cmdutils: print missing caps in print_codec().
[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, last = 0;
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         last = i;
114     }
115     for (; i < s->nb_inputs; i++) {
116         s->weights[i] = s->weights[last];
117         s->wfactor += s->weights[i];
118     }
119     if (s->scale == 0) {
120         s->wfactor = 1 / s->wfactor;
121     } else {
122         s->wfactor = s->scale;
123     }
124
125     return 0;
126 }
127
128 typedef struct ThreadData {
129     AVFrame **in, *out;
130 } ThreadData;
131
132 static int mix_frames(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
133 {
134     MixContext *s = ctx->priv;
135     ThreadData *td = arg;
136     AVFrame **in = td->in;
137     AVFrame *out = td->out;
138     int i, p, x, y;
139
140     if (s->depth <= 8) {
141         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
142             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
143             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
144             uint8_t *dst = out->data[p] + slice_start * out->linesize[p];
145
146             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
147                 for (x = 0; x < s->linesize[p]; x++) {
148                     int val = 0;
149
150                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
151                         uint8_t src = in[i]->data[p][y * in[i]->linesize[p] + x];
152
153                         val += src * s->weights[i];
154                     }
155
156                     dst[x] = av_clip_uint8(val * s->wfactor);
157                 }
158
159                 dst += out->linesize[p];
160             }
161         }
162     } else {
163         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
164             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
165             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
166             uint16_t *dst = (uint16_t *)(out->data[p] + slice_start * out->linesize[p]);
167
168             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
169                 for (x = 0; x < s->linesize[p] / 2; x++) {
170                     int val = 0;
171
172                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
173                         uint16_t src = AV_RN16(in[i]->data[p] + y * in[i]->linesize[p] + x * 2);
174
175                         val += src * s->weights[i];
176                     }
177
178                     dst[x] = av_clip(val * s->wfactor, 0, s->max);
179                 }
180
181                 dst += out->linesize[p] / 2;
182             }
183         }
184     }
185
186     return 0;
187 }
188
189 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
190 {
191     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
192     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
193     MixContext *s = fs->opaque;
194     AVFrame **in = s->frames;
195     AVFrame *out;
196     ThreadData td;
197     int i, ret;
198
199     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
200         if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, i, &in[i], 0)) < 0)
201             return ret;
202     }
203
204     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
205     if (!out)
206         return AVERROR(ENOMEM);
207     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
208
209     td.in = in;
210     td.out = out;
211     ctx->internal->execute(ctx, mix_frames, &td, NULL, FFMIN(s->height[0], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
212
213     return ff_filter_frame(outlink, out);
214 }
215
216 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
217 {
218     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
219     MixContext *s = ctx->priv;
220     AVRational time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
221     AVRational frame_rate = ctx->inputs[0]->frame_rate;
222     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
223     int height = ctx->inputs[0]->h;
224     int width = ctx->inputs[0]->w;
225     FFFrameSyncIn *in;
226     int i, ret;
227
228     if (!s->tmix) {
229         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
230             if (ctx->inputs[i]->h != height || ctx->inputs[i]->w != width) {
231                 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);
232                 return AVERROR(EINVAL);
233             }
234         }
235     }
236
237     s->desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
238     if (!s->desc)
239         return AVERROR_BUG;
240     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(outlink->format);
241     s->depth = s->desc->comp[0].depth;
242     s->max = (1 << s->depth) - 1;
243
244     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
245         return ret;
246
247     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->desc->log2_chroma_h);
248     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
249
250     if (s->tmix)
251         return 0;
252
253     outlink->w          = width;
254     outlink->h          = height;
255     outlink->time_base  = time_base;
256     outlink->frame_rate = frame_rate;
257
258     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, s->nb_inputs)) < 0)
259         return ret;
260
261     in = s->fs.in;
262     s->fs.opaque = s;
263     s->fs.on_event = process_frame;
264
265     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
266         AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[i];
267
268         in[i].time_base = inlink->time_base;
269         in[i].sync   = 1;
270         in[i].before = EXT_STOP;
271         in[i].after  = (s->duration == 1 || (s->duration == 2 && i == 0)) ? EXT_STOP : EXT_INFINITY;
272     }
273
274     return ff_framesync_configure(&s->fs);
275 }
276
277 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
278 {
279     MixContext *s = ctx->priv;
280     int i;
281
282     ff_framesync_uninit(&s->fs);
283     av_freep(&s->weights);
284
285     if (!s->tmix) {
286         for (i = 0; i < ctx->nb_inputs; i++)
287             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
288     } else {
289         for (i = 0; i < s->nb_frames; i++)
290             av_frame_free(&s->frames[i]);
291     }
292     av_freep(&s->frames);
293 }
294
295 static int activate(AVFilterContext *ctx)
296 {
297     MixContext *s = ctx->priv;
298     return ff_framesync_activate(&s->fs);
299 }
300
301 #define OFFSET(x) offsetof(MixContext, x)
302 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
303
304 static const AVOption mix_options[] = {
305     { "inputs", "set number of inputs", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 2, INT_MAX, .flags = FLAGS },
306     { "weights", "set weight for each input", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1"}, 0, 0, .flags = FLAGS },
307     { "scale", "set scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, INT16_MAX, .flags = FLAGS },
308     { "duration", "how to determine end of stream", OFFSET(duration), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 2, .flags = FLAGS, "duration" },
309         { "longest",  "Duration of longest input",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
310         { "shortest", "Duration of shortest input", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
311         { "first",    "Duration of first input",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=2}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
312     { NULL },
313 };
314
315 static const AVFilterPad outputs[] = {
316     {
317         .name          = "default",
318         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
319         .config_props  = config_output,
320     },
321     { NULL }
322 };
323
324 #if CONFIG_MIX_FILTER
325 AVFILTER_DEFINE_CLASS(mix);
326
327 AVFilter ff_vf_mix = {
328     .name          = "mix",
329     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix video inputs."),
330     .priv_size     = sizeof(MixContext),
331     .priv_class    = &mix_class,
332     .query_formats = query_formats,
333     .outputs       = outputs,
334     .init          = init,
335     .uninit        = uninit,
336     .activate      = activate,
337     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
338 };
339
340 #endif /* CONFIG_MIX_FILTER */
341
342 #if CONFIG_TMIX_FILTER
343 static int tmix_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
344 {
345     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
346     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
347     MixContext *s = ctx->priv;
348     ThreadData td;
349     AVFrame *out;
350
351     if (s->nb_frames < s->nb_inputs) {
352         s->frames[s->nb_frames] = in;
353         s->nb_frames++;
354         return 0;
355     } else {
356         av_frame_free(&s->frames[0]);
357         memmove(&s->frames[0], &s->frames[1], sizeof(*s->frames) * (s->nb_inputs - 1));
358         s->frames[s->nb_inputs - 1] = in;
359     }
360
361     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
362     if (!out)
363         return AVERROR(ENOMEM);
364     out->pts = s->frames[0]->pts;
365
366     td.out = out;
367     td.in = s->frames;
368     ctx->internal->execute(ctx, mix_frames, &td, NULL, FFMIN(s->height[0], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
369
370     return ff_filter_frame(outlink, out);
371 }
372
373 static const AVOption tmix_options[] = {
374     { "frames", "set number of successive frames to mix", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=3}, 2, 128, .flags = FLAGS },
375     { "weights", "set weight for each frame", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1 1"}, 0, 0, .flags = FLAGS },
376     { "scale", "set scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, INT16_MAX, .flags = FLAGS },
377     { NULL },
378 };
379
380 static const AVFilterPad inputs[] = {
381     {
382         .name          = "default",
383         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
384         .filter_frame  = tmix_filter_frame,
385     },
386     { NULL }
387 };
388
389 AVFILTER_DEFINE_CLASS(tmix);
390
391 AVFilter ff_vf_tmix = {
392     .name          = "tmix",
393     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix successive video frames."),
394     .priv_size     = sizeof(MixContext),
395     .priv_class    = &tmix_class,
396     .query_formats = query_formats,
397     .outputs       = outputs,
398     .inputs        = inputs,
399     .init          = init,
400     .uninit        = uninit,
401     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
402 };
403
404 #endif /* CONFIG_TMIX_FILTER */