Merge commit '555000c7d5c1e13043a948ebc48d2939b0ba6536'
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_gradfun.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2010 Nolan Lum <nol888@gmail.com>
3  * Copyright (c) 2009 Loren Merritt <lorenm@u.washignton.edu>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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/pixdesc.h"
39 #include "libavutil/opt.h"
40 #include "avfilter.h"
41 #include "formats.h"
42 #include "gradfun.h"
43 #include "internal.h"
44 #include "video.h"
45
46 #define OFFSET(x) offsetof(GradFunContext, x)
47 #define F AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
48
49 static const AVOption gradfun_options[] = {
50     { "strength", "set the maximum amount by which the filter will change any one pixel", OFFSET(strength), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 1.2}, 0.51, 64, F },
51     { "radius",   "set the neighborhood to fit the gradient to",                          OFFSET(radius),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 =  16},    4, 32, F },
52     { NULL }
53 };
54
55 AVFILTER_DEFINE_CLASS(gradfun);
56
57 DECLARE_ALIGNED(16, static const uint16_t, dither)[8][8] = {
58     {0x00,0x60,0x18,0x78,0x06,0x66,0x1E,0x7E},
59     {0x40,0x20,0x58,0x38,0x46,0x26,0x5E,0x3E},
60     {0x10,0x70,0x08,0x68,0x16,0x76,0x0E,0x6E},
61     {0x50,0x30,0x48,0x28,0x56,0x36,0x4E,0x2E},
62     {0x04,0x64,0x1C,0x7C,0x02,0x62,0x1A,0x7A},
63     {0x44,0x24,0x5C,0x3C,0x42,0x22,0x5A,0x3A},
64     {0x14,0x74,0x0C,0x6C,0x12,0x72,0x0A,0x6A},
65     {0x54,0x34,0x4C,0x2C,0x52,0x32,0x4A,0x2A},
66 };
67
68 void ff_gradfun_filter_line_c(uint8_t *dst, const uint8_t *src, const uint16_t *dc, int width, int thresh, const uint16_t *dithers)
69 {
70     int x;
71     for (x = 0; x < width; dc += x & 1, x++) {
72         int pix = src[x] << 7;
73         int delta = dc[0] - pix;
74         int m = abs(delta) * thresh >> 16;
75         m = FFMAX(0, 127 - m);
76         m = m * m * delta >> 14;
77         pix += m + dithers[x & 7];
78         dst[x] = av_clip_uint8(pix >> 7);
79     }
80 }
81
82 void ff_gradfun_blur_line_c(uint16_t *dc, uint16_t *buf, const uint16_t *buf1, const uint8_t *src, int src_linesize, int width)
83 {
84     int x, v, old;
85     for (x = 0; x < width; x++) {
86         v = buf1[x] + src[2 * x] + src[2 * x + 1] + src[2 * x + src_linesize] + src[2 * x + 1 + src_linesize];
87         old = buf[x];
88         buf[x] = v;
89         dc[x] = v - old;
90     }
91 }
92
93 static void filter(GradFunContext *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int width, int height, int dst_linesize, int src_linesize, int r)
94 {
95     int bstride = FFALIGN(width, 16) / 2;
96     int y;
97     uint32_t dc_factor = (1 << 21) / (r * r);
98     uint16_t *dc = ctx->buf + 16;
99     uint16_t *buf = ctx->buf + bstride + 32;
100     int thresh = ctx->thresh;
101
102     memset(dc, 0, (bstride + 16) * sizeof(*buf));
103     for (y = 0; y < r; y++)
104         ctx->blur_line(dc, buf + y * bstride, buf + (y - 1) * bstride, src + 2 * y * src_linesize, src_linesize, width / 2);
105     for (;;) {
106         if (y < height - r) {
107             int mod = ((y + r) / 2) % r;
108             uint16_t *buf0 = buf + mod * bstride;
109             uint16_t *buf1 = buf + (mod ? mod - 1 : r - 1) * bstride;
110             int x, v;
111             ctx->blur_line(dc, buf0, buf1, src + (y + r) * src_linesize, src_linesize, width / 2);
112             for (x = v = 0; x < r; x++)
113                 v += dc[x];
114             for (; x < width / 2; x++) {
115                 v += dc[x] - dc[x-r];
116                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
117             }
118             for (; x < (width + r + 1) / 2; x++)
119                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
120             for (x = -r / 2; x < 0; x++)
121                 dc[x] = dc[0];
122         }
123         if (y == r) {
124             for (y = 0; y < r; y++)
125                 ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
126         }
127         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
128         if (++y >= height) break;
129         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
130         if (++y >= height) break;
131     }
132 }
133
134 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
135 {
136     int ret;
137     GradFunContext *gf = ctx->priv;
138     static const char *shorthand[] = { "strength", "radius", NULL };
139
140     gf->class = &gradfun_class;
141     av_opt_set_defaults(gf);
142
143     if ((ret = av_opt_set_from_string(gf, args, shorthand, "=", ":")) < 0)
144         return ret;
145
146     gf->thresh = (1 << 15) / gf->strength;
147     gf->radius = av_clip((gf->radius + 1) & ~1, 4, 32);
148
149     gf->blur_line   = ff_gradfun_blur_line_c;
150     gf->filter_line = ff_gradfun_filter_line_c;
151
152     if (ARCH_X86)
153         ff_gradfun_init_x86(gf);
154
155     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "threshold:%.2f radius:%d\n", gf->strength, gf->radius);
156
157     return 0;
158 }
159
160 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
161 {
162     GradFunContext *gf = ctx->priv;
163     av_freep(&gf->buf);
164 }
165
166 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
167 {
168     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
169         AV_PIX_FMT_YUV410P,            AV_PIX_FMT_YUV420P,
170         AV_PIX_FMT_GRAY8,              AV_PIX_FMT_NV12,
171         AV_PIX_FMT_NV21,               AV_PIX_FMT_YUV444P,
172         AV_PIX_FMT_YUV422P,            AV_PIX_FMT_YUV411P,
173         AV_PIX_FMT_YUV440P,
174         AV_PIX_FMT_NONE
175     };
176
177     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
178
179     return 0;
180 }
181
182 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
183 {
184     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
185     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
186     int hsub = desc->log2_chroma_w;
187     int vsub = desc->log2_chroma_h;
188
189     gf->buf = av_mallocz((FFALIGN(inlink->w, 16) * (gf->radius + 1) / 2 + 32) * sizeof(uint16_t));
190     if (!gf->buf)
191         return AVERROR(ENOMEM);
192
193     gf->chroma_w = -((-inlink->w) >> hsub);
194     gf->chroma_h = -((-inlink->h) >> vsub);
195     gf->chroma_r = av_clip(((((gf->radius >> hsub) + (gf->radius >> vsub)) / 2 ) + 1) & ~1, 4, 32);
196
197     return 0;
198 }
199
200 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
201 {
202     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
203     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
204     AVFrame *out;
205     int p, direct;
206
207     if (av_frame_is_writable(in)) {
208         direct = 1;
209         out = in;
210     } else {
211         direct = 0;
212         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
213         if (!out) {
214             av_frame_free(&in);
215             return AVERROR(ENOMEM);
216         }
217         av_frame_copy_props(out, in);
218     }
219
220     for (p = 0; p < 4 && in->data[p]; p++) {
221         int w = inlink->w;
222         int h = inlink->h;
223         int r = gf->radius;
224         if (p) {
225             w = gf->chroma_w;
226             h = gf->chroma_h;
227             r = gf->chroma_r;
228         }
229
230         if (FFMIN(w, h) > 2 * r)
231             filter(gf, out->data[p], in->data[p], w, h, out->linesize[p], in->linesize[p], r);
232         else if (out->data[p] != in->data[p])
233             av_image_copy_plane(out->data[p], out->linesize[p], in->data[p], in->linesize[p], w, h);
234     }
235
236     if (!direct)
237         av_frame_free(&in);
238
239     return ff_filter_frame(outlink, out);
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 avfilter_vf_gradfun = {
261     .name          = "gradfun",
262     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Debands video quickly using gradients."),
263     .priv_size     = sizeof(GradFunContext),
264     .init          = init,
265     .uninit        = uninit,
266     .query_formats = query_formats,
267     .inputs        = avfilter_vf_gradfun_inputs,
268     .outputs       = avfilter_vf_gradfun_outputs,
269     .priv_class    = &gradfun_class,
270 };