lavfi: use the consume helpers in ff_filter_frame_to_filter().
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_pp7.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2005 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
3  * Copyright (c) 2014 Arwa Arif <arwaarif1994@gmail.com>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
9  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
10  * (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
18  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
19  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * Postprocessing filter - 7
25  *
26  * Originally written by Michael Niedermayer for the MPlayer
27  * project, and ported by Arwa Arif for FFmpeg.
28  */
29
30 #include "libavutil/avassert.h"
31 #include "libavutil/imgutils.h"
32 #include "libavutil/opt.h"
33 #include "libavutil/pixdesc.h"
34 #include "internal.h"
35 #include "vf_pp7.h"
36
37 enum mode {
38     MODE_HARD,
39     MODE_SOFT,
40     MODE_MEDIUM
41 };
42
43 #define OFFSET(x) offsetof(PP7Context, x)
44 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
45 static const AVOption pp7_options[] = {
46     { "qp", "force a constant quantizer parameter", OFFSET(qp), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, 64, FLAGS },
47     { "mode", "set thresholding mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = MODE_MEDIUM}, 0, 2, FLAGS, "mode" },
48         { "hard",   "hard thresholding",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_HARD},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
49         { "soft",   "soft thresholding",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_SOFT},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
50         { "medium", "medium thresholding", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_MEDIUM}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
51     { NULL }
52 };
53
54 AVFILTER_DEFINE_CLASS(pp7);
55
56 DECLARE_ALIGNED(8, static const uint8_t, dither)[8][8] = {
57     {  0,  48,  12,  60,   3,  51,  15,  63, },
58     { 32,  16,  44,  28,  35,  19,  47,  31, },
59     {  8,  56,   4,  52,  11,  59,   7,  55, },
60     { 40,  24,  36,  20,  43,  27,  39,  23, },
61     {  2,  50,  14,  62,   1,  49,  13,  61, },
62     { 34,  18,  46,  30,  33,  17,  45,  29, },
63     { 10,  58,   6,  54,   9,  57,   5,  53, },
64     { 42,  26,  38,  22,  41,  25,  37,  21, },
65 };
66
67 #define N0 4
68 #define N1 5
69 #define N2 10
70 #define SN0 2
71 #define SN1 2.2360679775
72 #define SN2 3.16227766017
73 #define N (1 << 16)
74
75 static const int factor[16] = {
76     N / (N0 * N0), N / (N0 * N1), N / (N0 * N0), N / (N0 * N2),
77     N / (N1 * N0), N / (N1 * N1), N / (N1 * N0), N / (N1 * N2),
78     N / (N0 * N0), N / (N0 * N1), N / (N0 * N0), N / (N0 * N2),
79     N / (N2 * N0), N / (N2 * N1), N / (N2 * N0), N / (N2 * N2),
80 };
81
82 static void init_thres2(PP7Context *p)
83 {
84     int qp, i;
85     int bias = 0; //FIXME
86
87     for (qp = 0; qp < 99; qp++) {
88         for (i = 0; i < 16; i++) {
89             p->thres2[qp][i] = ((i&1) ? SN2 : SN0) * ((i&4) ? SN2 : SN0) * FFMAX(1, qp) * (1<<2) - 1 - bias;
90         }
91     }
92 }
93
94 static inline void dctA_c(int16_t *dst, uint8_t *src, int stride)
95 {
96     int i;
97
98     for (i = 0; i < 4; i++) {
99         int s0 = src[0 * stride] + src[6 * stride];
100         int s1 = src[1 * stride] + src[5 * stride];
101         int s2 = src[2 * stride] + src[4 * stride];
102         int s3 = src[3 * stride];
103         int s = s3 + s3;
104         s3 = s  - s0;
105         s0 = s  + s0;
106         s  = s2 + s1;
107         s2 = s2 - s1;
108         dst[0] = s0 + s;
109         dst[2] = s0 - s;
110         dst[1] = 2 * s3 +     s2;
111         dst[3] =     s3 - 2 * s2;
112         src++;
113         dst += 4;
114     }
115 }
116
117 static void dctB_c(int16_t *dst, int16_t *src)
118 {
119     int i;
120
121     for (i = 0; i < 4; i++) {
122         int s0 = src[0 * 4] + src[6 * 4];
123         int s1 = src[1 * 4] + src[5 * 4];
124         int s2 = src[2 * 4] + src[4 * 4];
125         int s3 = src[3 * 4];
126         int s = s3 + s3;
127         s3 = s  - s0;
128         s0 = s  + s0;
129         s  = s2 + s1;
130         s2 = s2 - s1;
131         dst[0 * 4] = s0 + s;
132         dst[2 * 4] = s0 - s;
133         dst[1 * 4] = 2 * s3 +     s2;
134         dst[3 * 4] =     s3 - 2 * s2;
135         src++;
136         dst++;
137     }
138 }
139
140 static int hardthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
141 {
142     int i;
143     int a;
144
145     a = src[0] * factor[0];
146     for (i = 1; i < 16; i++) {
147         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
148         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
149         int level = src[i];
150         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2)
151             a += level * factor[i];
152     }
153     return (a + (1 << 11)) >> 12;
154 }
155
156 static int mediumthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
157 {
158     int i;
159     int a;
160
161     a = src[0] * factor[0];
162     for (i = 1; i < 16; i++) {
163         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
164         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
165         int level = src[i];
166         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
167             if (((unsigned)(level + 2 * threshold1)) > 2 * threshold2)
168                 a += level * factor[i];
169             else {
170                 if (level > 0)
171                     a += 2 * (level - (int)threshold1) * factor[i];
172                 else
173                     a += 2 * (level + (int)threshold1) * factor[i];
174             }
175         }
176     }
177     return (a + (1 << 11)) >> 12;
178 }
179
180 static int softthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
181 {
182     int i;
183     int a;
184
185     a = src[0] * factor[0];
186     for (i = 1; i < 16; i++) {
187         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
188         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
189         int level = src[i];
190         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
191             if (level > 0)
192                 a += (level - (int)threshold1) * factor[i];
193             else
194                 a += (level + (int)threshold1) * factor[i];
195         }
196     }
197     return (a + (1 << 11)) >> 12;
198 }
199
200 static void filter(PP7Context *p, uint8_t *dst, uint8_t *src,
201                    int dst_stride, int src_stride,
202                    int width, int height,
203                    uint8_t *qp_store, int qp_stride, int is_luma)
204 {
205     int x, y;
206     const int stride = is_luma ? p->temp_stride : ((width + 16 + 15) & (~15));
207     uint8_t *p_src = p->src + 8 * stride;
208     int16_t *block = (int16_t *)p->src;
209     int16_t *temp  = (int16_t *)(p->src + 32);
210
211     if (!src || !dst) return;
212     for (y = 0; y < height; y++) {
213         int index = 8 + 8 * stride + y * stride;
214         memcpy(p_src + index, src + y * src_stride, width);
215         for (x = 0; x < 8; x++) {
216             p_src[index         - x - 1]= p_src[index +         x    ];
217             p_src[index + width + x    ]= p_src[index + width - x - 1];
218         }
219     }
220     for (y = 0; y < 8; y++) {
221         memcpy(p_src + (    7 - y     ) * stride, p_src + (    y + 8     ) * stride, stride);
222         memcpy(p_src + (height + 8 + y) * stride, p_src + (height - y + 7) * stride, stride);
223     }
224     //FIXME (try edge emu)
225
226     for (y = 0; y < height; y++) {
227         for (x = -8; x < 0; x += 4) {
228             const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
229             uint8_t *src  = p_src + index;
230             int16_t *tp   = temp + 4 * x;
231
232             dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
233         }
234         for (x = 0; x < width; ) {
235             const int qps = 3 + is_luma;
236             int qp;
237             int end = FFMIN(x + 8, width);
238
239             if (p->qp)
240                 qp = p->qp;
241             else {
242                 qp = qp_store[ (FFMIN(x, width - 1) >> qps) + (FFMIN(y, height - 1) >> qps) * qp_stride];
243                 qp = ff_norm_qscale(qp, p->qscale_type);
244             }
245             for (; x < end; x++) {
246                 const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
247                 uint8_t *src = p_src + index;
248                 int16_t *tp  = temp + 4 * x;
249                 int v;
250
251                 if ((x & 3) == 0)
252                     dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
253
254                 p->dctB(block, tp);
255
256                 v = p->requantize(p, block, qp);
257                 v = (v + dither[y & 7][x & 7]) >> 6;
258                 if ((unsigned)v > 255)
259                     v = (-v) >> 31;
260                 dst[x + y * dst_stride] = v;
261             }
262         }
263     }
264 }
265
266 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
267 {
268     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
269         AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,
270         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV411P,
271         AV_PIX_FMT_YUV410P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,
272         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
273         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
274         AV_PIX_FMT_GBRP,
275         AV_PIX_FMT_GRAY8,    AV_PIX_FMT_NONE
276     };
277
278     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
279     if (!fmts_list)
280         return AVERROR(ENOMEM);
281     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
282 }
283
284 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
285 {
286     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
287     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
288     const int h = FFALIGN(inlink->h + 16, 16);
289     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
290
291     pp7->hsub = desc->log2_chroma_w;
292     pp7->vsub = desc->log2_chroma_h;
293
294     pp7->temp_stride = FFALIGN(inlink->w + 16, 16);
295     pp7->src = av_malloc_array(pp7->temp_stride,  (h + 8) * sizeof(uint8_t));
296
297     if (!pp7->src)
298         return AVERROR(ENOMEM);
299
300     init_thres2(pp7);
301
302     switch (pp7->mode) {
303         case 0: pp7->requantize = hardthresh_c; break;
304         case 1: pp7->requantize = softthresh_c; break;
305         default:
306         case 2: pp7->requantize = mediumthresh_c; break;
307     }
308
309     pp7->dctB = dctB_c;
310
311     if (ARCH_X86)
312         ff_pp7_init_x86(pp7);
313
314     return 0;
315 }
316
317 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
318 {
319     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
320     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
321     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
322     AVFrame *out = in;
323
324     int qp_stride = 0;
325     uint8_t *qp_table = NULL;
326
327     if (!pp7->qp)
328         qp_table = av_frame_get_qp_table(in, &qp_stride, &pp7->qscale_type);
329
330     if (!ctx->is_disabled) {
331         const int cw = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, pp7->hsub);
332         const int ch = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, pp7->vsub);
333
334         /* get a new frame if in-place is not possible or if the dimensions
335         * are not multiple of 8 */
336         if (!av_frame_is_writable(in) || (inlink->w & 7) || (inlink->h & 7)) {
337             const int aligned_w = FFALIGN(inlink->w, 8);
338             const int aligned_h = FFALIGN(inlink->h, 8);
339
340             out = ff_get_video_buffer(outlink, aligned_w, aligned_h);
341             if (!out) {
342                 av_frame_free(&in);
343                 return AVERROR(ENOMEM);
344             }
345             av_frame_copy_props(out, in);
346             out->width = in->width;
347             out->height = in->height;
348         }
349
350         if (qp_table || pp7->qp) {
351
352             filter(pp7, out->data[0], in->data[0], out->linesize[0], in->linesize[0],
353                    inlink->w, inlink->h, qp_table, qp_stride, 1);
354             filter(pp7, out->data[1], in->data[1], out->linesize[1], in->linesize[1],
355                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
356             filter(pp7, out->data[2], in->data[2], out->linesize[2], in->linesize[2],
357                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
358             emms_c();
359         }
360     }
361
362     if (in != out) {
363         if (in->data[3])
364             av_image_copy_plane(out->data[3], out->linesize[3],
365                                 in ->data[3], in ->linesize[3],
366                                 inlink->w, inlink->h);
367         av_frame_free(&in);
368     }
369     return ff_filter_frame(outlink, out);
370 }
371
372 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
373 {
374     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
375     av_freep(&pp7->src);
376 }
377
378 static const AVFilterPad pp7_inputs[] = {
379     {
380         .name         = "default",
381         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
382         .config_props = config_input,
383         .filter_frame = filter_frame,
384     },
385     { NULL }
386 };
387
388 static const AVFilterPad pp7_outputs[] = {
389     {
390         .name = "default",
391         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
392     },
393     { NULL }
394 };
395
396 AVFilter ff_vf_pp7 = {
397     .name            = "pp7",
398     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply Postprocessing 7 filter."),
399     .priv_size       = sizeof(PP7Context),
400     .uninit          = uninit,
401     .query_formats   = query_formats,
402     .inputs          = pp7_inputs,
403     .outputs         = pp7_outputs,
404     .priv_class      = &pp7_class,
405     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
406 };