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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2017 Paul B Mahol
   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 #include "libavutil/avstring.h"
  22 #include "libavutil/imgutils.h"
  23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "libavutil/pixdesc.h"
  26
  27 #include "avfilter.h"
  28 #include "formats.h"
  29 #include "internal.h"
  30 #include "framesync.h"
  31 #include "video.h"
  32
  33 typedef struct MixContext {
  34     const AVClass *class;
  35     const AVPixFmtDescriptor *desc;
  36     char *weights_str;
  37     int nb_inputs;
  38     int duration;
  39     float *weights;
  40     float scale;
  41     float wfactor;
  42
  43     int tmix;
  44     int nb_frames;
  45
  46     int depth;
  47     int max;
  48     int nb_planes;
  49     int linesize[4];
  50     int height[4];
  51
  52     AVFrame **frames;
  53     FFFrameSync fs;
  54 } MixContext;
  55
  56 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  57 {
  58     AVFilterFormats *formats = NULL;
  59     int ret;
  60
  61     ret = ff_formats_pixdesc_filter(&formats, 0,
  62                                     AV_PIX_FMT_FLAG_BITSTREAM |
  63                                     AV_PIX_FMT_FLAG_PAL |
  64                                     AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL);
  65     if (ret < 0)
  66         return ret;
  67     return ff_set_common_formats(ctx, formats);
  68 }
  69
  70 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
  71 {
  72     MixContext *s = ctx->priv;
  73     char *p, *arg, *saveptr = NULL;
  74     int i, ret, last = 0;
  75
  76     s->tmix = !strcmp(ctx->filter->name, "tmix");
  77
  78     s->frames = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->frames));
  79     if (!s->frames)
  80         return AVERROR(ENOMEM);
  81
  82     s->weights = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->weights));
  83     if (!s->weights)
  84         return AVERROR(ENOMEM);
  85
  86     if (!s->tmix) {
  87         for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
  88             AVFilterPad pad = { 0 };
  89
  90             pad.type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
  91             pad.name = av_asprintf("input%d", i);
  92             if (!pad.name)
  93                 return AVERROR(ENOMEM);
  94
  95             if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
  96                 av_freep(&pad.name);
  97                 return ret;
  98             }
  99         }
 100     }
 101
 102     p = s->weights_str;
 103     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 104         if (!(arg = av_strtok(p, " ", &saveptr)))
 105             break;
 106
 107         p = NULL;
 108         if (av_sscanf(arg, "%f", &s->weights[i]) != 1) {
 109             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid syntax for weights[%d].\n", i);
 110             return AVERROR(EINVAL);
 111         }
 112         s->wfactor += s->weights[i];
 113         last = i;
 114     }
 115     for (; i < s->nb_inputs; i++) {
 116         s->weights[i] = s->weights[last];
 117         s->wfactor += s->weights[i];
 118     }
 119     if (s->scale == 0) {
 120         s->wfactor = 1 / s->wfactor;
 121     } else {
 122         s->wfactor = s->scale;
 123     }
 124
 125     return 0;
 126 }
 127
 128 typedef struct ThreadData {
 129     AVFrame **in, *out;
 130 } ThreadData;
 131
 132 static int mix_frames(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 133 {
 134     MixContext *s = ctx->priv;
 135     ThreadData *td = arg;
 136     AVFrame **in = td->in;
 137     AVFrame *out = td->out;
 138     int i, p, x, y;
 139
 140     if (s->depth <= 8) {
 141         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 142             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
 143             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 144             uint8_t *dst = out->data[p] + slice_start * out->linesize[p];
 145
 146             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 147                 for (x = 0; x < s->linesize[p]; x++) {
 148                     int val = 0;
 149
 150                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 151                         uint8_t src = in[i]->data[p][y * in[i]->linesize[p] + x];
 152
 153                         val += src * s->weights[i];
 154                     }
 155
 156                     dst[x] = av_clip_uint8(val * s->wfactor);
 157                 }
 158
 159                 dst += out->linesize[p];
 160             }
 161         }
 162     } else {
 163         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 164             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
 165             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 166             uint16_t *dst = (uint16_t *)(out->data[p] + slice_start * out->linesize[p]);
 167
 168             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 169                 for (x = 0; x < s->linesize[p] / 2; x++) {
 170                     int val = 0;
 171
 172                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 173                         uint16_t src = AV_RN16(in[i]->data[p] + y * in[i]->linesize[p] + x * 2);
 174
 175                         val += src * s->weights[i];
 176                     }
 177
 178                     dst[x] = av_clip(val * s->wfactor, 0, s->max);
 179                 }
 180
 181                 dst += out->linesize[p] / 2;
 182             }
 183         }
 184     }
 185
 186     return 0;
 187 }
 188
 189 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
 190 {
 191     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
 192     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 193     MixContext *s = fs->opaque;
 194     AVFrame **in = s->frames;
 195     AVFrame *out;
 196     ThreadData td;
 197     int i, ret;
 198
 199     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 200         if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, i, &in[i], 0)) < 0)
 201             return ret;
 202     }
 203
 204     if (ctx->is_disabled) {
 205         out = av_frame_clone(s->frames[0]);
 206         if (!out)
 207             return AVERROR(ENOMEM);
 208         out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 209         return ff_filter_frame(outlink, out);
 210     }
 211
 212     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 213     if (!out)
 214         return AVERROR(ENOMEM);
 215     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 216
 217     td.in = in;
 218     td.out = out;
 219     ctx->internal->execute(ctx, mix_frames, &td, NULL, FFMIN(s->height[0], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 220
 221     return ff_filter_frame(outlink, out);
 222 }
 223
 224 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 225 {
 226     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 227     MixContext *s = ctx->priv;
 228     AVRational frame_rate = ctx->inputs[0]->frame_rate;
 229     AVRational sar = ctx->inputs[0]->sample_aspect_ratio;
 230     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 231     int height = ctx->inputs[0]->h;
 232     int width = ctx->inputs[0]->w;
 233     FFFrameSyncIn *in;
 234     int i, ret;
 235
 236     if (!s->tmix) {
 237         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 238             if (ctx->inputs[i]->h != height || ctx->inputs[i]->w != width) {
 239                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Input %d size (%dx%d) does not match input %d size (%dx%d).\n", i, ctx->inputs[i]->w, ctx->inputs[i]->h, 0, width, height);
 240                 return AVERROR(EINVAL);
 241             }
 242         }
 243     }
 244
 245     s->desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
 246     if (!s->desc)
 247         return AVERROR_BUG;
 248     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(outlink->format);
 249     s->depth = s->desc->comp[0].depth;
 250     s->max = (1 << s->depth) - 1;
 251
 252     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
 253         return ret;
 254
 255     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->desc->log2_chroma_h);
 256     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
 257
 258     if (s->tmix)
 259         return 0;
 260
 261     outlink->w          = width;
 262     outlink->h          = height;
 263     outlink->frame_rate = frame_rate;
 264     outlink->sample_aspect_ratio = sar;
 265
 266     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, s->nb_inputs)) < 0)
 267         return ret;
 268
 269     in = s->fs.in;
 270     s->fs.opaque = s;
 271     s->fs.on_event = process_frame;
 272
 273     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 274         AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[i];
 275
 276         in[i].time_base = inlink->time_base;
 277         in[i].sync   = 1;
 278         in[i].before = EXT_STOP;
 279         in[i].after  = (s->duration == 1 || (s->duration == 2 && i == 0)) ? EXT_STOP : EXT_INFINITY;
 280     }
 281
 282     ret = ff_framesync_configure(&s->fs);
 283     outlink->time_base = s->fs.time_base;
 284
 285     return ret;
 286 }
 287
 288 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 289 {
 290     MixContext *s = ctx->priv;
 291     int i;
 292
 293     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 294     av_freep(&s->weights);
 295
 296     if (!s->tmix) {
 297         for (i = 0; i < ctx->nb_inputs; i++)
 298             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 299     } else {
 300         for (i = 0; i < s->nb_frames && s->frames; i++)
 301             av_frame_free(&s->frames[i]);
 302     }
 303     av_freep(&s->frames);
 304 }
 305
 306 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 307 {
 308     MixContext *s = ctx->priv;
 309     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 310 }
 311
 312 #define OFFSET(x) offsetof(MixContext, x)
 313 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 314
 315 static const AVOption mix_options[] = {
 316     { "inputs", "set number of inputs", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 2, INT16_MAX, .flags = FLAGS },
 317     { "weights", "set weight for each input", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1"}, 0, 0, .flags = FLAGS },
 318     { "scale", "set scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, INT16_MAX, .flags = FLAGS },
 319     { "duration", "how to determine end of stream", OFFSET(duration), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 2, .flags = FLAGS, "duration" },
 320         { "longest",  "Duration of longest input",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
 321         { "shortest", "Duration of shortest input", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
 322         { "first",    "Duration of first input",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=2}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
 323     { NULL },
 324 };
 325
 326 static const AVFilterPad outputs[] = {
 327     {
 328         .name          = "default",
 329         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 330         .config_props  = config_output,
 331     },
 332     { NULL }
 333 };
 334
 335 #if CONFIG_MIX_FILTER
 336 AVFILTER_DEFINE_CLASS(mix);
 337
 338 AVFilter ff_vf_mix = {
 339     .name          = "mix",
 340     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix video inputs."),
 341     .priv_size     = sizeof(MixContext),
 342     .priv_class    = &mix_class,
 343     .query_formats = query_formats,
 344     .outputs       = outputs,
 345     .init          = init,
 346     .uninit        = uninit,
 347     .activate      = activate,
 348     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS |
 349                      AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 350 };
 351
 352 #endif /* CONFIG_MIX_FILTER */
 353
 354 #if CONFIG_TMIX_FILTER
 355 static int tmix_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 356 {
 357     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 358     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 359     MixContext *s = ctx->priv;
 360     ThreadData td;
 361     AVFrame *out;
 362
 363     if (s->nb_inputs == 1)
 364         return ff_filter_frame(outlink, in);
 365
 366     if (s->nb_frames < s->nb_inputs) {
 367         s->frames[s->nb_frames] = in;
 368         s->nb_frames++;
 369         if (s->nb_frames < s->nb_inputs)
 370             return 0;
 371     } else {
 372         av_frame_free(&s->frames[0]);
 373         memmove(&s->frames[0], &s->frames[1], sizeof(*s->frames) * (s->nb_inputs - 1));
 374         s->frames[s->nb_inputs - 1] = in;
 375     }
 376
 377     if (ctx->is_disabled) {
 378         out = av_frame_clone(s->frames[0]);
 379         if (!out)
 380             return AVERROR(ENOMEM);
 381         return ff_filter_frame(outlink, out);
 382     }
 383
 384     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 385     if (!out)
 386         return AVERROR(ENOMEM);
 387     out->pts = s->frames[0]->pts;
 388
 389     td.out = out;
 390     td.in = s->frames;
 391     ctx->internal->execute(ctx, mix_frames, &td, NULL, FFMIN(s->height[0], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 392
 393     return ff_filter_frame(outlink, out);
 394 }
 395
 396 static const AVOption tmix_options[] = {
 397     { "frames", "set number of successive frames to mix", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=3}, 1, 128, .flags = FLAGS },
 398     { "weights", "set weight for each frame", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1 1"}, 0, 0, .flags = FLAGS },
 399     { "scale", "set scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, INT16_MAX, .flags = FLAGS },
 400     { NULL },
 401 };
 402
 403 static const AVFilterPad inputs[] = {
 404     {
 405         .name          = "default",
 406         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 407         .filter_frame  = tmix_filter_frame,
 408     },
 409     { NULL }
 410 };
 411
 412 AVFILTER_DEFINE_CLASS(tmix);
 413
 414 AVFilter ff_vf_tmix = {
 415     .name          = "tmix",
 416     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix successive video frames."),
 417     .priv_size     = sizeof(MixContext),
 418     .priv_class    = &tmix_class,
 419     .query_formats = query_formats,
 420     .outputs       = outputs,
 421     .inputs        = inputs,
 422     .init          = init,
 423     .uninit        = uninit,
 424     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 425 };
 426
 427 #endif /* CONFIG_TMIX_FILTER */