Merge commit '716d413c13981da15323c7a3821860536eefdbbb'
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_gradfun.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2010 Nolan Lum <nol888@gmail.com>
3  * Copyright (c) 2009 Loren Merritt <lorenm@u.washignton.edu>
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 /**
23  * @file
24  * gradfun debanding filter, ported from MPlayer
25  * libmpcodecs/vf_gradfun.c
26  *
27  * Apply a boxblur debanding algorithm (based on the gradfun2db
28  * Avisynth filter by prunedtree).
29  * Foreach pixel, if it's within threshold of the blurred value, make it closer.
30  * So now we have a smoothed and higher bitdepth version of all the shallow
31  * gradients, while leaving detailed areas untouched.
32  * Dither it back to 8bit.
33  */
34
35 #include "libavutil/imgutils.h"
36 #include "libavutil/common.h"
37 #include "libavutil/cpu.h"
38 #include "libavutil/pixdesc.h"
39 #include "avfilter.h"
40 #include "formats.h"
41 #include "gradfun.h"
42 #include "internal.h"
43 #include "video.h"
44
45 DECLARE_ALIGNED(16, static const uint16_t, dither)[8][8] = {
46     {0x00,0x60,0x18,0x78,0x06,0x66,0x1E,0x7E},
47     {0x40,0x20,0x58,0x38,0x46,0x26,0x5E,0x3E},
48     {0x10,0x70,0x08,0x68,0x16,0x76,0x0E,0x6E},
49     {0x50,0x30,0x48,0x28,0x56,0x36,0x4E,0x2E},
50     {0x04,0x64,0x1C,0x7C,0x02,0x62,0x1A,0x7A},
51     {0x44,0x24,0x5C,0x3C,0x42,0x22,0x5A,0x3A},
52     {0x14,0x74,0x0C,0x6C,0x12,0x72,0x0A,0x6A},
53     {0x54,0x34,0x4C,0x2C,0x52,0x32,0x4A,0x2A},
54 };
55
56 void ff_gradfun_filter_line_c(uint8_t *dst, const uint8_t *src, const uint16_t *dc, int width, int thresh, const uint16_t *dithers)
57 {
58     int x;
59     for (x = 0; x < width; x++, dc += x & 1) {
60         int pix = src[x] << 7;
61         int delta = dc[0] - pix;
62         int m = abs(delta) * thresh >> 16;
63         m = FFMAX(0, 127 - m);
64         m = m * m * delta >> 14;
65         pix += m + dithers[x & 7];
66         dst[x] = av_clip_uint8(pix >> 7);
67     }
68 }
69
70 void ff_gradfun_blur_line_c(uint16_t *dc, uint16_t *buf, const uint16_t *buf1, const uint8_t *src, int src_linesize, int width)
71 {
72     int x, v, old;
73     for (x = 0; x < width; x++) {
74         v = buf1[x] + src[2 * x] + src[2 * x + 1] + src[2 * x + src_linesize] + src[2 * x + 1 + src_linesize];
75         old = buf[x];
76         buf[x] = v;
77         dc[x] = v - old;
78     }
79 }
80
81 static void filter(GradFunContext *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int width, int height, int dst_linesize, int src_linesize, int r)
82 {
83     int bstride = FFALIGN(width, 16) / 2;
84     int y;
85     uint32_t dc_factor = (1 << 21) / (r * r);
86     uint16_t *dc = ctx->buf + 16;
87     uint16_t *buf = ctx->buf + bstride + 32;
88     int thresh = ctx->thresh;
89
90     memset(dc, 0, (bstride + 16) * sizeof(*buf));
91     for (y = 0; y < r; y++)
92         ctx->blur_line(dc, buf + y * bstride, buf + (y - 1) * bstride, src + 2 * y * src_linesize, src_linesize, width / 2);
93     for (;;) {
94         if (y < height - r) {
95             int mod = ((y + r) / 2) % r;
96             uint16_t *buf0 = buf + mod * bstride;
97             uint16_t *buf1 = buf + (mod ? mod - 1 : r - 1) * bstride;
98             int x, v;
99             ctx->blur_line(dc, buf0, buf1, src + (y + r) * src_linesize, src_linesize, width / 2);
100             for (x = v = 0; x < r; x++)
101                 v += dc[x];
102             for (; x < width / 2; x++) {
103                 v += dc[x] - dc[x-r];
104                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
105             }
106             for (; x < (width + r + 1) / 2; x++)
107                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
108             for (x = -r / 2; x < 0; x++)
109                 dc[x] = dc[0];
110         }
111         if (y == r) {
112             for (y = 0; y < r; y++)
113                 ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
114         }
115         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
116         if (++y >= height) break;
117         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
118         if (++y >= height) break;
119     }
120 }
121
122 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
123 {
124     GradFunContext *gf = ctx->priv;
125     float thresh = 1.2;
126     int radius = 16;
127
128     if (args)
129         sscanf(args, "%f:%d", &thresh, &radius);
130
131     thresh = av_clipf(thresh, 0.51, 255);
132     gf->thresh = (1 << 15) / thresh;
133     gf->radius = av_clip((radius + 1) & ~1, 4, 32);
134
135     gf->blur_line = ff_gradfun_blur_line_c;
136     gf->filter_line = ff_gradfun_filter_line_c;
137
138     if (HAVE_MMX)
139         ff_gradfun_init_x86(gf);
140
141     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "threshold:%.2f radius:%d\n", thresh, gf->radius);
142
143     return 0;
144 }
145
146 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
147 {
148     GradFunContext *gf = ctx->priv;
149     av_freep(&gf->buf);
150 }
151
152 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
153 {
154     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
155         AV_PIX_FMT_YUV410P,            AV_PIX_FMT_YUV420P,
156         AV_PIX_FMT_GRAY8,              AV_PIX_FMT_NV12,
157         AV_PIX_FMT_NV21,               AV_PIX_FMT_YUV444P,
158         AV_PIX_FMT_YUV422P,            AV_PIX_FMT_YUV411P,
159         AV_PIX_FMT_NONE
160     };
161
162     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
163
164     return 0;
165 }
166
167 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
168 {
169     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
170     int hsub = av_pix_fmt_descriptors[inlink->format].log2_chroma_w;
171     int vsub = av_pix_fmt_descriptors[inlink->format].log2_chroma_h;
172
173     gf->buf = av_mallocz((FFALIGN(inlink->w, 16) * (gf->radius + 1) / 2 + 32) * sizeof(uint16_t));
174     if (!gf->buf)
175         return AVERROR(ENOMEM);
176
177     gf->chroma_w = -((-inlink->w) >> hsub);
178     gf->chroma_h = -((-inlink->h) >> vsub);
179     gf->chroma_r = av_clip(((((gf->radius >> hsub) + (gf->radius >> vsub)) / 2 ) + 1) & ~1, 4, 32);
180
181     return 0;
182 }
183
184 static int null_draw_slice(AVFilterLink *link, int y, int h, int slice_dir)
185 {
186     return 0;
187 }
188
189 static int end_frame(AVFilterLink *inlink)
190 {
191     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
192     AVFilterBufferRef *inpic = inlink->cur_buf;
193     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
194     AVFilterBufferRef *outpic = outlink->out_buf;
195     int p, ret;
196
197     for (p = 0; p < 4 && inpic->data[p]; p++) {
198         int w = inlink->w;
199         int h = inlink->h;
200         int r = gf->radius;
201         if (p) {
202             w = gf->chroma_w;
203             h = gf->chroma_h;
204             r = gf->chroma_r;
205         }
206
207         if (FFMIN(w, h) > 2 * r)
208             filter(gf, outpic->data[p], inpic->data[p], w, h, outpic->linesize[p], inpic->linesize[p], r);
209         else if (outpic->data[p] != inpic->data[p])
210             av_image_copy_plane(outpic->data[p], outpic->linesize[p], inpic->data[p], inpic->linesize[p], w, h);
211     }
212
213     if ((ret = ff_draw_slice(outlink, 0, inlink->h, 1)) < 0 ||
214         (ret = ff_end_frame(outlink)) < 0)
215         return ret;
216     return 0;
217 }
218
219 AVFilter avfilter_vf_gradfun = {
220     .name          = "gradfun",
221     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Debands video quickly using gradients."),
222     .priv_size     = sizeof(GradFunContext),
223     .init          = init,
224     .uninit        = uninit,
225     .query_formats = query_formats,
226
227     .inputs    = (const AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
228                                           .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
229                                           .config_props     = config_input,
230                                           .start_frame      = ff_inplace_start_frame,
231                                           .draw_slice       = null_draw_slice,
232                                           .end_frame        = end_frame,
233                                           .min_perms        = AV_PERM_READ, },
234                                         { .name = NULL}},
235     .outputs   = (const AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
236                                           .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, },
237                                         { .name = NULL}},
238 };