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 #include "colorspace.h"
  37
  38 enum DitherMode {
  39     DITHER_NONE,
  40     DITHER_FSB,
  41     DITHER_NB,
  42 };
  43
  44 enum Colorspace {
  45     CS_UNSPECIFIED,
  46     CS_BT470M,
  47     CS_BT470BG,
  48     CS_BT601_6_525,
  49     CS_BT601_6_625,
  50     CS_BT709,
  51     CS_SMPTE170M,
  52     CS_SMPTE240M,
  53     CS_BT2020,
  54     CS_NB,
  55 };
  56
  57 enum Whitepoint {
  58     WP_D65,
  59     WP_C,
  60     WP_DCI,
  61     WP_E,
  62     WP_NB,
  63 };
  64
  65 enum WhitepointAdaptation {
  66     WP_ADAPT_BRADFORD,
  67     WP_ADAPT_VON_KRIES,
  68     NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY,
  69     WP_ADAPT_IDENTITY = NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY,
  70     NB_WP_ADAPT,
  71 };
  72
  73 static const enum AVColorTransferCharacteristic default_trc[CS_NB + 1] = {
  74     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED,
  75     [CS_BT470M]      = AVCOL_TRC_GAMMA22,
  76     [CS_BT470BG]     = AVCOL_TRC_GAMMA28,
  77     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  78     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  79     [CS_BT709]       = AVCOL_TRC_BT709,
  80     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  81     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_TRC_SMPTE240M,
  82     [CS_BT2020]      = AVCOL_TRC_BT2020_10,
  83     [CS_NB]          = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED,
  84 };
  85
  86 static const enum AVColorPrimaries default_prm[CS_NB + 1] = {
  87     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED,
  88     [CS_BT470M]      = AVCOL_PRI_BT470M,
  89     [CS_BT470BG]     = AVCOL_PRI_BT470BG,
  90     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_PRI_SMPTE170M,
  91     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_PRI_BT470BG,
  92     [CS_BT709]       = AVCOL_PRI_BT709,
  93     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_PRI_SMPTE170M,
  94     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_PRI_SMPTE240M,
  95     [CS_BT2020]      = AVCOL_PRI_BT2020,
  96     [CS_NB]          = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED,
  97 };
  98
  99 static const enum AVColorSpace default_csp[CS_NB + 1] = {
 100     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED,
 101     [CS_BT470M]      = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 102     [CS_BT470BG]     = AVCOL_SPC_BT470BG,
 103     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 104     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_SPC_BT470BG,
 105     [CS_BT709]       = AVCOL_SPC_BT709,
 106     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 107     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_SPC_SMPTE240M,
 108     [CS_BT2020]      = AVCOL_SPC_BT2020_NCL,
 109     [CS_NB]          = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED,
 110 };
 111
 112 struct ColorPrimaries {
 113     enum Whitepoint wp;
 114     struct PrimaryCoefficients coeff;
 115 };
 116
 117 struct TransferCharacteristics {
 118     double alpha, beta, gamma, delta;
 119 };
 120
 121 typedef struct ColorSpaceContext {
 122     const AVClass *class;
 123
 124     ColorSpaceDSPContext dsp;
 125
 126     enum Colorspace user_all, user_iall;
 127     enum AVColorSpace in_csp, out_csp, user_csp, user_icsp;
 128     enum AVColorRange in_rng, out_rng, user_rng, user_irng;
 129     enum AVColorTransferCharacteristic in_trc, out_trc, user_trc, user_itrc;
 130     enum AVColorPrimaries in_prm, out_prm, user_prm, user_iprm;
 131     enum AVPixelFormat in_format, user_format;
 132     int fast_mode;
 133     enum DitherMode dither;
 134     enum WhitepointAdaptation wp_adapt;
 135
 136     int16_t *rgb[3];
 137     ptrdiff_t rgb_stride;
 138     unsigned rgb_sz;
 139     int *dither_scratch[3][2], *dither_scratch_base[3][2];
 140
 141     const struct ColorPrimaries *in_primaries, *out_primaries;
 142     int lrgb2lrgb_passthrough;
 143     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, lrgb2lrgb_coeffs)[3][3][8];
 144
 145     const struct TransferCharacteristics *in_txchr, *out_txchr;
 146     int rgb2rgb_passthrough;
 147     int16_t *lin_lut, *delin_lut;
 148
 149     const struct LumaCoefficients *in_lumacoef, *out_lumacoef;
 150     int yuv2yuv_passthrough, yuv2yuv_fastmode;
 151     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv2rgb_coeffs)[3][3][8];
 152     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, rgb2yuv_coeffs)[3][3][8];
 153     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv2yuv_coeffs)[3][3][8];
 154     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv_offset)[2 /* in, out */][8];
 155     yuv2rgb_fn yuv2rgb;
 156     rgb2yuv_fn rgb2yuv;
 157     rgb2yuv_fsb_fn rgb2yuv_fsb;
 158     yuv2yuv_fn yuv2yuv;
 159     double yuv2rgb_dbl_coeffs[3][3], rgb2yuv_dbl_coeffs[3][3];
 160     int in_y_rng, in_uv_rng, out_y_rng, out_uv_rng;
 161
 162     int did_warn_range;
 163 } ColorSpaceContext;
 164
 165 // FIXME deal with odd width/heights
 166 // FIXME faster linearize/delinearize implementation (integer pow)
 167 // FIXME bt2020cl support (linearization between yuv/rgb step instead of between rgb/xyz)
 168 // FIXME test that the values in (de)lin_lut don't exceed their container storage
 169 // type size (only useful if we keep the LUT and don't move to fast integer pow)
 170 // FIXME dithering if bitdepth goes down?
 171 // FIXME bitexact for fate integration?
 172
 173 static const double ycgco_matrix[3][3] =
 174 {
 175     {  0.25, 0.5,  0.25 },
 176     { -0.25, 0.5, -0.25 },
 177     {  0.5,  0,   -0.5  },
 178 };
 179
 180 static const double gbr_matrix[3][3] =
 181 {
 182     { 0,    1,   0   },
 183     { 0,   -0.5, 0.5 },
 184     { 0.5, -0.5, 0   },
 185 };
 186
 187 /*
 188  * All constants explained in e.g. https://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/ch02s06.html
 189  * The older ones (bt470bg/m) are also explained in their respective ITU docs
 190  * (e.g. https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.470-5-199802-S!!PDF-E.pdf)
 191  * whereas the newer ones can typically be copied directly from wikipedia :)
 192  */
 193 static const struct LumaCoefficients luma_coefficients[AVCOL_SPC_NB] = {
 194     [AVCOL_SPC_FCC]        = { 0.30,   0.59,   0.11   },
 195     [AVCOL_SPC_BT470BG]    = { 0.299,  0.587,  0.114  },
 196     [AVCOL_SPC_SMPTE170M]  = { 0.299,  0.587,  0.114  },
 197     [AVCOL_SPC_BT709]      = { 0.2126, 0.7152, 0.0722 },
 198     [AVCOL_SPC_SMPTE240M]  = { 0.212,  0.701,  0.087  },
 199     [AVCOL_SPC_YCOCG]      = { 0.25,   0.5,    0.25   },
 200     [AVCOL_SPC_RGB]        = { 1,      1,      1      },
 201     [AVCOL_SPC_BT2020_NCL] = { 0.2627, 0.6780, 0.0593 },
 202     [AVCOL_SPC_BT2020_CL]  = { 0.2627, 0.6780, 0.0593 },
 203 };
 204
 205 static const struct LumaCoefficients *get_luma_coefficients(enum AVColorSpace csp)
 206 {
 207     const struct LumaCoefficients *coeffs;
 208
 209     if (csp >= AVCOL_SPC_NB)
 210         return NULL;
 211     coeffs = &luma_coefficients[csp];
 212     if (!coeffs->cr)
 213         return NULL;
 214
 215     return coeffs;
 216 }
 217
 218 static void fill_rgb2yuv_table(const struct LumaCoefficients *coeffs,
 219                                double rgb2yuv[3][3])
 220 {
 221     double bscale, rscale;
 222
 223     // special ycgco matrix
 224     if (coeffs->cr == 0.25 && coeffs->cg == 0.5 && coeffs->cb == 0.25) {
 225         memcpy(rgb2yuv, ycgco_matrix, sizeof(double) * 9);
 226         return;
 227     } else if (coeffs->cr == 1 && coeffs->cg == 1 && coeffs->cb == 1) {
 228         memcpy(rgb2yuv, gbr_matrix, sizeof(double) * 9);
 229         return;
 230     }
 231
 232     rgb2yuv[0][0] = coeffs->cr;
 233     rgb2yuv[0][1] = coeffs->cg;
 234     rgb2yuv[0][2] = coeffs->cb;
 235     bscale = 0.5 / (coeffs->cb - 1.0);
 236     rscale = 0.5 / (coeffs->cr - 1.0);
 237     rgb2yuv[1][0] = bscale * coeffs->cr;
 238     rgb2yuv[1][1] = bscale * coeffs->cg;
 239     rgb2yuv[1][2] = 0.5;
 240     rgb2yuv[2][0] = 0.5;
 241     rgb2yuv[2][1] = rscale * coeffs->cg;
 242     rgb2yuv[2][2] = rscale * coeffs->cb;
 243 }
 244
 245 // FIXME I'm pretty sure gamma22/28 also have a linear toe slope, but I can't
 246 // find any actual tables that document their real values...
 247 // See http://www.13thmonkey.org/~boris/gammacorrection/ first graph why it matters
 248 static const struct TransferCharacteristics transfer_characteristics[AVCOL_TRC_NB] = {
 249     [AVCOL_TRC_BT709]     = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 250     [AVCOL_TRC_GAMMA22]   = { 1.0,    0.0,    1.0 / 2.2, 0.0 },
 251     [AVCOL_TRC_GAMMA28]   = { 1.0,    0.0,    1.0 / 2.8, 0.0 },
 252     [AVCOL_TRC_SMPTE170M] = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 253     [AVCOL_TRC_SMPTE240M] = { 1.1115, 0.0228, 0.45, 4.0 },
 254     [AVCOL_TRC_IEC61966_2_1] = { 1.055, 0.0031308, 1.0 / 2.4, 12.92 },
 255     [AVCOL_TRC_IEC61966_2_4] = { 1.099, 0.018, 0.45, 4.5 },
 256     [AVCOL_TRC_BT2020_10] = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 257     [AVCOL_TRC_BT2020_12] = { 1.0993, 0.0181, 0.45, 4.5 },
 258 };
 259
 260 static const struct TransferCharacteristics *
 261     get_transfer_characteristics(enum AVColorTransferCharacteristic trc)
 262 {
 263     const struct TransferCharacteristics *coeffs;
 264
 265     if (trc >= AVCOL_TRC_NB)
 266         return NULL;
 267     coeffs = &transfer_characteristics[trc];
 268     if (!coeffs->alpha)
 269         return NULL;
 270
 271     return coeffs;
 272 }
 273
 274 static const struct WhitepointCoefficients whitepoint_coefficients[WP_NB] = {
 275     [WP_D65] = { 0.3127, 0.3290 },
 276     [WP_C]   = { 0.3100, 0.3160 },
 277     [WP_DCI] = { 0.3140, 0.3510 },
 278     [WP_E]   = { 1/3.0f, 1/3.0f },
 279 };
 280
 281 static const struct ColorPrimaries color_primaries[AVCOL_PRI_NB] = {
 282     [AVCOL_PRI_BT709]     = { WP_D65, { 0.640, 0.330, 0.300, 0.600, 0.150, 0.060 } },
 283     [AVCOL_PRI_BT470M]    = { WP_C,   { 0.670, 0.330, 0.210, 0.710, 0.140, 0.080 } },
 284     [AVCOL_PRI_BT470BG]   = { WP_D65, { 0.640, 0.330, 0.290, 0.600, 0.150, 0.060 } },
 285     [AVCOL_PRI_SMPTE170M] = { WP_D65, { 0.630, 0.340, 0.310, 0.595, 0.155, 0.070 } },
 286     [AVCOL_PRI_SMPTE240M] = { WP_D65, { 0.630, 0.340, 0.310, 0.595, 0.155, 0.070 } },
 287     [AVCOL_PRI_SMPTE428]  = { WP_E,   { 0.735, 0.265, 0.274, 0.718, 0.167, 0.009 } },
 288     [AVCOL_PRI_SMPTE431]  = { WP_DCI, { 0.680, 0.320, 0.265, 0.690, 0.150, 0.060 } },
 289     [AVCOL_PRI_SMPTE432]  = { WP_D65, { 0.680, 0.320, 0.265, 0.690, 0.150, 0.060 } },
 290     [AVCOL_PRI_FILM]      = { WP_C,   { 0.681, 0.319, 0.243, 0.692, 0.145, 0.049 } },
 291     [AVCOL_PRI_BT2020]    = { WP_D65, { 0.708, 0.292, 0.170, 0.797, 0.131, 0.046 } },
 292     [AVCOL_PRI_JEDEC_P22] = { WP_D65, { 0.630, 0.340, 0.295, 0.605, 0.155, 0.077 } },
 293 };
 294
 295 static const struct ColorPrimaries *get_color_primaries(enum AVColorPrimaries prm)
 296 {
 297     const struct ColorPrimaries *p;
 298
 299     if (prm >= AVCOL_PRI_NB)
 300         return NULL;
 301     p = &color_primaries[prm];
 302     if (!p->coeff.xr)
 303         return NULL;
 304
 305     return p;
 306 }
 307
 308 static int fill_gamma_table(ColorSpaceContext *s)
 309 {
 310     int n;
 311     double in_alpha = s->in_txchr->alpha, in_beta = s->in_txchr->beta;
 312     double in_gamma = s->in_txchr->gamma, in_delta = s->in_txchr->delta;
 313     double in_ialpha = 1.0 / in_alpha, in_igamma = 1.0 / in_gamma, in_idelta = 1.0 / in_delta;
 314     double out_alpha = s->out_txchr->alpha, out_beta = s->out_txchr->beta;
 315     double out_gamma = s->out_txchr->gamma, out_delta = s->out_txchr->delta;
 316
 317     s->lin_lut = av_malloc(sizeof(*s->lin_lut) * 32768 * 2);
 318     if (!s->lin_lut)
 319         return AVERROR(ENOMEM);
 320     s->delin_lut = &s->lin_lut[32768];
 321     for (n = 0; n < 32768; n++) {
 322         double v = (n - 2048.0) / 28672.0, d, l;
 323
 324         // delinearize
 325         if (v <= -out_beta) {
 326             d = -out_alpha * pow(-v, out_gamma) + (out_alpha - 1.0);
 327         } else if (v < out_beta) {
 328             d = out_delta * v;
 329         } else {
 330             d = out_alpha * pow(v, out_gamma) - (out_alpha - 1.0);
 331         }
 332         s->delin_lut[n] = av_clip_int16(lrint(d * 28672.0));
 333
 334         // linearize
 335         if (v <= -in_beta) {
 336             l = -pow((1.0 - in_alpha - v) * in_ialpha, in_igamma);
 337         } else if (v < in_beta) {
 338             l = v * in_idelta;
 339         } else {
 340             l = pow((v + in_alpha - 1.0) * in_ialpha, in_igamma);
 341         }
 342         s->lin_lut[n] = av_clip_int16(lrint(l * 28672.0));
 343     }
 344
 345     return 0;
 346 }
 347
 348 /*
 349  * See http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_ChromAdapt.html
 350  * This function uses the Bradford mechanism.
 351  */
 352 static void fill_whitepoint_conv_table(double out[3][3], enum WhitepointAdaptation wp_adapt,
 353                                        enum Whitepoint src, enum Whitepoint dst)
 354 {
 355     static const double ma_tbl[NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY][3][3] = {
 356         [WP_ADAPT_BRADFORD] = {
 357             {  0.8951,  0.2664, -0.1614 },
 358             { -0.7502,  1.7135,  0.0367 },
 359             {  0.0389, -0.0685,  1.0296 },
 360         }, [WP_ADAPT_VON_KRIES] = {
 361             {  0.40024,  0.70760, -0.08081 },
 362             { -0.22630,  1.16532,  0.04570 },
 363             {  0.00000,  0.00000,  0.91822 },
 364         },
 365     };
 366     const double (*ma)[3] = ma_tbl[wp_adapt];
 367     const struct WhitepointCoefficients *wp_src = &whitepoint_coefficients[src];
 368     double zw_src = 1.0 - wp_src->xw - wp_src->yw;
 369     const struct WhitepointCoefficients *wp_dst = &whitepoint_coefficients[dst];
 370     double zw_dst = 1.0 - wp_dst->xw - wp_dst->yw;
 371     double mai[3][3], fac[3][3], tmp[3][3];
 372     double rs, gs, bs, rd, gd, bd;
 373
 374     ff_matrix_invert_3x3(ma, mai);
 375     rs = ma[0][0] * wp_src->xw + ma[0][1] * wp_src->yw + ma[0][2] * zw_src;
 376     gs = ma[1][0] * wp_src->xw + ma[1][1] * wp_src->yw + ma[1][2] * zw_src;
 377     bs = ma[2][0] * wp_src->xw + ma[2][1] * wp_src->yw + ma[2][2] * zw_src;
 378     rd = ma[0][0] * wp_dst->xw + ma[0][1] * wp_dst->yw + ma[0][2] * zw_dst;
 379     gd = ma[1][0] * wp_dst->xw + ma[1][1] * wp_dst->yw + ma[1][2] * zw_dst;
 380     bd = ma[2][0] * wp_dst->xw + ma[2][1] * wp_dst->yw + ma[2][2] * zw_dst;
 381     fac[0][0] = rd / rs;
 382     fac[1][1] = gd / gs;
 383     fac[2][2] = bd / bs;
 384     fac[0][1] = fac[0][2] = fac[1][0] = fac[1][2] = fac[2][0] = fac[2][1] = 0.0;
 385     ff_matrix_mul_3x3(tmp, ma, fac);
 386     ff_matrix_mul_3x3(out, tmp, mai);
 387 }
 388
 389 static void apply_lut(int16_t *buf[3], ptrdiff_t stride,
 390                       int w, int h, const int16_t *lut)
 391 {
 392     int y, x, n;
 393
 394     for (n = 0; n < 3; n++) {
 395         int16_t *data = buf[n];
 396
 397         for (y = 0; y < h; y++) {
 398             for (x = 0; x < w; x++)
 399                 data[x] = lut[av_clip_uintp2(2048 + data[x], 15)];
 400
 401             data += stride;
 402         }
 403     }
 404 }
 405
 406 struct ThreadData {
 407     AVFrame *in, *out;
 408     ptrdiff_t in_linesize[3], out_linesize[3];
 409     int in_ss_h, out_ss_h;
 410 };
 411
 412 static int convert(AVFilterContext *ctx, void *data, int job_nr, int n_jobs)
 413 {
 414     struct ThreadData *td = data;
 415     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 416     uint8_t *in_data[3], *out_data[3];
 417     int16_t *rgb[3];
 418     int h_in = (td->in->height + 1) >> 1;
 419     int h1 = 2 * (job_nr * h_in / n_jobs), h2 = 2 * ((job_nr + 1) * h_in / n_jobs);
 420     int w = td->in->width, h = h2 - h1;
 421
 422     in_data[0]  = td->in->data[0]  + td->in_linesize[0]  *  h1;
 423     in_data[1]  = td->in->data[1]  + td->in_linesize[1]  * (h1 >> td->in_ss_h);
 424     in_data[2]  = td->in->data[2]  + td->in_linesize[2]  * (h1 >> td->in_ss_h);
 425     out_data[0] = td->out->data[0] + td->out_linesize[0] *  h1;
 426     out_data[1] = td->out->data[1] + td->out_linesize[1] * (h1 >> td->out_ss_h);
 427     out_data[2] = td->out->data[2] + td->out_linesize[2] * (h1 >> td->out_ss_h);
 428     rgb[0]      = s->rgb[0]        + s->rgb_stride       *  h1;
 429     rgb[1]      = s->rgb[1]        + s->rgb_stride       *  h1;
 430     rgb[2]      = s->rgb[2]        + s->rgb_stride       *  h1;
 431
 432     // FIXME for simd, also make sure we do pictures with negative stride
 433     // top-down so we don't overwrite lines with padding of data before it
 434     // in the same buffer (same as swscale)
 435
 436     if (s->yuv2yuv_fastmode) {
 437         // FIXME possibly use a fast mode in case only the y range changes?
 438         // since in that case, only the diagonal entries in yuv2yuv_coeffs[]
 439         // are non-zero
 440         s->yuv2yuv(out_data, td->out_linesize, in_data, td->in_linesize, w, h,
 441                    s->yuv2yuv_coeffs, s->yuv_offset);
 442     } else {
 443         // FIXME maybe (for caching efficiency) do pipeline per-line instead of
 444         // full buffer per function? (Or, since yuv2rgb requires 2 lines: per
 445         // 2 lines, for yuv420.)
 446         /*
 447          * General design:
 448          * - yuv2rgb converts from whatever range the input was ([16-235/240] or
 449          *   [0,255] or the 10/12bpp equivalents thereof) to an integer version
 450          *   of RGB in psuedo-restricted 15+sign bits. That means that the float
 451          *   range [0.0,1.0] is in [0,28762], and the remainder of the int16_t
 452          *   range is used for overflow/underflow outside the representable
 453          *   range of this RGB type. rgb2yuv is the exact opposite.
 454          * - gamma correction is done using a LUT since that appears to work
 455          *   fairly fast.
 456          * - If the input is chroma-subsampled (420/422), the yuv2rgb conversion
 457          *   (or rgb2yuv conversion) uses nearest-neighbour sampling to read
 458          *   read chroma pixels at luma resolution. If you want some more fancy
 459          *   filter, you can use swscale to convert to yuv444p.
 460          * - all coefficients are 14bit (so in the [-2.0,2.0] range).
 461          */
 462         s->yuv2rgb(rgb, s->rgb_stride, in_data, td->in_linesize, w, h,
 463                    s->yuv2rgb_coeffs, s->yuv_offset[0]);
 464         if (!s->rgb2rgb_passthrough) {
 465             apply_lut(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->lin_lut);
 466             if (!s->lrgb2lrgb_passthrough)
 467                 s->dsp.multiply3x3(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->lrgb2lrgb_coeffs);
 468             apply_lut(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->delin_lut);
 469         }
 470         if (s->dither == DITHER_FSB) {
 471             s->rgb2yuv_fsb(out_data, td->out_linesize, rgb, s->rgb_stride, w, h,
 472                            s->rgb2yuv_coeffs, s->yuv_offset[1], s->dither_scratch);
 473         } else {
 474             s->rgb2yuv(out_data, td->out_linesize, rgb, s->rgb_stride, w, h,
 475                        s->rgb2yuv_coeffs, s->yuv_offset[1]);
 476         }
 477     }
 478
 479     return 0;
 480 }
 481
 482 static int get_range_off(AVFilterContext *ctx, int *off,
 483                          int *y_rng, int *uv_rng,
 484                          enum AVColorRange rng, int depth)
 485 {
 486     switch (rng) {
 487     case AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED: {
 488         ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 489
 490         if (!s->did_warn_range) {
 491             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Input range not set, assuming tv/mpeg\n");
 492             s->did_warn_range = 1;
 493         }
 494     }
 495         // fall-through
 496     case AVCOL_RANGE_MPEG:
 497         *off = 16 << (depth - 8);
 498         *y_rng = 219 << (depth - 8);
 499         *uv_rng = 224 << (depth - 8);
 500         break;
 501     case AVCOL_RANGE_JPEG:
 502         *off = 0;
 503         *y_rng = *uv_rng = (256 << (depth - 8)) - 1;
 504         break;
 505     default:
 506         return AVERROR(EINVAL);
 507     }
 508
 509     return 0;
 510 }
 511
 512 static int create_filtergraph(AVFilterContext *ctx,
 513                               const AVFrame *in, const AVFrame *out)
 514 {
 515     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 516     const AVPixFmtDescriptor *in_desc  = av_pix_fmt_desc_get(in->format);
 517     const AVPixFmtDescriptor *out_desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 518     int emms = 0, m, n, o, res, fmt_identical, redo_yuv2rgb = 0, redo_rgb2yuv = 0;
 519
 520 #define supported_depth(d) ((d) == 8 || (d) == 10 || (d) == 12)
 521 #define supported_subsampling(lcw, lch) \
 522     (((lcw) == 0 && (lch) == 0) || ((lcw) == 1 && (lch) == 0) || ((lcw) == 1 && (lch) == 1))
 523 #define supported_format(d) \
 524     ((d) != NULL && (d)->nb_components == 3 && \
 525      !((d)->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB) && \
 526      supported_depth((d)->comp[0].depth) && \
 527      supported_subsampling((d)->log2_chroma_w, (d)->log2_chroma_h))
 528
 529     if (!supported_format(in_desc)) {
 530         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 531                "Unsupported input format %d (%s) or bitdepth (%d)\n",
 532                in->format, av_get_pix_fmt_name(in->format),
 533                in_desc ? in_desc->comp[0].depth : -1);
 534         return AVERROR(EINVAL);
 535     }
 536     if (!supported_format(out_desc)) {
 537         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 538                "Unsupported output format %d (%s) or bitdepth (%d)\n",
 539                out->format, av_get_pix_fmt_name(out->format),
 540                out_desc ? out_desc->comp[0].depth : -1);
 541         return AVERROR(EINVAL);
 542     }
 543
 544     if (in->color_primaries  != s->in_prm)  s->in_primaries  = NULL;
 545     if (out->color_primaries != s->out_prm) s->out_primaries = NULL;
 546     if (in->color_trc        != s->in_trc)  s->in_txchr      = NULL;
 547     if (out->color_trc       != s->out_trc) s->out_txchr     = NULL;
 548     if (in->colorspace       != s->in_csp ||
 549         in->color_range      != s->in_rng)  s->in_lumacoef   = NULL;
 550     if (out->colorspace      != s->out_csp ||
 551         out->color_range     != s->out_rng) s->out_lumacoef  = NULL;
 552
 553     if (!s->out_primaries || !s->in_primaries) {
 554         s->in_prm = in->color_primaries;
 555         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 556             s->in_prm = default_prm[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 557         if (s->user_iprm != AVCOL_PRI_UNSPECIFIED)
 558             s->in_prm = s->user_iprm;
 559         s->in_primaries = get_color_primaries(s->in_prm);
 560         if (!s->in_primaries) {
 561             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 562                    "Unsupported input primaries %d (%s)\n",
 563                    s->in_prm, av_color_primaries_name(s->in_prm));
 564             return AVERROR(EINVAL);
 565         }
 566         s->out_prm = out->color_primaries;
 567         s->out_primaries = get_color_primaries(s->out_prm);
 568         if (!s->out_primaries) {
 569             if (s->out_prm == AVCOL_PRI_UNSPECIFIED) {
 570                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 571                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Please specify output primaries\n");
 572                 } else {
 573                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 574                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 575                 }
 576             } else {
 577                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 578                        "Unsupported output primaries %d (%s)\n",
 579                        s->out_prm, av_color_primaries_name(s->out_prm));
 580             }
 581             return AVERROR(EINVAL);
 582         }
 583         s->lrgb2lrgb_passthrough = !memcmp(s->in_primaries, s->out_primaries,
 584                                            sizeof(*s->in_primaries));
 585         if (!s->lrgb2lrgb_passthrough) {
 586             double rgb2xyz[3][3], xyz2rgb[3][3], rgb2rgb[3][3];
 587             const struct WhitepointCoefficients *wp_out, *wp_in;
 588
 589             wp_out = &whitepoint_coefficients[s->out_primaries->wp];
 590             wp_in = &whitepoint_coefficients[s->in_primaries->wp];
 591             ff_fill_rgb2xyz_table(&s->out_primaries->coeff, wp_out, rgb2xyz);
 592             ff_matrix_invert_3x3(rgb2xyz, xyz2rgb);
 593             ff_fill_rgb2xyz_table(&s->in_primaries->coeff, wp_in, rgb2xyz);
 594             if (s->out_primaries->wp != s->in_primaries->wp &&
 595                 s->wp_adapt != WP_ADAPT_IDENTITY) {
 596                 double wpconv[3][3], tmp[3][3];
 597
 598                 fill_whitepoint_conv_table(wpconv, s->wp_adapt, s->in_primaries->wp,
 599                                            s->out_primaries->wp);
 600                 ff_matrix_mul_3x3(tmp, rgb2xyz, wpconv);
 601                 ff_matrix_mul_3x3(rgb2rgb, tmp, xyz2rgb);
 602             } else {
 603                 ff_matrix_mul_3x3(rgb2rgb, rgb2xyz, xyz2rgb);
 604             }
 605             for (m = 0; m < 3; m++)
 606                 for (n = 0; n < 3; n++) {
 607                     s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][0] = lrint(16384.0 * rgb2rgb[m][n]);
 608                     for (o = 1; o < 8; o++)
 609                         s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][o] = s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][0];
 610                 }
 611
 612             emms = 1;
 613         }
 614     }
 615
 616     if (!s->in_txchr) {
 617         av_freep(&s->lin_lut);
 618         s->in_trc = in->color_trc;
 619         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 620             s->in_trc = default_trc[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 621         if (s->user_itrc != AVCOL_TRC_UNSPECIFIED)
 622             s->in_trc = s->user_itrc;
 623         s->in_txchr = get_transfer_characteristics(s->in_trc);
 624         if (!s->in_txchr) {
 625             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 626                    "Unsupported input transfer characteristics %d (%s)\n",
 627                    s->in_trc, av_color_transfer_name(s->in_trc));
 628             return AVERROR(EINVAL);
 629         }
 630     }
 631
 632     if (!s->out_txchr) {
 633         av_freep(&s->lin_lut);
 634         s->out_trc = out->color_trc;
 635         s->out_txchr = get_transfer_characteristics(s->out_trc);
 636         if (!s->out_txchr) {
 637             if (s->out_trc == AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) {
 638                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 639                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 640                            "Please specify output transfer characteristics\n");
 641                 } else {
 642                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 643                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 644                 }
 645             } else {
 646                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 647                        "Unsupported output transfer characteristics %d (%s)\n",
 648                        s->out_trc, av_color_transfer_name(s->out_trc));
 649             }
 650             return AVERROR(EINVAL);
 651         }
 652     }
 653
 654     s->rgb2rgb_passthrough = s->fast_mode || (s->lrgb2lrgb_passthrough &&
 655                              !memcmp(s->in_txchr, s->out_txchr, sizeof(*s->in_txchr)));
 656     if (!s->rgb2rgb_passthrough && !s->lin_lut) {
 657         res = fill_gamma_table(s);
 658         if (res < 0)
 659             return res;
 660         emms = 1;
 661     }
 662
 663     if (!s->in_lumacoef) {
 664         s->in_csp = in->colorspace;
 665         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 666             s->in_csp = default_csp[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 667         if (s->user_icsp != AVCOL_SPC_UNSPECIFIED)
 668             s->in_csp = s->user_icsp;
 669         s->in_rng = in->color_range;
 670         if (s->user_irng != AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED)
 671             s->in_rng = s->user_irng;
 672         s->in_lumacoef = get_luma_coefficients(s->in_csp);
 673         if (!s->in_lumacoef) {
 674             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 675                    "Unsupported input colorspace %d (%s)\n",
 676                    s->in_csp, av_color_space_name(s->in_csp));
 677             return AVERROR(EINVAL);
 678         }
 679         redo_yuv2rgb = 1;
 680     }
 681
 682     if (!s->out_lumacoef) {
 683         s->out_csp = out->colorspace;
 684         s->out_rng = out->color_range;
 685         s->out_lumacoef = get_luma_coefficients(s->out_csp);
 686         if (!s->out_lumacoef) {
 687             if (s->out_csp == AVCOL_SPC_UNSPECIFIED) {
 688                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 689                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 690                            "Please specify output transfer characteristics\n");
 691                 } else {
 692                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 693                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 694                 }
 695             } else {
 696                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 697                        "Unsupported output transfer characteristics %d (%s)\n",
 698                        s->out_csp, av_color_space_name(s->out_csp));
 699             }
 700             return AVERROR(EINVAL);
 701         }
 702         redo_rgb2yuv = 1;
 703     }
 704
 705     fmt_identical = in_desc->log2_chroma_h == out_desc->log2_chroma_h &&
 706                     in_desc->log2_chroma_w == out_desc->log2_chroma_w;
 707     s->yuv2yuv_fastmode = s->rgb2rgb_passthrough && fmt_identical;
 708     s->yuv2yuv_passthrough = s->yuv2yuv_fastmode && s->in_rng == s->out_rng &&
 709                              !memcmp(s->in_lumacoef, s->out_lumacoef,
 710                                      sizeof(*s->in_lumacoef)) &&
 711                              in_desc->comp[0].depth == out_desc->comp[0].depth;
 712     if (!s->yuv2yuv_passthrough) {
 713         if (redo_yuv2rgb) {
 714             double rgb2yuv[3][3], (*yuv2rgb)[3] = s->yuv2rgb_dbl_coeffs;
 715             int off, bits, in_rng;
 716
 717             res = get_range_off(ctx, &off, &s->in_y_rng, &s->in_uv_rng,
 718                                 s->in_rng, in_desc->comp[0].depth);
 719             if (res < 0) {
 720                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 721                        "Unsupported input color range %d (%s)\n",
 722                        s->in_rng, av_color_range_name(s->in_rng));
 723                 return res;
 724             }
 725             for (n = 0; n < 8; n++)
 726                 s->yuv_offset[0][n] = off;
 727             fill_rgb2yuv_table(s->in_lumacoef, rgb2yuv);
 728             ff_matrix_invert_3x3(rgb2yuv, yuv2rgb);
 729             bits = 1 << (in_desc->comp[0].depth - 1);
 730             for (n = 0; n < 3; n++) {
 731                 for (in_rng = s->in_y_rng, m = 0; m < 3; m++, in_rng = s->in_uv_rng) {
 732                     s->yuv2rgb_coeffs[n][m][0] = lrint(28672 * bits * yuv2rgb[n][m] / in_rng);
 733                     for (o = 1; o < 8; o++)
 734                         s->yuv2rgb_coeffs[n][m][o] = s->yuv2rgb_coeffs[n][m][0];
 735                 }
 736             }
 737             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][1][0] == 0);
 738             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[2][2][0] == 0);
 739             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][0][0] == s->yuv2rgb_coeffs[1][0][0]);
 740             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][0][0] == s->yuv2rgb_coeffs[2][0][0]);
 741             s->yuv2rgb = s->dsp.yuv2rgb[(in_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 742                                        [in_desc->log2_chroma_h + in_desc->log2_chroma_w];
 743             emms = 1;
 744         }
 745
 746         if (redo_rgb2yuv) {
 747             double (*rgb2yuv)[3] = s->rgb2yuv_dbl_coeffs;
 748             int off, out_rng, bits;
 749
 750             res = get_range_off(ctx, &off, &s->out_y_rng, &s->out_uv_rng,
 751                                 s->out_rng, out_desc->comp[0].depth);
 752             if (res < 0) {
 753                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 754                        "Unsupported output color range %d (%s)\n",
 755                        s->out_rng, av_color_range_name(s->out_rng));
 756                 return res;
 757             }
 758             for (n = 0; n < 8; n++)
 759                 s->yuv_offset[1][n] = off;
 760             fill_rgb2yuv_table(s->out_lumacoef, rgb2yuv);
 761             bits = 1 << (29 - out_desc->comp[0].depth);
 762             for (out_rng = s->out_y_rng, n = 0; n < 3; n++, out_rng = s->out_uv_rng) {
 763                 for (m = 0; m < 3; m++) {
 764                     s->rgb2yuv_coeffs[n][m][0] = lrint(bits * out_rng * rgb2yuv[n][m] / 28672);
 765                     for (o = 1; o < 8; o++)
 766                         s->rgb2yuv_coeffs[n][m][o] = s->rgb2yuv_coeffs[n][m][0];
 767                 }
 768             }
 769             av_assert2(s->rgb2yuv_coeffs[1][2][0] == s->rgb2yuv_coeffs[2][0][0]);
 770             s->rgb2yuv = s->dsp.rgb2yuv[(out_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 771                                        [out_desc->log2_chroma_h + out_desc->log2_chroma_w];
 772             s->rgb2yuv_fsb = s->dsp.rgb2yuv_fsb[(out_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 773                                        [out_desc->log2_chroma_h + out_desc->log2_chroma_w];
 774             emms = 1;
 775         }
 776
 777         if (s->yuv2yuv_fastmode && (redo_yuv2rgb || redo_rgb2yuv)) {
 778             int idepth = in_desc->comp[0].depth, odepth = out_desc->comp[0].depth;
 779             double (*rgb2yuv)[3] = s->rgb2yuv_dbl_coeffs;
 780             double (*yuv2rgb)[3] = s->yuv2rgb_dbl_coeffs;
 781             double yuv2yuv[3][3];
 782             int in_rng, out_rng;
 783
 784             ff_matrix_mul_3x3(yuv2yuv, yuv2rgb, rgb2yuv);
 785             for (out_rng = s->out_y_rng, m = 0; m < 3; m++, out_rng = s->out_uv_rng) {
 786                 for (in_rng = s->in_y_rng, n = 0; n < 3; n++, in_rng = s->in_uv_rng) {
 787                     s->yuv2yuv_coeffs[m][n][0] =
 788                         lrint(16384 * yuv2yuv[m][n] * out_rng * (1 << idepth) /
 789                               (in_rng * (1 << odepth)));
 790                     for (o = 1; o < 8; o++)
 791                         s->yuv2yuv_coeffs[m][n][o] = s->yuv2yuv_coeffs[m][n][0];
 792                 }
 793             }
 794             av_assert2(s->yuv2yuv_coeffs[1][0][0] == 0);
 795             av_assert2(s->yuv2yuv_coeffs[2][0][0] == 0);
 796             s->yuv2yuv = s->dsp.yuv2yuv[(idepth - 8) >> 1][(odepth - 8) >> 1]
 797                                        [in_desc->log2_chroma_h + in_desc->log2_chroma_w];
 798         }
 799     }
 800
 801     if (emms)
 802         emms_c();
 803
 804     return 0;
 805 }
 806
 807 static int init(AVFilterContext *ctx)
 808 {
 809     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 810
 811     ff_colorspacedsp_init(&s->dsp);
 812
 813     return 0;
 814 }
 815
 816 static void uninit(AVFilterContext *ctx)
 817 {
 818     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 819
 820     av_freep(&s->rgb[0]);
 821     av_freep(&s->rgb[1]);
 822     av_freep(&s->rgb[2]);
 823     s->rgb_sz = 0;
 824     av_freep(&s->dither_scratch_base[0][0]);
 825     av_freep(&s->dither_scratch_base[0][1]);
 826     av_freep(&s->dither_scratch_base[1][0]);
 827     av_freep(&s->dither_scratch_base[1][1]);
 828     av_freep(&s->dither_scratch_base[2][0]);
 829     av_freep(&s->dither_scratch_base[2][1]);
 830
 831     av_freep(&s->lin_lut);
 832 }
 833
 834 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
 835 {
 836     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 837     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 838     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 839     // FIXME if yuv2yuv_passthrough, don't get a new buffer but use the
 840     // input one if it is writable *OR* the actual literal values of in_*
 841     // and out_* are identical (not just their respective properties)
 842     AVFrame *out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 843     int res;
 844     ptrdiff_t rgb_stride = FFALIGN(in->width * sizeof(int16_t), 32);
 845     unsigned rgb_sz = rgb_stride * in->height;
 846     struct ThreadData td;
 847
 848     if (!out) {
 849         av_frame_free(&in);
 850         return AVERROR(ENOMEM);
 851     }
 852     res = av_frame_copy_props(out, in);
 853     if (res < 0) {
 854         av_frame_free(&in);
 855         return res;
 856     }
 857
 858     out->color_primaries = s->user_prm == AVCOL_PRI_UNSPECIFIED ?
 859                            default_prm[FFMIN(s->user_all, CS_NB)] : s->user_prm;
 860     if (s->user_trc == AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) {
 861         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 862
 863         out->color_trc   = default_trc[FFMIN(s->user_all, CS_NB)];
 864         if (out->color_trc == AVCOL_TRC_BT2020_10 && desc && desc->comp[0].depth >= 12)
 865             out->color_trc = AVCOL_TRC_BT2020_12;
 866     } else {
 867         out->color_trc   = s->user_trc;
 868     }
 869     out->colorspace      = s->user_csp == AVCOL_SPC_UNSPECIFIED ?
 870                            default_csp[FFMIN(s->user_all, CS_NB)] : s->user_csp;
 871     out->color_range     = s->user_rng == AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED ?
 872                            in->color_range : s->user_rng;
 873     if (rgb_sz != s->rgb_sz) {
 874         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 875         int uvw = in->width >> desc->log2_chroma_w;
 876
 877         av_freep(&s->rgb[0]);
 878         av_freep(&s->rgb[1]);
 879         av_freep(&s->rgb[2]);
 880         s->rgb_sz = 0;
 881         av_freep(&s->dither_scratch_base[0][0]);
 882         av_freep(&s->dither_scratch_base[0][1]);
 883         av_freep(&s->dither_scratch_base[1][0]);
 884         av_freep(&s->dither_scratch_base[1][1]);
 885         av_freep(&s->dither_scratch_base[2][0]);
 886         av_freep(&s->dither_scratch_base[2][1]);
 887
 888         s->rgb[0] = av_malloc(rgb_sz);
 889         s->rgb[1] = av_malloc(rgb_sz);
 890         s->rgb[2] = av_malloc(rgb_sz);
 891         s->dither_scratch_base[0][0] =
 892             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[0][0]) * (in->width + 4));
 893         s->dither_scratch_base[0][1] =
 894             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[0][1]) * (in->width + 4));
 895         s->dither_scratch_base[1][0] =
 896             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[1][0]) * (uvw + 4));
 897         s->dither_scratch_base[1][1] =
 898             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[1][1]) * (uvw + 4));
 899         s->dither_scratch_base[2][0] =
 900             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[2][0]) * (uvw + 4));
 901         s->dither_scratch_base[2][1] =
 902             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[2][1]) * (uvw + 4));
 903         s->dither_scratch[0][0] = &s->dither_scratch_base[0][0][1];
 904         s->dither_scratch[0][1] = &s->dither_scratch_base[0][1][1];
 905         s->dither_scratch[1][0] = &s->dither_scratch_base[1][0][1];
 906         s->dither_scratch[1][1] = &s->dither_scratch_base[1][1][1];
 907         s->dither_scratch[2][0] = &s->dither_scratch_base[2][0][1];
 908         s->dither_scratch[2][1] = &s->dither_scratch_base[2][1][1];
 909         if (!s->rgb[0] || !s->rgb[1] || !s->rgb[2] ||
 910             !s->dither_scratch_base[0][0] || !s->dither_scratch_base[0][1] ||
 911             !s->dither_scratch_base[1][0] || !s->dither_scratch_base[1][1] ||
 912             !s->dither_scratch_base[2][0] || !s->dither_scratch_base[2][1]) {
 913             uninit(ctx);
 914             return AVERROR(ENOMEM);
 915         }
 916         s->rgb_sz = rgb_sz;
 917     }
 918     res = create_filtergraph(ctx, in, out);
 919     if (res < 0)
 920         return res;
 921     s->rgb_stride = rgb_stride / sizeof(int16_t);
 922     td.in = in;
 923     td.out = out;
 924     td.in_linesize[0] = in->linesize[0];
 925     td.in_linesize[1] = in->linesize[1];
 926     td.in_linesize[2] = in->linesize[2];
 927     td.out_linesize[0] = out->linesize[0];
 928     td.out_linesize[1] = out->linesize[1];
 929     td.out_linesize[2] = out->linesize[2];
 930     td.in_ss_h = av_pix_fmt_desc_get(in->format)->log2_chroma_h;
 931     td.out_ss_h = av_pix_fmt_desc_get(out->format)->log2_chroma_h;
 932     if (s->yuv2yuv_passthrough) {
 933         res = av_frame_copy(out, in);
 934         if (res < 0)
 935             return res;
 936     } else {
 937         ctx->internal->execute(ctx, convert, &td, NULL,
 938                                FFMIN((in->height + 1) >> 1, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 939     }
 940     av_frame_free(&in);
 941
 942     return ff_filter_frame(outlink, out);
 943 }
 944
 945 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 946 {
 947     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 948         AV_PIX_FMT_YUV420P,   AV_PIX_FMT_YUV422P,   AV_PIX_FMT_YUV444P,
 949         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 950         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 951         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,  AV_PIX_FMT_YUVJ422P,  AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 952         AV_PIX_FMT_NONE
 953     };
 954     int res;
 955     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 956     AVFilterFormats *formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 957
 958     if (!formats)
 959         return AVERROR(ENOMEM);
 960     if (s->user_format == AV_PIX_FMT_NONE)
 961         return ff_set_common_formats(ctx, formats);
 962     res = ff_formats_ref(formats, &ctx->inputs[0]->out_formats);
 963     if (res < 0)
 964         return res;
 965     formats = NULL;
 966     res = ff_add_format(&formats, s->user_format);
 967     if (res < 0)
 968         return res;
 969
 970     return ff_formats_ref(formats, &ctx->outputs[0]->in_formats);
 971 }
 972
 973 static int config_props(AVFilterLink *outlink)
 974 {
 975     AVFilterContext *ctx = outlink->dst;
 976     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
 977
 978     if (inlink->w % 2 || inlink->h % 2) {
 979         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid odd size (%dx%d)\n",
 980                inlink->w, inlink->h);
 981         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 982     }
 983
 984     outlink->w = inlink->w;
 985     outlink->h = inlink->h;
 986     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
 987     outlink->time_base = inlink->time_base;
 988
 989     return 0;
 990 }
 991
 992 #define OFFSET(x) offsetof(ColorSpaceContext, x)
 993 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 994 #define ENUM(x, y, z) { x, "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = y }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, z }
 995
 996 static const AVOption colorspace_options[] = {
 997     { "all",        "Set all color properties together",
 998       OFFSET(user_all),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = CS_UNSPECIFIED },
 999       CS_UNSPECIFIED, CS_NB - 1, FLAGS, "all" },
1000     ENUM("bt470m",      CS_BT470M,             "all"),
1001     ENUM("bt470bg",     CS_BT470BG,            "all"),
1002     ENUM("bt601-6-525", CS_BT601_6_525,        "all"),
1003     ENUM("bt601-6-625", CS_BT601_6_625,        "all"),
1004     ENUM("bt709",       CS_BT709,              "all"),
1005     ENUM("smpte170m",   CS_SMPTE170M,          "all"),
1006     ENUM("smpte240m",   CS_SMPTE240M,          "all"),
1007     ENUM("bt2020",      CS_BT2020,             "all"),
1008
1009     { "space",      "Output colorspace",
1010       OFFSET(user_csp),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED },
1011       AVCOL_SPC_RGB, AVCOL_SPC_NB - 1, FLAGS,  "csp"},
1012     ENUM("bt709",       AVCOL_SPC_BT709,       "csp"),
1013     ENUM("fcc",         AVCOL_SPC_FCC,         "csp"),
1014     ENUM("bt470bg",     AVCOL_SPC_BT470BG,     "csp"),
1015     ENUM("smpte170m",   AVCOL_SPC_SMPTE170M,   "csp"),
1016     ENUM("smpte240m",   AVCOL_SPC_SMPTE240M,   "csp"),
1017     ENUM("ycgco",       AVCOL_SPC_YCGCO,       "csp"),
1018     ENUM("gbr",         AVCOL_SPC_RGB,         "csp"),
1019     ENUM("bt2020nc",    AVCOL_SPC_BT2020_NCL,  "csp"),
1020     ENUM("bt2020ncl",   AVCOL_SPC_BT2020_NCL,  "csp"),
1021
1022     { "range",      "Output color range",
1023       OFFSET(user_rng),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED },
1024       AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED, AVCOL_RANGE_NB - 1, FLAGS, "rng" },
1025     ENUM("tv",          AVCOL_RANGE_MPEG,      "rng"),
1026     ENUM("mpeg",        AVCOL_RANGE_MPEG,      "rng"),
1027     ENUM("pc",          AVCOL_RANGE_JPEG,      "rng"),
1028     ENUM("jpeg",        AVCOL_RANGE_JPEG,      "rng"),
1029
1030     { "primaries",  "Output color primaries",
1031       OFFSET(user_prm),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED },
1032       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "prm" },
1033     ENUM("bt709",        AVCOL_PRI_BT709,      "prm"),
1034     ENUM("bt470m",       AVCOL_PRI_BT470M,     "prm"),
1035     ENUM("bt470bg",      AVCOL_PRI_BT470BG,    "prm"),
1036     ENUM("smpte170m",    AVCOL_PRI_SMPTE170M,  "prm"),
1037     ENUM("smpte240m",    AVCOL_PRI_SMPTE240M,  "prm"),
1038     ENUM("smpte428",     AVCOL_PRI_SMPTE428,   "prm"),
1039     ENUM("film",         AVCOL_PRI_FILM,       "prm"),
1040     ENUM("smpte431",     AVCOL_PRI_SMPTE431,   "prm"),
1041     ENUM("smpte432",     AVCOL_PRI_SMPTE432,   "prm"),
1042     ENUM("bt2020",       AVCOL_PRI_BT2020,     "prm"),
1043     ENUM("jedec-p22",    AVCOL_PRI_JEDEC_P22,  "prm"),
1044
1045     { "trc",        "Output transfer characteristics",
1046       OFFSET(user_trc),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED },
1047       AVCOL_TRC_RESERVED0, AVCOL_TRC_NB - 1, FLAGS, "trc" },
1048     ENUM("bt709",        AVCOL_TRC_BT709,        "trc"),
1049     ENUM("bt470m",       AVCOL_TRC_GAMMA22,      "trc"),
1050     ENUM("gamma22",      AVCOL_TRC_GAMMA22,      "trc"),
1051     ENUM("bt470bg",      AVCOL_TRC_GAMMA28,      "trc"),
1052     ENUM("gamma28",      AVCOL_TRC_GAMMA28,      "trc"),
1053     ENUM("smpte170m",    AVCOL_TRC_SMPTE170M,    "trc"),
1054     ENUM("smpte240m",    AVCOL_TRC_SMPTE240M,    "trc"),
1055     ENUM("srgb",         AVCOL_TRC_IEC61966_2_1, "trc"),
1056     ENUM("iec61966-2-1", AVCOL_TRC_IEC61966_2_1, "trc"),
1057     ENUM("xvycc",        AVCOL_TRC_IEC61966_2_4, "trc"),
1058     ENUM("iec61966-2-4", AVCOL_TRC_IEC61966_2_4, "trc"),
1059     ENUM("bt2020-10",    AVCOL_TRC_BT2020_10,    "trc"),
1060     ENUM("bt2020-12",    AVCOL_TRC_BT2020_12,    "trc"),
1061
1062     { "format",   "Output pixel format",
1063       OFFSET(user_format), AV_OPT_TYPE_INT,  { .i64 = AV_PIX_FMT_NONE },
1064       AV_PIX_FMT_NONE, AV_PIX_FMT_GBRAP12LE, FLAGS, "fmt" },
1065     ENUM("yuv420p",   AV_PIX_FMT_YUV420P,   "fmt"),
1066     ENUM("yuv420p10", AV_PIX_FMT_YUV420P10, "fmt"),
1067     ENUM("yuv420p12", AV_PIX_FMT_YUV420P12, "fmt"),
1068     ENUM("yuv422p",   AV_PIX_FMT_YUV422P,   "fmt"),
1069     ENUM("yuv422p10", AV_PIX_FMT_YUV422P10, "fmt"),
1070     ENUM("yuv422p12", AV_PIX_FMT_YUV422P12, "fmt"),
1071     ENUM("yuv444p",   AV_PIX_FMT_YUV444P,   "fmt"),
1072     ENUM("yuv444p10", AV_PIX_FMT_YUV444P10, "fmt"),
1073     ENUM("yuv444p12", AV_PIX_FMT_YUV444P12, "fmt"),
1074
1075     { "fast",     "Ignore primary chromaticity and gamma correction",
1076       OFFSET(fast_mode), AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0    },
1077       0, 1, FLAGS },
1078
1079     { "dither",   "Dithering mode",
1080       OFFSET(dither), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = DITHER_NONE },
1081       DITHER_NONE, DITHER_NB - 1, FLAGS, "dither" },
1082     ENUM("none", DITHER_NONE, "dither"),
1083     ENUM("fsb",  DITHER_FSB,  "dither"),
1084
1085     { "wpadapt", "Whitepoint adaptation method",
1086       OFFSET(wp_adapt), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = WP_ADAPT_BRADFORD },
1087       WP_ADAPT_BRADFORD, NB_WP_ADAPT - 1, FLAGS, "wpadapt" },
1088     ENUM("bradford", WP_ADAPT_BRADFORD, "wpadapt"),
1089     ENUM("vonkries", WP_ADAPT_VON_KRIES, "wpadapt"),
1090     ENUM("identity", WP_ADAPT_IDENTITY, "wpadapt"),
1091
1092     { "iall",       "Set all input color properties together",
1093       OFFSET(user_iall),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = CS_UNSPECIFIED },
1094       CS_UNSPECIFIED, CS_NB - 1, FLAGS, "all" },
1095     { "ispace",     "Input colorspace",
1096       OFFSET(user_icsp),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED },
1097       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "csp" },
1098     { "irange",     "Input color range",
1099       OFFSET(user_irng),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED },
1100       AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED, AVCOL_RANGE_NB - 1, FLAGS, "rng" },
1101     { "iprimaries", "Input color primaries",
1102       OFFSET(user_iprm),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED },
1103       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "prm" },
1104     { "itrc",       "Input transfer characteristics",
1105       OFFSET(user_itrc),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED },
1106       AVCOL_TRC_RESERVED0, AVCOL_TRC_NB - 1, FLAGS, "trc" },
1107
1108     { NULL }
1109 };
1110
1111 AVFILTER_DEFINE_CLASS(colorspace);
1112
1113 static const AVFilterPad inputs[] = {
1114     {
1115         .name         = "default",
1116         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1117         .filter_frame = filter_frame,
1118     },
1119     { NULL }
1120 };
1121
1122 static const AVFilterPad outputs[] = {
1123     {
1124         .name         = "default",
1125         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1126         .config_props = config_props,
1127     },
1128     { NULL }
1129 };
1130
1131 AVFilter ff_vf_colorspace = {
1132     .name            = "colorspace",
1133     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert between colorspaces."),
1134     .init            = init,
1135     .uninit          = uninit,
1136     .query_formats   = query_formats,
1137     .priv_size       = sizeof(ColorSpaceContext),
1138     .priv_class      = &colorspace_class,
1139     .inputs          = inputs,
1140     .outputs         = outputs,
1141     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1142 };