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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2016 Ronald S. Bultje <rsbultje@gmail.com>
   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 /*
  22  * @file
  23  * Convert between colorspaces.
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/avassert.h"
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavutil/pixdesc.h"
  29 #include "libavutil/pixfmt.h"
  30
  31 #include "avfilter.h"
  32 #include "colorspacedsp.h"
  33 #include "formats.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "video.h"
  36
  37 enum DitherMode {
  38     DITHER_NONE,
  39     DITHER_FSB,
  40     DITHER_NB,
  41 };
  42
  43 enum Colorspace {
  44     CS_UNSPECIFIED,
  45     CS_BT470M,
  46     CS_BT470BG,
  47     CS_BT601_6_525,
  48     CS_BT601_6_625,
  49     CS_BT709,
  50     CS_SMPTE170M,
  51     CS_SMPTE240M,
  52     CS_BT2020,
  53     CS_NB,
  54 };
  55
  56 enum Whitepoint {
  57     WP_D65,
  58     WP_C,
  59     WP_NB,
  60 };
  61
  62 enum WhitepointAdaptation {
  63     WP_ADAPT_BRADFORD,
  64     WP_ADAPT_VON_KRIES,
  65     NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY,
  66     WP_ADAPT_IDENTITY = NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY,
  67     NB_WP_ADAPT,
  68 };
  69
  70 static const enum AVColorTransferCharacteristic default_trc[CS_NB + 1] = {
  71     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED,
  72     [CS_BT470M]      = AVCOL_TRC_GAMMA22,
  73     [CS_BT470BG]     = AVCOL_TRC_GAMMA28,
  74     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  75     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  76     [CS_BT709]       = AVCOL_TRC_BT709,
  77     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  78     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_TRC_SMPTE240M,
  79     [CS_BT2020]      = AVCOL_TRC_BT2020_10,
  80     [CS_NB]          = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED,
  81 };
  82
  83 static const enum AVColorPrimaries default_prm[CS_NB + 1] = {
  84     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED,
  85     [CS_BT470M]      = AVCOL_PRI_BT470M,
  86     [CS_BT470BG]     = AVCOL_PRI_BT470BG,
  87     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_PRI_SMPTE170M,
  88     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_PRI_BT470BG,
  89     [CS_BT709]       = AVCOL_PRI_BT709,
  90     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_PRI_SMPTE170M,
  91     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_PRI_SMPTE240M,
  92     [CS_BT2020]      = AVCOL_PRI_BT2020,
  93     [CS_NB]          = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED,
  94 };
  95
  96 static const enum AVColorSpace default_csp[CS_NB + 1] = {
  97     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED,
  98     [CS_BT470M]      = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
  99     [CS_BT470BG]     = AVCOL_SPC_BT470BG,
 100     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 101     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_SPC_BT470BG,
 102     [CS_BT709]       = AVCOL_SPC_BT709,
 103     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 104     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_SPC_SMPTE240M,
 105     [CS_BT2020]      = AVCOL_SPC_BT2020_NCL,
 106     [CS_NB]          = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED,
 107 };
 108
 109 struct ColorPrimaries {
 110     enum Whitepoint wp;
 111     double xr, yr, xg, yg, xb, yb;
 112 };
 113
 114 struct TransferCharacteristics {
 115     double alpha, beta, gamma, delta;
 116 };
 117
 118 struct LumaCoefficients {
 119     double cr, cg, cb;
 120 };
 121
 122 struct WhitepointCoefficients {
 123     double xw, yw;
 124 };
 125
 126 typedef struct ColorSpaceContext {
 127     const AVClass *class;
 128
 129     ColorSpaceDSPContext dsp;
 130
 131     enum Colorspace user_all, user_iall;
 132     enum AVColorSpace in_csp, out_csp, user_csp, user_icsp;
 133     enum AVColorRange in_rng, out_rng, user_rng, user_irng;
 134     enum AVColorTransferCharacteristic in_trc, out_trc, user_trc, user_itrc;
 135     enum AVColorPrimaries in_prm, out_prm, user_prm, user_iprm;
 136     enum AVPixelFormat in_format, user_format;
 137     int fast_mode;
 138     enum DitherMode dither;
 139     enum WhitepointAdaptation wp_adapt;
 140
 141     int16_t *rgb[3];
 142     ptrdiff_t rgb_stride;
 143     unsigned rgb_sz;
 144     int *dither_scratch[3][2], *dither_scratch_base[3][2];
 145
 146     const struct ColorPrimaries *in_primaries, *out_primaries;
 147     int lrgb2lrgb_passthrough;
 148     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, lrgb2lrgb_coeffs)[3][3][8];
 149
 150     const struct TransferCharacteristics *in_txchr, *out_txchr;
 151     int rgb2rgb_passthrough;
 152     int16_t *lin_lut, *delin_lut;
 153
 154     const struct LumaCoefficients *in_lumacoef, *out_lumacoef;
 155     int yuv2yuv_passthrough, yuv2yuv_fastmode;
 156     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv2rgb_coeffs)[3][3][8];
 157     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, rgb2yuv_coeffs)[3][3][8];
 158     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv2yuv_coeffs)[3][3][8];
 159     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv_offset)[2 /* in, out */][8];
 160     yuv2rgb_fn yuv2rgb;
 161     rgb2yuv_fn rgb2yuv;
 162     rgb2yuv_fsb_fn rgb2yuv_fsb;
 163     yuv2yuv_fn yuv2yuv;
 164     double yuv2rgb_dbl_coeffs[3][3], rgb2yuv_dbl_coeffs[3][3];
 165     int in_y_rng, in_uv_rng, out_y_rng, out_uv_rng;
 166
 167     int did_warn_range;
 168 } ColorSpaceContext;
 169
 170 // FIXME deal with odd width/heights (or just forbid it)
 171 // FIXME faster linearize/delinearize implementation (integer pow)
 172 // FIXME bt2020cl support (linearization between yuv/rgb step instead of between rgb/xyz)
 173 // FIXME test that the values in (de)lin_lut don't exceed their container storage
 174 // type size (only useful if we keep the LUT and don't move to fast integer pow)
 175 // FIXME dithering if bitdepth goes down?
 176 // FIXME bitexact for fate integration?
 177
 178 /*
 179  * All constants explained in e.g. https://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/ch02s06.html
 180  * The older ones (bt470bg/m) are also explained in their respective ITU docs
 181  * (e.g. https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.470-5-199802-S!!PDF-E.pdf)
 182  * whereas the newer ones can typically be copied directly from wikipedia :)
 183  */
 184 static const struct LumaCoefficients luma_coefficients[AVCOL_SPC_NB] = {
 185     [AVCOL_SPC_FCC]        = { 0.30,   0.59,   0.11   },
 186     [AVCOL_SPC_BT470BG]    = { 0.299,  0.587,  0.114  },
 187     [AVCOL_SPC_SMPTE170M]  = { 0.299,  0.587,  0.114  },
 188     [AVCOL_SPC_BT709]      = { 0.2126, 0.7152, 0.0722 },
 189     [AVCOL_SPC_SMPTE240M]  = { 0.212,  0.701,  0.087  },
 190     [AVCOL_SPC_BT2020_NCL] = { 0.2627, 0.6780, 0.0593 },
 191     [AVCOL_SPC_BT2020_CL]  = { 0.2627, 0.6780, 0.0593 },
 192 };
 193
 194 static const struct LumaCoefficients *get_luma_coefficients(enum AVColorSpace csp)
 195 {
 196     const struct LumaCoefficients *coeffs;
 197
 198     if (csp >= AVCOL_SPC_NB)
 199         return NULL;
 200     coeffs = &luma_coefficients[csp];
 201     if (!coeffs->cr)
 202         return NULL;
 203
 204     return coeffs;
 205 }
 206
 207 static void fill_rgb2yuv_table(const struct LumaCoefficients *coeffs,
 208                                double rgb2yuv[3][3])
 209 {
 210     double bscale, rscale;
 211
 212     rgb2yuv[0][0] = coeffs->cr;
 213     rgb2yuv[0][1] = coeffs->cg;
 214     rgb2yuv[0][2] = coeffs->cb;
 215     bscale = 0.5 / (coeffs->cb - 1.0);
 216     rscale = 0.5 / (coeffs->cr - 1.0);
 217     rgb2yuv[1][0] = bscale * coeffs->cr;
 218     rgb2yuv[1][1] = bscale * coeffs->cg;
 219     rgb2yuv[1][2] = 0.5;
 220     rgb2yuv[2][0] = 0.5;
 221     rgb2yuv[2][1] = rscale * coeffs->cg;
 222     rgb2yuv[2][2] = rscale * coeffs->cb;
 223 }
 224
 225 // FIXME I'm pretty sure gamma22/28 also have a linear toe slope, but I can't
 226 // find any actual tables that document their real values...
 227 // See http://www.13thmonkey.org/~boris/gammacorrection/ first graph why it matters
 228 static const struct TransferCharacteristics transfer_characteristics[AVCOL_TRC_NB] = {
 229     [AVCOL_TRC_BT709]     = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 230     [AVCOL_TRC_GAMMA22]   = { 1.0,    0.0,    1.0 / 2.2, 0.0 },
 231     [AVCOL_TRC_GAMMA28]   = { 1.0,    0.0,    1.0 / 2.8, 0.0 },
 232     [AVCOL_TRC_SMPTE170M] = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 233     [AVCOL_TRC_SMPTE240M] = { 1.1115, 0.0228, 0.45, 4.0 },
 234     [AVCOL_TRC_IEC61966_2_1] = { 1.055, 0.0031308, 1.0 / 2.4, 12.92 },
 235     [AVCOL_TRC_BT2020_10] = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 236     [AVCOL_TRC_BT2020_12] = { 1.0993, 0.0181, 0.45, 4.5 },
 237 };
 238
 239 static const struct TransferCharacteristics *
 240     get_transfer_characteristics(enum AVColorTransferCharacteristic trc)
 241 {
 242     const struct TransferCharacteristics *coeffs;
 243
 244     if (trc >= AVCOL_TRC_NB)
 245         return NULL;
 246     coeffs = &transfer_characteristics[trc];
 247     if (!coeffs->alpha)
 248         return NULL;
 249
 250     return coeffs;
 251 }
 252
 253 static const struct WhitepointCoefficients whitepoint_coefficients[WP_NB] = {
 254     [WP_D65] = { 0.3127, 0.3290 },
 255     [WP_C]   = { 0.3100, 0.3160 },
 256 };
 257
 258 static const struct ColorPrimaries color_primaries[AVCOL_PRI_NB] = {
 259     [AVCOL_PRI_BT709]     = { WP_D65, 0.640, 0.330, 0.300, 0.600, 0.150, 0.060 },
 260     [AVCOL_PRI_BT470M]    = { WP_C,   0.670, 0.330, 0.210, 0.710, 0.140, 0.080 },
 261     [AVCOL_PRI_BT470BG]   = { WP_D65, 0.640, 0.330, 0.290, 0.600, 0.150, 0.060,},
 262     [AVCOL_PRI_SMPTE170M] = { WP_D65, 0.630, 0.340, 0.310, 0.595, 0.155, 0.070 },
 263     [AVCOL_PRI_SMPTE240M] = { WP_D65, 0.630, 0.340, 0.310, 0.595, 0.155, 0.070 },
 264     [AVCOL_PRI_BT2020]    = { WP_D65, 0.708, 0.292, 0.170, 0.797, 0.131, 0.046 },
 265 };
 266
 267 static const struct ColorPrimaries *get_color_primaries(enum AVColorPrimaries prm)
 268 {
 269     const struct ColorPrimaries *coeffs;
 270
 271     if (prm >= AVCOL_PRI_NB)
 272         return NULL;
 273     coeffs = &color_primaries[prm];
 274     if (!coeffs->xr)
 275         return NULL;
 276
 277     return coeffs;
 278 }
 279
 280 static void invert_matrix3x3(const double in[3][3], double out[3][3])
 281 {
 282     double m00 = in[0][0], m01 = in[0][1], m02 = in[0][2],
 283            m10 = in[1][0], m11 = in[1][1], m12 = in[1][2],
 284            m20 = in[2][0], m21 = in[2][1], m22 = in[2][2];
 285     int i, j;
 286     double det;
 287
 288     out[0][0] =  (m11 * m22 - m21 * m12);
 289     out[0][1] = -(m01 * m22 - m21 * m02);
 290     out[0][2] =  (m01 * m12 - m11 * m02);
 291     out[1][0] = -(m10 * m22 - m20 * m12);
 292     out[1][1] =  (m00 * m22 - m20 * m02);
 293     out[1][2] = -(m00 * m12 - m10 * m02);
 294     out[2][0] =  (m10 * m21 - m20 * m11);
 295     out[2][1] = -(m00 * m21 - m20 * m01);
 296     out[2][2] =  (m00 * m11 - m10 * m01);
 297
 298     det = m00 * out[0][0] + m10 * out[0][1] + m20 * out[0][2];
 299     det = 1.0 / det;
 300
 301     for (i = 0; i < 3; i++) {
 302         for (j = 0; j < 3; j++)
 303             out[i][j] *= det;
 304     }
 305 }
 306
 307 static int fill_gamma_table(ColorSpaceContext *s)
 308 {
 309     int n;
 310     double in_alpha = s->in_txchr->alpha, in_beta = s->in_txchr->beta;
 311     double in_gamma = s->in_txchr->gamma, in_delta = s->in_txchr->delta;
 312     double in_ialpha = 1.0 / in_alpha, in_igamma = 1.0 / in_gamma, in_idelta = 1.0 / in_delta;
 313     double out_alpha = s->out_txchr->alpha, out_beta = s->out_txchr->beta;
 314     double out_gamma = s->out_txchr->gamma, out_delta = s->out_txchr->delta;
 315
 316     s->lin_lut = av_malloc(sizeof(*s->lin_lut) * 32768 * 2);
 317     if (!s->lin_lut)
 318         return AVERROR(ENOMEM);
 319     s->delin_lut = &s->lin_lut[32768];
 320     for (n = 0; n < 32768; n++) {
 321         double v = (n - 2048.0) / 28672.0, d, l;
 322
 323         // delinearize
 324         if (v <= -out_beta) {
 325             d = -out_alpha * pow(-v, out_gamma) + (out_alpha - 1.0);
 326         } else if (v < out_beta) {
 327             d = out_delta * v;
 328         } else {
 329             d = out_alpha * pow(v, out_gamma) - (out_alpha - 1.0);
 330         }
 331         s->delin_lut[n] = av_clip_int16(lrint(d * 28672.0));
 332
 333         // linearize
 334         if (v <= -in_beta) {
 335             l = -pow((1.0 - in_alpha - v) * in_ialpha, in_igamma);
 336         } else if (v < in_beta) {
 337             l = v * in_idelta;
 338         } else {
 339             l = pow((v + in_alpha - 1.0) * in_ialpha, in_igamma);
 340         }
 341         s->lin_lut[n] = av_clip_int16(lrint(l * 28672.0));
 342     }
 343
 344     return 0;
 345 }
 346
 347 /*
 348  * see e.g. http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_RGB_XYZ_Matrix.html
 349  */
 350 static void fill_rgb2xyz_table(const struct ColorPrimaries *coeffs,
 351                                double rgb2xyz[3][3])
 352 {
 353     const struct WhitepointCoefficients *wp = &whitepoint_coefficients[coeffs->wp];
 354     double i[3][3], sr, sg, sb, zw;
 355
 356     rgb2xyz[0][0] = coeffs->xr / coeffs->yr;
 357     rgb2xyz[0][1] = coeffs->xg / coeffs->yg;
 358     rgb2xyz[0][2] = coeffs->xb / coeffs->yb;
 359     rgb2xyz[1][0] = rgb2xyz[1][1] = rgb2xyz[1][2] = 1.0;
 360     rgb2xyz[2][0] = (1.0 - coeffs->xr - coeffs->yr) / coeffs->yr;
 361     rgb2xyz[2][1] = (1.0 - coeffs->xg - coeffs->yg) / coeffs->yg;
 362     rgb2xyz[2][2] = (1.0 - coeffs->xb - coeffs->yb) / coeffs->yb;
 363     invert_matrix3x3(rgb2xyz, i);
 364     zw = 1.0 - wp->xw - wp->yw;
 365     sr = i[0][0] * wp->xw + i[0][1] * wp->yw + i[0][2] * zw;
 366     sg = i[1][0] * wp->xw + i[1][1] * wp->yw + i[1][2] * zw;
 367     sb = i[2][0] * wp->xw + i[2][1] * wp->yw + i[2][2] * zw;
 368     rgb2xyz[0][0] *= sr;
 369     rgb2xyz[0][1] *= sg;
 370     rgb2xyz[0][2] *= sb;
 371     rgb2xyz[1][0] *= sr;
 372     rgb2xyz[1][1] *= sg;
 373     rgb2xyz[1][2] *= sb;
 374     rgb2xyz[2][0] *= sr;
 375     rgb2xyz[2][1] *= sg;
 376     rgb2xyz[2][2] *= sb;
 377 }
 378
 379 static void mul3x3(double dst[3][3], const double src1[3][3], const double src2[3][3])
 380 {
 381     int m, n;
 382
 383     for (m = 0; m < 3; m++)
 384         for (n = 0; n < 3; n++)
 385             dst[m][n] = src2[m][0] * src1[0][n] +
 386                         src2[m][1] * src1[1][n] +
 387                         src2[m][2] * src1[2][n];
 388 }
 389
 390 /*
 391  * See http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_ChromAdapt.html
 392  * This function uses the Bradford mechanism.
 393  */
 394 static void fill_whitepoint_conv_table(double out[3][3], enum WhitepointAdaptation wp_adapt,
 395                                        enum Whitepoint src, enum Whitepoint dst)
 396 {
 397     static const double ma_tbl[NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY][3][3] = {
 398         [WP_ADAPT_BRADFORD] = {
 399             {  0.8951,  0.2664, -0.1614 },
 400             { -0.7502,  1.7135,  0.0367 },
 401             {  0.0389, -0.0685,  1.0296 },
 402         }, [WP_ADAPT_VON_KRIES] = {
 403             {  0.40024,  0.70760, -0.08081 },
 404             { -0.22630,  1.16532,  0.04570 },
 405             {  0.00000,  0.00000,  0.91822 },
 406         },
 407     };
 408     const double (*ma)[3] = ma_tbl[wp_adapt];
 409     const struct WhitepointCoefficients *wp_src = &whitepoint_coefficients[src];
 410     double zw_src = 1.0 - wp_src->xw - wp_src->yw;
 411     const struct WhitepointCoefficients *wp_dst = &whitepoint_coefficients[dst];
 412     double zw_dst = 1.0 - wp_dst->xw - wp_dst->yw;
 413     double mai[3][3], fac[3][3], tmp[3][3];
 414     double rs, gs, bs, rd, gd, bd;
 415
 416     invert_matrix3x3(ma, mai);
 417     rs = ma[0][0] * wp_src->xw + ma[0][1] * wp_src->yw + ma[0][2] * zw_src;
 418     gs = ma[1][0] * wp_src->xw + ma[1][1] * wp_src->yw + ma[1][2] * zw_src;
 419     bs = ma[2][0] * wp_src->xw + ma[2][1] * wp_src->yw + ma[2][2] * zw_src;
 420     rd = ma[0][0] * wp_dst->xw + ma[0][1] * wp_dst->yw + ma[0][2] * zw_dst;
 421     gd = ma[1][0] * wp_dst->xw + ma[1][1] * wp_dst->yw + ma[1][2] * zw_dst;
 422     bd = ma[2][0] * wp_dst->xw + ma[2][1] * wp_dst->yw + ma[2][2] * zw_dst;
 423     fac[0][0] = rd / rs;
 424     fac[1][1] = gd / gs;
 425     fac[2][2] = bd / bs;
 426     fac[0][1] = fac[0][2] = fac[1][0] = fac[1][2] = fac[2][0] = fac[2][1] = 0.0;
 427     mul3x3(tmp, ma, fac);
 428     mul3x3(out, tmp, mai);
 429 }
 430
 431 static void apply_lut(int16_t *buf[3], ptrdiff_t stride,
 432                       int w, int h, const int16_t *lut)
 433 {
 434     int y, x, n;
 435
 436     for (n = 0; n < 3; n++) {
 437         int16_t *data = buf[n];
 438
 439         for (y = 0; y < h; y++) {
 440             for (x = 0; x < w; x++)
 441                 data[x] = lut[av_clip_uintp2(2048 + data[x], 15)];
 442
 443             data += stride;
 444         }
 445     }
 446 }
 447
 448 struct ThreadData {
 449     AVFrame *in, *out;
 450     ptrdiff_t in_linesize[3], out_linesize[3];
 451     int in_ss_h, out_ss_h;
 452 };
 453
 454 static int convert(AVFilterContext *ctx, void *data, int job_nr, int n_jobs)
 455 {
 456     struct ThreadData *td = data;
 457     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 458     uint8_t *in_data[3], *out_data[3];
 459     int16_t *rgb[3];
 460     int h_in = (td->in->height + 1) >> 1;
 461     int h1 = 2 * (job_nr * h_in / n_jobs), h2 = 2 * ((job_nr + 1) * h_in / n_jobs);
 462     int w = td->in->width, h = h2 - h1;
 463
 464     in_data[0]  = td->in->data[0]  + td->in_linesize[0]  *  h1;
 465     in_data[1]  = td->in->data[1]  + td->in_linesize[1]  * (h1 >> td->in_ss_h);
 466     in_data[2]  = td->in->data[2]  + td->in_linesize[2]  * (h1 >> td->in_ss_h);
 467     out_data[0] = td->out->data[0] + td->out_linesize[0] *  h1;
 468     out_data[1] = td->out->data[1] + td->out_linesize[1] * (h1 >> td->out_ss_h);
 469     out_data[2] = td->out->data[2] + td->out_linesize[2] * (h1 >> td->out_ss_h);
 470     rgb[0]      = s->rgb[0]        + s->rgb_stride       *  h1;
 471     rgb[1]      = s->rgb[1]        + s->rgb_stride       *  h1;
 472     rgb[2]      = s->rgb[2]        + s->rgb_stride       *  h1;
 473
 474     // FIXME for simd, also make sure we do pictures with negative stride
 475     // top-down so we don't overwrite lines with padding of data before it
 476     // in the same buffer (same as swscale)
 477
 478     if (s->yuv2yuv_fastmode) {
 479         // FIXME possibly use a fast mode in case only the y range changes?
 480         // since in that case, only the diagonal entries in yuv2yuv_coeffs[]
 481         // are non-zero
 482         s->yuv2yuv(out_data, td->out_linesize, in_data, td->in_linesize, w, h,
 483                    s->yuv2yuv_coeffs, s->yuv_offset);
 484     } else {
 485         // FIXME maybe (for caching effciency) do pipeline per-line instead of
 486         // full buffer per function? (Or, since yuv2rgb requires 2 lines: per
 487         // 2 lines, for yuv420.)
 488         /*
 489          * General design:
 490          * - yuv2rgb converts from whatever range the input was ([16-235/240] or
 491          *   [0,255] or the 10/12bpp equivalents thereof) to an integer version
 492          *   of RGB in psuedo-restricted 15+sign bits. That means that the float
 493          *   range [0.0,1.0] is in [0,28762], and the remainder of the int16_t
 494          *   range is used for overflow/underflow outside the representable
 495          *   range of this RGB type. rgb2yuv is the exact opposite.
 496          * - gamma correction is done using a LUT since that appears to work
 497          *   fairly fast.
 498          * - If the input is chroma-subsampled (420/422), the yuv2rgb conversion
 499          *   (or rgb2yuv conversion) uses nearest-neighbour sampling to read
 500          *   read chroma pixels at luma resolution. If you want some more fancy
 501          *   filter, you can use swscale to convert to yuv444p.
 502          * - all coefficients are 14bit (so in the [-2.0,2.0] range).
 503          */
 504         s->yuv2rgb(rgb, s->rgb_stride, in_data, td->in_linesize, w, h,
 505                    s->yuv2rgb_coeffs, s->yuv_offset[0]);
 506         if (!s->rgb2rgb_passthrough) {
 507             apply_lut(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->lin_lut);
 508             if (!s->lrgb2lrgb_passthrough)
 509                 s->dsp.multiply3x3(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->lrgb2lrgb_coeffs);
 510             apply_lut(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->delin_lut);
 511         }
 512         if (s->dither == DITHER_FSB) {
 513             s->rgb2yuv_fsb(out_data, td->out_linesize, rgb, s->rgb_stride, w, h,
 514                            s->rgb2yuv_coeffs, s->yuv_offset[1], s->dither_scratch);
 515         } else {
 516             s->rgb2yuv(out_data, td->out_linesize, rgb, s->rgb_stride, w, h,
 517                        s->rgb2yuv_coeffs, s->yuv_offset[1]);
 518         }
 519     }
 520
 521     return 0;
 522 }
 523
 524 static int get_range_off(AVFilterContext *ctx, int *off,
 525                          int *y_rng, int *uv_rng,
 526                          enum AVColorRange rng, int depth)
 527 {
 528     switch (rng) {
 529     case AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED: {
 530         ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 531
 532         if (!s->did_warn_range) {
 533             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Input range not set, assuming tv/mpeg\n");
 534             s->did_warn_range = 1;
 535         }
 536     }
 537         // fall-through
 538     case AVCOL_RANGE_MPEG:
 539         *off = 16 << (depth - 8);
 540         *y_rng = 219 << (depth - 8);
 541         *uv_rng = 224 << (depth - 8);
 542         break;
 543     case AVCOL_RANGE_JPEG:
 544         *off = 0;
 545         *y_rng = *uv_rng = (256 << (depth - 8)) - 1;
 546         break;
 547     default:
 548         return AVERROR(EINVAL);
 549     }
 550
 551     return 0;
 552 }
 553
 554 static int create_filtergraph(AVFilterContext *ctx,
 555                               const AVFrame *in, const AVFrame *out)
 556 {
 557     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 558     const AVPixFmtDescriptor *in_desc  = av_pix_fmt_desc_get(in->format);
 559     const AVPixFmtDescriptor *out_desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 560     int emms = 0, m, n, o, res, fmt_identical, redo_yuv2rgb = 0, redo_rgb2yuv = 0;
 561
 562 #define supported_depth(d) ((d) == 8 || (d) == 10 || (d) == 12)
 563 #define supported_subsampling(lcw, lch) \
 564     (((lcw) == 0 && (lch) == 0) || ((lcw) == 1 && (lch) == 0) || ((lcw) == 1 && (lch) == 1))
 565 #define supported_format(d) \
 566     ((d) != NULL && (d)->nb_components == 3 && \
 567      !((d)->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB) && \
 568      supported_depth((d)->comp[0].depth) && \
 569      supported_subsampling((d)->log2_chroma_w, (d)->log2_chroma_h))
 570
 571     if (!supported_format(in_desc)) {
 572         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 573                "Unsupported input format %d (%s) or bitdepth (%d)\n",
 574                in->format, av_get_pix_fmt_name(in->format),
 575                in_desc ? in_desc->comp[0].depth : -1);
 576         return AVERROR(EINVAL);
 577     }
 578     if (!supported_format(out_desc)) {
 579         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 580                "Unsupported output format %d (%s) or bitdepth (%d)\n",
 581                out->format, av_get_pix_fmt_name(out->format),
 582                out_desc ? out_desc->comp[0].depth : -1);
 583         return AVERROR(EINVAL);
 584     }
 585
 586     if (in->color_primaries  != s->in_prm)  s->in_primaries  = NULL;
 587     if (out->color_primaries != s->out_prm) s->out_primaries = NULL;
 588     if (in->color_trc        != s->in_trc)  s->in_txchr      = NULL;
 589     if (out->color_trc       != s->out_trc) s->out_txchr     = NULL;
 590     if (in->colorspace       != s->in_csp ||
 591         in->color_range      != s->in_rng)  s->in_lumacoef   = NULL;
 592     if (out->colorspace      != s->out_csp ||
 593         out->color_range     != s->out_rng) s->out_lumacoef  = NULL;
 594
 595     if (!s->out_primaries || !s->in_primaries) {
 596         s->in_prm = in->color_primaries;
 597         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 598             s->in_prm = default_prm[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 599         if (s->user_iprm != AVCOL_PRI_UNSPECIFIED)
 600             s->in_prm = s->user_iprm;
 601         s->in_primaries = get_color_primaries(s->in_prm);
 602         if (!s->in_primaries) {
 603             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 604                    "Unsupported input primaries %d (%s)\n",
 605                    s->in_prm, av_color_primaries_name(s->in_prm));
 606             return AVERROR(EINVAL);
 607         }
 608         s->out_prm = out->color_primaries;
 609         s->out_primaries = get_color_primaries(s->out_prm);
 610         if (!s->out_primaries) {
 611             if (s->out_prm == AVCOL_PRI_UNSPECIFIED) {
 612                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 613                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Please specify output primaries\n");
 614                 } else {
 615                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 616                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 617                 }
 618             } else {
 619                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 620                        "Unsupported output primaries %d (%s)\n",
 621                        s->out_prm, av_color_primaries_name(s->out_prm));
 622             }
 623             return AVERROR(EINVAL);
 624         }
 625         s->lrgb2lrgb_passthrough = !memcmp(s->in_primaries, s->out_primaries,
 626                                            sizeof(*s->in_primaries));
 627         if (!s->lrgb2lrgb_passthrough) {
 628             double rgb2xyz[3][3], xyz2rgb[3][3], rgb2rgb[3][3];
 629
 630             fill_rgb2xyz_table(s->out_primaries, rgb2xyz);
 631             invert_matrix3x3(rgb2xyz, xyz2rgb);
 632             fill_rgb2xyz_table(s->in_primaries, rgb2xyz);
 633             if (s->out_primaries->wp != s->in_primaries->wp &&
 634                 s->wp_adapt != WP_ADAPT_IDENTITY) {
 635                 double wpconv[3][3], tmp[3][3];
 636
 637                 fill_whitepoint_conv_table(wpconv, s->wp_adapt, s->in_primaries->wp,
 638                                            s->out_primaries->wp);
 639                 mul3x3(tmp, rgb2xyz, wpconv);
 640                 mul3x3(rgb2rgb, tmp, xyz2rgb);
 641             } else {
 642                 mul3x3(rgb2rgb, rgb2xyz, xyz2rgb);
 643             }
 644             for (m = 0; m < 3; m++)
 645                 for (n = 0; n < 3; n++) {
 646                     s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][0] = lrint(16384.0 * rgb2rgb[m][n]);
 647                     for (o = 1; o < 8; o++)
 648                         s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][o] = s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][0];
 649                 }
 650
 651             emms = 1;
 652         }
 653     }
 654
 655     if (!s->in_txchr) {
 656         av_freep(&s->lin_lut);
 657         s->in_trc = in->color_trc;
 658         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 659             s->in_trc = default_trc[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 660         if (s->user_itrc != AVCOL_TRC_UNSPECIFIED)
 661             s->in_trc = s->user_itrc;
 662         s->in_txchr = get_transfer_characteristics(s->in_trc);
 663         if (!s->in_txchr) {
 664             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 665                    "Unsupported input transfer characteristics %d (%s)\n",
 666                    s->in_trc, av_color_transfer_name(s->in_trc));
 667             return AVERROR(EINVAL);
 668         }
 669     }
 670
 671     if (!s->out_txchr) {
 672         av_freep(&s->lin_lut);
 673         s->out_trc = out->color_trc;
 674         s->out_txchr = get_transfer_characteristics(s->out_trc);
 675         if (!s->out_txchr) {
 676             if (s->out_trc == AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) {
 677                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 678                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 679                            "Please specify output transfer characteristics\n");
 680                 } else {
 681                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 682                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 683                 }
 684             } else {
 685                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 686                        "Unsupported output transfer characteristics %d (%s)\n",
 687                        s->out_trc, av_color_transfer_name(s->out_trc));
 688             }
 689             return AVERROR(EINVAL);
 690         }
 691     }
 692
 693     s->rgb2rgb_passthrough = s->fast_mode || (s->lrgb2lrgb_passthrough &&
 694                              !memcmp(s->in_txchr, s->out_txchr, sizeof(*s->in_txchr)));
 695     if (!s->rgb2rgb_passthrough && !s->lin_lut) {
 696         res = fill_gamma_table(s);
 697         if (res < 0)
 698             return res;
 699         emms = 1;
 700     }
 701
 702     if (!s->in_lumacoef) {
 703         s->in_csp = in->colorspace;
 704         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 705             s->in_csp = default_csp[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 706         if (s->user_icsp != AVCOL_SPC_UNSPECIFIED)
 707             s->in_csp = s->user_icsp;
 708         s->in_rng = in->color_range;
 709         if (s->user_irng != AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED)
 710             s->in_rng = s->user_irng;
 711         s->in_lumacoef = get_luma_coefficients(s->in_csp);
 712         if (!s->in_lumacoef) {
 713             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 714                    "Unsupported input colorspace %d (%s)\n",
 715                    s->in_csp, av_color_space_name(s->in_csp));
 716             return AVERROR(EINVAL);
 717         }
 718         redo_yuv2rgb = 1;
 719     }
 720
 721     if (!s->out_lumacoef) {
 722         s->out_csp = out->colorspace;
 723         s->out_rng = out->color_range;
 724         s->out_lumacoef = get_luma_coefficients(s->out_csp);
 725         if (!s->out_lumacoef) {
 726             if (s->out_csp == AVCOL_SPC_UNSPECIFIED) {
 727                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 728                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 729                            "Please specify output transfer characteristics\n");
 730                 } else {
 731                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 732                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 733                 }
 734             } else {
 735                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 736                        "Unsupported output transfer characteristics %d (%s)\n",
 737                        s->out_csp, av_color_space_name(s->out_csp));
 738             }
 739             return AVERROR(EINVAL);
 740         }
 741         redo_rgb2yuv = 1;
 742     }
 743
 744     fmt_identical = in_desc->log2_chroma_h == out_desc->log2_chroma_h &&
 745                     in_desc->log2_chroma_w == out_desc->log2_chroma_w;
 746     s->yuv2yuv_fastmode = s->rgb2rgb_passthrough && fmt_identical;
 747     s->yuv2yuv_passthrough = s->yuv2yuv_fastmode && s->in_rng == s->out_rng &&
 748                              !memcmp(s->in_lumacoef, s->out_lumacoef,
 749                                      sizeof(*s->in_lumacoef)) &&
 750                              in_desc->comp[0].depth == out_desc->comp[0].depth;
 751     if (!s->yuv2yuv_passthrough) {
 752         if (redo_yuv2rgb) {
 753             double rgb2yuv[3][3], (*yuv2rgb)[3] = s->yuv2rgb_dbl_coeffs;
 754             int off, bits, in_rng;
 755
 756             res = get_range_off(ctx, &off, &s->in_y_rng, &s->in_uv_rng,
 757                                 s->in_rng, in_desc->comp[0].depth);
 758             if (res < 0) {
 759                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 760                        "Unsupported input color range %d (%s)\n",
 761                        s->in_rng, av_color_range_name(s->in_rng));
 762                 return res;
 763             }
 764             for (n = 0; n < 8; n++)
 765                 s->yuv_offset[0][n] = off;
 766             fill_rgb2yuv_table(s->in_lumacoef, rgb2yuv);
 767             invert_matrix3x3(rgb2yuv, yuv2rgb);
 768             bits = 1 << (in_desc->comp[0].depth - 1);
 769             for (n = 0; n < 3; n++) {
 770                 for (in_rng = s->in_y_rng, m = 0; m < 3; m++, in_rng = s->in_uv_rng) {
 771                     s->yuv2rgb_coeffs[n][m][0] = lrint(28672 * bits * yuv2rgb[n][m] / in_rng);
 772                     for (o = 1; o < 8; o++)
 773                         s->yuv2rgb_coeffs[n][m][o] = s->yuv2rgb_coeffs[n][m][0];
 774                 }
 775             }
 776             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][1][0] == 0);
 777             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[2][2][0] == 0);
 778             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][0][0] == s->yuv2rgb_coeffs[1][0][0]);
 779             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][0][0] == s->yuv2rgb_coeffs[2][0][0]);
 780             s->yuv2rgb = s->dsp.yuv2rgb[(in_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 781                                        [in_desc->log2_chroma_h + in_desc->log2_chroma_w];
 782             emms = 1;
 783         }
 784
 785         if (redo_rgb2yuv) {
 786             double (*rgb2yuv)[3] = s->rgb2yuv_dbl_coeffs;
 787             int off, out_rng, bits;
 788
 789             res = get_range_off(ctx, &off, &s->out_y_rng, &s->out_uv_rng,
 790                                 s->out_rng, out_desc->comp[0].depth);
 791             if (res < 0) {
 792                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 793                        "Unsupported output color range %d (%s)\n",
 794                        s->out_rng, av_color_range_name(s->out_rng));
 795                 return res;
 796             }
 797             for (n = 0; n < 8; n++)
 798                 s->yuv_offset[1][n] = off;
 799             fill_rgb2yuv_table(s->out_lumacoef, rgb2yuv);
 800             bits = 1 << (29 - out_desc->comp[0].depth);
 801             for (out_rng = s->out_y_rng, n = 0; n < 3; n++, out_rng = s->out_uv_rng) {
 802                 for (m = 0; m < 3; m++) {
 803                     s->rgb2yuv_coeffs[n][m][0] = lrint(bits * out_rng * rgb2yuv[n][m] / 28672);
 804                     for (o = 1; o < 8; o++)
 805                         s->rgb2yuv_coeffs[n][m][o] = s->rgb2yuv_coeffs[n][m][0];
 806                 }
 807             }
 808             av_assert2(s->rgb2yuv_coeffs[1][2][0] == s->rgb2yuv_coeffs[2][0][0]);
 809             s->rgb2yuv = s->dsp.rgb2yuv[(out_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 810                                        [out_desc->log2_chroma_h + out_desc->log2_chroma_w];
 811             s->rgb2yuv_fsb = s->dsp.rgb2yuv_fsb[(out_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 812                                        [out_desc->log2_chroma_h + out_desc->log2_chroma_w];
 813             emms = 1;
 814         }
 815
 816         if (s->yuv2yuv_fastmode && (redo_yuv2rgb || redo_rgb2yuv)) {
 817             int idepth = in_desc->comp[0].depth, odepth = out_desc->comp[0].depth;
 818             double (*rgb2yuv)[3] = s->rgb2yuv_dbl_coeffs;
 819             double (*yuv2rgb)[3] = s->yuv2rgb_dbl_coeffs;
 820             double yuv2yuv[3][3];
 821             int in_rng, out_rng;
 822
 823             mul3x3(yuv2yuv, yuv2rgb, rgb2yuv);
 824             for (out_rng = s->out_y_rng, m = 0; m < 3; m++, out_rng = s->out_uv_rng) {
 825                 for (in_rng = s->in_y_rng, n = 0; n < 3; n++, in_rng = s->in_uv_rng) {
 826                     s->yuv2yuv_coeffs[m][n][0] =
 827                         lrint(16384 * yuv2yuv[m][n] * out_rng * (1 << idepth) /
 828                               (in_rng * (1 << odepth)));
 829                     for (o = 1; o < 8; o++)
 830                         s->yuv2yuv_coeffs[m][n][o] = s->yuv2yuv_coeffs[m][n][0];
 831                 }
 832             }
 833             av_assert2(s->yuv2yuv_coeffs[1][0][0] == 0);
 834             av_assert2(s->yuv2yuv_coeffs[2][0][0] == 0);
 835             s->yuv2yuv = s->dsp.yuv2yuv[(idepth - 8) >> 1][(odepth - 8) >> 1]
 836                                        [in_desc->log2_chroma_h + in_desc->log2_chroma_w];
 837         }
 838     }
 839
 840     if (emms)
 841         emms_c();
 842
 843     return 0;
 844 }
 845
 846 static int init(AVFilterContext *ctx)
 847 {
 848     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 849
 850     ff_colorspacedsp_init(&s->dsp);
 851
 852     return 0;
 853 }
 854
 855 static void uninit(AVFilterContext *ctx)
 856 {
 857     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 858
 859     av_freep(&s->rgb[0]);
 860     av_freep(&s->rgb[1]);
 861     av_freep(&s->rgb[2]);
 862     s->rgb_sz = 0;
 863     av_freep(&s->dither_scratch_base[0][0]);
 864     av_freep(&s->dither_scratch_base[0][1]);
 865     av_freep(&s->dither_scratch_base[1][0]);
 866     av_freep(&s->dither_scratch_base[1][1]);
 867     av_freep(&s->dither_scratch_base[2][0]);
 868     av_freep(&s->dither_scratch_base[2][1]);
 869
 870     av_freep(&s->lin_lut);
 871 }
 872
 873 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
 874 {
 875     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 876     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 877     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 878     // FIXME if yuv2yuv_passthrough, don't get a new buffer but use the
 879     // input one if it is writable *OR* the actual literal values of in_*
 880     // and out_* are identical (not just their respective properties)
 881     AVFrame *out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 882     int res;
 883     ptrdiff_t rgb_stride = FFALIGN(in->width * sizeof(int16_t), 32);
 884     unsigned rgb_sz = rgb_stride * in->height;
 885     struct ThreadData td;
 886
 887     if (!out) {
 888         av_frame_free(&in);
 889         return AVERROR(ENOMEM);
 890     }
 891     res = av_frame_copy_props(out, in);
 892     if (res < 0) {
 893         av_frame_free(&in);
 894         return res;
 895     }
 896
 897     out->color_primaries = s->user_prm == AVCOL_PRI_UNSPECIFIED ?
 898                            default_prm[FFMIN(s->user_all, CS_NB)] : s->user_prm;
 899     if (s->user_trc == AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) {
 900         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 901
 902         out->color_trc   = default_trc[FFMIN(s->user_all, CS_NB)];
 903         if (out->color_trc == AVCOL_TRC_BT2020_10 && desc && desc->comp[0].depth >= 12)
 904             out->color_trc = AVCOL_TRC_BT2020_12;
 905     } else {
 906         out->color_trc   = s->user_trc;
 907     }
 908     out->colorspace      = s->user_csp == AVCOL_SPC_UNSPECIFIED ?
 909                            default_csp[FFMIN(s->user_all, CS_NB)] : s->user_csp;
 910     out->color_range     = s->user_rng == AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED ?
 911                            in->color_range : s->user_rng;
 912     if (rgb_sz != s->rgb_sz) {
 913         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 914         int uvw = in->width >> desc->log2_chroma_w;
 915
 916         av_freep(&s->rgb[0]);
 917         av_freep(&s->rgb[1]);
 918         av_freep(&s->rgb[2]);
 919         s->rgb_sz = 0;
 920         av_freep(&s->dither_scratch_base[0][0]);
 921         av_freep(&s->dither_scratch_base[0][1]);
 922         av_freep(&s->dither_scratch_base[1][0]);
 923         av_freep(&s->dither_scratch_base[1][1]);
 924         av_freep(&s->dither_scratch_base[2][0]);
 925         av_freep(&s->dither_scratch_base[2][1]);
 926
 927         s->rgb[0] = av_malloc(rgb_sz);
 928         s->rgb[1] = av_malloc(rgb_sz);
 929         s->rgb[2] = av_malloc(rgb_sz);
 930         s->dither_scratch_base[0][0] =
 931             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[0][0]) * (in->width + 4));
 932         s->dither_scratch_base[0][1] =
 933             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[0][1]) * (in->width + 4));
 934         s->dither_scratch_base[1][0] =
 935             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[1][0]) * (uvw + 4));
 936         s->dither_scratch_base[1][1] =
 937             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[1][1]) * (uvw + 4));
 938         s->dither_scratch_base[2][0] =
 939             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[2][0]) * (uvw + 4));
 940         s->dither_scratch_base[2][1] =
 941             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[2][1]) * (uvw + 4));
 942         s->dither_scratch[0][0] = &s->dither_scratch_base[0][0][1];
 943         s->dither_scratch[0][1] = &s->dither_scratch_base[0][1][1];
 944         s->dither_scratch[1][0] = &s->dither_scratch_base[1][0][1];
 945         s->dither_scratch[1][1] = &s->dither_scratch_base[1][1][1];
 946         s->dither_scratch[2][0] = &s->dither_scratch_base[2][0][1];
 947         s->dither_scratch[2][1] = &s->dither_scratch_base[2][1][1];
 948         if (!s->rgb[0] || !s->rgb[1] || !s->rgb[2] ||
 949             !s->dither_scratch_base[0][0] || !s->dither_scratch_base[0][1] ||
 950             !s->dither_scratch_base[1][0] || !s->dither_scratch_base[1][1] ||
 951             !s->dither_scratch_base[2][0] || !s->dither_scratch_base[2][1]) {
 952             uninit(ctx);
 953             return AVERROR(ENOMEM);
 954         }
 955         s->rgb_sz = rgb_sz;
 956     }
 957     res = create_filtergraph(ctx, in, out);
 958     if (res < 0)
 959         return res;
 960     s->rgb_stride = rgb_stride / sizeof(int16_t);
 961     td.in = in;
 962     td.out = out;
 963     td.in_linesize[0] = in->linesize[0];
 964     td.in_linesize[1] = in->linesize[1];
 965     td.in_linesize[2] = in->linesize[2];
 966     td.out_linesize[0] = out->linesize[0];
 967     td.out_linesize[1] = out->linesize[1];
 968     td.out_linesize[2] = out->linesize[2];
 969     td.in_ss_h = av_pix_fmt_desc_get(in->format)->log2_chroma_h;
 970     td.out_ss_h = av_pix_fmt_desc_get(out->format)->log2_chroma_h;
 971     if (s->yuv2yuv_passthrough) {
 972         res = av_frame_copy(out, in);
 973         if (res < 0)
 974             return res;
 975     } else {
 976         ctx->internal->execute(ctx, convert, &td, NULL,
 977                                FFMIN((in->height + 1) >> 1, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 978     }
 979     av_frame_free(&in);
 980
 981     return ff_filter_frame(outlink, out);
 982 }
 983
 984 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 985 {
 986     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 987         AV_PIX_FMT_YUV420P,   AV_PIX_FMT_YUV422P,   AV_PIX_FMT_YUV444P,
 988         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 989         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 990         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,  AV_PIX_FMT_YUVJ422P,  AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 991         AV_PIX_FMT_NONE
 992     };
 993     int res;
 994     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 995     AVFilterFormats *formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 996
 997     if (!formats)
 998         return AVERROR(ENOMEM);
 999     if (s->user_format == AV_PIX_FMT_NONE)
1000         return ff_set_common_formats(ctx, formats);
1001     res = ff_formats_ref(formats, &ctx->inputs[0]->out_formats);
1002     if (res < 0)
1003         return res;
1004     formats = NULL;
1005     res = ff_add_format(&formats, s->user_format);
1006     if (res < 0)
1007         return res;
1008
1009     return ff_formats_ref(formats, &ctx->outputs[0]->in_formats);
1010 }
1011
1012 static int config_props(AVFilterLink *outlink)
1013 {
1014     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
1015
1016     outlink->w = inlink->w;
1017     outlink->h = inlink->h;
1018     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
1019     outlink->time_base = inlink->time_base;
1020
1021     return 0;
1022 }
1023
1024 #define OFFSET(x) offsetof(ColorSpaceContext, x)
1025 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
1026 #define ENUM(x, y, z) { x, "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = y }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, z }
1027
1028 static const AVOption colorspace_options[] = {
1029     { "all",        "Set all color properties together",
1030       OFFSET(user_all),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = CS_UNSPECIFIED },
1031       CS_UNSPECIFIED, CS_NB - 1, FLAGS, "all" },
1032     ENUM("bt470m",      CS_BT470M,             "all"),
1033     ENUM("bt470bg",     CS_BT470BG,            "all"),
1034     ENUM("bt601-6-525", CS_BT601_6_525,        "all"),
1035     ENUM("bt601-6-625", CS_BT601_6_625,        "all"),
1036     ENUM("bt709",       CS_BT709,              "all"),
1037     ENUM("smpte170m",   CS_SMPTE170M,          "all"),
1038     ENUM("smpte240m",   CS_SMPTE240M,          "all"),
1039     ENUM("bt2020",      CS_BT2020,             "all"),
1040
1041     { "space",      "Output colorspace",
1042       OFFSET(user_csp),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED },
1043       AVCOL_SPC_RGB, AVCOL_SPC_NB - 1, FLAGS,  "csp"},
1044     ENUM("bt709",       AVCOL_SPC_BT709,       "csp"),
1045     ENUM("fcc",         AVCOL_SPC_FCC,         "csp"),
1046     ENUM("bt470bg",     AVCOL_SPC_BT470BG,     "csp"),
1047     ENUM("smpte170m",   AVCOL_SPC_SMPTE170M,   "csp"),
1048     ENUM("smpte240m",   AVCOL_SPC_SMPTE240M,   "csp"),
1049     ENUM("bt2020ncl",   AVCOL_SPC_BT2020_NCL,  "csp"),
1050
1051     { "range",      "Output color range",
1052       OFFSET(user_rng),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED },
1053       AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED, AVCOL_RANGE_NB - 1, FLAGS, "rng" },
1054     ENUM("tv",          AVCOL_RANGE_MPEG,      "rng"),
1055     ENUM("mpeg",        AVCOL_RANGE_MPEG,      "rng"),
1056     ENUM("pc",          AVCOL_RANGE_JPEG,      "rng"),
1057     ENUM("jpeg",        AVCOL_RANGE_JPEG,      "rng"),
1058
1059     { "primaries",  "Output color primaries",
1060       OFFSET(user_prm),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED },
1061       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "prm" },
1062     ENUM("bt709",        AVCOL_PRI_BT709,      "prm"),
1063     ENUM("bt470m",       AVCOL_PRI_BT470M,     "prm"),
1064     ENUM("bt470bg",      AVCOL_PRI_BT470BG,    "prm"),
1065     ENUM("smpte170m",    AVCOL_PRI_SMPTE170M,  "prm"),
1066     ENUM("smpte240m",    AVCOL_PRI_SMPTE240M,  "prm"),
1067     ENUM("bt2020",       AVCOL_PRI_BT2020,     "prm"),
1068
1069     { "trc",        "Output transfer characteristics",
1070       OFFSET(user_trc),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED },
1071       AVCOL_TRC_RESERVED0, AVCOL_TRC_NB - 1, FLAGS, "trc" },
1072     ENUM("bt709",        AVCOL_TRC_BT709,        "trc"),
1073     ENUM("bt470m",       AVCOL_TRC_GAMMA22,      "trc"),
1074     ENUM("gamma22",      AVCOL_TRC_GAMMA22,      "trc"),
1075     ENUM("bt470bg",      AVCOL_TRC_GAMMA28,      "trc"),
1076     ENUM("gamma28",      AVCOL_TRC_GAMMA28,      "trc"),
1077     ENUM("smpte170m",    AVCOL_TRC_SMPTE170M,    "trc"),
1078     ENUM("smpte240m",    AVCOL_TRC_SMPTE240M,    "trc"),
1079     ENUM("srgb",         AVCOL_TRC_IEC61966_2_1, "trc"),
1080     ENUM("iec61966-2-1", AVCOL_TRC_IEC61966_2_1, "trc"),
1081     ENUM("bt2020-10",    AVCOL_TRC_BT2020_10,    "trc"),
1082     ENUM("bt2020-12",    AVCOL_TRC_BT2020_12,    "trc"),
1083
1084     { "format",   "Output pixel format",
1085       OFFSET(user_format), AV_OPT_TYPE_INT,  { .i64 = AV_PIX_FMT_NONE },
1086       AV_PIX_FMT_NONE, AV_PIX_FMT_GBRAP12LE, FLAGS, "fmt" },
1087     ENUM("yuv420p",   AV_PIX_FMT_YUV420P,   "fmt"),
1088     ENUM("yuv420p10", AV_PIX_FMT_YUV420P10, "fmt"),
1089     ENUM("yuv420p12", AV_PIX_FMT_YUV420P12, "fmt"),
1090     ENUM("yuv422p",   AV_PIX_FMT_YUV422P,   "fmt"),
1091     ENUM("yuv422p10", AV_PIX_FMT_YUV422P10, "fmt"),
1092     ENUM("yuv422p12", AV_PIX_FMT_YUV422P12, "fmt"),
1093     ENUM("yuv444p",   AV_PIX_FMT_YUV444P,   "fmt"),
1094     ENUM("yuv444p10", AV_PIX_FMT_YUV444P10, "fmt"),
1095     ENUM("yuv444p12", AV_PIX_FMT_YUV444P12, "fmt"),
1096
1097     { "fast",     "Ignore primary chromaticity and gamma correction",
1098       OFFSET(fast_mode), AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0    },
1099       0, 1, FLAGS },
1100
1101     { "dither",   "Dithering mode",
1102       OFFSET(dither), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = DITHER_NONE },
1103       DITHER_NONE, DITHER_NB - 1, FLAGS, "dither" },
1104     ENUM("none", DITHER_NONE, "dither"),
1105     ENUM("fsb",  DITHER_FSB,  "dither"),
1106
1107     { "wpadapt", "Whitepoint adaptation method",
1108       OFFSET(wp_adapt), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = WP_ADAPT_BRADFORD },
1109       WP_ADAPT_BRADFORD, NB_WP_ADAPT - 1, FLAGS, "wpadapt" },
1110     ENUM("bradford", WP_ADAPT_BRADFORD, "wpadapt"),
1111     ENUM("vonkries", WP_ADAPT_VON_KRIES, "wpadapt"),
1112     ENUM("identity", WP_ADAPT_IDENTITY, "wpadapt"),
1113
1114     { "iall",       "Set all input color properties together",
1115       OFFSET(user_iall),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = CS_UNSPECIFIED },
1116       CS_UNSPECIFIED, CS_NB - 1, FLAGS, "all" },
1117     { "ispace",     "Input colorspace",
1118       OFFSET(user_icsp),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED },
1119       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "csp" },
1120     { "irange",     "Input color range",
1121       OFFSET(user_irng),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED },
1122       AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED, AVCOL_RANGE_NB - 1, FLAGS, "rng" },
1123     { "iprimaries", "Input color primaries",
1124       OFFSET(user_iprm),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED },
1125       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "prm" },
1126     { "itrc",       "Input transfer characteristics",
1127       OFFSET(user_itrc),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED },
1128       AVCOL_TRC_RESERVED0, AVCOL_TRC_NB - 1, FLAGS, "trc" },
1129
1130     { NULL }
1131 };
1132
1133 AVFILTER_DEFINE_CLASS(colorspace);
1134
1135 static const AVFilterPad inputs[] = {
1136     {
1137         .name         = "default",
1138         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1139         .filter_frame = filter_frame,
1140     },
1141     { NULL }
1142 };
1143
1144 static const AVFilterPad outputs[] = {
1145     {
1146         .name         = "default",
1147         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1148         .config_props = config_props,
1149     },
1150     { NULL }
1151 };
1152
1153 AVFilter ff_vf_colorspace = {
1154     .name            = "colorspace",
1155     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert between colorspaces."),
1156     .init            = init,
1157     .uninit          = uninit,
1158     .query_formats   = query_formats,
1159     .priv_size       = sizeof(ColorSpaceContext),
1160     .priv_class      = &colorspace_class,
1161     .inputs          = inputs,
1162     .outputs         = outputs,
1163     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1164 };