85e270cc5ff2a8b5b6c6d3cbe69bb9f2ce5b78ca
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_lut3d.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2013 Clément Bœsch
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 /**
22  * @file
23  * 3D Lookup table filter
24  */
25
26 #include "libavutil/opt.h"
27 #include "libavutil/file.h"
28 #include "libavutil/intreadwrite.h"
29 #include "libavutil/avassert.h"
30 #include "libavutil/pixdesc.h"
31 #include "libavutil/avstring.h"
32 #include "avfilter.h"
33 #include "drawutils.h"
34 #include "dualinput.h"
35 #include "formats.h"
36 #include "internal.h"
37 #include "video.h"
38
39 #define R 0
40 #define G 1
41 #define B 2
42 #define A 3
43
44 enum interp_mode {
45     INTERPOLATE_NEAREST,
46     INTERPOLATE_TRILINEAR,
47     INTERPOLATE_TETRAHEDRAL,
48     NB_INTERP_MODE
49 };
50
51 struct rgbvec {
52     float r, g, b;
53 };
54
55 /* 3D LUT don't often go up to level 32, but it is common to have a Hald CLUT
56  * of 512x512 (64x64x64) */
57 #define MAX_LEVEL 64
58
59 typedef struct LUT3DContext {
60     const AVClass *class;
61     enum interp_mode interpolation;
62     char *file;
63     uint8_t rgba_map[4];
64     int step;
65     avfilter_action_func *interp;
66     struct rgbvec lut[MAX_LEVEL][MAX_LEVEL][MAX_LEVEL];
67     int lutsize;
68 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
69     uint8_t clut_rgba_map[4];
70     int clut_step;
71     int clut_is16bit;
72     int clut_width;
73     FFDualInputContext dinput;
74 #endif
75 } LUT3DContext;
76
77 typedef struct ThreadData {
78     AVFrame *in, *out;
79 } ThreadData;
80
81 #define OFFSET(x) offsetof(LUT3DContext, x)
82 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
83 #define COMMON_OPTIONS \
84     { "interp", "select interpolation mode", OFFSET(interpolation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, 0, NB_INTERP_MODE-1, FLAGS, "interp_mode" }, \
85         { "nearest",     "use values from the nearest defined points",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_NEAREST},     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
86         { "trilinear",   "interpolate values using the 8 points defining a cube", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_TRILINEAR},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
87         { "tetrahedral", "interpolate values using a tetrahedron",                0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
88     { NULL }
89
90 static inline float lerpf(float v0, float v1, float f)
91 {
92     return v0 + (v1 - v0) * f;
93 }
94
95 static inline struct rgbvec lerp(const struct rgbvec *v0, const struct rgbvec *v1, float f)
96 {
97     struct rgbvec v = {
98         lerpf(v0->r, v1->r, f), lerpf(v0->g, v1->g, f), lerpf(v0->b, v1->b, f)
99     };
100     return v;
101 }
102
103 #define NEAR(x) ((int)((x) + .5))
104 #define PREV(x) ((int)(x))
105 #define NEXT(x) (FFMIN((int)(x) + 1, lut3d->lutsize - 1))
106
107 /**
108  * Get the nearest defined point
109  */
110 static inline struct rgbvec interp_nearest(const LUT3DContext *lut3d,
111                                            const struct rgbvec *s)
112 {
113     return lut3d->lut[NEAR(s->r)][NEAR(s->g)][NEAR(s->b)];
114 }
115
116 /**
117  * Interpolate using the 8 vertices of a cube
118  * @see https://en.wikipedia.org/wiki/Trilinear_interpolation
119  */
120 static inline struct rgbvec interp_trilinear(const LUT3DContext *lut3d,
121                                              const struct rgbvec *s)
122 {
123     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
124     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
125     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
126     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
127     const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
128     const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
129     const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
130     const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
131     const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
132     const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
133     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
134     const struct rgbvec c00  = lerp(&c000, &c100, d.r);
135     const struct rgbvec c10  = lerp(&c010, &c110, d.r);
136     const struct rgbvec c01  = lerp(&c001, &c101, d.r);
137     const struct rgbvec c11  = lerp(&c011, &c111, d.r);
138     const struct rgbvec c0   = lerp(&c00,  &c10,  d.g);
139     const struct rgbvec c1   = lerp(&c01,  &c11,  d.g);
140     const struct rgbvec c    = lerp(&c0,   &c1,   d.b);
141     return c;
142 }
143
144 /**
145  * Tetrahedral interpolation. Based on code found in Truelight Software Library paper.
146  * @see http://www.filmlight.ltd.uk/pdf/whitepapers/FL-TL-TN-0057-SoftwareLib.pdf
147  */
148 static inline struct rgbvec interp_tetrahedral(const LUT3DContext *lut3d,
149                                                const struct rgbvec *s)
150 {
151     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
152     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
153     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
154     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
155     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
156     struct rgbvec c;
157     if (d.r > d.g) {
158         if (d.g > d.b) {
159             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
160             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
161             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.g) * c100.r + (d.g-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
162             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.g) * c100.g + (d.g-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
163             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.g) * c100.b + (d.g-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
164         } else if (d.r > d.b) {
165             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
166             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
167             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.b) * c100.r + (d.b-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
168             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.b) * c100.g + (d.b-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
169             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.b) * c100.b + (d.b-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
170         } else {
171             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
172             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
173             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.r) * c001.r + (d.r-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
174             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.r) * c001.g + (d.r-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
175             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.r) * c001.b + (d.r-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
176         }
177     } else {
178         if (d.b > d.g) {
179             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
180             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
181             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.g) * c001.r + (d.g-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
182             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.g) * c001.g + (d.g-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
183             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.g) * c001.b + (d.g-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
184         } else if (d.b > d.r) {
185             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
186             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
187             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.b) * c010.r + (d.b-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
188             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.b) * c010.g + (d.b-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
189             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.b) * c010.b + (d.b-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
190         } else {
191             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
192             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
193             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.r) * c010.r + (d.r-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
194             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.r) * c010.g + (d.r-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
195             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.r) * c010.b + (d.r-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
196         }
197     }
198     return c;
199 }
200
201 #define DEFINE_INTERP_FUNC(name, nbits)                                                             \
202 static int interp_##nbits##_##name(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)         \
203 {                                                                                                   \
204     int x, y;                                                                                       \
205     const LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;                                                          \
206     const ThreadData *td = arg;                                                                     \
207     const AVFrame *in  = td->in;                                                                    \
208     const AVFrame *out = td->out;                                                                   \
209     const int direct = out == in;                                                                   \
210     const int step = lut3d->step;                                                                   \
211     const uint8_t r = lut3d->rgba_map[R];                                                           \
212     const uint8_t g = lut3d->rgba_map[G];                                                           \
213     const uint8_t b = lut3d->rgba_map[B];                                                           \
214     const uint8_t a = lut3d->rgba_map[A];                                                           \
215     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;                                     \
216     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;                                     \
217     uint8_t       *dstrow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];                          \
218     const uint8_t *srcrow = in ->data[0] + slice_start * in ->linesize[0];                          \
219                                                                                                     \
220     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                                                     \
221         uint##nbits##_t *dst = (uint##nbits##_t *)dstrow;                                           \
222         const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)srcrow;                               \
223         for (x = 0; x < in->width * step; x += step) {                                              \
224             const float scale = (1. / ((1<<nbits) - 1)) * (lut3d->lutsize - 1);                     \
225             const struct rgbvec scaled_rgb = {src[x + r] * scale,                                   \
226                                               src[x + g] * scale,                                   \
227                                               src[x + b] * scale};                                  \
228             struct rgbvec vec = interp_##name(lut3d, &scaled_rgb);                                  \
229             dst[x + r] = av_clip_uint##nbits(vec.r * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
230             dst[x + g] = av_clip_uint##nbits(vec.g * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
231             dst[x + b] = av_clip_uint##nbits(vec.b * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
232             if (!direct && step == 4)                                                               \
233                 dst[x + a] = src[x + a];                                                            \
234         }                                                                                           \
235         dstrow += out->linesize[0];                                                                 \
236         srcrow += in ->linesize[0];                                                                 \
237     }                                                                                               \
238     return 0;                                                                                       \
239 }
240
241 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     8)
242 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   8)
243 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 8)
244
245 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     16)
246 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   16)
247 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 16)
248
249 #define MAX_LINE_SIZE 512
250
251 static int skip_line(const char *p)
252 {
253     while (*p && av_isspace(*p))
254         p++;
255     return !*p || *p == '#';
256 }
257
258 #define NEXT_LINE(loop_cond) do {                           \
259     if (!fgets(line, sizeof(line), f)) {                    \
260         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unexpected EOF\n");      \
261         return AVERROR_INVALIDDATA;                         \
262     }                                                       \
263 } while (loop_cond)
264
265 /* Basically r g and b float values on each line, with a facultative 3DLUTSIZE
266  * directive; seems to be generated by Davinci */
267 static int parse_dat(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
268 {
269     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
270     char line[MAX_LINE_SIZE];
271     int i, j, k, size;
272
273     lut3d->lutsize = size = 33;
274
275     NEXT_LINE(skip_line(line));
276     if (!strncmp(line, "3DLUTSIZE ", 10)) {
277         lut3d->lutsize = size = strtol(line + 10, NULL, 0);
278         NEXT_LINE(skip_line(line));
279     }
280     for (k = 0; k < size; k++) {
281         for (j = 0; j < size; j++) {
282             for (i = 0; i < size; i++) {
283                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
284                 if (k != 0 || j != 0 || i != 0)
285                     NEXT_LINE(skip_line(line));
286                 if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
287                     return AVERROR_INVALIDDATA;
288             }
289         }
290     }
291     return 0;
292 }
293
294 /* Iridas format */
295 static int parse_cube(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
296 {
297     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
298     char line[MAX_LINE_SIZE];
299     float min[3] = {0.0, 0.0, 0.0};
300     float max[3] = {1.0, 1.0, 1.0};
301
302     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
303         if (!strncmp(line, "LUT_3D_SIZE ", 12)) {
304             int i, j, k;
305             const int size = strtol(line + 12, NULL, 0);
306
307             if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
308                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
309                 return AVERROR(EINVAL);
310             }
311             lut3d->lutsize = size;
312             for (k = 0; k < size; k++) {
313                 for (j = 0; j < size; j++) {
314                     for (i = 0; i < size; i++) {
315                         struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];
316
317                         do {
318                             NEXT_LINE(0);
319                             if (!strncmp(line, "DOMAIN_", 7)) {
320                                 float *vals = NULL;
321                                 if      (!strncmp(line + 7, "MIN ", 4)) vals = min;
322                                 else if (!strncmp(line + 7, "MAX ", 4)) vals = max;
323                                 if (!vals)
324                                     return AVERROR_INVALIDDATA;
325                                 sscanf(line + 11, "%f %f %f", vals, vals + 1, vals + 2);
326                                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "min: %f %f %f | max: %f %f %f\n",
327                                        min[0], min[1], min[2], max[0], max[1], max[2]);
328                                 continue;
329                             }
330                         } while (skip_line(line));
331                         if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
332                             return AVERROR_INVALIDDATA;
333                         vec->r *= max[0] - min[0];
334                         vec->g *= max[1] - min[1];
335                         vec->b *= max[2] - min[2];
336                     }
337                 }
338             }
339             break;
340         }
341     }
342     return 0;
343 }
344
345 /* Assume 17x17x17 LUT with a 16-bit depth
346  * FIXME: it seems there are various 3dl formats */
347 static int parse_3dl(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
348 {
349     char line[MAX_LINE_SIZE];
350     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
351     int i, j, k;
352     const int size = 17;
353     const float scale = 16*16*16;
354
355     lut3d->lutsize = size;
356     NEXT_LINE(skip_line(line));
357     for (k = 0; k < size; k++) {
358         for (j = 0; j < size; j++) {
359             for (i = 0; i < size; i++) {
360                 int r, g, b;
361                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
362
363                 NEXT_LINE(skip_line(line));
364                 if (sscanf(line, "%d %d %d", &r, &g, &b) != 3)
365                     return AVERROR_INVALIDDATA;
366                 vec->r = r / scale;
367                 vec->g = g / scale;
368                 vec->b = b / scale;
369             }
370         }
371     }
372     return 0;
373 }
374
375 /* Pandora format */
376 static int parse_m3d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
377 {
378     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
379     float scale;
380     int i, j, k, size, in = -1, out = -1;
381     char line[MAX_LINE_SIZE];
382     uint8_t rgb_map[3] = {0, 1, 2};
383
384     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
385         if      (!strncmp(line, "in",  2)) in  = strtol(line + 2, NULL, 0);
386         else if (!strncmp(line, "out", 3)) out = strtol(line + 3, NULL, 0);
387         else if (!strncmp(line, "values", 6)) {
388             const char *p = line + 6;
389 #define SET_COLOR(id) do {                  \
390     while (av_isspace(*p))                  \
391         p++;                                \
392     switch (*p) {                           \
393     case 'r': rgb_map[id] = 0; break;       \
394     case 'g': rgb_map[id] = 1; break;       \
395     case 'b': rgb_map[id] = 2; break;       \
396     }                                       \
397     while (*p && !av_isspace(*p))           \
398         p++;                                \
399 } while (0)
400             SET_COLOR(0);
401             SET_COLOR(1);
402             SET_COLOR(2);
403             break;
404         }
405     }
406
407     if (in == -1 || out == -1) {
408         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "in and out must be defined\n");
409         return AVERROR_INVALIDDATA;
410     }
411     if (in < 2 || out < 2 ||
412         in  > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL ||
413         out > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL) {
414         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid in (%d) or out (%d)\n", in, out);
415         return AVERROR_INVALIDDATA;
416     }
417     for (size = 1; size*size*size < in; size++);
418     lut3d->lutsize = size;
419     scale = 1. / (out - 1);
420
421     for (k = 0; k < size; k++) {
422         for (j = 0; j < size; j++) {
423             for (i = 0; i < size; i++) {
424                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
425                 float val[3];
426
427                 NEXT_LINE(0);
428                 if (sscanf(line, "%f %f %f", val, val + 1, val + 2) != 3)
429                     return AVERROR_INVALIDDATA;
430                 vec->r = val[rgb_map[0]] * scale;
431                 vec->g = val[rgb_map[1]] * scale;
432                 vec->b = val[rgb_map[2]] * scale;
433             }
434         }
435     }
436     return 0;
437 }
438
439 static void set_identity_matrix(LUT3DContext *lut3d, int size)
440 {
441     int i, j, k;
442     const float c = 1. / (size - 1);
443
444     lut3d->lutsize = size;
445     for (k = 0; k < size; k++) {
446         for (j = 0; j < size; j++) {
447             for (i = 0; i < size; i++) {
448                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
449                 vec->r = k * c;
450                 vec->g = j * c;
451                 vec->b = i * c;
452             }
453         }
454     }
455 }
456
457 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
458 {
459     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
460         AV_PIX_FMT_RGB24,  AV_PIX_FMT_BGR24,
461         AV_PIX_FMT_RGBA,   AV_PIX_FMT_BGRA,
462         AV_PIX_FMT_ARGB,   AV_PIX_FMT_ABGR,
463         AV_PIX_FMT_0RGB,   AV_PIX_FMT_0BGR,
464         AV_PIX_FMT_RGB0,   AV_PIX_FMT_BGR0,
465         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
466         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
467         AV_PIX_FMT_NONE
468     };
469     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
470     return 0;
471 }
472
473 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
474 {
475     int is16bit = 0;
476     LUT3DContext *lut3d = inlink->dst->priv;
477     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
478
479     switch (inlink->format) {
480     case AV_PIX_FMT_RGB48:
481     case AV_PIX_FMT_BGR48:
482     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
483     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
484         is16bit = 1;
485     }
486
487     ff_fill_rgba_map(lut3d->rgba_map, inlink->format);
488     lut3d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
489
490 #define SET_FUNC(name) do {                             \
491     if (is16bit) lut3d->interp = interp_16_##name;      \
492     else         lut3d->interp = interp_8_##name;       \
493 } while (0)
494
495     switch (lut3d->interpolation) {
496     case INTERPOLATE_NEAREST:     SET_FUNC(nearest);        break;
497     case INTERPOLATE_TRILINEAR:   SET_FUNC(trilinear);      break;
498     case INTERPOLATE_TETRAHEDRAL: SET_FUNC(tetrahedral);    break;
499     default:
500         av_assert0(0);
501     }
502
503     return 0;
504 }
505
506 static AVFrame *apply_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
507 {
508     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
509     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
510     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
511     AVFrame *out;
512     ThreadData td;
513
514     if (av_frame_is_writable(in)) {
515         out = in;
516     } else {
517         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
518         if (!out) {
519             av_frame_free(&in);
520             return NULL;
521         }
522         av_frame_copy_props(out, in);
523     }
524
525     td.in  = in;
526     td.out = out;
527     ctx->internal->execute(ctx, lut3d->interp, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ctx->graph->nb_threads));
528
529     if (out != in)
530         av_frame_free(&in);
531
532     return out;
533 }
534
535 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
536 {
537     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
538     AVFrame *out = apply_lut(inlink, in);
539     if (!out)
540         return AVERROR(ENOMEM);
541     return ff_filter_frame(outlink, out);
542 }
543
544 #if CONFIG_LUT3D_FILTER
545 static const AVOption lut3d_options[] = {
546     { "file", "set 3D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
547     COMMON_OPTIONS
548 };
549
550 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut3d);
551
552 static av_cold int lut3d_init(AVFilterContext *ctx)
553 {
554     int ret;
555     FILE *f;
556     const char *ext;
557     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
558
559     if (!lut3d->file) {
560         set_identity_matrix(lut3d, 32);
561         return 0;
562     }
563
564     f = fopen(lut3d->file, "r");
565     if (!f) {
566         ret = AVERROR(errno);
567         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut3d->file, av_err2str(ret));
568         return ret;
569     }
570
571     ext = strrchr(lut3d->file, '.');
572     if (!ext) {
573         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
574         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
575         goto end;
576     }
577     ext++;
578
579     if (!av_strcasecmp(ext, "dat")) {
580         ret = parse_dat(ctx, f);
581     } else if (!av_strcasecmp(ext, "3dl")) {
582         ret = parse_3dl(ctx, f);
583     } else if (!av_strcasecmp(ext, "cube")) {
584         ret = parse_cube(ctx, f);
585     } else if (!av_strcasecmp(ext, "m3d")) {
586         ret = parse_m3d(ctx, f);
587     } else {
588         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
589         ret = AVERROR(EINVAL);
590     }
591
592     if (!ret && !lut3d->lutsize) {
593         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "3D LUT is empty\n");
594         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
595     }
596
597 end:
598     fclose(f);
599     return ret;
600 }
601
602 static const AVFilterPad lut3d_inputs[] = {
603     {
604         .name         = "default",
605         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
606         .filter_frame = filter_frame,
607         .config_props = config_input,
608     },
609     { NULL }
610 };
611
612 static const AVFilterPad lut3d_outputs[] = {
613      {
614          .name = "default",
615          .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
616      },
617      { NULL }
618 };
619
620 AVFilter ff_vf_lut3d = {
621     .name          = "lut3d",
622     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 3D LUT."),
623     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
624     .init          = lut3d_init,
625     .query_formats = query_formats,
626     .inputs        = lut3d_inputs,
627     .outputs       = lut3d_outputs,
628     .priv_class    = &lut3d_class,
629     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
630 };
631 #endif
632
633 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
634
635 static void update_clut(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
636 {
637     const uint8_t *data = frame->data[0];
638     const int linesize  = frame->linesize[0];
639     const int w = lut3d->clut_width;
640     const int step = lut3d->clut_step;
641     const uint8_t *rgba_map = lut3d->clut_rgba_map;
642     const int level = lut3d->lutsize;
643
644 #define LOAD_CLUT(nbits) do {                                           \
645     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
646                                                                         \
647     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
648         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
649             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
650                 const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)  \
651                     (data + y*linesize + x*step);                       \
652                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];              \
653                 vec->r = src[rgba_map[0]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
654                 vec->g = src[rgba_map[1]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
655                 vec->b = src[rgba_map[2]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
656                 if (++x == w) {                                         \
657                     x = 0;                                              \
658                     y++;                                                \
659                 }                                                       \
660             }                                                           \
661         }                                                               \
662     }                                                                   \
663 } while (0)
664
665     if (!lut3d->clut_is16bit) LOAD_CLUT(8);
666     else                      LOAD_CLUT(16);
667 }
668
669
670 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
671 {
672     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
673     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
674     int ret;
675
676     outlink->w = ctx->inputs[0]->w;
677     outlink->h = ctx->inputs[0]->h;
678     outlink->time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
679     if ((ret = ff_dualinput_init(ctx, &lut3d->dinput)) < 0)
680         return ret;
681     return 0;
682 }
683
684 static int filter_frame_hald(AVFilterLink *inlink, AVFrame *inpicref)
685 {
686     LUT3DContext *s = inlink->dst->priv;
687     return ff_dualinput_filter_frame(&s->dinput, inlink, inpicref);
688 }
689
690 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
691 {
692     LUT3DContext *s = outlink->src->priv;
693     return ff_dualinput_request_frame(&s->dinput, outlink);
694 }
695
696 static int config_clut(AVFilterLink *inlink)
697 {
698     int size, level, w, h;
699     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
700     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
701     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
702
703     lut3d->clut_is16bit = 0;
704     switch (inlink->format) {
705     case AV_PIX_FMT_RGB48:
706     case AV_PIX_FMT_BGR48:
707     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
708     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
709         lut3d->clut_is16bit = 1;
710     }
711
712     lut3d->clut_step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
713     ff_fill_rgba_map(lut3d->clut_rgba_map, inlink->format);
714
715     if (inlink->w > inlink->h)
716         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding on the right (%dpx) of the "
717                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->w - inlink->h);
718     else if (inlink->w < inlink->h)
719         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding at the bottom (%dpx) of the "
720                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->h - inlink->w);
721     lut3d->clut_width = w = h = FFMIN(inlink->w, inlink->h);
722
723     for (level = 1; level*level*level < w; level++);
724     size = level*level*level;
725     if (size != w) {
726         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "The Hald CLUT width does not match the level\n");
727         return AVERROR_INVALIDDATA;
728     }
729     av_assert0(w == h && w == size);
730     level *= level;
731     if (level > MAX_LEVEL) {
732         const int max_clut_level = sqrt(MAX_LEVEL);
733         const int max_clut_size  = max_clut_level*max_clut_level*max_clut_level;
734         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large Hald CLUT "
735                "(maximum level is %d, or %dx%d CLUT)\n",
736                max_clut_level, max_clut_size, max_clut_size);
737         return AVERROR(EINVAL);
738     }
739     lut3d->lutsize = level;
740
741     return 0;
742 }
743
744 static AVFrame *update_apply_clut(AVFilterContext *ctx, AVFrame *main,
745                                   const AVFrame *second)
746 {
747     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
748     update_clut(ctx->priv, second);
749     return apply_lut(inlink, main);
750 }
751
752 static av_cold int haldclut_init(AVFilterContext *ctx)
753 {
754     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
755     lut3d->dinput.process = update_apply_clut;
756     return 0;
757 }
758
759 static av_cold void haldclut_uninit(AVFilterContext *ctx)
760 {
761     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
762     ff_dualinput_uninit(&lut3d->dinput);
763 }
764
765 static const AVOption haldclut_options[] = {
766     { "shortest",   "force termination when the shortest input terminates", OFFSET(dinput.shortest),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
767     { "repeatlast", "continue applying the last clut after eos",            OFFSET(dinput.repeatlast), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 0, 1, FLAGS },
768     COMMON_OPTIONS
769 };
770
771 AVFILTER_DEFINE_CLASS(haldclut);
772
773 static const AVFilterPad haldclut_inputs[] = {
774     {
775         .name         = "main",
776         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
777         .filter_frame = filter_frame_hald,
778         .config_props = config_input,
779     },{
780         .name         = "clut",
781         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
782         .filter_frame = filter_frame_hald,
783         .config_props = config_clut,
784     },
785     { NULL }
786 };
787
788 static const AVFilterPad haldclut_outputs[] = {
789     {
790         .name          = "default",
791         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
792         .request_frame = request_frame,
793         .config_props  = config_output,
794     },
795     { NULL }
796 };
797
798 AVFilter ff_vf_haldclut = {
799     .name          = "haldclut",
800     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a Hald CLUT."),
801     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
802     .init          = haldclut_init,
803     .uninit        = haldclut_uninit,
804     .query_formats = query_formats,
805     .inputs        = haldclut_inputs,
806     .outputs       = haldclut_outputs,
807     .priv_class    = &haldclut_class,
808     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
809 };
810 #endif