avfilter/af_sidechaincompress: use doubles instead of floats
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_boxblur.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2002 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
3  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
9  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
10  * (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg 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
15  * GNU General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
18  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
19  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * Apply a boxblur filter to the input video.
25  * Ported from MPlayer libmpcodecs/vf_boxblur.c.
26  */
27
28 #include "libavutil/avstring.h"
29 #include "libavutil/common.h"
30 #include "libavutil/eval.h"
31 #include "libavutil/opt.h"
32 #include "libavutil/pixdesc.h"
33 #include "avfilter.h"
34 #include "formats.h"
35 #include "internal.h"
36 #include "video.h"
37
38 static const char *const var_names[] = {
39     "w",
40     "h",
41     "cw",
42     "ch",
43     "hsub",
44     "vsub",
45     NULL
46 };
47
48 enum var_name {
49     VAR_W,
50     VAR_H,
51     VAR_CW,
52     VAR_CH,
53     VAR_HSUB,
54     VAR_VSUB,
55     VARS_NB
56 };
57
58 typedef struct FilterParam {
59     int radius;
60     int power;
61     char *radius_expr;
62 } FilterParam;
63
64 typedef struct BoxBlurContext {
65     const AVClass *class;
66     FilterParam luma_param;
67     FilterParam chroma_param;
68     FilterParam alpha_param;
69
70     int hsub, vsub;
71     int radius[4];
72     int power[4];
73     uint8_t *temp[2]; ///< temporary buffer used in blur_power()
74 } BoxBlurContext;
75
76 #define Y 0
77 #define U 1
78 #define V 2
79 #define A 3
80
81 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
82 {
83     BoxBlurContext *s = ctx->priv;
84
85     if (!s->luma_param.radius_expr) {
86         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Luma radius expression is not set.\n");
87         return AVERROR(EINVAL);
88     }
89
90     /* fill missing params */
91     if (!s->chroma_param.radius_expr) {
92         s->chroma_param.radius_expr = av_strdup(s->luma_param.radius_expr);
93         if (!s->chroma_param.radius_expr)
94             return AVERROR(ENOMEM);
95     }
96     if (s->chroma_param.power < 0)
97         s->chroma_param.power = s->luma_param.power;
98
99     if (!s->alpha_param.radius_expr) {
100         s->alpha_param.radius_expr = av_strdup(s->luma_param.radius_expr);
101         if (!s->alpha_param.radius_expr)
102             return AVERROR(ENOMEM);
103     }
104     if (s->alpha_param.power < 0)
105         s->alpha_param.power = s->luma_param.power;
106
107     return 0;
108 }
109
110 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
111 {
112     BoxBlurContext *s = ctx->priv;
113
114     av_freep(&s->temp[0]);
115     av_freep(&s->temp[1]);
116 }
117
118 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
119 {
120     AVFilterFormats *formats = NULL;
121     int fmt;
122
123     for (fmt = 0; av_pix_fmt_desc_get(fmt); fmt++) {
124         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(fmt);
125         if (!(desc->flags & (AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL | AV_PIX_FMT_FLAG_BITSTREAM | AV_PIX_FMT_FLAG_PAL)) &&
126             (desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_PLANAR || desc->nb_components == 1) &&
127             (!(desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_BE) == !HAVE_BIGENDIAN || desc->comp[0].depth == 8))
128             ff_add_format(&formats, fmt);
129     }
130
131     return ff_set_common_formats(ctx, formats);
132 }
133
134 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
135 {
136     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
137     AVFilterContext    *ctx = inlink->dst;
138     BoxBlurContext *s = ctx->priv;
139     int w = inlink->w, h = inlink->h;
140     int cw, ch;
141     double var_values[VARS_NB], res;
142     char *expr;
143     int ret;
144
145     if (!(s->temp[0] = av_malloc(2*FFMAX(w, h))) ||
146         !(s->temp[1] = av_malloc(2*FFMAX(w, h))))
147         return AVERROR(ENOMEM);
148
149     s->hsub = desc->log2_chroma_w;
150     s->vsub = desc->log2_chroma_h;
151
152     var_values[VAR_W]       = inlink->w;
153     var_values[VAR_H]       = inlink->h;
154     var_values[VAR_CW] = cw = w>>s->hsub;
155     var_values[VAR_CH] = ch = h>>s->vsub;
156     var_values[VAR_HSUB]    = 1<<s->hsub;
157     var_values[VAR_VSUB]    = 1<<s->vsub;
158
159 #define EVAL_RADIUS_EXPR(comp)                                          \
160     expr = s->comp##_param.radius_expr;                                 \
161     ret = av_expr_parse_and_eval(&res, expr, var_names, var_values,     \
162                                  NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx); \
163     s->comp##_param.radius = res;                                       \
164     if (ret < 0) {                                                      \
165         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,                                      \
166                "Error when evaluating " #comp " radius expression '%s'\n", expr); \
167         return ret;                                                     \
168     }
169     EVAL_RADIUS_EXPR(luma);
170     EVAL_RADIUS_EXPR(chroma);
171     EVAL_RADIUS_EXPR(alpha);
172
173     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE,
174            "luma_radius:%d luma_power:%d "
175            "chroma_radius:%d chroma_power:%d "
176            "alpha_radius:%d alpha_power:%d "
177            "w:%d chroma_w:%d h:%d chroma_h:%d\n",
178            s->luma_param  .radius, s->luma_param  .power,
179            s->chroma_param.radius, s->chroma_param.power,
180            s->alpha_param .radius, s->alpha_param .power,
181            w, cw, h, ch);
182
183 #define CHECK_RADIUS_VAL(w_, h_, comp)                                  \
184     if (s->comp##_param.radius < 0 ||                                   \
185         2*s->comp##_param.radius > FFMIN(w_, h_)) {                     \
186         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,                                       \
187                "Invalid " #comp " radius value %d, must be >= 0 and <= %d\n", \
188                s->comp##_param.radius, FFMIN(w_, h_)/2);                \
189         return AVERROR(EINVAL);                                         \
190     }
191     CHECK_RADIUS_VAL(w,  h,  luma);
192     CHECK_RADIUS_VAL(cw, ch, chroma);
193     CHECK_RADIUS_VAL(w,  h,  alpha);
194
195     s->radius[Y] = s->luma_param.radius;
196     s->radius[U] = s->radius[V] = s->chroma_param.radius;
197     s->radius[A] = s->alpha_param.radius;
198
199     s->power[Y] = s->luma_param.power;
200     s->power[U] = s->power[V] = s->chroma_param.power;
201     s->power[A] = s->alpha_param.power;
202
203     return 0;
204 }
205
206 static inline void blur8(uint8_t *dst, int dst_step, const uint8_t *src, int src_step,
207                         int len, int radius)
208 {
209     /* Naive boxblur would sum source pixels from x-radius .. x+radius
210      * for destination pixel x. That would be O(radius*width).
211      * If you now look at what source pixels represent 2 consecutive
212      * output pixels, then you see they are almost identical and only
213      * differ by 2 pixels, like:
214      * src0       111111111
215      * dst0           1
216      * src1        111111111
217      * dst1            1
218      * src0-src1  1       -1
219      * so when you know one output pixel you can find the next by just adding
220      * and subtracting 1 input pixel.
221      * The following code adopts this faster variant.
222      */
223     const int length = radius*2 + 1;
224     const int inv = ((1<<16) + length/2)/length;
225     int x, sum = src[radius*src_step];
226
227     for (x = 0; x < radius; x++)
228         sum += src[x*src_step]<<1;
229
230     sum = sum*inv + (1<<15);
231
232     for (x = 0; x <= radius; x++) {
233         sum += (src[(radius+x)*src_step] - src[(radius-x)*src_step])*inv;
234         dst[x*dst_step] = sum>>16;
235     }
236
237     for (; x < len-radius; x++) {
238         sum += (src[(radius+x)*src_step] - src[(x-radius-1)*src_step])*inv;
239         dst[x*dst_step] = sum >>16;
240     }
241
242     for (; x < len; x++) {
243         sum += (src[(2*len-radius-x-1)*src_step] - src[(x-radius-1)*src_step])*inv;
244         dst[x*dst_step] = sum>>16;
245     }
246 }
247
248 static inline void blur16(uint16_t *dst, int dst_step, const uint16_t *src, int src_step,
249                           int len, int radius)
250 {
251     const int length = radius*2 + 1;
252     const int inv = ((1<<16) + length/2)/length;
253     int x, sum = src[radius*src_step];
254
255     for (x = 0; x < radius; x++)
256         sum += src[x*src_step]<<1;
257
258     sum = sum*inv + (1<<15);
259
260     for (x = 0; x <= radius; x++) {
261         sum += (src[(radius+x)*src_step] - src[(radius-x)*src_step])*inv;
262         dst[x*dst_step] = sum>>16;
263     }
264
265     for (; x < len-radius; x++) {
266         sum += (src[(radius+x)*src_step] - src[(x-radius-1)*src_step])*inv;
267         dst[x*dst_step] = sum >>16;
268     }
269
270     for (; x < len; x++) {
271         sum += (src[(2*len-radius-x-1)*src_step] - src[(x-radius-1)*src_step])*inv;
272         dst[x*dst_step] = sum>>16;
273     }
274 }
275
276 static inline void blur(uint8_t *dst, int dst_step, const uint8_t *src, int src_step,
277                         int len, int radius, int pixsize)
278 {
279     if (pixsize == 1) blur8 (dst, dst_step   , src, src_step   , len, radius);
280     else              blur16((uint16_t*)dst, dst_step>>1, (const uint16_t*)src, src_step>>1, len, radius);
281 }
282
283 static inline void blur_power(uint8_t *dst, int dst_step, const uint8_t *src, int src_step,
284                               int len, int radius, int power, uint8_t *temp[2], int pixsize)
285 {
286     uint8_t *a = temp[0], *b = temp[1];
287
288     if (radius && power) {
289         blur(a, pixsize, src, src_step, len, radius, pixsize);
290         for (; power > 2; power--) {
291             uint8_t *c;
292             blur(b, pixsize, a, pixsize, len, radius, pixsize);
293             c = a; a = b; b = c;
294         }
295         if (power > 1) {
296             blur(dst, dst_step, a, pixsize, len, radius, pixsize);
297         } else {
298             int i;
299             if (pixsize == 1) {
300                 for (i = 0; i < len; i++)
301                     dst[i*dst_step] = a[i];
302             } else
303                 for (i = 0; i < len; i++)
304                     *(uint16_t*)(dst + i*dst_step) = ((uint16_t*)a)[i];
305         }
306     } else {
307         int i;
308         if (pixsize == 1) {
309             for (i = 0; i < len; i++)
310                 dst[i*dst_step] = src[i*src_step];
311         } else
312             for (i = 0; i < len; i++)
313                 *(uint16_t*)(dst + i*dst_step) = *(uint16_t*)(src + i*src_step);
314     }
315 }
316
317 static void hblur(uint8_t *dst, int dst_linesize, const uint8_t *src, int src_linesize,
318                   int w, int h, int radius, int power, uint8_t *temp[2], int pixsize)
319 {
320     int y;
321
322     if (radius == 0 && dst == src)
323         return;
324
325     for (y = 0; y < h; y++)
326         blur_power(dst + y*dst_linesize, pixsize, src + y*src_linesize, pixsize,
327                    w, radius, power, temp, pixsize);
328 }
329
330 static void vblur(uint8_t *dst, int dst_linesize, const uint8_t *src, int src_linesize,
331                   int w, int h, int radius, int power, uint8_t *temp[2], int pixsize)
332 {
333     int x;
334
335     if (radius == 0 && dst == src)
336         return;
337
338     for (x = 0; x < w; x++)
339         blur_power(dst + x*pixsize, dst_linesize, src + x*pixsize, src_linesize,
340                    h, radius, power, temp, pixsize);
341 }
342
343 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
344 {
345     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
346     BoxBlurContext *s = ctx->priv;
347     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
348     AVFrame *out;
349     int plane;
350     int cw = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->w, s->hsub), ch = FF_CEIL_RSHIFT(in->height, s->vsub);
351     int w[4] = { inlink->w, cw, cw, inlink->w };
352     int h[4] = { in->height, ch, ch, in->height };
353     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
354     const int depth = desc->comp[0].depth;
355     const int pixsize = (depth+7)/8;
356
357     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
358     if (!out) {
359         av_frame_free(&in);
360         return AVERROR(ENOMEM);
361     }
362     av_frame_copy_props(out, in);
363
364     for (plane = 0; plane < 4 && in->data[plane] && in->linesize[plane]; plane++)
365         hblur(out->data[plane], out->linesize[plane],
366               in ->data[plane], in ->linesize[plane],
367               w[plane], h[plane], s->radius[plane], s->power[plane],
368               s->temp, pixsize);
369
370     for (plane = 0; plane < 4 && in->data[plane] && in->linesize[plane]; plane++)
371         vblur(out->data[plane], out->linesize[plane],
372               out->data[plane], out->linesize[plane],
373               w[plane], h[plane], s->radius[plane], s->power[plane],
374               s->temp, pixsize);
375
376     av_frame_free(&in);
377
378     return ff_filter_frame(outlink, out);
379 }
380
381 #define OFFSET(x) offsetof(BoxBlurContext, x)
382 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
383
384 static const AVOption boxblur_options[] = {
385     { "luma_radius", "Radius of the luma blurring box", OFFSET(luma_param.radius_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="2"}, .flags = FLAGS },
386     { "lr",          "Radius of the luma blurring box", OFFSET(luma_param.radius_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="2"}, .flags = FLAGS },
387     { "luma_power",  "How many times should the boxblur be applied to luma",  OFFSET(luma_param.power), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 0, INT_MAX, .flags = FLAGS },
388     { "lp",          "How many times should the boxblur be applied to luma",  OFFSET(luma_param.power), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 0, INT_MAX, .flags = FLAGS },
389
390     { "chroma_radius", "Radius of the chroma blurring box", OFFSET(chroma_param.radius_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
391     { "cr",            "Radius of the chroma blurring box", OFFSET(chroma_param.radius_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
392     { "chroma_power",  "How many times should the boxblur be applied to chroma",  OFFSET(chroma_param.power), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1}, -1, INT_MAX, .flags = FLAGS },
393     { "cp",            "How many times should the boxblur be applied to chroma",  OFFSET(chroma_param.power), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1}, -1, INT_MAX, .flags = FLAGS },
394
395     { "alpha_radius", "Radius of the alpha blurring box", OFFSET(alpha_param.radius_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
396     { "ar",           "Radius of the alpha blurring box", OFFSET(alpha_param.radius_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
397     { "alpha_power",  "How many times should the boxblur be applied to alpha",  OFFSET(alpha_param.power), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1}, -1, INT_MAX, .flags = FLAGS },
398     { "ap",           "How many times should the boxblur be applied to alpha",  OFFSET(alpha_param.power), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=-1}, -1, INT_MAX, .flags = FLAGS },
399
400     { NULL }
401 };
402
403 AVFILTER_DEFINE_CLASS(boxblur);
404
405 static const AVFilterPad avfilter_vf_boxblur_inputs[] = {
406     {
407         .name         = "default",
408         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
409         .config_props = config_input,
410         .filter_frame = filter_frame,
411     },
412     { NULL }
413 };
414
415 static const AVFilterPad avfilter_vf_boxblur_outputs[] = {
416     {
417         .name = "default",
418         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
419     },
420     { NULL }
421 };
422
423 AVFilter ff_vf_boxblur = {
424     .name          = "boxblur",
425     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Blur the input."),
426     .priv_size     = sizeof(BoxBlurContext),
427     .priv_class    = &boxblur_class,
428     .init          = init,
429     .uninit        = uninit,
430     .query_formats = query_formats,
431     .inputs        = avfilter_vf_boxblur_inputs,
432     .outputs       = avfilter_vf_boxblur_outputs,
433     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
434 };