avfilter/af_afftdn: add alias for sample_noise end
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_vidstabtransform.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2013 Georg Martius <georg dot martius at web dot de>
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 #define DEFAULT_INPUT_NAME     "transforms.trf"
22
23 #include <vid.stab/libvidstab.h>
24
25 #include "libavutil/common.h"
26 #include "libavutil/opt.h"
27 #include "libavutil/imgutils.h"
28 #include "avfilter.h"
29 #include "internal.h"
30
31 #include "vidstabutils.h"
32
33 typedef struct TransformContext {
34     const AVClass *class;
35
36     VSTransformData td;
37     VSTransformConfig conf;
38
39     VSTransformations trans;    // transformations
40     char *input;                // name of transform file
41     int tripod;
42     int debug;
43 } TransformContext;
44
45 #define OFFSET(x) offsetof(TransformContext, x)
46 #define OFFSETC(x) (offsetof(TransformContext, conf)+offsetof(VSTransformConfig, x))
47 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
48
49 static const AVOption vidstabtransform_options[] = {
50     {"input",     "set path to the file storing the transforms", OFFSET(input),
51                    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = DEFAULT_INPUT_NAME}, .flags = FLAGS },
52     {"smoothing", "set number of frames*2 + 1 used for lowpass filtering", OFFSETC(smoothing),
53                    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 15},       0, 1000, FLAGS},
54
55     {"optalgo",   "set camera path optimization algo", OFFSETC(camPathAlgo),
56                    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = VSOptimalL1}, VSOptimalL1, VSAvg, FLAGS, "optalgo"},
57     {  "opt",     "global optimization",                                            0, // from version 1.0 on
58                    AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = VSOptimalL1 }, 0, 0, FLAGS, "optalgo"},
59     {  "gauss",   "gaussian kernel",                                                0,
60                    AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = VSGaussian }, 0, 0, FLAGS,  "optalgo"},
61     {  "avg",     "simple averaging on motion",                                     0,
62                    AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = VSAvg },      0, 0, FLAGS,  "optalgo"},
63
64     {"maxshift",  "set maximal number of pixels to translate image", OFFSETC(maxShift),
65                    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1},      -1, 500,  FLAGS},
66     {"maxangle",  "set maximal angle in rad to rotate image", OFFSETC(maxAngle),
67                    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = -1.0},  -1.0, 3.14, FLAGS},
68
69     {"crop",      "set cropping mode", OFFSETC(crop),
70                    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},        0, 1,    FLAGS, "crop"},
71     {  "keep",    "keep border",                                                    0,
72                    AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = VSKeepBorder }, 0, 0, FLAGS, "crop"},
73     {  "black",   "black border",                                                   0,
74                    AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = VSCropBorder }, 0, 0, FLAGS, "crop"},
75
76     {"invert",    "invert transforms", OFFSETC(invert),
77                    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},        0, 1,    FLAGS},
78     {"relative",  "consider transforms as relative", OFFSETC(relative),
79                    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 1},        0, 1,    FLAGS},
80     {"zoom",      "set percentage to zoom (>0: zoom in, <0: zoom out", OFFSETC(zoom),
81                    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0},     -100, 100,  FLAGS},
82     {"optzoom",   "set optimal zoom (0: nothing, 1: optimal static zoom, 2: optimal dynamic zoom)", OFFSETC(optZoom),
83                    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 1},        0, 2,    FLAGS},
84     {"zoomspeed", "for adative zoom: percent to zoom maximally each frame",         OFFSETC(zoomSpeed),
85                    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.25},     0, 5,    FLAGS},
86
87     {"interpol",  "set type of interpolation", OFFSETC(interpolType),
88                    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 2},        0, 3,    FLAGS, "interpol"},
89     {  "no",      "no interpolation",                                               0,
90                    AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = VS_Zero  },  0, 0,  FLAGS, "interpol"},
91     {  "linear",  "linear (horizontal)",                                            0,
92                    AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = VS_Linear }, 0, 0,  FLAGS, "interpol"},
93     {  "bilinear","bi-linear",                                                      0,
94                    AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = VS_BiLinear},0, 0,  FLAGS, "interpol"},
95     {  "bicubic", "bi-cubic",                                                       0,
96                    AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = VS_BiCubic },0, 0,  FLAGS, "interpol"},
97
98     {"tripod",    "enable virtual tripod mode (same as relative=0:smoothing=0)", OFFSET(tripod),
99                    AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0},        0, 1,    FLAGS},
100     {"debug",     "enable debug mode and writer global motions information to file", OFFSET(debug),
101                    AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0},        0, 1,    FLAGS},
102     {NULL}
103 };
104
105 AVFILTER_DEFINE_CLASS(vidstabtransform);
106
107 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
108 {
109     TransformContext *tc = ctx->priv;
110     ff_vs_init();
111     tc->class = &vidstabtransform_class;
112     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "vidstabtransform filter: init %s\n", LIBVIDSTAB_VERSION);
113     return 0;
114 }
115
116 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
117 {
118     TransformContext *tc = ctx->priv;
119
120     vsTransformDataCleanup(&tc->td);
121     vsTransformationsCleanup(&tc->trans);
122 }
123
124 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
125 {
126     // If you add something here also add it in vidstabutils.c
127     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
128         AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUV420P,
129         AV_PIX_FMT_YUV411P,  AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_PIX_FMT_YUVA420P,
130         AV_PIX_FMT_YUV440P,  AV_PIX_FMT_GRAY8,
131         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24, AV_PIX_FMT_RGBA,
132         AV_PIX_FMT_NONE
133     };
134
135     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
136     if (!fmts_list)
137         return AVERROR(ENOMEM);
138     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
139 }
140
141
142 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
143 {
144     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
145     TransformContext *tc = ctx->priv;
146     FILE *f;
147
148     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
149     int is_planar = desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_PLANAR;
150
151     VSTransformData *td = &(tc->td);
152
153     VSFrameInfo fi_src;
154     VSFrameInfo fi_dest;
155
156     if (!vsFrameInfoInit(&fi_src, inlink->w, inlink->h,
157                          ff_av2vs_pixfmt(ctx, inlink->format)) ||
158         !vsFrameInfoInit(&fi_dest, inlink->w, inlink->h,
159                          ff_av2vs_pixfmt(ctx, inlink->format))) {
160         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "unknown pixel format: %i (%s)",
161                inlink->format, desc->name);
162         return AVERROR(EINVAL);
163     }
164
165     if ((!is_planar && fi_src.bytesPerPixel != av_get_bits_per_pixel(desc)/8) ||
166         fi_src.log2ChromaW != desc->log2_chroma_w ||
167         fi_src.log2ChromaH != desc->log2_chroma_h) {
168         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "pixel-format error: bpp %i<>%i  ",
169                fi_src.bytesPerPixel, av_get_bits_per_pixel(desc)/8);
170         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "chroma_subsampl: w: %i<>%i  h: %i<>%i\n",
171                fi_src.log2ChromaW, desc->log2_chroma_w,
172                fi_src.log2ChromaH, desc->log2_chroma_h);
173         return AVERROR(EINVAL);
174     }
175
176     // set values that are not initializes by the options
177     tc->conf.modName = "vidstabtransform";
178     tc->conf.verbose = 1 + tc->debug;
179     if (tc->tripod) {
180         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Virtual tripod mode: relative=0, smoothing=0\n");
181         tc->conf.relative  = 0;
182         tc->conf.smoothing = 0;
183     }
184     tc->conf.simpleMotionCalculation = 0;
185     tc->conf.storeTransforms         = tc->debug;
186     tc->conf.smoothZoom              = 0;
187
188     if (vsTransformDataInit(td, &tc->conf, &fi_src, &fi_dest) != VS_OK) {
189         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "initialization of vid.stab transform failed, please report a BUG\n");
190         return AVERROR(EINVAL);
191     }
192
193     vsTransformGetConfig(&tc->conf, td);
194     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Video transformation/stabilization settings (pass 2/2):\n");
195     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    input     = %s\n", tc->input);
196     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    smoothing = %d\n", tc->conf.smoothing);
197     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    optalgo   = %s\n",
198            tc->conf.camPathAlgo == VSOptimalL1 ? "opt" :
199            (tc->conf.camPathAlgo == VSGaussian ? "gauss" : "avg"));
200     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    maxshift  = %d\n", tc->conf.maxShift);
201     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    maxangle  = %f\n", tc->conf.maxAngle);
202     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    crop      = %s\n", tc->conf.crop ? "Black" : "Keep");
203     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    relative  = %s\n", tc->conf.relative ? "True": "False");
204     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    invert    = %s\n", tc->conf.invert ? "True" : "False");
205     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    zoom      = %f\n", tc->conf.zoom);
206     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    optzoom   = %s\n",
207            tc->conf.optZoom == 1 ? "Static (1)" : (tc->conf.optZoom == 2 ? "Dynamic (2)" : "Off (0)"));
208     if (tc->conf.optZoom == 2)
209         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    zoomspeed = %g\n", tc->conf.zoomSpeed);
210     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "    interpol  = %s\n", getInterpolationTypeName(tc->conf.interpolType));
211
212     f = fopen(tc->input, "r");
213     if (!f) {
214         int ret = AVERROR(errno);
215         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "cannot open input file %s\n", tc->input);
216         return ret;
217     } else {
218         VSManyLocalMotions mlms;
219         if (vsReadLocalMotionsFile(f, &mlms) == VS_OK) {
220             // calculate the actual transforms from the local motions
221             if (vsLocalmotions2Transforms(td, &mlms, &tc->trans) != VS_OK) {
222                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "calculating transformations failed\n");
223                 return AVERROR(EINVAL);
224             }
225         } else { // try to read old format
226             if (!vsReadOldTransforms(td, f, &tc->trans)) { /* read input file */
227                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "error parsing input file %s\n", tc->input);
228                 return AVERROR(EINVAL);
229             }
230         }
231     }
232     fclose(f);
233
234     if (vsPreprocessTransforms(td, &tc->trans) != VS_OK) {
235         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "error while preprocessing transforms\n");
236         return AVERROR(EINVAL);
237     }
238
239     // TODO: add sharpening, so far the user needs to call the unsharp filter manually
240     return 0;
241 }
242
243
244 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
245 {
246     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
247     TransformContext *tc = ctx->priv;
248     VSTransformData* td = &(tc->td);
249
250     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
251     int direct = 0;
252     AVFrame *out;
253     VSFrame inframe;
254     int plane;
255
256     if (av_frame_is_writable(in)) {
257         direct = 1;
258         out = in;
259     } else {
260         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
261         if (!out) {
262             av_frame_free(&in);
263             return AVERROR(ENOMEM);
264         }
265         av_frame_copy_props(out, in);
266     }
267
268     for (plane = 0; plane < vsTransformGetSrcFrameInfo(td)->planes; plane++) {
269         inframe.data[plane] = in->data[plane];
270         inframe.linesize[plane] = in->linesize[plane];
271     }
272     if (direct) {
273         vsTransformPrepare(td, &inframe, &inframe);
274     } else { // separate frames
275         VSFrame outframe;
276         for (plane = 0; plane < vsTransformGetDestFrameInfo(td)->planes; plane++) {
277             outframe.data[plane] = out->data[plane];
278             outframe.linesize[plane] = out->linesize[plane];
279         }
280         vsTransformPrepare(td, &inframe, &outframe);
281     }
282
283     vsDoTransform(td, vsGetNextTransform(td, &tc->trans));
284
285     vsTransformFinish(td);
286
287     if (!direct)
288         av_frame_free(&in);
289
290     return ff_filter_frame(outlink, out);
291 }
292
293 static const AVFilterPad avfilter_vf_vidstabtransform_inputs[] = {
294     {
295         .name         = "default",
296         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
297         .filter_frame = filter_frame,
298         .config_props = config_input,
299     },
300     { NULL }
301 };
302
303 static const AVFilterPad avfilter_vf_vidstabtransform_outputs[] = {
304     {
305         .name = "default",
306         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
307     },
308     { NULL }
309 };
310
311 AVFilter ff_vf_vidstabtransform = {
312     .name          = "vidstabtransform",
313     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Transform the frames, "
314                                           "pass 2 of 2 for stabilization "
315                                           "(see vidstabdetect for pass 1)."),
316     .priv_size     = sizeof(TransformContext),
317     .init          = init,
318     .uninit        = uninit,
319     .query_formats = query_formats,
320     .inputs        = avfilter_vf_vidstabtransform_inputs,
321     .outputs       = avfilter_vf_vidstabtransform_outputs,
322     .priv_class    = &vidstabtransform_class,
323 };