c9b72249aadb05cc4f6b6de891c362aef6ac47e6
[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 "formats.h"
35 #include "framesync.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     FFFrameSync fs;
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 try_again:
324                             NEXT_LINE(0);
325                             if (!strncmp(line, "DOMAIN_", 7)) {
326                                 float *vals = NULL;
327                                 if      (!strncmp(line + 7, "MIN ", 4)) vals = min;
328                                 else if (!strncmp(line + 7, "MAX ", 4)) vals = max;
329                                 if (!vals)
330                                     return AVERROR_INVALIDDATA;
331                                 sscanf(line + 11, "%f %f %f", vals, vals + 1, vals + 2);
332                                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "min: %f %f %f | max: %f %f %f\n",
333                                        min[0], min[1], min[2], max[0], max[1], max[2]);
334                                 goto try_again;
335                             }
336                         } while (skip_line(line));
337                         if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
338                             return AVERROR_INVALIDDATA;
339                         vec->r *= max[0] - min[0];
340                         vec->g *= max[1] - min[1];
341                         vec->b *= max[2] - min[2];
342                     }
343                 }
344             }
345             break;
346         }
347     }
348     return 0;
349 }
350
351 /* Assume 17x17x17 LUT with a 16-bit depth
352  * FIXME: it seems there are various 3dl formats */
353 static int parse_3dl(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
354 {
355     char line[MAX_LINE_SIZE];
356     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
357     int i, j, k;
358     const int size = 17;
359     const float scale = 16*16*16;
360
361     lut3d->lutsize = size;
362     NEXT_LINE(skip_line(line));
363     for (k = 0; k < size; k++) {
364         for (j = 0; j < size; j++) {
365             for (i = 0; i < size; i++) {
366                 int r, g, b;
367                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
368
369                 NEXT_LINE(skip_line(line));
370                 if (sscanf(line, "%d %d %d", &r, &g, &b) != 3)
371                     return AVERROR_INVALIDDATA;
372                 vec->r = r / scale;
373                 vec->g = g / scale;
374                 vec->b = b / scale;
375             }
376         }
377     }
378     return 0;
379 }
380
381 /* Pandora format */
382 static int parse_m3d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
383 {
384     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
385     float scale;
386     int i, j, k, size, in = -1, out = -1;
387     char line[MAX_LINE_SIZE];
388     uint8_t rgb_map[3] = {0, 1, 2};
389
390     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
391         if      (!strncmp(line, "in",  2)) in  = strtol(line + 2, NULL, 0);
392         else if (!strncmp(line, "out", 3)) out = strtol(line + 3, NULL, 0);
393         else if (!strncmp(line, "values", 6)) {
394             const char *p = line + 6;
395 #define SET_COLOR(id) do {                  \
396     while (av_isspace(*p))                  \
397         p++;                                \
398     switch (*p) {                           \
399     case 'r': rgb_map[id] = 0; break;       \
400     case 'g': rgb_map[id] = 1; break;       \
401     case 'b': rgb_map[id] = 2; break;       \
402     }                                       \
403     while (*p && !av_isspace(*p))           \
404         p++;                                \
405 } while (0)
406             SET_COLOR(0);
407             SET_COLOR(1);
408             SET_COLOR(2);
409             break;
410         }
411     }
412
413     if (in == -1 || out == -1) {
414         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "in and out must be defined\n");
415         return AVERROR_INVALIDDATA;
416     }
417     if (in < 2 || out < 2 ||
418         in  > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL ||
419         out > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL) {
420         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid in (%d) or out (%d)\n", in, out);
421         return AVERROR_INVALIDDATA;
422     }
423     for (size = 1; size*size*size < in; size++);
424     lut3d->lutsize = size;
425     scale = 1. / (out - 1);
426
427     for (k = 0; k < size; k++) {
428         for (j = 0; j < size; j++) {
429             for (i = 0; i < size; i++) {
430                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
431                 float val[3];
432
433                 NEXT_LINE(0);
434                 if (sscanf(line, "%f %f %f", val, val + 1, val + 2) != 3)
435                     return AVERROR_INVALIDDATA;
436                 vec->r = val[rgb_map[0]] * scale;
437                 vec->g = val[rgb_map[1]] * scale;
438                 vec->b = val[rgb_map[2]] * scale;
439             }
440         }
441     }
442     return 0;
443 }
444
445 static void set_identity_matrix(LUT3DContext *lut3d, int size)
446 {
447     int i, j, k;
448     const float c = 1. / (size - 1);
449
450     lut3d->lutsize = size;
451     for (k = 0; k < size; k++) {
452         for (j = 0; j < size; j++) {
453             for (i = 0; i < size; i++) {
454                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
455                 vec->r = k * c;
456                 vec->g = j * c;
457                 vec->b = i * c;
458             }
459         }
460     }
461 }
462
463 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
464 {
465     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
466         AV_PIX_FMT_RGB24,  AV_PIX_FMT_BGR24,
467         AV_PIX_FMT_RGBA,   AV_PIX_FMT_BGRA,
468         AV_PIX_FMT_ARGB,   AV_PIX_FMT_ABGR,
469         AV_PIX_FMT_0RGB,   AV_PIX_FMT_0BGR,
470         AV_PIX_FMT_RGB0,   AV_PIX_FMT_BGR0,
471         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
472         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
473         AV_PIX_FMT_NONE
474     };
475     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
476     if (!fmts_list)
477         return AVERROR(ENOMEM);
478     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
479 }
480
481 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
482 {
483     int is16bit = 0;
484     LUT3DContext *lut3d = inlink->dst->priv;
485     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
486
487     switch (inlink->format) {
488     case AV_PIX_FMT_RGB48:
489     case AV_PIX_FMT_BGR48:
490     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
491     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
492         is16bit = 1;
493     }
494
495     ff_fill_rgba_map(lut3d->rgba_map, inlink->format);
496     lut3d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
497
498 #define SET_FUNC(name) do {                             \
499     if (is16bit) lut3d->interp = interp_16_##name;      \
500     else         lut3d->interp = interp_8_##name;       \
501 } while (0)
502
503     switch (lut3d->interpolation) {
504     case INTERPOLATE_NEAREST:     SET_FUNC(nearest);        break;
505     case INTERPOLATE_TRILINEAR:   SET_FUNC(trilinear);      break;
506     case INTERPOLATE_TETRAHEDRAL: SET_FUNC(tetrahedral);    break;
507     default:
508         av_assert0(0);
509     }
510
511     return 0;
512 }
513
514 static AVFrame *apply_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
515 {
516     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
517     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
518     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
519     AVFrame *out;
520     ThreadData td;
521
522     if (av_frame_is_writable(in)) {
523         out = in;
524     } else {
525         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
526         if (!out) {
527             av_frame_free(&in);
528             return NULL;
529         }
530         av_frame_copy_props(out, in);
531     }
532
533     td.in  = in;
534     td.out = out;
535     ctx->internal->execute(ctx, lut3d->interp, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
536
537     if (out != in)
538         av_frame_free(&in);
539
540     return out;
541 }
542
543 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
544 {
545     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
546     AVFrame *out = apply_lut(inlink, in);
547     if (!out)
548         return AVERROR(ENOMEM);
549     return ff_filter_frame(outlink, out);
550 }
551
552 #if CONFIG_LUT3D_FILTER
553 static const AVOption lut3d_options[] = {
554     { "file", "set 3D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
555     COMMON_OPTIONS
556 };
557
558 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut3d);
559
560 static av_cold int lut3d_init(AVFilterContext *ctx)
561 {
562     int ret;
563     FILE *f;
564     const char *ext;
565     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
566
567     if (!lut3d->file) {
568         set_identity_matrix(lut3d, 32);
569         return 0;
570     }
571
572     f = fopen(lut3d->file, "r");
573     if (!f) {
574         ret = AVERROR(errno);
575         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut3d->file, av_err2str(ret));
576         return ret;
577     }
578
579     ext = strrchr(lut3d->file, '.');
580     if (!ext) {
581         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
582         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
583         goto end;
584     }
585     ext++;
586
587     if (!av_strcasecmp(ext, "dat")) {
588         ret = parse_dat(ctx, f);
589     } else if (!av_strcasecmp(ext, "3dl")) {
590         ret = parse_3dl(ctx, f);
591     } else if (!av_strcasecmp(ext, "cube")) {
592         ret = parse_cube(ctx, f);
593     } else if (!av_strcasecmp(ext, "m3d")) {
594         ret = parse_m3d(ctx, f);
595     } else {
596         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
597         ret = AVERROR(EINVAL);
598     }
599
600     if (!ret && !lut3d->lutsize) {
601         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "3D LUT is empty\n");
602         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
603     }
604
605 end:
606     fclose(f);
607     return ret;
608 }
609
610 static const AVFilterPad lut3d_inputs[] = {
611     {
612         .name         = "default",
613         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
614         .filter_frame = filter_frame,
615         .config_props = config_input,
616     },
617     { NULL }
618 };
619
620 static const AVFilterPad lut3d_outputs[] = {
621     {
622         .name = "default",
623         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
624     },
625     { NULL }
626 };
627
628 AVFilter ff_vf_lut3d = {
629     .name          = "lut3d",
630     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 3D LUT."),
631     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
632     .init          = lut3d_init,
633     .query_formats = query_formats,
634     .inputs        = lut3d_inputs,
635     .outputs       = lut3d_outputs,
636     .priv_class    = &lut3d_class,
637     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
638 };
639 #endif
640
641 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
642
643 static void update_clut(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
644 {
645     const uint8_t *data = frame->data[0];
646     const int linesize  = frame->linesize[0];
647     const int w = lut3d->clut_width;
648     const int step = lut3d->clut_step;
649     const uint8_t *rgba_map = lut3d->clut_rgba_map;
650     const int level = lut3d->lutsize;
651
652 #define LOAD_CLUT(nbits) do {                                           \
653     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
654                                                                         \
655     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
656         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
657             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
658                 const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)  \
659                     (data + y*linesize + x*step);                       \
660                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];              \
661                 vec->r = src[rgba_map[0]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
662                 vec->g = src[rgba_map[1]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
663                 vec->b = src[rgba_map[2]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
664                 if (++x == w) {                                         \
665                     x = 0;                                              \
666                     y++;                                                \
667                 }                                                       \
668             }                                                           \
669         }                                                               \
670     }                                                                   \
671 } while (0)
672
673     if (!lut3d->clut_is16bit) LOAD_CLUT(8);
674     else                      LOAD_CLUT(16);
675 }
676
677
678 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
679 {
680     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
681     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
682     int ret;
683
684     ret = ff_framesync_init_dualinput(&lut3d->fs, ctx);
685     if (ret < 0)
686         return ret;
687     outlink->w = ctx->inputs[0]->w;
688     outlink->h = ctx->inputs[0]->h;
689     outlink->time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
690     if ((ret = ff_framesync_configure(&lut3d->fs)) < 0)
691         return ret;
692     return 0;
693 }
694
695 static int activate(AVFilterContext *ctx)
696 {
697     LUT3DContext *s = ctx->priv;
698     return ff_framesync_activate(&s->fs);
699 }
700
701 static int config_clut(AVFilterLink *inlink)
702 {
703     int size, level, w, h;
704     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
705     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
706     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
707
708     av_assert0(desc);
709
710     lut3d->clut_is16bit = 0;
711     switch (inlink->format) {
712     case AV_PIX_FMT_RGB48:
713     case AV_PIX_FMT_BGR48:
714     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
715     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
716         lut3d->clut_is16bit = 1;
717     }
718
719     lut3d->clut_step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
720     ff_fill_rgba_map(lut3d->clut_rgba_map, inlink->format);
721
722     if (inlink->w > inlink->h)
723         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding on the right (%dpx) of the "
724                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->w - inlink->h);
725     else if (inlink->w < inlink->h)
726         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding at the bottom (%dpx) of the "
727                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->h - inlink->w);
728     lut3d->clut_width = w = h = FFMIN(inlink->w, inlink->h);
729
730     for (level = 1; level*level*level < w; level++);
731     size = level*level*level;
732     if (size != w) {
733         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "The Hald CLUT width does not match the level\n");
734         return AVERROR_INVALIDDATA;
735     }
736     av_assert0(w == h && w == size);
737     level *= level;
738     if (level > MAX_LEVEL) {
739         const int max_clut_level = sqrt(MAX_LEVEL);
740         const int max_clut_size  = max_clut_level*max_clut_level*max_clut_level;
741         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large Hald CLUT "
742                "(maximum level is %d, or %dx%d CLUT)\n",
743                max_clut_level, max_clut_size, max_clut_size);
744         return AVERROR(EINVAL);
745     }
746     lut3d->lutsize = level;
747
748     return 0;
749 }
750
751 static int update_apply_clut(FFFrameSync *fs)
752 {
753     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
754     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
755     AVFrame *master, *second, *out;
756     int ret;
757
758     ret = ff_framesync_dualinput_get(fs, &master, &second);
759     if (ret < 0)
760         return ret;
761     if (!second)
762         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], master);
763     update_clut(ctx->priv, second);
764     out = apply_lut(inlink, master);
765     return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], out);
766 }
767
768 static av_cold int haldclut_init(AVFilterContext *ctx)
769 {
770     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
771     lut3d->fs.on_event = update_apply_clut;
772     return 0;
773 }
774
775 static av_cold void haldclut_uninit(AVFilterContext *ctx)
776 {
777     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
778     ff_framesync_uninit(&lut3d->fs);
779 }
780
781 static const AVOption haldclut_options[] = {
782     COMMON_OPTIONS
783 };
784
785 FRAMESYNC_DEFINE_CLASS(haldclut, LUT3DContext, fs);
786
787 static const AVFilterPad haldclut_inputs[] = {
788     {
789         .name         = "main",
790         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
791         .config_props = config_input,
792     },{
793         .name         = "clut",
794         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
795         .config_props = config_clut,
796     },
797     { NULL }
798 };
799
800 static const AVFilterPad haldclut_outputs[] = {
801     {
802         .name          = "default",
803         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
804         .config_props  = config_output,
805     },
806     { NULL }
807 };
808
809 AVFilter ff_vf_haldclut = {
810     .name          = "haldclut",
811     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a Hald CLUT."),
812     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
813     .preinit       = haldclut_framesync_preinit,
814     .init          = haldclut_init,
815     .uninit        = haldclut_uninit,
816     .query_formats = query_formats,
817     .activate      = activate,
818     .inputs        = haldclut_inputs,
819     .outputs       = haldclut_outputs,
820     .priv_class    = &haldclut_class,
821     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
822 };
823 #endif