avfilter/vf_mix: add scale option
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_mix.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2017 Paul B Mahol
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 #include "libavutil/avstring.h"
22 #include "libavutil/imgutils.h"
23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
24 #include "libavutil/opt.h"
25 #include "libavutil/pixdesc.h"
26
27 #include "avfilter.h"
28 #include "formats.h"
29 #include "internal.h"
30 #include "framesync.h"
31 #include "video.h"
32
33 typedef struct MixContext {
34     const AVClass *class;
35     const AVPixFmtDescriptor *desc;
36     char *weights_str;
37     int nb_inputs;
38     int duration;
39     float *weights;
40     float scale;
41     float wfactor;
42
43     int tmix;
44     int nb_frames;
45
46     int depth;
47     int nb_planes;
48     int linesize[4];
49     int height[4];
50
51     AVFrame **frames;
52     FFFrameSync fs;
53 } MixContext;
54
55 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
56 {
57     AVFilterFormats *pix_fmts = NULL;
58     int fmt, ret;
59
60     for (fmt = 0; av_pix_fmt_desc_get(fmt); fmt++) {
61         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(fmt);
62         if (!(desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_PAL ||
63               desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL ||
64               desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_BITSTREAM) &&
65             (ret = ff_add_format(&pix_fmts, fmt)) < 0)
66             return ret;
67     }
68
69     return ff_set_common_formats(ctx, pix_fmts);
70 }
71
72 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
73 {
74     MixContext *s = ctx->priv;
75     char *p, *arg, *saveptr = NULL;
76     int i, ret;
77
78     s->tmix = !strcmp(ctx->filter->name, "tmix");
79
80     s->frames = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->frames));
81     if (!s->frames)
82         return AVERROR(ENOMEM);
83
84     s->weights = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->weights));
85     if (!s->weights)
86         return AVERROR(ENOMEM);
87
88     if (!s->tmix) {
89         for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
90             AVFilterPad pad = { 0 };
91
92             pad.type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
93             pad.name = av_asprintf("input%d", i);
94             if (!pad.name)
95                 return AVERROR(ENOMEM);
96
97             if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
98                 av_freep(&pad.name);
99                 return ret;
100             }
101         }
102     }
103
104     p = s->weights_str;
105     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
106         if (!(arg = av_strtok(p, " ", &saveptr)))
107             break;
108
109         p = NULL;
110         sscanf(arg, "%f", &s->weights[i]);
111         s->wfactor += s->weights[i];
112     }
113     if (s->scale == 0) {
114         s->wfactor = 1 / s->wfactor;
115     } else {
116         s->wfactor = s->scale;
117     }
118
119     return 0;
120 }
121
122 static void mix_frames(MixContext *s, AVFrame **in, AVFrame *out)
123 {
124     int i, p, x, y;
125
126     if (s->depth <= 8) {
127         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
128             uint8_t *dst = out->data[p];
129
130             for (y = 0; y < s->height[p]; y++) {
131                 for (x = 0; x < s->linesize[p]; x++) {
132                     int val = 0;
133
134                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
135                         uint8_t src = in[i]->data[p][y * s->linesize[p] + x];
136
137                         val += src * s->weights[i];
138                     }
139
140                     dst[x] = val * s->wfactor;
141                 }
142
143                 dst += out->linesize[p];
144             }
145         }
146     } else {
147         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
148             uint16_t *dst = (uint16_t *)out->data[p];
149
150             for (y = 0; y < s->height[p]; y++) {
151                 for (x = 0; x < s->linesize[p] / 2; x++) {
152                     int val = 0;
153
154                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
155                         uint16_t src = AV_RN16(in[i]->data[p] + y * s->linesize[p] + x * 2);
156
157                         val += src * s->weights[i];
158                     }
159
160                     dst[x] = val * s->wfactor;
161                 }
162
163                 dst += out->linesize[p] / 2;
164             }
165         }
166     }
167 }
168
169 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
170 {
171     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
172     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
173     MixContext *s = fs->opaque;
174     AVFrame **in = s->frames;
175     AVFrame *out;
176     int i, ret;
177
178     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
179         if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, i, &in[i], 0)) < 0)
180             return ret;
181     }
182
183     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
184     if (!out)
185         return AVERROR(ENOMEM);
186     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
187
188     mix_frames(s, in, out);
189
190     return ff_filter_frame(outlink, out);
191 }
192
193 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
194 {
195     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
196     MixContext *s = ctx->priv;
197     AVRational time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
198     AVRational frame_rate = ctx->inputs[0]->frame_rate;
199     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
200     int height = ctx->inputs[0]->h;
201     int width = ctx->inputs[0]->w;
202     FFFrameSyncIn *in;
203     int i, ret;
204
205     if (!s->tmix) {
206         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
207             if (ctx->inputs[i]->h != height || ctx->inputs[i]->w != width) {
208                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Input %d size (%dx%d) does not match input %d size (%dx%d).\n", i, ctx->inputs[i]->w, ctx->inputs[i]->h, 0, width, height);
209                 return AVERROR(EINVAL);
210             }
211         }
212     }
213
214     s->desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
215     if (!s->desc)
216         return AVERROR_BUG;
217     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(outlink->format);
218     s->depth = s->desc->comp[0].depth;
219
220     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
221         return ret;
222
223     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->desc->log2_chroma_h);
224     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
225
226     if (s->tmix)
227         return 0;
228
229     outlink->w          = width;
230     outlink->h          = height;
231     outlink->time_base  = time_base;
232     outlink->frame_rate = frame_rate;
233
234     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, s->nb_inputs)) < 0)
235         return ret;
236
237     in = s->fs.in;
238     s->fs.opaque = s;
239     s->fs.on_event = process_frame;
240
241     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
242         AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[i];
243
244         in[i].time_base = inlink->time_base;
245         in[i].sync   = 1;
246         in[i].before = EXT_STOP;
247         in[i].after  = (s->duration == 1 || (s->duration == 2 && i == 0)) ? EXT_STOP : EXT_INFINITY;
248     }
249
250     return ff_framesync_configure(&s->fs);
251 }
252
253 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
254 {
255     MixContext *s = ctx->priv;
256     int i;
257
258     ff_framesync_uninit(&s->fs);
259     av_freep(&s->weights);
260
261     if (!s->tmix) {
262         for (i = 0; i < ctx->nb_inputs; i++)
263             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
264     } else {
265         for (i = 0; i < s->nb_frames; i++)
266             av_frame_free(&s->frames[i]);
267     }
268     av_freep(&s->frames);
269 }
270
271 static int activate(AVFilterContext *ctx)
272 {
273     MixContext *s = ctx->priv;
274     return ff_framesync_activate(&s->fs);
275 }
276
277 #define OFFSET(x) offsetof(MixContext, x)
278 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
279
280 static const AVOption mix_options[] = {
281     { "inputs", "set number of inputs", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 2, INT_MAX, .flags = FLAGS },
282     { "weights", "set weight for each input", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1"}, 0, 0, .flags = FLAGS },
283     { "scale", "set scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, INT16_MAX, .flags = FLAGS },
284     { "duration", "how to determine end of stream", OFFSET(duration), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 2, .flags = FLAGS, "duration" },
285         { "longest",  "Duration of longest input",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
286         { "shortest", "Duration of shortest input", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
287         { "first",    "Duration of first input",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=2}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
288     { NULL },
289 };
290
291 static const AVFilterPad outputs[] = {
292     {
293         .name          = "default",
294         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
295         .config_props  = config_output,
296     },
297     { NULL }
298 };
299
300 #if CONFIG_MIX_FILTER
301 AVFILTER_DEFINE_CLASS(mix);
302
303 AVFilter ff_vf_mix = {
304     .name          = "mix",
305     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix video inputs."),
306     .priv_size     = sizeof(MixContext),
307     .priv_class    = &mix_class,
308     .query_formats = query_formats,
309     .outputs       = outputs,
310     .init          = init,
311     .uninit        = uninit,
312     .activate      = activate,
313     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
314 };
315
316 #endif /* CONFIG_MIX_FILTER */
317
318 #if CONFIG_TMIX_FILTER
319 static int tmix_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
320 {
321     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
322     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
323     MixContext *s = ctx->priv;
324     AVFrame *out;
325
326     if (s->nb_frames < s->nb_inputs) {
327         s->frames[s->nb_frames] = in;
328         s->nb_frames++;
329         return 0;
330     } else {
331         av_frame_free(&s->frames[0]);
332         memmove(&s->frames[0], &s->frames[1], sizeof(*s->frames) * (s->nb_inputs - 1));
333         s->frames[s->nb_inputs - 1] = in;
334     }
335
336     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
337     if (!out)
338         return AVERROR(ENOMEM);
339     out->pts = s->frames[0]->pts;
340
341     mix_frames(s, s->frames, out);
342
343     return ff_filter_frame(outlink, out);
344 }
345
346 static const AVOption tmix_options[] = {
347     { "frames", "set number of successive frames to mix", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=3}, 2, 128, .flags = FLAGS },
348     { "weights", "set weight for each frame", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1 1"}, 0, 0, .flags = FLAGS },
349     { "scale", "set scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, INT16_MAX, .flags = FLAGS },
350     { NULL },
351 };
352
353 static const AVFilterPad inputs[] = {
354     {
355         .name          = "default",
356         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
357         .filter_frame  = tmix_filter_frame,
358     },
359     { NULL }
360 };
361
362 AVFILTER_DEFINE_CLASS(tmix);
363
364 AVFilter ff_vf_tmix = {
365     .name          = "tmix",
366     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix successive video frames."),
367     .priv_size     = sizeof(MixContext),
368     .priv_class    = &tmix_class,
369     .query_formats = query_formats,
370     .outputs       = outputs,
371     .inputs        = inputs,
372     .init          = init,
373     .uninit        = uninit,
374 };
375
376 #endif /* CONFIG_TMIX_FILTER */