af_compand: make sure request_frame always outputs at least one frame
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_gradfun.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2010 Nolan Lum <nol888@gmail.com>
3  * Copyright (c) 2009 Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * gradfun debanding filter, ported from MPlayer
25  * libmpcodecs/vf_gradfun.c
26  *
27  * Apply a boxblur debanding algorithm (based on the gradfun2db
28  * AviSynth filter by prunedtree).
29  * Foreach pixel, if it's within threshold of the blurred value, make it closer.
30  * So now we have a smoothed and higher bitdepth version of all the shallow
31  * gradients, while leaving detailed areas untouched.
32  * Dither it back to 8bit.
33  */
34
35 #include "libavutil/imgutils.h"
36 #include "libavutil/common.h"
37 #include "libavutil/cpu.h"
38 #include "libavutil/opt.h"
39 #include "libavutil/pixdesc.h"
40 #include "avfilter.h"
41 #include "formats.h"
42 #include "gradfun.h"
43 #include "internal.h"
44 #include "video.h"
45
46 DECLARE_ALIGNED(16, static const uint16_t, dither)[8][8] = {
47     {0x00,0x60,0x18,0x78,0x06,0x66,0x1E,0x7E},
48     {0x40,0x20,0x58,0x38,0x46,0x26,0x5E,0x3E},
49     {0x10,0x70,0x08,0x68,0x16,0x76,0x0E,0x6E},
50     {0x50,0x30,0x48,0x28,0x56,0x36,0x4E,0x2E},
51     {0x04,0x64,0x1C,0x7C,0x02,0x62,0x1A,0x7A},
52     {0x44,0x24,0x5C,0x3C,0x42,0x22,0x5A,0x3A},
53     {0x14,0x74,0x0C,0x6C,0x12,0x72,0x0A,0x6A},
54     {0x54,0x34,0x4C,0x2C,0x52,0x32,0x4A,0x2A},
55 };
56
57 void ff_gradfun_filter_line_c(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint16_t *dc, int width, int thresh, const uint16_t *dithers)
58 {
59     int x;
60     for (x = 0; x < width; dc += x & 1, x++) {
61         int pix = src[x] << 7;
62         int delta = dc[0] - pix;
63         int m = abs(delta) * thresh >> 16;
64         m = FFMAX(0, 127 - m);
65         m = m * m * delta >> 14;
66         pix += m + dithers[x & 7];
67         dst[x] = av_clip_uint8(pix >> 7);
68     }
69 }
70
71 void ff_gradfun_blur_line_c(uint16_t *dc, uint16_t *buf, uint16_t *buf1, uint8_t *src, int src_linesize, int width)
72 {
73     int x, v, old;
74     for (x = 0; x < width; x++) {
75         v = buf1[x] + src[2 * x] + src[2 * x + 1] + src[2 * x + src_linesize] + src[2 * x + 1 + src_linesize];
76         old = buf[x];
77         buf[x] = v;
78         dc[x] = v - old;
79     }
80 }
81
82 static void filter(GradFunContext *ctx, uint8_t *dst, uint8_t *src, int width, int height, int dst_linesize, int src_linesize, int r)
83 {
84     int bstride = FFALIGN(width, 16) / 2;
85     int y;
86     uint32_t dc_factor = (1 << 21) / (r * r);
87     uint16_t *dc = ctx->buf + 16;
88     uint16_t *buf = ctx->buf + bstride + 32;
89     int thresh = ctx->thresh;
90
91     memset(dc, 0, (bstride + 16) * sizeof(*buf));
92     for (y = 0; y < r; y++)
93         ctx->blur_line(dc, buf + y * bstride, buf + (y - 1) * bstride, src + 2 * y * src_linesize, src_linesize, width / 2);
94     for (;;) {
95         if (y < height - r) {
96             int mod = ((y + r) / 2) % r;
97             uint16_t *buf0 = buf + mod * bstride;
98             uint16_t *buf1 = buf + (mod ? mod - 1 : r - 1) * bstride;
99             int x, v;
100             ctx->blur_line(dc, buf0, buf1, src + (y + r) * src_linesize, src_linesize, width / 2);
101             for (x = v = 0; x < r; x++)
102                 v += dc[x];
103             for (; x < width / 2; x++) {
104                 v += dc[x] - dc[x-r];
105                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
106             }
107             for (; x < (width + r + 1) / 2; x++)
108                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
109             for (x = -r / 2; x < 0; x++)
110                 dc[x] = dc[0];
111         }
112         if (y == r) {
113             for (y = 0; y < r; y++)
114                 ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
115         }
116         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
117         if (++y >= height) break;
118         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
119         if (++y >= height) break;
120     }
121     emms_c();
122 }
123
124 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
125 {
126     GradFunContext *s = ctx->priv;
127
128     s->thresh  = (1 << 15) / s->strength;
129     s->radius &= ~1;
130
131     s->blur_line = ff_gradfun_blur_line_c;
132     s->filter_line = ff_gradfun_filter_line_c;
133
134     if (ARCH_X86)
135         ff_gradfun_init_x86(s);
136
137     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "threshold:%.2f radius:%d\n", s->strength, s->radius);
138
139     return 0;
140 }
141
142 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
143 {
144     GradFunContext *s = ctx->priv;
145     av_freep(&s->buf);
146 }
147
148 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
149 {
150     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
151         AV_PIX_FMT_YUV410P,            AV_PIX_FMT_YUV420P,
152         AV_PIX_FMT_GRAY8,              AV_PIX_FMT_NV12,
153         AV_PIX_FMT_NV21,               AV_PIX_FMT_YUV444P,
154         AV_PIX_FMT_YUV422P,            AV_PIX_FMT_YUV411P,
155         AV_PIX_FMT_NONE
156     };
157
158     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
159
160     return 0;
161 }
162
163 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
164 {
165     GradFunContext *s = inlink->dst->priv;
166     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
167     int hsub = desc->log2_chroma_w;
168     int vsub = desc->log2_chroma_h;
169
170     av_freep(&s->buf);
171     s->buf = av_mallocz((FFALIGN(inlink->w, 16) * (s->radius + 1) / 2 + 32) * sizeof(uint16_t));
172     if (!s->buf)
173         return AVERROR(ENOMEM);
174
175     s->chroma_w = -((-inlink->w) >> hsub);
176     s->chroma_h = -((-inlink->h) >> vsub);
177     s->chroma_r = av_clip(((((s->radius >> hsub) + (s->radius >> vsub)) / 2 ) + 1) & ~1, 4, 32);
178
179     return 0;
180 }
181
182 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
183 {
184     GradFunContext *s = inlink->dst->priv;
185     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
186     AVFrame *out;
187     int p, direct;
188
189     if (av_frame_is_writable(in)) {
190         direct = 1;
191         out = in;
192     } else {
193         direct = 0;
194         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
195         if (!out) {
196             av_frame_free(&in);
197             return AVERROR(ENOMEM);
198         }
199
200         av_frame_copy_props(out, in);
201         out->width  = outlink->w;
202         out->height = outlink->h;
203     }
204
205     for (p = 0; p < 4 && in->data[p]; p++) {
206         int w = inlink->w;
207         int h = inlink->h;
208         int r = s->radius;
209         if (p) {
210             w = s->chroma_w;
211             h = s->chroma_h;
212             r = s->chroma_r;
213         }
214
215         if (FFMIN(w, h) > 2 * r)
216             filter(s, out->data[p], in->data[p], w, h, out->linesize[p], in->linesize[p], r);
217         else if (out->data[p] != in->data[p])
218             av_image_copy_plane(out->data[p], out->linesize[p], in->data[p], in->linesize[p], w, h);
219     }
220
221     if (!direct)
222         av_frame_free(&in);
223
224     return ff_filter_frame(outlink, out);
225 }
226
227 #define OFFSET(x) offsetof(GradFunContext, x)
228 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
229 static const AVOption options[] = {
230     { "strength", "The maximum amount by which the filter will change any one pixel.", OFFSET(strength), AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1.2 }, 0.51, 64, FLAGS },
231     { "radius",   "The neighborhood to fit the gradient to.",                          OFFSET(radius),   AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 16  }, 4,    32, FLAGS },
232     { NULL },
233 };
234
235 static const AVClass gradfun_class = {
236     .class_name = "gradfun",
237     .item_name  = av_default_item_name,
238     .option     = options,
239     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
240 };
241
242 static const AVFilterPad avfilter_vf_gradfun_inputs[] = {
243     {
244         .name         = "default",
245         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
246         .config_props = config_input,
247         .filter_frame = filter_frame,
248     },
249     { NULL }
250 };
251
252 static const AVFilterPad avfilter_vf_gradfun_outputs[] = {
253     {
254         .name = "default",
255         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
256     },
257     { NULL }
258 };
259
260 AVFilter ff_vf_gradfun = {
261     .name          = "gradfun",
262     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Debands video quickly using gradients."),
263     .priv_size     = sizeof(GradFunContext),
264     .priv_class    = &gradfun_class,
265     .init          = init,
266     .uninit        = uninit,
267     .query_formats = query_formats,
268
269     .inputs    = avfilter_vf_gradfun_inputs,
270     .outputs   = avfilter_vf_gradfun_outputs,
271 };