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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2018 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/imgutils.h"
  22 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  23 #include "libavutil/opt.h"
  24 #include "libavutil/pixdesc.h"
  25
  26 #include "avfilter.h"
  27 #include "formats.h"
  28 #include "internal.h"
  29 #include "video.h"
  30
  31 typedef struct AmplifyContext {
  32     const AVClass *class;
  33     const AVPixFmtDescriptor *desc;
  34     int radius;
  35     float factor;
  36     float threshold;
  37     float tolerance;
  38     int planes;
  39
  40     int llimit;
  41     int hlimit;
  42     int nb_inputs;
  43     int nb_frames;
  44
  45     int depth;
  46     int nb_planes;
  47     int linesize[4];
  48     int height[4];
  49
  50     AVFrame **frames;
  51 } AmplifyContext;
  52
  53 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  54 {
  55     static const enum AVPixelFormat pixel_fmts[] = {
  56         AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GRAY9,
  57         AV_PIX_FMT_GRAY10, AV_PIX_FMT_GRAY12, AV_PIX_FMT_GRAY14,
  58         AV_PIX_FMT_GRAY16,
  59         AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_PIX_FMT_YUV411P,
  60         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P,
  61         AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUV444P,
  62         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
  63         AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
  64         AV_PIX_FMT_YUVJ411P,
  65         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
  66         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
  67         AV_PIX_FMT_YUV440P10,
  68         AV_PIX_FMT_YUV444P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV420P12,
  69         AV_PIX_FMT_YUV440P12,
  70         AV_PIX_FMT_YUV444P14, AV_PIX_FMT_YUV422P14, AV_PIX_FMT_YUV420P14,
  71         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  72         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
  73         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
  74         AV_PIX_FMT_YUVA420P,  AV_PIX_FMT_YUVA422P,   AV_PIX_FMT_YUVA444P,
  75         AV_PIX_FMT_YUVA444P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P12, AV_PIX_FMT_YUVA444P16,
  76         AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P12, AV_PIX_FMT_YUVA422P16,
  77         AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA420P16,
  78         AV_PIX_FMT_GBRAP,     AV_PIX_FMT_GBRAP10,    AV_PIX_FMT_GBRAP12,    AV_PIX_FMT_GBRAP16,
  79         AV_PIX_FMT_NONE
  80     };
  81     AVFilterFormats *formats = ff_make_format_list(pixel_fmts);
  82     if (!formats)
  83         return AVERROR(ENOMEM);
  84     return ff_set_common_formats(ctx, formats);
  85 }
  86
  87 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
  88 {
  89     AmplifyContext *s = ctx->priv;
  90
  91     s->nb_inputs = s->radius * 2 + 1;
  92
  93     s->frames = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->frames));
  94     if (!s->frames)
  95         return AVERROR(ENOMEM);
  96
  97     return 0;
  98 }
  99
 100 typedef struct ThreadData {
 101     AVFrame **in, *out;
 102 } ThreadData;
 103
 104 static int amplify_frame(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 105 {
 106     AmplifyContext *s = ctx->priv;
 107     ThreadData *td = arg;
 108     AVFrame **in = td->in;
 109     AVFrame *out = td->out;
 110     const int radius = s->radius;
 111     const int nb_inputs = s->nb_inputs;
 112     const float threshold = s->threshold;
 113     const float tolerance = s->tolerance;
 114     const float factor = s->factor;
 115     const int llimit = s->llimit;
 116     const int hlimit = s->hlimit;
 117     const int depth = s->depth;
 118     int i, p, x, y;
 119
 120     if (s->depth <= 8) {
 121         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 122             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
 123             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 124             uint8_t *dst = out->data[p] + slice_start * out->linesize[p];
 125
 126             if (!((1 << p) & s->planes)) {
 127                 av_image_copy_plane(dst, out->linesize[p],
 128                                     in[radius]->data[p] + slice_start * in[radius]->linesize[p],
 129                                     in[radius]->linesize[p],
 130                                     s->linesize[p], slice_end - slice_start);
 131                 continue;
 132             }
 133
 134             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 135                 for (x = 0; x < s->linesize[p]; x++) {
 136                     int src = in[radius]->data[p][y * in[radius]->linesize[p] + x];
 137                     float diff, avg;
 138                     int sum = 0;
 139
 140                     for (i = 0; i < nb_inputs; i++) {
 141                         sum += in[i]->data[p][y * in[i]->linesize[p] + x];
 142                     }
 143
 144                     avg = sum / (float)nb_inputs;
 145                     diff = src - avg;
 146                     if (fabsf(diff) < threshold && fabsf(diff) > tolerance) {
 147                         int amp;
 148                         if (diff < 0) {
 149                             amp = -FFMIN(FFABS(diff * factor), llimit);
 150                         } else {
 151                             amp = FFMIN(FFABS(diff * factor), hlimit);
 152                         }
 153                         dst[x] = av_clip_uint8(src + amp);
 154                     } else {
 155                         dst[x] = src;
 156                     }
 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             if (!((1 << p) & s->planes)) {
 169                 av_image_copy_plane((uint8_t *)dst, out->linesize[p],
 170                                     in[radius]->data[p] + slice_start * in[radius]->linesize[p],
 171                                     in[radius]->linesize[p],
 172                                     s->linesize[p], slice_end - slice_start);
 173                 continue;
 174             }
 175
 176             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 177                 for (x = 0; x < s->linesize[p] / 2; x++) {
 178                     int src = AV_RN16(in[radius]->data[p] + y * in[radius]->linesize[p] + x * 2);
 179                     float diff, avg;
 180                     int sum = 0;
 181
 182                     for (i = 0; i < nb_inputs; i++) {
 183                         sum += AV_RN16(in[i]->data[p] + y * in[i]->linesize[p] + x * 2);
 184                     }
 185
 186                     avg = sum / (float)nb_inputs;
 187                     diff = src - avg;
 188
 189                     if (fabsf(diff) < threshold && fabsf(diff) > tolerance) {
 190                         int amp;
 191                         if (diff < 0) {
 192                             amp = -FFMIN(FFABS(diff * factor), llimit);
 193                         } else {
 194                             amp = FFMIN(FFABS(diff * factor), hlimit);
 195                         }
 196                         dst[x] = av_clip_uintp2_c(src + amp, depth);
 197                     } else {
 198                         dst[x] = src;
 199                     }
 200                 }
 201
 202                 dst += out->linesize[p] / 2;
 203             }
 204         }
 205     }
 206
 207     return 0;
 208 }
 209
 210 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 211 {
 212     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 213     AmplifyContext *s = ctx->priv;
 214     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 215     int ret;
 216
 217     s->desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
 218     if (!s->desc)
 219         return AVERROR_BUG;
 220     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(outlink->format);
 221     s->depth = s->desc->comp[0].depth;
 222
 223     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
 224         return ret;
 225
 226     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->desc->log2_chroma_h);
 227     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
 228
 229     return 0;
 230 }
 231
 232 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 233 {
 234     AmplifyContext *s = ctx->priv;
 235     int i;
 236
 237     if (s->frames) {
 238         for (i = 0; i < s->nb_frames; i++)
 239             av_frame_free(&s->frames[i]);
 240     }
 241     av_freep(&s->frames);
 242 }
 243
 244 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 245 {
 246     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 247     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 248     AmplifyContext *s = ctx->priv;
 249     ThreadData td;
 250     AVFrame *out;
 251
 252     if (s->nb_frames < s->nb_inputs) {
 253         s->frames[s->nb_frames] = in;
 254         s->nb_frames++;
 255         return 0;
 256     } else {
 257         av_frame_free(&s->frames[0]);
 258         memmove(&s->frames[0], &s->frames[1], sizeof(*s->frames) * (s->nb_inputs - 1));
 259         s->frames[s->nb_inputs - 1] = in;
 260     }
 261
 262     if (!ctx->is_disabled) {
 263         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 264         if (!out)
 265             return AVERROR(ENOMEM);
 266         av_frame_copy_props(out, s->frames[0]);
 267
 268         td.out = out;
 269         td.in = s->frames;
 270         ctx->internal->execute(ctx, amplify_frame, &td, NULL, FFMIN(s->height[1], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 271     } else {
 272         out = av_frame_clone(s->frames[s->radius]);
 273         if (!out)
 274             return AVERROR(ENOMEM);
 275         out->pts = s->frames[0]->pts;
 276     }
 277
 278     return ff_filter_frame(outlink, out);
 279 }
 280
 281 #define OFFSET(x) offsetof(AmplifyContext, x)
 282 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 283 #define VFT AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_RUNTIME_PARAM
 284
 285 static const AVOption amplify_options[] = {
 286     { "radius", "set radius", OFFSET(radius), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 1, 63, .flags = FLAGS },
 287     { "factor", "set factor", OFFSET(factor), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=2}, 0, UINT16_MAX, .flags = VFT },
 288     { "threshold", "set threshold", OFFSET(threshold), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=10}, 0, UINT16_MAX, .flags = VFT },
 289     { "tolerance", "set tolerance", OFFSET(tolerance), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, UINT16_MAX, .flags = VFT },
 290     { "low", "set low limit for amplification", OFFSET(llimit), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=UINT16_MAX}, 0, UINT16_MAX, .flags = VFT },
 291     { "high", "set high limit for amplification", OFFSET(hlimit), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=UINT16_MAX}, 0, UINT16_MAX, .flags = VFT },
 292     { "planes", "set what planes to filter", OFFSET(planes), AV_OPT_TYPE_FLAGS, {.i64=7},    0, 15,  VFT },
 293     { NULL },
 294 };
 295
 296 static const AVFilterPad inputs[] = {
 297     {
 298         .name          = "default",
 299         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 300         .filter_frame  = filter_frame,
 301     },
 302     { NULL }
 303 };
 304
 305 static const AVFilterPad outputs[] = {
 306     {
 307         .name          = "default",
 308         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 309         .config_props  = config_output,
 310     },
 311     { NULL }
 312 };
 313
 314 AVFILTER_DEFINE_CLASS(amplify);
 315
 316 const AVFilter ff_vf_amplify = {
 317     .name          = "amplify",
 318     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Amplify changes between successive video frames."),
 319     .priv_size     = sizeof(AmplifyContext),
 320     .priv_class    = &amplify_class,
 321     .query_formats = query_formats,
 322     .outputs       = outputs,
 323     .inputs        = inputs,
 324     .init          = init,
 325     .uninit        = uninit,
 326     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 327     .process_command = ff_filter_process_command,
 328 };