git.sesse.net Git - x264/blob - filters/video/depth.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * depth.c: bit-depth conversion video filter
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2010-2011 x264 project
   5  *
   6  * Authors: Oskar Arvidsson <oskar@irock.se>
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  11  * (at your option) any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  * GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  21  *
  22  * This program is also available under a commercial proprietary license.
  23  * For more information, contact us at licensing@x264.com.
  24  *****************************************************************************/
  25
  26 #include "video.h"
  27 #define NAME "depth"
  28 #define FAIL_IF_ERROR( cond, ... ) FAIL_IF_ERR( cond, NAME, __VA_ARGS__ )
  29
  30 cli_vid_filter_t depth_filter;
  31
  32 typedef struct
  33 {
  34     hnd_t prev_hnd;
  35     cli_vid_filter_t prev_filter;
  36
  37     int bit_depth;
  38     int dst_csp;
  39     cli_pic_t buffer;
  40     int16_t *error_buf;
  41 } depth_hnd_t;
  42
  43 static int depth_filter_csp_is_supported( int csp )
  44 {
  45     int csp_mask = csp & X264_CSP_MASK;
  46     return csp_mask == X264_CSP_I420 ||
  47            csp_mask == X264_CSP_I422 ||
  48            csp_mask == X264_CSP_I444 ||
  49            csp_mask == X264_CSP_YV24 ||
  50            csp_mask == X264_CSP_YV12 ||
  51            csp_mask == X264_CSP_NV12;
  52 }
  53
  54 static int csp_num_interleaved( int csp, int plane )
  55 {
  56     int csp_mask = csp & X264_CSP_MASK;
  57     return ( csp_mask == X264_CSP_NV12 && plane == 1 ) ? 2 : 1;
  58 }
  59
  60 /* The dithering algorithm is based on Sierra-2-4A error diffusion. It has been
  61  * written in such a way so that if the source has been upconverted using the
  62  * same algorithm as used in scale_image, dithering down to the source bit
  63  * depth again is lossless. */
  64 #define DITHER_PLANE( pitch ) \
  65 static void dither_plane_##pitch( pixel *dst, int dst_stride, uint16_t *src, int src_stride, \
  66                                         int width, int height, int16_t *errors ) \
  67 { \
  68     const int lshift = 16-BIT_DEPTH; \
  69     const int rshift = 2*BIT_DEPTH-16; \
  70     const int pixel_max = (1 << BIT_DEPTH)-1; \
  71     const int half = 1 << (16-BIT_DEPTH); \
  72     memset( errors, 0, (width+1) * sizeof(int16_t) ); \
  73     for( int y = 0; y < height; y++, src += src_stride, dst += dst_stride ) \
  74     { \
  75         int err = 0; \
  76         for( int x = 0; x < width; x++ ) \
  77         { \
  78             err = err*2 + errors[x] + errors[x+1]; \
  79             dst[x*pitch] = x264_clip3( (((src[x*pitch]+half)<<2)+err)*pixel_max >> 18, 0, pixel_max ); \
  80             errors[x] = err = src[x*pitch] - (dst[x*pitch] << lshift) - (dst[x*pitch] >> rshift); \
  81         } \
  82     } \
  83 }
  84
  85 DITHER_PLANE( 1 )
  86 DITHER_PLANE( 2 )
  87
  88 static void dither_image( cli_image_t *out, cli_image_t *img, int16_t *error_buf )
  89 {
  90     int csp_mask = img->csp & X264_CSP_MASK;
  91     for( int i = 0; i < img->planes; i++ )
  92     {
  93         int num_interleaved = csp_num_interleaved( img->csp, i );
  94         int height = x264_cli_csps[csp_mask].height[i] * img->height;
  95         int width = x264_cli_csps[csp_mask].width[i] * img->width / num_interleaved;
  96
  97 #define CALL_DITHER_PLANE( pitch, off ) \
  98         dither_plane_##pitch( ((pixel*)out->plane[i])+off, out->stride[i]/sizeof(pixel), \
  99                 ((uint16_t*)img->plane[i])+off, img->stride[i]/2, width, height, error_buf )
 100
 101         if( num_interleaved == 1 )
 102         {
 103             CALL_DITHER_PLANE( 1, 0 );
 104         }
 105         else
 106         {
 107             CALL_DITHER_PLANE( 2, 0 );
 108             CALL_DITHER_PLANE( 2, 1 );
 109         }
 110     }
 111 }
 112
 113 static void scale_image( cli_image_t *output, cli_image_t *img )
 114 {
 115     /* this function mimics how swscale does upconversion. 8-bit is converted
 116      * to 16-bit through left shifting the orginal value with 8 and then adding
 117      * the original value to that. This effectively keeps the full color range
 118      * while also being fast. for n-bit we basically do the same thing, but we
 119      * discard the lower 16-n bits. */
 120     int csp_mask = img->csp & X264_CSP_MASK;
 121     const int shift = 16-BIT_DEPTH;
 122     for( int i = 0; i < img->planes; i++ )
 123     {
 124         uint8_t *src = img->plane[i];
 125         uint16_t *dst = (uint16_t*)output->plane[i];
 126         int height = x264_cli_csps[csp_mask].height[i] * img->height;
 127         int width = x264_cli_csps[csp_mask].width[i] * img->width;
 128
 129         for( int j = 0; j < height; j++ )
 130         {
 131             for( int k = 0; k < width; k++ )
 132                 dst[k] = ((src[k] << 8) + src[k]) >> shift;
 133
 134             src += img->stride[i];
 135             dst += output->stride[i]/2;
 136         }
 137     }
 138 }
 139
 140 static int get_frame( hnd_t handle, cli_pic_t *output, int frame )
 141 {
 142     depth_hnd_t *h = handle;
 143
 144     if( h->prev_filter.get_frame( h->prev_hnd, output, frame ) )
 145         return -1;
 146
 147     if( h->bit_depth < 16 && output->img.csp & X264_CSP_HIGH_DEPTH )
 148     {
 149         dither_image( &h->buffer.img, &output->img, h->error_buf );
 150         output->img = h->buffer.img;
 151     }
 152     else if( h->bit_depth > 8 && !(output->img.csp & X264_CSP_HIGH_DEPTH) )
 153     {
 154         scale_image( &h->buffer.img, &output->img );
 155         output->img = h->buffer.img;
 156     }
 157     return 0;
 158 }
 159
 160 static int release_frame( hnd_t handle, cli_pic_t *pic, int frame )
 161 {
 162     depth_hnd_t *h = handle;
 163     return h->prev_filter.release_frame( h->prev_hnd, pic, frame );
 164 }
 165
 166 static void free_filter( hnd_t handle )
 167 {
 168     depth_hnd_t *h = handle;
 169     h->prev_filter.free( h->prev_hnd );
 170     x264_cli_pic_clean( &h->buffer );
 171     x264_free( h );
 172 }
 173
 174 static int init( hnd_t *handle, cli_vid_filter_t *filter, video_info_t *info,
 175                  x264_param_t *param, char *opt_string )
 176 {
 177     int ret = 0;
 178     int change_fmt = (info->csp ^ param->i_csp) & X264_CSP_HIGH_DEPTH;
 179     int csp = ~(~info->csp ^ change_fmt);
 180     int bit_depth = 8*x264_cli_csp_depth_factor( csp );
 181
 182     if( opt_string )
 183     {
 184         static const char *optlist[] = { "bit_depth", NULL };
 185         char **opts = x264_split_options( opt_string, optlist );
 186
 187         if( opts )
 188         {
 189             char *str_bit_depth = x264_get_option( "bit_depth", opts );
 190             bit_depth = x264_otoi( str_bit_depth, -1 );
 191
 192             ret = bit_depth < 8 || bit_depth > 16;
 193             csp = bit_depth > 8 ? csp | X264_CSP_HIGH_DEPTH : csp & ~X264_CSP_HIGH_DEPTH;
 194             change_fmt = (info->csp ^ csp) & X264_CSP_HIGH_DEPTH;
 195             x264_free_string_array( opts );
 196         }
 197         else
 198             ret = 1;
 199     }
 200
 201     FAIL_IF_ERROR( bit_depth != BIT_DEPTH, "this build supports only bit depth %d\n", BIT_DEPTH )
 202     FAIL_IF_ERROR( ret, "unsupported bit depth conversion.\n" )
 203
 204     /* only add the filter to the chain if it's needed */
 205     if( change_fmt || bit_depth != 8 * x264_cli_csp_depth_factor( csp ) )
 206     {
 207         FAIL_IF_ERROR( !depth_filter_csp_is_supported(csp), "unsupported colorspace.\n" )
 208         depth_hnd_t *h = x264_malloc( sizeof(depth_hnd_t) + (info->width+1)*sizeof(int16_t) );
 209
 210         if( !h )
 211             return -1;
 212
 213         h->error_buf = (int16_t*)(h + 1);
 214         h->dst_csp = csp;
 215         h->bit_depth = bit_depth;
 216         h->prev_hnd = *handle;
 217         h->prev_filter = *filter;
 218
 219         if( x264_cli_pic_alloc( &h->buffer, h->dst_csp, info->width, info->height ) )
 220         {
 221             x264_free( h );
 222             return -1;
 223         }
 224
 225         *handle = h;
 226         *filter = depth_filter;
 227         info->csp = h->dst_csp;
 228     }
 229
 230     return 0;
 231 }
 232
 233 cli_vid_filter_t depth_filter = { NAME, NULL, init, get_frame, release_frame, free_filter, NULL };