vflip: switch to filter_frame
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_select.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
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 /**
22  * @file
23  * filter for selecting which frame passes in the filterchain
24  */
25
26 #include "libavutil/eval.h"
27 #include "libavutil/fifo.h"
28 #include "libavutil/internal.h"
29 #include "avfilter.h"
30 #include "formats.h"
31 #include "internal.h"
32 #include "video.h"
33
34 #if CONFIG_AVCODEC
35 #include "libavcodec/dsputil.h"
36 #endif
37
38 static const char *const var_names[] = {
39     "TB",                ///< timebase
40
41     "pts",               ///< original pts in the file of the frame
42     "start_pts",         ///< first PTS in the stream, expressed in TB units
43     "prev_pts",          ///< previous frame PTS
44     "prev_selected_pts", ///< previous selected frame PTS
45
46     "t",                 ///< first PTS in seconds
47     "start_t",           ///< first PTS in the stream, expressed in seconds
48     "prev_t",            ///< previous frame time
49     "prev_selected_t",   ///< previously selected time
50
51     "pict_type",         ///< the type of picture in the movie
52     "I",
53     "P",
54     "B",
55     "S",
56     "SI",
57     "SP",
58     "BI",
59
60     "interlace_type",    ///< the frame interlace type
61     "PROGRESSIVE",
62     "TOPFIRST",
63     "BOTTOMFIRST",
64
65     "n",                 ///< frame number (starting from zero)
66     "selected_n",        ///< selected frame number (starting from zero)
67     "prev_selected_n",   ///< number of the last selected frame
68
69     "key",               ///< tell if the frame is a key frame
70     "pos",               ///< original position in the file of the frame
71
72     "scene",
73
74     NULL
75 };
76
77 enum var_name {
78     VAR_TB,
79
80     VAR_PTS,
81     VAR_START_PTS,
82     VAR_PREV_PTS,
83     VAR_PREV_SELECTED_PTS,
84
85     VAR_T,
86     VAR_START_T,
87     VAR_PREV_T,
88     VAR_PREV_SELECTED_T,
89
90     VAR_PICT_TYPE,
91     VAR_PICT_TYPE_I,
92     VAR_PICT_TYPE_P,
93     VAR_PICT_TYPE_B,
94     VAR_PICT_TYPE_S,
95     VAR_PICT_TYPE_SI,
96     VAR_PICT_TYPE_SP,
97     VAR_PICT_TYPE_BI,
98
99     VAR_INTERLACE_TYPE,
100     VAR_INTERLACE_TYPE_P,
101     VAR_INTERLACE_TYPE_T,
102     VAR_INTERLACE_TYPE_B,
103
104     VAR_N,
105     VAR_SELECTED_N,
106     VAR_PREV_SELECTED_N,
107
108     VAR_KEY,
109     VAR_POS,
110
111     VAR_SCENE,
112
113     VAR_VARS_NB
114 };
115
116 #define FIFO_SIZE 8
117
118 typedef struct {
119     AVExpr *expr;
120     double var_values[VAR_VARS_NB];
121     int do_scene_detect;            ///< 1 if the expression requires scene detection variables, 0 otherwise
122 #if CONFIG_AVCODEC
123     AVCodecContext *avctx;          ///< codec context required for the DSPContext (scene detect only)
124     DSPContext c;                   ///< context providing optimized SAD methods   (scene detect only)
125     double prev_mafd;               ///< previous MAFD                             (scene detect only)
126 #endif
127     AVFilterBufferRef *prev_picref; ///< previous frame                            (scene detect only)
128     double select;
129     int cache_frames;
130     AVFifoBuffer *pending_frames; ///< FIFO buffer of video frames
131 } SelectContext;
132
133 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
134 {
135     SelectContext *select = ctx->priv;
136     int ret;
137
138     if ((ret = av_expr_parse(&select->expr, args ? args : "1",
139                              var_names, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0) {
140         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error while parsing expression '%s'\n", args);
141         return ret;
142     }
143
144     select->pending_frames = av_fifo_alloc(FIFO_SIZE*sizeof(AVFilterBufferRef*));
145     if (!select->pending_frames) {
146         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate pending frames buffer.\n");
147         return AVERROR(ENOMEM);
148     }
149
150     select->do_scene_detect = args && strstr(args, "scene");
151     if (select->do_scene_detect && !CONFIG_AVCODEC) {
152         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Scene detection is not available without libavcodec.\n");
153         return AVERROR(EINVAL);
154     }
155     return 0;
156 }
157
158 #define INTERLACE_TYPE_P 0
159 #define INTERLACE_TYPE_T 1
160 #define INTERLACE_TYPE_B 2
161
162 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
163 {
164     SelectContext *select = inlink->dst->priv;
165
166     select->var_values[VAR_N]          = 0.0;
167     select->var_values[VAR_SELECTED_N] = 0.0;
168
169     select->var_values[VAR_TB] = av_q2d(inlink->time_base);
170
171     select->var_values[VAR_PREV_PTS]          = NAN;
172     select->var_values[VAR_PREV_SELECTED_PTS] = NAN;
173     select->var_values[VAR_PREV_SELECTED_T]   = NAN;
174     select->var_values[VAR_START_PTS]         = NAN;
175     select->var_values[VAR_START_T]           = NAN;
176
177     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_I]  = AV_PICTURE_TYPE_I;
178     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_P]  = AV_PICTURE_TYPE_P;
179     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_B]  = AV_PICTURE_TYPE_B;
180     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_SI] = AV_PICTURE_TYPE_SI;
181     select->var_values[VAR_PICT_TYPE_SP] = AV_PICTURE_TYPE_SP;
182
183     select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE_P] = INTERLACE_TYPE_P;
184     select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE_T] = INTERLACE_TYPE_T;
185     select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE_B] = INTERLACE_TYPE_B;
186
187     if (CONFIG_AVCODEC && select->do_scene_detect) {
188         select->avctx = avcodec_alloc_context3(NULL);
189         if (!select->avctx)
190             return AVERROR(ENOMEM);
191         dsputil_init(&select->c, select->avctx);
192     }
193     return 0;
194 }
195
196 #if CONFIG_AVCODEC
197 static double get_scene_score(AVFilterContext *ctx, AVFilterBufferRef *picref)
198 {
199     double ret = 0;
200     SelectContext *select = ctx->priv;
201     AVFilterBufferRef *prev_picref = select->prev_picref;
202
203     if (prev_picref &&
204         picref->video->h    == prev_picref->video->h &&
205         picref->video->w    == prev_picref->video->w &&
206         picref->linesize[0] == prev_picref->linesize[0]) {
207         int x, y, nb_sad = 0;
208         int64_t sad = 0;
209         double mafd, diff;
210         uint8_t *p1 =      picref->data[0];
211         uint8_t *p2 = prev_picref->data[0];
212         const int linesize = picref->linesize[0];
213
214         for (y = 0; y < picref->video->h - 8; y += 8) {
215             for (x = 0; x < picref->video->w*3 - 8; x += 8) {
216                 sad += select->c.sad[1](select, p1 + x, p2 + x,
217                                         linesize, 8);
218                 nb_sad += 8 * 8;
219             }
220             p1 += 8 * linesize;
221             p2 += 8 * linesize;
222         }
223         emms_c();
224         mafd = nb_sad ? sad / nb_sad : 0;
225         diff = fabs(mafd - select->prev_mafd);
226         ret  = av_clipf(FFMIN(mafd, diff) / 100., 0, 1);
227         select->prev_mafd = mafd;
228         avfilter_unref_buffer(prev_picref);
229     }
230     select->prev_picref = avfilter_ref_buffer(picref, ~0);
231     return ret;
232 }
233 #endif
234
235 #define D2TS(d)  (isnan(d) ? AV_NOPTS_VALUE : (int64_t)(d))
236 #define TS2D(ts) ((ts) == AV_NOPTS_VALUE ? NAN : (double)(ts))
237
238 static int select_frame(AVFilterContext *ctx, AVFilterBufferRef *picref)
239 {
240     SelectContext *select = ctx->priv;
241     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
242     double res;
243
244     if (CONFIG_AVCODEC && select->do_scene_detect) {
245         char buf[32];
246         select->var_values[VAR_SCENE] = get_scene_score(ctx, picref);
247         // TODO: document metadata
248         snprintf(buf, sizeof(buf), "%f", select->var_values[VAR_SCENE]);
249         av_dict_set(&picref->metadata, "lavfi.scene_score", buf, 0);
250     }
251     if (isnan(select->var_values[VAR_START_PTS]))
252         select->var_values[VAR_START_PTS] = TS2D(picref->pts);
253     if (isnan(select->var_values[VAR_START_T]))
254         select->var_values[VAR_START_T] = TS2D(picref->pts) * av_q2d(inlink->time_base);
255
256     select->var_values[VAR_PTS] = TS2D(picref->pts);
257     select->var_values[VAR_T  ] = TS2D(picref->pts) * av_q2d(inlink->time_base);
258     select->var_values[VAR_POS] = picref->pos == -1 ? NAN : picref->pos;
259     select->var_values[VAR_PREV_PTS] = TS2D(picref ->pts);
260
261     select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE] =
262         !picref->video->interlaced     ? INTERLACE_TYPE_P :
263         picref->video->top_field_first ? INTERLACE_TYPE_T : INTERLACE_TYPE_B;
264     select->var_values[VAR_PICT_TYPE] = picref->video->pict_type;
265
266     res = av_expr_eval(select->expr, select->var_values, NULL);
267     av_log(inlink->dst, AV_LOG_DEBUG,
268            "n:%d pts:%d t:%f pos:%d interlace_type:%c key:%d pict_type:%c "
269            "-> select:%f\n",
270            (int)select->var_values[VAR_N],
271            (int)select->var_values[VAR_PTS],
272            select->var_values[VAR_T],
273            (int)select->var_values[VAR_POS],
274            select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE] == INTERLACE_TYPE_P ? 'P' :
275            select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE] == INTERLACE_TYPE_T ? 'T' :
276            select->var_values[VAR_INTERLACE_TYPE] == INTERLACE_TYPE_B ? 'B' : '?',
277            (int)select->var_values[VAR_KEY],
278            av_get_picture_type_char(select->var_values[VAR_PICT_TYPE]),
279            res);
280
281     select->var_values[VAR_N] += 1.0;
282
283     if (res) {
284         select->var_values[VAR_PREV_SELECTED_N]   = select->var_values[VAR_N];
285         select->var_values[VAR_PREV_SELECTED_PTS] = select->var_values[VAR_PTS];
286         select->var_values[VAR_PREV_SELECTED_T]   = select->var_values[VAR_T];
287         select->var_values[VAR_SELECTED_N] += 1.0;
288     }
289     return res;
290 }
291
292 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFilterBufferRef *frame)
293 {
294     SelectContext *select = inlink->dst->priv;
295
296     select->select = select_frame(inlink->dst, frame);
297     if (select->select) {
298         /* frame was requested through poll_frame */
299         if (select->cache_frames) {
300             if (!av_fifo_space(select->pending_frames)) {
301                 av_log(inlink->dst, AV_LOG_ERROR,
302                        "Buffering limit reached, cannot cache more frames\n");
303                 avfilter_unref_bufferp(&frame);
304             } else
305                 av_fifo_generic_write(select->pending_frames, &frame,
306                                       sizeof(frame), NULL);
307             return 0;
308         }
309         return ff_filter_frame(inlink->dst->outputs[0], frame);
310     }
311
312     avfilter_unref_bufferp(&frame);
313     return 0;
314 }
315
316 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
317 {
318     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
319     SelectContext *select = ctx->priv;
320     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
321     select->select = 0;
322
323     if (av_fifo_size(select->pending_frames)) {
324         AVFilterBufferRef *picref;
325
326         av_fifo_generic_read(select->pending_frames, &picref, sizeof(picref), NULL);
327         return ff_filter_frame(outlink, picref);
328     }
329
330     while (!select->select) {
331         int ret = ff_request_frame(inlink);
332         if (ret < 0)
333             return ret;
334     }
335
336     return 0;
337 }
338
339 static int poll_frame(AVFilterLink *outlink)
340 {
341     SelectContext *select = outlink->src->priv;
342     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
343     int count, ret;
344
345     if (!av_fifo_size(select->pending_frames)) {
346         if ((count = ff_poll_frame(inlink)) <= 0)
347             return count;
348         /* request frame from input, and apply select condition to it */
349         select->cache_frames = 1;
350         while (count-- && av_fifo_space(select->pending_frames)) {
351             ret = ff_request_frame(inlink);
352             if (ret < 0)
353                 break;
354         }
355         select->cache_frames = 0;
356     }
357
358     return av_fifo_size(select->pending_frames)/sizeof(AVFilterBufferRef *);
359 }
360
361 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
362 {
363     SelectContext *select = ctx->priv;
364     AVFilterBufferRef *picref;
365
366     av_expr_free(select->expr);
367     select->expr = NULL;
368
369     while (select->pending_frames &&
370            av_fifo_generic_read(select->pending_frames, &picref, sizeof(picref), NULL) == sizeof(picref))
371         avfilter_unref_buffer(picref);
372     av_fifo_free(select->pending_frames);
373     select->pending_frames = NULL;
374
375     if (select->do_scene_detect) {
376         avfilter_unref_bufferp(&select->prev_picref);
377         if (select->avctx) {
378             avcodec_close(select->avctx);
379             av_freep(&select->avctx);
380         }
381     }
382 }
383
384 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
385 {
386     SelectContext *select = ctx->priv;
387
388     if (!select->do_scene_detect) {
389         return ff_default_query_formats(ctx);
390     } else {
391         static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
392             AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24,
393             AV_PIX_FMT_NONE
394         };
395         ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
396     }
397     return 0;
398 }
399
400 static const AVFilterPad avfilter_vf_select_inputs[] = {
401     {
402         .name             = "default",
403         .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
404         .get_video_buffer = ff_null_get_video_buffer,
405         .min_perms        = AV_PERM_PRESERVE,
406         .config_props     = config_input,
407         .filter_frame     = filter_frame,
408     },
409     { NULL }
410 };
411
412 static const AVFilterPad avfilter_vf_select_outputs[] = {
413     {
414         .name          = "default",
415         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
416         .poll_frame    = poll_frame,
417         .request_frame = request_frame,
418     },
419     { NULL }
420 };
421
422 AVFilter avfilter_vf_select = {
423     .name      = "select",
424     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Select frames to pass in output."),
425     .init      = init,
426     .uninit    = uninit,
427     .query_formats = query_formats,
428
429     .priv_size = sizeof(SelectContext),
430
431     .inputs    = avfilter_vf_select_inputs,
432     .outputs   = avfilter_vf_select_outputs,
433 };