git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_framerate.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012 Mark Himsley
   3  *
   4  * get_scene_score() Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
   5  * taken from libavfilter/vf_select.c
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * filter for upsampling or downsampling a progressive source
  27  */
  28
  29 #define DEBUG
  30
  31 #include "libavutil/avassert.h"
  32 #include "libavutil/imgutils.h"
  33 #include "libavutil/internal.h"
  34 #include "libavutil/opt.h"
  35 #include "libavutil/pixdesc.h"
  36
  37 #include "avfilter.h"
  38 #include "internal.h"
  39 #include "video.h"
  40 #include "filters.h"
  41 #include "framerate.h"
  42 #include "scene_sad.h"
  43
  44 #define OFFSET(x) offsetof(FrameRateContext, x)
  45 #define V AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  46 #define F AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  47 #define FRAMERATE_FLAG_SCD 01
  48
  49 static const AVOption framerate_options[] = {
  50     {"fps",                 "required output frames per second rate", OFFSET(dest_frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="50"},             0,       INT_MAX, V|F },
  51
  52     {"interp_start",        "point to start linear interpolation",    OFFSET(interp_start),    AV_OPT_TYPE_INT,      {.i64=15},                 0,       255,     V|F },
  53     {"interp_end",          "point to end linear interpolation",      OFFSET(interp_end),      AV_OPT_TYPE_INT,      {.i64=240},                0,       255,     V|F },
  54     {"scene",               "scene change level",                     OFFSET(scene_score),     AV_OPT_TYPE_DOUBLE,   {.dbl=8.2},                0,       100., V|F },
  55
  56     {"flags",               "set flags",                              OFFSET(flags),           AV_OPT_TYPE_FLAGS,    {.i64=1},                  0,       INT_MAX, V|F, "flags" },
  57     {"scene_change_detect", "enable scene change detection",          0,                       AV_OPT_TYPE_CONST,    {.i64=FRAMERATE_FLAG_SCD}, INT_MIN, INT_MAX, V|F, "flags" },
  58     {"scd",                 "enable scene change detection",          0,                       AV_OPT_TYPE_CONST,    {.i64=FRAMERATE_FLAG_SCD}, INT_MIN, INT_MAX, V|F, "flags" },
  59
  60     {NULL}
  61 };
  62
  63 AVFILTER_DEFINE_CLASS(framerate);
  64
  65 static double get_scene_score(AVFilterContext *ctx, AVFrame *crnt, AVFrame *next)
  66 {
  67     FrameRateContext *s = ctx->priv;
  68     double ret = 0;
  69
  70     ff_dlog(ctx, "get_scene_score()\n");
  71
  72     if (crnt->height == next->height &&
  73         crnt->width  == next->width) {
  74         uint64_t sad;
  75         double mafd, diff;
  76
  77         ff_dlog(ctx, "get_scene_score() process\n");
  78         s->sad(crnt->data[0], crnt->linesize[0], next->data[0], next->linesize[0], crnt->width, crnt->height, &sad);
  79         emms_c();
  80         mafd = (double)sad * 100.0 / (crnt->width * crnt->height) / (1 << s->bitdepth);
  81         diff = fabs(mafd - s->prev_mafd);
  82         ret  = av_clipf(FFMIN(mafd, diff), 0, 100.0);
  83         s->prev_mafd = mafd;
  84     }
  85     ff_dlog(ctx, "get_scene_score() result is:%f\n", ret);
  86     return ret;
  87 }
  88
  89 typedef struct ThreadData {
  90     AVFrame *copy_src1, *copy_src2;
  91     uint16_t src1_factor, src2_factor;
  92 } ThreadData;
  93
  94 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int job, int nb_jobs)
  95 {
  96     FrameRateContext *s = ctx->priv;
  97     ThreadData *td = arg;
  98     AVFrame *work = s->work;
  99     AVFrame *src1 = td->copy_src1;
 100     AVFrame *src2 = td->copy_src2;
 101     uint16_t src1_factor = td->src1_factor;
 102     uint16_t src2_factor = td->src2_factor;
 103     int plane;
 104
 105     for (plane = 0; plane < 4 && src1->data[plane] && src2->data[plane]; plane++) {
 106         const int start = (s->height[plane] *  job   ) / nb_jobs;
 107         const int end   = (s->height[plane] * (job+1)) / nb_jobs;
 108         uint8_t *src1_data = src1->data[plane] + start * src1->linesize[plane];
 109         uint8_t *src2_data = src2->data[plane] + start * src2->linesize[plane];
 110         uint8_t *dst_data  = work->data[plane] + start * work->linesize[plane];
 111
 112         s->blend(src1_data, src1->linesize[plane], src2_data, src2->linesize[plane],
 113                  dst_data,  work->linesize[plane], s->line_size[plane], end - start,
 114                  src1_factor, src2_factor, s->blend_factor_max >> 1);
 115     }
 116
 117     return 0;
 118 }
 119
 120 static int blend_frames(AVFilterContext *ctx, int interpolate)
 121 {
 122     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 123     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 124     double interpolate_scene_score = 0;
 125
 126     if ((s->flags & FRAMERATE_FLAG_SCD)) {
 127         if (s->score >= 0.0)
 128             interpolate_scene_score = s->score;
 129         else
 130             interpolate_scene_score = s->score = get_scene_score(ctx, s->f0, s->f1);
 131         ff_dlog(ctx, "blend_frames() interpolate scene score:%f\n", interpolate_scene_score);
 132     }
 133     // decide if the shot-change detection allows us to blend two frames
 134     if (interpolate_scene_score < s->scene_score) {
 135         ThreadData td;
 136         td.copy_src1 = s->f0;
 137         td.copy_src2 = s->f1;
 138         td.src2_factor = interpolate;
 139         td.src1_factor = s->blend_factor_max - td.src2_factor;
 140
 141         // get work-space for output frame
 142         s->work = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 143         if (!s->work)
 144             return AVERROR(ENOMEM);
 145
 146         av_frame_copy_props(s->work, s->f0);
 147
 148         ff_dlog(ctx, "blend_frames() INTERPOLATE to create work frame\n");
 149         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(FFMAX(1, outlink->h >> 2), ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 150         return 1;
 151     }
 152     return 0;
 153 }
 154
 155 static int process_work_frame(AVFilterContext *ctx)
 156 {
 157     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 158     int64_t work_pts;
 159     int64_t interpolate, interpolate8;
 160     int ret;
 161
 162     if (!s->f1)
 163         return 0;
 164     if (!s->f0 && !s->flush)
 165         return 0;
 166
 167     work_pts = s->start_pts + av_rescale_q(s->n, av_inv_q(s->dest_frame_rate), s->dest_time_base);
 168
 169     if (work_pts >= s->pts1 && !s->flush)
 170         return 0;
 171
 172     if (!s->f0) {
 173         s->work = av_frame_clone(s->f1);
 174     } else {
 175         if (work_pts >= s->pts1 + s->delta && s->flush)
 176             return 0;
 177
 178         interpolate = av_rescale(work_pts - s->pts0, s->blend_factor_max, s->delta);
 179         interpolate8 = av_rescale(work_pts - s->pts0, 256, s->delta);
 180         ff_dlog(ctx, "process_work_frame() interpolate: %"PRId64"/256\n", interpolate8);
 181         if (interpolate >= s->blend_factor_max || interpolate8 > s->interp_end) {
 182             s->work = av_frame_clone(s->f1);
 183         } else if (interpolate <= 0 || interpolate8 < s->interp_start) {
 184             s->work = av_frame_clone(s->f0);
 185         } else {
 186             ret = blend_frames(ctx, interpolate);
 187             if (ret < 0)
 188                 return ret;
 189             if (ret == 0)
 190                 s->work = av_frame_clone(interpolate > (s->blend_factor_max >> 1) ? s->f1 : s->f0);
 191         }
 192     }
 193
 194     if (!s->work)
 195         return AVERROR(ENOMEM);
 196
 197     s->work->pts = work_pts;
 198     s->n++;
 199
 200     return 1;
 201 }
 202
 203 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 204 {
 205     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 206     s->start_pts = AV_NOPTS_VALUE;
 207     return 0;
 208 }
 209
 210 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 211 {
 212     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 213     av_frame_free(&s->f0);
 214     av_frame_free(&s->f1);
 215 }
 216
 217 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 218 {
 219     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 220         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 221         AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUVJ411P,
 222         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 223         AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 224         AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 225         AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 226         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV420P12,
 227         AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV422P12,
 228         AV_PIX_FMT_YUV444P9, AV_PIX_FMT_YUV444P10, AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 229         AV_PIX_FMT_NONE
 230     };
 231
 232     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 233     if (!fmts_list)
 234         return AVERROR(ENOMEM);
 235     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 236 }
 237
 238 #define BLEND_FRAME_FUNC(nbits)                         \
 239 static void blend_frames##nbits##_c(BLEND_FUNC_PARAMS)  \
 240 {                                                       \
 241     int line, pixel;                                    \
 242     uint##nbits##_t *dstw  = (uint##nbits##_t *)dst;    \
 243     uint##nbits##_t *src1w = (uint##nbits##_t *)src1;   \
 244     uint##nbits##_t *src2w = (uint##nbits##_t *)src2;   \
 245     int bytes = nbits / 8;                              \
 246     width /= bytes;                                     \
 247     src1_linesize /= bytes;                             \
 248     src2_linesize /= bytes;                             \
 249     dst_linesize /= bytes;                              \
 250     for (line = 0; line < height; line++) {             \
 251         for (pixel = 0; pixel < width; pixel++)         \
 252             dstw[pixel] = ((src1w[pixel] * factor1) +   \
 253                     (src2w[pixel] * factor2) + half)    \
 254                     >> BLEND_FACTOR_DEPTH(nbits);       \
 255         src1w += src1_linesize;                         \
 256         src2w += src2_linesize;                         \
 257         dstw  += dst_linesize;                          \
 258     }                                                   \
 259 }
 260 BLEND_FRAME_FUNC(8)
 261 BLEND_FRAME_FUNC(16)
 262
 263 void ff_framerate_init(FrameRateContext *s)
 264 {
 265     if (s->bitdepth == 8) {
 266         s->blend_factor_max = 1 << BLEND_FACTOR_DEPTH(8);
 267         s->blend = blend_frames8_c;
 268     } else {
 269         s->blend_factor_max = 1 << BLEND_FACTOR_DEPTH(16);
 270         s->blend = blend_frames16_c;
 271     }
 272     if (ARCH_X86)
 273         ff_framerate_init_x86(s);
 274 }
 275
 276 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 277 {
 278     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 279     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 280     const AVPixFmtDescriptor *pix_desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 281     int plane;
 282
 283     s->vsub = pix_desc->log2_chroma_h;
 284     for (plane = 0; plane < 4; plane++) {
 285         s->line_size[plane] = av_image_get_linesize(inlink->format, inlink->w, plane);
 286         s->height[plane] = inlink->h >> ((plane == 1 || plane == 2) ? s->vsub : 0);
 287     }
 288
 289     s->bitdepth = pix_desc->comp[0].depth;
 290
 291     s->sad = ff_scene_sad_get_fn(s->bitdepth == 8 ? 8 : 16);
 292     if (!s->sad)
 293         return AVERROR(EINVAL);
 294
 295     s->srce_time_base = inlink->time_base;
 296
 297     ff_framerate_init(s);
 298
 299     return 0;
 300 }
 301
 302 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 303 {
 304     int ret, status;
 305     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 306     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 307     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 308     AVFrame *inpicref;
 309     int64_t pts;
 310
 311     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK(outlink, inlink);
 312
 313 retry:
 314     ret = process_work_frame(ctx);
 315     if (ret < 0)
 316         return ret;
 317     else if (ret == 1)
 318         return ff_filter_frame(outlink, s->work);
 319
 320     ret = ff_inlink_consume_frame(inlink, &inpicref);
 321     if (ret < 0)
 322         return ret;
 323
 324     if (inpicref) {
 325         if (inpicref->interlaced_frame)
 326             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Interlaced frame found - the output will not be correct.\n");
 327
 328         if (inpicref->pts == AV_NOPTS_VALUE) {
 329             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring frame without PTS.\n");
 330             av_frame_free(&inpicref);
 331         }
 332     }
 333
 334     if (inpicref) {
 335         pts = av_rescale_q(inpicref->pts, s->srce_time_base, s->dest_time_base);
 336
 337         if (s->f1 && pts == s->pts1) {
 338             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring frame with same PTS.\n");
 339             av_frame_free(&inpicref);
 340         }
 341     }
 342
 343     if (inpicref) {
 344         av_frame_free(&s->f0);
 345         s->f0 = s->f1;
 346         s->pts0 = s->pts1;
 347         s->f1 = inpicref;
 348         s->pts1 = pts;
 349         s->delta = s->pts1 - s->pts0;
 350         s->score = -1.0;
 351
 352         if (s->delta < 0) {
 353             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "PTS discontinuity.\n");
 354             s->start_pts = s->pts1;
 355             s->n = 0;
 356             av_frame_free(&s->f0);
 357         }
 358
 359         if (s->start_pts == AV_NOPTS_VALUE)
 360             s->start_pts = s->pts1;
 361
 362         goto retry;
 363     }
 364
 365     if (ff_inlink_acknowledge_status(inlink, &status, &pts)) {
 366         if (!s->flush) {
 367             s->flush = 1;
 368             goto retry;
 369         }
 370         ff_outlink_set_status(outlink, status, pts);
 371         return 0;
 372     }
 373
 374     FF_FILTER_FORWARD_WANTED(outlink, inlink);
 375
 376     return FFERROR_NOT_READY;
 377 }
 378
 379 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 380 {
 381     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 382     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 383     int exact;
 384
 385     ff_dlog(ctx, "config_output()\n");
 386
 387     ff_dlog(ctx,
 388            "config_output() input time base:%u/%u (%f)\n",
 389            ctx->inputs[0]->time_base.num,ctx->inputs[0]->time_base.den,
 390            av_q2d(ctx->inputs[0]->time_base));
 391
 392     // make sure timebase is small enough to hold the framerate
 393
 394     exact = av_reduce(&s->dest_time_base.num, &s->dest_time_base.den,
 395                       av_gcd((int64_t)s->srce_time_base.num * s->dest_frame_rate.num,
 396                              (int64_t)s->srce_time_base.den * s->dest_frame_rate.den ),
 397                       (int64_t)s->srce_time_base.den * s->dest_frame_rate.num, INT_MAX);
 398
 399     av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 400            "time base:%u/%u -> %u/%u exact:%d\n",
 401            s->srce_time_base.num, s->srce_time_base.den,
 402            s->dest_time_base.num, s->dest_time_base.den, exact);
 403     if (!exact) {
 404         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Timebase conversion is not exact\n");
 405     }
 406
 407     outlink->frame_rate = s->dest_frame_rate;
 408     outlink->time_base = s->dest_time_base;
 409
 410     ff_dlog(ctx,
 411            "config_output() output time base:%u/%u (%f) w:%d h:%d\n",
 412            outlink->time_base.num, outlink->time_base.den,
 413            av_q2d(outlink->time_base),
 414            outlink->w, outlink->h);
 415
 416
 417     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "fps -> fps:%u/%u scene score:%f interpolate start:%d end:%d\n",
 418             s->dest_frame_rate.num, s->dest_frame_rate.den,
 419             s->scene_score, s->interp_start, s->interp_end);
 420
 421     return 0;
 422 }
 423
 424 static const AVFilterPad framerate_inputs[] = {
 425     {
 426         .name         = "default",
 427         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 428         .config_props = config_input,
 429     },
 430     { NULL }
 431 };
 432
 433 static const AVFilterPad framerate_outputs[] = {
 434     {
 435         .name          = "default",
 436         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 437         .config_props  = config_output,
 438     },
 439     { NULL }
 440 };
 441
 442 AVFilter ff_vf_framerate = {
 443     .name          = "framerate",
 444     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Upsamples or downsamples progressive source between specified frame rates."),
 445     .priv_size     = sizeof(FrameRateContext),
 446     .priv_class    = &framerate_class,
 447     .init          = init,
 448     .uninit        = uninit,
 449     .query_formats = query_formats,
 450     .inputs        = framerate_inputs,
 451     .outputs       = framerate_outputs,
 452     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 453     .activate      = activate,
 454 };