avformat/utils: add missing brackets around arguments in av_realloc() call
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_gblur.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2011 Pascal Getreuer
3  * Copyright (c) 2016 Paul B Mahol
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
6  * are permitted provided that the following conditions are met:
7  *
8  *  * Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  *  * Redistributions in binary form must reproduce the above
11  *    copyright notice, this list of conditions and the following
12  *    disclaimer in the documentation and/or other materials provided
13  *    with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
16  * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
17  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
18  * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
19  * HOLDER BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
20  * EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
21  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
22  * PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
23  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
24  * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
25  * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
26  */
27
28 #include "libavutil/imgutils.h"
29 #include "libavutil/opt.h"
30 #include "libavutil/pixdesc.h"
31 #include "avfilter.h"
32 #include "formats.h"
33 #include "internal.h"
34 #include "video.h"
35
36 typedef struct GBlurContext {
37     const AVClass *class;
38
39     float sigma;
40     float sigmaV;
41     int steps;
42     int planes;
43
44     int depth;
45     int planewidth[4];
46     int planeheight[4];
47     float *buffer;
48     float boundaryscale;
49     float boundaryscaleV;
50     float postscale;
51     float postscaleV;
52     float nu;
53     float nuV;
54     int nb_planes;
55 } GBlurContext;
56
57 #define OFFSET(x) offsetof(GBlurContext, x)
58 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
59
60 static const AVOption gblur_options[] = {
61     { "sigma",  "set sigma",            OFFSET(sigma),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.5}, 0.0, 1024, FLAGS },
62     { "steps",  "set number of steps",  OFFSET(steps),  AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64=1},     1,    6, FLAGS },
63     { "planes", "set planes to filter", OFFSET(planes), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64=0xF},   0,  0xF, FLAGS },
64     { "sigmaV", "set vertical sigma",   OFFSET(sigmaV), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=-1},   -1, 1024, FLAGS },
65     { NULL }
66 };
67
68 AVFILTER_DEFINE_CLASS(gblur);
69
70 typedef struct ThreadData {
71     int height;
72     int width;
73 } ThreadData;
74
75 static int filter_horizontally(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
76 {
77     GBlurContext *s = ctx->priv;
78     ThreadData *td = arg;
79     const int height = td->height;
80     const int width = td->width;
81     const int slice_start = (height *  jobnr   ) / nb_jobs;
82     const int slice_end   = (height * (jobnr+1)) / nb_jobs;
83     const float boundaryscale = s->boundaryscale;
84     const int steps = s->steps;
85     const float nu = s->nu;
86     float *buffer = s->buffer;
87     int y, x, step;
88     float *ptr;
89
90     /* Filter horizontally along each row */
91     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
92         for (step = 0; step < steps; step++) {
93             ptr = buffer + width * y;
94             ptr[0] *= boundaryscale;
95
96             /* Filter rightwards */
97             for (x = 1; x < width; x++)
98                 ptr[x] += nu * ptr[x - 1];
99
100             ptr[x = width - 1] *= boundaryscale;
101
102             /* Filter leftwards */
103             for (; x > 0; x--)
104                 ptr[x - 1] += nu * ptr[x];
105         }
106     }
107
108     return 0;
109 }
110
111 static int filter_vertically(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
112 {
113     GBlurContext *s = ctx->priv;
114     ThreadData *td = arg;
115     const int height = td->height;
116     const int width = td->width;
117     const int slice_start = (width *  jobnr   ) / nb_jobs;
118     const int slice_end   = (width * (jobnr+1)) / nb_jobs;
119     const float boundaryscale = s->boundaryscaleV;
120     const int numpixels = width * height;
121     const int steps = s->steps;
122     const float nu = s->nuV;
123     float *buffer = s->buffer;
124     int i, x, step;
125     float *ptr;
126
127     /* Filter vertically along each column */
128     for (x = slice_start; x < slice_end; x++) {
129         for (step = 0; step < steps; step++) {
130             ptr = buffer + x;
131             ptr[0] *= boundaryscale;
132
133             /* Filter downwards */
134             for (i = width; i < numpixels; i += width)
135                 ptr[i] += nu * ptr[i - width];
136
137             ptr[i = numpixels - width] *= boundaryscale;
138
139             /* Filter upwards */
140             for (; i > 0; i -= width)
141                 ptr[i - width] += nu * ptr[i];
142         }
143     }
144
145     return 0;
146 }
147
148
149 static int filter_postscale(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
150 {
151     GBlurContext *s = ctx->priv;
152     ThreadData *td = arg;
153     const int height = td->height;
154     const int width = td->width;
155     const int64_t numpixels = width * height;
156     const int slice_start = (numpixels *  jobnr   ) / nb_jobs;
157     const int slice_end   = (numpixels * (jobnr+1)) / nb_jobs;
158     const float postscale = s->postscale * s->postscaleV;
159     float *buffer = s->buffer;
160     int i;
161
162     for (i = slice_start; i < slice_end; i++)
163         buffer[i] *= postscale;
164
165     return 0;
166 }
167
168 static void gaussianiir2d(AVFilterContext *ctx, int plane)
169 {
170     GBlurContext *s = ctx->priv;
171     const int width = s->planewidth[plane];
172     const int height = s->planeheight[plane];
173     const int nb_threads = ff_filter_get_nb_threads(ctx);
174     ThreadData td;
175
176     if (s->sigma <= 0 || s->steps < 0)
177         return;
178
179     td.width = width;
180     td.height = height;
181     ctx->internal->execute(ctx, filter_horizontally, &td, NULL, FFMIN(height, nb_threads));
182     ctx->internal->execute(ctx, filter_vertically, &td, NULL, FFMIN(width, nb_threads));
183     ctx->internal->execute(ctx, filter_postscale, &td, NULL, FFMIN(width * height, nb_threads));
184 }
185
186 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
187 {
188     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
189         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUV440P,
190         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
191         AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUV420P,
192         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
193         AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV410P,
194         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
195         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
196         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12, AV_PIX_FMT_YUV440P12,
197         AV_PIX_FMT_YUV420P14, AV_PIX_FMT_YUV422P14, AV_PIX_FMT_YUV444P14,
198         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
199         AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P9,
200         AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P10,
201         AV_PIX_FMT_YUVA420P16, AV_PIX_FMT_YUVA422P16, AV_PIX_FMT_YUVA444P16,
202         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
203         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
204         AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_GBRAP12, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
205         AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GRAY16,
206         AV_PIX_FMT_NONE
207     };
208
209     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
210 }
211
212 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
213 {
214     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
215     GBlurContext *s = inlink->dst->priv;
216
217     s->depth = desc->comp[0].depth;
218     s->planewidth[1] = s->planewidth[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, desc->log2_chroma_w);
219     s->planewidth[0] = s->planewidth[3] = inlink->w;
220     s->planeheight[1] = s->planeheight[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, desc->log2_chroma_h);
221     s->planeheight[0] = s->planeheight[3] = inlink->h;
222
223     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
224
225     s->buffer = av_malloc_array(inlink->w, inlink->h * sizeof(*s->buffer));
226     if (!s->buffer)
227         return AVERROR(ENOMEM);
228
229     if (s->sigmaV < 0) {
230         s->sigmaV = s->sigma;
231     }
232
233     return 0;
234 }
235
236 static void set_params(float sigma, int steps, float *postscale, float *boundaryscale, float *nu)
237 {
238     double dnu, lambda;
239
240     lambda = (sigma * sigma) / (2.0 * steps);
241     dnu = (1.0 + 2.0 * lambda - sqrt(1.0 + 4.0 * lambda)) / (2.0 * lambda);
242     *postscale = pow(dnu / lambda, steps);
243     *boundaryscale = 1.0 / (1.0 - dnu);
244     *nu = (float)dnu;
245 }
246
247 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
248 {
249     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
250     GBlurContext *s = ctx->priv;
251     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
252     AVFrame *out;
253     int plane;
254
255     set_params(s->sigma,  s->steps, &s->postscale,  &s->boundaryscale,  &s->nu);
256     set_params(s->sigmaV, s->steps, &s->postscaleV, &s->boundaryscaleV, &s->nuV);
257
258     if (av_frame_is_writable(in)) {
259         out = in;
260     } else {
261         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
262         if (!out) {
263             av_frame_free(&in);
264             return AVERROR(ENOMEM);
265         }
266         av_frame_copy_props(out, in);
267     }
268
269     for (plane = 0; plane < s->nb_planes; plane++) {
270         const int height = s->planeheight[plane];
271         const int width = s->planewidth[plane];
272         float *bptr = s->buffer;
273         const uint8_t *src = in->data[plane];
274         const uint16_t *src16 = (const uint16_t *)in->data[plane];
275         uint8_t *dst = out->data[plane];
276         uint16_t *dst16 = (uint16_t *)out->data[plane];
277         int y, x;
278
279         if (!s->sigma || !(s->planes & (1 << plane))) {
280             if (out != in)
281                 av_image_copy_plane(out->data[plane], out->linesize[plane],
282                                     in->data[plane], in->linesize[plane],
283                                     width * ((s->depth + 7) / 8), height);
284             continue;
285         }
286
287         if (s->depth == 8) {
288             for (y = 0; y < height; y++) {
289                 for (x = 0; x < width; x++) {
290                     bptr[x] = src[x];
291                 }
292                 bptr += width;
293                 src += in->linesize[plane];
294             }
295         } else {
296             for (y = 0; y < height; y++) {
297                 for (x = 0; x < width; x++) {
298                     bptr[x] = src16[x];
299                 }
300                 bptr += width;
301                 src16 += in->linesize[plane] / 2;
302             }
303         }
304
305         gaussianiir2d(ctx, plane);
306
307         bptr = s->buffer;
308         if (s->depth == 8) {
309             for (y = 0; y < height; y++) {
310                 for (x = 0; x < width; x++) {
311                     dst[x] = bptr[x];
312                 }
313                 bptr += width;
314                 dst += out->linesize[plane];
315             }
316         } else {
317             for (y = 0; y < height; y++) {
318                 for (x = 0; x < width; x++) {
319                     dst16[x] = bptr[x];
320                 }
321                 bptr += width;
322                 dst16 += out->linesize[plane] / 2;
323             }
324         }
325     }
326
327     if (out != in)
328         av_frame_free(&in);
329     return ff_filter_frame(outlink, out);
330 }
331
332 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
333 {
334     GBlurContext *s = ctx->priv;
335
336     av_freep(&s->buffer);
337 }
338
339 static const AVFilterPad gblur_inputs[] = {
340     {
341         .name         = "default",
342         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
343         .config_props = config_input,
344         .filter_frame = filter_frame,
345     },
346     { NULL }
347 };
348
349 static const AVFilterPad gblur_outputs[] = {
350     {
351         .name = "default",
352         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
353     },
354     { NULL }
355 };
356
357 AVFilter ff_vf_gblur = {
358     .name          = "gblur",
359     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply Gaussian Blur filter."),
360     .priv_size     = sizeof(GBlurContext),
361     .priv_class    = &gblur_class,
362     .uninit        = uninit,
363     .query_formats = query_formats,
364     .inputs        = gblur_inputs,
365     .outputs       = gblur_outputs,
366     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
367 };