lavfi: use common VAAPI VPP infrastructure for vf_scale_vaapi.
[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 FFmpeg.
7  *
8  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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 FFmpeg 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/imgutils.h"
45 #include "libavutil/mem.h"
46 #include "libavutil/opt.h"
47 #include "libavutil/pixdesc.h"
48 #include "unsharp.h"
49
50 static void apply_unsharp(      uint8_t *dst, int dst_stride,
51                           const uint8_t *src, int src_stride,
52                           int width, int height, UnsharpFilterParam *fp)
53 {
54     uint32_t **sc = fp->sc;
55     uint32_t sr[MAX_MATRIX_SIZE - 1], tmp1, tmp2;
56
57     int32_t res;
58     int x, y, z;
59     const uint8_t *src2 = NULL;  //silence a warning
60     const int amount = fp->amount;
61     const int steps_x = fp->steps_x;
62     const int steps_y = fp->steps_y;
63     const int scalebits = fp->scalebits;
64     const int32_t halfscale = fp->halfscale;
65
66     if (!amount) {
67         av_image_copy_plane(dst, dst_stride, src, src_stride, width, height);
68         return;
69     }
70
71     for (y = 0; y < 2 * steps_y; y++)
72         memset(sc[y], 0, sizeof(sc[y][0]) * (width + 2 * steps_x));
73
74     for (y = -steps_y; y < height + steps_y; y++) {
75         if (y < height)
76             src2 = src;
77
78         memset(sr, 0, sizeof(sr[0]) * (2 * steps_x - 1));
79         for (x = -steps_x; x < width + steps_x; x++) {
80             tmp1 = x <= 0 ? src2[0] : x >= width ? src2[width-1] : src2[x];
81             for (z = 0; z < steps_x * 2; z += 2) {
82                 tmp2 = sr[z + 0] + tmp1; sr[z + 0] = tmp1;
83                 tmp1 = sr[z + 1] + tmp2; sr[z + 1] = tmp2;
84             }
85             for (z = 0; z < steps_y * 2; z += 2) {
86                 tmp2 = sc[z + 0][x + steps_x] + tmp1; sc[z + 0][x + steps_x] = tmp1;
87                 tmp1 = sc[z + 1][x + steps_x] + tmp2; sc[z + 1][x + steps_x] = tmp2;
88             }
89             if (x >= steps_x && y >= steps_y) {
90                 const uint8_t *srx = src - steps_y * src_stride + x - steps_x;
91                 uint8_t *dsx       = dst - steps_y * dst_stride + x - steps_x;
92
93                 res = (int32_t)*srx + ((((int32_t) * srx - (int32_t)((tmp1 + halfscale) >> scalebits)) * amount) >> 16);
94                 *dsx = av_clip_uint8(res);
95             }
96         }
97         if (y >= 0) {
98             dst += dst_stride;
99             src += src_stride;
100         }
101     }
102 }
103
104 static int apply_unsharp_c(AVFilterContext *ctx, AVFrame *in, AVFrame *out)
105 {
106     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
107     UnsharpContext *s = ctx->priv;
108     int i, plane_w[3], plane_h[3];
109     UnsharpFilterParam *fp[3];
110     plane_w[0] = inlink->w;
111     plane_w[1] = plane_w[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, s->hsub);
112     plane_h[0] = inlink->h;
113     plane_h[1] = plane_h[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->vsub);
114     fp[0] = &s->luma;
115     fp[1] = fp[2] = &s->chroma;
116     for (i = 0; i < 3; i++) {
117         apply_unsharp(out->data[i], out->linesize[i], in->data[i], in->linesize[i], plane_w[i], plane_h[i], fp[i]);
118     }
119     return 0;
120 }
121
122 static void set_filter_param(UnsharpFilterParam *fp, int msize_x, int msize_y, float amount)
123 {
124     fp->msize_x = msize_x;
125     fp->msize_y = msize_y;
126     fp->amount = amount * 65536.0;
127
128     fp->steps_x = msize_x / 2;
129     fp->steps_y = msize_y / 2;
130     fp->scalebits = (fp->steps_x + fp->steps_y) * 2;
131     fp->halfscale = 1 << (fp->scalebits - 1);
132 }
133
134 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
135 {
136     UnsharpContext *s = ctx->priv;
137
138     set_filter_param(&s->luma,   s->lmsize_x, s->lmsize_y, s->lamount);
139     set_filter_param(&s->chroma, s->cmsize_x, s->cmsize_y, s->camount);
140
141     if (s->luma.scalebits >= 26 || s->chroma.scalebits >= 26) {
142         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "luma or chroma matrix size too big\n");
143         return AVERROR(EINVAL);
144     }
145     s->apply_unsharp = apply_unsharp_c;
146     return 0;
147 }
148
149 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
150 {
151     static const 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     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
158     if (!fmts_list)
159         return AVERROR(ENOMEM);
160     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
161 }
162
163 static int init_filter_param(AVFilterContext *ctx, UnsharpFilterParam *fp, const char *effect_type, int width)
164 {
165     int z;
166     const char *effect = fp->amount == 0 ? "none" : fp->amount < 0 ? "blur" : "sharpen";
167
168     if  (!(fp->msize_x & fp->msize_y & 1)) {
169         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
170                "Invalid even size for %s matrix size %dx%d\n",
171                effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y);
172         return AVERROR(EINVAL);
173     }
174
175     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "effect:%s type:%s msize_x:%d msize_y:%d amount:%0.2f\n",
176            effect, effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y, fp->amount / 65535.0);
177
178     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
179         if (!(fp->sc[z] = av_malloc_array(width + 2 * fp->steps_x,
180                                           sizeof(*(fp->sc[z])))))
181             return AVERROR(ENOMEM);
182
183     return 0;
184 }
185
186 static int config_props(AVFilterLink *link)
187 {
188     UnsharpContext *s = link->dst->priv;
189     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
190     int ret;
191
192     s->hsub = desc->log2_chroma_w;
193     s->vsub = desc->log2_chroma_h;
194
195     ret = init_filter_param(link->dst, &s->luma,   "luma",   link->w);
196     if (ret < 0)
197         return ret;
198     ret = init_filter_param(link->dst, &s->chroma, "chroma", AV_CEIL_RSHIFT(link->w, s->hsub));
199     if (ret < 0)
200         return ret;
201
202     return 0;
203 }
204
205 static void free_filter_param(UnsharpFilterParam *fp)
206 {
207     int z;
208
209     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
210         av_freep(&fp->sc[z]);
211 }
212
213 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
214 {
215     UnsharpContext *s = ctx->priv;
216
217     free_filter_param(&s->luma);
218     free_filter_param(&s->chroma);
219 }
220
221 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
222 {
223     UnsharpContext *s = link->dst->priv;
224     AVFilterLink *outlink   = link->dst->outputs[0];
225     AVFrame *out;
226     int ret = 0;
227
228     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
229     if (!out) {
230         av_frame_free(&in);
231         return AVERROR(ENOMEM);
232     }
233     av_frame_copy_props(out, in);
234
235     ret = s->apply_unsharp(link->dst, in, out);
236
237     av_frame_free(&in);
238
239     if (ret < 0) {
240         av_frame_free(&out);
241         return ret;
242     }
243     return ff_filter_frame(outlink, out);
244 }
245
246 #define OFFSET(x) offsetof(UnsharpContext, x)
247 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
248 #define MIN_SIZE 3
249 #define MAX_SIZE 23
250 static const AVOption unsharp_options[] = {
251     { "luma_msize_x",   "set luma matrix horizontal size",   OFFSET(lmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
252     { "lx",             "set luma matrix horizontal size",   OFFSET(lmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
253     { "luma_msize_y",   "set luma matrix vertical size",     OFFSET(lmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
254     { "ly",             "set luma matrix vertical size",     OFFSET(lmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
255     { "luma_amount",    "set luma effect strength",          OFFSET(lamount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 },       -2,        5, FLAGS },
256     { "la",             "set luma effect strength",          OFFSET(lamount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 },       -2,        5, FLAGS },
257     { "chroma_msize_x", "set chroma matrix horizontal size", OFFSET(cmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
258     { "cx",             "set chroma matrix horizontal size", OFFSET(cmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
259     { "chroma_msize_y", "set chroma matrix vertical size",   OFFSET(cmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
260     { "cy",             "set chroma matrix vertical size",   OFFSET(cmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
261     { "chroma_amount",  "set chroma effect strength",        OFFSET(camount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0 },       -2,        5, FLAGS },
262     { "ca",             "set chroma effect strength",        OFFSET(camount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0 },       -2,        5, FLAGS },
263     { "opencl",         "ignored",                           OFFSET(opencl),   AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 },        0,        1, FLAGS },
264     { NULL }
265 };
266
267 AVFILTER_DEFINE_CLASS(unsharp);
268
269 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_inputs[] = {
270     {
271         .name         = "default",
272         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
273         .filter_frame = filter_frame,
274         .config_props = config_props,
275     },
276     { NULL }
277 };
278
279 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_outputs[] = {
280     {
281         .name = "default",
282         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
283     },
284     { NULL }
285 };
286
287 AVFilter ff_vf_unsharp = {
288     .name          = "unsharp",
289     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sharpen or blur the input video."),
290     .priv_size     = sizeof(UnsharpContext),
291     .priv_class    = &unsharp_class,
292     .init          = init,
293     .uninit        = uninit,
294     .query_formats = query_formats,
295     .inputs        = avfilter_vf_unsharp_inputs,
296     .outputs       = avfilter_vf_unsharp_outputs,
297     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
298 };