avfilter/vf_pp7: use av_malloc_array()
[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 const int thres[16] = {
83     N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2), N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2),
84     N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2), N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2),
85     N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2), N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2),
86     N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2), N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2),
87 };
88
89 static void init_thres2(PP7Context *p)
90 {
91     int qp, i;
92     int bias = 0; //FIXME
93
94     for (qp = 0; qp < 99; qp++) {
95         for (i = 0; i < 16; i++) {
96             p->thres2[qp][i] = ((i&1) ? SN2 : SN0) * ((i&4) ? SN2 : SN0) * FFMAX(1, qp) * (1<<2) - 1 - bias;
97         }
98     }
99 }
100
101 static inline void dctA_c(int16_t *dst, uint8_t *src, int stride)
102 {
103     int i;
104
105     for (i = 0; i < 4; i++) {
106         int s0 = src[0 * stride] + src[6 * stride];
107         int s1 = src[1 * stride] + src[5 * stride];
108         int s2 = src[2 * stride] + src[4 * stride];
109         int s3 = src[3 * stride];
110         int s = s3 + s3;
111         s3 = s  - s0;
112         s0 = s  + s0;
113         s  = s2 + s1;
114         s2 = s2 - s1;
115         dst[0] = s0 + s;
116         dst[2] = s0 - s;
117         dst[1] = 2 * s3 +     s2;
118         dst[3] =     s3 - 2 * s2;
119         src++;
120         dst += 4;
121     }
122 }
123
124 static void dctB_c(int16_t *dst, int16_t *src)
125 {
126     int i;
127
128     for (i = 0; i < 4; i++) {
129         int s0 = src[0 * 4] + src[6 * 4];
130         int s1 = src[1 * 4] + src[5 * 4];
131         int s2 = src[2 * 4] + src[4 * 4];
132         int s3 = src[3 * 4];
133         int s = s3 + s3;
134         s3 = s  - s0;
135         s0 = s  + s0;
136         s  = s2 + s1;
137         s2 = s2 - s1;
138         dst[0 * 4] = s0 + s;
139         dst[2 * 4] = s0 - s;
140         dst[1 * 4] = 2 * s3 +     s2;
141         dst[3 * 4] =     s3 - 2 * s2;
142         src++;
143         dst++;
144     }
145 }
146
147 static int hardthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
148 {
149     int i;
150     int a;
151
152     a = src[0] * factor[0];
153     for (i = 1; i < 16; i++) {
154         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
155         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
156         int level = src[i];
157         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2)
158             a += level * factor[i];
159     }
160     return (a + (1 << 11)) >> 12;
161 }
162
163 static int mediumthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
164 {
165     int i;
166     int a;
167
168     a = src[0] * factor[0];
169     for (i = 1; i < 16; i++) {
170         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
171         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
172         int level = src[i];
173         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
174             if (((unsigned)(level + 2 * threshold1)) > 2 * threshold2)
175                 a += level * factor[i];
176             else {
177                 if (level > 0)
178                     a += 2 * (level - (int)threshold1) * factor[i];
179                 else
180                     a += 2 * (level + (int)threshold1) * factor[i];
181             }
182         }
183     }
184     return (a + (1 << 11)) >> 12;
185 }
186
187 static int softthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
188 {
189     int i;
190     int a;
191
192     a = src[0] * factor[0];
193     for (i = 1; i < 16; i++) {
194         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
195         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
196         int level = src[i];
197         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
198             if (level > 0)
199                 a += (level - (int)threshold1) * factor[i];
200             else
201                 a += (level + (int)threshold1) * factor[i];
202         }
203     }
204     return (a + (1 << 11)) >> 12;
205 }
206
207 static void filter(PP7Context *p, uint8_t *dst, uint8_t *src,
208                    int dst_stride, int src_stride,
209                    int width, int height,
210                    uint8_t *qp_store, int qp_stride, int is_luma)
211 {
212     int x, y;
213     const int stride = is_luma ? p->temp_stride : ((width + 16 + 15) & (~15));
214     uint8_t *p_src = p->src + 8 * stride;
215     int16_t *block = (int16_t *)p->src;
216     int16_t *temp  = (int16_t *)(p->src + 32);
217
218     if (!src || !dst) return;
219     for (y = 0; y < height; y++) {
220         int index = 8 + 8 * stride + y * stride;
221         memcpy(p_src + index, src + y * src_stride, width);
222         for (x = 0; x < 8; x++) {
223             p_src[index         - x - 1]= p_src[index +         x    ];
224             p_src[index + width + x    ]= p_src[index + width - x - 1];
225         }
226     }
227     for (y = 0; y < 8; y++) {
228         memcpy(p_src + (    7 - y     ) * stride, p_src + (    y + 8     ) * stride, stride);
229         memcpy(p_src + (height + 8 + y) * stride, p_src + (height - y + 7) * stride, stride);
230     }
231     //FIXME (try edge emu)
232
233     for (y = 0; y < height; y++) {
234         for (x = -8; x < 0; x += 4) {
235             const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
236             uint8_t *src  = p_src + index;
237             int16_t *tp   = temp + 4 * x;
238
239             dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
240         }
241         for (x = 0; x < width; ) {
242             const int qps = 3 + is_luma;
243             int qp;
244             int end = FFMIN(x + 8, width);
245
246             if (p->qp)
247                 qp = p->qp;
248             else {
249                 qp = qp_store[ (FFMIN(x, width - 1) >> qps) + (FFMIN(y, height - 1) >> qps) * qp_stride];
250                 qp = ff_norm_qscale(qp, p->qscale_type);
251             }
252             for (; x < end; x++) {
253                 const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
254                 uint8_t *src = p_src + index;
255                 int16_t *tp  = temp + 4 * x;
256                 int v;
257
258                 if ((x & 3) == 0)
259                     dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
260
261                 p->dctB(block, tp);
262
263                 v = p->requantize(p, block, qp);
264                 v = (v + dither[y & 7][x & 7]) >> 6;
265                 if ((unsigned)v > 255)
266                     v = (-v) >> 31;
267                 dst[x + y * dst_stride] = v;
268             }
269         }
270     }
271 }
272
273 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
274 {
275     static const enum PixelFormat pix_fmts[] = {
276         AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,
277         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV411P,
278         AV_PIX_FMT_YUV410P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,
279         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
280         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
281         AV_PIX_FMT_GRAY8,    AV_PIX_FMT_NONE
282     };
283     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
284     return 0;
285 }
286
287 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
288 {
289     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
290     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
291     const int h = FFALIGN(inlink->h + 16, 16);
292     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
293
294     pp7->hsub = desc->log2_chroma_w;
295     pp7->vsub = desc->log2_chroma_h;
296
297     pp7->temp_stride = FFALIGN(inlink->w + 16, 16);
298     pp7->src = av_malloc_array(pp7->temp_stride,  (h + 8) * sizeof(uint8_t));
299
300     if (!pp7->src)
301         return AVERROR(ENOMEM);
302
303     init_thres2(pp7);
304
305     switch (pp7->mode) {
306         case 0: pp7->requantize = hardthresh_c; break;
307         case 1: pp7->requantize = softthresh_c; break;
308         default:
309         case 2: pp7->requantize = mediumthresh_c; break;
310     }
311
312     pp7->dctB = dctB_c;
313
314     if (ARCH_X86)
315         ff_pp7_init_x86(pp7);
316
317     return 0;
318 }
319
320 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
321 {
322     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
323     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
324     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
325     AVFrame *out = in;
326
327     int qp_stride = 0;
328     uint8_t *qp_table = NULL;
329
330     if (!pp7->qp)
331         qp_table = av_frame_get_qp_table(in, &qp_stride, &pp7->qscale_type);
332
333     if (!ctx->is_disabled) {
334         const int cw = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->w, pp7->hsub);
335         const int ch = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->h, pp7->vsub);
336
337         /* get a new frame if in-place is not possible or if the dimensions
338         * are not multiple of 8 */
339         if (!av_frame_is_writable(in) || (inlink->w & 7) || (inlink->h & 7)) {
340             const int aligned_w = FFALIGN(inlink->w, 8);
341             const int aligned_h = FFALIGN(inlink->h, 8);
342
343             out = ff_get_video_buffer(outlink, aligned_w, aligned_h);
344             if (!out) {
345                 av_frame_free(&in);
346                 return AVERROR(ENOMEM);
347             }
348             av_frame_copy_props(out, in);
349         }
350
351         if (qp_table || pp7->qp) {
352
353             filter(pp7, out->data[0], in->data[0], out->linesize[0], in->linesize[0],
354                    inlink->w, inlink->h, qp_table, qp_stride, 1);
355             filter(pp7, out->data[1], in->data[1], out->linesize[1], in->linesize[1],
356                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
357             filter(pp7, out->data[2], in->data[2], out->linesize[2], in->linesize[2],
358                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
359             emms_c();
360         }
361     }
362
363     if (in != out) {
364         if (in->data[3])
365             av_image_copy_plane(out->data[3], out->linesize[3],
366                                 in ->data[3], in ->linesize[3],
367                                 inlink->w, inlink->h);
368         av_frame_free(&in);
369     }
370     return ff_filter_frame(outlink, out);
371 }
372
373 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
374 {
375     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
376     av_freep(&pp7->src);
377 }
378
379 static const AVFilterPad pp7_inputs[] = {
380     {
381         .name         = "default",
382         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
383         .config_props = config_input,
384         .filter_frame = filter_frame,
385     },
386     { NULL }
387 };
388
389 static const AVFilterPad pp7_outputs[] = {
390     {
391         .name = "default",
392         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
393     },
394     { NULL }
395 };
396
397 AVFilter ff_vf_pp7 = {
398     .name            = "pp7",
399     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply Postprocessing 7 filter."),
400     .priv_size       = sizeof(PP7Context),
401     .uninit          = uninit,
402     .query_formats   = query_formats,
403     .inputs          = pp7_inputs,
404     .outputs         = pp7_outputs,
405     .priv_class      = &pp7_class,
406     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
407 };