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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2002 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10  * (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav 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
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  18  * with Libav; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  19  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Apply a boxblur filter to the input video.
  25  * Ported from MPlayer libmpcodecs/vf_boxblur.c.
  26  */
  27
  28 #include "libavutil/avstring.h"
  29 #include "libavutil/eval.h"
  30 #include "libavutil/pixdesc.h"
  31 #include "avfilter.h"
  32
  33 static const char *const var_names[] = {
  34     "w",
  35     "h",
  36     "cw",
  37     "ch",
  38     "hsub",
  39     "vsub",
  40     NULL
  41 };
  42
  43 enum var_name {
  44     VAR_W,
  45     VAR_H,
  46     VAR_CW,
  47     VAR_CH,
  48     VAR_HSUB,
  49     VAR_VSUB,
  50     VARS_NB
  51 };
  52
  53 typedef struct {
  54     int radius;
  55     int power;
  56 } FilterParam;
  57
  58 typedef struct {
  59     FilterParam luma_param;
  60     FilterParam chroma_param;
  61     FilterParam alpha_param;
  62     char luma_radius_expr  [256];
  63     char chroma_radius_expr[256];
  64     char alpha_radius_expr [256];
  65
  66     int hsub, vsub;
  67     int radius[4];
  68     int power[4];
  69     uint8_t *temp[2]; ///< temporary buffer used in blur_power()
  70 } BoxBlurContext;
  71
  72 #define Y 0
  73 #define U 1
  74 #define V 2
  75 #define A 3
  76
  77 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
  78 {
  79     BoxBlurContext *boxblur = ctx->priv;
  80     int e;
  81
  82     if (!args) {
  83         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
  84                "Filter expects 2 or 4 or 6 arguments, none provided\n");
  85         return AVERROR(EINVAL);
  86     }
  87
  88     e = sscanf(args, "%255[^:]:%d:%255[^:]:%d:%255[^:]:%d",
  89                boxblur->luma_radius_expr,   &boxblur->luma_param  .power,
  90                boxblur->chroma_radius_expr, &boxblur->chroma_param.power,
  91                boxblur->alpha_radius_expr,  &boxblur->alpha_param .power);
  92
  93     if (e != 2 && e != 4 && e != 6) {
  94         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
  95                "Filter expects 2 or 4 or 6 params, provided %d\n", e);
  96         return AVERROR(EINVAL);
  97     }
  98
  99     if (e < 4) {
 100         boxblur->chroma_param.power = boxblur->luma_param.power;
 101         av_strlcpy(boxblur->chroma_radius_expr, boxblur->luma_radius_expr,
 102                    sizeof(boxblur->chroma_radius_expr));
 103     }
 104     if (e < 6) {
 105         boxblur->alpha_param.power = boxblur->luma_param.power;
 106         av_strlcpy(boxblur->alpha_radius_expr, boxblur->luma_radius_expr,
 107                    sizeof(boxblur->alpha_radius_expr));
 108     }
 109
 110     return 0;
 111 }
 112
 113 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 114 {
 115     BoxBlurContext *boxblur = ctx->priv;
 116
 117     av_freep(&boxblur->temp[0]);
 118     av_freep(&boxblur->temp[1]);
 119 }
 120
 121 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 122 {
 123     enum PixelFormat pix_fmts[] = {
 124         PIX_FMT_YUV444P,  PIX_FMT_YUV422P,  PIX_FMT_YUV420P,
 125         PIX_FMT_YUV411P,  PIX_FMT_YUV410P,  PIX_FMT_YUVA420P,
 126         PIX_FMT_YUV440P,  PIX_FMT_GRAY8,
 127         PIX_FMT_YUVJ444P, PIX_FMT_YUVJ422P, PIX_FMT_YUVJ420P,
 128         PIX_FMT_YUVJ440P,
 129         PIX_FMT_NONE
 130     };
 131
 132     avfilter_set_common_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
 133     return 0;
 134 }
 135
 136 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 137 {
 138     const AVPixFmtDescriptor *desc = &av_pix_fmt_descriptors[inlink->format];
 139     AVFilterContext    *ctx = inlink->dst;
 140     BoxBlurContext *boxblur = ctx->priv;
 141     int w = inlink->w, h = inlink->h;
 142     int cw, ch;
 143     double var_values[VARS_NB], res;
 144     char *expr;
 145     int ret;
 146
 147     av_freep(&boxblur->temp[0]);
 148     av_freep(&boxblur->temp[1]);
 149     if (!(boxblur->temp[0] = av_malloc(FFMAX(w, h))))
 150        return AVERROR(ENOMEM);
 151     if (!(boxblur->temp[1] = av_malloc(FFMAX(w, h)))) {
 152         av_freep(&boxblur->temp[0]);
 153         return AVERROR(ENOMEM);
 154     }
 155
 156     boxblur->hsub = desc->log2_chroma_w;
 157     boxblur->vsub = desc->log2_chroma_h;
 158
 159     var_values[VAR_W]       = inlink->w;
 160     var_values[VAR_H]       = inlink->h;
 161     var_values[VAR_CW] = cw = w>>boxblur->hsub;
 162     var_values[VAR_CH] = ch = h>>boxblur->vsub;
 163     var_values[VAR_HSUB]    = 1<<boxblur->hsub;
 164     var_values[VAR_VSUB]    = 1<<boxblur->vsub;
 165
 166 #define EVAL_RADIUS_EXPR(comp)                                          \
 167     expr = boxblur->comp##_radius_expr;                                 \
 168     ret = av_expr_parse_and_eval(&res, expr, var_names, var_values,     \
 169                                  NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx); \
 170     boxblur->comp##_param.radius = res;                                 \
 171     if (ret < 0) {                                                      \
 172         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,                                      \
 173                "Error when evaluating " #comp " radius expression '%s'\n", expr); \
 174         return ret;                                                     \
 175     }
 176     EVAL_RADIUS_EXPR(luma);
 177     EVAL_RADIUS_EXPR(chroma);
 178     EVAL_RADIUS_EXPR(alpha);
 179
 180     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 181            "luma_radius:%d luma_power:%d "
 182            "chroma_radius:%d chroma_power:%d "
 183            "alpha_radius:%d alpha_power:%d "
 184            "w:%d chroma_w:%d h:%d chroma_h:%d\n",
 185            boxblur->luma_param  .radius, boxblur->luma_param  .power,
 186            boxblur->chroma_param.radius, boxblur->chroma_param.power,
 187            boxblur->alpha_param .radius, boxblur->alpha_param .power,
 188            w, cw, h, ch);
 189
 190 #define CHECK_RADIUS_VAL(w_, h_, comp)                                  \
 191     if (boxblur->comp##_param.radius < 0 ||                             \
 192         2*boxblur->comp##_param.radius > FFMIN(w_, h_)) {               \
 193         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,                                       \
 194                "Invalid " #comp " radius value %d, must be >= 0 and <= %d\n", \
 195                boxblur->comp##_param.radius, FFMIN(w_, h_)/2);          \
 196         return AVERROR(EINVAL);                                         \
 197     }
 198     CHECK_RADIUS_VAL(w,  h,  luma);
 199     CHECK_RADIUS_VAL(cw, ch, chroma);
 200     CHECK_RADIUS_VAL(w,  h,  alpha);
 201
 202     boxblur->radius[Y] = boxblur->luma_param.radius;
 203     boxblur->radius[U] = boxblur->radius[V] = boxblur->chroma_param.radius;
 204     boxblur->radius[A] = boxblur->alpha_param.radius;
 205
 206     boxblur->power[Y] = boxblur->luma_param.power;
 207     boxblur->power[U] = boxblur->power[V] = boxblur->chroma_param.power;
 208     boxblur->power[A] = boxblur->alpha_param.power;
 209
 210     return 0;
 211 }
 212
 213 static inline void blur(uint8_t *dst, int dst_step, const uint8_t *src, int src_step,
 214                         int len, int radius)
 215 {
 216     /* Naive boxblur would sum source pixels from x-radius .. x+radius
 217      * for destination pixel x. That would be O(radius*width).
 218      * If you now look at what source pixels represent 2 consecutive
 219      * output pixels, then you see they are almost identical and only
 220      * differ by 2 pixels, like:
 221      * src0       111111111
 222      * dst0           1
 223      * src1        111111111
 224      * dst1            1
 225      * src0-src1  1       -1
 226      * so when you know one output pixel you can find the next by just adding
 227      * and subtracting 1 input pixel.
 228      * The following code adopts this faster variant.
 229      */
 230     const int length = radius*2 + 1;
 231     const int inv = ((1<<16) + length/2)/length;
 232     int x, sum = 0;
 233
 234     for (x = 0; x < radius; x++)
 235         sum += src[x*src_step]<<1;
 236     sum += src[radius*src_step];
 237
 238     for (x = 0; x <= radius; x++) {
 239         sum += src[(radius+x)*src_step] - src[(radius-x)*src_step];
 240         dst[x*dst_step] = (sum*inv + (1<<15))>>16;
 241     }
 242
 243     for (; x < len-radius; x++) {
 244         sum += src[(radius+x)*src_step] - src[(x-radius-1)*src_step];
 245         dst[x*dst_step] = (sum*inv + (1<<15))>>16;
 246     }
 247
 248     for (; x < len; x++) {
 249         sum += src[(2*len-radius-x-1)*src_step] - src[(x-radius-1)*src_step];
 250         dst[x*dst_step] = (sum*inv + (1<<15))>>16;
 251     }
 252 }
 253
 254 static inline void blur_power(uint8_t *dst, int dst_step, const uint8_t *src, int src_step,
 255                               int len, int radius, int power, uint8_t *temp[2])
 256 {
 257     uint8_t *a = temp[0], *b = temp[1];
 258
 259     if (radius && power) {
 260         blur(a, 1, src, src_step, len, radius);
 261         for (; power > 2; power--) {
 262             uint8_t *c;
 263             blur(b, 1, a, 1, len, radius);
 264             c = a; a = b; b = c;
 265         }
 266         if (power > 1) {
 267             blur(dst, dst_step, a, 1, len, radius);
 268         } else {
 269             int i;
 270             for (i = 0; i < len; i++)
 271                 dst[i*dst_step] = a[i];
 272         }
 273     } else {
 274         int i;
 275         for (i = 0; i < len; i++)
 276             dst[i*dst_step] = src[i*src_step];
 277     }
 278 }
 279
 280 static void hblur(uint8_t *dst, int dst_linesize, const uint8_t *src, int src_linesize,
 281                   int w, int h, int radius, int power, uint8_t *temp[2])
 282 {
 283     int y;
 284
 285     if (radius == 0 && dst == src)
 286         return;
 287
 288     for (y = 0; y < h; y++)
 289         blur_power(dst + y*dst_linesize, 1, src + y*src_linesize, 1,
 290                    w, radius, power, temp);
 291 }
 292
 293 static void vblur(uint8_t *dst, int dst_linesize, const uint8_t *src, int src_linesize,
 294                   int w, int h, int radius, int power, uint8_t *temp[2])
 295 {
 296     int x;
 297
 298     if (radius == 0 && dst == src)
 299         return;
 300
 301     for (x = 0; x < w; x++)
 302         blur_power(dst + x, dst_linesize, src + x, src_linesize,
 303                    h, radius, power, temp);
 304 }
 305
 306 static void draw_slice(AVFilterLink *inlink, int y0, int h0, int slice_dir)
 307 {
 308     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 309     BoxBlurContext *boxblur = ctx->priv;
 310     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 311     AVFilterBufferRef *inpicref  = inlink ->cur_buf;
 312     AVFilterBufferRef *outpicref = outlink->out_buf;
 313     int plane;
 314     int cw = inlink->w >> boxblur->hsub, ch = h0 >> boxblur->vsub;
 315     int w[4] = { inlink->w, cw, cw, inlink->w };
 316     int h[4] = { h0, ch, ch, h0 };
 317
 318     for (plane = 0; inpicref->data[plane] && plane < 4; plane++)
 319         hblur(outpicref->data[plane], outpicref->linesize[plane],
 320               inpicref ->data[plane], inpicref ->linesize[plane],
 321               w[plane], h[plane], boxblur->radius[plane], boxblur->power[plane],
 322               boxblur->temp);
 323
 324     for (plane = 0; inpicref->data[plane] && plane < 4; plane++)
 325         vblur(outpicref->data[plane], outpicref->linesize[plane],
 326               outpicref->data[plane], outpicref->linesize[plane],
 327               w[plane], h[plane], boxblur->radius[plane], boxblur->power[plane],
 328               boxblur->temp);
 329
 330     avfilter_draw_slice(outlink, y0, h0, slice_dir);
 331 }
 332
 333 AVFilter avfilter_vf_boxblur = {
 334     .name          = "boxblur",
 335     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Blur the input."),
 336     .priv_size     = sizeof(BoxBlurContext),
 337     .init          = init,
 338     .uninit        = uninit,
 339     .query_formats = query_formats,
 340
 341     .inputs    = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 342                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 343                                     .config_props     = config_input,
 344                                     .draw_slice       = draw_slice,
 345                                     .min_perms        = AV_PERM_READ },
 346                                   { .name = NULL}},
 347     .outputs   = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 348                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, },
 349                                   { .name = NULL}},
 350 };