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

   1 /*****************************************************************************
   2  * resize.c: resize video filter
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2010 x264 project
   5  *
   6  * Authors: Steven Walters <kemuri9@gmail.com>
   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 "resize"
  28 #define FAIL_IF_ERROR( cond, ... ) FAIL_IF_ERR( cond, NAME, __VA_ARGS__ )
  29
  30 cli_vid_filter_t resize_filter;
  31
  32 static int full_check( video_info_t *info, x264_param_t *param )
  33 {
  34     int required = 0;
  35     required |= info->csp    != param->i_csp;
  36     required |= info->width  != param->i_width;
  37     required |= info->height != param->i_height;
  38     return required;
  39 }
  40
  41 #if HAVE_SWSCALE
  42 #undef DECLARE_ALIGNED
  43 #include <libswscale/swscale.h>
  44
  45 /* this function is not a part of the swscale API but is defined in swscale_internal.h */
  46 const char *sws_format_name( enum PixelFormat format );
  47
  48 typedef struct
  49 {
  50     int width;
  51     int height;
  52     int pix_fmt;
  53 } frame_prop_t;
  54
  55 typedef struct
  56 {
  57     hnd_t prev_hnd;
  58     cli_vid_filter_t prev_filter;
  59
  60     cli_pic_t buffer;
  61     int buffer_allocated;
  62     int dst_csp;
  63     struct SwsContext *ctx;
  64     int ctx_flags;
  65     int swap_chroma;    /* state of swapping chroma planes */
  66     frame_prop_t dst;   /* desired output properties */
  67     frame_prop_t scale; /* properties of the SwsContext input */
  68 } resizer_hnd_t;
  69
  70 static void help( int longhelp )
  71 {
  72     printf( "      "NAME":[width,height][,sar][,fittobox][,csp][,method]\n" );
  73     if( !longhelp )
  74         return;
  75     printf( "            resizes frames based on the given criteria:\n"
  76             "            - resolution only: resizes and adapts sar to avoid stretching\n"
  77             "            - sar only: sets the sar and resizes to avoid stretching\n"
  78             "            - resolution and sar: resizes to given resolution and sets the sar\n"
  79             "            - fittobox: resizes the video based on the desired contraints\n"
  80             "               - width, height, both\n"
  81             "            - fittobox and sar: same as above except with specified sar\n"
  82             "            simultaneously converting to the given colorspace\n"
  83             "            using resizer method [\"bicubic\"]\n"
  84             "             - fastbilinear, bilinear, bicubic, experimental, point,\n"
  85             "             - area, bicublin, gauss, sinc, lanczos, spline\n" );
  86 }
  87
  88 static uint32_t convert_cpu_to_flag( uint32_t cpu )
  89 {
  90     uint32_t swscale_cpu = 0;
  91     if( cpu & X264_CPU_ALTIVEC )
  92         swscale_cpu |= SWS_CPU_CAPS_ALTIVEC;
  93     if( cpu & X264_CPU_MMXEXT )
  94         swscale_cpu |= SWS_CPU_CAPS_MMX | SWS_CPU_CAPS_MMX2;
  95     return swscale_cpu;
  96 }
  97
  98 static uint32_t convert_method_to_flag( const char *name )
  99 {
 100     uint32_t flag = 0;
 101     if( !strcasecmp( name, "fastbilinear" ) )
 102         flag = SWS_FAST_BILINEAR;
 103     else if( !strcasecmp( name, "bilinear" ) )
 104         flag = SWS_BILINEAR;
 105     else if( !strcasecmp( name, "bicubic" ) )
 106         flag = SWS_BICUBIC;
 107     else if( !strcasecmp( name, "experimental" ) )
 108         flag = SWS_X;
 109     else if( !strcasecmp( name, "point" ) )
 110         flag = SWS_POINT;
 111     else if( !strcasecmp( name, "area" ) )
 112         flag = SWS_AREA;
 113     else if( !strcasecmp( name, "bicublin" ) )
 114         flag = SWS_BICUBLIN;
 115     else if( !strcasecmp( name, "guass" ) )
 116         flag = SWS_GAUSS;
 117     else if( !strcasecmp( name, "sinc" ) )
 118         flag = SWS_SINC;
 119     else if( !strcasecmp( name, "lanczos" ) )
 120         flag = SWS_LANCZOS;
 121     else if( !strcasecmp( name, "spline" ) )
 122         flag = SWS_SPLINE;
 123     else // default
 124         flag = SWS_BICUBIC;
 125     return flag;
 126 }
 127
 128 static int convert_csp_to_pix_fmt( int csp )
 129 {
 130     if( csp&X264_CSP_OTHER )
 131         return csp&X264_CSP_MASK;
 132     switch( csp&X264_CSP_MASK )
 133     {
 134         case X264_CSP_I420: return PIX_FMT_YUV420P;
 135         case X264_CSP_I422: return PIX_FMT_YUV422P;
 136         case X264_CSP_I444: return PIX_FMT_YUV444P;
 137         case X264_CSP_NV12: return PIX_FMT_NV12;
 138         case X264_CSP_YV12: return PIX_FMT_YUV420P; /* specially handled via swapping chroma */
 139         case X264_CSP_BGR:  return PIX_FMT_BGR24;
 140         case X264_CSP_BGRA: return PIX_FMT_BGRA;
 141         default:            return PIX_FMT_NONE;
 142     }
 143 }
 144
 145 static int pick_closest_supported_csp( int csp )
 146 {
 147     int pix_fmt = convert_csp_to_pix_fmt( csp );
 148     switch( pix_fmt )
 149     {
 150         case PIX_FMT_YUV422P:
 151         case PIX_FMT_YUV422P16LE:
 152         case PIX_FMT_YUV422P16BE:
 153         case PIX_FMT_YUYV422:
 154         case PIX_FMT_UYVY422:
 155             return X264_CSP_I422;
 156         case PIX_FMT_YUV444P:
 157         case PIX_FMT_YUV444P16LE:
 158         case PIX_FMT_YUV444P16BE:
 159             return X264_CSP_I444;
 160         case PIX_FMT_RGB24:    // convert rgb to bgr
 161         case PIX_FMT_RGB48BE:
 162         case PIX_FMT_RGB48LE:
 163         case PIX_FMT_RGB565BE:
 164         case PIX_FMT_RGB565LE:
 165         case PIX_FMT_RGB555BE:
 166         case PIX_FMT_RGB555LE:
 167         case PIX_FMT_BGR24:
 168         case PIX_FMT_BGR565BE:
 169         case PIX_FMT_BGR565LE:
 170         case PIX_FMT_BGR555BE:
 171         case PIX_FMT_BGR555LE:
 172             return X264_CSP_BGR;
 173         case PIX_FMT_ARGB:
 174         case PIX_FMT_RGBA:
 175         case PIX_FMT_ABGR:
 176         case PIX_FMT_BGRA:
 177             return X264_CSP_BGRA;
 178         case PIX_FMT_NV12:
 179         case PIX_FMT_NV21:
 180              return X264_CSP_NV12;
 181         default:
 182             return X264_CSP_I420;
 183     }
 184 }
 185
 186 static int round_dbl( double val, int precision, int b_truncate )
 187 {
 188     int ret = (int)(val / precision) * precision;
 189     if( !b_truncate && (val - ret) >= (precision/2) ) // use the remainder if we're not truncating it
 190         ret += precision;
 191     return ret;
 192 }
 193
 194 static int handle_opts( const char **optlist, char **opts, video_info_t *info, resizer_hnd_t *h )
 195 {
 196     uint32_t out_sar_w, out_sar_h;
 197
 198     char *str_width  = x264_get_option( optlist[0], opts );
 199     char *str_height = x264_get_option( optlist[1], opts );
 200     char *str_sar    = x264_get_option( optlist[2], opts );
 201     char *fittobox   = x264_get_option( optlist[3], opts );
 202     char *str_csp    = x264_get_option( optlist[4], opts );
 203     int width        = x264_otoi( str_width, -1 );
 204     int height       = x264_otoi( str_height, -1 );
 205
 206     int csp_only = 0;
 207     uint32_t in_sar_w = info->sar_width;
 208     uint32_t in_sar_h = info->sar_height;
 209
 210     if( str_csp )
 211     {
 212         /* output csp was specified, lookup against valid values */
 213         int csp;
 214         for( csp = X264_CSP_CLI_MAX-1; x264_cli_csps[csp].name && strcasecmp( x264_cli_csps[csp].name, str_csp ); )
 215             csp--;
 216         FAIL_IF_ERROR( csp == X264_CSP_NONE, "unsupported colorspace `%s'\n", str_csp );
 217         h->dst_csp = csp;
 218     }
 219
 220     /* if the input sar is currently invalid, set it to 1:1 so it can be used in math */
 221     if( !in_sar_w || !in_sar_h )
 222         in_sar_w = in_sar_h = 1;
 223     if( str_sar )
 224     {
 225         FAIL_IF_ERROR( 2 != sscanf( str_sar, "%u:%u", &out_sar_w, &out_sar_h ) &&
 226                        2 != sscanf( str_sar, "%u/%u", &out_sar_w, &out_sar_h ),
 227                        "invalid sar `%s'\n", str_sar )
 228     }
 229     else
 230         out_sar_w = out_sar_h = 1;
 231     if( fittobox )
 232     {
 233         /* resize the video to fit the box as much as possible */
 234         double box_width = width;
 235         double box_height = height;
 236         if( !strcasecmp( fittobox, "both" ) )
 237         {
 238             FAIL_IF_ERROR( box_width <= 0 || box_height <= 0, "invalid box resolution %sx%s\n",
 239                            x264_otos( str_width, "unset" ), x264_otos( str_height, "unset" ) )
 240         }
 241         else if( !strcasecmp( fittobox, "width" ) )
 242         {
 243             FAIL_IF_ERROR( box_width <= 0, "invalid box width `%s'\n", x264_otos( str_width, "unset" ) )
 244             box_height = INT_MAX;
 245         }
 246         else if( !strcasecmp( fittobox, "height" ) )
 247         {
 248             FAIL_IF_ERROR( box_height <= 0, "invalid box height `%s'\n", x264_otos( str_height, "unset" ) )
 249             box_width = INT_MAX;
 250         }
 251         else FAIL_IF_ERROR( 1, "invalid fittobox mode `%s'\n", fittobox )
 252
 253         /* we now have the requested bounding box display dimensions, now adjust them for output sar */
 254         if( out_sar_w > out_sar_h ) // SAR is wide, decrease width
 255             box_width  *= (double)out_sar_h / out_sar_w;
 256         else // SAR is thin, decrease height
 257             box_height *= (double)out_sar_w  / out_sar_h;
 258
 259         /* get the display resolution of the clip as it is now */
 260         double d_width  = info->width;
 261         double d_height = info->height;
 262         if( in_sar_w > in_sar_h )
 263             d_width  *= (double)in_sar_w / in_sar_h;
 264         else
 265             d_height *= (double)in_sar_h / in_sar_w;
 266         /* now convert it to the coded resolution in accordance with the output sar */
 267         if( out_sar_w > out_sar_h )
 268             d_width  *= (double)out_sar_h / out_sar_w;
 269         else
 270             d_height *= (double)out_sar_w / out_sar_h;
 271
 272         /* maximally fit the new coded resolution to the box */
 273         double scale = X264_MIN( box_width / d_width, box_height / d_height );
 274         const x264_cli_csp_t *csp = x264_cli_get_csp( h->dst_csp );
 275         width  = round_dbl( scale * d_width,  csp->mod_width,  1 );
 276         height = round_dbl( scale * d_height, csp->mod_height, 1 );
 277     }
 278     else
 279     {
 280         if( str_width || str_height )
 281         {
 282             FAIL_IF_ERROR( width <= 0 || height <= 0, "invalid resolution %sx%s\n",
 283                            x264_otos( str_width, "unset" ), x264_otos( str_height, "unset" ) )
 284             if( !str_sar ) /* res only -> adjust sar */
 285             {
 286                 /* new_sar = (new_h * old_w * old_sar_w) / (old_h * new_w * old_sar_h) */
 287                 uint64_t num = (uint64_t)info->width  * height;
 288                 uint64_t den = (uint64_t)info->height * width;
 289                 x264_reduce_fraction64( &num, &den );
 290                 out_sar_w = num * in_sar_w;
 291                 out_sar_h = den * in_sar_h;
 292                 x264_reduce_fraction( &out_sar_w, &out_sar_h );
 293             }
 294         }
 295         else if( str_sar ) /* sar only -> adjust res */
 296         {
 297              const x264_cli_csp_t *csp = x264_cli_get_csp( h->dst_csp );
 298              width  = info->width;
 299              height = info->height;
 300              if( (out_sar_w * in_sar_h) > (out_sar_h * in_sar_w) ) // SAR got wider, decrease width
 301                  width = round_dbl( (double)info->width * in_sar_w * out_sar_h
 302                                   / in_sar_h / out_sar_w, csp->mod_width, 0 );
 303              else // SAR got thinner, decrease height
 304                  height = round_dbl( (double)info->height * in_sar_h * out_sar_w
 305                                    / in_sar_w / out_sar_h, csp->mod_height, 0 );
 306         }
 307         else /* csp only */
 308         {
 309             h->dst.width  = info->width;
 310             h->dst.height = info->height;
 311             csp_only = 1;
 312         }
 313     }
 314     if( !csp_only )
 315     {
 316         info->sar_width  = out_sar_w;
 317         info->sar_height = out_sar_h;
 318         h->dst.width  = width;
 319         h->dst.height = height;
 320     }
 321     return 0;
 322 }
 323
 324 static int init( hnd_t *handle, cli_vid_filter_t *filter, video_info_t *info, x264_param_t *param, char *opt_string )
 325 {
 326     /* if called for normalizing the csp to known formats and the format is not unknown, exit */
 327     if( opt_string && !strcmp( opt_string, "normcsp" ) && !(info->csp&X264_CSP_OTHER) )
 328         return 0;
 329     /* if called by x264cli and nothing needs to be done, exit */
 330     if( !opt_string && !full_check( info, param ) )
 331         return 0;
 332
 333     static const char *optlist[] = { "width", "height", "sar", "fittobox", "csp", "method", NULL };
 334     char **opts = x264_split_options( opt_string, optlist );
 335     if( !opts && opt_string )
 336         return -1;
 337
 338     resizer_hnd_t *h = calloc( 1, sizeof(resizer_hnd_t) );
 339     if( !h )
 340         return -1;
 341     if( opts )
 342     {
 343         h->dst_csp    = info->csp;
 344         h->dst.width  = info->width;
 345         h->dst.height = info->height;
 346         if( !strcmp( opt_string, "normcsp" ) )
 347             h->dst_csp = pick_closest_supported_csp( info->csp );
 348         else if( handle_opts( optlist, opts, info, h ) )
 349             return -1;
 350     }
 351     else
 352     {
 353         h->dst_csp    = param->i_csp;
 354         h->dst.width  = param->i_width;
 355         h->dst.height = param->i_height;
 356     }
 357     uint32_t method = convert_method_to_flag( x264_otos( x264_get_option( optlist[5], opts ), "" ) );
 358     x264_free_string_array( opts );
 359
 360     h->ctx_flags = convert_cpu_to_flag( param->cpu ) | method;
 361     if( method != SWS_FAST_BILINEAR )
 362         h->ctx_flags |= SWS_FULL_CHR_H_INT | SWS_ACCURATE_RND;
 363     h->dst.pix_fmt = convert_csp_to_pix_fmt( h->dst_csp );
 364     h->scale = h->dst;
 365     /* swap chroma planes for yv12 to have it become i420 */
 366     h->swap_chroma = (info->csp & X264_CSP_MASK) == X264_CSP_YV12;
 367     int src_pix_fmt = convert_csp_to_pix_fmt( info->csp );
 368
 369     /* confirm swscale can support this conversion */
 370     FAIL_IF_ERROR( !sws_isSupportedInput( src_pix_fmt ), "input colorspace %s is not supported\n", sws_format_name( src_pix_fmt ) )
 371     FAIL_IF_ERROR( !sws_isSupportedOutput( h->dst.pix_fmt ), "output colorspace %s is not supported\n", sws_format_name( h->dst.pix_fmt ) )
 372     FAIL_IF_ERROR( h->dst.height != info->height && info->interlaced,
 373                    "swscale is not compatible with interlaced vertical resizing\n" )
 374     /* confirm that the desired resolution meets the colorspace requirements */
 375     const x264_cli_csp_t *csp = x264_cli_get_csp( h->dst_csp );
 376     FAIL_IF_ERROR( h->dst.width % csp->mod_width || h->dst.height % csp->mod_height,
 377                    "resolution %dx%d is not compliant with colorspace %s\n", h->dst.width, h->dst.height, csp->name )
 378
 379     if( h->dst.width != info->width || h->dst.height != info->height )
 380         x264_cli_log( NAME, X264_LOG_INFO, "resizing to %dx%d\n", h->dst.width, h->dst.height );
 381     if( h->dst.pix_fmt != src_pix_fmt )
 382         x264_cli_log( NAME, X264_LOG_WARNING, "converting from %s to %s\n",
 383                       sws_format_name( src_pix_fmt ), sws_format_name( h->dst.pix_fmt ) );
 384     h->dst_csp |= info->csp & X264_CSP_VFLIP; // preserve vflip
 385     /* finished initing, overwrite values */
 386     info->csp    = h->dst_csp;
 387     info->width  = h->dst.width;
 388     info->height = h->dst.height;
 389
 390     h->prev_filter = *filter;
 391     h->prev_hnd = *handle;
 392     *handle = h;
 393     *filter = resize_filter;
 394
 395     return 0;
 396 }
 397
 398 static int check_resizer( resizer_hnd_t *h, cli_pic_t *in )
 399 {
 400     frame_prop_t input_prop = { in->img.width, in->img.height, convert_csp_to_pix_fmt( in->img.csp ) };
 401     if( !memcmp( &input_prop, &h->scale, sizeof(frame_prop_t) ) )
 402         return 0;
 403     if( h->ctx )
 404     {
 405         sws_freeContext( h->ctx );
 406         x264_cli_log( NAME, X264_LOG_WARNING, "stream properties changed at pts %"PRId64"\n", in->pts );
 407     }
 408     h->scale = input_prop;
 409     if( !h->buffer_allocated )
 410     {
 411         if( x264_cli_pic_alloc( &h->buffer, h->dst_csp, h->dst.width, h->dst.height ) )
 412             return -1;
 413         h->buffer_allocated = 1;
 414     }
 415     h->ctx = sws_getContext( h->scale.width, h->scale.height, h->scale.pix_fmt, h->dst.width,
 416                              h->dst.height, h->dst.pix_fmt, h->ctx_flags, NULL, NULL, NULL );
 417     FAIL_IF_ERROR( !h->ctx, "swscale init failed\n" )
 418     return 0;
 419 }
 420
 421 static int get_frame( hnd_t handle, cli_pic_t *output, int frame )
 422 {
 423     resizer_hnd_t *h = handle;
 424     if( h->prev_filter.get_frame( h->prev_hnd, output, frame ) )
 425         return -1;
 426     if( check_resizer( h, output ) )
 427         return -1;
 428     if( h->ctx )
 429     {
 430         sws_scale( h->ctx, (const uint8_t* const*)output->img.plane, output->img.stride,
 431                    0, output->img.height, h->buffer.img.plane, h->buffer.img.stride );
 432         output->img = h->buffer.img; /* copy img data */
 433     }
 434     else
 435         output->img.csp = h->dst_csp;
 436     if( h->swap_chroma )
 437         XCHG( uint8_t*, output->img.plane[1], output->img.plane[2] );
 438
 439     return 0;
 440 }
 441
 442 static int release_frame( hnd_t handle, cli_pic_t *pic, int frame )
 443 {
 444     resizer_hnd_t *h = handle;
 445     return h->prev_filter.release_frame( h->prev_hnd, pic, frame );
 446 }
 447
 448 static void free_filter( hnd_t handle )
 449 {
 450     resizer_hnd_t *h = handle;
 451     h->prev_filter.free( h->prev_hnd );
 452     if( h->ctx )
 453         sws_freeContext( h->ctx );
 454     if( h->buffer_allocated )
 455         x264_cli_pic_clean( &h->buffer );
 456     free( h );
 457 }
 458
 459 #else /* no swscale */
 460 static int init( hnd_t *handle, cli_vid_filter_t *filter, video_info_t *info, x264_param_t *param, char *opt_string )
 461 {
 462     int ret = 0;
 463
 464     if( !opt_string )
 465         ret = full_check( info, param );
 466     else
 467     {
 468         if( !strcmp( opt_string, "normcsp" ) )
 469             ret = info->csp & X264_CSP_OTHER;
 470         else
 471             ret = -1;
 472     }
 473
 474     /* pass if nothing needs to be done, otherwise fail */
 475     FAIL_IF_ERROR( ret, "not compiled with swscale support\n" )
 476     return 0;
 477 }
 478
 479 #define help NULL
 480 #define get_frame NULL
 481 #define release_frame NULL
 482 #define free_filter NULL
 483 #define convert_csp_to_pix_fmt(x) (x & X264_CSP_MASK)
 484
 485 #endif
 486
 487 cli_vid_filter_t resize_filter = { NAME, help, init, get_frame, release_frame, free_filter, NULL };