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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2017 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/avstring.h"
  22 #include "libavutil/imgutils.h"
  23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "libavutil/pixdesc.h"
  26
  27 #include "avfilter.h"
  28 #include "formats.h"
  29 #include "internal.h"
  30 #include "framesync.h"
  31 #include "video.h"
  32
  33 typedef struct MixContext {
  34     const AVClass *class;
  35     const AVPixFmtDescriptor *desc;
  36     char *weights_str;
  37     int nb_inputs;
  38     int duration;
  39     float *weights;
  40     float scale;
  41     float wfactor;
  42
  43     int tmix;
  44     int nb_frames;
  45
  46     int depth;
  47     int max;
  48     int nb_planes;
  49     int linesize[4];
  50     int height[4];
  51
  52     AVFrame **frames;
  53     FFFrameSync fs;
  54 } MixContext;
  55
  56 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  57 {
  58     AVFilterFormats *formats = NULL;
  59     int ret;
  60
  61     ret = ff_formats_pixdesc_filter(&formats, 0,
  62                                     AV_PIX_FMT_FLAG_BITSTREAM |
  63                                     AV_PIX_FMT_FLAG_PAL |
  64                                     AV_PIX_FMT_FLAG_HWACCEL);
  65     if (ret < 0)
  66         return ret;
  67     return ff_set_common_formats(ctx, formats);
  68 }
  69
  70 static int parse_weights(AVFilterContext *ctx)
  71 {
  72     MixContext *s = ctx->priv;
  73     char *p, *arg, *saveptr = NULL;
  74     int i, last = 0;
  75
  76     s->wfactor = 0.f;
  77     p = s->weights_str;
  78     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
  79         if (!(arg = av_strtok(p, " |", &saveptr)))
  80             break;
  81
  82         p = NULL;
  83         if (av_sscanf(arg, "%f", &s->weights[i]) != 1) {
  84             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid syntax for weights[%d].\n", i);
  85             return AVERROR(EINVAL);
  86         }
  87         s->wfactor += s->weights[i];
  88         last = i;
  89     }
  90
  91     for (; i < s->nb_inputs; i++) {
  92         s->weights[i] = s->weights[last];
  93         s->wfactor += s->weights[i];
  94     }
  95     if (s->scale == 0) {
  96         s->wfactor = 1 / s->wfactor;
  97     } else {
  98         s->wfactor = s->scale;
  99     }
 100
 101     return 0;
 102 }
 103
 104 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 105 {
 106     MixContext *s = ctx->priv;
 107     int ret;
 108
 109     s->tmix = !strcmp(ctx->filter->name, "tmix");
 110
 111     s->frames = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->frames));
 112     if (!s->frames)
 113         return AVERROR(ENOMEM);
 114
 115     s->weights = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->weights));
 116     if (!s->weights)
 117         return AVERROR(ENOMEM);
 118
 119     if (!s->tmix) {
 120         for (int i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 121             AVFilterPad pad = { 0 };
 122
 123             pad.type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 124             pad.name = av_asprintf("input%d", i);
 125             if (!pad.name)
 126                 return AVERROR(ENOMEM);
 127
 128             if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
 129                 av_freep(&pad.name);
 130                 return ret;
 131             }
 132         }
 133     }
 134
 135     return parse_weights(ctx);
 136 }
 137
 138 typedef struct ThreadData {
 139     AVFrame **in, *out;
 140 } ThreadData;
 141
 142 static int mix_frames(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 143 {
 144     MixContext *s = ctx->priv;
 145     ThreadData *td = arg;
 146     AVFrame **in = td->in;
 147     AVFrame *out = td->out;
 148     int i, p, x, y;
 149
 150     if (s->depth <= 8) {
 151         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 152             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
 153             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 154             uint8_t *dst = out->data[p] + slice_start * out->linesize[p];
 155
 156             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 157                 for (x = 0; x < s->linesize[p]; x++) {
 158                     int val = 0;
 159
 160                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 161                         uint8_t src = in[i]->data[p][y * in[i]->linesize[p] + x];
 162
 163                         val += src * s->weights[i];
 164                     }
 165
 166                     dst[x] = av_clip_uint8(val * s->wfactor);
 167                 }
 168
 169                 dst += out->linesize[p];
 170             }
 171         }
 172     } else {
 173         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 174             const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
 175             const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 176             uint16_t *dst = (uint16_t *)(out->data[p] + slice_start * out->linesize[p]);
 177
 178             for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 179                 for (x = 0; x < s->linesize[p] / 2; x++) {
 180                     int val = 0;
 181
 182                     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 183                         uint16_t src = AV_RN16(in[i]->data[p] + y * in[i]->linesize[p] + x * 2);
 184
 185                         val += src * s->weights[i];
 186                     }
 187
 188                     dst[x] = av_clip(val * s->wfactor, 0, s->max);
 189                 }
 190
 191                 dst += out->linesize[p] / 2;
 192             }
 193         }
 194     }
 195
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
 200 {
 201     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
 202     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 203     MixContext *s = fs->opaque;
 204     AVFrame **in = s->frames;
 205     AVFrame *out;
 206     ThreadData td;
 207     int i, ret;
 208
 209     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 210         if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, i, &in[i], 0)) < 0)
 211             return ret;
 212     }
 213
 214     if (ctx->is_disabled) {
 215         out = av_frame_clone(s->frames[0]);
 216         if (!out)
 217             return AVERROR(ENOMEM);
 218         out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 219         return ff_filter_frame(outlink, out);
 220     }
 221
 222     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 223     if (!out)
 224         return AVERROR(ENOMEM);
 225     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 226
 227     td.in = in;
 228     td.out = out;
 229     ctx->internal->execute(ctx, mix_frames, &td, NULL, FFMIN(s->height[0], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 230
 231     return ff_filter_frame(outlink, out);
 232 }
 233
 234 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 235 {
 236     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 237     MixContext *s = ctx->priv;
 238     AVRational frame_rate = ctx->inputs[0]->frame_rate;
 239     AVRational sar = ctx->inputs[0]->sample_aspect_ratio;
 240     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 241     int height = ctx->inputs[0]->h;
 242     int width = ctx->inputs[0]->w;
 243     FFFrameSyncIn *in;
 244     int i, ret;
 245
 246     if (!s->tmix) {
 247         for (i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 248             if (ctx->inputs[i]->h != height || ctx->inputs[i]->w != width) {
 249                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Input %d size (%dx%d) does not match input %d size (%dx%d).\n", i, ctx->inputs[i]->w, ctx->inputs[i]->h, 0, width, height);
 250                 return AVERROR(EINVAL);
 251             }
 252         }
 253     }
 254
 255     s->desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
 256     if (!s->desc)
 257         return AVERROR_BUG;
 258     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(outlink->format);
 259     s->depth = s->desc->comp[0].depth;
 260     s->max = (1 << s->depth) - 1;
 261
 262     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
 263         return ret;
 264
 265     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->desc->log2_chroma_h);
 266     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
 267
 268     if (s->tmix)
 269         return 0;
 270
 271     outlink->w          = width;
 272     outlink->h          = height;
 273     outlink->frame_rate = frame_rate;
 274     outlink->sample_aspect_ratio = sar;
 275
 276     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, s->nb_inputs)) < 0)
 277         return ret;
 278
 279     in = s->fs.in;
 280     s->fs.opaque = s;
 281     s->fs.on_event = process_frame;
 282
 283     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 284         AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[i];
 285
 286         in[i].time_base = inlink->time_base;
 287         in[i].sync   = 1;
 288         in[i].before = EXT_STOP;
 289         in[i].after  = (s->duration == 1 || (s->duration == 2 && i == 0)) ? EXT_STOP : EXT_INFINITY;
 290     }
 291
 292     ret = ff_framesync_configure(&s->fs);
 293     outlink->time_base = s->fs.time_base;
 294
 295     return ret;
 296 }
 297
 298 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 299 {
 300     MixContext *s = ctx->priv;
 301     int i;
 302
 303     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 304     av_freep(&s->weights);
 305
 306     if (!s->tmix) {
 307         for (i = 0; i < ctx->nb_inputs; i++)
 308             av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 309     } else {
 310         for (i = 0; i < s->nb_frames && s->frames; i++)
 311             av_frame_free(&s->frames[i]);
 312     }
 313     av_freep(&s->frames);
 314 }
 315
 316 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
 317                            char *res, int res_len, int flags)
 318 {
 319     int ret;
 320
 321     ret = ff_filter_process_command(ctx, cmd, args, res, res_len, flags);
 322     if (ret < 0)
 323         return ret;
 324
 325     return parse_weights(ctx);
 326 }
 327
 328 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 329 {
 330     MixContext *s = ctx->priv;
 331     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 332 }
 333
 334 #define OFFSET(x) offsetof(MixContext, x)
 335 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 336 #define TFLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_RUNTIME_PARAM
 337
 338 static const AVOption mix_options[] = {
 339     { "inputs", "set number of inputs", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=2}, 2, INT16_MAX, .flags = FLAGS },
 340     { "weights", "set weight for each input", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1"}, 0, 0, .flags = TFLAGS },
 341     { "scale", "set scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, INT16_MAX, .flags = TFLAGS },
 342     { "duration", "how to determine end of stream", OFFSET(duration), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0}, 0, 2, .flags = FLAGS, "duration" },
 343         { "longest",  "Duration of longest input",  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=0}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
 344         { "shortest", "Duration of shortest input", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=1}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
 345         { "first",    "Duration of first input",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=2}, 0, 0, FLAGS, "duration" },
 346     { NULL },
 347 };
 348
 349 static const AVFilterPad outputs[] = {
 350     {
 351         .name          = "default",
 352         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 353         .config_props  = config_output,
 354     },
 355     { NULL }
 356 };
 357
 358 #if CONFIG_MIX_FILTER
 359 AVFILTER_DEFINE_CLASS(mix);
 360
 361 const AVFilter ff_vf_mix = {
 362     .name          = "mix",
 363     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix video inputs."),
 364     .priv_size     = sizeof(MixContext),
 365     .priv_class    = &mix_class,
 366     .query_formats = query_formats,
 367     .outputs       = outputs,
 368     .init          = init,
 369     .uninit        = uninit,
 370     .activate      = activate,
 371     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS |
 372                      AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 373     .process_command = process_command,
 374 };
 375
 376 #endif /* CONFIG_MIX_FILTER */
 377
 378 #if CONFIG_TMIX_FILTER
 379 static int tmix_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 380 {
 381     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 382     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 383     MixContext *s = ctx->priv;
 384     ThreadData td;
 385     AVFrame *out;
 386
 387     if (s->nb_inputs == 1)
 388         return ff_filter_frame(outlink, in);
 389
 390     if (s->nb_frames < s->nb_inputs) {
 391         s->frames[s->nb_frames] = in;
 392         s->nb_frames++;
 393         if (s->nb_frames < s->nb_inputs)
 394             return 0;
 395     } else {
 396         av_frame_free(&s->frames[0]);
 397         memmove(&s->frames[0], &s->frames[1], sizeof(*s->frames) * (s->nb_inputs - 1));
 398         s->frames[s->nb_inputs - 1] = in;
 399     }
 400
 401     if (ctx->is_disabled) {
 402         out = av_frame_clone(s->frames[0]);
 403         if (!out)
 404             return AVERROR(ENOMEM);
 405         return ff_filter_frame(outlink, out);
 406     }
 407
 408     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 409     if (!out)
 410         return AVERROR(ENOMEM);
 411     out->pts = s->frames[0]->pts;
 412
 413     td.out = out;
 414     td.in = s->frames;
 415     ctx->internal->execute(ctx, mix_frames, &td, NULL, FFMIN(s->height[0], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 416
 417     return ff_filter_frame(outlink, out);
 418 }
 419
 420 static const AVOption tmix_options[] = {
 421     { "frames", "set number of successive frames to mix", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=3}, 1, 128, .flags = FLAGS },
 422     { "weights", "set weight for each frame", OFFSET(weights_str), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="1 1 1"}, 0, 0, .flags = TFLAGS },
 423     { "scale", "set scale", OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, 0, INT16_MAX, .flags = TFLAGS },
 424     { NULL },
 425 };
 426
 427 static const AVFilterPad inputs[] = {
 428     {
 429         .name          = "default",
 430         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 431         .filter_frame  = tmix_filter_frame,
 432     },
 433     { NULL }
 434 };
 435
 436 AVFILTER_DEFINE_CLASS(tmix);
 437
 438 const AVFilter ff_vf_tmix = {
 439     .name          = "tmix",
 440     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Mix successive video frames."),
 441     .priv_size     = sizeof(MixContext),
 442     .priv_class    = &tmix_class,
 443     .query_formats = query_formats,
 444     .outputs       = outputs,
 445     .inputs        = inputs,
 446     .init          = init,
 447     .uninit        = uninit,
 448     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 449     .process_command = process_command,
 450 };
 451
 452 #endif /* CONFIG_TMIX_FILTER */