af_aformat: cosmetics, fix indentation
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_unsharp.c
1 /*
2  * Original copyright (c) 2002 Remi Guyomarch <rguyom@pobox.com>
3  * Port copyright (c) 2010 Daniel G. Taylor <dan@programmer-art.org>
4  * Relicensed to the LGPL with permission from Remi Guyomarch.
5  *
6  * This file is part of Libav.
7  *
8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 /**
24  * @file
25  * blur / sharpen filter, ported to Libav from MPlayer
26  * libmpcodecs/unsharp.c.
27  *
28  * This code is based on:
29  *
30  * An Efficient algorithm for Gaussian blur using finite-state machines
31  * Frederick M. Waltz and John W. V. Miller
32  *
33  * SPIE Conf. on Machine Vision Systems for Inspection and Metrology VII
34  * Originally published Boston, Nov 98
35  *
36  * http://www.engin.umd.umich.edu/~jwvm/ece581/21_GBlur.pdf
37  */
38
39 #include "avfilter.h"
40 #include "formats.h"
41 #include "internal.h"
42 #include "video.h"
43 #include "libavutil/common.h"
44 #include "libavutil/mem.h"
45 #include "libavutil/opt.h"
46 #include "libavutil/pixdesc.h"
47
48 #define MIN_SIZE 3
49 #define MAX_SIZE 13
50
51 /* right-shift and round-up */
52 #define SHIFTUP(x,shift) (-((-(x))>>(shift)))
53
54 typedef struct FilterParam {
55     int msize_x;                             ///< matrix width
56     int msize_y;                             ///< matrix height
57     int amount;                              ///< effect amount
58     int steps_x;                             ///< horizontal step count
59     int steps_y;                             ///< vertical step count
60     int scalebits;                           ///< bits to shift pixel
61     int32_t halfscale;                       ///< amount to add to pixel
62     uint32_t *sc[(MAX_SIZE * MAX_SIZE) - 1]; ///< finite state machine storage
63 } FilterParam;
64
65 typedef struct {
66     const AVClass *class;
67     int lmsize_x, lmsize_y, cmsize_x, cmsize_y;
68     float lamount, camount;
69     FilterParam luma;   ///< luma parameters (width, height, amount)
70     FilterParam chroma; ///< chroma parameters (width, height, amount)
71     int hsub, vsub;
72 } UnsharpContext;
73
74 static void apply_unsharp(      uint8_t *dst, int dst_stride,
75                           const uint8_t *src, int src_stride,
76                           int width, int height, FilterParam *fp)
77 {
78     uint32_t **sc = fp->sc;
79     uint32_t sr[(MAX_SIZE * MAX_SIZE) - 1], tmp1, tmp2;
80
81     int32_t res;
82     int x, y, z;
83     const uint8_t *src2;
84
85     if (!fp->amount) {
86         if (dst_stride == src_stride)
87             memcpy(dst, src, src_stride * height);
88         else
89             for (y = 0; y < height; y++, dst += dst_stride, src += src_stride)
90                 memcpy(dst, src, width);
91         return;
92     }
93
94     for (y = 0; y < 2 * fp->steps_y; y++)
95         memset(sc[y], 0, sizeof(sc[y][0]) * (width + 2 * fp->steps_x));
96
97     for (y = -fp->steps_y; y < height + fp->steps_y; y++) {
98         if (y < height)
99             src2 = src;
100
101         memset(sr, 0, sizeof(sr[0]) * (2 * fp->steps_x - 1));
102         for (x = -fp->steps_x; x < width + fp->steps_x; x++) {
103             tmp1 = x <= 0 ? src2[0] : x >= width ? src2[width-1] : src2[x];
104             for (z = 0; z < fp->steps_x * 2; z += 2) {
105                 tmp2 = sr[z + 0] + tmp1; sr[z + 0] = tmp1;
106                 tmp1 = sr[z + 1] + tmp2; sr[z + 1] = tmp2;
107             }
108             for (z = 0; z < fp->steps_y * 2; z += 2) {
109                 tmp2 = sc[z + 0][x + fp->steps_x] + tmp1; sc[z + 0][x + fp->steps_x] = tmp1;
110                 tmp1 = sc[z + 1][x + fp->steps_x] + tmp2; sc[z + 1][x + fp->steps_x] = tmp2;
111             }
112             if (x >= fp->steps_x && y >= fp->steps_y) {
113                 const uint8_t *srx = src - fp->steps_y * src_stride + x - fp->steps_x;
114                 uint8_t *dsx       = dst - fp->steps_y * dst_stride + x - fp->steps_x;
115
116                 res = (int32_t)*srx + ((((int32_t) * srx - (int32_t)((tmp1 + fp->halfscale) >> fp->scalebits)) * fp->amount) >> 16);
117                 *dsx = av_clip_uint8(res);
118             }
119         }
120         if (y >= 0) {
121             dst += dst_stride;
122             src += src_stride;
123         }
124     }
125 }
126
127 static void set_filter_param(FilterParam *fp, int msize_x, int msize_y, float amount)
128 {
129     fp->msize_x = msize_x;
130     fp->msize_y = msize_y;
131     fp->amount = amount * 65536.0;
132
133     fp->steps_x = msize_x / 2;
134     fp->steps_y = msize_y / 2;
135     fp->scalebits = (fp->steps_x + fp->steps_y) * 2;
136     fp->halfscale = 1 << (fp->scalebits - 1);
137 }
138
139 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
140 {
141     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
142
143     set_filter_param(&unsharp->luma,   unsharp->lmsize_x, unsharp->lmsize_y, unsharp->lamount);
144     set_filter_param(&unsharp->chroma, unsharp->cmsize_x, unsharp->cmsize_y, unsharp->camount);
145
146     return 0;
147 }
148
149 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
150 {
151     enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
152         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,  AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV410P,
153         AV_PIX_FMT_YUV411P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,  AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
154         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_NONE
155     };
156
157     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
158
159     return 0;
160 }
161
162 static void init_filter_param(AVFilterContext *ctx, FilterParam *fp, const char *effect_type, int width)
163 {
164     int z;
165     const char *effect;
166
167     effect = fp->amount == 0 ? "none" : fp->amount < 0 ? "blur" : "sharpen";
168
169     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "effect:%s type:%s msize_x:%d msize_y:%d amount:%0.2f\n",
170            effect, effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y, fp->amount / 65535.0);
171
172     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
173         fp->sc[z] = av_malloc(sizeof(*(fp->sc[z])) * (width + 2 * fp->steps_x));
174 }
175
176 static int config_props(AVFilterLink *link)
177 {
178     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
179     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
180
181     unsharp->hsub = desc->log2_chroma_w;
182     unsharp->vsub = desc->log2_chroma_h;
183
184     init_filter_param(link->dst, &unsharp->luma,   "luma",   link->w);
185     init_filter_param(link->dst, &unsharp->chroma, "chroma", SHIFTUP(link->w, unsharp->hsub));
186
187     return 0;
188 }
189
190 static void free_filter_param(FilterParam *fp)
191 {
192     int z;
193
194     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
195         av_free(fp->sc[z]);
196 }
197
198 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
199 {
200     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
201
202     free_filter_param(&unsharp->luma);
203     free_filter_param(&unsharp->chroma);
204 }
205
206 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
207 {
208     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
209     AVFilterLink *outlink   = link->dst->outputs[0];
210     AVFrame *out;
211     int cw = SHIFTUP(link->w, unsharp->hsub);
212     int ch = SHIFTUP(link->h, unsharp->vsub);
213
214     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
215     if (!out) {
216         av_frame_free(&in);
217         return AVERROR(ENOMEM);
218     }
219     av_frame_copy_props(out, in);
220
221     apply_unsharp(out->data[0], out->linesize[0], in->data[0], in->linesize[0], link->w, link->h, &unsharp->luma);
222     apply_unsharp(out->data[1], out->linesize[1], in->data[1], in->linesize[1], cw,      ch,      &unsharp->chroma);
223     apply_unsharp(out->data[2], out->linesize[2], in->data[2], in->linesize[2], cw,      ch,      &unsharp->chroma);
224
225     av_frame_free(&in);
226     return ff_filter_frame(outlink, out);
227 }
228
229 #define OFFSET(x) offsetof(UnsharpContext, x)
230 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
231 static const AVOption options[] = {
232     { "luma_msize_x",   "luma matrix horizontal size",   OFFSET(lmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
233     { "luma_msize_y",   "luma matrix vertical size",     OFFSET(lmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
234     { "luma_amount",    "luma effect strength",          OFFSET(lamount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 },       -2,        5, FLAGS },
235     { "chroma_msize_x", "chroma matrix horizontal size", OFFSET(cmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
236     { "chroma_msize_y", "chroma matrix vertical size",   OFFSET(cmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
237     { "chroma_amount",  "chroma effect strength",        OFFSET(camount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0 },       -2,        5, FLAGS },
238     { NULL },
239 };
240
241 static const AVClass unsharp_class = {
242     .class_name = "unsharp",
243     .item_name  = av_default_item_name,
244     .option     = options,
245     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
246 };
247
248 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_inputs[] = {
249     {
250         .name         = "default",
251         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
252         .filter_frame = filter_frame,
253         .config_props = config_props,
254     },
255     { NULL }
256 };
257
258 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_outputs[] = {
259     {
260         .name = "default",
261         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
262     },
263     { NULL }
264 };
265
266 AVFilter avfilter_vf_unsharp = {
267     .name      = "unsharp",
268     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sharpen or blur the input video."),
269
270     .priv_size = sizeof(UnsharpContext),
271     .priv_class = &unsharp_class,
272
273     .init = init,
274     .uninit = uninit,
275     .query_formats = query_formats,
276
277     .inputs    = avfilter_vf_unsharp_inputs,
278
279     .outputs   = avfilter_vf_unsharp_outputs,
280 };