git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_super2xsai.c

   1 /*
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   3  * Copyright (c) 2002 A'rpi
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   5  *
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  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  19  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  20  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * Super 2xSaI video filter
  26  * Ported from MPlayer libmpcodecs/vf_2xsai.c.
  27  */
  28
  29 #include "libavutil/pixdesc.h"
  30 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  31 #include "avfilter.h"
  32 #include "formats.h"
  33 #include "internal.h"
  34 #include "video.h"
  35
  36 typedef struct Super2xSaIContext {
  37     /* masks used for two pixels interpolation */
  38     uint32_t hi_pixel_mask;
  39     uint32_t lo_pixel_mask;
  40
  41     /* masks used for four pixels interpolation */
  42     uint32_t q_hi_pixel_mask;
  43     uint32_t q_lo_pixel_mask;
  44
  45     int bpp; ///< bytes per pixel, pixel stride for each (packed) pixel
  46     int is_be;
  47 } Super2xSaIContext;
  48
  49 #define GET_RESULT(A, B, C, D) ((A != C || A != D) - (B != C || B != D))
  50
  51 #define INTERPOLATE(A, B) (((A & hi_pixel_mask) >> 1) + ((B & hi_pixel_mask) >> 1) + (A & B & lo_pixel_mask))
  52
  53 #define Q_INTERPOLATE(A, B, C, D) ((A & q_hi_pixel_mask) >> 2) + ((B & q_hi_pixel_mask) >> 2) + ((C & q_hi_pixel_mask) >> 2) + ((D & q_hi_pixel_mask) >> 2) \
  54     + ((((A & q_lo_pixel_mask) + (B & q_lo_pixel_mask) + (C & q_lo_pixel_mask) + (D & q_lo_pixel_mask)) >> 2) & q_lo_pixel_mask)
  55
  56 static void super2xsai(AVFilterContext *ctx,
  57                        uint8_t *src, int src_linesize,
  58                        uint8_t *dst, int dst_linesize,
  59                        int width, int height)
  60 {
  61     Super2xSaIContext *s = ctx->priv;
  62     unsigned int x, y;
  63     uint32_t color[4][4];
  64     unsigned char *src_line[4];
  65     const int bpp = s->bpp;
  66     const uint32_t hi_pixel_mask = s->hi_pixel_mask;
  67     const uint32_t lo_pixel_mask = s->lo_pixel_mask;
  68     const uint32_t q_hi_pixel_mask = s->q_hi_pixel_mask;
  69     const uint32_t q_lo_pixel_mask = s->q_lo_pixel_mask;
  70
  71     /* Point to the first 4 lines, first line is duplicated */
  72     src_line[0] = src;
  73     src_line[1] = src;
  74     src_line[2] = src + src_linesize*FFMIN(1, height-1);
  75     src_line[3] = src + src_linesize*FFMIN(2, height-1);
  76
  77 #define READ_COLOR4(dst, src_line, off) dst = *((const uint32_t *)src_line + off)
  78 #define READ_COLOR3(dst, src_line, off) dst = AV_RL24 (src_line + 3*off)
  79 #define READ_COLOR2(dst, src_line, off) dst = s->is_be ? AV_RB16(src_line + 2 * off) : AV_RL16(src_line + 2 * off)
  80
  81     for (y = 0; y < height; y++) {
  82         uint8_t *dst_line[2];
  83
  84         dst_line[0] = dst + dst_linesize*2*y;
  85         dst_line[1] = dst + dst_linesize*(2*y+1);
  86
  87         switch (bpp) {
  88         case 4:
  89             READ_COLOR4(color[0][0], src_line[0], 0); color[0][1] = color[0][0]; READ_COLOR4(color[0][2], src_line[0], 1); READ_COLOR4(color[0][3], src_line[0], 2);
  90             READ_COLOR4(color[1][0], src_line[1], 0); color[1][1] = color[1][0]; READ_COLOR4(color[1][2], src_line[1], 1); READ_COLOR4(color[1][3], src_line[1], 2);
  91             READ_COLOR4(color[2][0], src_line[2], 0); color[2][1] = color[2][0]; READ_COLOR4(color[2][2], src_line[2], 1); READ_COLOR4(color[2][3], src_line[2], 2);
  92             READ_COLOR4(color[3][0], src_line[3], 0); color[3][1] = color[3][0]; READ_COLOR4(color[3][2], src_line[3], 1); READ_COLOR4(color[3][3], src_line[3], 2);
  93             break;
  94         case 3:
  95             READ_COLOR3(color[0][0], src_line[0], 0); color[0][1] = color[0][0]; READ_COLOR3(color[0][2], src_line[0], 1); READ_COLOR3(color[0][3], src_line[0], 2);
  96             READ_COLOR3(color[1][0], src_line[1], 0); color[1][1] = color[1][0]; READ_COLOR3(color[1][2], src_line[1], 1); READ_COLOR3(color[1][3], src_line[1], 2);
  97             READ_COLOR3(color[2][0], src_line[2], 0); color[2][1] = color[2][0]; READ_COLOR3(color[2][2], src_line[2], 1); READ_COLOR3(color[2][3], src_line[2], 2);
  98             READ_COLOR3(color[3][0], src_line[3], 0); color[3][1] = color[3][0]; READ_COLOR3(color[3][2], src_line[3], 1); READ_COLOR3(color[3][3], src_line[3], 2);
  99             break;
 100         default:
 101             READ_COLOR2(color[0][0], src_line[0], 0); color[0][1] = color[0][0]; READ_COLOR2(color[0][2], src_line[0], 1); READ_COLOR2(color[0][3], src_line[0], 2);
 102             READ_COLOR2(color[1][0], src_line[1], 0); color[1][1] = color[1][0]; READ_COLOR2(color[1][2], src_line[1], 1); READ_COLOR2(color[1][3], src_line[1], 2);
 103             READ_COLOR2(color[2][0], src_line[2], 0); color[2][1] = color[2][0]; READ_COLOR2(color[2][2], src_line[2], 1); READ_COLOR2(color[2][3], src_line[2], 2);
 104             READ_COLOR2(color[3][0], src_line[3], 0); color[3][1] = color[3][0]; READ_COLOR2(color[3][2], src_line[3], 1); READ_COLOR2(color[3][3], src_line[3], 2);
 105         }
 106
 107         for (x = 0; x < width; x++) {
 108             uint32_t product1a, product1b, product2a, product2b;
 109
 110 //---------------------------------------  B0 B1 B2 B3    0  1  2  3
 111 //                                         4  5* 6  S2 -> 4  5* 6  7
 112 //                                         1  2  3  S1    8  9 10 11
 113 //                                         A0 A1 A2 A3   12 13 14 15
 114 //--------------------------------------
 115             if (color[2][1] == color[1][2] && color[1][1] != color[2][2]) {
 116                 product2b = color[2][1];
 117                 product1b = product2b;
 118             } else if (color[1][1] == color[2][2] && color[2][1] != color[1][2]) {
 119                 product2b = color[1][1];
 120                 product1b = product2b;
 121             } else if (color[1][1] == color[2][2] && color[2][1] == color[1][2]) {
 122                 int r = 0;
 123
 124                 r += GET_RESULT(color[1][2], color[1][1], color[1][0], color[3][1]);
 125                 r += GET_RESULT(color[1][2], color[1][1], color[2][0], color[0][1]);
 126                 r += GET_RESULT(color[1][2], color[1][1], color[3][2], color[2][3]);
 127                 r += GET_RESULT(color[1][2], color[1][1], color[0][2], color[1][3]);
 128
 129                 if (r > 0)
 130                     product1b = color[1][2];
 131                 else if (r < 0)
 132                     product1b = color[1][1];
 133                 else
 134                     product1b = INTERPOLATE(color[1][1], color[1][2]);
 135
 136                 product2b = product1b;
 137             } else {
 138                 if (color[1][2] == color[2][2] && color[2][2] == color[3][1] && color[2][1] != color[3][2] && color[2][2] != color[3][0])
 139                     product2b = Q_INTERPOLATE(color[2][2], color[2][2], color[2][2], color[2][1]);
 140                 else if (color[1][1] == color[2][1] && color[2][1] == color[3][2] && color[3][1] != color[2][2] && color[2][1] != color[3][3])
 141                     product2b = Q_INTERPOLATE(color[2][1], color[2][1], color[2][1], color[2][2]);
 142                 else
 143                     product2b = INTERPOLATE(color[2][1], color[2][2]);
 144
 145                 if (color[1][2] == color[2][2] && color[1][2] == color[0][1] && color[1][1] != color[0][2] && color[1][2] != color[0][0])
 146                     product1b = Q_INTERPOLATE(color[1][2], color[1][2], color[1][2], color[1][1]);
 147                 else if (color[1][1] == color[2][1] && color[1][1] == color[0][2] && color[0][1] != color[1][2] && color[1][1] != color[0][3])
 148                     product1b = Q_INTERPOLATE(color[1][2], color[1][1], color[1][1], color[1][1]);
 149                 else
 150                     product1b = INTERPOLATE(color[1][1], color[1][2]);
 151             }
 152
 153             if (color[1][1] == color[2][2] && color[2][1] != color[1][2] && color[1][0] == color[1][1] && color[1][1] != color[3][2])
 154                 product2a = INTERPOLATE(color[2][1], color[1][1]);
 155             else if (color[1][1] == color[2][0] && color[1][2] == color[1][1] && color[1][0] != color[2][1] && color[1][1] != color[3][0])
 156                 product2a = INTERPOLATE(color[2][1], color[1][1]);
 157             else
 158                 product2a = color[2][1];
 159
 160             if (color[2][1] == color[1][2] && color[1][1] != color[2][2] && color[2][0] == color[2][1] && color[2][1] != color[0][2])
 161                 product1a = INTERPOLATE(color[2][1], color[1][1]);
 162             else if (color[1][0] == color[2][1] && color[2][2] == color[2][1] && color[2][0] != color[1][1] && color[2][1] != color[0][0])
 163                 product1a = INTERPOLATE(color[2][1], color[1][1]);
 164             else
 165                 product1a = color[1][1];
 166
 167             /* Set the calculated pixels */
 168             switch (bpp) {
 169             case 4:
 170                 AV_WN32A(dst_line[0] + x * 8,     product1a);
 171                 AV_WN32A(dst_line[0] + x * 8 + 4, product1b);
 172                 AV_WN32A(dst_line[1] + x * 8,     product2a);
 173                 AV_WN32A(dst_line[1] + x * 8 + 4, product2b);
 174                 break;
 175             case 3:
 176                 AV_WL24(dst_line[0] + x * 6,     product1a);
 177                 AV_WL24(dst_line[0] + x * 6 + 3, product1b);
 178                 AV_WL24(dst_line[1] + x * 6,     product2a);
 179                 AV_WL24(dst_line[1] + x * 6 + 3, product2b);
 180                 break;
 181             default: // bpp = 2
 182                 if (s->is_be) {
 183                     AV_WB32(dst_line[0] + x * 4, product1a | (product1b << 16));
 184                     AV_WB32(dst_line[1] + x * 4, product2a | (product2b << 16));
 185                 } else {
 186                     AV_WL32(dst_line[0] + x * 4, product1a | (product1b << 16));
 187                     AV_WL32(dst_line[1] + x * 4, product2a | (product2b << 16));
 188                 }
 189             }
 190
 191             /* Move color matrix forward */
 192             color[0][0] = color[0][1]; color[0][1] = color[0][2]; color[0][2] = color[0][3];
 193             color[1][0] = color[1][1]; color[1][1] = color[1][2]; color[1][2] = color[1][3];
 194             color[2][0] = color[2][1]; color[2][1] = color[2][2]; color[2][2] = color[2][3];
 195             color[3][0] = color[3][1]; color[3][1] = color[3][2]; color[3][2] = color[3][3];
 196
 197             if (x < width - 3) {
 198                 x += 3;
 199                 switch (bpp) {
 200                 case 4:
 201                     READ_COLOR4(color[0][3], src_line[0], x);
 202                     READ_COLOR4(color[1][3], src_line[1], x);
 203                     READ_COLOR4(color[2][3], src_line[2], x);
 204                     READ_COLOR4(color[3][3], src_line[3], x);
 205                     break;
 206                 case 3:
 207                     READ_COLOR3(color[0][3], src_line[0], x);
 208                     READ_COLOR3(color[1][3], src_line[1], x);
 209                     READ_COLOR3(color[2][3], src_line[2], x);
 210                     READ_COLOR3(color[3][3], src_line[3], x);
 211                     break;
 212                 default:        /* case 2 */
 213                     READ_COLOR2(color[0][3], src_line[0], x);
 214                     READ_COLOR2(color[1][3], src_line[1], x);
 215                     READ_COLOR2(color[2][3], src_line[2], x);
 216                     READ_COLOR2(color[3][3], src_line[3], x);
 217                 }
 218                 x -= 3;
 219             }
 220         }
 221
 222         /* We're done with one line, so we shift the source lines up */
 223         src_line[0] = src_line[1];
 224         src_line[1] = src_line[2];
 225         src_line[2] = src_line[3];
 226
 227         /* Read next line */
 228         src_line[3] = src_line[2];
 229         if (y < height - 3)
 230             src_line[3] += src_linesize;
 231     } // y loop
 232 }
 233
 234 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 235 {
 236     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 237         AV_PIX_FMT_RGBA, AV_PIX_FMT_BGRA, AV_PIX_FMT_ARGB, AV_PIX_FMT_ABGR,
 238         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24,
 239         AV_PIX_FMT_RGB565BE, AV_PIX_FMT_BGR565BE, AV_PIX_FMT_RGB555BE, AV_PIX_FMT_BGR555BE,
 240         AV_PIX_FMT_RGB565LE, AV_PIX_FMT_BGR565LE, AV_PIX_FMT_RGB555LE, AV_PIX_FMT_BGR555LE,
 241         AV_PIX_FMT_NONE
 242     };
 243
 244     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 245     if (!fmts_list)
 246         return AVERROR(ENOMEM);
 247     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 248 }
 249
 250 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 251 {
 252     Super2xSaIContext *s = inlink->dst->priv;
 253
 254     s->hi_pixel_mask   = 0xFEFEFEFE;
 255     s->lo_pixel_mask   = 0x01010101;
 256     s->q_hi_pixel_mask = 0xFCFCFCFC;
 257     s->q_lo_pixel_mask = 0x03030303;
 258     s->bpp  = 4;
 259
 260     switch (inlink->format) {
 261     case AV_PIX_FMT_RGB24:
 262     case AV_PIX_FMT_BGR24:
 263         s->bpp = 3;
 264         break;
 265
 266     case AV_PIX_FMT_RGB565BE:
 267     case AV_PIX_FMT_BGR565BE:
 268         s->is_be = 1;
 269     case AV_PIX_FMT_RGB565LE:
 270     case AV_PIX_FMT_BGR565LE:
 271         s->hi_pixel_mask   = 0xF7DEF7DE;
 272         s->lo_pixel_mask   = 0x08210821;
 273         s->q_hi_pixel_mask = 0xE79CE79C;
 274         s->q_lo_pixel_mask = 0x18631863;
 275         s->bpp = 2;
 276         break;
 277
 278     case AV_PIX_FMT_BGR555BE:
 279     case AV_PIX_FMT_RGB555BE:
 280         s->is_be = 1;
 281     case AV_PIX_FMT_BGR555LE:
 282     case AV_PIX_FMT_RGB555LE:
 283         s->hi_pixel_mask   = 0x7BDE7BDE;
 284         s->lo_pixel_mask   = 0x04210421;
 285         s->q_hi_pixel_mask = 0x739C739C;
 286         s->q_lo_pixel_mask = 0x0C630C63;
 287         s->bpp = 2;
 288         break;
 289     }
 290
 291     return 0;
 292 }
 293
 294 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 295 {
 296     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
 297
 298     outlink->w = inlink->w*2;
 299     outlink->h = inlink->h*2;
 300
 301     av_log(inlink->dst, AV_LOG_VERBOSE, "fmt:%s size:%dx%d -> size:%dx%d\n",
 302            av_get_pix_fmt_name(inlink->format),
 303            inlink->w, inlink->h, outlink->w, outlink->h);
 304
 305     return 0;
 306 }
 307
 308 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *inpicref)
 309 {
 310     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 311     AVFrame *outpicref = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 312     if (!outpicref) {
 313         av_frame_free(&inpicref);
 314         return AVERROR(ENOMEM);
 315     }
 316     av_frame_copy_props(outpicref, inpicref);
 317     outpicref->width  = outlink->w;
 318     outpicref->height = outlink->h;
 319
 320     super2xsai(inlink->dst, inpicref->data[0], inpicref->linesize[0],
 321                outpicref->data[0], outpicref->linesize[0],
 322                inlink->w, inlink->h);
 323
 324     av_frame_free(&inpicref);
 325     return ff_filter_frame(outlink, outpicref);
 326 }
 327
 328 static const AVFilterPad super2xsai_inputs[] = {
 329     {
 330         .name         = "default",
 331         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 332         .config_props = config_input,
 333         .filter_frame = filter_frame,
 334     },
 335     { NULL }
 336 };
 337
 338 static const AVFilterPad super2xsai_outputs[] = {
 339     {
 340         .name         = "default",
 341         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 342         .config_props = config_output,
 343     },
 344     { NULL }
 345 };
 346
 347 AVFilter ff_vf_super2xsai = {
 348     .name          = "super2xsai",
 349     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Scale the input by 2x using the Super2xSaI pixel art algorithm."),
 350     .priv_size     = sizeof(Super2xSaIContext),
 351     .query_formats = query_formats,
 352     .inputs        = super2xsai_inputs,
 353     .outputs       = super2xsai_outputs,
 354 };