avfilter/vf_thumbnail_cuda: Avoid mixing declaration and statements
[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 enum EvalMode {
37     EVAL_MODE_INIT,
38     EVAL_MODE_FRAME,
39     EVAL_MODE_NB
40 };
41
42 typedef struct FFTFILTContext {
43     const AVClass *class;
44
45     int eval_mode;
46     int depth;
47     int nb_planes;
48     int planewidth[MAX_PLANES];
49     int planeheight[MAX_PLANES];
50
51     RDFTContext *hrdft[MAX_PLANES];
52     RDFTContext *vrdft[MAX_PLANES];
53     RDFTContext *ihrdft[MAX_PLANES];
54     RDFTContext *ivrdft[MAX_PLANES];
55     int rdft_hbits[MAX_PLANES];
56     int rdft_vbits[MAX_PLANES];
57     size_t rdft_hlen[MAX_PLANES];
58     size_t rdft_vlen[MAX_PLANES];
59     FFTSample *rdft_hdata[MAX_PLANES];
60     FFTSample *rdft_vdata[MAX_PLANES];
61
62     int dc[MAX_PLANES];
63     char *weight_str[MAX_PLANES];
64     AVExpr *weight_expr[MAX_PLANES];
65     double *weight[MAX_PLANES];
66
67 } FFTFILTContext;
68
69 static const char *const var_names[] = {   "X",   "Y",   "W",   "H",   "N", NULL        };
70 enum                                   { VAR_X, VAR_Y, VAR_W, VAR_H, VAR_N, VAR_VARS_NB };
71
72 enum { Y = 0, U, V };
73
74 #define OFFSET(x) offsetof(FFTFILTContext, x)
75 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
76
77 static const AVOption fftfilt_options[] = {
78     { "dc_Y",  "adjust gain in Y plane",              OFFSET(dc[Y]),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},      0,     1000,     FLAGS },
79     { "dc_U",  "adjust gain in U plane",              OFFSET(dc[U]),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},      0,     1000,     FLAGS },
80     { "dc_V",  "adjust gain in V plane",              OFFSET(dc[V]),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},      0,     1000,     FLAGS },
81     { "weight_Y", "set luminance expression in Y plane",   OFFSET(weight_str[Y]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
82     { "weight_U", "set chrominance expression in U plane", OFFSET(weight_str[U]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
83     { "weight_V", "set chrominance expression in V plane", OFFSET(weight_str[V]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
84     { "eval", "specify when to evaluate expressions", OFFSET(eval_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = EVAL_MODE_INIT}, 0, EVAL_MODE_NB-1, FLAGS, "eval" },
85          { "init",  "eval expressions once during initialization", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_INIT},  .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
86          { "frame", "eval expressions per-frame",                  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_FRAME}, .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
87     {NULL},
88 };
89
90 AVFILTER_DEFINE_CLASS(fftfilt);
91
92 static inline double lum(void *priv, double x, double y, int plane)
93 {
94     FFTFILTContext *s = priv;
95     return s->rdft_vdata[plane][(int)x * s->rdft_vlen[plane] + (int)y];
96 }
97
98 static double weight_Y(void *priv, double x, double y) { return lum(priv, x, y, Y); }
99 static double weight_U(void *priv, double x, double y) { return lum(priv, x, y, U); }
100 static double weight_V(void *priv, double x, double y) { return lum(priv, x, y, V); }
101
102 static void copy_rev (FFTSample *dest, int w, int w2)
103 {
104     int i;
105
106     for (i = w; i < w + (w2-w)/2; i++)
107         dest[i] = dest[2*w - i - 1];
108
109     for (; i < w2; i++)
110         dest[i] = dest[w2 - i];
111 }
112
113 /*Horizontal pass - RDFT*/
114 static void rdft_horizontal(FFTFILTContext *s, AVFrame *in, int w, int h, int plane)
115 {
116     int i, j;
117
118     for (i = 0; i < h; i++) {
119         for (j = 0; j < w; j++)
120             s->rdft_hdata[plane][i * s->rdft_hlen[plane] + j] = *(in->data[plane] + in->linesize[plane] * i + j);
121
122         copy_rev(s->rdft_hdata[plane] + i * s->rdft_hlen[plane], w, s->rdft_hlen[plane]);
123     }
124
125     for (i = 0; i < h; i++)
126         av_rdft_calc(s->hrdft[plane], s->rdft_hdata[plane] + i * s->rdft_hlen[plane]);
127 }
128
129 /*Vertical pass - RDFT*/
130 static void rdft_vertical(FFTFILTContext *s, int h, int plane)
131 {
132     int i, j;
133
134     for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++) {
135         for (j = 0; j < h; j++)
136             s->rdft_vdata[plane][i * s->rdft_vlen[plane] + j] =
137             s->rdft_hdata[plane][j * s->rdft_hlen[plane] + i];
138         copy_rev(s->rdft_vdata[plane] + i * s->rdft_vlen[plane], h, s->rdft_vlen[plane]);
139     }
140
141     for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++)
142         av_rdft_calc(s->vrdft[plane], s->rdft_vdata[plane] + i * s->rdft_vlen[plane]);
143 }
144 /*Vertical pass - IRDFT*/
145 static void irdft_vertical(FFTFILTContext *s, int h, int plane)
146 {
147     int i, j;
148
149     for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++)
150         av_rdft_calc(s->ivrdft[plane], s->rdft_vdata[plane] + i * s->rdft_vlen[plane]);
151
152     for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++)
153         for (j = 0; j < h; j++)
154             s->rdft_hdata[plane][j * s->rdft_hlen[plane] + i] =
155             s->rdft_vdata[plane][i * s->rdft_vlen[plane] + j];
156 }
157
158 /*Horizontal pass - IRDFT*/
159 static void irdft_horizontal(FFTFILTContext *s, AVFrame *out, int w, int h, int plane)
160 {
161     int i, j;
162
163     for (i = 0; i < h; i++)
164         av_rdft_calc(s->ihrdft[plane], s->rdft_hdata[plane] + i * s->rdft_hlen[plane]);
165
166     for (i = 0; i < h; i++)
167         for (j = 0; j < w; j++)
168             *(out->data[plane] + out->linesize[plane] * i + j) = av_clip(s->rdft_hdata[plane][i
169                                                                          *s->rdft_hlen[plane] + j] * 4 /
170                                                                          (s->rdft_hlen[plane] *
171                                                                           s->rdft_vlen[plane]), 0, 255);
172 }
173
174 static av_cold int initialize(AVFilterContext *ctx)
175 {
176     FFTFILTContext *s = ctx->priv;
177     int ret = 0, plane;
178
179     if (!s->dc[U] && !s->dc[V]) {
180         s->dc[U] = s->dc[Y];
181         s->dc[V] = s->dc[Y];
182     } else {
183         if (!s->dc[U]) s->dc[U] = s->dc[V];
184         if (!s->dc[V]) s->dc[V] = s->dc[U];
185     }
186
187     if (!s->weight_str[U] && !s->weight_str[V]) {
188         s->weight_str[U] = av_strdup(s->weight_str[Y]);
189         s->weight_str[V] = av_strdup(s->weight_str[Y]);
190     } else {
191         if (!s->weight_str[U]) s->weight_str[U] = av_strdup(s->weight_str[V]);
192         if (!s->weight_str[V]) s->weight_str[V] = av_strdup(s->weight_str[U]);
193     }
194
195     for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
196         static double (*p[])(void *, double, double) = { weight_Y, weight_U, weight_V };
197         const char *const func2_names[] = {"weight_Y", "weight_U", "weight_V", NULL };
198         double (*func2[])(void *, double, double) = { weight_Y, weight_U, weight_V, p[plane], NULL };
199
200         ret = av_expr_parse(&s->weight_expr[plane], s->weight_str[plane], var_names,
201                             NULL, NULL, func2_names, func2, 0, ctx);
202         if (ret < 0)
203             break;
204     }
205     return ret;
206 }
207
208 static void do_eval(FFTFILTContext *s, AVFilterLink *inlink, int plane)
209 {
210     double values[VAR_VARS_NB];
211     int i, j;
212
213     values[VAR_N] = inlink->frame_count_out;
214     values[VAR_W] = s->planewidth[plane];
215     values[VAR_H] = s->planeheight[plane];
216
217     for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++) {
218         values[VAR_X] = i;
219         for (j = 0; j < s->rdft_vlen[plane]; j++) {
220             values[VAR_Y] = j;
221             s->weight[plane][i * s->rdft_vlen[plane] + j] =
222             av_expr_eval(s->weight_expr[plane], values, s);
223         }
224     }
225 }
226
227 static int config_props(AVFilterLink *inlink)
228 {
229     FFTFILTContext *s = inlink->dst->priv;
230     const AVPixFmtDescriptor *desc;
231     int rdft_hbits, rdft_vbits, i, plane;
232
233     desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
234     s->depth = desc->comp[0].depth;
235     s->planewidth[1] = s->planewidth[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, desc->log2_chroma_w);
236     s->planewidth[0] = s->planewidth[3] = inlink->w;
237     s->planeheight[1] = s->planeheight[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, desc->log2_chroma_h);
238     s->planeheight[0] = s->planeheight[3] = inlink->h;
239
240     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
241
242     for (i = 0; i < desc->nb_components; i++) {
243         int w = s->planewidth[i];
244         int h = s->planeheight[i];
245
246         /* RDFT - Array initialization for Horizontal pass*/
247         for (rdft_hbits = 1; 1 << rdft_hbits < w*10/9; rdft_hbits++);
248         s->rdft_hbits[i] = rdft_hbits;
249         s->rdft_hlen[i] = 1 << rdft_hbits;
250         if (!(s->rdft_hdata[i] = av_malloc_array(h, s->rdft_hlen[i] * sizeof(FFTSample))))
251             return AVERROR(ENOMEM);
252
253         if (!(s->hrdft[i] = av_rdft_init(s->rdft_hbits[i], DFT_R2C)))
254             return AVERROR(ENOMEM);
255         if (!(s->ihrdft[i] = av_rdft_init(s->rdft_hbits[i], IDFT_C2R)))
256             return AVERROR(ENOMEM);
257
258         /* RDFT - Array initialization for Vertical pass*/
259         for (rdft_vbits = 1; 1 << rdft_vbits < h*10/9; rdft_vbits++);
260         s->rdft_vbits[i] = rdft_vbits;
261         s->rdft_vlen[i] = 1 << rdft_vbits;
262         if (!(s->rdft_vdata[i] = av_malloc_array(s->rdft_hlen[i], s->rdft_vlen[i] * sizeof(FFTSample))))
263             return AVERROR(ENOMEM);
264
265         if (!(s->vrdft[i] = av_rdft_init(s->rdft_vbits[i], DFT_R2C)))
266             return AVERROR(ENOMEM);
267         if (!(s->ivrdft[i] = av_rdft_init(s->rdft_vbits[i], IDFT_C2R)))
268             return AVERROR(ENOMEM);
269     }
270
271     /*Luminance value - Array initialization*/
272     for (plane = 0; plane < 3; plane++) {
273         if(!(s->weight[plane] = av_malloc_array(s->rdft_hlen[plane], s->rdft_vlen[plane] * sizeof(double))))
274             return AVERROR(ENOMEM);
275
276         if (s->eval_mode == EVAL_MODE_INIT)
277             do_eval(s, inlink, plane);
278     }
279     return 0;
280 }
281
282 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
283 {
284     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
285     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
286     FFTFILTContext *s = ctx->priv;
287     AVFrame *out;
288     int i, j, plane;
289
290     out = ff_get_video_buffer(outlink, inlink->w, inlink->h);
291     if (!out) {
292         av_frame_free(&in);
293         return AVERROR(ENOMEM);
294     }
295
296     av_frame_copy_props(out, in);
297
298     for (plane = 0; plane < s->nb_planes; plane++) {
299         int w = s->planewidth[plane];
300         int h = s->planeheight[plane];
301
302         if (s->eval_mode == EVAL_MODE_FRAME)
303             do_eval(s, inlink, plane);
304
305         rdft_horizontal(s, in, w, h, plane);
306         rdft_vertical(s, h, plane);
307
308         /*Change user defined parameters*/
309         for (i = 0; i < s->rdft_hlen[plane]; i++)
310             for (j = 0; j < s->rdft_vlen[plane]; j++)
311                 s->rdft_vdata[plane][i * s->rdft_vlen[plane] + j] *=
312                   s->weight[plane][i * s->rdft_vlen[plane] + j];
313
314         s->rdft_vdata[plane][0] += s->rdft_hlen[plane] * s->rdft_vlen[plane] * s->dc[plane];
315
316         irdft_vertical(s, h, plane);
317         irdft_horizontal(s, out, w, h, plane);
318     }
319
320     av_frame_free(&in);
321     return ff_filter_frame(outlink, out);
322 }
323
324 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
325 {
326     FFTFILTContext *s = ctx->priv;
327     int i;
328     for (i = 0; i < MAX_PLANES; i++) {
329         av_free(s->rdft_hdata[i]);
330         av_free(s->rdft_vdata[i]);
331         av_expr_free(s->weight_expr[i]);
332         av_free(s->weight[i]);
333         av_rdft_end(s->hrdft[i]);
334         av_rdft_end(s->ihrdft[i]);
335         av_rdft_end(s->vrdft[i]);
336         av_rdft_end(s->ivrdft[i]);
337     }
338 }
339
340 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
341 {
342     static const enum AVPixelFormat pixel_fmts_fftfilt[] = {
343         AV_PIX_FMT_GRAY8,
344         AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
345         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
346         AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
347         AV_PIX_FMT_NONE
348     };
349
350     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pixel_fmts_fftfilt);
351     if (!fmts_list)
352         return AVERROR(ENOMEM);
353     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
354 }
355
356 static const AVFilterPad fftfilt_inputs[] = {
357     {
358         .name = "default",
359         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
360         .config_props = config_props,
361         .filter_frame = filter_frame,
362     },
363     { NULL }
364 };
365
366 static const AVFilterPad fftfilt_outputs[] = {
367     {
368         .name = "default",
369         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
370     },
371     { NULL }
372 };
373
374 AVFilter ff_vf_fftfilt = {
375     .name            = "fftfilt",
376     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply arbitrary expressions to pixels in frequency domain."),
377     .priv_size       = sizeof(FFTFILTContext),
378     .priv_class      = &fftfilt_class,
379     .inputs          = fftfilt_inputs,
380     .outputs         = fftfilt_outputs,
381     .query_formats   = query_formats,
382     .init            = initialize,
383     .uninit          = uninit,
384     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
385 };