lavfi: add asetnsamples audio filter
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_lut.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, 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  * Compute a look-up table for binding the input value to the output
24  * value, and apply it to input video.
25  */
26
27 #include "libavutil/eval.h"
28 #include "libavutil/opt.h"
29 #include "libavutil/pixdesc.h"
30 #include "avfilter.h"
31 #include "formats.h"
32 #include "internal.h"
33 #include "video.h"
34
35 static const char *const var_names[] = {
36     "w",        ///< width of the input video
37     "h",        ///< height of the input video
38     "val",      ///< input value for the pixel
39     "maxval",   ///< max value for the pixel
40     "minval",   ///< min value for the pixel
41     "negval",   ///< negated value
42     "clipval",
43     NULL
44 };
45
46 enum var_name {
47     VAR_W,
48     VAR_H,
49     VAR_VAL,
50     VAR_MAXVAL,
51     VAR_MINVAL,
52     VAR_NEGVAL,
53     VAR_CLIPVAL,
54     VAR_VARS_NB
55 };
56
57 typedef struct {
58     const AVClass *class;
59     uint8_t lut[4][256];  ///< lookup table for each component
60     char   *comp_expr_str[4];
61     AVExpr *comp_expr[4];
62     int hsub, vsub;
63     double var_values[VAR_VARS_NB];
64     int is_rgb, is_yuv;
65     int step;
66     int negate_alpha; /* only used by negate */
67 } LutContext;
68
69 #define Y 0
70 #define U 1
71 #define V 2
72 #define R 0
73 #define G 1
74 #define B 2
75 #define A 3
76
77 #define OFFSET(x) offsetof(LutContext, x)
78
79 static const AVOption lut_options[] = {
80     {"c0", "set component #0 expression", OFFSET(comp_expr_str[0]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
81     {"c1", "set component #1 expression", OFFSET(comp_expr_str[1]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
82     {"c2", "set component #2 expression", OFFSET(comp_expr_str[2]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
83     {"c3", "set component #3 expression", OFFSET(comp_expr_str[3]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
84     {"y",  "set Y expression", OFFSET(comp_expr_str[Y]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
85     {"u",  "set U expression", OFFSET(comp_expr_str[U]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
86     {"v",  "set V expression", OFFSET(comp_expr_str[V]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
87     {"r",  "set R expression", OFFSET(comp_expr_str[R]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
88     {"g",  "set G expression", OFFSET(comp_expr_str[G]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
89     {"b",  "set B expression", OFFSET(comp_expr_str[B]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
90     {"a",  "set A expression", OFFSET(comp_expr_str[A]),  AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="val"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX},
91     {NULL},
92 };
93
94 static const AVClass lut_class = {
95     "LutContext",
96     av_default_item_name,
97     lut_options
98 };
99
100 static int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
101 {
102     LutContext *lut = ctx->priv;
103     int ret;
104
105     lut->class = &lut_class;
106     av_opt_set_defaults(lut);
107
108     lut->is_rgb = !strcmp(ctx->filter->name, "lutrgb");
109     lut->is_yuv = !strcmp(ctx->filter->name, "lutyuv");
110     if (args && (ret = av_set_options_string(lut, args, "=", ":")) < 0)
111         return ret;
112
113     return 0;
114 }
115
116 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
117 {
118     LutContext *lut = ctx->priv;
119     int i;
120
121     for (i = 0; i < 4; i++) {
122         av_expr_free(lut->comp_expr[i]);
123         lut->comp_expr[i] = NULL;
124         av_freep(&lut->comp_expr_str[i]);
125     }
126 }
127
128 #define YUV_FORMATS                                         \
129     PIX_FMT_YUV444P,  PIX_FMT_YUV422P,  PIX_FMT_YUV420P,    \
130     PIX_FMT_YUV411P,  PIX_FMT_YUV410P,  PIX_FMT_YUV440P,    \
131     PIX_FMT_YUVA420P,                                       \
132     PIX_FMT_YUVJ444P, PIX_FMT_YUVJ422P, PIX_FMT_YUVJ420P,   \
133     PIX_FMT_YUVJ440P
134
135 #define RGB_FORMATS                             \
136     PIX_FMT_ARGB,         PIX_FMT_RGBA,         \
137     PIX_FMT_ABGR,         PIX_FMT_BGRA,         \
138     PIX_FMT_RGB24,        PIX_FMT_BGR24
139
140 static const enum PixelFormat yuv_pix_fmts[] = { YUV_FORMATS, PIX_FMT_NONE };
141 static const enum PixelFormat rgb_pix_fmts[] = { RGB_FORMATS, PIX_FMT_NONE };
142 static const enum PixelFormat all_pix_fmts[] = { RGB_FORMATS, YUV_FORMATS, PIX_FMT_NONE };
143
144 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
145 {
146     LutContext *lut = ctx->priv;
147
148     const enum PixelFormat *pix_fmts = lut->is_rgb ? rgb_pix_fmts :
149                                        lut->is_yuv ? yuv_pix_fmts : all_pix_fmts;
150
151     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
152     return 0;
153 }
154
155 /**
156  * Clip value val in the minval - maxval range.
157  */
158 static double clip(void *opaque, double val)
159 {
160     LutContext *lut = opaque;
161     double minval = lut->var_values[VAR_MINVAL];
162     double maxval = lut->var_values[VAR_MAXVAL];
163
164     return av_clip(val, minval, maxval);
165 }
166
167 /**
168  * Compute gamma correction for value val, assuming the minval-maxval
169  * range, val is clipped to a value contained in the same interval.
170  */
171 static double compute_gammaval(void *opaque, double gamma)
172 {
173     LutContext *lut = opaque;
174     double val    = lut->var_values[VAR_CLIPVAL];
175     double minval = lut->var_values[VAR_MINVAL];
176     double maxval = lut->var_values[VAR_MAXVAL];
177
178     return pow((val-minval)/(maxval-minval), gamma) * (maxval-minval)+minval;
179 }
180
181 static double (* const funcs1[])(void *, double) = {
182     (void *)clip,
183     (void *)compute_gammaval,
184     NULL
185 };
186
187 static const char * const funcs1_names[] = {
188     "clip",
189     "gammaval",
190     NULL
191 };
192
193 static int config_props(AVFilterLink *inlink)
194 {
195     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
196     LutContext *lut = ctx->priv;
197     const AVPixFmtDescriptor *desc = &av_pix_fmt_descriptors[inlink->format];
198     int rgba_map[4]; /* component index -> RGBA color index map */
199     int min[4], max[4];
200     int val, comp, ret;
201
202     lut->hsub = desc->log2_chroma_w;
203     lut->vsub = desc->log2_chroma_h;
204
205     lut->var_values[VAR_W] = inlink->w;
206     lut->var_values[VAR_H] = inlink->h;
207
208     switch (inlink->format) {
209     case PIX_FMT_YUV410P:
210     case PIX_FMT_YUV411P:
211     case PIX_FMT_YUV420P:
212     case PIX_FMT_YUV422P:
213     case PIX_FMT_YUV440P:
214     case PIX_FMT_YUV444P:
215     case PIX_FMT_YUVA420P:
216         min[Y] = min[U] = min[V] = 16;
217         max[Y] = 235;
218         max[U] = max[V] = 240;
219         min[A] = 0; max[A] = 255;
220         break;
221     default:
222         min[0] = min[1] = min[2] = min[3] = 0;
223         max[0] = max[1] = max[2] = max[3] = 255;
224     }
225
226     lut->is_yuv = lut->is_rgb = 0;
227     if      (ff_fmt_is_in(inlink->format, yuv_pix_fmts)) lut->is_yuv = 1;
228     else if (ff_fmt_is_in(inlink->format, rgb_pix_fmts)) lut->is_rgb = 1;
229
230     if (lut->is_rgb) {
231         switch (inlink->format) {
232         case PIX_FMT_ARGB:  rgba_map[0] = A; rgba_map[1] = R; rgba_map[2] = G; rgba_map[3] = B; break;
233         case PIX_FMT_ABGR:  rgba_map[0] = A; rgba_map[1] = B; rgba_map[2] = G; rgba_map[3] = R; break;
234         case PIX_FMT_RGBA:
235         case PIX_FMT_RGB24: rgba_map[0] = R; rgba_map[1] = G; rgba_map[2] = B; rgba_map[3] = A; break;
236         case PIX_FMT_BGRA:
237         case PIX_FMT_BGR24: rgba_map[0] = B; rgba_map[1] = G; rgba_map[2] = R; rgba_map[3] = A; break;
238         }
239         lut->step = av_get_bits_per_pixel(desc) >> 3;
240     }
241
242     for (comp = 0; comp < desc->nb_components; comp++) {
243         double res;
244         int color = lut->is_rgb ? rgba_map[comp] : comp;
245
246         /* create the parsed expression */
247         ret = av_expr_parse(&lut->comp_expr[color], lut->comp_expr_str[color],
248                             var_names, funcs1_names, funcs1, NULL, NULL, 0, ctx);
249         if (ret < 0) {
250             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
251                    "Error when parsing the expression '%s' for the component %d and color %d.\n",
252                    lut->comp_expr_str[comp], comp, color);
253             return AVERROR(EINVAL);
254         }
255
256         /* compute the lut */
257         lut->var_values[VAR_MAXVAL] = max[color];
258         lut->var_values[VAR_MINVAL] = min[color];
259
260         for (val = 0; val < 256; val++) {
261             lut->var_values[VAR_VAL] = val;
262             lut->var_values[VAR_CLIPVAL] = av_clip(val, min[color], max[color]);
263             lut->var_values[VAR_NEGVAL] =
264                 av_clip(min[color] + max[color] - lut->var_values[VAR_VAL],
265                         min[color], max[color]);
266
267             res = av_expr_eval(lut->comp_expr[color], lut->var_values, lut);
268             if (isnan(res)) {
269                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
270                        "Error when evaluating the expression '%s' for the value %d for the component %d.\n",
271                        lut->comp_expr_str[color], val, comp);
272                 return AVERROR(EINVAL);
273             }
274             lut->lut[comp][val] = av_clip((int)res, min[color], max[color]);
275             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "val[%d][%d] = %d\n", comp, val, lut->lut[comp][val]);
276         }
277     }
278
279     return 0;
280 }
281
282 static void draw_slice(AVFilterLink *inlink, int y, int h, int slice_dir)
283 {
284     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
285     LutContext *lut = ctx->priv;
286     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
287     AVFilterBufferRef *inpic  = inlink ->cur_buf;
288     AVFilterBufferRef *outpic = outlink->out_buf;
289     uint8_t *inrow, *outrow, *inrow0, *outrow0;
290     int i, j, plane;
291
292     if (lut->is_rgb) {
293         /* packed */
294         inrow0  = inpic ->data[0] + y * inpic ->linesize[0];
295         outrow0 = outpic->data[0] + y * outpic->linesize[0];
296
297         for (i = 0; i < h; i ++) {
298             int w = inlink->w;
299             const uint8_t (*tab)[256] = (const uint8_t (*)[256])lut->lut;
300             inrow  = inrow0;
301             outrow = outrow0;
302             for (j = 0; j < w; j++) {
303                 outrow[0] = tab[0][inrow[0]];
304                 if (lut->step>1) {
305                     outrow[1] = tab[1][inrow[1]];
306                     if (lut->step>2) {
307                         outrow[2] = tab[2][inrow[2]];
308                         if (lut->step>3) {
309                             outrow[3] = tab[3][inrow[3]];
310                         }
311                     }
312                 }
313                 outrow += lut->step;
314                 inrow  += lut->step;
315             }
316             inrow0  += inpic ->linesize[0];
317             outrow0 += outpic->linesize[0];
318         }
319     } else {
320         /* planar */
321         for (plane = 0; plane < 4 && inpic->data[plane]; plane++) {
322             int vsub = plane == 1 || plane == 2 ? lut->vsub : 0;
323             int hsub = plane == 1 || plane == 2 ? lut->hsub : 0;
324
325             inrow  = inpic ->data[plane] + (y>>vsub) * inpic ->linesize[plane];
326             outrow = outpic->data[plane] + (y>>vsub) * outpic->linesize[plane];
327
328             for (i = 0; i < h>>vsub; i ++) {
329                 const uint8_t *tab = lut->lut[plane];
330                 int w = inlink->w>>hsub;
331                 for (j = 0; j < w; j++)
332                     outrow[j] = tab[inrow[j]];
333                 inrow  += inpic ->linesize[plane];
334                 outrow += outpic->linesize[plane];
335             }
336         }
337     }
338
339     ff_draw_slice(outlink, y, h, slice_dir);
340 }
341
342 #define DEFINE_LUT_FILTER(name_, description_, init_)                   \
343     AVFilter avfilter_vf_##name_ = {                                    \
344         .name          = #name_,                                        \
345         .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL(description_),            \
346         .priv_size     = sizeof(LutContext),                            \
347                                                                         \
348         .init          = init_,                                         \
349         .uninit        = uninit,                                        \
350         .query_formats = query_formats,                                 \
351                                                                         \
352         .inputs    = (const AVFilterPad[]) {{ .name      = "default",   \
353                                         .type            = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, \
354                                         .draw_slice      = draw_slice,  \
355                                         .config_props    = config_props, \
356                                         .min_perms       = AV_PERM_READ, }, \
357                                       { .name = NULL}},                 \
358         .outputs   = (const AVFilterPad[]) {{ .name      = "default",   \
359                                         .type            = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, }, \
360                                       { .name = NULL}},                 \
361     }
362
363 #if CONFIG_LUT_FILTER
364 DEFINE_LUT_FILTER(lut,    "Compute and apply a lookup table to the RGB/YUV input video.", init);
365 #endif
366 #if CONFIG_LUTYUV_FILTER
367 DEFINE_LUT_FILTER(lutyuv, "Compute and apply a lookup table to the YUV input video.",     init);
368 #endif
369 #if CONFIG_LUTRGB_FILTER
370 DEFINE_LUT_FILTER(lutrgb, "Compute and apply a lookup table to the RGB input video.",     init);
371 #endif
372
373 #if CONFIG_NEGATE_FILTER
374
375 static int negate_init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
376 {
377     LutContext *lut = ctx->priv;
378     char lut_params[64];
379
380     if (args)
381         sscanf(args, "%d", &lut->negate_alpha);
382
383     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "negate_alpha:%d\n", lut->negate_alpha);
384
385     snprintf(lut_params, sizeof(lut_params), "c0=negval:c1=negval:c2=negval:a=%s",
386              lut->negate_alpha ? "negval" : "val");
387
388     return init(ctx, lut_params, opaque);
389 }
390
391 DEFINE_LUT_FILTER(negate, "Negate input video.", negate_init);
392
393 #endif