yadif: support more than yuv420p.
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_yadif.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2006-2010 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
3  *
4  * This file is part of Libav.
5  *
6  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 "libavutil/pixdesc.h"
24 #include "avfilter.h"
25 #include "yadif.h"
26
27 #undef NDEBUG
28 #include <assert.h>
29
30 typedef struct {
31     /**
32      * 0: send 1 frame for each frame
33      * 1: send 1 frame for each field
34      * 2: like 0 but skips spatial interlacing check
35      * 3: like 1 but skips spatial interlacing check
36      */
37     int mode;
38
39     /**
40      *  0: bottom field first
41      *  1: top field first
42      * -1: auto-detection
43      */
44     int parity;
45
46     int frame_pending;
47
48     AVFilterBufferRef *cur;
49     AVFilterBufferRef *next;
50     AVFilterBufferRef *prev;
51     AVFilterBufferRef *out;
52     void (*filter_line)(uint8_t *dst,
53                         uint8_t *prev, uint8_t *cur, uint8_t *next,
54                         int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode);
55
56     const AVPixFmtDescriptor *csp;
57 } YADIFContext;
58
59 static void filter_line_c(uint8_t *dst,
60                           uint8_t *prev, uint8_t *cur, uint8_t *next,
61                           int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
62 {
63     int x;
64     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
65     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
66     for (x = 0;  x < w; x++) {
67         int c = cur[mrefs];
68         int d = (prev2[0] + next2[0])>>1;
69         int e = cur[prefs];
70         int temporal_diff0 = FFABS(prev2[0] - next2[0]);
71         int temporal_diff1 =(FFABS(prev[mrefs] - c) + FFABS(prev[prefs] - e) )>>1;
72         int temporal_diff2 =(FFABS(next[mrefs] - c) + FFABS(next[prefs] - e) )>>1;
73         int diff = FFMAX3(temporal_diff0>>1, temporal_diff1, temporal_diff2);
74         int spatial_pred = (c+e)>>1;
75         int spatial_score = FFABS(cur[mrefs-1] - cur[prefs-1]) + FFABS(c-e)
76                           + FFABS(cur[mrefs+1] - cur[prefs+1]) - 1;
77
78 #define CHECK(j)\
79     {   int score = FFABS(cur[mrefs-1+(j)] - cur[prefs-1-(j)])\
80                   + FFABS(cur[mrefs  +(j)] - cur[prefs  -(j)])\
81                   + FFABS(cur[mrefs+1+(j)] - cur[prefs+1-(j)]);\
82         if (score < spatial_score) {\
83             spatial_score= score;\
84             spatial_pred= (cur[mrefs  +(j)] + cur[prefs  -(j)])>>1;\
85
86         CHECK(-1) CHECK(-2) }} }}
87         CHECK( 1) CHECK( 2) }} }}
88
89         if (mode < 2) {
90             int b = (prev2[2*mrefs] + next2[2*mrefs])>>1;
91             int f = (prev2[2*prefs] + next2[2*prefs])>>1;
92 #if 0
93             int a = cur[-3*refs];
94             int g = cur[+3*refs];
95             int max = FFMAX3(d-e, d-c, FFMIN3(FFMAX(b-c,f-e),FFMAX(b-c,b-a),FFMAX(f-g,f-e)) );
96             int min = FFMIN3(d-e, d-c, FFMAX3(FFMIN(b-c,f-e),FFMIN(b-c,b-a),FFMIN(f-g,f-e)) );
97 #else
98             int max = FFMAX3(d-e, d-c, FFMIN(b-c, f-e));
99             int min = FFMIN3(d-e, d-c, FFMAX(b-c, f-e));
100 #endif
101
102             diff = FFMAX3(diff, min, -max);
103         }
104
105         if (spatial_pred > d + diff)
106            spatial_pred = d + diff;
107         else if (spatial_pred < d - diff)
108            spatial_pred = d - diff;
109
110         dst[0] = spatial_pred;
111
112         dst++;
113         cur++;
114         prev++;
115         next++;
116         prev2++;
117         next2++;
118     }
119 }
120
121 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFilterBufferRef *dstpic,
122                    int parity, int tff)
123 {
124     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
125     int y, i;
126
127     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++) {
128         int w = dstpic->video->w;
129         int h = dstpic->video->h;
130         int refs = yadif->cur->linesize[i];
131
132         if (i) {
133         /* Why is this not part of the per-plane description thing? */
134             w >>= yadif->csp->log2_chroma_w;
135             h >>= yadif->csp->log2_chroma_h;
136         }
137
138         for (y = 0; y < h; y++) {
139             if ((y ^ parity) & 1) {
140                 uint8_t *prev = &yadif->prev->data[i][y*refs];
141                 uint8_t *cur  = &yadif->cur ->data[i][y*refs];
142                 uint8_t *next = &yadif->next->data[i][y*refs];
143                 uint8_t *dst  = &dstpic->data[i][y*dstpic->linesize[i]];
144                 int     mode  = y==1 || y+2==h ? 2 : yadif->mode;
145                 yadif->filter_line(dst, prev, cur, next, w, y+1<h ? refs : -refs, y ? -refs : refs, parity ^ tff, mode);
146             } else {
147                 memcpy(&dstpic->data[i][y*dstpic->linesize[i]],
148                        &yadif->cur->data[i][y*refs], w);
149             }
150         }
151     }
152 #if HAVE_MMX
153     __asm__ volatile("emms \n\t" : : : "memory");
154 #endif
155 }
156
157 static AVFilterBufferRef *get_video_buffer(AVFilterLink *link, int perms, int w, int h)
158 {
159     AVFilterBufferRef *picref;
160     int width = FFALIGN(w, 32);
161     int height= FFALIGN(h+2, 32);
162     int i;
163
164     picref = avfilter_default_get_video_buffer(link, perms, width, height);
165
166     picref->video->w = w;
167     picref->video->h = h;
168
169     for (i = 0; i < 3; i++)
170         picref->data[i] += picref->linesize[i];
171
172     return picref;
173 }
174
175 static void return_frame(AVFilterContext *ctx, int is_second)
176 {
177     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
178     AVFilterLink *link= ctx->outputs[0];
179     int tff;
180
181     if (yadif->parity == -1) {
182         tff = yadif->cur->video->interlaced ?
183             yadif->cur->video->top_field_first : 1;
184     } else {
185         tff = yadif->parity^1;
186     }
187
188     if (is_second)
189         yadif->out = avfilter_get_video_buffer(link, AV_PERM_WRITE | AV_PERM_PRESERVE |
190                                                AV_PERM_REUSE, link->w, link->h);
191
192     if (!yadif->csp)
193         yadif->csp = &av_pix_fmt_descriptors[link->format];
194
195     filter(ctx, yadif->out, tff ^ !is_second, tff);
196
197     if (is_second) {
198         if (yadif->next->pts != AV_NOPTS_VALUE &&
199             yadif->cur->pts != AV_NOPTS_VALUE) {
200             yadif->out->pts =
201                 (yadif->next->pts&yadif->cur->pts) +
202                 ((yadif->next->pts^yadif->cur->pts)>>1);
203         } else {
204             yadif->out->pts = AV_NOPTS_VALUE;
205         }
206         avfilter_start_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
207     }
208     avfilter_draw_slice(ctx->outputs[0], 0, link->h, 1);
209     avfilter_end_frame(ctx->outputs[0]);
210
211     yadif->frame_pending = (yadif->mode&1) && !is_second;
212 }
213
214 static void start_frame(AVFilterLink *link, AVFilterBufferRef *picref)
215 {
216     AVFilterContext *ctx = link->dst;
217     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
218
219     if (yadif->frame_pending)
220         return_frame(ctx, 1);
221
222     if (yadif->prev)
223         avfilter_unref_buffer(yadif->prev);
224     yadif->prev = yadif->cur;
225     yadif->cur  = yadif->next;
226     yadif->next = picref;
227
228     if (!yadif->cur)
229         return;
230
231     if (!yadif->prev)
232         yadif->prev = avfilter_ref_buffer(yadif->cur, AV_PERM_READ);
233
234     yadif->out = avfilter_get_video_buffer(ctx->outputs[0], AV_PERM_WRITE | AV_PERM_PRESERVE |
235                                        AV_PERM_REUSE, link->w, link->h);
236
237     avfilter_copy_buffer_ref_props(yadif->out, yadif->cur);
238     yadif->out->video->interlaced = 0;
239     avfilter_start_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
240 }
241
242 static void end_frame(AVFilterLink *link)
243 {
244     AVFilterContext *ctx = link->dst;
245     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
246
247     if (!yadif->out)
248         return;
249
250     return_frame(ctx, 0);
251 }
252
253 static int request_frame(AVFilterLink *link)
254 {
255     AVFilterContext *ctx = link->src;
256     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
257
258     if (yadif->frame_pending) {
259         return_frame(ctx, 1);
260         return 0;
261     }
262
263     do {
264         int ret;
265
266         if ((ret = avfilter_request_frame(link->src->inputs[0])))
267             return ret;
268     } while (!yadif->cur);
269
270     return 0;
271 }
272
273 static int poll_frame(AVFilterLink *link)
274 {
275     YADIFContext *yadif = link->src->priv;
276     int ret, val;
277
278     if (yadif->frame_pending)
279         return 1;
280
281     val = avfilter_poll_frame(link->src->inputs[0]);
282
283     if (val==1 && !yadif->next) { //FIXME change API to not requre this red tape
284         if ((ret = avfilter_request_frame(link->src->inputs[0])) < 0)
285             return ret;
286         val = avfilter_poll_frame(link->src->inputs[0]);
287     }
288     assert(yadif->next || !val);
289
290     return val * ((yadif->mode&1)+1);
291 }
292
293 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
294 {
295     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
296
297     if (yadif->prev) avfilter_unref_buffer(yadif->prev);
298     if (yadif->cur ) avfilter_unref_buffer(yadif->cur );
299     if (yadif->next) avfilter_unref_buffer(yadif->next);
300 }
301
302 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
303 {
304     static const enum PixelFormat pix_fmts[] = {
305         PIX_FMT_YUV420P,
306         PIX_FMT_YUV422P,
307         PIX_FMT_YUV444P,
308         PIX_FMT_YUV410P,
309         PIX_FMT_YUV411P,
310         PIX_FMT_GRAY8,
311         PIX_FMT_YUVJ420P,
312         PIX_FMT_YUVJ422P,
313         PIX_FMT_YUVJ444P,
314         PIX_FMT_YUV440P,
315         PIX_FMT_YUVJ440P,
316         PIX_FMT_NONE
317     };
318
319     avfilter_set_common_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
320
321     return 0;
322 }
323
324 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
325 {
326     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
327     av_unused int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
328
329     yadif->mode = 0;
330     yadif->parity = -1;
331     yadif->csp = NULL;
332
333     if (args) sscanf(args, "%d:%d", &yadif->mode, &yadif->parity);
334
335     yadif->filter_line = filter_line_c;
336     if (HAVE_SSSE3 && cpu_flags & AV_CPU_FLAG_SSSE3)
337         yadif->filter_line = ff_yadif_filter_line_ssse3;
338     else if (HAVE_SSE && cpu_flags & AV_CPU_FLAG_SSE2)
339         yadif->filter_line = ff_yadif_filter_line_sse2;
340     else if (HAVE_MMX && cpu_flags & AV_CPU_FLAG_MMX)
341         yadif->filter_line = ff_yadif_filter_line_mmx;
342
343     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "mode:%d parity:%d\n", yadif->mode, yadif->parity);
344
345     return 0;
346 }
347
348 static void null_draw_slice(AVFilterLink *link, int y, int h, int slice_dir) { }
349
350 AVFilter avfilter_vf_yadif = {
351     .name          = "yadif",
352     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace the input image"),
353
354     .priv_size     = sizeof(YADIFContext),
355     .init          = init,
356     .uninit        = uninit,
357     .query_formats = query_formats,
358
359     .inputs    = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
360                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
361                                     .start_frame      = start_frame,
362                                     .get_video_buffer = get_video_buffer,
363                                     .draw_slice       = null_draw_slice,
364                                     .end_frame        = end_frame, },
365                                   { .name = NULL}},
366
367     .outputs   = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
368                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
369                                     .poll_frame       = poll_frame,
370                                     .request_frame    = request_frame, },
371                                   { .name = NULL}},
372 };