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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 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/opt.h"
  22 #include "libavutil/pixdesc.h"
  23 #include "avfilter.h"
  24 #include "drawutils.h"
  25 #include "formats.h"
  26 #include "internal.h"
  27 #include "video.h"
  28
  29 #define R 0
  30 #define G 1
  31 #define B 2
  32 #define A 3
  33
  34 typedef struct ThreadData {
  35     AVFrame *in, *out;
  36 } ThreadData;
  37
  38 typedef struct Range {
  39     double shadows;
  40     double midtones;
  41     double highlights;
  42 } Range;
  43
  44 typedef struct ColorBalanceContext {
  45     const AVClass *class;
  46     Range cyan_red;
  47     Range magenta_green;
  48     Range yellow_blue;
  49
  50     uint16_t lut[3][65536];
  51
  52     uint8_t rgba_map[4];
  53     int step;
  54
  55     int (*apply_lut)(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs);
  56 } ColorBalanceContext;
  57
  58 #define OFFSET(x) offsetof(ColorBalanceContext, x)
  59 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  60 static const AVOption colorbalance_options[] = {
  61     { "rs", "set red shadows",      OFFSET(cyan_red.shadows),         AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -1, 1, FLAGS },
  62     { "gs", "set green shadows",    OFFSET(magenta_green.shadows),    AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -1, 1, FLAGS },
  63     { "bs", "set blue shadows",     OFFSET(yellow_blue.shadows),      AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -1, 1, FLAGS },
  64     { "rm", "set red midtones",     OFFSET(cyan_red.midtones),        AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -1, 1, FLAGS },
  65     { "gm", "set green midtones",   OFFSET(magenta_green.midtones),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -1, 1, FLAGS },
  66     { "bm", "set blue midtones",    OFFSET(yellow_blue.midtones),     AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -1, 1, FLAGS },
  67     { "rh", "set red highlights",   OFFSET(cyan_red.highlights),      AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -1, 1, FLAGS },
  68     { "gh", "set green highlights", OFFSET(magenta_green.highlights), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -1, 1, FLAGS },
  69     { "bh", "set blue highlights",  OFFSET(yellow_blue.highlights),   AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0}, -1, 1, FLAGS },
  70     { NULL }
  71 };
  72
  73 AVFILTER_DEFINE_CLASS(colorbalance);
  74
  75 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  76 {
  77     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  78         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24,
  79         AV_PIX_FMT_RGBA,  AV_PIX_FMT_BGRA,
  80         AV_PIX_FMT_ABGR,  AV_PIX_FMT_ARGB,
  81         AV_PIX_FMT_0BGR,  AV_PIX_FMT_0RGB,
  82         AV_PIX_FMT_RGB0,  AV_PIX_FMT_BGR0,
  83         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
  84         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
  85         AV_PIX_FMT_GBRP,   AV_PIX_FMT_GBRAP,
  86         AV_PIX_FMT_GBRP9,
  87         AV_PIX_FMT_GBRP10, AV_PIX_FMT_GBRAP10,
  88         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRAP12,
  89         AV_PIX_FMT_GBRP14,
  90         AV_PIX_FMT_GBRP16, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
  91         AV_PIX_FMT_NONE
  92     };
  93     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
  94     if (!fmts_list)
  95         return AVERROR(ENOMEM);
  96     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
  97 }
  98
  99 static int apply_lut8_p(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 100 {
 101     ColorBalanceContext *s = ctx->priv;
 102     ThreadData *td = arg;
 103     AVFrame *in = td->in;
 104     AVFrame *out = td->out;
 105     const int slice_start = (out->height * jobnr) / nb_jobs;
 106     const int slice_end = (out->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 107     const uint8_t *srcg = in->data[0] + slice_start * in->linesize[0];
 108     const uint8_t *srcb = in->data[1] + slice_start * in->linesize[1];
 109     const uint8_t *srcr = in->data[2] + slice_start * in->linesize[2];
 110     const uint8_t *srca = in->data[3] + slice_start * in->linesize[3];
 111     uint8_t *dstg = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];
 112     uint8_t *dstb = out->data[1] + slice_start * out->linesize[1];
 113     uint8_t *dstr = out->data[2] + slice_start * out->linesize[2];
 114     uint8_t *dsta = out->data[3] + slice_start * out->linesize[3];
 115     int i, j;
 116
 117     for (i = slice_start; i < slice_end; i++) {
 118         for (j = 0; j < out->width; j++) {
 119             dstg[j] = s->lut[G][srcg[j]];
 120             dstb[j] = s->lut[B][srcb[j]];
 121             dstr[j] = s->lut[R][srcr[j]];
 122             if (in != out && out->linesize[3])
 123                 dsta[j] = srca[j];
 124         }
 125
 126         srcg += in->linesize[0];
 127         srcb += in->linesize[1];
 128         srcr += in->linesize[2];
 129         srca += in->linesize[3];
 130         dstg += out->linesize[0];
 131         dstb += out->linesize[1];
 132         dstr += out->linesize[2];
 133         dsta += out->linesize[3];
 134     }
 135
 136     return 0;
 137 }
 138
 139 static int apply_lut16_p(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 140 {
 141     ColorBalanceContext *s = ctx->priv;
 142     ThreadData *td = arg;
 143     AVFrame *in = td->in;
 144     AVFrame *out = td->out;
 145     const int slice_start = (out->height * jobnr) / nb_jobs;
 146     const int slice_end = (out->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 147     const uint16_t *srcg = (const uint16_t *)in->data[0] + slice_start * in->linesize[0] / 2;
 148     const uint16_t *srcb = (const uint16_t *)in->data[1] + slice_start * in->linesize[1] / 2;
 149     const uint16_t *srcr = (const uint16_t *)in->data[2] + slice_start * in->linesize[2] / 2;
 150     const uint16_t *srca = (const uint16_t *)in->data[3] + slice_start * in->linesize[3] / 2;
 151     uint16_t *dstg = (uint16_t *)out->data[0] + slice_start * out->linesize[0] / 2;
 152     uint16_t *dstb = (uint16_t *)out->data[1] + slice_start * out->linesize[1] / 2;
 153     uint16_t *dstr = (uint16_t *)out->data[2] + slice_start * out->linesize[2] / 2;
 154     uint16_t *dsta = (uint16_t *)out->data[3] + slice_start * out->linesize[3] / 2;
 155     int i, j;
 156
 157     for (i = slice_start; i < slice_end; i++) {
 158         for (j = 0; j < out->width; j++) {
 159             dstg[j] = s->lut[G][srcg[j]];
 160             dstb[j] = s->lut[B][srcb[j]];
 161             dstr[j] = s->lut[R][srcr[j]];
 162             if (in != out && out->linesize[3])
 163                 dsta[j] = srca[j];
 164         }
 165
 166         srcg += in->linesize[0] / 2;
 167         srcb += in->linesize[1] / 2;
 168         srcr += in->linesize[2] / 2;
 169         srca += in->linesize[3] / 2;
 170         dstg += out->linesize[0] / 2;
 171         dstb += out->linesize[1] / 2;
 172         dstr += out->linesize[2] / 2;
 173         dsta += out->linesize[3] / 2;
 174     }
 175
 176     return 0;
 177 }
 178
 179 static int apply_lut8(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 180 {
 181     ColorBalanceContext *s = ctx->priv;
 182     ThreadData *td = arg;
 183     AVFrame *in = td->in;
 184     AVFrame *out = td->out;
 185     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 186     const int slice_start = (out->height * jobnr) / nb_jobs;
 187     const int slice_end = (out->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 188     const uint8_t *srcrow = in->data[0] + slice_start * in->linesize[0];
 189     const uint8_t roffset = s->rgba_map[R];
 190     const uint8_t goffset = s->rgba_map[G];
 191     const uint8_t boffset = s->rgba_map[B];
 192     const uint8_t aoffset = s->rgba_map[A];
 193     const int step = s->step;
 194     uint8_t *dstrow;
 195     int i, j;
 196
 197     dstrow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];
 198     for (i = slice_start; i < slice_end; i++) {
 199         const uint8_t *src = srcrow;
 200         uint8_t *dst = dstrow;
 201
 202         for (j = 0; j < outlink->w * step; j += step) {
 203             dst[j + roffset] = s->lut[R][src[j + roffset]];
 204             dst[j + goffset] = s->lut[G][src[j + goffset]];
 205             dst[j + boffset] = s->lut[B][src[j + boffset]];
 206             if (in != out && step == 4)
 207                 dst[j + aoffset] = src[j + aoffset];
 208         }
 209
 210         srcrow += in->linesize[0];
 211         dstrow += out->linesize[0];
 212     }
 213
 214     return 0;
 215 }
 216
 217 static int apply_lut16(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 218 {
 219     ColorBalanceContext *s = ctx->priv;
 220     ThreadData *td = arg;
 221     AVFrame *in = td->in;
 222     AVFrame *out = td->out;
 223     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 224     const int slice_start = (out->height * jobnr) / nb_jobs;
 225     const int slice_end = (out->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 226     const uint16_t *srcrow = (const uint16_t *)in->data[0] + slice_start * in->linesize[0] / 2;
 227     const uint8_t roffset = s->rgba_map[R];
 228     const uint8_t goffset = s->rgba_map[G];
 229     const uint8_t boffset = s->rgba_map[B];
 230     const uint8_t aoffset = s->rgba_map[A];
 231     const int step = s->step / 2;
 232     uint16_t *dstrow;
 233     int i, j;
 234
 235     dstrow = (uint16_t *)out->data[0] + slice_start * out->linesize[0] / 2;
 236     for (i = slice_start; i < slice_end; i++) {
 237         const uint16_t *src = srcrow;
 238         uint16_t *dst = dstrow;
 239
 240         for (j = 0; j < outlink->w * step; j += step) {
 241             dst[j + roffset] = s->lut[R][src[j + roffset]];
 242             dst[j + goffset] = s->lut[G][src[j + goffset]];
 243             dst[j + boffset] = s->lut[B][src[j + boffset]];
 244             if (in != out && step == 4)
 245                 dst[j + aoffset] = src[j + aoffset];
 246         }
 247
 248         srcrow += in->linesize[0] / 2;
 249         dstrow += out->linesize[0] / 2;
 250     }
 251
 252     return 0;
 253 }
 254
 255 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 256 {
 257     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 258     ColorBalanceContext *s = ctx->priv;
 259     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
 260     const int depth = desc->comp[0].depth;
 261     const int max = 1 << depth;
 262     const int planar = av_pix_fmt_count_planes(outlink->format) > 1;
 263     double *shadows, *midtones, *highlights, *buffer;
 264     int i, r, g, b;
 265
 266     if (max == 256 && planar) {
 267         s->apply_lut = apply_lut8_p;
 268     } else if (planar) {
 269         s->apply_lut = apply_lut16_p;
 270     } else if (max == 256) {
 271         s->apply_lut = apply_lut8;
 272     } else {
 273         s->apply_lut = apply_lut16;
 274     }
 275
 276     buffer = av_malloc(max * 3 * sizeof(*buffer));
 277     if (!buffer)
 278         return AVERROR(ENOMEM);
 279
 280     shadows    = buffer + max * 0;
 281     midtones   = buffer + max * 1;
 282     highlights = buffer + max * 2;
 283
 284     for (i = 0; i < max; i++) {
 285         const double L = 0.333 * (max - 1);
 286         const double M = 0.7 * (max - 1);
 287         const double H = 1 * (max - 1);
 288         double low = av_clipd((i - L) / (-max * 0.25) + 0.5, 0, 1) * M;
 289         double mid = av_clipd((i - L) / ( max * 0.25) + 0.5, 0, 1) *
 290                      av_clipd((i + L - H) / (-max * 0.25) + 0.5, 0, 1) * M;
 291
 292         shadows[i] = low;
 293         midtones[i] = mid;
 294         highlights[max - i - 1] = low;
 295     }
 296
 297     for (i = 0; i < max; i++) {
 298         r = g = b = i;
 299
 300         r = av_clip_uintp2_c(r + s->cyan_red.shadows         * shadows[r],    depth);
 301         r = av_clip_uintp2_c(r + s->cyan_red.midtones        * midtones[r],   depth);
 302         r = av_clip_uintp2_c(r + s->cyan_red.highlights      * highlights[r], depth);
 303
 304         g = av_clip_uintp2_c(g + s->magenta_green.shadows    * shadows[g],    depth);
 305         g = av_clip_uintp2_c(g + s->magenta_green.midtones   * midtones[g],   depth);
 306         g = av_clip_uintp2_c(g + s->magenta_green.highlights * highlights[g], depth);
 307
 308         b = av_clip_uintp2_c(b + s->yellow_blue.shadows      * shadows[b],    depth);
 309         b = av_clip_uintp2_c(b + s->yellow_blue.midtones     * midtones[b],   depth);
 310         b = av_clip_uintp2_c(b + s->yellow_blue.highlights   * highlights[b], depth);
 311
 312         s->lut[R][i] = r;
 313         s->lut[G][i] = g;
 314         s->lut[B][i] = b;
 315     }
 316
 317     av_free(buffer);
 318
 319     ff_fill_rgba_map(s->rgba_map, outlink->format);
 320     s->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
 321
 322     return 0;
 323 }
 324
 325 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 326 {
 327     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 328     ColorBalanceContext *s = ctx->priv;
 329     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 330     ThreadData td;
 331     AVFrame *out;
 332
 333     if (av_frame_is_writable(in)) {
 334         out = in;
 335     } else {
 336         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 337         if (!out) {
 338             av_frame_free(&in);
 339             return AVERROR(ENOMEM);
 340         }
 341         av_frame_copy_props(out, in);
 342     }
 343
 344     td.in = in;
 345     td.out = out;
 346     ctx->internal->execute(ctx, s->apply_lut, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 347
 348     if (in != out)
 349         av_frame_free(&in);
 350     return ff_filter_frame(outlink, out);
 351 }
 352
 353 static const AVFilterPad colorbalance_inputs[] = {
 354     {
 355         .name         = "default",
 356         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 357         .filter_frame = filter_frame,
 358     },
 359     { NULL }
 360 };
 361
 362 static const AVFilterPad colorbalance_outputs[] = {
 363     {
 364         .name         = "default",
 365         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 366         .config_props = config_output,
 367     },
 368     { NULL }
 369 };
 370
 371 AVFilter ff_vf_colorbalance = {
 372     .name          = "colorbalance",
 373     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust the color balance."),
 374     .priv_size     = sizeof(ColorBalanceContext),
 375     .priv_class    = &colorbalance_class,
 376     .query_formats = query_formats,
 377     .inputs        = colorbalance_inputs,
 378     .outputs       = colorbalance_outputs,
 379     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 380 };