avfilter/f_loop: make sure duration of frame is never zero
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_yadif.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2006-2011 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
3  *               2010      James Darnley <james.darnley@gmail.com>
4
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "libavutil/avassert.h"
23 #include "libavutil/cpu.h"
24 #include "libavutil/common.h"
25 #include "libavutil/opt.h"
26 #include "libavutil/pixdesc.h"
27 #include "libavutil/imgutils.h"
28 #include "avfilter.h"
29 #include "formats.h"
30 #include "internal.h"
31 #include "video.h"
32 #include "yadif.h"
33
34 typedef struct ThreadData {
35     AVFrame *frame;
36     int plane;
37     int w, h;
38     int parity;
39     int tff;
40 } ThreadData;
41
42 #define CHECK(j)\
43     {   int score = FFABS(cur[mrefs - 1 + (j)] - cur[prefs - 1 - (j)])\
44                   + FFABS(cur[mrefs  +(j)] - cur[prefs  -(j)])\
45                   + FFABS(cur[mrefs + 1 + (j)] - cur[prefs + 1 - (j)]);\
46         if (score < spatial_score) {\
47             spatial_score= score;\
48             spatial_pred= (cur[mrefs  +(j)] + cur[prefs  -(j)])>>1;\
49
50 /* The is_not_edge argument here controls when the code will enter a branch
51  * which reads up to and including x-3 and x+3. */
52
53 #define FILTER(start, end, is_not_edge) \
54     for (x = start;  x < end; x++) { \
55         int c = cur[mrefs]; \
56         int d = (prev2[0] + next2[0])>>1; \
57         int e = cur[prefs]; \
58         int temporal_diff0 = FFABS(prev2[0] - next2[0]); \
59         int temporal_diff1 =(FFABS(prev[mrefs] - c) + FFABS(prev[prefs] - e) )>>1; \
60         int temporal_diff2 =(FFABS(next[mrefs] - c) + FFABS(next[prefs] - e) )>>1; \
61         int diff = FFMAX3(temporal_diff0 >> 1, temporal_diff1, temporal_diff2); \
62         int spatial_pred = (c+e) >> 1; \
63  \
64         if (is_not_edge) {\
65             int spatial_score = FFABS(cur[mrefs - 1] - cur[prefs - 1]) + FFABS(c-e) \
66                               + FFABS(cur[mrefs + 1] - cur[prefs + 1]) - 1; \
67             CHECK(-1) CHECK(-2) }} }} \
68             CHECK( 1) CHECK( 2) }} }} \
69         }\
70  \
71         if (!(mode&2)) { \
72             int b = (prev2[2 * mrefs] + next2[2 * mrefs])>>1; \
73             int f = (prev2[2 * prefs] + next2[2 * prefs])>>1; \
74             int max = FFMAX3(d - e, d - c, FFMIN(b - c, f - e)); \
75             int min = FFMIN3(d - e, d - c, FFMAX(b - c, f - e)); \
76  \
77             diff = FFMAX3(diff, min, -max); \
78         } \
79  \
80         if (spatial_pred > d + diff) \
81            spatial_pred = d + diff; \
82         else if (spatial_pred < d - diff) \
83            spatial_pred = d - diff; \
84  \
85         dst[0] = spatial_pred; \
86  \
87         dst++; \
88         cur++; \
89         prev++; \
90         next++; \
91         prev2++; \
92         next2++; \
93     }
94
95 static void filter_line_c(void *dst1,
96                           void *prev1, void *cur1, void *next1,
97                           int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
98 {
99     uint8_t *dst  = dst1;
100     uint8_t *prev = prev1;
101     uint8_t *cur  = cur1;
102     uint8_t *next = next1;
103     int x;
104     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
105     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
106
107     /* The function is called with the pointers already pointing to data[3] and
108      * with 6 subtracted from the width.  This allows the FILTER macro to be
109      * called so that it processes all the pixels normally.  A constant value of
110      * true for is_not_edge lets the compiler ignore the if statement. */
111     FILTER(0, w, 1)
112 }
113
114 #define MAX_ALIGN 8
115 static void filter_edges(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
116                          int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
117 {
118     uint8_t *dst  = dst1;
119     uint8_t *prev = prev1;
120     uint8_t *cur  = cur1;
121     uint8_t *next = next1;
122     int x;
123     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
124     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
125
126     const int edge = MAX_ALIGN - 1;
127
128     /* Only edge pixels need to be processed here.  A constant value of false
129      * for is_not_edge should let the compiler ignore the whole branch. */
130     FILTER(0, 3, 0)
131
132     dst  = (uint8_t*)dst1  + w - edge;
133     prev = (uint8_t*)prev1 + w - edge;
134     cur  = (uint8_t*)cur1  + w - edge;
135     next = (uint8_t*)next1 + w - edge;
136     prev2 = (uint8_t*)(parity ? prev : cur);
137     next2 = (uint8_t*)(parity ? cur  : next);
138
139     FILTER(w - edge, w - 3, 1)
140     FILTER(w - 3, w, 0)
141 }
142
143
144 static void filter_line_c_16bit(void *dst1,
145                                 void *prev1, void *cur1, void *next1,
146                                 int w, int prefs, int mrefs, int parity,
147                                 int mode)
148 {
149     uint16_t *dst  = dst1;
150     uint16_t *prev = prev1;
151     uint16_t *cur  = cur1;
152     uint16_t *next = next1;
153     int x;
154     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
155     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
156     mrefs /= 2;
157     prefs /= 2;
158
159     FILTER(0, w, 1)
160 }
161
162 static void filter_edges_16bit(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
163                                int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
164 {
165     uint16_t *dst  = dst1;
166     uint16_t *prev = prev1;
167     uint16_t *cur  = cur1;
168     uint16_t *next = next1;
169     int x;
170     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
171     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
172
173     const int edge = MAX_ALIGN / 2 - 1;
174
175     mrefs /= 2;
176     prefs /= 2;
177
178     FILTER(0, 3, 0)
179
180     dst   = (uint16_t*)dst1  + w - edge;
181     prev  = (uint16_t*)prev1 + w - edge;
182     cur   = (uint16_t*)cur1  + w - edge;
183     next  = (uint16_t*)next1 + w - edge;
184     prev2 = (uint16_t*)(parity ? prev : cur);
185     next2 = (uint16_t*)(parity ? cur  : next);
186
187     FILTER(w - edge, w - 3, 1)
188     FILTER(w - 3, w, 0)
189 }
190
191 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
192 {
193     YADIFContext *s = ctx->priv;
194     ThreadData *td  = arg;
195     int refs = s->cur->linesize[td->plane];
196     int df = (s->csp->comp[td->plane].depth + 7) / 8;
197     int pix_3 = 3 * df;
198     int slice_start = (td->h *  jobnr   ) / nb_jobs;
199     int slice_end   = (td->h * (jobnr+1)) / nb_jobs;
200     int y;
201     int edge = 3 + MAX_ALIGN / df - 1;
202
203     /* filtering reads 3 pixels to the left/right; to avoid invalid reads,
204      * we need to call the c variant which avoids this for border pixels
205      */
206     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
207         if ((y ^ td->parity) & 1) {
208             uint8_t *prev = &s->prev->data[td->plane][y * refs];
209             uint8_t *cur  = &s->cur ->data[td->plane][y * refs];
210             uint8_t *next = &s->next->data[td->plane][y * refs];
211             uint8_t *dst  = &td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]];
212             int     mode  = y == 1 || y + 2 == td->h ? 2 : s->mode;
213             s->filter_line(dst + pix_3, prev + pix_3, cur + pix_3,
214                            next + pix_3, td->w - edge,
215                            y + 1 < td->h ? refs : -refs,
216                            y ? -refs : refs,
217                            td->parity ^ td->tff, mode);
218             s->filter_edges(dst, prev, cur, next, td->w,
219                             y + 1 < td->h ? refs : -refs,
220                             y ? -refs : refs,
221                             td->parity ^ td->tff, mode);
222         } else {
223             memcpy(&td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]],
224                    &s->cur->data[td->plane][y * refs], td->w * df);
225         }
226     }
227     return 0;
228 }
229
230 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dstpic,
231                    int parity, int tff)
232 {
233     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
234     ThreadData td = { .frame = dstpic, .parity = parity, .tff = tff };
235     int i;
236
237     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++) {
238         int w = dstpic->width;
239         int h = dstpic->height;
240
241         if (i == 1 || i == 2) {
242             w = AV_CEIL_RSHIFT(w, yadif->csp->log2_chroma_w);
243             h = AV_CEIL_RSHIFT(h, yadif->csp->log2_chroma_h);
244         }
245
246
247         td.w       = w;
248         td.h       = h;
249         td.plane   = i;
250
251         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
252     }
253
254     emms_c();
255 }
256
257 static int return_frame(AVFilterContext *ctx, int is_second)
258 {
259     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
260     AVFilterLink *link  = ctx->outputs[0];
261     int tff, ret;
262
263     if (yadif->parity == -1) {
264         tff = yadif->cur->interlaced_frame ?
265               yadif->cur->top_field_first : 1;
266     } else {
267         tff = yadif->parity ^ 1;
268     }
269
270     if (is_second) {
271         yadif->out = ff_get_video_buffer(link, link->w, link->h);
272         if (!yadif->out)
273             return AVERROR(ENOMEM);
274
275         av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
276         yadif->out->interlaced_frame = 0;
277     }
278
279     filter(ctx, yadif->out, tff ^ !is_second, tff);
280
281     if (is_second) {
282         int64_t cur_pts  = yadif->cur->pts;
283         int64_t next_pts = yadif->next->pts;
284
285         if (next_pts != AV_NOPTS_VALUE && cur_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
286             yadif->out->pts = cur_pts + next_pts;
287         } else {
288             yadif->out->pts = AV_NOPTS_VALUE;
289         }
290     }
291     ret = ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
292
293     yadif->frame_pending = (yadif->mode&1) && !is_second;
294     return ret;
295 }
296
297 static int checkstride(YADIFContext *yadif, const AVFrame *a, const AVFrame *b)
298 {
299     int i;
300     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++)
301         if (a->linesize[i] != b->linesize[i])
302             return 1;
303     return 0;
304 }
305
306 static void fixstride(AVFilterLink *link, AVFrame *f)
307 {
308     AVFrame *dst = ff_default_get_video_buffer(link, f->width, f->height);
309     if(!dst)
310         return;
311     av_frame_copy_props(dst, f);
312     av_image_copy(dst->data, dst->linesize,
313                   (const uint8_t **)f->data, f->linesize,
314                   dst->format, dst->width, dst->height);
315     av_frame_unref(f);
316     av_frame_move_ref(f, dst);
317     av_frame_free(&dst);
318 }
319
320 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *frame)
321 {
322     AVFilterContext *ctx = link->dst;
323     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
324
325     av_assert0(frame);
326
327     if (yadif->frame_pending)
328         return_frame(ctx, 1);
329
330     if (yadif->prev)
331         av_frame_free(&yadif->prev);
332     yadif->prev = yadif->cur;
333     yadif->cur  = yadif->next;
334     yadif->next = frame;
335
336     if (!yadif->cur &&
337         !(yadif->cur = av_frame_clone(yadif->next)))
338         return AVERROR(ENOMEM);
339
340     if (checkstride(yadif, yadif->next, yadif->cur)) {
341         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Reallocating frame due to differing stride\n");
342         fixstride(link, yadif->next);
343     }
344     if (checkstride(yadif, yadif->next, yadif->cur))
345         fixstride(link, yadif->cur);
346     if (yadif->prev && checkstride(yadif, yadif->next, yadif->prev))
347         fixstride(link, yadif->prev);
348     if (checkstride(yadif, yadif->next, yadif->cur) || (yadif->prev && checkstride(yadif, yadif->next, yadif->prev))) {
349         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to reallocate frame\n");
350         return -1;
351     }
352
353     if (!yadif->prev)
354         return 0;
355
356     if ((yadif->deint && !yadif->cur->interlaced_frame) ||
357         ctx->is_disabled ||
358         (yadif->deint && !yadif->prev->interlaced_frame && yadif->prev->repeat_pict) ||
359         (yadif->deint && !yadif->next->interlaced_frame && yadif->next->repeat_pict)
360     ) {
361         yadif->out  = av_frame_clone(yadif->cur);
362         if (!yadif->out)
363             return AVERROR(ENOMEM);
364
365         av_frame_free(&yadif->prev);
366         if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
367             yadif->out->pts *= 2;
368         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
369     }
370
371     yadif->out = ff_get_video_buffer(ctx->outputs[0], link->w, link->h);
372     if (!yadif->out)
373         return AVERROR(ENOMEM);
374
375     av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
376     yadif->out->interlaced_frame = 0;
377
378     if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
379         yadif->out->pts *= 2;
380
381     return return_frame(ctx, 0);
382 }
383
384 static int request_frame(AVFilterLink *link)
385 {
386     AVFilterContext *ctx = link->src;
387     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
388     int ret;
389
390     if (yadif->frame_pending) {
391         return_frame(ctx, 1);
392         return 0;
393     }
394
395     if (yadif->eof)
396         return AVERROR_EOF;
397
398     ret  = ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
399
400     if (ret == AVERROR_EOF && yadif->cur) {
401         AVFrame *next = av_frame_clone(yadif->next);
402
403         if (!next)
404             return AVERROR(ENOMEM);
405
406         next->pts = yadif->next->pts * 2 - yadif->cur->pts;
407
408         filter_frame(ctx->inputs[0], next);
409         yadif->eof = 1;
410     } else if (ret < 0) {
411         return ret;
412     }
413
414     return 0;
415 }
416
417 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
418 {
419     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
420
421     av_frame_free(&yadif->prev);
422     av_frame_free(&yadif->cur );
423     av_frame_free(&yadif->next);
424 }
425
426 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
427 {
428     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
429         AV_PIX_FMT_YUV420P,
430         AV_PIX_FMT_YUV422P,
431         AV_PIX_FMT_YUV444P,
432         AV_PIX_FMT_YUV410P,
433         AV_PIX_FMT_YUV411P,
434         AV_PIX_FMT_GRAY8,
435         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
436         AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
437         AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
438         AV_PIX_FMT_GRAY16,
439         AV_PIX_FMT_YUV440P,
440         AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
441         AV_PIX_FMT_YUV420P9,
442         AV_PIX_FMT_YUV422P9,
443         AV_PIX_FMT_YUV444P9,
444         AV_PIX_FMT_YUV420P10,
445         AV_PIX_FMT_YUV422P10,
446         AV_PIX_FMT_YUV444P10,
447         AV_PIX_FMT_YUV420P12,
448         AV_PIX_FMT_YUV422P12,
449         AV_PIX_FMT_YUV444P12,
450         AV_PIX_FMT_YUV420P14,
451         AV_PIX_FMT_YUV422P14,
452         AV_PIX_FMT_YUV444P14,
453         AV_PIX_FMT_YUV420P16,
454         AV_PIX_FMT_YUV422P16,
455         AV_PIX_FMT_YUV444P16,
456         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
457         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
458         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
459         AV_PIX_FMT_GBRP,
460         AV_PIX_FMT_GBRP9,
461         AV_PIX_FMT_GBRP10,
462         AV_PIX_FMT_GBRP12,
463         AV_PIX_FMT_GBRP14,
464         AV_PIX_FMT_GBRP16,
465         AV_PIX_FMT_GBRAP,
466         AV_PIX_FMT_NONE
467     };
468
469     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
470     if (!fmts_list)
471         return AVERROR(ENOMEM);
472     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
473 }
474
475 static int config_props(AVFilterLink *link)
476 {
477     AVFilterContext *ctx = link->src;
478     YADIFContext *s = ctx->priv;
479
480     link->time_base.num = ctx->inputs[0]->time_base.num;
481     link->time_base.den = ctx->inputs[0]->time_base.den * 2;
482     link->w             = ctx->inputs[0]->w;
483     link->h             = ctx->inputs[0]->h;
484
485     if(s->mode & 1)
486         link->frame_rate = av_mul_q(ctx->inputs[0]->frame_rate,
487                                     (AVRational){2, 1});
488
489     if (link->w < 3 || link->h < 3) {
490         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Video of less than 3 columns or lines is not supported\n");
491         return AVERROR(EINVAL);
492     }
493
494     s->csp = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
495     if (s->csp->comp[0].depth > 8) {
496         s->filter_line  = filter_line_c_16bit;
497         s->filter_edges = filter_edges_16bit;
498     } else {
499         s->filter_line  = filter_line_c;
500         s->filter_edges = filter_edges;
501     }
502
503     if (ARCH_X86)
504         ff_yadif_init_x86(s);
505
506     return 0;
507 }
508
509
510 #define OFFSET(x) offsetof(YADIFContext, x)
511 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
512
513 #define CONST(name, help, val, unit) { name, help, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=val}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, unit }
514
515 static const AVOption yadif_options[] = {
516     { "mode",   "specify the interlacing mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_MODE_SEND_FRAME}, 0, 3, FLAGS, "mode"},
517     CONST("send_frame",           "send one frame for each frame",                                     YADIF_MODE_SEND_FRAME,           "mode"),
518     CONST("send_field",           "send one frame for each field",                                     YADIF_MODE_SEND_FIELD,           "mode"),
519     CONST("send_frame_nospatial", "send one frame for each frame, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FRAME_NOSPATIAL, "mode"),
520     CONST("send_field_nospatial", "send one frame for each field, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FIELD_NOSPATIAL, "mode"),
521
522     { "parity", "specify the assumed picture field parity", OFFSET(parity), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_PARITY_AUTO}, -1, 1, FLAGS, "parity" },
523     CONST("tff",  "assume top field first",    YADIF_PARITY_TFF,  "parity"),
524     CONST("bff",  "assume bottom field first", YADIF_PARITY_BFF,  "parity"),
525     CONST("auto", "auto detect parity",        YADIF_PARITY_AUTO, "parity"),
526
527     { "deint", "specify which frames to deinterlace", OFFSET(deint), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_DEINT_ALL}, 0, 1, FLAGS, "deint" },
528     CONST("all",        "deinterlace all frames",                       YADIF_DEINT_ALL,         "deint"),
529     CONST("interlaced", "only deinterlace frames marked as interlaced", YADIF_DEINT_INTERLACED,  "deint"),
530
531     { NULL }
532 };
533
534 AVFILTER_DEFINE_CLASS(yadif);
535
536 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_inputs[] = {
537     {
538         .name          = "default",
539         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
540         .filter_frame  = filter_frame,
541     },
542     { NULL }
543 };
544
545 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_outputs[] = {
546     {
547         .name          = "default",
548         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
549         .request_frame = request_frame,
550         .config_props  = config_props,
551     },
552     { NULL }
553 };
554
555 AVFilter ff_vf_yadif = {
556     .name          = "yadif",
557     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace the input image."),
558     .priv_size     = sizeof(YADIFContext),
559     .priv_class    = &yadif_class,
560     .uninit        = uninit,
561     .query_formats = query_formats,
562     .inputs        = avfilter_vf_yadif_inputs,
563     .outputs       = avfilter_vf_yadif_outputs,
564     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
565 };