55307a4bb5965732e6fb174f9ca91416917ae3f8
[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 wfactor;
41
42     int tmix;
43     int nb_frames;
44
45     int depth;
46     int nb_planes;
47     int linesize[4];
48     int height[4];
49
50     AVFrame **frames;
51     FFFrameSync fs;
52 } MixContext;
53
54 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
55 {
56     AVFilterFormats *pix_fmts = NULL;
57     int fmt, ret;
58
59     for (fmt = 0; av_pix_fmt_desc_get(fmt); fmt++) {
60         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(fmt);
61         if (!(desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_PAL ||
62               desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL ||
63               desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_BITSTREAM) &&
64             (ret = ff_add_format(&pix_fmts, fmt)) < 0)
65             return ret;
66     }
67
68     return ff_set_common_formats(ctx, pix_fmts);
69 }
70
71 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
72 {
73     MixContext *s = ctx->priv;
74     char *p, *arg, *saveptr = NULL;
75     int i, ret;
76
77     s->tmix = !strcmp(ctx->filter->name, "tmix");
78
79     s->frames = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->frames));
80     if (!s->frames)
81         return AVERROR(ENOMEM);
82
83     s->weights = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->weights));
84     if (!s->weights)
85         return AVERROR(ENOMEM);
86
87     if (!s->tmix) {
88         for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
89             AVFilterPad pad = { 0 };
90
91             pad.type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
92             pad.name = av_asprintf("input%d", i);
93             if (!pad.name)
94                 return AVERROR(ENOMEM);
95
96             if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
97                 av_freep(&pad.name);
98                 return ret;
99             }
100         }
101     }
102
103     p = s->weights_str;
104     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
105         if (!(arg = av_strtok(p, " ", &saveptr)))
106             break;
107
108         p = NULL;
109         sscanf(arg, "%f", &s->weights[i]);
110         s->wfactor += s->weights[i];
111     }
112     s->wfactor = 1 / s->wfactor;
113
114     return 0;
115 }
116
117 static void mix_frames(MixContext *s, AVFrame **in, AVFrame *out)
118 {
119     int i, p, x, y;
120
121     if (s->depth <= 8) {
122         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
123             uint8_t *dst = out->data[p];
124
125             for (y = 0; y < s->height[p]; y++) {
126                 for (x = 0; x < s->linesize[p]; x++) {
127                     int val = 0;
128
129                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
130                         uint8_t src = in[i]->data[p][y * s->linesize[p] + x];
131
132                         val += src * s->weights[i];
133                     }
134
135                     dst[x] = val * s->wfactor;
136                 }
137
138                 dst += out->linesize[p];
139             }
140         }
141     } else {
142         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
143             uint16_t *dst = (uint16_t *)out->data[p];
144
145             for (y = 0; y < s->height[p]; y++) {
146                 for (x = 0; x < s->linesize[p] / 2; x++) {
147                     int val = 0;
148
149                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
150                         uint16_t src = AV_RN16(in[i]->data[p] + y * s->linesize[p] + x * 2);
151
152                         val += src * s->weights[i];
153                     }
154
155                     dst[x] = val * s->wfactor;
156                 }
157
158                 dst += out->linesize[p] / 2;
159             }
160         }
161     }
162 }
163
164 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
165 {
166     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
167     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
168     MixContext *s = fs->opaque;
169     AVFrame **in = s->frames;
170     AVFrame *out;
171     int i, ret;
172
173     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
174         if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, i, &in[i], 0)) < 0)
175             return ret;
176     }
177
178     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
179     if (!out)
180         return AVERROR(ENOMEM);
181     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
182
183     mix_frames(s, in, out);
184
185     return ff_filter_frame(outlink, out);
186 }
187
188 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
189 {
190     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
191     MixContext *s = ctx->priv;
192     AVRational time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
193     AVRational frame_rate = ctx->inputs[0]->frame_rate;
194     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
195     int height = ctx->inputs[0]->h;
196     int width = ctx->inputs[0]->w;
197     FFFrameSyncIn *in;
198     int i, ret;
199
200     if (!s->tmix) {
201         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
202             if (ctx->inputs[i]->h != height || ctx->inputs[i]->w != width) {
203                 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);
204                 return AVERROR(EINVAL);
205             }
206         }
207     }
208
209     s->desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
210     if (!s->desc)
211         return AVERROR_BUG;
212     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(outlink->format);
213     s->depth = s->desc->comp[0].depth;
214
215     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
216         return ret;
217
218     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->desc->log2_chroma_h);
219     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
220
221     if (s->tmix)
222         return 0;
223
224     outlink->w          = width;
225     outlink->h          = height;
226     outlink->time_base  = time_base;
227     outlink->frame_rate = frame_rate;
228
229     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, s->nb_inputs)) < 0)
230         return ret;
231
232     in = s->fs.in;
233     s->fs.opaque = s;
234     s->fs.on_event = process_frame;
235
236     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
237         AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[i];
238
239         in[i].time_base = inlink->time_base;
240         in[i].sync   = 1;
241         in[i].before = EXT_STOP;
242         in[i].after  = (s->duration == 1 || (s->duration == 2 && i == 0)) ? EXT_STOP : EXT_INFINITY;
243     }
244
245     return ff_framesync_configure(&s->fs);
246 }
247
248 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
249 {
250     MixContext *s = ctx->priv;
251     int i;
252
253     ff_framesync_uninit(&s->fs);
254     av_freep(&s->weights);
255
256     if (!s->tmix) {
257         for (i = 0; i < ctx->nb_inputs; i++)
258             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
259     } else {
260         for (i = 0; i < s->nb_frames; i++)
261             av_frame_free(&s->frames[i]);
262     }
263     av_freep(&s->frames);
264 }
265
266 static int activate(AVFilterContext *ctx)
267 {
268     MixContext *s = ctx->priv;
269     return ff_framesync_activate(&s->fs);
270 }
271
272 #define OFFSET(x) offsetof(MixContext, x)
273 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
274
275 static const AVOption mix_options[] = {
276     { "inputs", "set number of inputs", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 2, INT_MAX, .flags = FLAGS },
277     { "weights", "set weight for each input", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1"}, 0, 0, .flags = FLAGS },
278     { "duration", "how to determine end of stream", OFFSET(duration), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 2, .flags = FLAGS, "duration" },
279         { "longest",  "Duration of longest input",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
280         { "shortest", "Duration of shortest input", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
281         { "first",    "Duration of first input",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=2}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
282     { NULL },
283 };
284
285 static const AVFilterPad outputs[] = {
286     {
287         .name          = "default",
288         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
289         .config_props  = config_output,
290     },
291     { NULL }
292 };
293
294 #if CONFIG_MIX_FILTER
295 AVFILTER_DEFINE_CLASS(mix);
296
297 AVFilter ff_vf_mix = {
298     .name          = "mix",
299     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix video inputs."),
300     .priv_size     = sizeof(MixContext),
301     .priv_class    = &mix_class,
302     .query_formats = query_formats,
303     .outputs       = outputs,
304     .init          = init,
305     .uninit        = uninit,
306     .activate      = activate,
307     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
308 };
309
310 #endif /* CONFIG_MIX_FILTER */
311
312 #if CONFIG_TMIX_FILTER
313 static int tmix_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
314 {
315     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
316     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
317     MixContext *s = ctx->priv;
318     AVFrame *out;
319
320     if (s->nb_frames < s->nb_inputs) {
321         s->frames[s->nb_frames] = in;
322         s->nb_frames++;
323         return 0;
324     } else {
325         av_frame_free(&s->frames[0]);
326         memmove(&s->frames[0], &s->frames[1], sizeof(*s->frames) * (s->nb_inputs - 1));
327         s->frames[s->nb_inputs - 1] = in;
328     }
329
330     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
331     if (!out)
332         return AVERROR(ENOMEM);
333     out->pts = s->frames[0]->pts;
334
335     mix_frames(s, s->frames, out);
336
337     return ff_filter_frame(outlink, out);
338 }
339
340 static const AVOption tmix_options[] = {
341     { "frames", "set number of successive frames to mix", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=3}, 2, 128, .flags = FLAGS },
342     { "weights", "set weight for each frame", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1 1"}, 0, 0, .flags = FLAGS },
343     { NULL },
344 };
345
346 static const AVFilterPad inputs[] = {
347     {
348         .name          = "default",
349         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
350         .filter_frame  = tmix_filter_frame,
351     },
352     { NULL }
353 };
354
355 AVFILTER_DEFINE_CLASS(tmix);
356
357 AVFilter ff_vf_tmix = {
358     .name          = "tmix",
359     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix successive video frames."),
360     .priv_size     = sizeof(MixContext),
361     .priv_class    = &tmix_class,
362     .query_formats = query_formats,
363     .outputs       = outputs,
364     .inputs        = inputs,
365     .init          = init,
366     .uninit        = uninit,
367 };
368
369 #endif /* CONFIG_TMIX_FILTER */