37c592ffc0d2a69f2563d512f5405e5da1e63da1
[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 max;
48     int nb_planes;
49     int linesize[4];
50     int height[4];
51
52     AVFrame **frames;
53     FFFrameSync fs;
54 } MixContext;
55
56 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
57 {
58     AVFilterFormats *pix_fmts = NULL;
59     int fmt, ret;
60
61     for (fmt = 0; av_pix_fmt_desc_get(fmt); fmt++) {
62         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(fmt);
63         if (!(desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_PAL ||
64               desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL ||
65               desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_BITSTREAM) &&
66             (ret = ff_add_format(&pix_fmts, fmt)) < 0)
67             return ret;
68     }
69
70     return ff_set_common_formats(ctx, pix_fmts);
71 }
72
73 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
74 {
75     MixContext *s = ctx->priv;
76     char *p, *arg, *saveptr = NULL;
77     int i, ret;
78
79     s->tmix = !strcmp(ctx->filter->name, "tmix");
80
81     s->frames = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->frames));
82     if (!s->frames)
83         return AVERROR(ENOMEM);
84
85     s->weights = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->weights));
86     if (!s->weights)
87         return AVERROR(ENOMEM);
88
89     if (!s->tmix) {
90         for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
91             AVFilterPad pad = { 0 };
92
93             pad.type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
94             pad.name = av_asprintf("input%d", i);
95             if (!pad.name)
96                 return AVERROR(ENOMEM);
97
98             if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
99                 av_freep(&pad.name);
100                 return ret;
101             }
102         }
103     }
104
105     p = s->weights_str;
106     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
107         if (!(arg = av_strtok(p, " ", &saveptr)))
108             break;
109
110         p = NULL;
111         sscanf(arg, "%f", &s->weights[i]);
112         s->wfactor += s->weights[i];
113     }
114     if (s->scale == 0) {
115         s->wfactor = 1 / s->wfactor;
116     } else {
117         s->wfactor = s->scale;
118     }
119
120     return 0;
121 }
122
123 typedef struct ThreadData {
124     AVFrame **in, *out;
125 } ThreadData;
126
127 static int mix_frames(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
128 {
129     MixContext *s = ctx->priv;
130     ThreadData *td = arg;
131     AVFrame **in = td->in;
132     AVFrame *out = td->out;
133     int i, p, x, y;
134
135     if (s->depth <= 8) {
136         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
137             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
138             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
139             uint8_t *dst = out->data[p] + slice_start * out->linesize[p];
140
141             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
142                 for (x = 0; x < s->linesize[p]; x++) {
143                     int val = 0;
144
145                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
146                         uint8_t src = in[i]->data[p][y * s->linesize[p] + x];
147
148                         val += src * s->weights[i];
149                     }
150
151                     dst[x] = av_clip_uint8(val * s->wfactor);
152                 }
153
154                 dst += out->linesize[p];
155             }
156         }
157     } else {
158         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
159             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
160             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
161             uint16_t *dst = (uint16_t *)(out->data[p] + slice_start * out->linesize[p]);
162
163             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
164                 for (x = 0; x < s->linesize[p] / 2; x++) {
165                     int val = 0;
166
167                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
168                         uint16_t src = AV_RN16(in[i]->data[p] + y * s->linesize[p] + x * 2);
169
170                         val += src * s->weights[i];
171                     }
172
173                     dst[x] = av_clip(val * s->wfactor, 0, s->max);
174                 }
175
176                 dst += out->linesize[p] / 2;
177             }
178         }
179     }
180
181     return 0;
182 }
183
184 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
185 {
186     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
187     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
188     MixContext *s = fs->opaque;
189     AVFrame **in = s->frames;
190     AVFrame *out;
191     ThreadData td;
192     int i, ret;
193
194     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
195         if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, i, &in[i], 0)) < 0)
196             return ret;
197     }
198
199     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
200     if (!out)
201         return AVERROR(ENOMEM);
202     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
203
204     td.in = in;
205     td.out = out;
206     ctx->internal->execute(ctx, mix_frames, &td, NULL, FFMIN(s->height[0], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
207
208     return ff_filter_frame(outlink, out);
209 }
210
211 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
212 {
213     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
214     MixContext *s = ctx->priv;
215     AVRational time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
216     AVRational frame_rate = ctx->inputs[0]->frame_rate;
217     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
218     int height = ctx->inputs[0]->h;
219     int width = ctx->inputs[0]->w;
220     FFFrameSyncIn *in;
221     int i, ret;
222
223     if (!s->tmix) {
224         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
225             if (ctx->inputs[i]->h != height || ctx->inputs[i]->w != width) {
226                 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);
227                 return AVERROR(EINVAL);
228             }
229         }
230     }
231
232     s->desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
233     if (!s->desc)
234         return AVERROR_BUG;
235     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(outlink->format);
236     s->depth = s->desc->comp[0].depth;
237     s->max = (1 << s->depth) - 1;
238
239     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
240         return ret;
241
242     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->desc->log2_chroma_h);
243     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
244
245     if (s->tmix)
246         return 0;
247
248     outlink->w          = width;
249     outlink->h          = height;
250     outlink->time_base  = time_base;
251     outlink->frame_rate = frame_rate;
252
253     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, s->nb_inputs)) < 0)
254         return ret;
255
256     in = s->fs.in;
257     s->fs.opaque = s;
258     s->fs.on_event = process_frame;
259
260     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
261         AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[i];
262
263         in[i].time_base = inlink->time_base;
264         in[i].sync   = 1;
265         in[i].before = EXT_STOP;
266         in[i].after  = (s->duration == 1 || (s->duration == 2 && i == 0)) ? EXT_STOP : EXT_INFINITY;
267     }
268
269     return ff_framesync_configure(&s->fs);
270 }
271
272 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
273 {
274     MixContext *s = ctx->priv;
275     int i;
276
277     ff_framesync_uninit(&s->fs);
278     av_freep(&s->weights);
279
280     if (!s->tmix) {
281         for (i = 0; i < ctx->nb_inputs; i++)
282             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
283     } else {
284         for (i = 0; i < s->nb_frames; i++)
285             av_frame_free(&s->frames[i]);
286     }
287     av_freep(&s->frames);
288 }
289
290 static int activate(AVFilterContext *ctx)
291 {
292     MixContext *s = ctx->priv;
293     return ff_framesync_activate(&s->fs);
294 }
295
296 #define OFFSET(x) offsetof(MixContext, x)
297 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
298
299 static const AVOption mix_options[] = {
300     { "inputs", "set number of inputs", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 2, INT_MAX, .flags = FLAGS },
301     { "weights", "set weight for each input", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1"}, 0, 0, .flags = FLAGS },
302     { "scale", "set scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, INT16_MAX, .flags = FLAGS },
303     { "duration", "how to determine end of stream", OFFSET(duration), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 2, .flags = FLAGS, "duration" },
304         { "longest",  "Duration of longest input",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
305         { "shortest", "Duration of shortest input", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
306         { "first",    "Duration of first input",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=2}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
307     { NULL },
308 };
309
310 static const AVFilterPad outputs[] = {
311     {
312         .name          = "default",
313         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
314         .config_props  = config_output,
315     },
316     { NULL }
317 };
318
319 #if CONFIG_MIX_FILTER
320 AVFILTER_DEFINE_CLASS(mix);
321
322 AVFilter ff_vf_mix = {
323     .name          = "mix",
324     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix video inputs."),
325     .priv_size     = sizeof(MixContext),
326     .priv_class    = &mix_class,
327     .query_formats = query_formats,
328     .outputs       = outputs,
329     .init          = init,
330     .uninit        = uninit,
331     .activate      = activate,
332     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
333 };
334
335 #endif /* CONFIG_MIX_FILTER */
336
337 #if CONFIG_TMIX_FILTER
338 static int tmix_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
339 {
340     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
341     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
342     MixContext *s = ctx->priv;
343     ThreadData td;
344     AVFrame *out;
345
346     if (s->nb_frames < s->nb_inputs) {
347         s->frames[s->nb_frames] = in;
348         s->nb_frames++;
349         return 0;
350     } else {
351         av_frame_free(&s->frames[0]);
352         memmove(&s->frames[0], &s->frames[1], sizeof(*s->frames) * (s->nb_inputs - 1));
353         s->frames[s->nb_inputs - 1] = in;
354     }
355
356     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
357     if (!out)
358         return AVERROR(ENOMEM);
359     out->pts = s->frames[0]->pts;
360
361     td.out = out;
362     td.in = s->frames;
363     ctx->internal->execute(ctx, mix_frames, &td, NULL, FFMIN(s->height[0], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
364
365     return ff_filter_frame(outlink, out);
366 }
367
368 static const AVOption tmix_options[] = {
369     { "frames", "set number of successive frames to mix", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=3}, 2, 128, .flags = FLAGS },
370     { "weights", "set weight for each frame", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1 1"}, 0, 0, .flags = FLAGS },
371     { "scale", "set scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, INT16_MAX, .flags = FLAGS },
372     { NULL },
373 };
374
375 static const AVFilterPad inputs[] = {
376     {
377         .name          = "default",
378         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
379         .filter_frame  = tmix_filter_frame,
380     },
381     { NULL }
382 };
383
384 AVFILTER_DEFINE_CLASS(tmix);
385
386 AVFilter ff_vf_tmix = {
387     .name          = "tmix",
388     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix successive video frames."),
389     .priv_size     = sizeof(MixContext),
390     .priv_class    = &tmix_class,
391     .query_formats = query_formats,
392     .outputs       = outputs,
393     .inputs        = inputs,
394     .init          = init,
395     .uninit        = uninit,
396     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
397 };
398
399 #endif /* CONFIG_TMIX_FILTER */