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_DCI,
  60     WP_NB,
  61 };
  62
  63 enum WhitepointAdaptation {
  64     WP_ADAPT_BRADFORD,
  65     WP_ADAPT_VON_KRIES,
  66     NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY,
  67     WP_ADAPT_IDENTITY = NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY,
  68     NB_WP_ADAPT,
  69 };
  70
  71 static const enum AVColorTransferCharacteristic default_trc[CS_NB + 1] = {
  72     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED,
  73     [CS_BT470M]      = AVCOL_TRC_GAMMA22,
  74     [CS_BT470BG]     = AVCOL_TRC_GAMMA28,
  75     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  76     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  77     [CS_BT709]       = AVCOL_TRC_BT709,
  78     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  79     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_TRC_SMPTE240M,
  80     [CS_BT2020]      = AVCOL_TRC_BT2020_10,
  81     [CS_NB]          = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED,
  82 };
  83
  84 static const enum AVColorPrimaries default_prm[CS_NB + 1] = {
  85     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED,
  86     [CS_BT470M]      = AVCOL_PRI_BT470M,
  87     [CS_BT470BG]     = AVCOL_PRI_BT470BG,
  88     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_PRI_SMPTE170M,
  89     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_PRI_BT470BG,
  90     [CS_BT709]       = AVCOL_PRI_BT709,
  91     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_PRI_SMPTE170M,
  92     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_PRI_SMPTE240M,
  93     [CS_BT2020]      = AVCOL_PRI_BT2020,
  94     [CS_NB]          = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED,
  95 };
  96
  97 static const enum AVColorSpace default_csp[CS_NB + 1] = {
  98     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED,
  99     [CS_BT470M]      = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 100     [CS_BT470BG]     = AVCOL_SPC_BT470BG,
 101     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 102     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_SPC_BT470BG,
 103     [CS_BT709]       = AVCOL_SPC_BT709,
 104     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 105     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_SPC_SMPTE240M,
 106     [CS_BT2020]      = AVCOL_SPC_BT2020_NCL,
 107     [CS_NB]          = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED,
 108 };
 109
 110 struct ColorPrimaries {
 111     enum Whitepoint wp;
 112     double xr, yr, xg, yg, xb, yb;
 113 };
 114
 115 struct TransferCharacteristics {
 116     double alpha, beta, gamma, delta;
 117 };
 118
 119 struct LumaCoefficients {
 120     double cr, cg, cb;
 121 };
 122
 123 struct WhitepointCoefficients {
 124     double xw, yw;
 125 };
 126
 127 typedef struct ColorSpaceContext {
 128     const AVClass *class;
 129
 130     ColorSpaceDSPContext dsp;
 131
 132     enum Colorspace user_all, user_iall;
 133     enum AVColorSpace in_csp, out_csp, user_csp, user_icsp;
 134     enum AVColorRange in_rng, out_rng, user_rng, user_irng;
 135     enum AVColorTransferCharacteristic in_trc, out_trc, user_trc, user_itrc;
 136     enum AVColorPrimaries in_prm, out_prm, user_prm, user_iprm;
 137     enum AVPixelFormat in_format, user_format;
 138     int fast_mode;
 139     enum DitherMode dither;
 140     enum WhitepointAdaptation wp_adapt;
 141
 142     int16_t *rgb[3];
 143     ptrdiff_t rgb_stride;
 144     unsigned rgb_sz;
 145     int *dither_scratch[3][2], *dither_scratch_base[3][2];
 146
 147     const struct ColorPrimaries *in_primaries, *out_primaries;
 148     int lrgb2lrgb_passthrough;
 149     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, lrgb2lrgb_coeffs)[3][3][8];
 150
 151     const struct TransferCharacteristics *in_txchr, *out_txchr;
 152     int rgb2rgb_passthrough;
 153     int16_t *lin_lut, *delin_lut;
 154
 155     const struct LumaCoefficients *in_lumacoef, *out_lumacoef;
 156     int yuv2yuv_passthrough, yuv2yuv_fastmode;
 157     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv2rgb_coeffs)[3][3][8];
 158     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, rgb2yuv_coeffs)[3][3][8];
 159     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv2yuv_coeffs)[3][3][8];
 160     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv_offset)[2 /* in, out */][8];
 161     yuv2rgb_fn yuv2rgb;
 162     rgb2yuv_fn rgb2yuv;
 163     rgb2yuv_fsb_fn rgb2yuv_fsb;
 164     yuv2yuv_fn yuv2yuv;
 165     double yuv2rgb_dbl_coeffs[3][3], rgb2yuv_dbl_coeffs[3][3];
 166     int in_y_rng, in_uv_rng, out_y_rng, out_uv_rng;
 167
 168     int did_warn_range;
 169 } ColorSpaceContext;
 170
 171 // FIXME deal with odd width/heights
 172 // FIXME faster linearize/delinearize implementation (integer pow)
 173 // FIXME bt2020cl support (linearization between yuv/rgb step instead of between rgb/xyz)
 174 // FIXME test that the values in (de)lin_lut don't exceed their container storage
 175 // type size (only useful if we keep the LUT and don't move to fast integer pow)
 176 // FIXME dithering if bitdepth goes down?
 177 // FIXME bitexact for fate integration?
 178
 179 static const double ycgco_matrix[3][3] =
 180 {
 181     {  0.25, 0.5,  0.25 },
 182     { -0.25, 0.5, -0.25 },
 183     {  0.5,  0,   -0.5  },
 184 };
 185
 186 static const double gbr_matrix[3][3] =
 187 {
 188     { 0,    1,   0   },
 189     { 0,   -0.5, 0.5 },
 190     { 0.5, -0.5, 0   },
 191 };
 192
 193 /*
 194  * All constants explained in e.g. https://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/ch02s06.html
 195  * The older ones (bt470bg/m) are also explained in their respective ITU docs
 196  * (e.g. https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.470-5-199802-S!!PDF-E.pdf)
 197  * whereas the newer ones can typically be copied directly from wikipedia :)
 198  */
 199 static const struct LumaCoefficients luma_coefficients[AVCOL_SPC_NB] = {
 200     [AVCOL_SPC_FCC]        = { 0.30,   0.59,   0.11   },
 201     [AVCOL_SPC_BT470BG]    = { 0.299,  0.587,  0.114  },
 202     [AVCOL_SPC_SMPTE170M]  = { 0.299,  0.587,  0.114  },
 203     [AVCOL_SPC_BT709]      = { 0.2126, 0.7152, 0.0722 },
 204     [AVCOL_SPC_SMPTE240M]  = { 0.212,  0.701,  0.087  },
 205     [AVCOL_SPC_YCOCG]      = { 0.25,   0.5,    0.25   },
 206     [AVCOL_SPC_RGB]        = { 1,      1,      1      },
 207     [AVCOL_SPC_BT2020_NCL] = { 0.2627, 0.6780, 0.0593 },
 208     [AVCOL_SPC_BT2020_CL]  = { 0.2627, 0.6780, 0.0593 },
 209 };
 210
 211 static const struct LumaCoefficients *get_luma_coefficients(enum AVColorSpace csp)
 212 {
 213     const struct LumaCoefficients *coeffs;
 214
 215     if (csp >= AVCOL_SPC_NB)
 216         return NULL;
 217     coeffs = &luma_coefficients[csp];
 218     if (!coeffs->cr)
 219         return NULL;
 220
 221     return coeffs;
 222 }
 223
 224 static void fill_rgb2yuv_table(const struct LumaCoefficients *coeffs,
 225                                double rgb2yuv[3][3])
 226 {
 227     double bscale, rscale;
 228
 229     // special ycgco matrix
 230     if (coeffs->cr == 0.25 && coeffs->cg == 0.5 && coeffs->cb == 0.25) {
 231         memcpy(rgb2yuv, ycgco_matrix, sizeof(double) * 9);
 232         return;
 233     } else if (coeffs->cr == 1 && coeffs->cg == 1 && coeffs->cb == 1) {
 234         memcpy(rgb2yuv, gbr_matrix, sizeof(double) * 9);
 235         return;
 236     }
 237
 238     rgb2yuv[0][0] = coeffs->cr;
 239     rgb2yuv[0][1] = coeffs->cg;
 240     rgb2yuv[0][2] = coeffs->cb;
 241     bscale = 0.5 / (coeffs->cb - 1.0);
 242     rscale = 0.5 / (coeffs->cr - 1.0);
 243     rgb2yuv[1][0] = bscale * coeffs->cr;
 244     rgb2yuv[1][1] = bscale * coeffs->cg;
 245     rgb2yuv[1][2] = 0.5;
 246     rgb2yuv[2][0] = 0.5;
 247     rgb2yuv[2][1] = rscale * coeffs->cg;
 248     rgb2yuv[2][2] = rscale * coeffs->cb;
 249 }
 250
 251 // FIXME I'm pretty sure gamma22/28 also have a linear toe slope, but I can't
 252 // find any actual tables that document their real values...
 253 // See http://www.13thmonkey.org/~boris/gammacorrection/ first graph why it matters
 254 static const struct TransferCharacteristics transfer_characteristics[AVCOL_TRC_NB] = {
 255     [AVCOL_TRC_BT709]     = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 256     [AVCOL_TRC_GAMMA22]   = { 1.0,    0.0,    1.0 / 2.2, 0.0 },
 257     [AVCOL_TRC_GAMMA28]   = { 1.0,    0.0,    1.0 / 2.8, 0.0 },
 258     [AVCOL_TRC_SMPTE170M] = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 259     [AVCOL_TRC_SMPTE240M] = { 1.1115, 0.0228, 0.45, 4.0 },
 260     [AVCOL_TRC_IEC61966_2_1] = { 1.055, 0.0031308, 1.0 / 2.4, 12.92 },
 261     [AVCOL_TRC_IEC61966_2_4] = { 1.099, 0.018, 0.45, 4.5 },
 262     [AVCOL_TRC_BT2020_10] = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 263     [AVCOL_TRC_BT2020_12] = { 1.0993, 0.0181, 0.45, 4.5 },
 264 };
 265
 266 static const struct TransferCharacteristics *
 267     get_transfer_characteristics(enum AVColorTransferCharacteristic trc)
 268 {
 269     const struct TransferCharacteristics *coeffs;
 270
 271     if (trc >= AVCOL_TRC_NB)
 272         return NULL;
 273     coeffs = &transfer_characteristics[trc];
 274     if (!coeffs->alpha)
 275         return NULL;
 276
 277     return coeffs;
 278 }
 279
 280 static const struct WhitepointCoefficients whitepoint_coefficients[WP_NB] = {
 281     [WP_D65] = { 0.3127, 0.3290 },
 282     [WP_C]   = { 0.3100, 0.3160 },
 283     [WP_DCI] = { 0.3140, 0.3510 },
 284 };
 285
 286 static const struct ColorPrimaries color_primaries[AVCOL_PRI_NB] = {
 287     [AVCOL_PRI_BT709]     = { WP_D65, 0.640, 0.330, 0.300, 0.600, 0.150, 0.060 },
 288     [AVCOL_PRI_BT470M]    = { WP_C,   0.670, 0.330, 0.210, 0.710, 0.140, 0.080 },
 289     [AVCOL_PRI_BT470BG]   = { WP_D65, 0.640, 0.330, 0.290, 0.600, 0.150, 0.060,},
 290     [AVCOL_PRI_SMPTE170M] = { WP_D65, 0.630, 0.340, 0.310, 0.595, 0.155, 0.070 },
 291     [AVCOL_PRI_SMPTE240M] = { WP_D65, 0.630, 0.340, 0.310, 0.595, 0.155, 0.070 },
 292     [AVCOL_PRI_SMPTE431]  = { WP_DCI, 0.680, 0.320, 0.265, 0.690, 0.150, 0.060 },
 293     [AVCOL_PRI_SMPTE432]  = { WP_D65, 0.680, 0.320, 0.265, 0.690, 0.150, 0.060 },
 294     [AVCOL_PRI_FILM]      = { WP_C,   0.681, 0.319, 0.243, 0.692, 0.145, 0.049 },
 295     [AVCOL_PRI_BT2020]    = { WP_D65, 0.708, 0.292, 0.170, 0.797, 0.131, 0.046 },
 296 };
 297
 298 static const struct ColorPrimaries *get_color_primaries(enum AVColorPrimaries prm)
 299 {
 300     const struct ColorPrimaries *coeffs;
 301
 302     if (prm >= AVCOL_PRI_NB)
 303         return NULL;
 304     coeffs = &color_primaries[prm];
 305     if (!coeffs->xr)
 306         return NULL;
 307
 308     return coeffs;
 309 }
 310
 311 static void invert_matrix3x3(const double in[3][3], double out[3][3])
 312 {
 313     double m00 = in[0][0], m01 = in[0][1], m02 = in[0][2],
 314            m10 = in[1][0], m11 = in[1][1], m12 = in[1][2],
 315            m20 = in[2][0], m21 = in[2][1], m22 = in[2][2];
 316     int i, j;
 317     double det;
 318
 319     out[0][0] =  (m11 * m22 - m21 * m12);
 320     out[0][1] = -(m01 * m22 - m21 * m02);
 321     out[0][2] =  (m01 * m12 - m11 * m02);
 322     out[1][0] = -(m10 * m22 - m20 * m12);
 323     out[1][1] =  (m00 * m22 - m20 * m02);
 324     out[1][2] = -(m00 * m12 - m10 * m02);
 325     out[2][0] =  (m10 * m21 - m20 * m11);
 326     out[2][1] = -(m00 * m21 - m20 * m01);
 327     out[2][2] =  (m00 * m11 - m10 * m01);
 328
 329     det = m00 * out[0][0] + m10 * out[0][1] + m20 * out[0][2];
 330     det = 1.0 / det;
 331
 332     for (i = 0; i < 3; i++) {
 333         for (j = 0; j < 3; j++)
 334             out[i][j] *= det;
 335     }
 336 }
 337
 338 static int fill_gamma_table(ColorSpaceContext *s)
 339 {
 340     int n;
 341     double in_alpha = s->in_txchr->alpha, in_beta = s->in_txchr->beta;
 342     double in_gamma = s->in_txchr->gamma, in_delta = s->in_txchr->delta;
 343     double in_ialpha = 1.0 / in_alpha, in_igamma = 1.0 / in_gamma, in_idelta = 1.0 / in_delta;
 344     double out_alpha = s->out_txchr->alpha, out_beta = s->out_txchr->beta;
 345     double out_gamma = s->out_txchr->gamma, out_delta = s->out_txchr->delta;
 346
 347     s->lin_lut = av_malloc(sizeof(*s->lin_lut) * 32768 * 2);
 348     if (!s->lin_lut)
 349         return AVERROR(ENOMEM);
 350     s->delin_lut = &s->lin_lut[32768];
 351     for (n = 0; n < 32768; n++) {
 352         double v = (n - 2048.0) / 28672.0, d, l;
 353
 354         // delinearize
 355         if (v <= -out_beta) {
 356             d = -out_alpha * pow(-v, out_gamma) + (out_alpha - 1.0);
 357         } else if (v < out_beta) {
 358             d = out_delta * v;
 359         } else {
 360             d = out_alpha * pow(v, out_gamma) - (out_alpha - 1.0);
 361         }
 362         s->delin_lut[n] = av_clip_int16(lrint(d * 28672.0));
 363
 364         // linearize
 365         if (v <= -in_beta) {
 366             l = -pow((1.0 - in_alpha - v) * in_ialpha, in_igamma);
 367         } else if (v < in_beta) {
 368             l = v * in_idelta;
 369         } else {
 370             l = pow((v + in_alpha - 1.0) * in_ialpha, in_igamma);
 371         }
 372         s->lin_lut[n] = av_clip_int16(lrint(l * 28672.0));
 373     }
 374
 375     return 0;
 376 }
 377
 378 /*
 379  * see e.g. http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_RGB_XYZ_Matrix.html
 380  */
 381 static void fill_rgb2xyz_table(const struct ColorPrimaries *coeffs,
 382                                double rgb2xyz[3][3])
 383 {
 384     const struct WhitepointCoefficients *wp = &whitepoint_coefficients[coeffs->wp];
 385     double i[3][3], sr, sg, sb, zw;
 386
 387     rgb2xyz[0][0] = coeffs->xr / coeffs->yr;
 388     rgb2xyz[0][1] = coeffs->xg / coeffs->yg;
 389     rgb2xyz[0][2] = coeffs->xb / coeffs->yb;
 390     rgb2xyz[1][0] = rgb2xyz[1][1] = rgb2xyz[1][2] = 1.0;
 391     rgb2xyz[2][0] = (1.0 - coeffs->xr - coeffs->yr) / coeffs->yr;
 392     rgb2xyz[2][1] = (1.0 - coeffs->xg - coeffs->yg) / coeffs->yg;
 393     rgb2xyz[2][2] = (1.0 - coeffs->xb - coeffs->yb) / coeffs->yb;
 394     invert_matrix3x3(rgb2xyz, i);
 395     zw = 1.0 - wp->xw - wp->yw;
 396     sr = i[0][0] * wp->xw + i[0][1] * wp->yw + i[0][2] * zw;
 397     sg = i[1][0] * wp->xw + i[1][1] * wp->yw + i[1][2] * zw;
 398     sb = i[2][0] * wp->xw + i[2][1] * wp->yw + i[2][2] * zw;
 399     rgb2xyz[0][0] *= sr;
 400     rgb2xyz[0][1] *= sg;
 401     rgb2xyz[0][2] *= sb;
 402     rgb2xyz[1][0] *= sr;
 403     rgb2xyz[1][1] *= sg;
 404     rgb2xyz[1][2] *= sb;
 405     rgb2xyz[2][0] *= sr;
 406     rgb2xyz[2][1] *= sg;
 407     rgb2xyz[2][2] *= sb;
 408 }
 409
 410 static void mul3x3(double dst[3][3], const double src1[3][3], const double src2[3][3])
 411 {
 412     int m, n;
 413
 414     for (m = 0; m < 3; m++)
 415         for (n = 0; n < 3; n++)
 416             dst[m][n] = src2[m][0] * src1[0][n] +
 417                         src2[m][1] * src1[1][n] +
 418                         src2[m][2] * src1[2][n];
 419 }
 420
 421 /*
 422  * See http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_ChromAdapt.html
 423  * This function uses the Bradford mechanism.
 424  */
 425 static void fill_whitepoint_conv_table(double out[3][3], enum WhitepointAdaptation wp_adapt,
 426                                        enum Whitepoint src, enum Whitepoint dst)
 427 {
 428     static const double ma_tbl[NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY][3][3] = {
 429         [WP_ADAPT_BRADFORD] = {
 430             {  0.8951,  0.2664, -0.1614 },
 431             { -0.7502,  1.7135,  0.0367 },
 432             {  0.0389, -0.0685,  1.0296 },
 433         }, [WP_ADAPT_VON_KRIES] = {
 434             {  0.40024,  0.70760, -0.08081 },
 435             { -0.22630,  1.16532,  0.04570 },
 436             {  0.00000,  0.00000,  0.91822 },
 437         },
 438     };
 439     const double (*ma)[3] = ma_tbl[wp_adapt];
 440     const struct WhitepointCoefficients *wp_src = &whitepoint_coefficients[src];
 441     double zw_src = 1.0 - wp_src->xw - wp_src->yw;
 442     const struct WhitepointCoefficients *wp_dst = &whitepoint_coefficients[dst];
 443     double zw_dst = 1.0 - wp_dst->xw - wp_dst->yw;
 444     double mai[3][3], fac[3][3], tmp[3][3];
 445     double rs, gs, bs, rd, gd, bd;
 446
 447     invert_matrix3x3(ma, mai);
 448     rs = ma[0][0] * wp_src->xw + ma[0][1] * wp_src->yw + ma[0][2] * zw_src;
 449     gs = ma[1][0] * wp_src->xw + ma[1][1] * wp_src->yw + ma[1][2] * zw_src;
 450     bs = ma[2][0] * wp_src->xw + ma[2][1] * wp_src->yw + ma[2][2] * zw_src;
 451     rd = ma[0][0] * wp_dst->xw + ma[0][1] * wp_dst->yw + ma[0][2] * zw_dst;
 452     gd = ma[1][0] * wp_dst->xw + ma[1][1] * wp_dst->yw + ma[1][2] * zw_dst;
 453     bd = ma[2][0] * wp_dst->xw + ma[2][1] * wp_dst->yw + ma[2][2] * zw_dst;
 454     fac[0][0] = rd / rs;
 455     fac[1][1] = gd / gs;
 456     fac[2][2] = bd / bs;
 457     fac[0][1] = fac[0][2] = fac[1][0] = fac[1][2] = fac[2][0] = fac[2][1] = 0.0;
 458     mul3x3(tmp, ma, fac);
 459     mul3x3(out, tmp, mai);
 460 }
 461
 462 static void apply_lut(int16_t *buf[3], ptrdiff_t stride,
 463                       int w, int h, const int16_t *lut)
 464 {
 465     int y, x, n;
 466
 467     for (n = 0; n < 3; n++) {
 468         int16_t *data = buf[n];
 469
 470         for (y = 0; y < h; y++) {
 471             for (x = 0; x < w; x++)
 472                 data[x] = lut[av_clip_uintp2(2048 + data[x], 15)];
 473
 474             data += stride;
 475         }
 476     }
 477 }
 478
 479 struct ThreadData {
 480     AVFrame *in, *out;
 481     ptrdiff_t in_linesize[3], out_linesize[3];
 482     int in_ss_h, out_ss_h;
 483 };
 484
 485 static int convert(AVFilterContext *ctx, void *data, int job_nr, int n_jobs)
 486 {
 487     struct ThreadData *td = data;
 488     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 489     uint8_t *in_data[3], *out_data[3];
 490     int16_t *rgb[3];
 491     int h_in = (td->in->height + 1) >> 1;
 492     int h1 = 2 * (job_nr * h_in / n_jobs), h2 = 2 * ((job_nr + 1) * h_in / n_jobs);
 493     int w = td->in->width, h = h2 - h1;
 494
 495     in_data[0]  = td->in->data[0]  + td->in_linesize[0]  *  h1;
 496     in_data[1]  = td->in->data[1]  + td->in_linesize[1]  * (h1 >> td->in_ss_h);
 497     in_data[2]  = td->in->data[2]  + td->in_linesize[2]  * (h1 >> td->in_ss_h);
 498     out_data[0] = td->out->data[0] + td->out_linesize[0] *  h1;
 499     out_data[1] = td->out->data[1] + td->out_linesize[1] * (h1 >> td->out_ss_h);
 500     out_data[2] = td->out->data[2] + td->out_linesize[2] * (h1 >> td->out_ss_h);
 501     rgb[0]      = s->rgb[0]        + s->rgb_stride       *  h1;
 502     rgb[1]      = s->rgb[1]        + s->rgb_stride       *  h1;
 503     rgb[2]      = s->rgb[2]        + s->rgb_stride       *  h1;
 504
 505     // FIXME for simd, also make sure we do pictures with negative stride
 506     // top-down so we don't overwrite lines with padding of data before it
 507     // in the same buffer (same as swscale)
 508
 509     if (s->yuv2yuv_fastmode) {
 510         // FIXME possibly use a fast mode in case only the y range changes?
 511         // since in that case, only the diagonal entries in yuv2yuv_coeffs[]
 512         // are non-zero
 513         s->yuv2yuv(out_data, td->out_linesize, in_data, td->in_linesize, w, h,
 514                    s->yuv2yuv_coeffs, s->yuv_offset);
 515     } else {
 516         // FIXME maybe (for caching effciency) do pipeline per-line instead of
 517         // full buffer per function? (Or, since yuv2rgb requires 2 lines: per
 518         // 2 lines, for yuv420.)
 519         /*
 520          * General design:
 521          * - yuv2rgb converts from whatever range the input was ([16-235/240] or
 522          *   [0,255] or the 10/12bpp equivalents thereof) to an integer version
 523          *   of RGB in psuedo-restricted 15+sign bits. That means that the float
 524          *   range [0.0,1.0] is in [0,28762], and the remainder of the int16_t
 525          *   range is used for overflow/underflow outside the representable
 526          *   range of this RGB type. rgb2yuv is the exact opposite.
 527          * - gamma correction is done using a LUT since that appears to work
 528          *   fairly fast.
 529          * - If the input is chroma-subsampled (420/422), the yuv2rgb conversion
 530          *   (or rgb2yuv conversion) uses nearest-neighbour sampling to read
 531          *   read chroma pixels at luma resolution. If you want some more fancy
 532          *   filter, you can use swscale to convert to yuv444p.
 533          * - all coefficients are 14bit (so in the [-2.0,2.0] range).
 534          */
 535         s->yuv2rgb(rgb, s->rgb_stride, in_data, td->in_linesize, w, h,
 536                    s->yuv2rgb_coeffs, s->yuv_offset[0]);
 537         if (!s->rgb2rgb_passthrough) {
 538             apply_lut(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->lin_lut);
 539             if (!s->lrgb2lrgb_passthrough)
 540                 s->dsp.multiply3x3(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->lrgb2lrgb_coeffs);
 541             apply_lut(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->delin_lut);
 542         }
 543         if (s->dither == DITHER_FSB) {
 544             s->rgb2yuv_fsb(out_data, td->out_linesize, rgb, s->rgb_stride, w, h,
 545                            s->rgb2yuv_coeffs, s->yuv_offset[1], s->dither_scratch);
 546         } else {
 547             s->rgb2yuv(out_data, td->out_linesize, rgb, s->rgb_stride, w, h,
 548                        s->rgb2yuv_coeffs, s->yuv_offset[1]);
 549         }
 550     }
 551
 552     return 0;
 553 }
 554
 555 static int get_range_off(AVFilterContext *ctx, int *off,
 556                          int *y_rng, int *uv_rng,
 557                          enum AVColorRange rng, int depth)
 558 {
 559     switch (rng) {
 560     case AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED: {
 561         ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 562
 563         if (!s->did_warn_range) {
 564             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Input range not set, assuming tv/mpeg\n");
 565             s->did_warn_range = 1;
 566         }
 567     }
 568         // fall-through
 569     case AVCOL_RANGE_MPEG:
 570         *off = 16 << (depth - 8);
 571         *y_rng = 219 << (depth - 8);
 572         *uv_rng = 224 << (depth - 8);
 573         break;
 574     case AVCOL_RANGE_JPEG:
 575         *off = 0;
 576         *y_rng = *uv_rng = (256 << (depth - 8)) - 1;
 577         break;
 578     default:
 579         return AVERROR(EINVAL);
 580     }
 581
 582     return 0;
 583 }
 584
 585 static int create_filtergraph(AVFilterContext *ctx,
 586                               const AVFrame *in, const AVFrame *out)
 587 {
 588     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 589     const AVPixFmtDescriptor *in_desc  = av_pix_fmt_desc_get(in->format);
 590     const AVPixFmtDescriptor *out_desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 591     int emms = 0, m, n, o, res, fmt_identical, redo_yuv2rgb = 0, redo_rgb2yuv = 0;
 592
 593 #define supported_depth(d) ((d) == 8 || (d) == 10 || (d) == 12)
 594 #define supported_subsampling(lcw, lch) \
 595     (((lcw) == 0 && (lch) == 0) || ((lcw) == 1 && (lch) == 0) || ((lcw) == 1 && (lch) == 1))
 596 #define supported_format(d) \
 597     ((d) != NULL && (d)->nb_components == 3 && \
 598      !((d)->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB) && \
 599      supported_depth((d)->comp[0].depth) && \
 600      supported_subsampling((d)->log2_chroma_w, (d)->log2_chroma_h))
 601
 602     if (!supported_format(in_desc)) {
 603         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 604                "Unsupported input format %d (%s) or bitdepth (%d)\n",
 605                in->format, av_get_pix_fmt_name(in->format),
 606                in_desc ? in_desc->comp[0].depth : -1);
 607         return AVERROR(EINVAL);
 608     }
 609     if (!supported_format(out_desc)) {
 610         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 611                "Unsupported output format %d (%s) or bitdepth (%d)\n",
 612                out->format, av_get_pix_fmt_name(out->format),
 613                out_desc ? out_desc->comp[0].depth : -1);
 614         return AVERROR(EINVAL);
 615     }
 616
 617     if (in->color_primaries  != s->in_prm)  s->in_primaries  = NULL;
 618     if (out->color_primaries != s->out_prm) s->out_primaries = NULL;
 619     if (in->color_trc        != s->in_trc)  s->in_txchr      = NULL;
 620     if (out->color_trc       != s->out_trc) s->out_txchr     = NULL;
 621     if (in->colorspace       != s->in_csp ||
 622         in->color_range      != s->in_rng)  s->in_lumacoef   = NULL;
 623     if (out->colorspace      != s->out_csp ||
 624         out->color_range     != s->out_rng) s->out_lumacoef  = NULL;
 625
 626     if (!s->out_primaries || !s->in_primaries) {
 627         s->in_prm = in->color_primaries;
 628         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 629             s->in_prm = default_prm[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 630         if (s->user_iprm != AVCOL_PRI_UNSPECIFIED)
 631             s->in_prm = s->user_iprm;
 632         s->in_primaries = get_color_primaries(s->in_prm);
 633         if (!s->in_primaries) {
 634             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 635                    "Unsupported input primaries %d (%s)\n",
 636                    s->in_prm, av_color_primaries_name(s->in_prm));
 637             return AVERROR(EINVAL);
 638         }
 639         s->out_prm = out->color_primaries;
 640         s->out_primaries = get_color_primaries(s->out_prm);
 641         if (!s->out_primaries) {
 642             if (s->out_prm == AVCOL_PRI_UNSPECIFIED) {
 643                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 644                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Please specify output primaries\n");
 645                 } else {
 646                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 647                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 648                 }
 649             } else {
 650                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 651                        "Unsupported output primaries %d (%s)\n",
 652                        s->out_prm, av_color_primaries_name(s->out_prm));
 653             }
 654             return AVERROR(EINVAL);
 655         }
 656         s->lrgb2lrgb_passthrough = !memcmp(s->in_primaries, s->out_primaries,
 657                                            sizeof(*s->in_primaries));
 658         if (!s->lrgb2lrgb_passthrough) {
 659             double rgb2xyz[3][3], xyz2rgb[3][3], rgb2rgb[3][3];
 660
 661             fill_rgb2xyz_table(s->out_primaries, rgb2xyz);
 662             invert_matrix3x3(rgb2xyz, xyz2rgb);
 663             fill_rgb2xyz_table(s->in_primaries, rgb2xyz);
 664             if (s->out_primaries->wp != s->in_primaries->wp &&
 665                 s->wp_adapt != WP_ADAPT_IDENTITY) {
 666                 double wpconv[3][3], tmp[3][3];
 667
 668                 fill_whitepoint_conv_table(wpconv, s->wp_adapt, s->in_primaries->wp,
 669                                            s->out_primaries->wp);
 670                 mul3x3(tmp, rgb2xyz, wpconv);
 671                 mul3x3(rgb2rgb, tmp, xyz2rgb);
 672             } else {
 673                 mul3x3(rgb2rgb, rgb2xyz, xyz2rgb);
 674             }
 675             for (m = 0; m < 3; m++)
 676                 for (n = 0; n < 3; n++) {
 677                     s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][0] = lrint(16384.0 * rgb2rgb[m][n]);
 678                     for (o = 1; o < 8; o++)
 679                         s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][o] = s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][0];
 680                 }
 681
 682             emms = 1;
 683         }
 684     }
 685
 686     if (!s->in_txchr) {
 687         av_freep(&s->lin_lut);
 688         s->in_trc = in->color_trc;
 689         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 690             s->in_trc = default_trc[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 691         if (s->user_itrc != AVCOL_TRC_UNSPECIFIED)
 692             s->in_trc = s->user_itrc;
 693         s->in_txchr = get_transfer_characteristics(s->in_trc);
 694         if (!s->in_txchr) {
 695             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 696                    "Unsupported input transfer characteristics %d (%s)\n",
 697                    s->in_trc, av_color_transfer_name(s->in_trc));
 698             return AVERROR(EINVAL);
 699         }
 700     }
 701
 702     if (!s->out_txchr) {
 703         av_freep(&s->lin_lut);
 704         s->out_trc = out->color_trc;
 705         s->out_txchr = get_transfer_characteristics(s->out_trc);
 706         if (!s->out_txchr) {
 707             if (s->out_trc == AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) {
 708                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 709                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 710                            "Please specify output transfer characteristics\n");
 711                 } else {
 712                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 713                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 714                 }
 715             } else {
 716                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 717                        "Unsupported output transfer characteristics %d (%s)\n",
 718                        s->out_trc, av_color_transfer_name(s->out_trc));
 719             }
 720             return AVERROR(EINVAL);
 721         }
 722     }
 723
 724     s->rgb2rgb_passthrough = s->fast_mode || (s->lrgb2lrgb_passthrough &&
 725                              !memcmp(s->in_txchr, s->out_txchr, sizeof(*s->in_txchr)));
 726     if (!s->rgb2rgb_passthrough && !s->lin_lut) {
 727         res = fill_gamma_table(s);
 728         if (res < 0)
 729             return res;
 730         emms = 1;
 731     }
 732
 733     if (!s->in_lumacoef) {
 734         s->in_csp = in->colorspace;
 735         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 736             s->in_csp = default_csp[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 737         if (s->user_icsp != AVCOL_SPC_UNSPECIFIED)
 738             s->in_csp = s->user_icsp;
 739         s->in_rng = in->color_range;
 740         if (s->user_irng != AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED)
 741             s->in_rng = s->user_irng;
 742         s->in_lumacoef = get_luma_coefficients(s->in_csp);
 743         if (!s->in_lumacoef) {
 744             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 745                    "Unsupported input colorspace %d (%s)\n",
 746                    s->in_csp, av_color_space_name(s->in_csp));
 747             return AVERROR(EINVAL);
 748         }
 749         redo_yuv2rgb = 1;
 750     }
 751
 752     if (!s->out_lumacoef) {
 753         s->out_csp = out->colorspace;
 754         s->out_rng = out->color_range;
 755         s->out_lumacoef = get_luma_coefficients(s->out_csp);
 756         if (!s->out_lumacoef) {
 757             if (s->out_csp == AVCOL_SPC_UNSPECIFIED) {
 758                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 759                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 760                            "Please specify output transfer characteristics\n");
 761                 } else {
 762                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 763                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 764                 }
 765             } else {
 766                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 767                        "Unsupported output transfer characteristics %d (%s)\n",
 768                        s->out_csp, av_color_space_name(s->out_csp));
 769             }
 770             return AVERROR(EINVAL);
 771         }
 772         redo_rgb2yuv = 1;
 773     }
 774
 775     fmt_identical = in_desc->log2_chroma_h == out_desc->log2_chroma_h &&
 776                     in_desc->log2_chroma_w == out_desc->log2_chroma_w;
 777     s->yuv2yuv_fastmode = s->rgb2rgb_passthrough && fmt_identical;
 778     s->yuv2yuv_passthrough = s->yuv2yuv_fastmode && s->in_rng == s->out_rng &&
 779                              !memcmp(s->in_lumacoef, s->out_lumacoef,
 780                                      sizeof(*s->in_lumacoef)) &&
 781                              in_desc->comp[0].depth == out_desc->comp[0].depth;
 782     if (!s->yuv2yuv_passthrough) {
 783         if (redo_yuv2rgb) {
 784             double rgb2yuv[3][3], (*yuv2rgb)[3] = s->yuv2rgb_dbl_coeffs;
 785             int off, bits, in_rng;
 786
 787             res = get_range_off(ctx, &off, &s->in_y_rng, &s->in_uv_rng,
 788                                 s->in_rng, in_desc->comp[0].depth);
 789             if (res < 0) {
 790                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 791                        "Unsupported input color range %d (%s)\n",
 792                        s->in_rng, av_color_range_name(s->in_rng));
 793                 return res;
 794             }
 795             for (n = 0; n < 8; n++)
 796                 s->yuv_offset[0][n] = off;
 797             fill_rgb2yuv_table(s->in_lumacoef, rgb2yuv);
 798             invert_matrix3x3(rgb2yuv, yuv2rgb);
 799             bits = 1 << (in_desc->comp[0].depth - 1);
 800             for (n = 0; n < 3; n++) {
 801                 for (in_rng = s->in_y_rng, m = 0; m < 3; m++, in_rng = s->in_uv_rng) {
 802                     s->yuv2rgb_coeffs[n][m][0] = lrint(28672 * bits * yuv2rgb[n][m] / in_rng);
 803                     for (o = 1; o < 8; o++)
 804                         s->yuv2rgb_coeffs[n][m][o] = s->yuv2rgb_coeffs[n][m][0];
 805                 }
 806             }
 807             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][1][0] == 0);
 808             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[2][2][0] == 0);
 809             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][0][0] == s->yuv2rgb_coeffs[1][0][0]);
 810             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][0][0] == s->yuv2rgb_coeffs[2][0][0]);
 811             s->yuv2rgb = s->dsp.yuv2rgb[(in_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 812                                        [in_desc->log2_chroma_h + in_desc->log2_chroma_w];
 813             emms = 1;
 814         }
 815
 816         if (redo_rgb2yuv) {
 817             double (*rgb2yuv)[3] = s->rgb2yuv_dbl_coeffs;
 818             int off, out_rng, bits;
 819
 820             res = get_range_off(ctx, &off, &s->out_y_rng, &s->out_uv_rng,
 821                                 s->out_rng, out_desc->comp[0].depth);
 822             if (res < 0) {
 823                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 824                        "Unsupported output color range %d (%s)\n",
 825                        s->out_rng, av_color_range_name(s->out_rng));
 826                 return res;
 827             }
 828             for (n = 0; n < 8; n++)
 829                 s->yuv_offset[1][n] = off;
 830             fill_rgb2yuv_table(s->out_lumacoef, rgb2yuv);
 831             bits = 1 << (29 - out_desc->comp[0].depth);
 832             for (out_rng = s->out_y_rng, n = 0; n < 3; n++, out_rng = s->out_uv_rng) {
 833                 for (m = 0; m < 3; m++) {
 834                     s->rgb2yuv_coeffs[n][m][0] = lrint(bits * out_rng * rgb2yuv[n][m] / 28672);
 835                     for (o = 1; o < 8; o++)
 836                         s->rgb2yuv_coeffs[n][m][o] = s->rgb2yuv_coeffs[n][m][0];
 837                 }
 838             }
 839             av_assert2(s->rgb2yuv_coeffs[1][2][0] == s->rgb2yuv_coeffs[2][0][0]);
 840             s->rgb2yuv = s->dsp.rgb2yuv[(out_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 841                                        [out_desc->log2_chroma_h + out_desc->log2_chroma_w];
 842             s->rgb2yuv_fsb = s->dsp.rgb2yuv_fsb[(out_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 843                                        [out_desc->log2_chroma_h + out_desc->log2_chroma_w];
 844             emms = 1;
 845         }
 846
 847         if (s->yuv2yuv_fastmode && (redo_yuv2rgb || redo_rgb2yuv)) {
 848             int idepth = in_desc->comp[0].depth, odepth = out_desc->comp[0].depth;
 849             double (*rgb2yuv)[3] = s->rgb2yuv_dbl_coeffs;
 850             double (*yuv2rgb)[3] = s->yuv2rgb_dbl_coeffs;
 851             double yuv2yuv[3][3];
 852             int in_rng, out_rng;
 853
 854             mul3x3(yuv2yuv, yuv2rgb, rgb2yuv);
 855             for (out_rng = s->out_y_rng, m = 0; m < 3; m++, out_rng = s->out_uv_rng) {
 856                 for (in_rng = s->in_y_rng, n = 0; n < 3; n++, in_rng = s->in_uv_rng) {
 857                     s->yuv2yuv_coeffs[m][n][0] =
 858                         lrint(16384 * yuv2yuv[m][n] * out_rng * (1 << idepth) /
 859                               (in_rng * (1 << odepth)));
 860                     for (o = 1; o < 8; o++)
 861                         s->yuv2yuv_coeffs[m][n][o] = s->yuv2yuv_coeffs[m][n][0];
 862                 }
 863             }
 864             av_assert2(s->yuv2yuv_coeffs[1][0][0] == 0);
 865             av_assert2(s->yuv2yuv_coeffs[2][0][0] == 0);
 866             s->yuv2yuv = s->dsp.yuv2yuv[(idepth - 8) >> 1][(odepth - 8) >> 1]
 867                                        [in_desc->log2_chroma_h + in_desc->log2_chroma_w];
 868         }
 869     }
 870
 871     if (emms)
 872         emms_c();
 873
 874     return 0;
 875 }
 876
 877 static int init(AVFilterContext *ctx)
 878 {
 879     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 880
 881     ff_colorspacedsp_init(&s->dsp);
 882
 883     return 0;
 884 }
 885
 886 static void uninit(AVFilterContext *ctx)
 887 {
 888     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 889
 890     av_freep(&s->rgb[0]);
 891     av_freep(&s->rgb[1]);
 892     av_freep(&s->rgb[2]);
 893     s->rgb_sz = 0;
 894     av_freep(&s->dither_scratch_base[0][0]);
 895     av_freep(&s->dither_scratch_base[0][1]);
 896     av_freep(&s->dither_scratch_base[1][0]);
 897     av_freep(&s->dither_scratch_base[1][1]);
 898     av_freep(&s->dither_scratch_base[2][0]);
 899     av_freep(&s->dither_scratch_base[2][1]);
 900
 901     av_freep(&s->lin_lut);
 902 }
 903
 904 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
 905 {
 906     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 907     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 908     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 909     // FIXME if yuv2yuv_passthrough, don't get a new buffer but use the
 910     // input one if it is writable *OR* the actual literal values of in_*
 911     // and out_* are identical (not just their respective properties)
 912     AVFrame *out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 913     int res;
 914     ptrdiff_t rgb_stride = FFALIGN(in->width * sizeof(int16_t), 32);
 915     unsigned rgb_sz = rgb_stride * in->height;
 916     struct ThreadData td;
 917
 918     if (!out) {
 919         av_frame_free(&in);
 920         return AVERROR(ENOMEM);
 921     }
 922     res = av_frame_copy_props(out, in);
 923     if (res < 0) {
 924         av_frame_free(&in);
 925         return res;
 926     }
 927
 928     out->color_primaries = s->user_prm == AVCOL_PRI_UNSPECIFIED ?
 929                            default_prm[FFMIN(s->user_all, CS_NB)] : s->user_prm;
 930     if (s->user_trc == AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) {
 931         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 932
 933         out->color_trc   = default_trc[FFMIN(s->user_all, CS_NB)];
 934         if (out->color_trc == AVCOL_TRC_BT2020_10 && desc && desc->comp[0].depth >= 12)
 935             out->color_trc = AVCOL_TRC_BT2020_12;
 936     } else {
 937         out->color_trc   = s->user_trc;
 938     }
 939     out->colorspace      = s->user_csp == AVCOL_SPC_UNSPECIFIED ?
 940                            default_csp[FFMIN(s->user_all, CS_NB)] : s->user_csp;
 941     out->color_range     = s->user_rng == AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED ?
 942                            in->color_range : s->user_rng;
 943     if (rgb_sz != s->rgb_sz) {
 944         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 945         int uvw = in->width >> desc->log2_chroma_w;
 946
 947         av_freep(&s->rgb[0]);
 948         av_freep(&s->rgb[1]);
 949         av_freep(&s->rgb[2]);
 950         s->rgb_sz = 0;
 951         av_freep(&s->dither_scratch_base[0][0]);
 952         av_freep(&s->dither_scratch_base[0][1]);
 953         av_freep(&s->dither_scratch_base[1][0]);
 954         av_freep(&s->dither_scratch_base[1][1]);
 955         av_freep(&s->dither_scratch_base[2][0]);
 956         av_freep(&s->dither_scratch_base[2][1]);
 957
 958         s->rgb[0] = av_malloc(rgb_sz);
 959         s->rgb[1] = av_malloc(rgb_sz);
 960         s->rgb[2] = av_malloc(rgb_sz);
 961         s->dither_scratch_base[0][0] =
 962             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[0][0]) * (in->width + 4));
 963         s->dither_scratch_base[0][1] =
 964             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[0][1]) * (in->width + 4));
 965         s->dither_scratch_base[1][0] =
 966             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[1][0]) * (uvw + 4));
 967         s->dither_scratch_base[1][1] =
 968             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[1][1]) * (uvw + 4));
 969         s->dither_scratch_base[2][0] =
 970             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[2][0]) * (uvw + 4));
 971         s->dither_scratch_base[2][1] =
 972             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[2][1]) * (uvw + 4));
 973         s->dither_scratch[0][0] = &s->dither_scratch_base[0][0][1];
 974         s->dither_scratch[0][1] = &s->dither_scratch_base[0][1][1];
 975         s->dither_scratch[1][0] = &s->dither_scratch_base[1][0][1];
 976         s->dither_scratch[1][1] = &s->dither_scratch_base[1][1][1];
 977         s->dither_scratch[2][0] = &s->dither_scratch_base[2][0][1];
 978         s->dither_scratch[2][1] = &s->dither_scratch_base[2][1][1];
 979         if (!s->rgb[0] || !s->rgb[1] || !s->rgb[2] ||
 980             !s->dither_scratch_base[0][0] || !s->dither_scratch_base[0][1] ||
 981             !s->dither_scratch_base[1][0] || !s->dither_scratch_base[1][1] ||
 982             !s->dither_scratch_base[2][0] || !s->dither_scratch_base[2][1]) {
 983             uninit(ctx);
 984             return AVERROR(ENOMEM);
 985         }
 986         s->rgb_sz = rgb_sz;
 987     }
 988     res = create_filtergraph(ctx, in, out);
 989     if (res < 0)
 990         return res;
 991     s->rgb_stride = rgb_stride / sizeof(int16_t);
 992     td.in = in;
 993     td.out = out;
 994     td.in_linesize[0] = in->linesize[0];
 995     td.in_linesize[1] = in->linesize[1];
 996     td.in_linesize[2] = in->linesize[2];
 997     td.out_linesize[0] = out->linesize[0];
 998     td.out_linesize[1] = out->linesize[1];
 999     td.out_linesize[2] = out->linesize[2];
1000     td.in_ss_h = av_pix_fmt_desc_get(in->format)->log2_chroma_h;
1001     td.out_ss_h = av_pix_fmt_desc_get(out->format)->log2_chroma_h;
1002     if (s->yuv2yuv_passthrough) {
1003         res = av_frame_copy(out, in);
1004         if (res < 0)
1005             return res;
1006     } else {
1007         ctx->internal->execute(ctx, convert, &td, NULL,
1008                                FFMIN((in->height + 1) >> 1, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
1009     }
1010     av_frame_free(&in);
1011
1012     return ff_filter_frame(outlink, out);
1013 }
1014
1015 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
1016 {
1017     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
1018         AV_PIX_FMT_YUV420P,   AV_PIX_FMT_YUV422P,   AV_PIX_FMT_YUV444P,
1019         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
1020         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12,
1021         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,  AV_PIX_FMT_YUVJ422P,  AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
1022         AV_PIX_FMT_NONE
1023     };
1024     int res;
1025     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
1026     AVFilterFormats *formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
1027
1028     if (!formats)
1029         return AVERROR(ENOMEM);
1030     if (s->user_format == AV_PIX_FMT_NONE)
1031         return ff_set_common_formats(ctx, formats);
1032     res = ff_formats_ref(formats, &ctx->inputs[0]->out_formats);
1033     if (res < 0)
1034         return res;
1035     formats = NULL;
1036     res = ff_add_format(&formats, s->user_format);
1037     if (res < 0)
1038         return res;
1039
1040     return ff_formats_ref(formats, &ctx->outputs[0]->in_formats);
1041 }
1042
1043 static int config_props(AVFilterLink *outlink)
1044 {
1045     AVFilterContext *ctx = outlink->dst;
1046     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
1047
1048     if (inlink->w % 2 || inlink->h % 2) {
1049         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid odd size (%dx%d)\n",
1050                inlink->w, inlink->h);
1051         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1052     }
1053
1054     outlink->w = inlink->w;
1055     outlink->h = inlink->h;
1056     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
1057     outlink->time_base = inlink->time_base;
1058
1059     return 0;
1060 }
1061
1062 #define OFFSET(x) offsetof(ColorSpaceContext, x)
1063 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
1064 #define ENUM(x, y, z) { x, "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = y }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, z }
1065
1066 static const AVOption colorspace_options[] = {
1067     { "all",        "Set all color properties together",
1068       OFFSET(user_all),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = CS_UNSPECIFIED },
1069       CS_UNSPECIFIED, CS_NB - 1, FLAGS, "all" },
1070     ENUM("bt470m",      CS_BT470M,             "all"),
1071     ENUM("bt470bg",     CS_BT470BG,            "all"),
1072     ENUM("bt601-6-525", CS_BT601_6_525,        "all"),
1073     ENUM("bt601-6-625", CS_BT601_6_625,        "all"),
1074     ENUM("bt709",       CS_BT709,              "all"),
1075     ENUM("smpte170m",   CS_SMPTE170M,          "all"),
1076     ENUM("smpte240m",   CS_SMPTE240M,          "all"),
1077     ENUM("bt2020",      CS_BT2020,             "all"),
1078
1079     { "space",      "Output colorspace",
1080       OFFSET(user_csp),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED },
1081       AVCOL_SPC_RGB, AVCOL_SPC_NB - 1, FLAGS,  "csp"},
1082     ENUM("bt709",       AVCOL_SPC_BT709,       "csp"),
1083     ENUM("fcc",         AVCOL_SPC_FCC,         "csp"),
1084     ENUM("bt470bg",     AVCOL_SPC_BT470BG,     "csp"),
1085     ENUM("smpte170m",   AVCOL_SPC_SMPTE170M,   "csp"),
1086     ENUM("smpte240m",   AVCOL_SPC_SMPTE240M,   "csp"),
1087     ENUM("ycgco",       AVCOL_SPC_YCGCO,       "csp"),
1088     ENUM("gbr",         AVCOL_SPC_RGB,         "csp"),
1089     ENUM("bt2020ncl",   AVCOL_SPC_BT2020_NCL,  "csp"),
1090
1091     { "range",      "Output color range",
1092       OFFSET(user_rng),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED },
1093       AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED, AVCOL_RANGE_NB - 1, FLAGS, "rng" },
1094     ENUM("tv",          AVCOL_RANGE_MPEG,      "rng"),
1095     ENUM("mpeg",        AVCOL_RANGE_MPEG,      "rng"),
1096     ENUM("pc",          AVCOL_RANGE_JPEG,      "rng"),
1097     ENUM("jpeg",        AVCOL_RANGE_JPEG,      "rng"),
1098
1099     { "primaries",  "Output color primaries",
1100       OFFSET(user_prm),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED },
1101       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "prm" },
1102     ENUM("bt709",        AVCOL_PRI_BT709,      "prm"),
1103     ENUM("bt470m",       AVCOL_PRI_BT470M,     "prm"),
1104     ENUM("bt470bg",      AVCOL_PRI_BT470BG,    "prm"),
1105     ENUM("smpte170m",    AVCOL_PRI_SMPTE170M,  "prm"),
1106     ENUM("smpte240m",    AVCOL_PRI_SMPTE240M,  "prm"),
1107     ENUM("film",         AVCOL_PRI_FILM,       "prm"),
1108     ENUM("smpte431",     AVCOL_PRI_SMPTE431,   "prm"),
1109     ENUM("smpte432",     AVCOL_PRI_SMPTE432,   "prm"),
1110     ENUM("bt2020",       AVCOL_PRI_BT2020,     "prm"),
1111
1112     { "trc",        "Output transfer characteristics",
1113       OFFSET(user_trc),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED },
1114       AVCOL_TRC_RESERVED0, AVCOL_TRC_NB - 1, FLAGS, "trc" },
1115     ENUM("bt709",        AVCOL_TRC_BT709,        "trc"),
1116     ENUM("bt470m",       AVCOL_TRC_GAMMA22,      "trc"),
1117     ENUM("gamma22",      AVCOL_TRC_GAMMA22,      "trc"),
1118     ENUM("bt470bg",      AVCOL_TRC_GAMMA28,      "trc"),
1119     ENUM("gamma28",      AVCOL_TRC_GAMMA28,      "trc"),
1120     ENUM("smpte170m",    AVCOL_TRC_SMPTE170M,    "trc"),
1121     ENUM("smpte240m",    AVCOL_TRC_SMPTE240M,    "trc"),
1122     ENUM("srgb",         AVCOL_TRC_IEC61966_2_1, "trc"),
1123     ENUM("iec61966-2-1", AVCOL_TRC_IEC61966_2_1, "trc"),
1124     ENUM("xvycc",        AVCOL_TRC_IEC61966_2_4, "trc"),
1125     ENUM("iec61966-2-4", AVCOL_TRC_IEC61966_2_4, "trc"),
1126     ENUM("bt2020-10",    AVCOL_TRC_BT2020_10,    "trc"),
1127     ENUM("bt2020-12",    AVCOL_TRC_BT2020_12,    "trc"),
1128
1129     { "format",   "Output pixel format",
1130       OFFSET(user_format), AV_OPT_TYPE_INT,  { .i64 = AV_PIX_FMT_NONE },
1131       AV_PIX_FMT_NONE, AV_PIX_FMT_GBRAP12LE, FLAGS, "fmt" },
1132     ENUM("yuv420p",   AV_PIX_FMT_YUV420P,   "fmt"),
1133     ENUM("yuv420p10", AV_PIX_FMT_YUV420P10, "fmt"),
1134     ENUM("yuv420p12", AV_PIX_FMT_YUV420P12, "fmt"),
1135     ENUM("yuv422p",   AV_PIX_FMT_YUV422P,   "fmt"),
1136     ENUM("yuv422p10", AV_PIX_FMT_YUV422P10, "fmt"),
1137     ENUM("yuv422p12", AV_PIX_FMT_YUV422P12, "fmt"),
1138     ENUM("yuv444p",   AV_PIX_FMT_YUV444P,   "fmt"),
1139     ENUM("yuv444p10", AV_PIX_FMT_YUV444P10, "fmt"),
1140     ENUM("yuv444p12", AV_PIX_FMT_YUV444P12, "fmt"),
1141
1142     { "fast",     "Ignore primary chromaticity and gamma correction",
1143       OFFSET(fast_mode), AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0    },
1144       0, 1, FLAGS },
1145
1146     { "dither",   "Dithering mode",
1147       OFFSET(dither), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = DITHER_NONE },
1148       DITHER_NONE, DITHER_NB - 1, FLAGS, "dither" },
1149     ENUM("none", DITHER_NONE, "dither"),
1150     ENUM("fsb",  DITHER_FSB,  "dither"),
1151
1152     { "wpadapt", "Whitepoint adaptation method",
1153       OFFSET(wp_adapt), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = WP_ADAPT_BRADFORD },
1154       WP_ADAPT_BRADFORD, NB_WP_ADAPT - 1, FLAGS, "wpadapt" },
1155     ENUM("bradford", WP_ADAPT_BRADFORD, "wpadapt"),
1156     ENUM("vonkries", WP_ADAPT_VON_KRIES, "wpadapt"),
1157     ENUM("identity", WP_ADAPT_IDENTITY, "wpadapt"),
1158
1159     { "iall",       "Set all input color properties together",
1160       OFFSET(user_iall),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = CS_UNSPECIFIED },
1161       CS_UNSPECIFIED, CS_NB - 1, FLAGS, "all" },
1162     { "ispace",     "Input colorspace",
1163       OFFSET(user_icsp),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED },
1164       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "csp" },
1165     { "irange",     "Input color range",
1166       OFFSET(user_irng),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED },
1167       AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED, AVCOL_RANGE_NB - 1, FLAGS, "rng" },
1168     { "iprimaries", "Input color primaries",
1169       OFFSET(user_iprm),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED },
1170       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "prm" },
1171     { "itrc",       "Input transfer characteristics",
1172       OFFSET(user_itrc),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED },
1173       AVCOL_TRC_RESERVED0, AVCOL_TRC_NB - 1, FLAGS, "trc" },
1174
1175     { NULL }
1176 };
1177
1178 AVFILTER_DEFINE_CLASS(colorspace);
1179
1180 static const AVFilterPad inputs[] = {
1181     {
1182         .name         = "default",
1183         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1184         .filter_frame = filter_frame,
1185     },
1186     { NULL }
1187 };
1188
1189 static const AVFilterPad outputs[] = {
1190     {
1191         .name         = "default",
1192         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1193         .config_props = config_props,
1194     },
1195     { NULL }
1196 };
1197
1198 AVFilter ff_vf_colorspace = {
1199     .name            = "colorspace",
1200     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert between colorspaces."),
1201     .init            = init,
1202     .uninit          = uninit,
1203     .query_formats   = query_formats,
1204     .priv_size       = sizeof(ColorSpaceContext),
1205     .priv_class      = &colorspace_class,
1206     .inputs          = inputs,
1207     .outputs         = outputs,
1208     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1209 };