9be67156410d531ede511a1929470c7b4a6e7270
[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 "libavutil/common.h"
41 #include "libavutil/mem.h"
42 #include "libavutil/pixdesc.h"
43
44 #define MIN_SIZE 3
45 #define MAX_SIZE 13
46
47 #define CHROMA_WIDTH(link)  -((-link->w) >> av_pix_fmt_descriptors[link->format].log2_chroma_w)
48 #define CHROMA_HEIGHT(link) -((-link->h) >> av_pix_fmt_descriptors[link->format].log2_chroma_h)
49
50 typedef struct FilterParam {
51     int msize_x;                             ///< matrix width
52     int msize_y;                             ///< matrix height
53     int amount;                              ///< effect amount
54     int steps_x;                             ///< horizontal step count
55     int steps_y;                             ///< vertical step count
56     int scalebits;                           ///< bits to shift pixel
57     int32_t halfscale;                       ///< amount to add to pixel
58     uint32_t *sc[(MAX_SIZE * MAX_SIZE) - 1]; ///< finite state machine storage
59 } FilterParam;
60
61 typedef struct {
62     FilterParam luma;   ///< luma parameters (width, height, amount)
63     FilterParam chroma; ///< chroma parameters (width, height, amount)
64 } UnsharpContext;
65
66 static void apply_unsharp(uint8_t *dst, const uint8_t *src,
67                           int dst_stride, int src_stride,
68                           int width, int height, FilterParam *fp)
69 {
70     uint32_t **sc = fp->sc;
71     uint32_t sr[(MAX_SIZE * MAX_SIZE) - 1], tmp1, tmp2;
72
73     int32_t res;
74     int x, y, z;
75
76     if (!fp->amount) {
77         if (dst_stride == src_stride)
78             memcpy(dst, src, src_stride * height);
79         else
80             for (y = 0; y < height; y++, dst += dst_stride, src += src_stride)
81                 memcpy(dst, src, width);
82         return;
83     }
84
85     for (y = 0; y < 2 * fp->steps_y; y++)
86         memset(sc[y], 0, sizeof(sc[y][0]) * (width + 2 * fp->steps_x));
87
88     for (y = -fp->steps_y; y < height + fp->steps_y; y++) {
89         memset(sr, 0, sizeof(sr[0]) * (2 * fp->steps_x - 1));
90         for (x = -fp->steps_x; x < width + fp->steps_x; x++) {
91             tmp1 = x <= 0 ? src[0] : x >= width ? src[width-1] : src[x];
92             for (z = 0; z < fp->steps_x * 2; z += 2) {
93                 tmp2 = sr[z + 0] + tmp1; sr[z + 0] = tmp1;
94                 tmp1 = sr[z + 1] + tmp2; sr[z + 1] = tmp2;
95             }
96             for (z = 0; z < fp->steps_y * 2; z += 2) {
97                 tmp2 = sc[z + 0][x + fp->steps_x] + tmp1; sc[z + 0][x + fp->steps_x] = tmp1;
98                 tmp1 = sc[z + 1][x + fp->steps_x] + tmp2; sc[z + 1][x + fp->steps_x] = tmp2;
99             }
100             if (x >= fp->steps_x && y >= fp->steps_y) {
101                 uint8_t* srx = src - fp->steps_y * src_stride + x - fp->steps_x;
102                 uint8_t* dsx = dst - fp->steps_y * dst_stride + x - fp->steps_x;
103
104                 res = (int32_t)*srx + ((((int32_t) * srx - (int32_t)((tmp1 + fp->halfscale) >> fp->scalebits)) * fp->amount) >> 16);
105                 *dsx = av_clip_uint8(res);
106             }
107         }
108         if (y >= 0) {
109             dst += dst_stride;
110             src += src_stride;
111         }
112     }
113 }
114
115 static void set_filter_param(FilterParam *fp, int msize_x, int msize_y, double amount)
116 {
117     fp->msize_x = msize_x;
118     fp->msize_y = msize_y;
119     fp->amount = amount * 65536.0;
120
121     fp->steps_x = msize_x / 2;
122     fp->steps_y = msize_y / 2;
123     fp->scalebits = (fp->steps_x + fp->steps_y) * 2;
124     fp->halfscale = 1 << (fp->scalebits - 1);
125 }
126
127 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
128 {
129     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
130     int lmsize_x = 5, cmsize_x = 0;
131     int lmsize_y = 5, cmsize_y = 0;
132     double lamount = 1.0f, camount = 0.0f;
133
134     if (args)
135         sscanf(args, "%d:%d:%lf:%d:%d:%lf", &lmsize_x, &lmsize_y, &lamount,
136                                             &cmsize_x, &cmsize_y, &camount);
137
138     if ((lamount && (lmsize_x < 2 || lmsize_y < 2)) ||
139         (camount && (cmsize_x < 2 || cmsize_y < 2))) {
140         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
141                "Invalid value <2 for lmsize_x:%d or lmsize_y:%d or cmsize_x:%d or cmsize_y:%d\n",
142                lmsize_x, lmsize_y, cmsize_x, cmsize_y);
143         return AVERROR(EINVAL);
144     }
145
146     set_filter_param(&unsharp->luma,   lmsize_x, lmsize_y, lamount);
147     set_filter_param(&unsharp->chroma, cmsize_x, cmsize_y, camount);
148
149     return 0;
150 }
151
152 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
153 {
154     enum PixelFormat pix_fmts[] = {
155         PIX_FMT_YUV420P,  PIX_FMT_YUV422P,  PIX_FMT_YUV444P,  PIX_FMT_YUV410P,
156         PIX_FMT_YUV411P,  PIX_FMT_YUV440P,  PIX_FMT_YUVJ420P, PIX_FMT_YUVJ422P,
157         PIX_FMT_YUVJ444P, PIX_FMT_YUVJ440P, PIX_FMT_NONE
158     };
159
160     avfilter_set_common_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
161
162     return 0;
163 }
164
165 static void init_filter_param(AVFilterContext *ctx, FilterParam *fp, const char *effect_type, int width)
166 {
167     int z;
168     const char *effect;
169
170     effect = fp->amount == 0 ? "none" : fp->amount < 0 ? "blur" : "sharpen";
171
172     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "effect:%s type:%s msize_x:%d msize_y:%d amount:%0.2f\n",
173            effect, effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y, fp->amount / 65535.0);
174
175     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
176         fp->sc[z] = av_malloc(sizeof(*(fp->sc[z])) * (width + 2 * fp->steps_x));
177 }
178
179 static int config_props(AVFilterLink *link)
180 {
181     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
182
183     init_filter_param(link->dst, &unsharp->luma,   "luma",   link->w);
184     init_filter_param(link->dst, &unsharp->chroma, "chroma", CHROMA_WIDTH(link));
185
186     return 0;
187 }
188
189 static void free_filter_param(FilterParam *fp)
190 {
191     int z;
192
193     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
194         av_free(fp->sc[z]);
195 }
196
197 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
198 {
199     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
200
201     free_filter_param(&unsharp->luma);
202     free_filter_param(&unsharp->chroma);
203 }
204
205 static void end_frame(AVFilterLink *link)
206 {
207     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
208     AVFilterBufferRef *in  = link->cur_buf;
209     AVFilterBufferRef *out = link->dst->outputs[0]->out_buf;
210
211     apply_unsharp(out->data[0], in->data[0], out->linesize[0], in->linesize[0], link->w,            link->h,             &unsharp->luma);
212     apply_unsharp(out->data[1], in->data[1], out->linesize[1], in->linesize[1], CHROMA_WIDTH(link), CHROMA_HEIGHT(link), &unsharp->chroma);
213     apply_unsharp(out->data[2], in->data[2], out->linesize[2], in->linesize[2], CHROMA_WIDTH(link), CHROMA_HEIGHT(link), &unsharp->chroma);
214
215     avfilter_unref_buffer(in);
216     avfilter_draw_slice(link->dst->outputs[0], 0, link->h, 1);
217     avfilter_end_frame(link->dst->outputs[0]);
218     avfilter_unref_buffer(out);
219 }
220
221 static void draw_slice(AVFilterLink *link, int y, int h, int slice_dir)
222 {
223 }
224
225 AVFilter avfilter_vf_unsharp = {
226     .name      = "unsharp",
227     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sharpen or blur the input video."),
228
229     .priv_size = sizeof(UnsharpContext),
230
231     .init = init,
232     .uninit = uninit,
233     .query_formats = query_formats,
234
235     .inputs    = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
236                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
237                                     .draw_slice       = draw_slice,
238                                     .end_frame        = end_frame,
239                                     .config_props     = config_props,
240                                     .min_perms        = AV_PERM_READ, },
241                                   { .name = NULL}},
242
243     .outputs   = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
244                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, },
245                                   { .name = NULL}},
246 };