avformat/utils: add missing brackets around arguments in av_realloc() call
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_fftfilt.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2015 Arwa Arif <arwaarif1994@gmail.com>
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify it
7  * under the terms of the GNU Lesser General Public License as published
8  * by the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License,
9  * 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  * FFT domain filtering.
24  */
25
26 #include "libavfilter/internal.h"
27 #include "libavutil/common.h"
28 #include "libavutil/imgutils.h"
29 #include "libavutil/opt.h"
30 #include "libavutil/pixdesc.h"
31 #include "libavcodec/avfft.h"
32 #include "libavutil/eval.h"
33
34 #define MAX_PLANES 4
35
36 typedef struct {
37     const AVClass *class;
38
39     RDFTContext *rdft;
40     int rdft_hbits[MAX_PLANES];
41     int rdft_vbits[MAX_PLANES];
42     size_t rdft_hlen[MAX_PLANES];
43     size_t rdft_vlen[MAX_PLANES];
44     FFTSample *rdft_hdata[MAX_PLANES];
45     FFTSample *rdft_vdata[MAX_PLANES];
46
47     int dc[MAX_PLANES];
48     char *weight_str[MAX_PLANES];
49     AVExpr *weight_expr[MAX_PLANES];
50     double *weight[MAX_PLANES];
51
52 } FFTFILTContext;
53
54 static const char *const var_names[] = {   "X",   "Y",   "W",   "H",     NULL    };
55 enum                                   { VAR_X, VAR_Y, VAR_W, VAR_H, VAR_VARS_NB };
56
57 enum { Y = 0, U, V };
58
59 #define OFFSET(x) offsetof(FFTFILTContext, x)
60 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
61
62 static const AVOption fftfilt_options[] = {
63     { "dc_Y",  "adjust gain in Y plane",              OFFSET(dc[Y]),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},      0,     1000,     FLAGS },
64     { "dc_U",  "adjust gain in U plane",              OFFSET(dc[U]),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},      0,     1000,     FLAGS },
65     { "dc_V",  "adjust gain in V plane",              OFFSET(dc[V]),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},      0,     1000,     FLAGS },
66     { "weight_Y", "set luminance expression in Y plane",   OFFSET(weight_str[Y]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
67     { "weight_U", "set chrominance expression in U plane", OFFSET(weight_str[U]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
68     { "weight_V", "set chrominance expression in V plane", OFFSET(weight_str[V]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
69     {NULL},
70 };
71
72 AVFILTER_DEFINE_CLASS(fftfilt);
73
74 static inline double lum(void *priv, double x, double y, int plane)
75 {
76     FFTFILTContext *s = priv;
77     return s->rdft_vdata[plane][(int)x * s->rdft_vlen[plane] + (int)y];
78 }
79
80 static double weight_Y(void *priv, double x, double y) { return lum(priv, x, y, Y); }
81 static double weight_U(void *priv, double x, double y) { return lum(priv, x, y, U); }
82 static double weight_V(void *priv, double x, double y) { return lum(priv, x, y, V); }
83
84 static void copy_rev (FFTSample *dest, int w, int w2)
85 {
86     int i;
87
88     for (i = w; i < w + (w2-w)/2; i++)
89         dest[i] = dest[2*w - i - 1];
90
91     for (; i < w2; i++)
92         dest[i] = dest[w2 - i];
93 }
94
95 /*Horizontal pass - RDFT*/
96 static void rdft_horizontal(FFTFILTContext *s, AVFrame *in, int w, int h, int plane)
97 {
98     int i, j;
99     s->rdft = av_rdft_init(s->rdft_hbits[plane], DFT_R2C);
100
101     for (i = 0; i < h; i++) {
102         for (j = 0; j < w; j++)
103             s->rdft_hdata[plane][i * s->rdft_hlen[plane] + j] = *(in->data[plane] + in->linesize[plane] * i + j);
104
105         copy_rev(s->rdft_hdata[plane] + i * s->rdft_hlen[plane], w, s->rdft_hlen[plane]);
106     }
107
108     for (i = 0; i < h; i++)
109         av_rdft_calc(s->rdft, s->rdft_hdata[plane] + i * s->rdft_hlen[plane]);
110
111     av_rdft_end(s->rdft);
112 }
113
114 /*Vertical pass - RDFT*/
115 static void rdft_vertical(FFTFILTContext *s, int h, int plane)
116 {
117     int i, j;
118     s->rdft = av_rdft_init(s->rdft_vbits[plane], DFT_R2C);
119
120     for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++) {
121         for (j = 0; j < h; j++)
122             s->rdft_vdata[plane][i * s->rdft_vlen[plane] + j] =
123             s->rdft_hdata[plane][j * s->rdft_hlen[plane] + i];
124         copy_rev(s->rdft_vdata[plane] + i * s->rdft_vlen[plane], h, s->rdft_vlen[plane]);
125     }
126
127     for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++)
128         av_rdft_calc(s->rdft, s->rdft_vdata[plane] + i * s->rdft_vlen[plane]);
129
130     av_rdft_end(s->rdft);
131 }
132 /*Vertical pass - IRDFT*/
133 static void irdft_vertical(FFTFILTContext *s, int h, int plane)
134 {
135     int i, j;
136     s->rdft = av_rdft_init(s->rdft_vbits[plane], IDFT_C2R);
137     for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++)
138         av_rdft_calc(s->rdft, s->rdft_vdata[plane] + i * s->rdft_vlen[plane]);
139
140     for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++)
141         for (j = 0; j < h; j++)
142             s->rdft_hdata[plane][j * s->rdft_hlen[plane] + i] =
143             s->rdft_vdata[plane][i * s->rdft_vlen[plane] + j];
144
145     av_rdft_end(s->rdft);
146 }
147
148 /*Horizontal pass - IRDFT*/
149 static void irdft_horizontal(FFTFILTContext *s, AVFrame *out, int w, int h, int plane)
150 {
151     int i, j;
152     s->rdft = av_rdft_init(s->rdft_hbits[plane], IDFT_C2R);
153     for (i = 0; i < h; i++)
154         av_rdft_calc(s->rdft, s->rdft_hdata[plane] + i * s->rdft_hlen[plane]);
155
156     for (i = 0; i < h; i++)
157         for (j = 0; j < w; j++)
158             *(out->data[plane] + out->linesize[plane] * i + j) = av_clip(s->rdft_hdata[plane][i
159                                                                          *s->rdft_hlen[plane] + j] * 4 /
160                                                                          (s->rdft_hlen[plane] *
161                                                                           s->rdft_vlen[plane]), 0, 255);
162
163     av_rdft_end(s->rdft);
164 }
165
166 static av_cold int initialize(AVFilterContext *ctx)
167 {
168     FFTFILTContext *s = ctx->priv;
169     int ret = 0, plane;
170
171     if (!s->dc[U] && !s->dc[V]) {
172         s->dc[U] = s->dc[Y];
173         s->dc[V] = s->dc[Y];
174     } else {
175         if (!s->dc[U]) s->dc[U] = s->dc[V];
176         if (!s->dc[V]) s->dc[V] = s->dc[U];
177     }
178
179     if (!s->weight_str[U] && !s->weight_str[V]) {
180         s->weight_str[U] = av_strdup(s->weight_str[Y]);
181         s->weight_str[V] = av_strdup(s->weight_str[Y]);
182     } else {
183         if (!s->weight_str[U]) s->weight_str[U] = av_strdup(s->weight_str[V]);
184         if (!s->weight_str[V]) s->weight_str[V] = av_strdup(s->weight_str[U]);
185     }
186
187     for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
188         static double (*p[])(void *, double, double) = { weight_Y, weight_U, weight_V };
189         const char *const func2_names[] = {"weight_Y", "weight_U", "weight_V", NULL };
190         double (*func2[])(void *, double, double) = { weight_Y, weight_U, weight_V, p[plane], NULL };
191
192         ret = av_expr_parse(&s->weight_expr[plane], s->weight_str[plane], var_names,
193                             NULL, NULL, func2_names, func2, 0, ctx);
194         if (ret < 0)
195             break;
196     }
197     return ret;
198 }
199
200 static int config_props(AVFilterLink *inlink)
201 {
202     FFTFILTContext *s = inlink->dst->priv;
203     const AVPixFmtDescriptor *desc;
204     int rdft_hbits, rdft_vbits, i, j, plane;
205     double values[VAR_VARS_NB];
206
207     desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
208     for (i = 0; i < desc->nb_components; i++) {
209         int w = inlink->w;
210         int h = inlink->h;
211
212         /* RDFT - Array initialization for Horizontal pass*/
213         for (rdft_hbits = 1; 1 << rdft_hbits < w*10/9; rdft_hbits++);
214         s->rdft_hbits[i] = rdft_hbits;
215         s->rdft_hlen[i] = 1 << rdft_hbits;
216         if (!(s->rdft_hdata[i] = av_malloc_array(h, s->rdft_hlen[i] * sizeof(FFTSample))))
217             return AVERROR(ENOMEM);
218
219         /* RDFT - Array initialization for Vertical pass*/
220         for (rdft_vbits = 1; 1 << rdft_vbits < h*10/9; rdft_vbits++);
221         s->rdft_vbits[i] = rdft_vbits;
222         s->rdft_vlen[i] = 1 << rdft_vbits;
223         if (!(s->rdft_vdata[i] = av_malloc_array(s->rdft_hlen[i], s->rdft_vlen[i] * sizeof(FFTSample))))
224             return AVERROR(ENOMEM);
225     }
226
227     /*Luminance value - Array initialization*/
228     values[VAR_W] = inlink->w;
229     values[VAR_H] = inlink->h;
230     for (plane = 0; plane < 3; plane++)
231     {
232         if(!(s->weight[plane] = av_malloc_array(s->rdft_hlen[plane], s->rdft_vlen[plane] * sizeof(double))))
233             return AVERROR(ENOMEM);
234         for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++)
235         {
236             values[VAR_X] = i;
237             for (j = 0; j < s->rdft_vlen[plane]; j++)
238             {
239                 values[VAR_Y] = j;
240                 s->weight[plane][i * s->rdft_vlen[plane] + j] =
241                 av_expr_eval(s->weight_expr[plane], values, s);
242             }
243         }
244     }
245     return 0;
246 }
247
248 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
249 {
250     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
251     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
252     const AVPixFmtDescriptor *desc;
253     FFTFILTContext *s = ctx->priv;
254     AVFrame *out;
255     int i, j, plane;
256
257     out = ff_get_video_buffer(outlink, inlink->w, inlink->h);
258     if (!out)
259         return AVERROR(ENOMEM);
260
261     av_frame_copy_props(out, in);
262
263     desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
264     for (plane = 0; plane < desc->nb_components; plane++) {
265         int w = inlink->w;
266         int h = inlink->h;
267
268         if (plane == 1 || plane == 2) {
269             w = AV_CEIL_RSHIFT(w, desc->log2_chroma_w);
270             h = AV_CEIL_RSHIFT(h, desc->log2_chroma_h);
271         }
272
273         rdft_horizontal(s, in, w, h, plane);
274         rdft_vertical(s, h, plane);
275
276         /*Change user defined parameters*/
277         for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++)
278             for (j = 0; j < s->rdft_vlen[plane]; j++)
279                 s->rdft_vdata[plane][i * s->rdft_vlen[plane] + j] *=
280                   s->weight[plane][i * s->rdft_vlen[plane] + j];
281
282         s->rdft_vdata[plane][0] += s->rdft_hlen[plane] * s->rdft_vlen[plane] * s->dc[plane];
283
284         irdft_vertical(s, h, plane);
285         irdft_horizontal(s, out, w, h, plane);
286     }
287
288     av_frame_free(&in);
289     return ff_filter_frame(outlink, out);
290 }
291
292 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
293 {
294     FFTFILTContext *s = ctx->priv;
295     int i;
296     for (i = 0; i < MAX_PLANES; i++) {
297         av_free(s->rdft_hdata[i]);
298         av_free(s->rdft_vdata[i]);
299         av_expr_free(s->weight_expr[i]);
300         av_free(s->weight[i]);
301     }
302 }
303
304 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
305 {
306     static const enum AVPixelFormat pixel_fmts_fftfilt[] = {
307         AV_PIX_FMT_GRAY8,
308         AV_PIX_FMT_YUV444P,
309         AV_PIX_FMT_NONE
310     };
311
312     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pixel_fmts_fftfilt);
313     if (!fmts_list)
314         return AVERROR(ENOMEM);
315     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
316 }
317
318 static const AVFilterPad fftfilt_inputs[] = {
319     {
320         .name = "default",
321         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
322         .config_props = config_props,
323         .filter_frame = filter_frame,
324     },
325     { NULL }
326 };
327
328 static const AVFilterPad fftfilt_outputs[] = {
329     {
330         .name = "default",
331         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
332     },
333     { NULL }
334 };
335
336 AVFilter ff_vf_fftfilt = {
337     .name            = "fftfilt",
338     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply arbitrary expressions to pixels in frequency domain."),
339     .priv_size       = sizeof(FFTFILTContext),
340     .priv_class      = &fftfilt_class,
341     .inputs          = fftfilt_inputs,
342     .outputs         = fftfilt_outputs,
343     .query_formats   = query_formats,
344     .init            = initialize,
345     .uninit          = uninit,
346 };