lavfi: add timeline support.
[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/opt.h"
39 #include "libavutil/pixdesc.h"
40 #include "libavutil/opt.h"
41 #include "avfilter.h"
42 #include "formats.h"
43 #include "gradfun.h"
44 #include "internal.h"
45 #include "video.h"
46
47 DECLARE_ALIGNED(16, static const uint16_t, dither)[8][8] = {
48     {0x00,0x60,0x18,0x78,0x06,0x66,0x1E,0x7E},
49     {0x40,0x20,0x58,0x38,0x46,0x26,0x5E,0x3E},
50     {0x10,0x70,0x08,0x68,0x16,0x76,0x0E,0x6E},
51     {0x50,0x30,0x48,0x28,0x56,0x36,0x4E,0x2E},
52     {0x04,0x64,0x1C,0x7C,0x02,0x62,0x1A,0x7A},
53     {0x44,0x24,0x5C,0x3C,0x42,0x22,0x5A,0x3A},
54     {0x14,0x74,0x0C,0x6C,0x12,0x72,0x0A,0x6A},
55     {0x54,0x34,0x4C,0x2C,0x52,0x32,0x4A,0x2A},
56 };
57
58 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)
59 {
60     int x;
61     for (x = 0; x < width; dc += x & 1, x++) {
62         int pix = src[x] << 7;
63         int delta = dc[0] - pix;
64         int m = abs(delta) * thresh >> 16;
65         m = FFMAX(0, 127 - m);
66         m = m * m * delta >> 14;
67         pix += m + dithers[x & 7];
68         dst[x] = av_clip_uint8(pix >> 7);
69     }
70 }
71
72 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)
73 {
74     int x, v, old;
75     for (x = 0; x < width; x++) {
76         v = buf1[x] + src[2 * x] + src[2 * x + 1] + src[2 * x + src_linesize] + src[2 * x + 1 + src_linesize];
77         old = buf[x];
78         buf[x] = v;
79         dc[x] = v - old;
80     }
81 }
82
83 static void filter(GradFunContext *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int width, int height, int dst_linesize, int src_linesize, int r)
84 {
85     int bstride = FFALIGN(width, 16) / 2;
86     int y;
87     uint32_t dc_factor = (1 << 21) / (r * r);
88     uint16_t *dc = ctx->buf + 16;
89     uint16_t *buf = ctx->buf + bstride + 32;
90     int thresh = ctx->thresh;
91
92     memset(dc, 0, (bstride + 16) * sizeof(*buf));
93     for (y = 0; y < r; y++)
94         ctx->blur_line(dc, buf + y * bstride, buf + (y - 1) * bstride, src + 2 * y * src_linesize, src_linesize, width / 2);
95     for (;;) {
96         if (y < height - r) {
97             int mod = ((y + r) / 2) % r;
98             uint16_t *buf0 = buf + mod * bstride;
99             uint16_t *buf1 = buf + (mod ? mod - 1 : r - 1) * bstride;
100             int x, v;
101             ctx->blur_line(dc, buf0, buf1, src + (y + r) * src_linesize, src_linesize, width / 2);
102             for (x = v = 0; x < r; x++)
103                 v += dc[x];
104             for (; x < width / 2; x++) {
105                 v += dc[x] - dc[x-r];
106                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
107             }
108             for (; x < (width + r + 1) / 2; x++)
109                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
110             for (x = -r / 2; x < 0; x++)
111                 dc[x] = dc[0];
112         }
113         if (y == r) {
114             for (y = 0; y < r; y++)
115                 ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
116         }
117         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
118         if (++y >= height) break;
119         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
120         if (++y >= height) break;
121     }
122 }
123
124 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
125 {
126     GradFunContext *gf = ctx->priv;
127
128     gf->thresh  = (1 << 15) / gf->strength;
129     gf->radius  = av_clip((gf->radius + 1) & ~1, 4, 32);
130
131     gf->blur_line   = ff_gradfun_blur_line_c;
132     gf->filter_line = ff_gradfun_filter_line_c;
133
134     if (ARCH_X86)
135         ff_gradfun_init_x86(gf);
136
137     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "threshold:%.2f radius:%d\n", gf->strength, gf->radius);
138
139     return 0;
140 }
141
142 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
143 {
144     GradFunContext *gf = ctx->priv;
145     av_freep(&gf->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_YUV440P,
156         AV_PIX_FMT_NONE
157     };
158
159     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
160
161     return 0;
162 }
163
164 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
165 {
166     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
167     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
168     int hsub = desc->log2_chroma_w;
169     int vsub = desc->log2_chroma_h;
170
171     gf->buf = av_mallocz((FFALIGN(inlink->w, 16) * (gf->radius + 1) / 2 + 32) * sizeof(uint16_t));
172     if (!gf->buf)
173         return AVERROR(ENOMEM);
174
175     gf->chroma_w = -((-inlink->w) >> hsub);
176     gf->chroma_h = -((-inlink->h) >> vsub);
177     gf->chroma_r = av_clip(((((gf->radius >> hsub) + (gf->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 *gf = 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         av_frame_copy_props(out, in);
200     }
201
202     for (p = 0; p < 4 && in->data[p]; p++) {
203         int w = inlink->w;
204         int h = inlink->h;
205         int r = gf->radius;
206         if (p) {
207             w = gf->chroma_w;
208             h = gf->chroma_h;
209             r = gf->chroma_r;
210         }
211
212         if (FFMIN(w, h) > 2 * r)
213             filter(gf, out->data[p], in->data[p], w, h, out->linesize[p], in->linesize[p], r);
214         else if (out->data[p] != in->data[p])
215             av_image_copy_plane(out->data[p], out->linesize[p], in->data[p], in->linesize[p], w, h);
216     }
217
218     if (!direct)
219         av_frame_free(&in);
220
221     return ff_filter_frame(outlink, out);
222 }
223
224 #define OFFSET(x) offsetof(GradFunContext, x)
225 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
226
227 static const AVOption gradfun_options[] = {
228     { "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 },
229     { "radius",   "The neighborhood to fit the gradient to.",                          OFFSET(radius),   AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 16  }, 4,    32, FLAGS },
230     { NULL },
231 };
232
233 AVFILTER_DEFINE_CLASS(gradfun);
234
235 static const AVFilterPad avfilter_vf_gradfun_inputs[] = {
236     {
237         .name         = "default",
238         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
239         .config_props = config_input,
240         .filter_frame = filter_frame,
241     },
242     { NULL }
243 };
244
245 static const AVFilterPad avfilter_vf_gradfun_outputs[] = {
246     {
247         .name = "default",
248         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
249     },
250     { NULL }
251 };
252
253 AVFilter avfilter_vf_gradfun = {
254     .name          = "gradfun",
255     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Debands video quickly using gradients."),
256     .priv_size     = sizeof(GradFunContext),
257     .priv_class    = &gradfun_class,
258     .init          = init,
259     .uninit        = uninit,
260     .query_formats = query_formats,
261     .inputs        = avfilter_vf_gradfun_inputs,
262     .outputs       = avfilter_vf_gradfun_outputs,
263     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE,
264 };