yadif sse2/ssse3 optimizations
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_yadif.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2006-2010 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  * (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
14  * GNU General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
17  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
19  */
20
21 #include "libavutil/cpu.h"
22 #include "libavutil/common.h"
23 #include "avfilter.h"
24 #include "yadif.h"
25
26 #undef NDEBUG
27 #include <assert.h>
28
29 typedef struct {
30     /**
31      * 0: send 1 frame for each frame
32      * 1: send 1 frame for each field
33      * 2: like 0 but skips spatial interlacing check
34      * 3: like 1 but skips spatial interlacing check
35      */
36     int mode;
37
38     /**
39      *  0: bottom field first
40      *  1: top field first
41      * -1: auto-detection
42      */
43     int parity;
44
45     int frame_pending;
46
47     AVFilterBufferRef *cur;
48     AVFilterBufferRef *next;
49     AVFilterBufferRef *prev;
50     AVFilterBufferRef *out;
51     void (*filter_line)(uint8_t *dst,
52                         uint8_t *prev, uint8_t *cur, uint8_t *next,
53                         int w, int refs, int parity, int mode);
54 } YADIFContext;
55
56 static void filter_line_c(uint8_t *dst,
57                           uint8_t *prev, uint8_t *cur, uint8_t *next,
58                           int w, int refs, int parity, int mode)
59 {
60     int x;
61     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
62     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
63     for (x = 0;  x < w; x++) {
64         int c = cur[-refs];
65         int d = (prev2[0] + next2[0])>>1;
66         int e = cur[+refs];
67         int temporal_diff0 = FFABS(prev2[0] - next2[0]);
68         int temporal_diff1 =(FFABS(prev[-refs] - c) + FFABS(prev[+refs] - e) )>>1;
69         int temporal_diff2 =(FFABS(next[-refs] - c) + FFABS(next[+refs] - e) )>>1;
70         int diff = FFMAX3(temporal_diff0>>1, temporal_diff1, temporal_diff2);
71         int spatial_pred = (c+e)>>1;
72         int spatial_score = FFABS(cur[-refs-1] - cur[+refs-1]) + FFABS(c-e)
73                           + FFABS(cur[-refs+1] - cur[+refs+1]) - 1;
74
75 #define CHECK(j)\
76     {   int score = FFABS(cur[-refs-1+j] - cur[+refs-1-j])\
77                   + FFABS(cur[-refs  +j] - cur[+refs  -j])\
78                   + FFABS(cur[-refs+1+j] - cur[+refs+1-j]);\
79         if (score < spatial_score) {\
80             spatial_score= score;\
81             spatial_pred= (cur[-refs  +j] + cur[+refs  -j])>>1;\
82
83         CHECK(-1) CHECK(-2) }} }}
84         CHECK( 1) CHECK( 2) }} }}
85
86         if (mode < 2) {
87             int b = (prev2[-2*refs] + next2[-2*refs])>>1;
88             int f = (prev2[+2*refs] + next2[+2*refs])>>1;
89 #if 0
90             int a = cur[-3*refs];
91             int g = cur[+3*refs];
92             int max = FFMAX3(d-e, d-c, FFMIN3(FFMAX(b-c,f-e),FFMAX(b-c,b-a),FFMAX(f-g,f-e)) );
93             int min = FFMIN3(d-e, d-c, FFMAX3(FFMIN(b-c,f-e),FFMIN(b-c,b-a),FFMIN(f-g,f-e)) );
94 #else
95             int max = FFMAX3(d-e, d-c, FFMIN(b-c, f-e));
96             int min = FFMIN3(d-e, d-c, FFMAX(b-c, f-e));
97 #endif
98
99             diff = FFMAX3(diff, min, -max);
100         }
101
102         if (spatial_pred > d + diff)
103            spatial_pred = d + diff;
104         else if (spatial_pred < d - diff)
105            spatial_pred = d - diff;
106
107         dst[0] = spatial_pred;
108
109         dst++;
110         cur++;
111         prev++;
112         next++;
113         prev2++;
114         next2++;
115     }
116 }
117
118 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFilterBufferRef *dstpic,
119                    int parity, int tff)
120 {
121     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
122     int y, i;
123
124     for (i = 0; i < 3; i++) {
125         int is_chroma = !!i;
126         int w = dstpic->video->w >> is_chroma;
127         int h = dstpic->video->h >> is_chroma;
128         int refs = yadif->cur->linesize[i];
129
130         for (y = 0; y < h; y++) {
131             if ((y ^ parity) & 1) {
132                 uint8_t *prev = &yadif->prev->data[i][y*refs];
133                 uint8_t *cur  = &yadif->cur ->data[i][y*refs];
134                 uint8_t *next = &yadif->next->data[i][y*refs];
135                 uint8_t *dst  = &dstpic->data[i][y*dstpic->linesize[i]];
136                 yadif->filter_line(dst, prev, cur, next, w, refs, parity ^ tff, yadif->mode);
137             } else {
138                 memcpy(&dstpic->data[i][y*dstpic->linesize[i]],
139                        &yadif->cur->data[i][y*refs], w);
140             }
141         }
142     }
143 #if HAVE_MMX
144     __asm__ volatile("emms \n\t" : : : "memory");
145 #endif
146 }
147
148 static AVFilterBufferRef *get_video_buffer(AVFilterLink *link, int perms, int w, int h)
149 {
150     AVFilterBufferRef *picref;
151     int width = FFALIGN(w, 32);
152     int height= FFALIGN(h+6, 32);
153     int i;
154
155     picref = avfilter_default_get_video_buffer(link, perms, width, height);
156
157     picref->video->w = w;
158     picref->video->h = h;
159
160     for (i = 0; i < 3; i++)
161         picref->data[i] += 3 * picref->linesize[i];
162
163     return picref;
164 }
165
166 static void return_frame(AVFilterContext *ctx, int is_second)
167 {
168     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
169     AVFilterLink *link= ctx->outputs[0];
170     int tff = yadif->parity == -1 ? yadif->cur->video->top_field_first : (yadif->parity^1);
171
172     if (is_second)
173         yadif->out = avfilter_get_video_buffer(link, AV_PERM_WRITE | AV_PERM_PRESERVE |
174                                                AV_PERM_REUSE, link->w, link->h);
175
176     filter(ctx, yadif->out, tff ^ !is_second, tff);
177
178     if (is_second) {
179         if (yadif->next->pts != AV_NOPTS_VALUE &&
180             yadif->cur->pts != AV_NOPTS_VALUE) {
181             yadif->out->pts =
182                 (yadif->next->pts&yadif->cur->pts) +
183                 ((yadif->next->pts^yadif->cur->pts)>>1);
184         } else {
185             yadif->out->pts = AV_NOPTS_VALUE;
186         }
187         avfilter_start_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
188     }
189     avfilter_draw_slice(ctx->outputs[0], 0, link->h, 1);
190     avfilter_end_frame(ctx->outputs[0]);
191
192     yadif->frame_pending = (yadif->mode&1) && !is_second;
193 }
194
195 static void start_frame(AVFilterLink *link, AVFilterBufferRef *picref)
196 {
197     AVFilterContext *ctx = link->dst;
198     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
199
200     if (yadif->frame_pending)
201         return_frame(ctx, 1);
202
203     if (yadif->prev)
204         avfilter_unref_buffer(yadif->prev);
205     yadif->prev = yadif->cur;
206     yadif->cur  = yadif->next;
207     yadif->next = picref;
208
209     if (!yadif->cur)
210         return;
211
212     if (!yadif->prev)
213         yadif->prev = avfilter_ref_buffer(yadif->cur, AV_PERM_READ);
214
215     yadif->out = avfilter_get_video_buffer(ctx->outputs[0], AV_PERM_WRITE | AV_PERM_PRESERVE |
216                                        AV_PERM_REUSE, link->w, link->h);
217
218     avfilter_copy_buffer_ref_props(yadif->out, yadif->cur);
219     yadif->out->video->interlaced = 0;
220     avfilter_start_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
221 }
222
223 static void end_frame(AVFilterLink *link)
224 {
225     AVFilterContext *ctx = link->dst;
226     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
227
228     if (!yadif->out)
229         return;
230
231     return_frame(ctx, 0);
232 }
233
234 static int request_frame(AVFilterLink *link)
235 {
236     AVFilterContext *ctx = link->src;
237     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
238
239     if (yadif->frame_pending) {
240         return_frame(ctx, 1);
241         return 0;
242     }
243
244     do {
245         int ret;
246
247         if ((ret = avfilter_request_frame(link->src->inputs[0])))
248             return ret;
249     } while (!yadif->cur);
250
251     return 0;
252 }
253
254 static int poll_frame(AVFilterLink *link)
255 {
256     YADIFContext *yadif = link->src->priv;
257     int ret, val;
258
259     if (yadif->frame_pending)
260         return 1;
261
262     val = avfilter_poll_frame(link->src->inputs[0]);
263
264     if (val==1 && !yadif->next) { //FIXME change API to not requre this red tape
265         if ((ret = avfilter_request_frame(link->src->inputs[0])) < 0)
266             return ret;
267         val = avfilter_poll_frame(link->src->inputs[0]);
268     }
269     assert(yadif->next);
270
271     return val * ((yadif->mode&1)+1);
272 }
273
274 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
275 {
276     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
277
278     if (yadif->prev) avfilter_unref_buffer(yadif->prev);
279     if (yadif->cur ) avfilter_unref_buffer(yadif->cur );
280     if (yadif->next) avfilter_unref_buffer(yadif->next);
281 }
282
283 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
284 {
285     static const enum PixelFormat pix_fmts[] = {
286         PIX_FMT_YUV420P,
287         PIX_FMT_GRAY8,
288         PIX_FMT_NONE
289     };
290
291     avfilter_set_common_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
292
293     return 0;
294 }
295
296 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
297 {
298     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
299     av_unused int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
300
301     yadif->mode = 0;
302     yadif->parity = -1;
303
304     if (args) sscanf(args, "%d:%d", &yadif->mode, &yadif->parity);
305
306     yadif->filter_line = filter_line_c;
307     if (HAVE_SSSE3 && cpu_flags & AV_CPU_FLAG_SSSE3)
308         yadif->filter_line = ff_yadif_filter_line_ssse3;
309     else if (HAVE_SSE && cpu_flags & AV_CPU_FLAG_SSE2)
310         yadif->filter_line = ff_yadif_filter_line_sse2;
311     else if (HAVE_MMX && cpu_flags & AV_CPU_FLAG_MMX)
312         yadif->filter_line = ff_yadif_filter_line_mmx;
313
314     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "mode:%d parity:%d\n", yadif->mode, yadif->parity);
315
316     return 0;
317 }
318
319 static void null_draw_slice(AVFilterLink *link, int y, int h, int slice_dir) { }
320
321 AVFilter avfilter_vf_yadif = {
322     .name          = "yadif",
323     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace the input image"),
324
325     .priv_size     = sizeof(YADIFContext),
326     .init          = init,
327     .uninit        = uninit,
328     .query_formats = query_formats,
329
330     .inputs    = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
331                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
332                                     .start_frame      = start_frame,
333                                     .get_video_buffer = get_video_buffer,
334                                     .draw_slice       = null_draw_slice,
335                                     .end_frame        = end_frame, },
336                                   { .name = NULL}},
337
338     .outputs   = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
339                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
340                                     .poll_frame       = poll_frame,
341                                     .request_frame    = request_frame, },
342                                   { .name = NULL}},
343 };