avfilter/framequeue: add missing check for ASSERT_LEVEL
[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     int interpolation;          ///<interp_mode
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     const float scale = (1. / ((1<<nbits) - 1)) * (lut3d->lutsize - 1);                             \
220                                                                                                     \
221     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                                                     \
222         uint##nbits##_t *dst = (uint##nbits##_t *)dstrow;                                           \
223         const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)srcrow;                               \
224         for (x = 0; x < in->width * step; x += step) {                                              \
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, with a facultative 3DLUTSIZE
266  * directive; seems to be generated by Davinci */
267 static int parse_dat(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
268 {
269     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
270     char line[MAX_LINE_SIZE];
271     int i, j, k, size;
272
273     lut3d->lutsize = size = 33;
274
275     NEXT_LINE(skip_line(line));
276     if (!strncmp(line, "3DLUTSIZE ", 10)) {
277         size = strtol(line + 10, NULL, 0);
278         if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
279             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
280             return AVERROR(EINVAL);
281         }
282         lut3d->lutsize = size;
283         NEXT_LINE(skip_line(line));
284     }
285     for (k = 0; k < size; k++) {
286         for (j = 0; j < size; j++) {
287             for (i = 0; i < size; i++) {
288                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
289                 if (k != 0 || j != 0 || i != 0)
290                     NEXT_LINE(skip_line(line));
291                 if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
292                     return AVERROR_INVALIDDATA;
293             }
294         }
295     }
296     return 0;
297 }
298
299 /* Iridas format */
300 static int parse_cube(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
301 {
302     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
303     char line[MAX_LINE_SIZE];
304     float min[3] = {0.0, 0.0, 0.0};
305     float max[3] = {1.0, 1.0, 1.0};
306
307     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
308         if (!strncmp(line, "LUT_3D_SIZE ", 12)) {
309             int i, j, k;
310             const int size = strtol(line + 12, NULL, 0);
311
312             if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
313                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
314                 return AVERROR(EINVAL);
315             }
316             lut3d->lutsize = size;
317             for (k = 0; k < size; k++) {
318                 for (j = 0; j < size; j++) {
319                     for (i = 0; i < size; i++) {
320                         struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];
321
322                         do {
323                             NEXT_LINE(0);
324                             if (!strncmp(line, "DOMAIN_", 7)) {
325                                 float *vals = NULL;
326                                 if      (!strncmp(line + 7, "MIN ", 4)) vals = min;
327                                 else if (!strncmp(line + 7, "MAX ", 4)) vals = max;
328                                 if (!vals)
329                                     return AVERROR_INVALIDDATA;
330                                 sscanf(line + 11, "%f %f %f", vals, vals + 1, vals + 2);
331                                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "min: %f %f %f | max: %f %f %f\n",
332                                        min[0], min[1], min[2], max[0], max[1], max[2]);
333                                 continue;
334                             }
335                         } while (skip_line(line));
336                         if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
337                             return AVERROR_INVALIDDATA;
338                         vec->r *= max[0] - min[0];
339                         vec->g *= max[1] - min[1];
340                         vec->b *= max[2] - min[2];
341                     }
342                 }
343             }
344             break;
345         }
346     }
347     return 0;
348 }
349
350 /* Assume 17x17x17 LUT with a 16-bit depth
351  * FIXME: it seems there are various 3dl formats */
352 static int parse_3dl(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
353 {
354     char line[MAX_LINE_SIZE];
355     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
356     int i, j, k;
357     const int size = 17;
358     const float scale = 16*16*16;
359
360     lut3d->lutsize = size;
361     NEXT_LINE(skip_line(line));
362     for (k = 0; k < size; k++) {
363         for (j = 0; j < size; j++) {
364             for (i = 0; i < size; i++) {
365                 int r, g, b;
366                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
367
368                 NEXT_LINE(skip_line(line));
369                 if (sscanf(line, "%d %d %d", &r, &g, &b) != 3)
370                     return AVERROR_INVALIDDATA;
371                 vec->r = r / scale;
372                 vec->g = g / scale;
373                 vec->b = b / scale;
374             }
375         }
376     }
377     return 0;
378 }
379
380 /* Pandora format */
381 static int parse_m3d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
382 {
383     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
384     float scale;
385     int i, j, k, size, in = -1, out = -1;
386     char line[MAX_LINE_SIZE];
387     uint8_t rgb_map[3] = {0, 1, 2};
388
389     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
390         if      (!strncmp(line, "in",  2)) in  = strtol(line + 2, NULL, 0);
391         else if (!strncmp(line, "out", 3)) out = strtol(line + 3, NULL, 0);
392         else if (!strncmp(line, "values", 6)) {
393             const char *p = line + 6;
394 #define SET_COLOR(id) do {                  \
395     while (av_isspace(*p))                  \
396         p++;                                \
397     switch (*p) {                           \
398     case 'r': rgb_map[id] = 0; break;       \
399     case 'g': rgb_map[id] = 1; break;       \
400     case 'b': rgb_map[id] = 2; break;       \
401     }                                       \
402     while (*p && !av_isspace(*p))           \
403         p++;                                \
404 } while (0)
405             SET_COLOR(0);
406             SET_COLOR(1);
407             SET_COLOR(2);
408             break;
409         }
410     }
411
412     if (in == -1 || out == -1) {
413         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "in and out must be defined\n");
414         return AVERROR_INVALIDDATA;
415     }
416     if (in < 2 || out < 2 ||
417         in  > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL ||
418         out > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL) {
419         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid in (%d) or out (%d)\n", in, out);
420         return AVERROR_INVALIDDATA;
421     }
422     for (size = 1; size*size*size < in; size++);
423     lut3d->lutsize = size;
424     scale = 1. / (out - 1);
425
426     for (k = 0; k < size; k++) {
427         for (j = 0; j < size; j++) {
428             for (i = 0; i < size; i++) {
429                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
430                 float val[3];
431
432                 NEXT_LINE(0);
433                 if (sscanf(line, "%f %f %f", val, val + 1, val + 2) != 3)
434                     return AVERROR_INVALIDDATA;
435                 vec->r = val[rgb_map[0]] * scale;
436                 vec->g = val[rgb_map[1]] * scale;
437                 vec->b = val[rgb_map[2]] * scale;
438             }
439         }
440     }
441     return 0;
442 }
443
444 static void set_identity_matrix(LUT3DContext *lut3d, int size)
445 {
446     int i, j, k;
447     const float c = 1. / (size - 1);
448
449     lut3d->lutsize = size;
450     for (k = 0; k < size; k++) {
451         for (j = 0; j < size; j++) {
452             for (i = 0; i < size; i++) {
453                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
454                 vec->r = k * c;
455                 vec->g = j * c;
456                 vec->b = i * c;
457             }
458         }
459     }
460 }
461
462 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
463 {
464     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
465         AV_PIX_FMT_RGB24,  AV_PIX_FMT_BGR24,
466         AV_PIX_FMT_RGBA,   AV_PIX_FMT_BGRA,
467         AV_PIX_FMT_ARGB,   AV_PIX_FMT_ABGR,
468         AV_PIX_FMT_0RGB,   AV_PIX_FMT_0BGR,
469         AV_PIX_FMT_RGB0,   AV_PIX_FMT_BGR0,
470         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
471         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
472         AV_PIX_FMT_NONE
473     };
474     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
475     if (!fmts_list)
476         return AVERROR(ENOMEM);
477     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
478 }
479
480 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
481 {
482     int is16bit = 0;
483     LUT3DContext *lut3d = inlink->dst->priv;
484     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
485
486     switch (inlink->format) {
487     case AV_PIX_FMT_RGB48:
488     case AV_PIX_FMT_BGR48:
489     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
490     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
491         is16bit = 1;
492     }
493
494     ff_fill_rgba_map(lut3d->rgba_map, inlink->format);
495     lut3d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
496
497 #define SET_FUNC(name) do {                             \
498     if (is16bit) lut3d->interp = interp_16_##name;      \
499     else         lut3d->interp = interp_8_##name;       \
500 } while (0)
501
502     switch (lut3d->interpolation) {
503     case INTERPOLATE_NEAREST:     SET_FUNC(nearest);        break;
504     case INTERPOLATE_TRILINEAR:   SET_FUNC(trilinear);      break;
505     case INTERPOLATE_TETRAHEDRAL: SET_FUNC(tetrahedral);    break;
506     default:
507         av_assert0(0);
508     }
509
510     return 0;
511 }
512
513 static AVFrame *apply_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
514 {
515     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
516     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
517     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
518     AVFrame *out;
519     ThreadData td;
520
521     if (av_frame_is_writable(in)) {
522         out = in;
523     } else {
524         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
525         if (!out) {
526             av_frame_free(&in);
527             return NULL;
528         }
529         av_frame_copy_props(out, in);
530     }
531
532     td.in  = in;
533     td.out = out;
534     ctx->internal->execute(ctx, lut3d->interp, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
535
536     if (out != in)
537         av_frame_free(&in);
538
539     return out;
540 }
541
542 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
543 {
544     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
545     AVFrame *out = apply_lut(inlink, in);
546     if (!out)
547         return AVERROR(ENOMEM);
548     return ff_filter_frame(outlink, out);
549 }
550
551 #if CONFIG_LUT3D_FILTER
552 static const AVOption lut3d_options[] = {
553     { "file", "set 3D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
554     COMMON_OPTIONS
555 };
556
557 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut3d);
558
559 static av_cold int lut3d_init(AVFilterContext *ctx)
560 {
561     int ret;
562     FILE *f;
563     const char *ext;
564     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
565
566     if (!lut3d->file) {
567         set_identity_matrix(lut3d, 32);
568         return 0;
569     }
570
571     f = fopen(lut3d->file, "r");
572     if (!f) {
573         ret = AVERROR(errno);
574         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut3d->file, av_err2str(ret));
575         return ret;
576     }
577
578     ext = strrchr(lut3d->file, '.');
579     if (!ext) {
580         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
581         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
582         goto end;
583     }
584     ext++;
585
586     if (!av_strcasecmp(ext, "dat")) {
587         ret = parse_dat(ctx, f);
588     } else if (!av_strcasecmp(ext, "3dl")) {
589         ret = parse_3dl(ctx, f);
590     } else if (!av_strcasecmp(ext, "cube")) {
591         ret = parse_cube(ctx, f);
592     } else if (!av_strcasecmp(ext, "m3d")) {
593         ret = parse_m3d(ctx, f);
594     } else {
595         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
596         ret = AVERROR(EINVAL);
597     }
598
599     if (!ret && !lut3d->lutsize) {
600         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "3D LUT is empty\n");
601         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
602     }
603
604 end:
605     fclose(f);
606     return ret;
607 }
608
609 static const AVFilterPad lut3d_inputs[] = {
610     {
611         .name         = "default",
612         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
613         .filter_frame = filter_frame,
614         .config_props = config_input,
615     },
616     { NULL }
617 };
618
619 static const AVFilterPad lut3d_outputs[] = {
620     {
621         .name = "default",
622         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
623     },
624     { NULL }
625 };
626
627 AVFilter ff_vf_lut3d = {
628     .name          = "lut3d",
629     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 3D LUT."),
630     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
631     .init          = lut3d_init,
632     .query_formats = query_formats,
633     .inputs        = lut3d_inputs,
634     .outputs       = lut3d_outputs,
635     .priv_class    = &lut3d_class,
636     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
637 };
638 #endif
639
640 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
641
642 static void update_clut(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
643 {
644     const uint8_t *data = frame->data[0];
645     const int linesize  = frame->linesize[0];
646     const int w = lut3d->clut_width;
647     const int step = lut3d->clut_step;
648     const uint8_t *rgba_map = lut3d->clut_rgba_map;
649     const int level = lut3d->lutsize;
650
651 #define LOAD_CLUT(nbits) do {                                           \
652     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
653                                                                         \
654     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
655         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
656             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
657                 const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)  \
658                     (data + y*linesize + x*step);                       \
659                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];              \
660                 vec->r = src[rgba_map[0]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
661                 vec->g = src[rgba_map[1]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
662                 vec->b = src[rgba_map[2]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
663                 if (++x == w) {                                         \
664                     x = 0;                                              \
665                     y++;                                                \
666                 }                                                       \
667             }                                                           \
668         }                                                               \
669     }                                                                   \
670 } while (0)
671
672     if (!lut3d->clut_is16bit) LOAD_CLUT(8);
673     else                      LOAD_CLUT(16);
674 }
675
676
677 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
678 {
679     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
680     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
681     int ret;
682
683     outlink->w = ctx->inputs[0]->w;
684     outlink->h = ctx->inputs[0]->h;
685     outlink->time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
686     if ((ret = ff_dualinput_init(ctx, &lut3d->dinput)) < 0)
687         return ret;
688     return 0;
689 }
690
691 static int filter_frame_hald(AVFilterLink *inlink, AVFrame *inpicref)
692 {
693     LUT3DContext *s = inlink->dst->priv;
694     return ff_dualinput_filter_frame(&s->dinput, inlink, inpicref);
695 }
696
697 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
698 {
699     LUT3DContext *s = outlink->src->priv;
700     return ff_dualinput_request_frame(&s->dinput, outlink);
701 }
702
703 static int config_clut(AVFilterLink *inlink)
704 {
705     int size, level, w, h;
706     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
707     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
708     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
709
710     av_assert0(desc);
711
712     lut3d->clut_is16bit = 0;
713     switch (inlink->format) {
714     case AV_PIX_FMT_RGB48:
715     case AV_PIX_FMT_BGR48:
716     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
717     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
718         lut3d->clut_is16bit = 1;
719     }
720
721     lut3d->clut_step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
722     ff_fill_rgba_map(lut3d->clut_rgba_map, inlink->format);
723
724     if (inlink->w > inlink->h)
725         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding on the right (%dpx) of the "
726                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->w - inlink->h);
727     else if (inlink->w < inlink->h)
728         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding at the bottom (%dpx) of the "
729                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->h - inlink->w);
730     lut3d->clut_width = w = h = FFMIN(inlink->w, inlink->h);
731
732     for (level = 1; level*level*level < w; level++);
733     size = level*level*level;
734     if (size != w) {
735         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "The Hald CLUT width does not match the level\n");
736         return AVERROR_INVALIDDATA;
737     }
738     av_assert0(w == h && w == size);
739     level *= level;
740     if (level > MAX_LEVEL) {
741         const int max_clut_level = sqrt(MAX_LEVEL);
742         const int max_clut_size  = max_clut_level*max_clut_level*max_clut_level;
743         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large Hald CLUT "
744                "(maximum level is %d, or %dx%d CLUT)\n",
745                max_clut_level, max_clut_size, max_clut_size);
746         return AVERROR(EINVAL);
747     }
748     lut3d->lutsize = level;
749
750     return 0;
751 }
752
753 static AVFrame *update_apply_clut(AVFilterContext *ctx, AVFrame *main,
754                                   const AVFrame *second)
755 {
756     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
757     update_clut(ctx->priv, second);
758     return apply_lut(inlink, main);
759 }
760
761 static av_cold int haldclut_init(AVFilterContext *ctx)
762 {
763     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
764     lut3d->dinput.process = update_apply_clut;
765     return 0;
766 }
767
768 static av_cold void haldclut_uninit(AVFilterContext *ctx)
769 {
770     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
771     ff_dualinput_uninit(&lut3d->dinput);
772 }
773
774 static const AVOption haldclut_options[] = {
775     { "shortest",   "force termination when the shortest input terminates", OFFSET(dinput.shortest),   AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
776     { "repeatlast", "continue applying the last clut after eos",            OFFSET(dinput.repeatlast), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 }, 0, 1, FLAGS },
777     COMMON_OPTIONS
778 };
779
780 AVFILTER_DEFINE_CLASS(haldclut);
781
782 static const AVFilterPad haldclut_inputs[] = {
783     {
784         .name         = "main",
785         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
786         .filter_frame = filter_frame_hald,
787         .config_props = config_input,
788     },{
789         .name         = "clut",
790         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
791         .filter_frame = filter_frame_hald,
792         .config_props = config_clut,
793     },
794     { NULL }
795 };
796
797 static const AVFilterPad haldclut_outputs[] = {
798     {
799         .name          = "default",
800         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
801         .request_frame = request_frame,
802         .config_props  = config_output,
803     },
804     { NULL }
805 };
806
807 AVFilter ff_vf_haldclut = {
808     .name          = "haldclut",
809     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a Hald CLUT."),
810     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
811     .init          = haldclut_init,
812     .uninit        = haldclut_uninit,
813     .query_formats = query_formats,
814     .inputs        = haldclut_inputs,
815     .outputs       = haldclut_outputs,
816     .priv_class    = &haldclut_class,
817     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
818 };
819 #endif