avfilter/af_silenceremove: prefer outlink instead of inlink
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_convolution_opencl.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2018 Danil Iashchenko
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/common.h"
22 #include "libavutil/imgutils.h"
23 #include "libavutil/mem.h"
24 #include "libavutil/opt.h"
25 #include "libavutil/pixdesc.h"
26 #include "libavutil/avstring.h"
27
28
29 #include "avfilter.h"
30 #include "internal.h"
31 #include "opencl.h"
32 #include "opencl_source.h"
33 #include "video.h"
34
35 typedef struct ConvolutionOpenCLContext {
36     OpenCLFilterContext ocf;
37
38     int              initialised;
39     cl_kernel        kernel;
40     cl_command_queue command_queue;
41
42     char *matrix_str[4];
43
44     cl_mem matrix[4];
45     cl_int matrix_sizes[4];
46     cl_int dims[4];
47     cl_float rdivs[4];
48     cl_float biases[4];
49
50     cl_int planes;
51     cl_float scale;
52     cl_float delta;
53
54 } ConvolutionOpenCLContext;
55
56 static int convolution_opencl_init(AVFilterContext *avctx)
57 {
58     ConvolutionOpenCLContext *ctx = avctx->priv;
59     const char *kernel_name;
60     cl_int cle;
61     int err;
62
63     err = ff_opencl_filter_load_program(avctx, &ff_opencl_source_convolution, 1);
64     if (err < 0)
65         goto fail;
66
67     ctx->command_queue = clCreateCommandQueue(ctx->ocf.hwctx->context,
68                                               ctx->ocf.hwctx->device_id,
69                                               0, &cle);
70     CL_FAIL_ON_ERROR(AVERROR(EIO), "Failed to create OpenCL "
71                      "command queue %d.\n", cle);
72
73     if (!strcmp(avctx->filter->name, "convolution_opencl")) {
74         kernel_name = "convolution_global";
75     } else if (!strcmp(avctx->filter->name, "sobel_opencl")) {
76         kernel_name = "sobel_global";
77     } else if (!strcmp(avctx->filter->name, "prewitt_opencl")){
78         kernel_name = "prewitt_global";
79     } else if (!strcmp(avctx->filter->name, "roberts_opencl")){
80         kernel_name = "roberts_global";
81     }
82     ctx->kernel = clCreateKernel(ctx->ocf.program, kernel_name, &cle);
83     CL_FAIL_ON_ERROR(AVERROR(EIO), "Failed to create "
84                      "kernel %d.\n", cle);
85
86     ctx->initialised = 1;
87     return 0;
88
89 fail:
90     if (ctx->command_queue)
91         clReleaseCommandQueue(ctx->command_queue);
92     if (ctx->kernel)
93         clReleaseKernel(ctx->kernel);
94     return err;
95 }
96
97
98
99 static int convolution_opencl_make_filter_params(AVFilterContext *avctx)
100 {
101     ConvolutionOpenCLContext *ctx = avctx->priv;
102     float *matrix = NULL;
103     size_t matrix_bytes;
104     cl_mem buffer;
105     cl_int cle;
106     int i, j;
107     int sscanf_err;
108     char *p, *arg, *saveptr = NULL;
109     float input_matrix[4][49];
110
111     for (i = 0; i < 4; i++) {
112         ctx->biases[i] = ctx->biases[i] / 255.0;
113     }
114
115     for (i = 0; i < 4; i++) {
116         p = ctx->matrix_str[i];
117         while (ctx->matrix_sizes[i] < 49) {
118             arg = av_strtok(p, " ", &saveptr);
119             if (!arg) {
120                 break;
121             }
122             p = NULL;
123             sscanf_err = sscanf(arg, "%f", &input_matrix[i][ctx->matrix_sizes[i]]);
124             if (sscanf_err != 1) {
125                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Matrix is sequence of 9, 25 or 49 signed numbers\n");
126                 return AVERROR(EINVAL);
127             }
128             ctx->matrix_sizes[i]++;
129         }
130         if (ctx->matrix_sizes[i] == 9) {
131             ctx->dims[i] = 3;
132         } else if (ctx->matrix_sizes[i] == 25) {
133             ctx->dims[i] = 5;
134         } else if (ctx->matrix_sizes[i] == 49) {
135             ctx->dims[i] = 7;
136         } else {
137             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid matrix size:%d\n", ctx->matrix_sizes[i]);
138             return AVERROR(EINVAL);
139         }
140
141     }
142
143     for (j = 0; j < 4; j++) {
144         matrix_bytes = sizeof(float)*ctx->matrix_sizes[j];
145         matrix = av_malloc(matrix_bytes);
146         if (!matrix) {
147             av_freep(&matrix);
148             return AVERROR(ENOMEM);
149         }
150
151         for (i = 0; i < ctx->matrix_sizes[j]; i++)
152             matrix[i] = input_matrix[j][i];
153
154         buffer = clCreateBuffer(ctx->ocf.hwctx->context,
155                                 CL_MEM_READ_ONLY |
156                                 CL_MEM_COPY_HOST_PTR |
157                                 CL_MEM_HOST_NO_ACCESS,
158                                 matrix_bytes, matrix, &cle);
159         if (!buffer) {
160             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create matrix buffer: "
161                    "%d.\n", cle);
162             av_freep(&matrix);
163             return AVERROR(EIO);
164         }
165         ctx->matrix[j] = buffer;
166         av_freep(&matrix);
167     }
168
169     return 0;
170 }
171
172 static int convolution_opencl_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *input)
173 {
174     AVFilterContext *avctx = inlink->dst;
175     AVFilterLink *outlink = avctx->outputs[0];
176     ConvolutionOpenCLContext *ctx = avctx->priv;
177     AVFrame *output = NULL;
178     cl_int cle;
179     size_t global_work[2];
180     cl_mem src, dst;
181     int err, p;
182     size_t origin[3] = {0, 0, 0};
183     size_t region[3] = {0, 0, 1};
184
185     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Filter input: %s, %ux%u (%"PRId64").\n",
186            av_get_pix_fmt_name(input->format),
187            input->width, input->height, input->pts);
188
189     if (!input->hw_frames_ctx)
190         return AVERROR(EINVAL);
191
192     if (!ctx->initialised) {
193         err = convolution_opencl_init(avctx);
194         if (err < 0)
195             goto fail;
196
197         if (!strcmp(avctx->filter->name, "convolution_opencl")) {
198             err = convolution_opencl_make_filter_params(avctx);
199             if (err < 0)
200                 goto fail;
201         } else {
202             ctx->delta /= 255.0;
203         }
204
205     }
206
207     output = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
208     if (!output) {
209         err = AVERROR(ENOMEM);
210         goto fail;
211     }
212
213     for (p = 0; p < FF_ARRAY_ELEMS(output->data); p++) {
214         src = (cl_mem) input->data[p];
215         dst = (cl_mem)output->data[p];
216
217         if (!dst)
218             break;
219
220         if (!strcmp(avctx->filter->name, "convolution_opencl")) {
221             CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 0, cl_mem,   &dst);
222             CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 1, cl_mem,   &src);
223             CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 2, cl_int,   &ctx->dims[p]);
224             CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 3, cl_mem,   &ctx->matrix[p]);
225             CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 4, cl_float, &ctx->rdivs[p]);
226             CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 5, cl_float, &ctx->biases[p]);
227
228             err = ff_opencl_filter_work_size_from_image(avctx, global_work, output, p, 0);
229             if (err < 0)
230                 goto fail;
231
232             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Run kernel on plane %d "
233                    "(%"SIZE_SPECIFIER"x%"SIZE_SPECIFIER").\n",
234                    p, global_work[0], global_work[1]);
235
236             cle = clEnqueueNDRangeKernel(ctx->command_queue, ctx->kernel, 2, NULL,
237                                          global_work, NULL,
238                                          0, NULL, NULL);
239             CL_FAIL_ON_ERROR(AVERROR(EIO), "Failed to enqueue "
240                              "kernel: %d.\n", cle);
241         } else {
242             if (!(ctx->planes & (1 << p))) {
243                 err = ff_opencl_filter_work_size_from_image(avctx, region, output, p, 0);
244                 if (err < 0)
245                     goto fail;
246
247                 cle = clEnqueueCopyImage(ctx->command_queue, src, dst,
248                                          origin, origin, region, 0, NULL, NULL);
249                 CL_FAIL_ON_ERROR(AVERROR(EIO), "Failed to copy plane %d: %d.\n",
250                                  p, cle);
251             } else {
252                 CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 0, cl_mem,   &dst);
253                 CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 1, cl_mem,   &src);
254                 CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 2, cl_float, &ctx->scale);
255                 CL_SET_KERNEL_ARG(ctx->kernel, 3, cl_float, &ctx->delta);
256
257                 err = ff_opencl_filter_work_size_from_image(avctx, global_work, output, p, 0);
258                 if (err < 0)
259                     goto fail;
260
261                 av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Run kernel on plane %d "
262                        "(%"SIZE_SPECIFIER"x%"SIZE_SPECIFIER").\n",
263                        p, global_work[0], global_work[1]);
264
265                 cle = clEnqueueNDRangeKernel(ctx->command_queue, ctx->kernel, 2, NULL,
266                                                          global_work, NULL,
267                                                          0, NULL, NULL);
268                 CL_FAIL_ON_ERROR(AVERROR(EIO), "Failed to enqueue "
269                                  "kernel: %d.\n", cle);
270             }
271         }
272     }
273
274     cle = clFinish(ctx->command_queue);
275     CL_FAIL_ON_ERROR(AVERROR(EIO), "Failed to finish command queue: %d.\n", cle);
276
277     err = av_frame_copy_props(output, input);
278     if (err < 0)
279         goto fail;
280
281     av_frame_free(&input);
282
283     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Filter output: %s, %ux%u (%"PRId64").\n",
284            av_get_pix_fmt_name(output->format),
285            output->width, output->height, output->pts);
286
287     return ff_filter_frame(outlink, output);
288
289 fail:
290     clFinish(ctx->command_queue);
291     av_frame_free(&input);
292     av_frame_free(&output);
293     return err;
294 }
295
296 static av_cold void convolution_opencl_uninit(AVFilterContext *avctx)
297 {
298     ConvolutionOpenCLContext *ctx = avctx->priv;
299     cl_int cle;
300     int i;
301
302     for (i = 0; i < 4; i++) {
303         clReleaseMemObject(ctx->matrix[i]);
304     }
305
306     if (ctx->kernel) {
307         cle = clReleaseKernel(ctx->kernel);
308         if (cle != CL_SUCCESS)
309             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to release "
310                    "kernel: %d.\n", cle);
311     }
312
313     if (ctx->command_queue) {
314         cle = clReleaseCommandQueue(ctx->command_queue);
315         if (cle != CL_SUCCESS)
316             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to release "
317                    "command queue: %d.\n", cle);
318     }
319
320     ff_opencl_filter_uninit(avctx);
321 }
322
323 static const AVFilterPad convolution_opencl_inputs[] = {
324     {
325         .name         = "default",
326         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
327         .filter_frame = &convolution_opencl_filter_frame,
328         .config_props = &ff_opencl_filter_config_input,
329     },
330     { NULL }
331 };
332
333 static const AVFilterPad convolution_opencl_outputs[] = {
334     {
335         .name         = "default",
336         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
337         .config_props = &ff_opencl_filter_config_output,
338     },
339     { NULL }
340 };
341
342 #define OFFSET(x) offsetof(ConvolutionOpenCLContext, x)
343 #define FLAGS (AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM)
344
345 #if CONFIG_CONVOLUTION_OPENCL_FILTER
346
347 static const AVOption convolution_opencl_options[] = {
348     { "0m", "set matrix for 2nd plane", OFFSET(matrix_str[0]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
349     { "1m", "set matrix for 2nd plane", OFFSET(matrix_str[1]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
350     { "2m", "set matrix for 3rd plane", OFFSET(matrix_str[2]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
351     { "3m", "set matrix for 4th plane", OFFSET(matrix_str[3]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
352     { "0rdiv", "set rdiv for 1nd plane", OFFSET(rdivs[0]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
353     { "1rdiv", "set rdiv for 2nd plane", OFFSET(rdivs[1]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
354     { "2rdiv", "set rdiv for 3rd plane", OFFSET(rdivs[2]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
355     { "3rdiv", "set rdiv for 4th plane", OFFSET(rdivs[3]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
356     { "0bias", "set bias for 1st plane", OFFSET(biases[0]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
357     { "1bias", "set bias for 2nd plane", OFFSET(biases[1]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
358     { "2bias", "set bias for 3rd plane", OFFSET(biases[2]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
359     { "3bias", "set bias for 4th plane", OFFSET(biases[3]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
360     { NULL }
361 };
362
363 AVFILTER_DEFINE_CLASS(convolution_opencl);
364
365 AVFilter ff_vf_convolution_opencl = {
366     .name           = "convolution_opencl",
367     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply convolution mask to input video"),
368     .priv_size      = sizeof(ConvolutionOpenCLContext),
369     .priv_class     = &convolution_opencl_class,
370     .init           = &ff_opencl_filter_init,
371     .uninit         = &convolution_opencl_uninit,
372     .query_formats  = &ff_opencl_filter_query_formats,
373     .inputs         = convolution_opencl_inputs,
374     .outputs        = convolution_opencl_outputs,
375     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE,
376 };
377
378 #endif /* CONFIG_CONVOLUTION_OPENCL_FILTER */
379
380 #if CONFIG_SOBEL_OPENCL_FILTER
381
382 static const AVOption sobel_opencl_options[] = {
383     { "planes", "set planes to filter", OFFSET(planes), AV_OPT_TYPE_INT,  {.i64=15}, 0, 15, FLAGS},
384     { "scale",  "set scale",            OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0,  65535, FLAGS},
385     { "delta",  "set delta",            OFFSET(delta), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, -65535, 65535, FLAGS},
386     { NULL }
387 };
388
389 AVFILTER_DEFINE_CLASS(sobel_opencl);
390
391 AVFilter ff_vf_sobel_opencl = {
392     .name           = "sobel_opencl",
393     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply sobel operator"),
394     .priv_size      = sizeof(ConvolutionOpenCLContext),
395     .priv_class     = &sobel_opencl_class,
396     .init           = &ff_opencl_filter_init,
397     .uninit         = &convolution_opencl_uninit,
398     .query_formats  = &ff_opencl_filter_query_formats,
399     .inputs         = convolution_opencl_inputs,
400     .outputs        = convolution_opencl_outputs,
401     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE,
402 };
403
404 #endif /* CONFIG_SOBEL_OPENCL_FILTER */
405
406 #if CONFIG_PREWITT_OPENCL_FILTER
407
408 static const AVOption prewitt_opencl_options[] = {
409     { "planes", "set planes to filter", OFFSET(planes), AV_OPT_TYPE_INT,  {.i64=15}, 0, 15, FLAGS},
410     { "scale",  "set scale",            OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0,  65535, FLAGS},
411     { "delta",  "set delta",            OFFSET(delta), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, -65535, 65535, FLAGS},
412     { NULL }
413 };
414
415 AVFILTER_DEFINE_CLASS(prewitt_opencl);
416
417 AVFilter ff_vf_prewitt_opencl = {
418     .name           = "prewitt_opencl",
419     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply prewitt operator"),
420     .priv_size      = sizeof(ConvolutionOpenCLContext),
421     .priv_class     = &prewitt_opencl_class,
422     .init           = &ff_opencl_filter_init,
423     .uninit         = &convolution_opencl_uninit,
424     .query_formats  = &ff_opencl_filter_query_formats,
425     .inputs         = convolution_opencl_inputs,
426     .outputs        = convolution_opencl_outputs,
427     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE,
428 };
429
430 #endif /* CONFIG_PREWITT_OPENCL_FILTER */
431
432 #if CONFIG_ROBERTS_OPENCL_FILTER
433
434 static const AVOption roberts_opencl_options[] = {
435     { "planes", "set planes to filter", OFFSET(planes), AV_OPT_TYPE_INT,  {.i64=15}, 0, 15, FLAGS},
436     { "scale",  "set scale",            OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0,  65535, FLAGS},
437     { "delta",  "set delta",            OFFSET(delta), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, -65535, 65535, FLAGS},
438     { NULL }
439 };
440
441 AVFILTER_DEFINE_CLASS(roberts_opencl);
442
443 AVFilter ff_vf_roberts_opencl = {
444     .name           = "roberts_opencl",
445     .description    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply roberts operator"),
446     .priv_size      = sizeof(ConvolutionOpenCLContext),
447     .priv_class     = &roberts_opencl_class,
448     .init           = &ff_opencl_filter_init,
449     .uninit         = &convolution_opencl_uninit,
450     .query_formats  = &ff_opencl_filter_query_formats,
451     .inputs         = convolution_opencl_inputs,
452     .outputs        = convolution_opencl_outputs,
453     .flags_internal = FF_FILTER_FLAG_HWFRAME_AWARE,
454 };
455
456 #endif /* CONFIG_ROBERTS_OPENCL_FILTER */