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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Oka Motofumi (chikuzen.mo at gmail dot com)
   3  * Copyright (c) 2016 Paul B Mahol
   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/imgutils.h"
  23 #include "libavutil/pixdesc.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "avfilter.h"
  26 #include "formats.h"
  27 #include "internal.h"
  28 #include "video.h"
  29 #include "framesync.h"
  30
  31 #define OFFSET(x) offsetof(HysteresisContext, x)
  32 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  33
  34 typedef struct HysteresisContext {
  35     const AVClass *class;
  36     FFFrameSync fs;
  37
  38     int planes;
  39     int threshold;
  40
  41     int width[4], height[4];
  42     int nb_planes;
  43     int depth;
  44
  45     uint8_t *map;
  46     uint32_t *xy;
  47     int index;
  48
  49     void (*hysteresis)(struct HysteresisContext *s, const uint8_t *bsrc, const uint8_t *osrc, uint8_t *dst,
  50                        ptrdiff_t blinesize, ptrdiff_t olinesize,
  51                        ptrdiff_t destlinesize,
  52                        int w, int h);
  53 } HysteresisContext;
  54
  55 static const AVOption hysteresis_options[] = {
  56     { "planes",    "set planes",    OFFSET(planes),    AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0xF}, 0, 0xF, FLAGS },
  57     { "threshold", "set threshold", OFFSET(threshold), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0},   0, UINT16_MAX, FLAGS },
  58     { NULL }
  59 };
  60
  61 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  62 {
  63     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  64         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUV440P,
  65         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
  66         AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUV420P,
  67         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
  68         AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV410P,
  69         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
  70         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
  71         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12, AV_PIX_FMT_YUV440P12,
  72         AV_PIX_FMT_YUV420P14, AV_PIX_FMT_YUV422P14, AV_PIX_FMT_YUV444P14,
  73         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  74         AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P9,
  75         AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P10,
  76         AV_PIX_FMT_YUVA420P16, AV_PIX_FMT_YUVA422P16, AV_PIX_FMT_YUVA444P16,
  77         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
  78         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
  79         AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_GBRAP10, AV_PIX_FMT_GBRAP12, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
  80         AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GRAY9, AV_PIX_FMT_GRAY10, AV_PIX_FMT_GRAY12, AV_PIX_FMT_GRAY14, AV_PIX_FMT_GRAY16,
  81         AV_PIX_FMT_NONE
  82     };
  83
  84     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
  85 }
  86
  87 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
  88 {
  89     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
  90     HysteresisContext *s = fs->opaque;
  91     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
  92     AVFrame *out, *base, *alt;
  93     int ret;
  94
  95     if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 0, &base, 0)) < 0 ||
  96         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 1, &alt,  0)) < 0)
  97         return ret;
  98
  99     if (ctx->is_disabled) {
 100         out = av_frame_clone(base);
 101         if (!out)
 102             return AVERROR(ENOMEM);
 103     } else {
 104         int p;
 105
 106         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 107         if (!out)
 108             return AVERROR(ENOMEM);
 109         av_frame_copy_props(out, base);
 110
 111         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 112             if (!((1 << p) & s->planes)) {
 113                 av_image_copy_plane(out->data[p], out->linesize[p], base->data[p], base->linesize[p],
 114                                     s->width[p], s->height[p]);
 115                 continue;
 116             } else {
 117                 int y;
 118
 119                 for (y = 0; y < s->height[p]; y++) {
 120                     memset(out->data[p] + y * out->linesize[p], 0, s->width[p]);
 121                 }
 122             }
 123
 124             s->index = -1;
 125             memset(s->map, 0, s->width[0] * s->height[0]);
 126             memset(s->xy, 0, s->width[0] * s->height[0] * 4);
 127
 128             s->hysteresis(s, base->data[p], alt->data[p],
 129                           out->data[p],
 130                           base->linesize[p], alt->linesize[p],
 131                           out->linesize[p],
 132                           s->width[p], s->height[p]);
 133         }
 134     }
 135     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 136
 137     return ff_filter_frame(outlink, out);
 138 }
 139
 140 static int passed(HysteresisContext *s, int x, int y, int w)
 141 {
 142     return s->map[x + y * w];
 143 }
 144
 145 static void push(HysteresisContext *s, int x, int y, int w)
 146 {
 147     s->map[x + y * w] = 0xff;
 148     s->xy[++s->index] = (uint16_t)(x) << 16 | (uint16_t)y;
 149 }
 150
 151 static void pop(HysteresisContext *s, int *x, int *y)
 152 {
 153     uint32_t val = s->xy[s->index--];
 154
 155     *x = val >> 16;
 156     *y = val & 0x0000FFFF;
 157 }
 158
 159 static int is_empty(HysteresisContext *s)
 160 {
 161     return s->index < 0;
 162 }
 163
 164 static void hysteresis8(HysteresisContext *s, const uint8_t *bsrc, const uint8_t *asrc,
 165                         uint8_t *dst,
 166                         ptrdiff_t blinesize, ptrdiff_t alinesize,
 167                         ptrdiff_t dlinesize,
 168                         int w, int h)
 169 {
 170     const int t = s->threshold;
 171     int x, y;
 172
 173     for (y = 0; y < h; y++) {
 174         for (x = 0; x < w; x++) {
 175             if ((bsrc[x + y * blinesize] > t) && (asrc[x + y * alinesize] > t) && !passed(s, x, y, w)) {
 176                 int posx, posy;
 177
 178                 dst[x + y * dlinesize] = asrc[x + y * alinesize];
 179
 180                 push(s, x, y, w);
 181
 182                 while (!is_empty(s)) {
 183                     int x_min, x_max, y_min, y_max, yy, xx;
 184
 185                     pop(s, &posx, &posy);
 186
 187                     x_min = posx > 0 ? posx - 1 : 0;
 188                     x_max = posx < w - 1 ? posx + 1 : posx;
 189                     y_min = posy > 0 ? posy - 1 : 0;
 190                     y_max = posy < h - 1 ? posy + 1 : posy;
 191
 192                     for (yy = y_min; yy <= y_max; yy++) {
 193                         for (xx = x_min; xx <= x_max; xx++) {
 194                             if ((asrc[xx + yy * alinesize] > t) && !passed(s, xx, yy, w)) {
 195                                 dst[xx + yy * dlinesize] = asrc[xx + yy * alinesize];
 196                                 push(s, xx, yy, w);
 197                             }
 198                         }
 199                     }
 200                 }
 201             }
 202         }
 203     }
 204 }
 205
 206 static void hysteresis16(HysteresisContext *s, const uint8_t *bbsrc, const uint8_t *aasrc,
 207                         uint8_t *ddst,
 208                         ptrdiff_t blinesize, ptrdiff_t alinesize,
 209                         ptrdiff_t dlinesize,
 210                         int w, int h)
 211 {
 212     const uint16_t *bsrc = (const uint16_t *)bbsrc;
 213     const uint16_t *asrc = (const uint16_t *)aasrc;
 214     uint16_t *dst = (uint16_t *)ddst;
 215     const int t = s->threshold;
 216     int x, y;
 217
 218     blinesize /= 2;
 219     alinesize /= 2;
 220     dlinesize /= 2;
 221
 222     for (y = 0; y < h; y++) {
 223         for (x = 0; x < w; x++) {
 224             if ((bsrc[x + y * blinesize] > t) && (asrc[x + y * alinesize] > t) && !passed(s, x, y, w)) {
 225                 int posx, posy;
 226
 227                 dst[x + y * dlinesize] = asrc[x + y * alinesize];
 228
 229                 push(s, x, y, w);
 230
 231                 while (!is_empty(s)) {
 232                     int x_min, x_max, y_min, y_max, yy, xx;
 233
 234                     pop(s, &posx, &posy);
 235
 236                     x_min = posx > 0 ? posx - 1 : 0;
 237                     x_max = posx < w - 1 ? posx + 1 : posx;
 238                     y_min = posy > 0 ? posy - 1 : 0;
 239                     y_max = posy < h - 1 ? posy + 1 : posy;
 240
 241                     for (yy = y_min; yy <= y_max; yy++) {
 242                         for (xx = x_min; xx <= x_max; xx++) {
 243                             if ((asrc[xx + yy * alinesize] > t) && !passed(s, xx, yy, w)) {
 244                                 dst[xx + yy * dlinesize] = asrc[xx + yy * alinesize];
 245                                 push(s, xx, yy, w);
 246                             }
 247                         }
 248                     }
 249                 }
 250             }
 251         }
 252     }
 253 }
 254
 255 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 256 {
 257     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 258     HysteresisContext *s = ctx->priv;
 259     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 260     int vsub, hsub;
 261
 262     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 263
 264     hsub = desc->log2_chroma_w;
 265     vsub = desc->log2_chroma_h;
 266     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub);
 267     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
 268     s->width[1]  = s->width[2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, hsub);
 269     s->width[0]  = s->width[3]  = inlink->w;
 270
 271     s->depth = desc->comp[0].depth;
 272
 273     if (desc->comp[0].depth == 8)
 274         s->hysteresis = hysteresis8;
 275     else
 276         s->hysteresis = hysteresis16;
 277
 278     s->map = av_calloc(inlink->w, inlink->h * sizeof (*s->map));
 279     if (!s->map)
 280         return AVERROR(ENOMEM);
 281
 282     s->xy = av_calloc(inlink->w, inlink->h * sizeof(*s->xy));
 283     if (!s->xy)
 284         return AVERROR(ENOMEM);
 285
 286     return 0;
 287 }
 288
 289 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 290 {
 291     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 292     HysteresisContext *s = ctx->priv;
 293     AVFilterLink *base = ctx->inputs[0];
 294     AVFilterLink *alt = ctx->inputs[1];
 295     FFFrameSyncIn *in;
 296     int ret;
 297
 298     if (base->format != alt->format) {
 299         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "inputs must be of same pixel format\n");
 300         return AVERROR(EINVAL);
 301     }
 302     if (base->w != alt->w || base->h != alt->h) {
 303         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "First input link %s parameters "
 304                "(size %dx%d) do not match the corresponding "
 305                "second input link %s parameters (size %dx%d)\n",
 306                ctx->input_pads[0].name, base->w, base->h,
 307                ctx->input_pads[1].name,
 308                alt->w, alt->h);
 309         return AVERROR(EINVAL);
 310     }
 311
 312     outlink->w = base->w;
 313     outlink->h = base->h;
 314     outlink->sample_aspect_ratio = base->sample_aspect_ratio;
 315     outlink->frame_rate = base->frame_rate;
 316
 317     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, 2)) < 0)
 318         return ret;
 319
 320     in = s->fs.in;
 321     in[0].time_base = base->time_base;
 322     in[1].time_base = alt->time_base;
 323     in[0].sync   = 1;
 324     in[0].before = EXT_STOP;
 325     in[0].after  = EXT_INFINITY;
 326     in[1].sync   = 1;
 327     in[1].before = EXT_STOP;
 328     in[1].after  = EXT_INFINITY;
 329     s->fs.opaque   = s;
 330     s->fs.on_event = process_frame;
 331
 332     ret = ff_framesync_configure(&s->fs);
 333     outlink->time_base = s->fs.time_base;
 334
 335     return ret;
 336 }
 337
 338 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 339 {
 340     HysteresisContext *s = ctx->priv;
 341     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 342 }
 343
 344 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 345 {
 346     HysteresisContext *s = ctx->priv;
 347
 348     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 349     av_freep(&s->map);
 350     av_freep(&s->xy);
 351 }
 352
 353 FRAMESYNC_DEFINE_CLASS(hysteresis, HysteresisContext, fs);
 354
 355 static const AVFilterPad hysteresis_inputs[] = {
 356     {
 357         .name         = "base",
 358         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 359         .config_props = config_input,
 360     },
 361     {
 362         .name         = "alt",
 363         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 364     },
 365     { NULL }
 366 };
 367
 368 static const AVFilterPad hysteresis_outputs[] = {
 369     {
 370         .name          = "default",
 371         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 372         .config_props  = config_output,
 373     },
 374     { NULL }
 375 };
 376
 377 const AVFilter ff_vf_hysteresis = {
 378     .name          = "hysteresis",
 379     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Grow first stream into second stream by connecting components."),
 380     .preinit       = hysteresis_framesync_preinit,
 381     .priv_size     = sizeof(HysteresisContext),
 382     .uninit        = uninit,
 383     .query_formats = query_formats,
 384     .activate      = activate,
 385     .inputs        = hysteresis_inputs,
 386     .outputs       = hysteresis_outputs,
 387     .priv_class    = &hysteresis_class,
 388     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 389 };