avfilter.h, buffer.c: use const src pointer in avfilter_copy_buffer_ref_props
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_lut3d.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2013 Clément Bœsch
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  * 3D Lookup table filter
24  */
25
26 #include "libavutil/opt.h"
27 #include "libavutil/file.h"
28 #include "libavutil/intreadwrite.h"
29 #include "libavutil/avassert.h"
30 #include "libavutil/pixdesc.h"
31 #include "libavutil/avstring.h"
32 #include "avfilter.h"
33 #include "drawutils.h"
34 #include "dualinput.h"
35 #include "formats.h"
36 #include "internal.h"
37 #include "video.h"
38
39 #define R 0
40 #define G 1
41 #define B 2
42 #define A 3
43
44 enum interp_mode {
45     INTERPOLATE_NEAREST,
46     INTERPOLATE_TRILINEAR,
47     INTERPOLATE_TETRAHEDRAL,
48     NB_INTERP_MODE
49 };
50
51 struct rgbvec {
52     float r, g, b;
53 };
54
55 /* 3D LUT don't often go up to level 32, but it is common to have a Hald CLUT
56  * of 512x512 (64x64x64) */
57 #define MAX_LEVEL 64
58
59 typedef struct LUT3DContext {
60     const AVClass *class;
61     enum interp_mode interpolation;
62     char *file;
63     uint8_t rgba_map[4];
64     int step;
65     avfilter_action_func *interp;
66     struct rgbvec lut[MAX_LEVEL][MAX_LEVEL][MAX_LEVEL];
67     int lutsize;
68 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
69     uint8_t clut_rgba_map[4];
70     int clut_step;
71     int clut_is16bit;
72     int clut_width;
73     FFDualInputContext dinput;
74 #endif
75 } LUT3DContext;
76
77 typedef struct ThreadData {
78     AVFrame *in, *out;
79 } ThreadData;
80
81 #define OFFSET(x) offsetof(LUT3DContext, x)
82 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
83 #define COMMON_OPTIONS \
84     { "interp", "select interpolation mode", OFFSET(interpolation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, 0, NB_INTERP_MODE-1, FLAGS, "interp_mode" }, \
85         { "nearest",     "use values from the nearest defined points",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_NEAREST},     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
86         { "trilinear",   "interpolate values using the 8 points defining a cube", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_TRILINEAR},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
87         { "tetrahedral", "interpolate values using a tetrahedron",                0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
88     { NULL }
89
90 static inline float lerpf(float v0, float v1, float f)
91 {
92     return v0 + (v1 - v0) * f;
93 }
94
95 static inline struct rgbvec lerp(const struct rgbvec *v0, const struct rgbvec *v1, float f)
96 {
97     struct rgbvec v = {
98         lerpf(v0->r, v1->r, f), lerpf(v0->g, v1->g, f), lerpf(v0->b, v1->b, f)
99     };
100     return v;
101 }
102
103 #define NEAR(x) ((int)((x) + .5))
104 #define PREV(x) ((int)(x))
105 #define NEXT(x) (FFMIN((int)(x) + 1, lut3d->lutsize - 1))
106
107 /**
108  * Get the nearest defined point
109  */
110 static inline struct rgbvec interp_nearest(const LUT3DContext *lut3d,
111                                            const struct rgbvec *s)
112 {
113     return lut3d->lut[NEAR(s->r)][NEAR(s->g)][NEAR(s->b)];
114 }
115
116 /**
117  * Interpolate using the 8 vertices of a cube
118  * @see https://en.wikipedia.org/wiki/Trilinear_interpolation
119  */
120 static inline struct rgbvec interp_trilinear(const LUT3DContext *lut3d,
121                                              const struct rgbvec *s)
122 {
123     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
124     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
125     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
126     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
127     const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
128     const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
129     const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
130     const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
131     const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
132     const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
133     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
134     const struct rgbvec c00  = lerp(&c000, &c100, d.r);
135     const struct rgbvec c10  = lerp(&c010, &c110, d.r);
136     const struct rgbvec c01  = lerp(&c001, &c101, d.r);
137     const struct rgbvec c11  = lerp(&c011, &c111, d.r);
138     const struct rgbvec c0   = lerp(&c00,  &c10,  d.g);
139     const struct rgbvec c1   = lerp(&c01,  &c11,  d.g);
140     const struct rgbvec c    = lerp(&c0,   &c1,   d.b);
141     return c;
142 }
143
144 /**
145  * Tetrahedral interpolation. Based on code found in Truelight Software Library paper.
146  * @see http://www.filmlight.ltd.uk/pdf/whitepapers/FL-TL-TN-0057-SoftwareLib.pdf
147  */
148 static inline struct rgbvec interp_tetrahedral(const LUT3DContext *lut3d,
149                                                const struct rgbvec *s)
150 {
151     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
152     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
153     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
154     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
155     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
156     struct rgbvec c;
157     if (d.r > d.g) {
158         if (d.g > d.b) {
159             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
160             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
161             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.g) * c100.r + (d.g-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
162             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.g) * c100.g + (d.g-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
163             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.g) * c100.b + (d.g-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
164         } else if (d.r > d.b) {
165             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
166             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
167             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.b) * c100.r + (d.b-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
168             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.b) * c100.g + (d.b-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
169             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.b) * c100.b + (d.b-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
170         } else {
171             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
172             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
173             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.r) * c001.r + (d.r-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
174             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.r) * c001.g + (d.r-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
175             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.r) * c001.b + (d.r-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
176         }
177     } else {
178         if (d.b > d.g) {
179             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
180             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
181             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.g) * c001.r + (d.g-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
182             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.g) * c001.g + (d.g-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
183             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.g) * c001.b + (d.g-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
184         } else if (d.b > d.r) {
185             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
186             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
187             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.b) * c010.r + (d.b-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
188             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.b) * c010.g + (d.b-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
189             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.b) * c010.b + (d.b-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
190         } else {
191             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
192             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
193             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.r) * c010.r + (d.r-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
194             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.r) * c010.g + (d.r-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
195             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.r) * c010.b + (d.r-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
196         }
197     }
198     return c;
199 }
200
201 #define DEFINE_INTERP_FUNC(name, nbits)                                                             \
202 static int interp_##nbits##_##name(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)         \
203 {                                                                                                   \
204     int x, y;                                                                                       \
205     const LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;                                                          \
206     const ThreadData *td = arg;                                                                     \
207     const AVFrame *in  = td->in;                                                                    \
208     const AVFrame *out = td->out;                                                                   \
209     const int direct = out == in;                                                                   \
210     const int step = lut3d->step;                                                                   \
211     const uint8_t r = lut3d->rgba_map[R];                                                           \
212     const uint8_t g = lut3d->rgba_map[G];                                                           \
213     const uint8_t b = lut3d->rgba_map[B];                                                           \
214     const uint8_t a = lut3d->rgba_map[A];                                                           \
215     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;                                     \
216     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;                                     \
217     uint8_t       *dstrow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];                          \
218     const uint8_t *srcrow = in ->data[0] + slice_start * in ->linesize[0];                          \
219                                                                                                     \
220     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                                                     \
221         uint##nbits##_t *dst = (uint##nbits##_t *)dstrow;                                           \
222         const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)srcrow;                               \
223         for (x = 0; x < in->width * step; x += step) {                                              \
224             const float scale = (1. / ((1<<nbits) - 1)) * (lut3d->lutsize - 1);                     \
225             const struct rgbvec scaled_rgb = {src[x + r] * scale,                                   \
226                                               src[x + g] * scale,                                   \
227                                               src[x + b] * scale};                                  \
228             struct rgbvec vec = interp_##name(lut3d, &scaled_rgb);                                  \
229             dst[x + r] = av_clip_uint##nbits(vec.r * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
230             dst[x + g] = av_clip_uint##nbits(vec.g * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
231             dst[x + b] = av_clip_uint##nbits(vec.b * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
232             if (!direct && step == 4)                                                               \
233                 dst[x + a] = src[x + a];                                                            \
234         }                                                                                           \
235         dstrow += out->linesize[0];                                                                 \
236         srcrow += in ->linesize[0];                                                                 \
237     }                                                                                               \
238     return 0;                                                                                       \
239 }
240
241 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     8)
242 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   8)
243 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 8)
244
245 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     16)
246 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   16)
247 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 16)
248
249 #define MAX_LINE_SIZE 512
250
251 static int skip_line(const char *p)
252 {
253     while (*p && av_isspace(*p))
254         p++;
255     return !*p || *p == '#';
256 }
257
258 #define NEXT_LINE(loop_cond) do {                           \
259     if (!fgets(line, sizeof(line), f)) {                    \
260         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unexpected EOF\n");      \
261         return AVERROR_INVALIDDATA;                         \
262     }                                                       \
263 } while (loop_cond)
264
265 /* Basically r g and b float values on each line; seems to be generated by
266  * Davinci */
267 static int parse_dat(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
268 {
269     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
270     const int size = lut3d->lutsize;
271     int i, j, k;
272
273     for (k = 0; k < size; k++) {
274         for (j = 0; j < size; j++) {
275             for (i = 0; i < size; i++) {
276                 char line[MAX_LINE_SIZE];
277                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
278                 NEXT_LINE(skip_line(line));
279                 sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b);
280             }
281         }
282     }
283     return 0;
284 }
285
286 /* Iridas format */
287 static int parse_cube(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
288 {
289     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
290     char line[MAX_LINE_SIZE];
291     float min[3] = {0.0, 0.0, 0.0};
292     float max[3] = {1.0, 1.0, 1.0};
293
294     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
295         if (!strncmp(line, "LUT_3D_SIZE ", 12)) {
296             int i, j, k;
297             const int size = strtol(line + 12, NULL, 0);
298
299             if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
300                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
301                 return AVERROR(EINVAL);
302             }
303             lut3d->lutsize = size;
304             for (k = 0; k < size; k++) {
305                 for (j = 0; j < size; j++) {
306                     for (i = 0; i < size; i++) {
307                         struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];
308
309                         do {
310                             NEXT_LINE(0);
311                             if (!strncmp(line, "DOMAIN_", 7)) {
312                                 float *vals = NULL;
313                                 if      (!strncmp(line + 7, "MIN ", 4)) vals = min;
314                                 else if (!strncmp(line + 7, "MAX ", 4)) vals = max;
315                                 if (!vals)
316                                     return AVERROR_INVALIDDATA;
317                                 sscanf(line + 11, "%f %f %f", vals, vals + 1, vals + 2);
318                                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "min: %f %f %f | max: %f %f %f\n",
319                                        min[0], min[1], min[2], max[0], max[1], max[2]);
320                                 continue;
321                             }
322                         } while (skip_line(line));
323                         if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
324                             return AVERROR_INVALIDDATA;
325                         vec->r *= max[0] - min[0];
326                         vec->g *= max[1] - min[1];
327                         vec->b *= max[2] - min[2];
328                     }
329                 }
330             }
331             break;
332         }
333     }
334     return 0;
335 }
336
337 /* Assume 17x17x17 LUT with a 16-bit depth
338  * FIXME: it seems there are various 3dl formats */
339 static int parse_3dl(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
340 {
341     char line[MAX_LINE_SIZE];
342     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
343     int i, j, k;
344     const int size = 17;
345     const float scale = 16*16*16;
346
347     lut3d->lutsize = size;
348     NEXT_LINE(skip_line(line));
349     for (k = 0; k < size; k++) {
350         for (j = 0; j < size; j++) {
351             for (i = 0; i < size; i++) {
352                 int r, g, b;
353                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
354
355                 NEXT_LINE(skip_line(line));
356                 if (sscanf(line, "%d %d %d", &r, &g, &b) != 3)
357                     return AVERROR_INVALIDDATA;
358                 vec->r = r / scale;
359                 vec->g = g / scale;
360                 vec->b = b / scale;
361             }
362         }
363     }
364     return 0;
365 }
366
367 /* Pandora format */
368 static int parse_m3d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
369 {
370     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
371     float scale;
372     int i, j, k, size, in = -1, out = -1;
373     char line[MAX_LINE_SIZE];
374     uint8_t rgb_map[3] = {0, 1, 2};
375
376     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
377         if      (!strncmp(line, "in",  2)) in  = strtol(line + 2, NULL, 0);
378         else if (!strncmp(line, "out", 3)) out = strtol(line + 3, NULL, 0);
379         else if (!strncmp(line, "values", 6)) {
380             const char *p = line + 6;
381 #define SET_COLOR(id) do {                  \
382     while (av_isspace(*p))                  \
383         p++;                                \
384     switch (*p) {                           \
385     case 'r': rgb_map[id] = 0; break;       \
386     case 'g': rgb_map[id] = 1; break;       \
387     case 'b': rgb_map[id] = 2; break;       \
388     }                                       \
389     while (*p && !av_isspace(*p))           \
390         p++;                                \
391 } while (0)
392             SET_COLOR(0);
393             SET_COLOR(1);
394             SET_COLOR(2);
395             break;
396         }
397     }
398
399     if (in == -1 || out == -1) {
400         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "in and out must be defined\n");
401         return AVERROR_INVALIDDATA;
402     }
403     if (in < 2 || out < 2 ||
404         in  > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL ||
405         out > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL) {
406         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid in (%d) or out (%d)\n", in, out);
407         return AVERROR_INVALIDDATA;
408     }
409     for (size = 1; size*size*size < in; size++);
410     lut3d->lutsize = size;
411     scale = 1. / (out - 1);
412
413     for (k = 0; k < size; k++) {
414         for (j = 0; j < size; j++) {
415             for (i = 0; i < size; i++) {
416                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
417                 float val[3];
418
419                 NEXT_LINE(0);
420                 if (sscanf(line, "%f %f %f", val, val + 1, val + 2) != 3)
421                     return AVERROR_INVALIDDATA;
422                 vec->r = val[rgb_map[0]] * scale;
423                 vec->g = val[rgb_map[1]] * scale;
424                 vec->b = val[rgb_map[2]] * scale;
425             }
426         }
427     }
428     return 0;
429 }
430
431 static void set_identity_matrix(LUT3DContext *lut3d, int size)
432 {
433     int i, j, k;
434     const float c = 1. / (size - 1);
435
436     lut3d->lutsize = size;
437     for (k = 0; k < size; k++) {
438         for (j = 0; j < size; j++) {
439             for (i = 0; i < size; i++) {
440                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
441                 vec->r = k * c;
442                 vec->g = j * c;
443                 vec->b = i * c;
444             }
445         }
446     }
447 }
448
449 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
450 {
451     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
452         AV_PIX_FMT_RGB24,  AV_PIX_FMT_BGR24,
453         AV_PIX_FMT_RGBA,   AV_PIX_FMT_BGRA,
454         AV_PIX_FMT_ARGB,   AV_PIX_FMT_ABGR,
455         AV_PIX_FMT_0RGB,   AV_PIX_FMT_0BGR,
456         AV_PIX_FMT_RGB0,   AV_PIX_FMT_BGR0,
457         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
458         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
459         AV_PIX_FMT_NONE
460     };
461     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
462     return 0;
463 }
464
465 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
466 {
467     int is16bit = 0;
468     LUT3DContext *lut3d = inlink->dst->priv;
469     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
470
471     switch (inlink->format) {
472     case AV_PIX_FMT_RGB48:
473     case AV_PIX_FMT_BGR48:
474     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
475     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
476         is16bit = 1;
477     }
478
479     ff_fill_rgba_map(lut3d->rgba_map, inlink->format);
480     lut3d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
481
482 #define SET_FUNC(name) do {                             \
483     if (is16bit) lut3d->interp = interp_16_##name;      \
484     else         lut3d->interp = interp_8_##name;       \
485 } while (0)
486
487     switch (lut3d->interpolation) {
488     case INTERPOLATE_NEAREST:     SET_FUNC(nearest);        break;
489     case INTERPOLATE_TRILINEAR:   SET_FUNC(trilinear);      break;
490     case INTERPOLATE_TETRAHEDRAL: SET_FUNC(tetrahedral);    break;
491     default:
492         av_assert0(0);
493     }
494
495     return 0;
496 }
497
498 static AVFrame *apply_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
499 {
500     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
501     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
502     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
503     AVFrame *out;
504     ThreadData td;
505
506     if (av_frame_is_writable(in)) {
507         out = in;
508     } else {
509         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
510         if (!out) {
511             av_frame_free(&in);
512             return NULL;
513         }
514         av_frame_copy_props(out, in);
515     }
516
517     td.in  = in;
518     td.out = out;
519     ctx->internal->execute(ctx, lut3d->interp, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ctx->graph->nb_threads));
520
521     if (out != in)
522         av_frame_free(&in);
523
524     return out;
525 }
526
527 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
528 {
529     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
530     AVFrame *out = apply_lut(inlink, in);
531     if (!out)
532         return AVERROR(ENOMEM);
533     return ff_filter_frame(outlink, out);
534 }
535
536 #if CONFIG_LUT3D_FILTER
537 static const AVOption lut3d_options[] = {
538     { "file", "set 3D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
539     COMMON_OPTIONS
540 };
541
542 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut3d);
543
544 static av_cold int lut3d_init(AVFilterContext *ctx)
545 {
546     int ret;
547     FILE *f;
548     const char *ext;
549     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
550
551     if (!lut3d->file) {
552         set_identity_matrix(lut3d, 32);
553         return 0;
554     }
555
556     f = fopen(lut3d->file, "r");
557     if (!f) {
558         ret = AVERROR(errno);
559         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut3d->file, av_err2str(ret));
560         return ret;
561     }
562
563     ext = strrchr(lut3d->file, '.');
564     if (!ext) {
565         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
566         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
567         goto end;
568     }
569     ext++;
570
571     if (!av_strcasecmp(ext, "dat")) {
572         lut3d->lutsize = 33;
573         ret = parse_dat(ctx, f);
574     } else if (!av_strcasecmp(ext, "3dl")) {
575         ret = parse_3dl(ctx, f);
576     } else if (!av_strcasecmp(ext, "cube")) {
577         ret = parse_cube(ctx, f);
578     } else if (!av_strcasecmp(ext, "m3d")) {
579         ret = parse_m3d(ctx, f);
580     } else {
581         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
582         ret = AVERROR(EINVAL);
583     }
584
585     if (!ret && !lut3d->lutsize) {
586         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "3D LUT is empty\n");
587         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
588     }
589
590 end:
591     fclose(f);
592     return ret;
593 }
594
595 static const AVFilterPad lut3d_inputs[] = {
596     {
597         .name         = "default",
598         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
599         .filter_frame = filter_frame,
600         .config_props = config_input,
601     },
602     { NULL }
603 };
604
605 static const AVFilterPad lut3d_outputs[] = {
606      {
607          .name = "default",
608          .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
609      },
610      { NULL }
611 };
612
613 AVFilter ff_vf_lut3d = {
614     .name          = "lut3d",
615     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 3D LUT."),
616     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
617     .init          = lut3d_init,
618     .query_formats = query_formats,
619     .inputs        = lut3d_inputs,
620     .outputs       = lut3d_outputs,
621     .priv_class    = &lut3d_class,
622     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
623 };
624 #endif
625
626 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
627
628 static void update_clut(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
629 {
630     const uint8_t *data = frame->data[0];
631     const int linesize  = frame->linesize[0];
632     const int w = lut3d->clut_width;
633     const int step = lut3d->clut_step;
634     const uint8_t *rgba_map = lut3d->clut_rgba_map;
635     const int level = lut3d->lutsize;
636
637 #define LOAD_CLUT(nbits) do {                                           \
638     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
639                                                                         \
640     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
641         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
642             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
643                 const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)  \
644                     (data + y*linesize + x*step);                       \
645                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];              \
646                 vec->r = src[rgba_map[0]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
647                 vec->g = src[rgba_map[1]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
648                 vec->b = src[rgba_map[2]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
649                 if (++x == w) {                                         \
650                     x = 0;                                              \
651                     y++;                                                \
652                 }                                                       \
653             }                                                           \
654         }                                                               \
655     }                                                                   \
656 } while (0)
657
658     if (!lut3d->clut_is16bit) LOAD_CLUT(8);
659     else                      LOAD_CLUT(16);
660 }
661
662
663 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
664 {
665     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
666     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
667     int ret;
668
669     outlink->w = ctx->inputs[0]->w;
670     outlink->h = ctx->inputs[0]->h;
671     outlink->time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
672     if ((ret = ff_dualinput_init(ctx, &lut3d->dinput)) < 0)
673         return ret;
674     return 0;
675 }
676
677 static int filter_frame_hald(AVFilterLink *inlink, AVFrame *inpicref)
678 {
679     LUT3DContext *s = inlink->dst->priv;
680     return ff_dualinput_filter_frame(&s->dinput, inlink, inpicref);
681 }
682
683 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
684 {
685     LUT3DContext *s = outlink->src->priv;
686     return ff_dualinput_request_frame(&s->dinput, outlink);
687 }
688
689 static int config_clut(AVFilterLink *inlink)
690 {
691     int size, level, w, h;
692     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
693     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
694     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
695
696     lut3d->clut_is16bit = 0;
697     switch (inlink->format) {
698     case AV_PIX_FMT_RGB48:
699     case AV_PIX_FMT_BGR48:
700     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
701     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
702         lut3d->clut_is16bit = 1;
703     }
704
705     lut3d->clut_step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
706     ff_fill_rgba_map(lut3d->clut_rgba_map, inlink->format);
707
708     if (inlink->w > inlink->h)
709         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding on the right (%dpx) of the "
710                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->w - inlink->h);
711     else if (inlink->w < inlink->h)
712         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding at the bottom (%dpx) of the "
713                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->h - inlink->w);
714     lut3d->clut_width = w = h = FFMIN(inlink->w, inlink->h);
715
716     for (level = 1; level*level*level < w; level++);
717     size = level*level*level;
718     if (size != w) {
719         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "The Hald CLUT width does not match the level\n");
720         return AVERROR_INVALIDDATA;
721     }
722     av_assert0(w == h && w == size);
723     level *= level;
724     if (level > MAX_LEVEL) {
725         const int max_clut_level = sqrt(MAX_LEVEL);
726         const int max_clut_size  = max_clut_level*max_clut_level*max_clut_level;
727         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large Hald CLUT "
728                "(maximum level is %d, or %dx%d CLUT)\n",
729                max_clut_level, max_clut_size, max_clut_size);
730         return AVERROR(EINVAL);
731     }
732     lut3d->lutsize = level;
733
734     return 0;
735 }
736
737 static AVFrame *update_apply_clut(AVFilterContext *ctx, AVFrame *main,
738                                   const AVFrame *second)
739 {
740     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
741     update_clut(ctx->priv, second);
742     return apply_lut(inlink, main);
743 }
744
745 static av_cold int haldclut_init(AVFilterContext *ctx)
746 {
747     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
748     lut3d->dinput.process = update_apply_clut;
749     return 0;
750 }
751
752 static av_cold void haldclut_uninit(AVFilterContext *ctx)
753 {
754     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
755     ff_dualinput_uninit(&lut3d->dinput);
756 }
757
758 static const AVOption haldclut_options[] = {
759     { "shortest",   "force termination when the shortest input terminates", OFFSET(dinput.shortest),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
760     { "repeatlast", "continue applying the last clut after eos",            OFFSET(dinput.repeatlast), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 0, 1, FLAGS },
761     COMMON_OPTIONS
762 };
763
764 AVFILTER_DEFINE_CLASS(haldclut);
765
766 static const AVFilterPad haldclut_inputs[] = {
767     {
768         .name         = "main",
769         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
770         .filter_frame = filter_frame_hald,
771         .config_props = config_input,
772     },{
773         .name         = "clut",
774         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
775         .filter_frame = filter_frame_hald,
776         .config_props = config_clut,
777     },
778     { NULL }
779 };
780
781 static const AVFilterPad haldclut_outputs[] = {
782     {
783         .name          = "default",
784         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
785         .request_frame = request_frame,
786         .config_props  = config_output,
787     },
788     { NULL }
789 };
790
791 AVFilter ff_vf_haldclut = {
792     .name          = "haldclut",
793     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a Hald CLUT."),
794     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
795     .init          = haldclut_init,
796     .uninit        = haldclut_uninit,
797     .query_formats = query_formats,
798     .inputs        = haldclut_inputs,
799     .outputs       = haldclut_outputs,
800     .priv_class    = &haldclut_class,
801     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
802 };
803 #endif