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

   1 /*
   2  * BobWeaver Deinterlacing Filter
   3  * Copyright (C) 2016 Thomas Mundt <loudmax@yahoo.de>
   4  *
   5  * Based on YADIF (Yet Another Deinterlacing Filter)
   6  * Copyright (C) 2006-2011 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   7  *               2010      James Darnley <james.darnley@gmail.com>
   8  *
   9  * With use of Weston 3 Field Deinterlacing Filter algorithm
  10  * Copyright (C) 2012 British Broadcasting Corporation, All Rights Reserved
  11  * Author of de-interlace algorithm: Jim Easterbrook for BBC R&D
  12  * Based on the process described by Martin Weston for BBC R&D
  13  *
  14  * This file is part of FFmpeg.
  15  *
  16  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  17  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  18  * License as published by the Free Software Foundation; either
  19  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  20  *
  21  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  22  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  23  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  24  * Lesser General Public License for more details.
  25  *
  26  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  27  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  28  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  29  */
  30
  31 #include "libavutil/avassert.h"
  32 #include "libavutil/common.h"
  33 #include "libavutil/opt.h"
  34 #include "libavutil/pixdesc.h"
  35 #include "libavutil/imgutils.h"
  36 #include "avfilter.h"
  37 #include "formats.h"
  38 #include "internal.h"
  39 #include "video.h"
  40 #include "bwdif.h"
  41
  42 /*
  43  * Filter coefficients coef_lf and coef_hf taken from BBC PH-2071 (Weston 3 Field Deinterlacer).
  44  * Used when there is spatial and temporal interpolation.
  45  * Filter coefficients coef_sp are used when there is spatial interpolation only.
  46  * Adjusted for matching visual sharpness impression of spatial and temporal interpolation.
  47  */
  48 static const uint16_t coef_lf[2] = { 4309, 213 };
  49 static const uint16_t coef_hf[3] = { 5570, 3801, 1016 };
  50 static const uint16_t coef_sp[2] = { 5077, 981 };
  51
  52 typedef struct ThreadData {
  53     AVFrame *frame;
  54     int plane;
  55     int w, h;
  56     int parity;
  57     int tff;
  58 } ThreadData;
  59
  60 #define FILTER_INTRA() \
  61     for (x = 0; x < w; x++) { \
  62         interpol = (coef_sp[0] * (cur[mrefs] + cur[prefs]) - coef_sp[1] * (cur[mrefs3] + cur[prefs3])) >> 13; \
  63         dst[0] = av_clip(interpol, 0, clip_max); \
  64  \
  65         dst++; \
  66         cur++; \
  67     }
  68
  69 #define FILTER1() \
  70     for (x = 0; x < w; x++) { \
  71         int c = cur[mrefs]; \
  72         int d = (prev2[0] + next2[0]) >> 1; \
  73         int e = cur[prefs]; \
  74         int temporal_diff0 = FFABS(prev2[0] - next2[0]); \
  75         int temporal_diff1 =(FFABS(prev[mrefs] - c) + FFABS(prev[prefs] - e)) >> 1; \
  76         int temporal_diff2 =(FFABS(next[mrefs] - c) + FFABS(next[prefs] - e)) >> 1; \
  77         int diff = FFMAX3(temporal_diff0 >> 1, temporal_diff1, temporal_diff2); \
  78  \
  79         if (!diff) { \
  80             dst[0] = d; \
  81         } else {
  82
  83 #define SPAT_CHECK() \
  84             int b = ((prev2[mrefs2] + next2[mrefs2]) >> 1) - c; \
  85             int f = ((prev2[prefs2] + next2[prefs2]) >> 1) - e; \
  86             int dc = d - c; \
  87             int de = d - e; \
  88             int max = FFMAX3(de, dc, FFMIN(b, f)); \
  89             int min = FFMIN3(de, dc, FFMAX(b, f)); \
  90             diff = FFMAX3(diff, min, -max);
  91
  92 #define FILTER_LINE() \
  93             SPAT_CHECK() \
  94             if (FFABS(c - e) > temporal_diff0) { \
  95                 interpol = (((coef_hf[0] * (prev2[0] + next2[0]) \
  96                     - coef_hf[1] * (prev2[mrefs2] + next2[mrefs2] + prev2[prefs2] + next2[prefs2]) \
  97                     + coef_hf[2] * (prev2[mrefs4] + next2[mrefs4] + prev2[prefs4] + next2[prefs4])) >> 2) \
  98                     + coef_lf[0] * (c + e) - coef_lf[1] * (cur[mrefs3] + cur[prefs3])) >> 13; \
  99             } else { \
 100                 interpol = (coef_sp[0] * (c + e) - coef_sp[1] * (cur[mrefs3] + cur[prefs3])) >> 13; \
 101             }
 102
 103 #define FILTER_EDGE() \
 104             if (spat) { \
 105                 SPAT_CHECK() \
 106             } \
 107             interpol = (c + e) >> 1;
 108
 109 #define FILTER2() \
 110             if (interpol > d + diff) \
 111                 interpol = d + diff; \
 112             else if (interpol < d - diff) \
 113                 interpol = d - diff; \
 114  \
 115             dst[0] = av_clip(interpol, 0, clip_max); \
 116         } \
 117  \
 118         dst++; \
 119         cur++; \
 120         prev++; \
 121         next++; \
 122         prev2++; \
 123         next2++; \
 124     }
 125
 126 static void filter_intra(void *dst1, void *cur1, int w, int prefs, int mrefs,
 127                          int prefs3, int mrefs3, int parity, int clip_max)
 128 {
 129     uint8_t *dst = dst1;
 130     uint8_t *cur = cur1;
 131     int interpol, x;
 132
 133     FILTER_INTRA()
 134 }
 135
 136 static void filter_line_c(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 137                           int w, int prefs, int mrefs, int prefs2, int mrefs2,
 138                           int prefs3, int mrefs3, int prefs4, int mrefs4,
 139                           int parity, int clip_max)
 140 {
 141     uint8_t *dst   = dst1;
 142     uint8_t *prev  = prev1;
 143     uint8_t *cur   = cur1;
 144     uint8_t *next  = next1;
 145     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 146     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 147     int interpol, x;
 148
 149     FILTER1()
 150     FILTER_LINE()
 151     FILTER2()
 152 }
 153
 154 static void filter_edge(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 155                         int w, int prefs, int mrefs, int prefs2, int mrefs2,
 156                         int parity, int clip_max, int spat)
 157 {
 158     uint8_t *dst   = dst1;
 159     uint8_t *prev  = prev1;
 160     uint8_t *cur   = cur1;
 161     uint8_t *next  = next1;
 162     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 163     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 164     int interpol, x;
 165
 166     FILTER1()
 167     FILTER_EDGE()
 168     FILTER2()
 169 }
 170
 171 static void filter_intra_16bit(void *dst1, void *cur1, int w, int prefs, int mrefs,
 172                                int prefs3, int mrefs3, int parity, int clip_max)
 173 {
 174     uint16_t *dst = dst1;
 175     uint16_t *cur = cur1;
 176     int interpol, x;
 177
 178     FILTER_INTRA()
 179 }
 180
 181 static void filter_line_c_16bit(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 182                                 int w, int prefs, int mrefs, int prefs2, int mrefs2,
 183                                 int prefs3, int mrefs3, int prefs4, int mrefs4,
 184                                 int parity, int clip_max)
 185 {
 186     uint16_t *dst   = dst1;
 187     uint16_t *prev  = prev1;
 188     uint16_t *cur   = cur1;
 189     uint16_t *next  = next1;
 190     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 191     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 192     int interpol, x;
 193
 194     FILTER1()
 195     FILTER_LINE()
 196     FILTER2()
 197 }
 198
 199 static void filter_edge_16bit(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 200                               int w, int prefs, int mrefs, int prefs2, int mrefs2,
 201                               int parity, int clip_max, int spat)
 202 {
 203     uint16_t *dst   = dst1;
 204     uint16_t *prev  = prev1;
 205     uint16_t *cur   = cur1;
 206     uint16_t *next  = next1;
 207     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 208     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 209     int interpol, x;
 210
 211     FILTER1()
 212     FILTER_EDGE()
 213     FILTER2()
 214 }
 215
 216 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 217 {
 218     BWDIFContext *s = ctx->priv;
 219     YADIFContext *yadif = &s->yadif;
 220     ThreadData *td  = arg;
 221     int linesize = yadif->cur->linesize[td->plane];
 222     int clip_max = (1 << (yadif->csp->comp[td->plane].depth)) - 1;
 223     int df = (yadif->csp->comp[td->plane].depth + 7) / 8;
 224     int refs = linesize / df;
 225     int slice_start = (td->h *  jobnr   ) / nb_jobs;
 226     int slice_end   = (td->h * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 227     int y;
 228
 229     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 230         if ((y ^ td->parity) & 1) {
 231             uint8_t *prev = &yadif->prev->data[td->plane][y * linesize];
 232             uint8_t *cur  = &yadif->cur ->data[td->plane][y * linesize];
 233             uint8_t *next = &yadif->next->data[td->plane][y * linesize];
 234             uint8_t *dst  = &td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]];
 235             if (yadif->current_field == YADIF_FIELD_END) {
 236                 s->filter_intra(dst, cur, td->w, (y + df) < td->h ? refs : -refs,
 237                                 y > (df - 1) ? -refs : refs,
 238                                 (y + 3*df) < td->h ? 3 * refs : -refs,
 239                                 y > (3*df - 1) ? -3 * refs : refs,
 240                                 td->parity ^ td->tff, clip_max);
 241             } else if ((y < 4) || ((y + 5) > td->h)) {
 242                 s->filter_edge(dst, prev, cur, next, td->w,
 243                                (y + df) < td->h ? refs : -refs,
 244                                y > (df - 1) ? -refs : refs,
 245                                refs << 1, -(refs << 1),
 246                                td->parity ^ td->tff, clip_max,
 247                                (y < 2) || ((y + 3) > td->h) ? 0 : 1);
 248             } else {
 249                 s->filter_line(dst, prev, cur, next, td->w,
 250                                refs, -refs, refs << 1, -(refs << 1),
 251                                3 * refs, -3 * refs, refs << 2, -(refs << 2),
 252                                td->parity ^ td->tff, clip_max);
 253             }
 254         } else {
 255             memcpy(&td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]],
 256                    &yadif->cur->data[td->plane][y * linesize], td->w * df);
 257         }
 258     }
 259     return 0;
 260 }
 261
 262 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dstpic,
 263                    int parity, int tff)
 264 {
 265     BWDIFContext *bwdif = ctx->priv;
 266     YADIFContext *yadif = &bwdif->yadif;
 267     ThreadData td = { .frame = dstpic, .parity = parity, .tff = tff };
 268     int i;
 269
 270     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++) {
 271         int w = dstpic->width;
 272         int h = dstpic->height;
 273
 274         if (i == 1 || i == 2) {
 275             w = AV_CEIL_RSHIFT(w, yadif->csp->log2_chroma_w);
 276             h = AV_CEIL_RSHIFT(h, yadif->csp->log2_chroma_h);
 277         }
 278
 279         td.w     = w;
 280         td.h     = h;
 281         td.plane = i;
 282
 283         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 284     }
 285     if (yadif->current_field == YADIF_FIELD_END) {
 286         yadif->current_field = YADIF_FIELD_NORMAL;
 287     }
 288
 289     emms_c();
 290 }
 291
 292 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 293 {
 294     BWDIFContext *bwdif = ctx->priv;
 295     YADIFContext *yadif = &bwdif->yadif;
 296
 297     av_frame_free(&yadif->prev);
 298     av_frame_free(&yadif->cur );
 299     av_frame_free(&yadif->next);
 300 }
 301
 302 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 303 {
 304     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 305         AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV420P,
 306         AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUV444P,
 307         AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 308         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 309         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
 310         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 311         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 312         AV_PIX_FMT_YUV420P14, AV_PIX_FMT_YUV422P14, AV_PIX_FMT_YUV444P14,
 313         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
 314         AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 315         AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P9,
 316         AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P10,
 317         AV_PIX_FMT_YUVA420P16, AV_PIX_FMT_YUVA422P16, AV_PIX_FMT_YUVA444P16,
 318         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
 319         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
 320         AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
 321         AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GRAY16,
 322         AV_PIX_FMT_NONE
 323     };
 324
 325     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 326     if (!fmts_list)
 327         return AVERROR(ENOMEM);
 328
 329     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 330 }
 331
 332 static int config_props(AVFilterLink *link)
 333 {
 334     AVFilterContext *ctx = link->src;
 335     BWDIFContext *s = link->src->priv;
 336     YADIFContext *yadif = &s->yadif;
 337
 338     link->time_base.num = link->src->inputs[0]->time_base.num;
 339     link->time_base.den = link->src->inputs[0]->time_base.den * 2;
 340     link->w             = link->src->inputs[0]->w;
 341     link->h             = link->src->inputs[0]->h;
 342
 343     if(yadif->mode&1)
 344         link->frame_rate = av_mul_q(link->src->inputs[0]->frame_rate, (AVRational){2,1});
 345
 346     if (link->w < 3 || link->h < 4) {
 347         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Video of less than 3 columns or 4 lines is not supported\n");
 348         return AVERROR(EINVAL);
 349     }
 350
 351     yadif->csp = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 352     yadif->filter = filter;
 353     if (yadif->csp->comp[0].depth > 8) {
 354         s->filter_intra = filter_intra_16bit;
 355         s->filter_line  = filter_line_c_16bit;
 356         s->filter_edge  = filter_edge_16bit;
 357     } else {
 358         s->filter_intra = filter_intra;
 359         s->filter_line  = filter_line_c;
 360         s->filter_edge  = filter_edge;
 361     }
 362
 363     if (ARCH_X86)
 364         ff_bwdif_init_x86(s);
 365
 366     return 0;
 367 }
 368
 369
 370 #define OFFSET(x) offsetof(YADIFContext, x)
 371 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 372
 373 #define CONST(name, help, val, unit) { name, help, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=val}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, unit }
 374
 375 static const AVOption bwdif_options[] = {
 376     { "mode",   "specify the interlacing mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_MODE_SEND_FIELD}, 0, 1, FLAGS, "mode"},
 377     CONST("send_frame", "send one frame for each frame", YADIF_MODE_SEND_FRAME, "mode"),
 378     CONST("send_field", "send one frame for each field", YADIF_MODE_SEND_FIELD, "mode"),
 379
 380     { "parity", "specify the assumed picture field parity", OFFSET(parity), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_PARITY_AUTO}, -1, 1, FLAGS, "parity" },
 381     CONST("tff",  "assume top field first",    YADIF_PARITY_TFF,  "parity"),
 382     CONST("bff",  "assume bottom field first", YADIF_PARITY_BFF,  "parity"),
 383     CONST("auto", "auto detect parity",        YADIF_PARITY_AUTO, "parity"),
 384
 385     { "deint", "specify which frames to deinterlace", OFFSET(deint), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_DEINT_ALL}, 0, 1, FLAGS, "deint" },
 386     CONST("all",        "deinterlace all frames",                       YADIF_DEINT_ALL,        "deint"),
 387     CONST("interlaced", "only deinterlace frames marked as interlaced", YADIF_DEINT_INTERLACED, "deint"),
 388
 389     { NULL }
 390 };
 391
 392 AVFILTER_DEFINE_CLASS(bwdif);
 393
 394 static const AVFilterPad avfilter_vf_bwdif_inputs[] = {
 395     {
 396         .name          = "default",
 397         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 398         .filter_frame  = ff_yadif_filter_frame,
 399     },
 400     { NULL }
 401 };
 402
 403 static const AVFilterPad avfilter_vf_bwdif_outputs[] = {
 404     {
 405         .name          = "default",
 406         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 407         .request_frame = ff_yadif_request_frame,
 408         .config_props  = config_props,
 409     },
 410     { NULL }
 411 };
 412
 413 const AVFilter ff_vf_bwdif = {
 414     .name          = "bwdif",
 415     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace the input image."),
 416     .priv_size     = sizeof(BWDIFContext),
 417     .priv_class    = &bwdif_class,
 418     .uninit        = uninit,
 419     .query_formats = query_formats,
 420     .inputs        = avfilter_vf_bwdif_inputs,
 421     .outputs       = avfilter_vf_bwdif_outputs,
 422     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 423 };