avfilter: Port mp=eq/eq2 to lavfi
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_eq.c
1 /*
2  * Original MPlayer filters by Richard Felker, Hampa Hug, Daniel Moreno,
3  * and Michael Niedermeyer.
4  *
5  * Copyright (c) 2014 James Darnley <james.darnley@gmail.com>
6  * Copyright (c) 2015 Arwa Arif <arwaarif1994@gmail.com>
7  *
8  * This file is part of FFmpeg.
9  *
10  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
13  * (at your option) any later version.
14  *
15  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18  * GNU General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
21  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
22  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
23  */
24
25 /**
26  * @file
27  * very simple video equalizer
28  */
29
30 /**
31  * TODO:
32  * - Add support to process_command
33  */
34
35 #include "libavfilter/internal.h"
36 #include "libavutil/common.h"
37 #include "libavutil/imgutils.h"
38 #include "libavutil/opt.h"
39 #include "libavutil/pixdesc.h"
40 #include "vf_eq.h"
41
42 static void create_lut(EQParameters *param)
43 {
44     int i;
45     double   g  = 1.0 / param->gamma;
46     double   lw = 1.0 - param->gamma_weight;
47
48     for (i = 0; i < 256; i++) {
49         double v = i / 255.0;
50         v = param->contrast * (v - 0.5) + 0.5 + param->brightness;
51
52         if (v <= 0.0) {
53             param->lut[i] = 0;
54         } else {
55             v = v * lw + pow(v, g) * param->gamma_weight;
56
57             if (v >= 1.0)
58                 param->lut[i] = 255;
59             else
60                 param->lut[i] = 256.0 * v;
61         }
62     }
63
64     param->lut_clean = 1;
65 }
66
67 static void apply_lut(EQParameters *param, uint8_t *dst, int dst_stride,
68                       uint8_t *src, int src_stride, int w, int h)
69 {
70     int x, y;
71
72     if (!param->lut_clean)
73         create_lut(param);
74
75     for (y = 0; y < h; y++) {
76         for (x = 0; x < w; x++) {
77             dst[y * dst_stride + x] = param->lut[src[y * src_stride + x]];
78         }
79     }
80 }
81
82 static void process_c(EQParameters *param, uint8_t *dst, int dst_stride,
83                       uint8_t *src, int src_stride, int w, int h)
84 {
85     int x, y, pel;
86
87     int contrast = (int) (param->contrast * 256 * 16);
88     int brightness = ((int) (100.0 * param->brightness + 100.0) * 511) / 200 - 128 - contrast / 32;
89
90     for (y = 0; y < h; y++) {
91         for (x = 0; x < w; x++) {
92             pel = ((src[y * src_stride + x] * contrast) >> 12) + brightness;
93
94             if (pel & 768)
95                 pel = (-pel) >> 31;
96
97             dst[y * dst_stride + x] = pel;
98         }
99     }
100 }
101
102 static void check_values(EQParameters *param, EQContext *eq)
103 {
104     if (param->contrast == 1.0 && param->brightness == 0.0 && param->gamma == 1.0)
105         param->adjust = NULL;
106     else if (param->gamma == 1.0)
107         param->adjust = eq->process;
108     else
109         param->adjust = apply_lut;
110 }
111
112 static void set_contrast(EQContext *eq)
113 {
114     eq->param[0].contrast = eq->contrast;
115     eq->param[0].lut_clean = 0;
116     check_values(&eq->param[0], eq);
117 }
118
119 static void set_brightness(EQContext *eq)
120 {
121     eq->param[0].brightness = eq->brightness;
122     eq->param[0].lut_clean = 0;
123     check_values(&eq->param[0], eq);
124 }
125
126 static void set_gamma(EQContext *eq)
127 {
128     int i;
129     eq->param[0].gamma = eq->gamma * eq->gamma_g;
130     eq->param[1].gamma = sqrt(eq->gamma_b / eq->gamma_g);
131     eq->param[2].gamma = sqrt(eq->gamma_r / eq->gamma_g);
132
133     for (i = 0; i < 3; i++) {
134         eq->param[i].gamma_weight = eq->gamma_weight;
135         eq->param[i].lut_clean = 0;
136         check_values(&eq->param[i], eq);
137     }
138 }
139
140 static void set_saturation(EQContext *eq)
141 {
142     int i;
143     for (i = 1; i < 3; i++) {
144         eq->param[i].contrast = eq->saturation;
145         eq->param[i].lut_clean = 0;
146         check_values(&eq->param[i], eq);
147     }
148 }
149
150 static int initialize(AVFilterContext *ctx)
151 {
152     EQContext *eq = ctx->priv;
153
154     eq->process = process_c;
155
156     if (ARCH_X86)
157         ff_eq_init_x86(eq);
158
159     set_gamma(eq);
160     set_contrast(eq);
161     set_brightness(eq);
162     set_saturation(eq);
163
164     return 0;
165 }
166
167 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
168 {
169     static const enum AVPixelFormat pixel_fmts_eq[] = {
170         AV_PIX_FMT_GRAY8,
171         AV_PIX_FMT_YUV410P,
172         AV_PIX_FMT_YUV411P,
173         AV_PIX_FMT_YUV420P,
174         AV_PIX_FMT_YUV422P,
175         AV_PIX_FMT_YUV444P,
176         AV_PIX_FMT_NONE
177     };
178
179     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pixel_fmts_eq));
180
181     return 0;
182 }
183
184 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
185 {
186     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
187     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
188     EQContext *eq = ctx->priv;
189     AVFrame *out;
190     const AVPixFmtDescriptor *desc;
191     int i;
192
193     out = ff_get_video_buffer(outlink, inlink->w, inlink->h);
194     if (!out)
195         return AVERROR(ENOMEM);
196
197     av_frame_copy_props(out, in);
198     desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
199
200     for (i = 0; i < desc->nb_components; i++) {
201         int w = inlink->w;
202         int h = inlink->h;
203
204         if (i == 1 || i == 2) {
205             w = FF_CEIL_RSHIFT(w, desc->log2_chroma_w);
206             h = FF_CEIL_RSHIFT(h, desc->log2_chroma_h);
207         }
208
209         if (eq->param[i].adjust)
210             eq->param[i].adjust(&eq->param[i], out->data[i], out->linesize[i],
211                                  in->data[i], in->linesize[i], w, h);
212         else
213             av_image_copy_plane(out->data[i], out->linesize[i],
214                                 in->data[i], in->linesize[i], w, h);
215     }
216
217     return ff_filter_frame(outlink, out);
218 }
219 static const AVFilterPad eq_inputs[] = {
220     {
221         .name = "default",
222         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
223         .filter_frame = filter_frame,
224     },
225     { NULL }
226 };
227
228 static const AVFilterPad eq_outputs[] = {
229     {
230         .name = "default",
231         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
232     },
233     { NULL }
234 };
235
236 #define OFFSET(x) offsetof(EQContext, x)
237 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
238
239 static const AVOption eq_options[] = {
240     { "contrast",     "set the contrast adjustment, negative values give a negative image",
241         OFFSET(contrast),     AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 1.0}, -2.0, 2.0, FLAGS },
242     { "brightness",   "set the brightness adjustment",
243         OFFSET(brightness),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.0}, -1.0, 1.0, FLAGS },
244     { "saturation",   "set the saturation adjustment",
245         OFFSET(saturation),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 1.0},  0.0, 3.0, FLAGS },
246     { "gamma",        "set the initial gamma value",
247         OFFSET(gamma),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 1.0},  0.1, 10.0, FLAGS },
248     { "gamma_r",      "gamma value for red",
249         OFFSET(gamma_r),      AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 1.0},  0.1, 10.0, FLAGS },
250     { "gamma_g",      "gamma value for green",
251         OFFSET(gamma_g),      AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 1.0},  0.1, 10.0, FLAGS },
252     { "gamma_b",      "gamma value for blue",
253         OFFSET(gamma_b),      AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 1.0},  0.1, 10.0, FLAGS },
254     { "gamma_weight", "set the gamma weight which reduces the effect of gamma on bright areas",
255         OFFSET(gamma_weight), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 1.0},  0.0, 1.0, FLAGS },
256     { NULL }
257 };
258
259 AVFILTER_DEFINE_CLASS(eq);
260
261 AVFilter ff_vf_eq = {
262     .name          = "eq",
263     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust brightness, contrast, gamma, and saturation."),
264     .priv_size     = sizeof(EQContext),
265     .priv_class    = &eq_class,
266     .inputs        = eq_inputs,
267     .outputs       = eq_outputs,
268     .query_formats = query_formats,
269     .init          = initialize,
270 };