avfilter/vf_drawtext: Avoid using non public AV_PIX_FMT_NB
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_overlay.c
index 2c2275e..beb4e8f 100644 (file)
  * overlay one video on top of another
  */
 
-/* #define DEBUG */
-
 #include "avfilter.h"
 #include "formats.h"
+#include "libavutil/common.h"
 #include "libavutil/eval.h"
 #include "libavutil/avstring.h"
-#include "libavutil/opt.h"
 #include "libavutil/pixdesc.h"
 #include "libavutil/imgutils.h"
 #include "libavutil/mathematics.h"
-#include "libavutil/timestamp.h"
+#include "libavutil/opt.h"
 #include "internal.h"
-#include "bufferqueue.h"
+#include "dualinput.h"
 #include "drawutils.h"
 #include "video.h"
 
@@ -46,6 +44,13 @@ static const char *const var_names[] = {
     "main_h",    "H", ///< height of the main    video
     "overlay_w", "w", ///< width  of the overlay video
     "overlay_h", "h", ///< height of the overlay video
+    "hsub",
+    "vsub",
+    "x",
+    "y",
+    "n",            ///< number of frame
+    "pos",          ///< position in the file
+    "t",            ///< timestamp expressed in seconds
     NULL
 };
 
@@ -54,9 +59,26 @@ enum var_name {
     VAR_MAIN_H,    VAR_MH,
     VAR_OVERLAY_W, VAR_OW,
     VAR_OVERLAY_H, VAR_OH,
+    VAR_HSUB,
+    VAR_VSUB,
+    VAR_X,
+    VAR_Y,
+    VAR_N,
+    VAR_POS,
+    VAR_T,
     VAR_VARS_NB
 };
 
+enum EOFAction {
+    EOF_ACTION_REPEAT,
+    EOF_ACTION_ENDALL,
+    EOF_ACTION_PASS
+};
+
+static const char *eof_action_str[] = {
+    "repeat", "endall", "pass"
+};
+
 #define MAIN    0
 #define OVERLAY 1
 
@@ -69,120 +91,167 @@ enum var_name {
 #define U 1
 #define V 2
 
-typedef struct {
+typedef struct OverlayContext {
     const AVClass *class;
     int x, y;                   ///< position of overlayed picture
 
     int allow_packed_rgb;
-    uint8_t frame_requested;
-    uint8_t overlay_eof;
     uint8_t main_is_packed_rgb;
     uint8_t main_rgba_map[4];
     uint8_t main_has_alpha;
     uint8_t overlay_is_packed_rgb;
     uint8_t overlay_rgba_map[4];
     uint8_t overlay_has_alpha;
+    enum OverlayFormat { OVERLAY_FORMAT_YUV420, OVERLAY_FORMAT_YUV422, OVERLAY_FORMAT_YUV444, OVERLAY_FORMAT_RGB, OVERLAY_FORMAT_NB} format;
+    enum EvalMode { EVAL_MODE_INIT, EVAL_MODE_FRAME, EVAL_MODE_NB } eval_mode;
 
-    AVFilterBufferRef *overpicref;
-    struct FFBufQueue queue_main;
-    struct FFBufQueue queue_over;
+    FFDualInputContext dinput;
 
     int main_pix_step[4];       ///< steps per pixel for each plane of the main output
     int overlay_pix_step[4];    ///< steps per pixel for each plane of the overlay
     int hsub, vsub;             ///< chroma subsampling values
 
+    double var_values[VAR_VARS_NB];
     char *x_expr, *y_expr;
-} OverlayContext;
 
-#define OFFSET(x) offsetof(OverlayContext, x)
+    enum EOFAction eof_action;  ///< action to take on EOF from source
 
-static const AVOption overlay_options[] = {
-    { "x", "set the x expression", OFFSET(x_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX },
-    { "y", "set the y expression", OFFSET(y_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX },
-    {"rgb", "force packed RGB in input and output", OFFSET(allow_packed_rgb), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl=0}, 0, 1 },
-    {NULL},
-};
+    AVExpr *x_pexpr, *y_pexpr;
+} OverlayContext;
 
-static const AVClass overlay_class = {
-    "OverlayContext",
-    av_default_item_name,
-    overlay_options
-};
+static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
+{
+    OverlayContext *s = ctx->priv;
+
+    ff_dualinput_uninit(&s->dinput);
+    av_expr_free(s->x_pexpr); s->x_pexpr = NULL;
+    av_expr_free(s->y_pexpr); s->y_pexpr = NULL;
+}
 
-static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
+static inline int normalize_xy(double d, int chroma_sub)
 {
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
-    char *args1 = av_strdup(args);
-    char *expr, *bufptr = NULL;
-    int ret = 0;
-
-    over->class = &overlay_class;
-    av_opt_set_defaults(over);
-
-    if (expr = av_strtok(args1, ":", &bufptr)) {
-        av_free(over->x_expr);
-        if (!(over->x_expr = av_strdup(expr))) {
-            ret = AVERROR(ENOMEM);
-            goto end;
-        }
-    }
-    if (expr = av_strtok(NULL, ":", &bufptr)) {
-        av_free(over->y_expr);
-        if (!(over->y_expr = av_strdup(expr))) {
-            ret = AVERROR(ENOMEM);
-            goto end;
-        }
-    }
+    if (isnan(d))
+        return INT_MAX;
+    return (int)d & ~((1 << chroma_sub) - 1);
+}
 
-    if (bufptr && (ret = av_set_options_string(over, bufptr, "=", ":")) < 0)
-        goto end;
+static void eval_expr(AVFilterContext *ctx)
+{
+    OverlayContext *s = ctx->priv;
 
-end:
-    av_free(args1);
-    return ret;
+    s->var_values[VAR_X] = av_expr_eval(s->x_pexpr, s->var_values, NULL);
+    s->var_values[VAR_Y] = av_expr_eval(s->y_pexpr, s->var_values, NULL);
+    s->var_values[VAR_X] = av_expr_eval(s->x_pexpr, s->var_values, NULL);
+    s->x = normalize_xy(s->var_values[VAR_X], s->hsub);
+    s->y = normalize_xy(s->var_values[VAR_Y], s->vsub);
 }
 
-static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
+static int set_expr(AVExpr **pexpr, const char *expr, const char *option, void *log_ctx)
 {
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
+    int ret;
+    AVExpr *old = NULL;
+
+    if (*pexpr)
+        old = *pexpr;
+    ret = av_expr_parse(pexpr, expr, var_names,
+                        NULL, NULL, NULL, NULL, 0, log_ctx);
+    if (ret < 0) {
+        av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR,
+               "Error when evaluating the expression '%s' for %s\n",
+               expr, option);
+        *pexpr = old;
+        return ret;
+    }
 
-    av_freep(&over->x_expr);
-    av_freep(&over->y_expr);
+    av_expr_free(old);
+    return 0;
+}
+
+static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
+                           char *res, int res_len, int flags)
+{
+    OverlayContext *s = ctx->priv;
+    int ret;
 
-    if (over->overpicref)
-        avfilter_unref_buffer(over->overpicref);
-    ff_bufqueue_discard_all(&over->queue_main);
-    ff_bufqueue_discard_all(&over->queue_over);
+    if      (!strcmp(cmd, "x"))
+        ret = set_expr(&s->x_pexpr, args, cmd, ctx);
+    else if (!strcmp(cmd, "y"))
+        ret = set_expr(&s->y_pexpr, args, cmd, ctx);
+    else
+        ret = AVERROR(ENOSYS);
+
+    if (ret < 0)
+        return ret;
+
+    if (s->eval_mode == EVAL_MODE_INIT) {
+        eval_expr(ctx);
+        av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "x:%f xi:%d y:%f yi:%d\n",
+               s->var_values[VAR_X], s->x,
+               s->var_values[VAR_Y], s->y);
+    }
+    return ret;
 }
 
 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 {
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
+    OverlayContext *s = ctx->priv;
 
     /* overlay formats contains alpha, for avoiding conversion with alpha information loss */
-    const enum PixelFormat main_pix_fmts_yuv[] = { PIX_FMT_YUV420P,  PIX_FMT_NONE };
-    const enum PixelFormat overlay_pix_fmts_yuv[] = { PIX_FMT_YUVA420P, PIX_FMT_NONE };
-    const enum PixelFormat main_pix_fmts_rgb[] = {
-        PIX_FMT_ARGB,  PIX_FMT_RGBA,
-        PIX_FMT_ABGR,  PIX_FMT_BGRA,
-        PIX_FMT_RGB24, PIX_FMT_BGR24,
-        PIX_FMT_NONE
+    static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_yuv420[] = {
+        AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_NONE
+    };
+    static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_yuv420[] = {
+        AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_NONE
     };
-    const enum PixelFormat overlay_pix_fmts_rgb[] = {
-        PIX_FMT_ARGB,  PIX_FMT_RGBA,
-        PIX_FMT_ABGR,  PIX_FMT_BGRA,
-        PIX_FMT_NONE
+
+    static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_yuv422[] = {
+        AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_NONE
+    };
+    static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_yuv422[] = {
+        AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_NONE
+    };
+
+    static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_yuv444[] = {
+        AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_NONE
+    };
+    static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_yuv444[] = {
+        AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_NONE
+    };
+
+    static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_rgb[] = {
+        AV_PIX_FMT_ARGB,  AV_PIX_FMT_RGBA,
+        AV_PIX_FMT_ABGR,  AV_PIX_FMT_BGRA,
+        AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24,
+        AV_PIX_FMT_NONE
+    };
+    static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_rgb[] = {
+        AV_PIX_FMT_ARGB,  AV_PIX_FMT_RGBA,
+        AV_PIX_FMT_ABGR,  AV_PIX_FMT_BGRA,
+        AV_PIX_FMT_NONE
     };
 
     AVFilterFormats *main_formats;
     AVFilterFormats *overlay_formats;
 
-    if (over->allow_packed_rgb) {
+    switch (s->format) {
+    case OVERLAY_FORMAT_YUV420:
+        main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_yuv420);
+        overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_yuv420);
+        break;
+    case OVERLAY_FORMAT_YUV422:
+        main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_yuv422);
+        overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_yuv422);
+        break;
+    case OVERLAY_FORMAT_YUV444:
+        main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_yuv444);
+        overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_yuv444);
+        break;
+    case OVERLAY_FORMAT_RGB:
         main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_rgb);
         overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_rgb);
-    } else {
-        main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_yuv);
-        overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_yuv);
+        break;
+    default:
+        av_assert0(0);
     }
 
     ff_formats_ref(main_formats,    &ctx->inputs [MAIN   ]->out_formats);
@@ -192,176 +261,152 @@ static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
     return 0;
 }
 
-static const enum PixelFormat alpha_pix_fmts[] = {
-    PIX_FMT_YUVA420P, PIX_FMT_ARGB, PIX_FMT_ABGR, PIX_FMT_RGBA,
-    PIX_FMT_BGRA, PIX_FMT_NONE
+static const enum AVPixelFormat alpha_pix_fmts[] = {
+    AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUVA444P,
+    AV_PIX_FMT_ARGB, AV_PIX_FMT_ABGR, AV_PIX_FMT_RGBA,
+    AV_PIX_FMT_BGRA, AV_PIX_FMT_NONE
 };
 
 static int config_input_main(AVFilterLink *inlink)
 {
-    OverlayContext *over = inlink->dst->priv;
-    const AVPixFmtDescriptor *pix_desc = &av_pix_fmt_descriptors[inlink->format];
+    OverlayContext *s = inlink->dst->priv;
+    const AVPixFmtDescriptor *pix_desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 
-    av_image_fill_max_pixsteps(over->main_pix_step,    NULL, pix_desc);
+    av_image_fill_max_pixsteps(s->main_pix_step,    NULL, pix_desc);
 
-    over->hsub = pix_desc->log2_chroma_w;
-    over->vsub = pix_desc->log2_chroma_h;
+    s->hsub = pix_desc->log2_chroma_w;
+    s->vsub = pix_desc->log2_chroma_h;
 
-    over->main_is_packed_rgb =
-        ff_fill_rgba_map(over->main_rgba_map, inlink->format) >= 0;
-    over->main_has_alpha = ff_fmt_is_in(inlink->format, alpha_pix_fmts);
+    s->main_is_packed_rgb =
+        ff_fill_rgba_map(s->main_rgba_map, inlink->format) >= 0;
+    s->main_has_alpha = ff_fmt_is_in(inlink->format, alpha_pix_fmts);
     return 0;
 }
 
 static int config_input_overlay(AVFilterLink *inlink)
 {
     AVFilterContext *ctx  = inlink->dst;
-    OverlayContext  *over = inlink->dst->priv;
-    char *expr;
-    double var_values[VAR_VARS_NB], res;
+    OverlayContext  *s = inlink->dst->priv;
     int ret;
-    const AVPixFmtDescriptor *pix_desc = &av_pix_fmt_descriptors[inlink->format];
+    const AVPixFmtDescriptor *pix_desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 
-    av_image_fill_max_pixsteps(over->overlay_pix_step, NULL, pix_desc);
+    av_image_fill_max_pixsteps(s->overlay_pix_step, NULL, pix_desc);
 
     /* Finish the configuration by evaluating the expressions
        now when both inputs are configured. */
-    var_values[VAR_MAIN_W   ] = var_values[VAR_MW] = ctx->inputs[MAIN   ]->w;
-    var_values[VAR_MAIN_H   ] = var_values[VAR_MH] = ctx->inputs[MAIN   ]->h;
-    var_values[VAR_OVERLAY_W] = var_values[VAR_OW] = ctx->inputs[OVERLAY]->w;
-    var_values[VAR_OVERLAY_H] = var_values[VAR_OH] = ctx->inputs[OVERLAY]->h;
-
-    if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = over->x_expr), var_names, var_values,
-                                      NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
-        goto fail;
-    over->x = res;
-    if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = over->y_expr), var_names, var_values,
-                                      NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)))
-        goto fail;
-    over->y = res;
-    /* x may depend on y */
-    if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = over->x_expr), var_names, var_values,
-                                      NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
-        goto fail;
-    over->x = res;
-
-    over->overlay_is_packed_rgb =
-        ff_fill_rgba_map(over->overlay_rgba_map, inlink->format) >= 0;
-    over->overlay_has_alpha = ff_fmt_is_in(inlink->format, alpha_pix_fmts);
-
-    av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
-           "main w:%d h:%d fmt:%s overlay x:%d y:%d w:%d h:%d fmt:%s\n",
+    s->var_values[VAR_MAIN_W   ] = s->var_values[VAR_MW] = ctx->inputs[MAIN   ]->w;
+    s->var_values[VAR_MAIN_H   ] = s->var_values[VAR_MH] = ctx->inputs[MAIN   ]->h;
+    s->var_values[VAR_OVERLAY_W] = s->var_values[VAR_OW] = ctx->inputs[OVERLAY]->w;
+    s->var_values[VAR_OVERLAY_H] = s->var_values[VAR_OH] = ctx->inputs[OVERLAY]->h;
+    s->var_values[VAR_HSUB]  = 1<<pix_desc->log2_chroma_w;
+    s->var_values[VAR_VSUB]  = 1<<pix_desc->log2_chroma_h;
+    s->var_values[VAR_X]     = NAN;
+    s->var_values[VAR_Y]     = NAN;
+    s->var_values[VAR_N]     = 0;
+    s->var_values[VAR_T]     = NAN;
+    s->var_values[VAR_POS]   = NAN;
+
+    if ((ret = set_expr(&s->x_pexpr,      s->x_expr,      "x",      ctx)) < 0 ||
+        (ret = set_expr(&s->y_pexpr,      s->y_expr,      "y",      ctx)) < 0)
+        return ret;
+
+    s->overlay_is_packed_rgb =
+        ff_fill_rgba_map(s->overlay_rgba_map, inlink->format) >= 0;
+    s->overlay_has_alpha = ff_fmt_is_in(inlink->format, alpha_pix_fmts);
+
+    if (s->eval_mode == EVAL_MODE_INIT) {
+        eval_expr(ctx);
+        av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "x:%f xi:%d y:%f yi:%d\n",
+               s->var_values[VAR_X], s->x,
+               s->var_values[VAR_Y], s->y);
+    }
+
+    av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE,
+           "main w:%d h:%d fmt:%s overlay w:%d h:%d fmt:%s eof_action:%s\n",
            ctx->inputs[MAIN]->w, ctx->inputs[MAIN]->h,
-           av_pix_fmt_descriptors[ctx->inputs[MAIN]->format].name,
-           over->x, over->y,
+           av_get_pix_fmt_name(ctx->inputs[MAIN]->format),
            ctx->inputs[OVERLAY]->w, ctx->inputs[OVERLAY]->h,
-           av_pix_fmt_descriptors[ctx->inputs[OVERLAY]->format].name);
-
-    if (over->x < 0 || over->y < 0 ||
-        over->x + var_values[VAR_OVERLAY_W] > var_values[VAR_MAIN_W] ||
-        over->y + var_values[VAR_OVERLAY_H] > var_values[VAR_MAIN_H]) {
-        av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
-               "Overlay area (%d,%d)<->(%d,%d) not within the main area (0,0)<->(%d,%d) or zero-sized\n",
-               over->x, over->y,
-               (int)(over->x + var_values[VAR_OVERLAY_W]),
-               (int)(over->y + var_values[VAR_OVERLAY_H]),
-               (int)var_values[VAR_MAIN_W], (int)var_values[VAR_MAIN_H]);
-        return AVERROR(EINVAL);
-    }
+           av_get_pix_fmt_name(ctx->inputs[OVERLAY]->format),
+           eof_action_str[s->eof_action]);
     return 0;
-
-fail:
-    av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,
-           "Error when evaluating the expression '%s'\n", expr);
-    return ret;
 }
 
 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 {
     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
-    int exact;
-    // common timebase computation:
-    AVRational tb1 = ctx->inputs[MAIN   ]->time_base;
-    AVRational tb2 = ctx->inputs[OVERLAY]->time_base;
-    AVRational *tb = &ctx->outputs[0]->time_base;
-    exact = av_reduce(&tb->num, &tb->den,
-                      av_gcd((int64_t)tb1.num * tb2.den,
-                             (int64_t)tb2.num * tb1.den),
-                      (int64_t)tb1.den * tb2.den, INT_MAX);
-    av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
-           "main_tb:%d/%d overlay_tb:%d/%d -> tb:%d/%d exact:%d\n",
-           tb1.num, tb1.den, tb2.num, tb2.den, tb->num, tb->den, exact);
-    if (!exact)
-        av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
-               "Timestamp conversion inexact, timestamp information loss may occurr\n");
+    OverlayContext *s = ctx->priv;
+    int ret;
+
+    if ((ret = ff_dualinput_init(ctx, &s->dinput)) < 0)
+        return ret;
 
     outlink->w = ctx->inputs[MAIN]->w;
     outlink->h = ctx->inputs[MAIN]->h;
+    outlink->time_base = ctx->inputs[MAIN]->time_base;
 
     return 0;
 }
 
-static AVFilterBufferRef *get_video_buffer(AVFilterLink *link, int perms, int w, int h)
-{
-    return ff_get_video_buffer(link->dst->outputs[0], perms, w, h);
-}
-
 // divide by 255 and round to nearest
 // apply a fast variant: (X+127)/255 = ((X+127)*257+257)>>16 = ((X+128)*257)>>16
 #define FAST_DIV255(x) ((((x) + 128) * 257) >> 16)
 
-static void blend_slice(AVFilterContext *ctx,
-                        AVFilterBufferRef *dst, AVFilterBufferRef *src,
-                        int x, int y, int w, int h,
-                        int slice_y, int slice_w, int slice_h)
+// calculate the unpremultiplied alpha, applying the general equation:
+// alpha = alpha_overlay / ( (alpha_main + alpha_overlay) - (alpha_main * alpha_overlay) )
+// (((x) << 16) - ((x) << 9) + (x)) is a faster version of: 255 * 255 * x
+// ((((x) + (y)) << 8) - ((x) + (y)) - (y) * (x)) is a faster version of: 255 * (x + y)
+#define UNPREMULTIPLY_ALPHA(x, y) ((((x) << 16) - ((x) << 9) + (x)) / ((((x) + (y)) << 8) - ((x) + (y)) - (y) * (x)))
+
+/**
+ * Blend image in src to destination buffer dst at position (x, y).
+ */
+static void blend_image(AVFilterContext *ctx,
+                        AVFrame *dst, const AVFrame *src,
+                        int x, int y)
 {
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
-    int i, j, k;
-    int width, height;
-    int overlay_end_y = y+h;
-    int slice_end_y = slice_y+slice_h;
-    int end_y, start_y;
-
-    width = FFMIN(slice_w - x, w);
-    end_y = FFMIN(slice_end_y, overlay_end_y);
-    start_y = FFMAX(y, slice_y);
-    height = end_y - start_y;
-
-    if (over->main_is_packed_rgb) {
-        uint8_t *dp = dst->data[0] + x * over->main_pix_step[0] +
-                      start_y * dst->linesize[0];
-        uint8_t *sp = src->data[0];
+    OverlayContext *s = ctx->priv;
+    int i, imax, j, jmax, k, kmax;
+    const int src_w = src->width;
+    const int src_h = src->height;
+    const int dst_w = dst->width;
+    const int dst_h = dst->height;
+
+    if (x >= dst_w || x+src_w < 0 ||
+        y >= dst_h || y+src_h < 0)
+        return; /* no intersection */
+
+    if (s->main_is_packed_rgb) {
         uint8_t alpha;          ///< the amount of overlay to blend on to main
-        const int dr = over->main_rgba_map[R];
-        const int dg = over->main_rgba_map[G];
-        const int db = over->main_rgba_map[B];
-        const int da = over->main_rgba_map[A];
-        const int dstep = over->main_pix_step[0];
-        const int sr = over->overlay_rgba_map[R];
-        const int sg = over->overlay_rgba_map[G];
-        const int sb = over->overlay_rgba_map[B];
-        const int sa = over->overlay_rgba_map[A];
-        const int sstep = over->overlay_pix_step[0];
-        const int main_has_alpha = over->main_has_alpha;
-        if (slice_y > y)
-            sp += (slice_y - y) * src->linesize[0];
-        for (i = 0; i < height; i++) {
-            uint8_t *d = dp, *s = sp;
-            for (j = 0; j < width; j++) {
+        const int dr = s->main_rgba_map[R];
+        const int dg = s->main_rgba_map[G];
+        const int db = s->main_rgba_map[B];
+        const int da = s->main_rgba_map[A];
+        const int dstep = s->main_pix_step[0];
+        const int sr = s->overlay_rgba_map[R];
+        const int sg = s->overlay_rgba_map[G];
+        const int sb = s->overlay_rgba_map[B];
+        const int sa = s->overlay_rgba_map[A];
+        const int sstep = s->overlay_pix_step[0];
+        const int main_has_alpha = s->main_has_alpha;
+        uint8_t *s, *sp, *d, *dp;
+
+        i = FFMAX(-y, 0);
+        sp = src->data[0] + i     * src->linesize[0];
+        dp = dst->data[0] + (y+i) * dst->linesize[0];
+
+        for (imax = FFMIN(-y + dst_h, src_h); i < imax; i++) {
+            j = FFMAX(-x, 0);
+            s = sp + j     * sstep;
+            d = dp + (x+j) * dstep;
+
+            for (jmax = FFMIN(-x + dst_w, src_w); j < jmax; j++) {
                 alpha = s[sa];
 
                 // if the main channel has an alpha channel, alpha has to be calculated
                 // to create an un-premultiplied (straight) alpha value
                 if (main_has_alpha && alpha != 0 && alpha != 255) {
-                    // apply the general equation:
-                    // alpha = alpha_overlay / ( (alpha_main + alpha_overlay) - (alpha_main * alpha_overlay) )
-                    alpha =
-                        // the next line is a faster version of: 255 * 255 * alpha
-                        ( (alpha << 16) - (alpha << 9) + alpha )
-                        /
-                        // the next line is a faster version of: 255 * (alpha + d[da])
-                        ( ((alpha + d[da]) << 8 ) - (alpha + d[da])
-                          - d[da] * alpha );
+                    uint8_t alpha_d = d[da];
+                    alpha = UNPREMULTIPLY_ALPHA(alpha, alpha_d);
                 }
 
                 switch (alpha) {
@@ -398,35 +443,98 @@ static void blend_slice(AVFilterContext *ctx,
             sp += src->linesize[0];
         }
     } else {
-        for (i = 0; i < 3; i++) {
-            int hsub = i ? over->hsub : 0;
-            int vsub = i ? over->vsub : 0;
-            uint8_t *dp = dst->data[i] + (x >> hsub) +
-                (start_y >> vsub) * dst->linesize[i];
-            uint8_t *sp = src->data[i];
-            uint8_t *ap = src->data[3];
-            int wp = FFALIGN(width, 1<<hsub) >> hsub;
-            int hp = FFALIGN(height, 1<<vsub) >> vsub;
-            if (slice_y > y) {
-                sp += ((slice_y - y) >> vsub) * src->linesize[i];
-                ap += (slice_y - y) * src->linesize[3];
+        const int main_has_alpha = s->main_has_alpha;
+        if (main_has_alpha) {
+            uint8_t alpha;          ///< the amount of overlay to blend on to main
+            uint8_t *s, *sa, *d, *da;
+
+            i = FFMAX(-y, 0);
+            sa = src->data[3] + i     * src->linesize[3];
+            da = dst->data[3] + (y+i) * dst->linesize[3];
+
+            for (imax = FFMIN(-y + dst_h, src_h); i < imax; i++) {
+                j = FFMAX(-x, 0);
+                s = sa + j;
+                d = da + x+j;
+
+                for (jmax = FFMIN(-x + dst_w, src_w); j < jmax; j++) {
+                    alpha = *s;
+                    if (alpha != 0 && alpha != 255) {
+                        uint8_t alpha_d = *d;
+                        alpha = UNPREMULTIPLY_ALPHA(alpha, alpha_d);
+                    }
+                    switch (alpha) {
+                    case 0:
+                        break;
+                    case 255:
+                        *d = *s;
+                        break;
+                    default:
+                        // apply alpha compositing: main_alpha += (1-main_alpha) * overlay_alpha
+                        *d += FAST_DIV255((255 - *d) * *s);
+                    }
+                    d += 1;
+                    s += 1;
+                }
+                da += dst->linesize[3];
+                sa += src->linesize[3];
             }
-            for (j = 0; j < hp; j++) {
-                uint8_t *d = dp, *s = sp, *a = ap;
-                for (k = 0; k < wp; k++) {
-                    // average alpha for color components, improve quality
+        }
+        for (i = 0; i < 3; i++) {
+            int hsub = i ? s->hsub : 0;
+            int vsub = i ? s->vsub : 0;
+            int src_wp = FF_CEIL_RSHIFT(src_w, hsub);
+            int src_hp = FF_CEIL_RSHIFT(src_h, vsub);
+            int dst_wp = FF_CEIL_RSHIFT(dst_w, hsub);
+            int dst_hp = FF_CEIL_RSHIFT(dst_h, vsub);
+            int yp = y>>vsub;
+            int xp = x>>hsub;
+            uint8_t *s, *sp, *d, *dp, *a, *ap;
+
+            j = FFMAX(-yp, 0);
+            sp = src->data[i] + j         * src->linesize[i];
+            dp = dst->data[i] + (yp+j)    * dst->linesize[i];
+            ap = src->data[3] + (j<<vsub) * src->linesize[3];
+
+            for (jmax = FFMIN(-yp + dst_hp, src_hp); j < jmax; j++) {
+                k = FFMAX(-xp, 0);
+                d = dp + xp+k;
+                s = sp + k;
+                a = ap + (k<<hsub);
+
+                for (kmax = FFMIN(-xp + dst_wp, src_wp); k < kmax; k++) {
                     int alpha_v, alpha_h, alpha;
-                    if (hsub && vsub && j+1 < hp && k+1 < wp) {
+
+                    // average alpha for color components, improve quality
+                    if (hsub && vsub && j+1 < src_hp && k+1 < src_wp) {
                         alpha = (a[0] + a[src->linesize[3]] +
                                  a[1] + a[src->linesize[3]+1]) >> 2;
                     } else if (hsub || vsub) {
-                        alpha_h = hsub && k+1 < wp ?
+                        alpha_h = hsub && k+1 < src_wp ?
                             (a[0] + a[1]) >> 1 : a[0];
-                        alpha_v = vsub && j+1 < hp ?
+                        alpha_v = vsub && j+1 < src_hp ?
                             (a[0] + a[src->linesize[3]]) >> 1 : a[0];
                         alpha = (alpha_v + alpha_h) >> 1;
                     } else
                         alpha = a[0];
+                    // if the main channel has an alpha channel, alpha has to be calculated
+                    // to create an un-premultiplied (straight) alpha value
+                    if (main_has_alpha && alpha != 0 && alpha != 255) {
+                        // average alpha for color components, improve quality
+                        uint8_t alpha_d;
+                        if (hsub && vsub && j+1 < src_hp && k+1 < src_wp) {
+                            alpha_d = (d[0] + d[src->linesize[3]] +
+                                       d[1] + d[src->linesize[3]+1]) >> 2;
+                        } else if (hsub || vsub) {
+                            alpha_h = hsub && k+1 < src_wp ?
+                                (d[0] + d[1]) >> 1 : d[0];
+                            alpha_v = vsub && j+1 < src_hp ?
+                                (d[0] + d[src->linesize[3]]) >> 1 : d[0];
+                            alpha_d = (alpha_v + alpha_h) >> 1;
+                        } else
+                            alpha_d = d[0];
+                        alpha = UNPREMULTIPLY_ALPHA(alpha, alpha_d);
+                    }
                     *d = FAST_DIV255(*d * (255 - alpha) + *s * alpha);
                     s++;
                     d++;
@@ -440,200 +548,131 @@ static void blend_slice(AVFilterContext *ctx,
     }
 }
 
-static int try_start_frame(AVFilterContext *ctx, AVFilterBufferRef *mainpic)
+static AVFrame *do_blend(AVFilterContext *ctx, AVFrame *mainpic,
+                         const AVFrame *second)
 {
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
-    AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
-    AVFilterBufferRef *next_overpic, *outpicref;
-
-    /* Discard obsolete overlay frames: if there is a next frame with pts is
-     * before the main frame, we can drop the current overlay. */
-    while (1) {
-        next_overpic = ff_bufqueue_peek(&over->queue_over, 0);
-        if (!next_overpic || next_overpic->pts > mainpic->pts)
-            break;
-        ff_bufqueue_get(&over->queue_over);
-        avfilter_unref_buffer(over->overpicref);
-        over->overpicref = next_overpic;
-    }
-    /* If there is no next frame and no EOF and the overlay frame is before
-     * the main frame, we can not know yet if it will be superseded. */
-    if (!over->queue_over.available && !over->overlay_eof &&
-        (!over->overpicref || over->overpicref->pts < mainpic->pts))
-        return AVERROR(EAGAIN);
-    /* At this point, we know that the current overlay frame extends to the
-     * time of the main frame. */
-    outlink->out_buf = outpicref = avfilter_ref_buffer(mainpic, ~0);
-
-    av_dlog(ctx, "main_pts:%s main_pts_time:%s",
-            av_ts2str(outpicref->pts), av_ts2timestr(outpicref->pts, &outlink->time_base));
-    if (over->overpicref)
-        av_dlog(ctx, " over_pts:%s over_pts_time:%s",
-                av_ts2str(over->overpicref->pts), av_ts2timestr(over->overpicref->pts, &outlink->time_base));
-    av_dlog(ctx, "\n");
-
-    ff_start_frame(ctx->outputs[0], avfilter_ref_buffer(outpicref, ~0));
-    over->frame_requested = 0;
-    return 0;
-}
+    OverlayContext *s = ctx->priv;
+    AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
+
+        /* TODO: reindent */
+        if (s->eval_mode == EVAL_MODE_FRAME) {
+            int64_t pos = av_frame_get_pkt_pos(mainpic);
+
+            s->var_values[VAR_N] = inlink->frame_count;
+            s->var_values[VAR_T] = mainpic->pts == AV_NOPTS_VALUE ?
+                NAN : mainpic->pts * av_q2d(inlink->time_base);
+            s->var_values[VAR_POS] = pos == -1 ? NAN : pos;
+
+            eval_expr(ctx);
+            av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "n:%f t:%f pos:%f x:%f xi:%d y:%f yi:%d\n",
+                   s->var_values[VAR_N], s->var_values[VAR_T], s->var_values[VAR_POS],
+                   s->var_values[VAR_X], s->x,
+                   s->var_values[VAR_Y], s->y);
+        }
 
-static int try_start_next_frame(AVFilterContext *ctx)
-{
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
-    AVFilterBufferRef *next_mainpic = ff_bufqueue_peek(&over->queue_main, 0);
-    if (!next_mainpic || try_start_frame(ctx, next_mainpic) < 0)
-        return AVERROR(EAGAIN);
-    avfilter_unref_buffer(ff_bufqueue_get(&over->queue_main));
-    return 0;
+    blend_image(ctx, mainpic, second, s->x, s->y);
+    return mainpic;
 }
 
-static int try_push_frame(AVFilterContext *ctx)
+static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *inpicref)
 {
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
-    AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
-    AVFilterBufferRef *outpicref = outlink->out_buf;
-
-    if (try_start_next_frame(ctx) < 0)
-        return AVERROR(EAGAIN);
-    outpicref = outlink->out_buf;
-    if (over->overpicref)
-        blend_slice(ctx, outpicref, over->overpicref, over->x, over->y,
-                    over->overpicref->video->w, over->overpicref->video->h,
-                    0, outpicref->video->w, outpicref->video->h);
-    ff_draw_slice(outlink, 0, outpicref->video->h, +1);
-    avfilter_unref_bufferp(&outlink->out_buf);
-    ff_end_frame(outlink);
-    return 0;
+    OverlayContext *s = inlink->dst->priv;
+    return ff_dualinput_filter_frame(&s->dinput, inlink, inpicref);
 }
 
-static void flush_frames(AVFilterContext *ctx)
+static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 {
-    while (!try_push_frame(ctx));
+    OverlayContext *s = outlink->src->priv;
+    return ff_dualinput_request_frame(&s->dinput, outlink);
 }
 
-static void start_frame_main(AVFilterLink *inlink, AVFilterBufferRef *inpicref)
+static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 {
-    AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
-
-    flush_frames(ctx);
-    inpicref->pts = av_rescale_q(inpicref->pts, ctx->inputs[MAIN]->time_base,
-                                 ctx->outputs[0]->time_base);
-    if (try_start_frame(ctx, inpicref) < 0)
-        ff_bufqueue_add(ctx, &over->queue_main, inpicref);
-}
+    OverlayContext *s = ctx->priv;
 
-static void draw_slice_main(AVFilterLink *inlink, int y, int h, int slice_dir)
-{
-    AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
-    AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
-    AVFilterBufferRef *outpicref = outlink->out_buf;
-
-    if (!outpicref)
-        return;
-    if (over->overpicref &&
-        y + h > over->y && y < over->y + over->overpicref->video->h) {
-        blend_slice(ctx, outpicref, over->overpicref, over->x, over->y,
-                    over->overpicref->video->w, over->overpicref->video->h,
-                    y, outpicref->video->w, h);
+    if (s->allow_packed_rgb) {
+        av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
+               "The rgb option is deprecated and is overriding the format option, use format instead\n");
+        s->format = OVERLAY_FORMAT_RGB;
     }
-    ff_draw_slice(outlink, y, h, slice_dir);
-}
-
-static void end_frame_main(AVFilterLink *inlink)
-{
-    AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
-    AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
-    AVFilterBufferRef *outpicref = outlink->out_buf;
-    flush_frames(ctx);
-
-    if (!outpicref)
-        return;
-    avfilter_unref_bufferp(&inlink->cur_buf);
-    avfilter_unref_bufferp(&outlink->out_buf);
-    ff_end_frame(ctx->outputs[0]);
-}
-
-static void start_frame_over(AVFilterLink *inlink, AVFilterBufferRef *inpicref)
-{
-}
-
-static void end_frame_over(AVFilterLink *inlink)
-{
-    AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
-    AVFilterBufferRef *inpicref = inlink->cur_buf;
-
-    flush_frames(ctx);
-    inpicref->pts = av_rescale_q(inpicref->pts, ctx->inputs[OVERLAY]->time_base,
-                                 ctx->outputs[0]->time_base);
-    ff_bufqueue_add(ctx, &over->queue_over, inpicref);
-    try_push_frame(ctx);
-}
-
-static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
-{
-    AVFilterContext *ctx = outlink->src;
-    OverlayContext *over = ctx->priv;
-    int input, ret;
-
-    if (!try_push_frame(ctx))
-        return 0;
-    over->frame_requested = 1;
-    while (over->frame_requested) {
-        /* TODO if we had a frame duration, we could guess more accurately */
-        input = !over->overlay_eof && (over->queue_main.available ||
-                                       over->queue_over.available < 2) ?
-                OVERLAY : MAIN;
-        ret = ff_request_frame(ctx->inputs[input]);
-        /* EOF on main is reported immediately */
-        if (ret == AVERROR_EOF && input == OVERLAY) {
-            over->overlay_eof = 1;
-            if (!try_start_next_frame(ctx))
-                return 0;
-            ret = 0; /* continue requesting frames on main */
-        }
-        if (ret < 0)
-            return ret;
+    if (!s->dinput.repeatlast || s->eof_action == EOF_ACTION_PASS) {
+        s->dinput.repeatlast = 0;
+        s->eof_action = EOF_ACTION_PASS;
+    }
+    if (s->dinput.shortest || s->eof_action == EOF_ACTION_ENDALL) {
+        s->dinput.shortest = 1;
+        s->eof_action = EOF_ACTION_ENDALL;
     }
+
+    s->dinput.process = do_blend;
     return 0;
 }
 
-static void null_draw_slice(AVFilterLink *inlink, int y, int h, int slice_dir) { }
+#define OFFSET(x) offsetof(OverlayContext, x)
+#define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 
-AVFilter avfilter_vf_overlay = {
-    .name      = "overlay",
-    .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Overlay a video source on top of the input."),
+static const AVOption overlay_options[] = {
+    { "x", "set the x expression", OFFSET(x_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
+    { "y", "set the y expression", OFFSET(y_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
+    { "eof_action", "Action to take when encountering EOF from secondary input ",
+        OFFSET(eof_action), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = EOF_ACTION_REPEAT },
+        EOF_ACTION_REPEAT, EOF_ACTION_PASS, .flags = FLAGS, "eof_action" },
+        { "repeat", "Repeat the previous frame.",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = EOF_ACTION_REPEAT }, .flags = FLAGS, "eof_action" },
+        { "endall", "End both streams.",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = EOF_ACTION_ENDALL }, .flags = FLAGS, "eof_action" },
+        { "pass",   "Pass through the main input.", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = EOF_ACTION_PASS },   .flags = FLAGS, "eof_action" },
+    { "eval", "specify when to evaluate expressions", OFFSET(eval_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = EVAL_MODE_FRAME}, 0, EVAL_MODE_NB-1, FLAGS, "eval" },
+         { "init",  "eval expressions once during initialization", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_INIT},  .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
+         { "frame", "eval expressions per-frame",                  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_FRAME}, .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
+    { "rgb", "force packed RGB in input and output (deprecated)", OFFSET(allow_packed_rgb), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 1, FLAGS },
+    { "shortest", "force termination when the shortest input terminates", OFFSET(dinput.shortest), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
+    { "format", "set output format", OFFSET(format), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV420}, 0, OVERLAY_FORMAT_NB-1, FLAGS, "format" },
+        { "yuv420", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV420}, .flags = FLAGS, .unit = "format" },
+        { "yuv422", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV422}, .flags = FLAGS, .unit = "format" },
+        { "yuv444", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV444}, .flags = FLAGS, .unit = "format" },
+        { "rgb",    "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_RGB},    .flags = FLAGS, .unit = "format" },
+    { "repeatlast", "repeat overlay of the last overlay frame", OFFSET(dinput.repeatlast), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=1}, 0, 1, FLAGS },
+    { NULL }
+};
 
-    .init      = init,
-    .uninit    = uninit,
+AVFILTER_DEFINE_CLASS(overlay);
+
+static const AVFilterPad avfilter_vf_overlay_inputs[] = {
+    {
+        .name         = "main",
+        .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
+        .config_props = config_input_main,
+        .filter_frame = filter_frame,
+        .needs_writable = 1,
+    },
+    {
+        .name         = "overlay",
+        .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
+        .config_props = config_input_overlay,
+        .filter_frame = filter_frame,
+    },
+    { NULL }
+};
 
-    .priv_size = sizeof(OverlayContext),
+static const AVFilterPad avfilter_vf_overlay_outputs[] = {
+    {
+        .name          = "default",
+        .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
+        .config_props  = config_output,
+        .request_frame = request_frame,
+    },
+    { NULL }
+};
 
+AVFilter ff_vf_overlay = {
+    .name          = "overlay",
+    .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Overlay a video source on top of the input."),
+    .init          = init,
+    .uninit        = uninit,
+    .priv_size     = sizeof(OverlayContext),
+    .priv_class    = &overlay_class,
     .query_formats = query_formats,
-
-    .inputs    = (const AVFilterPad[]) {{ .name      = "main",
-                                    .type            = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
-                                    .get_video_buffer= get_video_buffer,
-                                    .config_props    = config_input_main,
-                                    .start_frame     = start_frame_main,
-                                    .draw_slice      = draw_slice_main,
-                                    .end_frame       = end_frame_main,
-                                    .min_perms       = AV_PERM_READ,
-                                    .rej_perms       = AV_PERM_REUSE2|AV_PERM_PRESERVE, },
-                                  { .name            = "overlay",
-                                    .type            = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
-                                    .config_props    = config_input_overlay,
-                                    .start_frame     = start_frame_over,
-                                    .draw_slice      = null_draw_slice,
-                                    .end_frame       = end_frame_over,
-                                    .min_perms       = AV_PERM_READ,
-                                    .rej_perms       = AV_PERM_REUSE2, },
-                                  { .name = NULL}},
-    .outputs   = (const AVFilterPad[]) {{ .name      = "default",
-                                    .type            = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
-                                    .config_props    = config_output,
-                                    .request_frame   = request_frame, },
-                                  { .name = NULL}},
+    .process_command = process_command,
+    .inputs        = avfilter_vf_overlay_inputs,
+    .outputs       = avfilter_vf_overlay_outputs,
+    .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 };