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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2021 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 <float.h>
  22
  23 #include "libavutil/opt.h"
  24 #include "libavutil/imgutils.h"
  25 #include "avfilter.h"
  26 #include "drawutils.h"
  27 #include "formats.h"
  28 #include "internal.h"
  29 #include "video.h"
  30
  31 #define R 0
  32 #define G 1
  33 #define B 2
  34
  35 typedef struct ColorContrastContext {
  36     const AVClass *class;
  37
  38     float rc, gm, by;
  39     float rcw, gmw, byw;
  40     float preserve;
  41
  42     int step;
  43     int depth;
  44     uint8_t rgba_map[4];
  45
  46     int (*do_slice)(AVFilterContext *s, void *arg,
  47                     int jobnr, int nb_jobs);
  48 } ColorContrastContext;
  49
  50 static inline float lerpf(float v0, float v1, float f)
  51 {
  52     return v0 + (v1 - v0) * f;
  53 }
  54
  55 #define PROCESS(max)                                                    \
  56     br = (b + r) * 0.5f;                                                \
  57     gb = (g + b) * 0.5f;                                                \
  58     rg = (r + g) * 0.5f;                                                \
  59                                                                         \
  60     gd = g - br;                                                        \
  61     bd = b - rg;                                                        \
  62     rd = r - gb;                                                        \
  63                                                                         \
  64     g0 = g + gd * gm;                                                   \
  65     b0 = b - gd * gm;                                                   \
  66     r0 = r - gd * gm;                                                   \
  67                                                                         \
  68     g1 = g - bd * by;                                                   \
  69     b1 = b + bd * by;                                                   \
  70     r1 = r - bd * by;                                                   \
  71                                                                         \
  72     g2 = g - rd * rc;                                                   \
  73     b2 = b - rd * rc;                                                   \
  74     r2 = r + rd * rc;                                                   \
  75                                                                         \
  76     ng = av_clipf((g0 * gmw + g1 * byw + g2 * rcw) * scale, 0.f, max);  \
  77     nb = av_clipf((b0 * gmw + b1 * byw + b2 * rcw) * scale, 0.f, max);  \
  78     nr = av_clipf((r0 * gmw + r1 * byw + r2 * rcw) * scale, 0.f, max);  \
  79                                                                         \
  80     li = FFMAX3(r, g, b) + FFMIN3(r, g, b);                             \
  81     lo = FFMAX3(nr, ng, nb) + FFMIN3(nr, ng, nb) + FLT_EPSILON;         \
  82     lf = li / lo;                                                       \
  83                                                                         \
  84     r = nr * lf;                                                        \
  85     g = ng * lf;                                                        \
  86     b = nb * lf;                                                        \
  87                                                                         \
  88     nr = lerpf(nr, r, preserve);                                        \
  89     ng = lerpf(ng, g, preserve);                                        \
  90     nb = lerpf(nb, b, preserve);
  91
  92 static int colorcontrast_slice8(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
  93 {
  94     ColorContrastContext *s = ctx->priv;
  95     AVFrame *frame = arg;
  96     const int width = frame->width;
  97     const int height = frame->height;
  98     const int slice_start = (height * jobnr) / nb_jobs;
  99     const int slice_end = (height * (jobnr + 1)) / nb_jobs;
 100     const int glinesize = frame->linesize[0];
 101     const int blinesize = frame->linesize[1];
 102     const int rlinesize = frame->linesize[2];
 103     uint8_t *gptr = frame->data[0] + slice_start * glinesize;
 104     uint8_t *bptr = frame->data[1] + slice_start * blinesize;
 105     uint8_t *rptr = frame->data[2] + slice_start * rlinesize;
 106     const float preserve = s->preserve;
 107     const float gm = s->gm * 0.5f;
 108     const float by = s->by * 0.5f;
 109     const float rc = s->rc * 0.5f;
 110     const float gmw = s->gmw;
 111     const float byw = s->byw;
 112     const float rcw = s->rcw;
 113     const float sum = gmw + byw + rcw;
 114     const float scale = 1.f / sum;
 115
 116     for (int y = slice_start; y < slice_end && sum > FLT_EPSILON; y++) {
 117         for (int x = 0; x < width; x++) {
 118             float g = gptr[x];
 119             float b = bptr[x];
 120             float r = rptr[x];
 121             float g0, g1, g2;
 122             float b0, b1, b2;
 123             float r0, r1, r2;
 124             float gd, bd, rd;
 125             float gb, br, rg;
 126             float nr, ng, nb;
 127             float li, lo, lf;
 128
 129             PROCESS(255.f);
 130
 131             gptr[x] = av_clip_uint8(ng);
 132             bptr[x] = av_clip_uint8(nb);
 133             rptr[x] = av_clip_uint8(nr);
 134         }
 135
 136         gptr += glinesize;
 137         bptr += blinesize;
 138         rptr += rlinesize;
 139     }
 140
 141     return 0;
 142 }
 143
 144 static int colorcontrast_slice16(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 145 {
 146     ColorContrastContext *s = ctx->priv;
 147     AVFrame *frame = arg;
 148     const int depth = s->depth;
 149     const float max = (1 << depth) - 1;
 150     const int width = frame->width;
 151     const int height = frame->height;
 152     const int slice_start = (height * jobnr) / nb_jobs;
 153     const int slice_end = (height * (jobnr + 1)) / nb_jobs;
 154     const int glinesize = frame->linesize[0] / 2;
 155     const int blinesize = frame->linesize[1] / 2;
 156     const int rlinesize = frame->linesize[2] / 2;
 157     uint16_t *gptr = (uint16_t *)frame->data[0] + slice_start * glinesize;
 158     uint16_t *bptr = (uint16_t *)frame->data[1] + slice_start * blinesize;
 159     uint16_t *rptr = (uint16_t *)frame->data[2] + slice_start * rlinesize;
 160     const float preserve = s->preserve;
 161     const float gm = s->gm * 0.5f;
 162     const float by = s->by * 0.5f;
 163     const float rc = s->rc * 0.5f;
 164     const float gmw = s->gmw;
 165     const float byw = s->byw;
 166     const float rcw = s->rcw;
 167     const float sum = gmw + byw + rcw;
 168     const float scale = 1.f / sum;
 169
 170     for (int y = slice_start; y < slice_end && sum > FLT_EPSILON; y++) {
 171         for (int x = 0; x < width; x++) {
 172             float g = gptr[x];
 173             float b = bptr[x];
 174             float r = rptr[x];
 175             float g0, g1, g2;
 176             float b0, b1, b2;
 177             float r0, r1, r2;
 178             float gd, bd, rd;
 179             float gb, br, rg;
 180             float nr, ng, nb;
 181             float li, lo, lf;
 182
 183             PROCESS(max);
 184
 185             gptr[x] = av_clip_uintp2_c(ng, depth);
 186             bptr[x] = av_clip_uintp2_c(nb, depth);
 187             rptr[x] = av_clip_uintp2_c(nr, depth);
 188         }
 189
 190         gptr += glinesize;
 191         bptr += blinesize;
 192         rptr += rlinesize;
 193     }
 194
 195     return 0;
 196 }
 197
 198 static int colorcontrast_slice8p(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 199 {
 200     ColorContrastContext *s = ctx->priv;
 201     AVFrame *frame = arg;
 202     const int step = s->step;
 203     const int width = frame->width;
 204     const int height = frame->height;
 205     const int slice_start = (height * jobnr) / nb_jobs;
 206     const int slice_end = (height * (jobnr + 1)) / nb_jobs;
 207     const int linesize = frame->linesize[0];
 208     const uint8_t roffset = s->rgba_map[R];
 209     const uint8_t goffset = s->rgba_map[G];
 210     const uint8_t boffset = s->rgba_map[B];
 211     uint8_t *ptr = frame->data[0] + slice_start * linesize;
 212     const float preserve = s->preserve;
 213     const float gm = s->gm * 0.5f;
 214     const float by = s->by * 0.5f;
 215     const float rc = s->rc * 0.5f;
 216     const float gmw = s->gmw;
 217     const float byw = s->byw;
 218     const float rcw = s->rcw;
 219     const float sum = gmw + byw + rcw;
 220     const float scale = 1.f / sum;
 221
 222     for (int y = slice_start; y < slice_end && sum > FLT_EPSILON; y++) {
 223         for (int x = 0; x < width; x++) {
 224             float g = ptr[x * step + goffset];
 225             float b = ptr[x * step + boffset];
 226             float r = ptr[x * step + roffset];
 227             float g0, g1, g2;
 228             float b0, b1, b2;
 229             float r0, r1, r2;
 230             float gd, bd, rd;
 231             float gb, br, rg;
 232             float nr, ng, nb;
 233             float li, lo, lf;
 234
 235             PROCESS(255.f);
 236
 237             ptr[x * step + goffset] = av_clip_uint8(ng);
 238             ptr[x * step + boffset] = av_clip_uint8(nb);
 239             ptr[x * step + roffset] = av_clip_uint8(nr);
 240         }
 241
 242         ptr += linesize;
 243     }
 244
 245     return 0;
 246 }
 247
 248 static int colorcontrast_slice16p(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 249 {
 250     ColorContrastContext *s = ctx->priv;
 251     AVFrame *frame = arg;
 252     const int step = s->step;
 253     const int depth = s->depth;
 254     const float max = (1 << depth) - 1;
 255     const int width = frame->width;
 256     const int height = frame->height;
 257     const int slice_start = (height * jobnr) / nb_jobs;
 258     const int slice_end = (height * (jobnr + 1)) / nb_jobs;
 259     const int linesize = frame->linesize[0] / 2;
 260     const uint8_t roffset = s->rgba_map[R];
 261     const uint8_t goffset = s->rgba_map[G];
 262     const uint8_t boffset = s->rgba_map[B];
 263     uint16_t *ptr = (uint16_t *)frame->data[0] + slice_start * linesize;
 264     const float preserve = s->preserve;
 265     const float gm = s->gm * 0.5f;
 266     const float by = s->by * 0.5f;
 267     const float rc = s->rc * 0.5f;
 268     const float gmw = s->gmw;
 269     const float byw = s->byw;
 270     const float rcw = s->rcw;
 271     const float sum = gmw + byw + rcw;
 272     const float scale = 1.f / sum;
 273
 274     for (int y = slice_start; y < slice_end && sum > FLT_EPSILON; y++) {
 275         for (int x = 0; x < width; x++) {
 276             float g = ptr[x * step + goffset];
 277             float b = ptr[x * step + boffset];
 278             float r = ptr[x * step + roffset];
 279             float g0, g1, g2;
 280             float b0, b1, b2;
 281             float r0, r1, r2;
 282             float gd, bd, rd;
 283             float gb, br, rg;
 284             float nr, ng, nb;
 285             float li, lo, lf;
 286
 287             PROCESS(max);
 288
 289             ptr[x * step + goffset] = av_clip_uintp2_c(ng, depth);
 290             ptr[x * step + boffset] = av_clip_uintp2_c(nb, depth);
 291             ptr[x * step + roffset] = av_clip_uintp2_c(nr, depth);
 292         }
 293
 294         ptr += linesize;
 295     }
 296
 297     return 0;
 298 }
 299
 300 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *frame)
 301 {
 302     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 303     ColorContrastContext *s = ctx->priv;
 304     int res;
 305
 306     if (res = ctx->internal->execute(ctx, s->do_slice, frame, NULL,
 307                                        FFMIN(frame->height, ff_filter_get_nb_threads(ctx))))
 308         return res;
 309
 310     return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], frame);
 311 }
 312
 313 static av_cold int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 314 {
 315     static const enum AVPixelFormat pixel_fmts[] = {
 316         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24,
 317         AV_PIX_FMT_RGBA, AV_PIX_FMT_BGRA,
 318         AV_PIX_FMT_ARGB, AV_PIX_FMT_ABGR,
 319         AV_PIX_FMT_0RGB, AV_PIX_FMT_0BGR,
 320         AV_PIX_FMT_RGB0, AV_PIX_FMT_BGR0,
 321         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRAP,
 322         AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10, AV_PIX_FMT_GBRP12,
 323         AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
 324         AV_PIX_FMT_GBRAP10, AV_PIX_FMT_GBRAP12, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
 325         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
 326         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
 327         AV_PIX_FMT_NONE
 328     };
 329
 330     AVFilterFormats *formats = NULL;
 331
 332     formats = ff_make_format_list(pixel_fmts);
 333     if (!formats)
 334         return AVERROR(ENOMEM);
 335
 336     return ff_set_common_formats(ctx, formats);
 337 }
 338
 339 static av_cold int config_input(AVFilterLink *inlink)
 340 {
 341     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 342     ColorContrastContext *s = ctx->priv;
 343     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 344     int planar = desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_PLANAR;
 345
 346     s->step = desc->nb_components;
 347     if (inlink->format == AV_PIX_FMT_RGB0 ||
 348         inlink->format == AV_PIX_FMT_0RGB ||
 349         inlink->format == AV_PIX_FMT_BGR0 ||
 350         inlink->format == AV_PIX_FMT_0BGR)
 351         s->step = 4;
 352
 353     s->depth = desc->comp[0].depth;
 354     s->do_slice = s->depth <= 8 ? colorcontrast_slice8 : colorcontrast_slice16;
 355     if (!planar)
 356         s->do_slice = s->depth <= 8 ? colorcontrast_slice8p : colorcontrast_slice16p;
 357
 358     ff_fill_rgba_map(s->rgba_map, inlink->format);
 359
 360     return 0;
 361 }
 362
 363 static const AVFilterPad colorcontrast_inputs[] = {
 364     {
 365         .name           = "default",
 366         .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 367         .needs_writable = 1,
 368         .filter_frame   = filter_frame,
 369         .config_props   = config_input,
 370     },
 371     { NULL }
 372 };
 373
 374 static const AVFilterPad colorcontrast_outputs[] = {
 375     {
 376         .name = "default",
 377         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 378     },
 379     { NULL }
 380 };
 381
 382 #define OFFSET(x) offsetof(ColorContrastContext, x)
 383 #define VF AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_RUNTIME_PARAM
 384
 385 static const AVOption colorcontrast_options[] = {
 386     { "rc",  "set the red-cyan contrast",      OFFSET(rc),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, -1, 1, VF },
 387     { "gm",  "set the green-magenta contrast", OFFSET(gm),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, -1, 1, VF },
 388     { "by",  "set the blue-yellow contrast",   OFFSET(by),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, -1, 1, VF },
 389     { "rcw", "set the red-cyan weight",        OFFSET(rcw), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0},  0, 1, VF },
 390     { "gmw", "set the green-magenta weight",   OFFSET(gmw), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0},  0, 1, VF },
 391     { "byw", "set the blue-yellow weight",     OFFSET(byw), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0},  0, 1, VF },
 392     { "pl",  "set the amount of preserving lightness", OFFSET(preserve), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, 1, VF },
 393     { NULL }
 394 };
 395
 396 AVFILTER_DEFINE_CLASS(colorcontrast);
 397
 398 const AVFilter ff_vf_colorcontrast = {
 399     .name          = "colorcontrast",
 400     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust color contrast between RGB components."),
 401     .priv_size     = sizeof(ColorContrastContext),
 402     .priv_class    = &colorcontrast_class,
 403     .query_formats = query_formats,
 404     .inputs        = colorcontrast_inputs,
 405     .outputs       = colorcontrast_outputs,
 406     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 407     .process_command = ff_filter_process_command,
 408 };