit,
310     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
311 };