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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2006-2011 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  *               2010      James Darnley <james.darnley@gmail.com>
   4
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/avassert.h"
  23 #include "libavutil/cpu.h"
  24 #include "libavutil/common.h"
  25 #include "libavutil/opt.h"
  26 #include "libavutil/pixdesc.h"
  27 #include "libavutil/imgutils.h"
  28 #include "avfilter.h"
  29 #include "formats.h"
  30 #include "internal.h"
  31 #include "video.h"
  32 #include "yadif.h"
  33
  34 typedef struct ThreadData {
  35     AVFrame *frame;
  36     int plane;
  37     int w, h;
  38     int parity;
  39     int tff;
  40 } ThreadData;
  41
  42 #define CHECK(j)\
  43     {   int score = FFABS(cur[mrefs - 1 + (j)] - cur[prefs - 1 - (j)])\
  44                   + FFABS(cur[mrefs  +(j)] - cur[prefs  -(j)])\
  45                   + FFABS(cur[mrefs + 1 + (j)] - cur[prefs + 1 - (j)]);\
  46         if (score < spatial_score) {\
  47             spatial_score= score;\
  48             spatial_pred= (cur[mrefs  +(j)] + cur[prefs  -(j)])>>1;\
  49
  50 /* The is_not_edge argument here controls when the code will enter a branch
  51  * which reads up to and including x-3 and x+3. */
  52
  53 #define FILTER(start, end, is_not_edge) \
  54     for (x = start;  x < end; x++) { \
  55         int c = cur[mrefs]; \
  56         int d = (prev2[0] + next2[0])>>1; \
  57         int e = cur[prefs]; \
  58         int temporal_diff0 = FFABS(prev2[0] - next2[0]); \
  59         int temporal_diff1 =(FFABS(prev[mrefs] - c) + FFABS(prev[prefs] - e) )>>1; \
  60         int temporal_diff2 =(FFABS(next[mrefs] - c) + FFABS(next[prefs] - e) )>>1; \
  61         int diff = FFMAX3(temporal_diff0 >> 1, temporal_diff1, temporal_diff2); \
  62         int spatial_pred = (c+e) >> 1; \
  63  \
  64         if (is_not_edge) {\
  65             int spatial_score = FFABS(cur[mrefs - 1] - cur[prefs - 1]) + FFABS(c-e) \
  66                               + FFABS(cur[mrefs + 1] - cur[prefs + 1]) - 1; \
  67             CHECK(-1) CHECK(-2) }} }} \
  68             CHECK( 1) CHECK( 2) }} }} \
  69         }\
  70  \
  71         if (!(mode&2)) { \
  72             int b = (prev2[2 * mrefs] + next2[2 * mrefs])>>1; \
  73             int f = (prev2[2 * prefs] + next2[2 * prefs])>>1; \
  74             int max = FFMAX3(d - e, d - c, FFMIN(b - c, f - e)); \
  75             int min = FFMIN3(d - e, d - c, FFMAX(b - c, f - e)); \
  76  \
  77             diff = FFMAX3(diff, min, -max); \
  78         } \
  79  \
  80         if (spatial_pred > d + diff) \
  81            spatial_pred = d + diff; \
  82         else if (spatial_pred < d - diff) \
  83            spatial_pred = d - diff; \
  84  \
  85         dst[0] = spatial_pred; \
  86  \
  87         dst++; \
  88         cur++; \
  89         prev++; \
  90         next++; \
  91         prev2++; \
  92         next2++; \
  93     }
  94
  95 static void filter_line_c(void *dst1,
  96                           void *prev1, void *cur1, void *next1,
  97                           int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
  98 {
  99     uint8_t *dst  = dst1;
 100     uint8_t *prev = prev1;
 101     uint8_t *cur  = cur1;
 102     uint8_t *next = next1;
 103     int x;
 104     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 105     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 106
 107     /* The function is called with the pointers already pointing to data[3] and
 108      * with 6 subtracted from the width.  This allows the FILTER macro to be
 109      * called so that it processes all the pixels normally.  A constant value of
 110      * true for is_not_edge lets the compiler ignore the if statement. */
 111     FILTER(0, w, 1)
 112 }
 113
 114 #define MAX_ALIGN 8
 115 static void filter_edges(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 116                          int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
 117 {
 118     uint8_t *dst  = dst1;
 119     uint8_t *prev = prev1;
 120     uint8_t *cur  = cur1;
 121     uint8_t *next = next1;
 122     int x;
 123     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 124     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 125
 126     const int edge = MAX_ALIGN - 1;
 127
 128     /* Only edge pixels need to be processed here.  A constant value of false
 129      * for is_not_edge should let the compiler ignore the whole branch. */
 130     FILTER(0, 3, 0)
 131
 132     dst  = (uint8_t*)dst1  + w - edge;
 133     prev = (uint8_t*)prev1 + w - edge;
 134     cur  = (uint8_t*)cur1  + w - edge;
 135     next = (uint8_t*)next1 + w - edge;
 136     prev2 = (uint8_t*)(parity ? prev : cur);
 137     next2 = (uint8_t*)(parity ? cur  : next);
 138
 139     FILTER(w - edge, w - 3, 1)
 140     FILTER(w - 3, w, 0)
 141 }
 142
 143
 144 static void filter_line_c_16bit(void *dst1,
 145                                 void *prev1, void *cur1, void *next1,
 146                                 int w, int prefs, int mrefs, int parity,
 147                                 int mode)
 148 {
 149     uint16_t *dst  = dst1;
 150     uint16_t *prev = prev1;
 151     uint16_t *cur  = cur1;
 152     uint16_t *next = next1;
 153     int x;
 154     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 155     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 156     mrefs /= 2;
 157     prefs /= 2;
 158
 159     FILTER(0, w, 1)
 160 }
 161
 162 static void filter_edges_16bit(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 163                                int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
 164 {
 165     uint16_t *dst  = dst1;
 166     uint16_t *prev = prev1;
 167     uint16_t *cur  = cur1;
 168     uint16_t *next = next1;
 169     int x;
 170     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 171     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 172
 173     const int edge = MAX_ALIGN / 2 - 1;
 174
 175     mrefs /= 2;
 176     prefs /= 2;
 177
 178     FILTER(0, 3, 0)
 179
 180     dst   = (uint16_t*)dst1  + w - edge;
 181     prev  = (uint16_t*)prev1 + w - edge;
 182     cur   = (uint16_t*)cur1  + w - edge;
 183     next  = (uint16_t*)next1 + w - edge;
 184     prev2 = (uint16_t*)(parity ? prev : cur);
 185     next2 = (uint16_t*)(parity ? cur  : next);
 186
 187     FILTER(w - edge, w - 3, 1)
 188     FILTER(w - 3, w, 0)
 189 }
 190
 191 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 192 {
 193     YADIFContext *s = ctx->priv;
 194     ThreadData *td  = arg;
 195     int refs = s->cur->linesize[td->plane];
 196     int df = (s->csp->comp[td->plane].depth + 7) / 8;
 197     int pix_3 = 3 * df;
 198     int slice_start = (td->h *  jobnr   ) / nb_jobs;
 199     int slice_end   = (td->h * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 200     int y;
 201     int edge = 3 + MAX_ALIGN / df - 1;
 202
 203     /* filtering reads 3 pixels to the left/right; to avoid invalid reads,
 204      * we need to call the c variant which avoids this for border pixels
 205      */
 206     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 207         if ((y ^ td->parity) & 1) {
 208             uint8_t *prev = &s->prev->data[td->plane][y * refs];
 209             uint8_t *cur  = &s->cur ->data[td->plane][y * refs];
 210             uint8_t *next = &s->next->data[td->plane][y * refs];
 211             uint8_t *dst  = &td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]];
 212             int     mode  = y == 1 || y + 2 == td->h ? 2 : s->mode;
 213             s->filter_line(dst + pix_3, prev + pix_3, cur + pix_3,
 214                            next + pix_3, td->w - edge,
 215                            y + 1 < td->h ? refs : -refs,
 216                            y ? -refs : refs,
 217                            td->parity ^ td->tff, mode);
 218             s->filter_edges(dst, prev, cur, next, td->w,
 219                             y + 1 < td->h ? refs : -refs,
 220                             y ? -refs : refs,
 221                             td->parity ^ td->tff, mode);
 222         } else {
 223             memcpy(&td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]],
 224                    &s->cur->data[td->plane][y * refs], td->w * df);
 225         }
 226     }
 227     return 0;
 228 }
 229
 230 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dstpic,
 231                    int parity, int tff)
 232 {
 233     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 234     ThreadData td = { .frame = dstpic, .parity = parity, .tff = tff };
 235     int i;
 236
 237     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++) {
 238         int w = dstpic->width;
 239         int h = dstpic->height;
 240
 241         if (i == 1 || i == 2) {
 242             w = AV_CEIL_RSHIFT(w, yadif->csp->log2_chroma_w);
 243             h = AV_CEIL_RSHIFT(h, yadif->csp->log2_chroma_h);
 244         }
 245
 246
 247         td.w       = w;
 248         td.h       = h;
 249         td.plane   = i;
 250
 251         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 252     }
 253
 254     emms_c();
 255 }
 256
 257 static int return_frame(AVFilterContext *ctx, int is_second)
 258 {
 259     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 260     AVFilterLink *link  = ctx->outputs[0];
 261     int tff, ret;
 262
 263     if (yadif->parity == -1) {
 264         tff = yadif->cur->interlaced_frame ?
 265               yadif->cur->top_field_first : 1;
 266     } else {
 267         tff = yadif->parity ^ 1;
 268     }
 269
 270     if (is_second) {
 271         yadif->out = ff_get_video_buffer(link, link->w, link->h);
 272         if (!yadif->out)
 273             return AVERROR(ENOMEM);
 274
 275         av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
 276         yadif->out->interlaced_frame = 0;
 277     }
 278
 279     filter(ctx, yadif->out, tff ^ !is_second, tff);
 280
 281     if (is_second) {
 282         int64_t cur_pts  = yadif->cur->pts;
 283         int64_t next_pts = yadif->next->pts;
 284
 285         if (next_pts != AV_NOPTS_VALUE && cur_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 286             yadif->out->pts = cur_pts + next_pts;
 287         } else {
 288             yadif->out->pts = AV_NOPTS_VALUE;
 289         }
 290     }
 291     ret = ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 292
 293     yadif->frame_pending = (yadif->mode&1) && !is_second;
 294     return ret;
 295 }
 296
 297 static int checkstride(YADIFContext *yadif, const AVFrame *a, const AVFrame *b)
 298 {
 299     int i;
 300     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++)
 301         if (a->linesize[i] != b->linesize[i])
 302             return 1;
 303     return 0;
 304 }
 305
 306 static void fixstride(AVFilterLink *link, AVFrame *f)
 307 {
 308     AVFrame *dst = ff_default_get_video_buffer(link, f->width, f->height);
 309     if(!dst)
 310         return;
 311     av_frame_copy_props(dst, f);
 312     av_image_copy(dst->data, dst->linesize,
 313                   (const uint8_t **)f->data, f->linesize,
 314                   dst->format, dst->width, dst->height);
 315     av_frame_unref(f);
 316     av_frame_move_ref(f, dst);
 317     av_frame_free(&dst);
 318 }
 319
 320 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *frame)
 321 {
 322     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 323     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 324
 325     av_assert0(frame);
 326
 327     if (yadif->frame_pending)
 328         return_frame(ctx, 1);
 329
 330     if (yadif->prev)
 331         av_frame_free(&yadif->prev);
 332     yadif->prev = yadif->cur;
 333     yadif->cur  = yadif->next;
 334     yadif->next = frame;
 335
 336     if (!yadif->cur &&
 337         !(yadif->cur = av_frame_clone(yadif->next)))
 338         return AVERROR(ENOMEM);
 339
 340     if (checkstride(yadif, yadif->next, yadif->cur)) {
 341         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Reallocating frame due to differing stride\n");
 342         fixstride(link, yadif->next);
 343     }
 344     if (checkstride(yadif, yadif->next, yadif->cur))
 345         fixstride(link, yadif->cur);
 346     if (yadif->prev && checkstride(yadif, yadif->next, yadif->prev))
 347         fixstride(link, yadif->prev);
 348     if (checkstride(yadif, yadif->next, yadif->cur) || (yadif->prev && checkstride(yadif, yadif->next, yadif->prev))) {
 349         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to reallocate frame\n");
 350         return -1;
 351     }
 352
 353     if (!yadif->prev)
 354         return 0;
 355
 356     if ((yadif->deint && !yadif->cur->interlaced_frame) ||
 357         ctx->is_disabled ||
 358         (yadif->deint && !yadif->prev->interlaced_frame && yadif->prev->repeat_pict) ||
 359         (yadif->deint && !yadif->next->interlaced_frame && yadif->next->repeat_pict)
 360     ) {
 361         yadif->out  = av_frame_clone(yadif->cur);
 362         if (!yadif->out)
 363             return AVERROR(ENOMEM);
 364
 365         av_frame_free(&yadif->prev);
 366         if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 367             yadif->out->pts *= 2;
 368         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 369     }
 370
 371     yadif->out = ff_get_video_buffer(ctx->outputs[0], link->w, link->h);
 372     if (!yadif->out)
 373         return AVERROR(ENOMEM);
 374
 375     av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
 376     yadif->out->interlaced_frame = 0;
 377
 378     if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 379         yadif->out->pts *= 2;
 380
 381     return return_frame(ctx, 0);
 382 }
 383
 384 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 385 {
 386     AVFilterContext *ctx = link->src;
 387     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 388     int ret;
 389
 390     if (yadif->frame_pending) {
 391         return_frame(ctx, 1);
 392         return 0;
 393     }
 394
 395     if (yadif->eof)
 396         return AVERROR_EOF;
 397
 398     ret  = ff_request_frame(ctx->inputs[0]);
 399
 400     if (ret == AVERROR_EOF && yadif->cur) {
 401         AVFrame *next = av_frame_clone(yadif->next);
 402
 403         if (!next)
 404             return AVERROR(ENOMEM);
 405
 406         next->pts = yadif->next->pts * 2 - yadif->cur->pts;
 407
 408         filter_frame(ctx->inputs[0], next);
 409         yadif->eof = 1;
 410     } else if (ret < 0) {
 411         return ret;
 412     }
 413
 414     return 0;
 415 }
 416
 417 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 418 {
 419     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 420
 421     av_frame_free(&yadif->prev);
 422     av_frame_free(&yadif->cur );
 423     av_frame_free(&yadif->next);
 424 }
 425
 426 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 427 {
 428     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 429         AV_PIX_FMT_YUV420P,
 430         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 431         AV_PIX_FMT_YUV444P,
 432         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 433         AV_PIX_FMT_YUV411P,
 434         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 435         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 436         AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 437         AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 438         AV_PIX_FMT_GRAY16,
 439         AV_PIX_FMT_YUV440P,
 440         AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 441         AV_PIX_FMT_YUV420P9,
 442         AV_PIX_FMT_YUV422P9,
 443         AV_PIX_FMT_YUV444P9,
 444         AV_PIX_FMT_YUV420P10,
 445         AV_PIX_FMT_YUV422P10,
 446         AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 447         AV_PIX_FMT_YUV420P12,
 448         AV_PIX_FMT_YUV422P12,
 449         AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 450         AV_PIX_FMT_YUV420P14,
 451         AV_PIX_FMT_YUV422P14,
 452         AV_PIX_FMT_YUV444P14,
 453         AV_PIX_FMT_YUV420P16,
 454         AV_PIX_FMT_YUV422P16,
 455         AV_PIX_FMT_YUV444P16,
 456         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 457         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
 458         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 459         AV_PIX_FMT_GBRP,
 460         AV_PIX_FMT_GBRP9,
 461         AV_PIX_FMT_GBRP10,
 462         AV_PIX_FMT_GBRP12,
 463         AV_PIX_FMT_GBRP14,
 464         AV_PIX_FMT_GBRP16,
 465         AV_PIX_FMT_GBRAP,
 466         AV_PIX_FMT_NONE
 467     };
 468
 469     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 470     if (!fmts_list)
 471         return AVERROR(ENOMEM);
 472     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 473 }
 474
 475 static int config_props(AVFilterLink *link)
 476 {
 477     AVFilterContext *ctx = link->src;
 478     YADIFContext *s = ctx->priv;
 479
 480     link->time_base.num = ctx->inputs[0]->time_base.num;
 481     link->time_base.den = ctx->inputs[0]->time_base.den * 2;
 482     link->w             = ctx->inputs[0]->w;
 483     link->h             = ctx->inputs[0]->h;
 484
 485     if(s->mode & 1)
 486         link->frame_rate = av_mul_q(ctx->inputs[0]->frame_rate,
 487                                     (AVRational){2, 1});
 488
 489     if (link->w < 3 || link->h < 3) {
 490         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Video of less than 3 columns or lines is not supported\n");
 491         return AVERROR(EINVAL);
 492     }
 493
 494     s->csp = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 495     if (s->csp->comp[0].depth > 8) {
 496         s->filter_line  = filter_line_c_16bit;
 497         s->filter_edges = filter_edges_16bit;
 498     } else {
 499         s->filter_line  = filter_line_c;
 500         s->filter_edges = filter_edges;
 501     }
 502
 503     if (ARCH_X86)
 504         ff_yadif_init_x86(s);
 505
 506     return 0;
 507 }
 508
 509
 510 #define OFFSET(x) offsetof(YADIFContext, x)
 511 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 512
 513 #define CONST(name, help, val, unit) { name, help, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=val}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, unit }
 514
 515 static const AVOption yadif_options[] = {
 516     { "mode",   "specify the interlacing mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_MODE_SEND_FRAME}, 0, 3, FLAGS, "mode"},
 517     CONST("send_frame",           "send one frame for each frame",                                     YADIF_MODE_SEND_FRAME,           "mode"),
 518     CONST("send_field",           "send one frame for each field",                                     YADIF_MODE_SEND_FIELD,           "mode"),
 519     CONST("send_frame_nospatial", "send one frame for each frame, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FRAME_NOSPATIAL, "mode"),
 520     CONST("send_field_nospatial", "send one frame for each field, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FIELD_NOSPATIAL, "mode"),
 521
 522     { "parity", "specify the assumed picture field parity", OFFSET(parity), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_PARITY_AUTO}, -1, 1, FLAGS, "parity" },
 523     CONST("tff",  "assume top field first",    YADIF_PARITY_TFF,  "parity"),
 524     CONST("bff",  "assume bottom field first", YADIF_PARITY_BFF,  "parity"),
 525     CONST("auto", "auto detect parity",        YADIF_PARITY_AUTO, "parity"),
 526
 527     { "deint", "specify which frames to deinterlace", OFFSET(deint), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_DEINT_ALL}, 0, 1, FLAGS, "deint" },
 528     CONST("all",        "deinterlace all frames",                       YADIF_DEINT_ALL,         "deint"),
 529     CONST("interlaced", "only deinterlace frames marked as interlaced", YADIF_DEINT_INTERLACED,  "deint"),
 530
 531     { NULL }
 532 };
 533
 534 AVFILTER_DEFINE_CLASS(yadif);
 535
 536 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_inputs[] = {
 537     {
 538         .name          = "default",
 539         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 540         .filter_frame  = filter_frame,
 541     },
 542     { NULL }
 543 };
 544
 545 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_outputs[] = {
 546     {
 547         .name          = "default",
 548         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 549         .request_frame = request_frame,
 550         .config_props  = config_props,
 551     },
 552     { NULL }
 553 };
 554
 555 AVFilter ff_vf_yadif = {
 556     .name          = "yadif",
 557     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace the input image."),
 558     .priv_size     = sizeof(YADIFContext),
 559     .priv_class    = &yadif_class,
 560     .uninit        = uninit,
 561     .query_formats = query_formats,
 562     .inputs        = avfilter_vf_yadif_inputs,
 563     .outputs       = avfilter_vf_yadif_outputs,
 564     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 565 };