vf_interlace: Add SIMD for lowpass filter
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_interlace.c
1 /*
2  * This file is part of Libav.
3  *
4  * Libav is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7  * (at your option) any later version.
8  *
9  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
15  * with Libav; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
16  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
17  */
18
19 /**
20  * @file
21  * progressive to interlaced content filter, inspired by heavy debugging of tinterlace filter
22  */
23
24 #include "libavutil/common.h"
25 #include "libavutil/opt.h"
26 #include "libavutil/imgutils.h"
27 #include "libavutil/avassert.h"
28
29 #include "formats.h"
30 #include "avfilter.h"
31 #include "interlace.h"
32 #include "internal.h"
33 #include "video.h"
34
35 #define OFFSET(x) offsetof(InterlaceContext, x)
36 #define V AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
37 static const AVOption options[] = {
38     { "scan", "scanning mode", OFFSET(scan),
39         AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = MODE_TFF }, 0, 1, .flags = V, .unit = "scan" },
40     { "tff", "top field first", 0,
41         AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_TFF }, INT_MIN, INT_MAX, .flags = V, .unit = "scan" },
42     { "bff", "bottom field first", 0,
43         AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_BFF }, INT_MIN, INT_MAX, .flags = V, .unit = "scan" },
44     { "lowpass", "enable vertical low-pass filter", OFFSET(lowpass),
45         AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = 1 },        0, 1, .flags = V },
46     { NULL }
47 };
48
49 static const AVClass class = {
50     .class_name = "interlace filter",
51     .item_name  = av_default_item_name,
52     .option     = options,
53     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
54 };
55
56 static void lowpass_line_c(uint8_t *dstp, ptrdiff_t linesize,
57                            const uint8_t *srcp,
58                            const uint8_t *srcp_above,
59                            const uint8_t *srcp_below)
60 {
61     int i;
62     for (i = 0; i < linesize; i++) {
63         // this calculation is an integer representation of
64         // '0.5 * current + 0.25 * above + 0.25 * below'
65         // '1 +' is for rounding.
66         dstp[i] = (1 + srcp[i] + srcp[i] + srcp_above[i] + srcp_below[i]) >> 2;
67     }
68 }
69
70 static const enum AVPixelFormat formats_supported[] = {
71     AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,  AV_PIX_FMT_YUV444P,
72     AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV410P,  AV_PIX_FMT_YUVA420P,
73     AV_PIX_FMT_GRAY8,    AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
74     AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_NONE
75 };
76
77 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
78 {
79     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(formats_supported));
80     return 0;
81 }
82
83 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
84 {
85     InterlaceContext *s = ctx->priv;
86
87     av_frame_free(&s->cur);
88     av_frame_free(&s->next);
89
90     av_opt_free(s);
91 }
92
93 static int config_out_props(AVFilterLink *outlink)
94 {
95     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
96     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
97     InterlaceContext *s = ctx->priv;
98
99     if (inlink->h < 2) {
100         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "input video height is too small\n");
101         return AVERROR_INVALIDDATA;
102     }
103
104     if (!s->lowpass)
105         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "***warning*** Lowpass filter is disabled, "
106                "the resulting video will be aliased rather than interlaced.\n");
107
108     // same input size
109     outlink->w = inlink->w;
110     outlink->h = inlink->h;
111     outlink->time_base = inlink->time_base;
112     // half framerate
113     outlink->time_base.num *= 2;
114
115
116     if (s->lowpass) {
117         s->lowpass_line = lowpass_line_c;
118         if (ARCH_X86)
119             ff_interlace_init_x86(s);
120     }
121
122     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "%s interlacing %s lowpass filter\n",
123            s->scan == MODE_TFF ? "tff" : "bff", (s->lowpass) ? "with" : "without");
124
125     return 0;
126 }
127
128 static void copy_picture_field(InterlaceContext *s,
129                                AVFrame *src_frame, AVFrame *dst_frame,
130                                AVFilterLink *inlink, enum FieldType field_type,
131                                int lowpass)
132 {
133     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
134     int vsub = desc->log2_chroma_h;
135     int plane, j;
136
137     for (plane = 0; plane < desc->nb_components; plane++) {
138         int lines = (plane == 1 || plane == 2) ? -(-inlink->h) >> vsub : inlink->h;
139         ptrdiff_t linesize = av_image_get_linesize(inlink->format, inlink->w, plane);
140         uint8_t *dstp = dst_frame->data[plane];
141         const uint8_t *srcp = src_frame->data[plane];
142
143         av_assert0(linesize >= 0);
144
145         lines = (lines + (field_type == FIELD_UPPER)) / 2;
146         if (field_type == FIELD_LOWER)
147             srcp += src_frame->linesize[plane];
148         if (field_type == FIELD_LOWER)
149             dstp += dst_frame->linesize[plane];
150         if (lowpass) {
151             int srcp_linesize = src_frame->linesize[plane] * 2;
152             int dstp_linesize = dst_frame->linesize[plane] * 2;
153             for (j = lines; j > 0; j--) {
154                 const uint8_t *srcp_above = srcp - src_frame->linesize[plane];
155                 const uint8_t *srcp_below = srcp + src_frame->linesize[plane];
156                 if (j == lines)
157                     srcp_above = srcp; // there is no line above
158                 if (j == 1)
159                     srcp_below = srcp; // there is no line below
160                 s->lowpass_line(dstp, linesize, srcp, srcp_above, srcp_below);
161                 dstp += dstp_linesize;
162                 srcp += srcp_linesize;
163             }
164         } else {
165             av_image_copy_plane(dstp, dst_frame->linesize[plane] * 2,
166                                 srcp, src_frame->linesize[plane] * 2,
167                                 linesize, lines);
168         }
169     }
170 }
171
172 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
173 {
174     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
175     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
176     InterlaceContext *s = ctx->priv;
177     AVFrame *out;
178     int tff, ret;
179
180     av_frame_free(&s->cur);
181     s->cur  = s->next;
182     s->next = buf;
183
184     /* we need at least two frames */
185     if (!s->cur || !s->next)
186         return 0;
187
188     if (s->cur->interlaced_frame) {
189         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
190                "video is already interlaced, adjusting framerate only\n");
191         out = av_frame_clone(s->cur);
192         if (!out)
193             return AVERROR(ENOMEM);
194         out->pts /= 2;  // adjust pts to new framerate
195         ret = ff_filter_frame(outlink, out);
196         s->got_output = 1;
197         return ret;
198     }
199
200     tff = (s->scan == MODE_TFF);
201     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
202     if (!out)
203         return AVERROR(ENOMEM);
204
205     av_frame_copy_props(out, s->cur);
206     out->interlaced_frame = 1;
207     out->top_field_first  = tff;
208     out->pts             /= 2;  // adjust pts to new framerate
209
210     /* copy upper/lower field from cur */
211     copy_picture_field(s, s->cur, out, inlink, tff ? FIELD_UPPER : FIELD_LOWER, s->lowpass);
212     av_frame_free(&s->cur);
213
214     /* copy lower/upper field from next */
215     copy_picture_field(s, s->next, out, inlink, tff ? FIELD_LOWER : FIELD_UPPER, s->lowpass);
216     av_frame_free(&s->next);
217
218     ret = ff_filter_frame(outlink, out);
219     s->got_output = 1;
220
221     return ret;
222 }
223
224 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
225 {
226     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
227     InterlaceContext *s  = ctx->priv;
228     int ret = 0;
229
230     s->got_output = 0;
231     while (ret >= 0 && !s->got_output)
232         ret = ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
233
234     return ret;
235 }
236
237 static const AVFilterPad inputs[] = {
238     {
239         .name         = "default",
240         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
241         .filter_frame = filter_frame,
242     },
243     { NULL }
244 };
245
246 static const AVFilterPad outputs[] = {
247     {
248         .name          = "default",
249         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
250         .config_props  = config_out_props,
251         .request_frame = request_frame,
252     },
253     { NULL }
254 };
255
256 AVFilter ff_vf_interlace = {
257     .name          = "interlace",
258     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert progressive video into interlaced."),
259     .uninit        = uninit,
260
261     .priv_class    = &class,
262     .priv_size     = sizeof(InterlaceContext),
263     .query_formats = query_formats,
264
265     .inputs        = inputs,
266     .outputs       = outputs,
267 };
268