avfilter/af_sofalizer: speed up fast convolution
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_zoompan.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2013 Paul B Mahol
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 #include "libavutil/avassert.h"
22 #include "libavutil/eval.h"
23 #include "libavutil/opt.h"
24 #include "libavutil/pixdesc.h"
25 #include "avfilter.h"
26 #include "filters.h"
27 #include "formats.h"
28 #include "internal.h"
29 #include "video.h"
30 #include "libswscale/swscale.h"
31
32 static const char *const var_names[] = {
33     "in_w",   "iw",
34     "in_h",   "ih",
35     "out_w",  "ow",
36     "out_h",  "oh",
37     "in",
38     "on",
39     "duration",
40     "pduration",
41     "time",
42     "frame",
43     "zoom",
44     "pzoom",
45     "x", "px",
46     "y", "py",
47     "a",
48     "sar",
49     "dar",
50     "hsub",
51     "vsub",
52     NULL
53 };
54
55 enum var_name {
56     VAR_IN_W,   VAR_IW,
57     VAR_IN_H,   VAR_IH,
58     VAR_OUT_W,  VAR_OW,
59     VAR_OUT_H,  VAR_OH,
60     VAR_IN,
61     VAR_ON,
62     VAR_DURATION,
63     VAR_PDURATION,
64     VAR_TIME,
65     VAR_FRAME,
66     VAR_ZOOM,
67     VAR_PZOOM,
68     VAR_X, VAR_PX,
69     VAR_Y, VAR_PY,
70     VAR_A,
71     VAR_SAR,
72     VAR_DAR,
73     VAR_HSUB,
74     VAR_VSUB,
75     VARS_NB
76 };
77
78 typedef struct ZPcontext {
79     const AVClass *class;
80     char *zoom_expr_str;
81     char *x_expr_str;
82     char *y_expr_str;
83     char *duration_expr_str;
84
85     AVExpr *zoom_expr, *x_expr, *y_expr;
86
87     int w, h;
88     double x, y;
89     double prev_zoom;
90     int prev_nb_frames;
91     struct SwsContext *sws;
92     int64_t frame_count;
93     const AVPixFmtDescriptor *desc;
94     AVFrame *in;
95     double var_values[VARS_NB];
96     int nb_frames;
97     int current_frame;
98     int finished;
99     AVRational framerate;
100 } ZPContext;
101
102 #define OFFSET(x) offsetof(ZPContext, x)
103 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
104 static const AVOption zoompan_options[] = {
105     { "zoom", "set the zoom expression", OFFSET(zoom_expr_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1" }, .flags = FLAGS },
106     { "z", "set the zoom expression", OFFSET(zoom_expr_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1" }, .flags = FLAGS },
107     { "x", "set the x expression", OFFSET(x_expr_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0"}, .flags = FLAGS },
108     { "y", "set the y expression", OFFSET(y_expr_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0"}, .flags = FLAGS },
109     { "d", "set the duration expression", OFFSET(duration_expr_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="90"}, .flags = FLAGS },
110     { "s", "set the output image size", OFFSET(w), AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str="hd720"}, .flags = FLAGS },
111     { "fps", "set the output framerate", OFFSET(framerate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, { .str = "25" }, 0, INT_MAX, .flags = FLAGS },
112     { NULL }
113 };
114
115 AVFILTER_DEFINE_CLASS(zoompan);
116
117 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
118 {
119     ZPContext *s = ctx->priv;
120
121     s->prev_zoom = 1;
122     return 0;
123 }
124
125 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
126 {
127     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
128     ZPContext *s = ctx->priv;
129     int ret;
130
131     outlink->w = s->w;
132     outlink->h = s->h;
133     outlink->time_base = av_inv_q(s->framerate);
134     outlink->frame_rate = s->framerate;
135     s->desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
136     s->finished = 1;
137
138     ret = av_expr_parse(&s->zoom_expr, s->zoom_expr_str, var_names, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
139     if (ret < 0)
140         return ret;
141
142     ret = av_expr_parse(&s->x_expr, s->x_expr_str, var_names, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
143     if (ret < 0)
144         return ret;
145
146     ret = av_expr_parse(&s->y_expr, s->y_expr_str, var_names, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
147     if (ret < 0)
148         return ret;
149
150     return 0;
151 }
152
153 static int output_single_frame(AVFilterContext *ctx, AVFrame *in, double *var_values, int i,
154                                double *zoom, double *dx, double *dy)
155 {
156     ZPContext *s = ctx->priv;
157     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
158     int64_t pts = s->frame_count;
159     int k, x, y, w, h, ret = 0;
160     uint8_t *input[4];
161     int px[4], py[4];
162     AVFrame *out;
163
164     var_values[VAR_PX]    = s->x;
165     var_values[VAR_PY]    = s->y;
166     var_values[VAR_PZOOM] = s->prev_zoom;
167     var_values[VAR_PDURATION] = s->prev_nb_frames;
168     var_values[VAR_TIME] = pts * av_q2d(outlink->time_base);
169     var_values[VAR_FRAME] = i;
170     var_values[VAR_ON] = outlink->frame_count_in;
171
172     *zoom = av_expr_eval(s->zoom_expr, var_values, NULL);
173
174     *zoom = av_clipd(*zoom, 1, 10);
175     var_values[VAR_ZOOM] = *zoom;
176     w = in->width * (1.0 / *zoom);
177     h = in->height * (1.0 / *zoom);
178
179     *dx = av_expr_eval(s->x_expr, var_values, NULL);
180
181     x = *dx = av_clipd(*dx, 0, FFMAX(in->width - w, 0));
182     var_values[VAR_X] = *dx;
183     x &= ~((1 << s->desc->log2_chroma_w) - 1);
184
185     *dy = av_expr_eval(s->y_expr, var_values, NULL);
186
187     y = *dy = av_clipd(*dy, 0, FFMAX(in->height - h, 0));
188     var_values[VAR_Y] = *dy;
189     y &= ~((1 << s->desc->log2_chroma_h) - 1);
190
191     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
192     if (!out) {
193         ret = AVERROR(ENOMEM);
194         return ret;
195     }
196
197     px[1] = px[2] = AV_CEIL_RSHIFT(x, s->desc->log2_chroma_w);
198     px[0] = px[3] = x;
199
200     py[1] = py[2] = AV_CEIL_RSHIFT(y, s->desc->log2_chroma_h);
201     py[0] = py[3] = y;
202
203     s->sws = sws_alloc_context();
204     if (!s->sws) {
205         ret = AVERROR(ENOMEM);
206         goto error;
207     }
208
209     for (k = 0; in->data[k]; k++)
210         input[k] = in->data[k] + py[k] * in->linesize[k] + px[k];
211
212     av_opt_set_int(s->sws, "srcw", w, 0);
213     av_opt_set_int(s->sws, "srch", h, 0);
214     av_opt_set_int(s->sws, "src_format", in->format, 0);
215     av_opt_set_int(s->sws, "dstw", outlink->w, 0);
216     av_opt_set_int(s->sws, "dsth", outlink->h, 0);
217     av_opt_set_int(s->sws, "dst_format", outlink->format, 0);
218     av_opt_set_int(s->sws, "sws_flags", SWS_BICUBIC, 0);
219
220     if ((ret = sws_init_context(s->sws, NULL, NULL)) < 0)
221         goto error;
222
223     sws_scale(s->sws, (const uint8_t *const *)&input, in->linesize, 0, h, out->data, out->linesize);
224
225     out->pts = pts;
226     s->frame_count++;
227
228     ret = ff_filter_frame(outlink, out);
229     sws_freeContext(s->sws);
230     s->sws = NULL;
231     s->current_frame++;
232
233     if (s->current_frame >= s->nb_frames) {
234         if (*dx != -1)
235             s->x = *dx;
236         if (*dy != -1)
237             s->y = *dy;
238         if (*zoom != -1)
239             s->prev_zoom = *zoom;
240         s->prev_nb_frames = s->nb_frames;
241         s->nb_frames = 0;
242         s->current_frame = 0;
243         av_frame_free(&s->in);
244         s->finished = 1;
245     }
246     return ret;
247 error:
248     av_frame_free(&out);
249     return ret;
250 }
251
252 static int activate(AVFilterContext *ctx)
253 {
254     ZPContext *s = ctx->priv;
255     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
256     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
257     int status, ret = 0;
258     int64_t pts;
259
260     if (s->in && ff_outlink_frame_wanted(outlink)) {
261         double zoom = -1, dx = -1, dy = -1;
262
263         ret = output_single_frame(ctx, s->in, s->var_values, s->current_frame,
264                                   &zoom, &dx, &dy);
265         if (ret < 0)
266             return ret;
267     }
268
269     if (!s->in && (ret = ff_inlink_consume_frame(inlink, &s->in)) > 0) {
270         double zoom = -1, dx = -1, dy = -1, nb_frames;
271
272         s->finished = 0;
273         s->var_values[VAR_IN_W]  = s->var_values[VAR_IW] = s->in->width;
274         s->var_values[VAR_IN_H]  = s->var_values[VAR_IH] = s->in->height;
275         s->var_values[VAR_OUT_W] = s->var_values[VAR_OW] = s->w;
276         s->var_values[VAR_OUT_H] = s->var_values[VAR_OH] = s->h;
277         s->var_values[VAR_IN]    = inlink->frame_count_out - 1;
278         s->var_values[VAR_ON]    = outlink->frame_count_in;
279         s->var_values[VAR_PX]    = s->x;
280         s->var_values[VAR_PY]    = s->y;
281         s->var_values[VAR_X]     = 0;
282         s->var_values[VAR_Y]     = 0;
283         s->var_values[VAR_PZOOM] = s->prev_zoom;
284         s->var_values[VAR_ZOOM]  = 1;
285         s->var_values[VAR_PDURATION] = s->prev_nb_frames;
286         s->var_values[VAR_A]     = (double) s->in->width / s->in->height;
287         s->var_values[VAR_SAR]   = inlink->sample_aspect_ratio.num ?
288             (double) inlink->sample_aspect_ratio.num / inlink->sample_aspect_ratio.den : 1;
289         s->var_values[VAR_DAR]   = s->var_values[VAR_A] * s->var_values[VAR_SAR];
290         s->var_values[VAR_HSUB]  = 1 << s->desc->log2_chroma_w;
291         s->var_values[VAR_VSUB]  = 1 << s->desc->log2_chroma_h;
292
293         if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&nb_frames, s->duration_expr_str,
294                                           var_names, s->var_values,
295                                           NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0) {
296             av_frame_free(&s->in);
297             return ret;
298         }
299
300         s->var_values[VAR_DURATION] = s->nb_frames = nb_frames;
301
302         ret = output_single_frame(ctx, s->in, s->var_values, s->current_frame,
303                                   &zoom, &dx, &dy);
304         if (ret < 0)
305             return ret;
306     }
307     if (ret < 0) {
308         return ret;
309     } else if (s->finished && ff_inlink_acknowledge_status(inlink, &status, &pts)) {
310         ff_outlink_set_status(outlink, status, pts);
311         return 0;
312     } else {
313         if (ff_outlink_frame_wanted(outlink) && s->finished)
314             ff_inlink_request_frame(inlink);
315         return 0;
316     }
317 }
318
319 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
320 {
321     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
322         AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,
323         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV411P,
324         AV_PIX_FMT_YUV410P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,
325         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUVA422P,
326         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
327         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
328         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
329         AV_PIX_FMT_YUVJ411P,
330         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRAP,
331         AV_PIX_FMT_GRAY8,
332         AV_PIX_FMT_NONE
333     };
334
335     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
336     if (!fmts_list)
337         return AVERROR(ENOMEM);
338     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
339 }
340
341 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
342 {
343     ZPContext *s = ctx->priv;
344
345     sws_freeContext(s->sws);
346     s->sws = NULL;
347 }
348
349 static const AVFilterPad inputs[] = {
350     {
351         .name         = "default",
352         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
353     },
354     { NULL }
355 };
356
357 static const AVFilterPad outputs[] = {
358     {
359         .name          = "default",
360         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
361         .config_props  = config_output,
362     },
363     { NULL }
364 };
365
366 AVFilter ff_vf_zoompan = {
367     .name          = "zoompan",
368     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply Zoom & Pan effect."),
369     .priv_size     = sizeof(ZPContext),
370     .priv_class    = &zoompan_class,
371     .init          = init,
372     .uninit        = uninit,
373     .query_formats = query_formats,
374     .activate      = activate,
375     .inputs        = inputs,
376     .outputs       = outputs,
377 };