]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_convolution.c
avfilter: Constify all AVFilters
[ffmpeg] / libavfilter / vf_convolution.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2012-2013 Oka Motofumi (chikuzen.mo at gmail dot com)
3  * Copyright (c) 2015 Paul B Mahol
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "libavutil/avstring.h"
23 #include "libavutil/imgutils.h"
24 #include "libavutil/intreadwrite.h"
25 #include "libavutil/opt.h"
26 #include "libavutil/pixdesc.h"
27 #include "avfilter.h"
28 #include "convolution.h"
29 #include "formats.h"
30 #include "internal.h"
31 #include "video.h"
32
33 #define OFFSET(x) offsetof(ConvolutionContext, x)
34 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_RUNTIME_PARAM
35
36 static const AVOption convolution_options[] = {
37     { "0m", "set matrix for 1st plane", OFFSET(matrix_str[0]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
38     { "1m", "set matrix for 2nd plane", OFFSET(matrix_str[1]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
39     { "2m", "set matrix for 3rd plane", OFFSET(matrix_str[2]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
40     { "3m", "set matrix for 4th plane", OFFSET(matrix_str[3]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str="0 0 0 0 1 0 0 0 0"}, 0, 0, FLAGS },
41     { "0rdiv", "set rdiv for 1st plane", OFFSET(rdiv[0]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
42     { "1rdiv", "set rdiv for 2nd plane", OFFSET(rdiv[1]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
43     { "2rdiv", "set rdiv for 3rd plane", OFFSET(rdiv[2]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
44     { "3rdiv", "set rdiv for 4th plane", OFFSET(rdiv[3]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
45     { "0bias", "set bias for 1st plane", OFFSET(bias[0]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
46     { "1bias", "set bias for 2nd plane", OFFSET(bias[1]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
47     { "2bias", "set bias for 3rd plane", OFFSET(bias[2]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
48     { "3bias", "set bias for 4th plane", OFFSET(bias[3]), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0.0}, 0.0, INT_MAX, FLAGS},
49     { "0mode", "set matrix mode for 1st plane", OFFSET(mode[0]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=MATRIX_SQUARE}, 0, MATRIX_NBMODES-1, FLAGS, "mode" },
50     { "1mode", "set matrix mode for 2nd plane", OFFSET(mode[1]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=MATRIX_SQUARE}, 0, MATRIX_NBMODES-1, FLAGS, "mode" },
51     { "2mode", "set matrix mode for 3rd plane", OFFSET(mode[2]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=MATRIX_SQUARE}, 0, MATRIX_NBMODES-1, FLAGS, "mode" },
52     { "3mode", "set matrix mode for 4th plane", OFFSET(mode[3]), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=MATRIX_SQUARE}, 0, MATRIX_NBMODES-1, FLAGS, "mode" },
53     { "square", "square matrix",     0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MATRIX_SQUARE}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
54     { "row",    "single row matrix", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MATRIX_ROW}   , 0, 0, FLAGS, "mode" },
55     { "column", "single column matrix", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=MATRIX_COLUMN}, 0, 0, FLAGS, "mode" },
56     { NULL }
57 };
58
59 AVFILTER_DEFINE_CLASS(convolution);
60
61 static const int same3x3[9] = {0, 0, 0,
62                                0, 1, 0,
63                                0, 0, 0};
64
65 static const int same5x5[25] = {0, 0, 0, 0, 0,
66                                 0, 0, 0, 0, 0,
67                                 0, 0, 1, 0, 0,
68                                 0, 0, 0, 0, 0,
69                                 0, 0, 0, 0, 0};
70
71 static const int same7x7[49] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
72                                 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
73                                 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
74                                 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0,
75                                 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
76                                 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
77                                 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
78
79 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
80 {
81     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
82         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUV440P,
83         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
84         AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUV420P,
85         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
86         AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV410P,
87         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
88         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
89         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12, AV_PIX_FMT_YUV440P12,
90         AV_PIX_FMT_YUV420P14, AV_PIX_FMT_YUV422P14, AV_PIX_FMT_YUV444P14,
91         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
92         AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P9,
93         AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P10,
94         AV_PIX_FMT_YUVA422P12, AV_PIX_FMT_YUVA444P12,
95         AV_PIX_FMT_YUVA420P16, AV_PIX_FMT_YUVA422P16, AV_PIX_FMT_YUVA444P16,
96         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
97         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
98         AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_GBRAP10, AV_PIX_FMT_GBRAP12, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
99         AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GRAY9, AV_PIX_FMT_GRAY10, AV_PIX_FMT_GRAY12, AV_PIX_FMT_GRAY14, AV_PIX_FMT_GRAY16,
100         AV_PIX_FMT_NONE
101     };
102
103     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
104 }
105
106 typedef struct ThreadData {
107     AVFrame *in, *out;
108 } ThreadData;
109
110 static void filter16_prewitt(uint8_t *dstp, int width,
111                              float scale, float delta, const int *const matrix,
112                              const uint8_t *c[], int peak, int radius,
113                              int dstride, int stride, int size)
114 {
115     uint16_t *dst = (uint16_t *)dstp;
116     int x;
117
118     for (x = 0; x < width; x++) {
119         float suma = AV_RN16A(&c[0][2 * x]) * -1 + AV_RN16A(&c[1][2 * x]) * -1 + AV_RN16A(&c[2][2 * x]) * -1 +
120                      AV_RN16A(&c[6][2 * x]) *  1 + AV_RN16A(&c[7][2 * x]) *  1 + AV_RN16A(&c[8][2 * x]) *  1;
121         float sumb = AV_RN16A(&c[0][2 * x]) * -1 + AV_RN16A(&c[2][2 * x]) *  1 + AV_RN16A(&c[3][2 * x]) * -1 +
122                      AV_RN16A(&c[5][2 * x]) *  1 + AV_RN16A(&c[6][2 * x]) * -1 + AV_RN16A(&c[8][2 * x]) *  1;
123
124         dst[x] = av_clip(sqrtf(suma*suma + sumb*sumb) * scale + delta, 0, peak);
125     }
126 }
127
128 static void filter16_roberts(uint8_t *dstp, int width,
129                              float scale, float delta, const int *const matrix,
130                              const uint8_t *c[], int peak, int radius,
131                              int dstride, int stride, int size)
132 {
133     uint16_t *dst = (uint16_t *)dstp;
134     int x;
135
136     for (x = 0; x < width; x++) {
137         float suma = AV_RN16A(&c[0][2 * x]) *  1 + AV_RN16A(&c[1][2 * x]) * -1;
138         float sumb = AV_RN16A(&c[4][2 * x]) *  1 + AV_RN16A(&c[3][2 * x]) * -1;
139
140         dst[x] = av_clip(sqrtf(suma*suma + sumb*sumb) * scale + delta, 0, peak);
141     }
142 }
143
144 static void filter16_sobel(uint8_t *dstp, int width,
145                            float scale, float delta, const int *const matrix,
146                            const uint8_t *c[], int peak, int radius,
147                            int dstride, int stride, int size)
148 {
149     uint16_t *dst = (uint16_t *)dstp;
150     int x;
151
152     for (x = 0; x < width; x++) {
153         float suma = AV_RN16A(&c[0][2 * x]) * -1 + AV_RN16A(&c[1][2 * x]) * -2 + AV_RN16A(&c[2][2 * x]) * -1 +
154                      AV_RN16A(&c[6][2 * x]) *  1 + AV_RN16A(&c[7][2 * x]) *  2 + AV_RN16A(&c[8][2 * x]) *  1;
155         float sumb = AV_RN16A(&c[0][2 * x]) * -1 + AV_RN16A(&c[2][2 * x]) *  1 + AV_RN16A(&c[3][2 * x]) * -2 +
156                      AV_RN16A(&c[5][2 * x]) *  2 + AV_RN16A(&c[6][2 * x]) * -1 + AV_RN16A(&c[8][2 * x]) *  1;
157
158         dst[x] = av_clip(sqrtf(suma*suma + sumb*sumb) * scale + delta, 0, peak);
159     }
160 }
161
162 static void filter16_kirsch(uint8_t *dstp, int width,
163                             float scale, float delta, const int *const matrix,
164                             const uint8_t *c[], int peak, int radius,
165                             int dstride, int stride, int size)
166 {
167     uint16_t *dst = (uint16_t *)dstp;
168     const uint16_t *c0 = (const uint16_t *)c[0], *c1 = (const uint16_t *)c[1], *c2 = (const uint16_t *)c[2];
169     const uint16_t *c3 = (const uint16_t *)c[3], *c5 = (const uint16_t *)c[5];
170     const uint16_t *c6 = (const uint16_t *)c[6], *c7 = (const uint16_t *)c[7], *c8 = (const uint16_t *)c[8];
171     int x;
172
173     for (x = 0; x < width; x++) {
174         int sum0 = c0[x] *  5 + c1[x] *  5 + c2[x] *  5 +
175                    c3[x] * -3 + c5[x] * -3 +
176                    c6[x] * -3 + c7[x] * -3 + c8[x] * -3;
177         int sum1 = c0[x] * -3 + c1[x] *  5 + c2[x] *  5 +
178                    c3[x] *  5 + c5[x] * -3 +
179                    c6[x] * -3 + c7[x] * -3 + c8[x] * -3;
180         int sum2 = c0[x] * -3 + c1[x] * -3 + c2[x] *  5 +
181                    c3[x] *  5 + c5[x] *  5 +
182                    c6[x] * -3 + c7[x] * -3 + c8[x] * -3;
183         int sum3 = c0[x] * -3 + c1[x] * -3 + c2[x] * -3 +
184                    c3[x] *  5 + c5[x] *  5 +
185                    c6[x] *  5 + c7[x] * -3 + c8[x] * -3;
186         int sum4 = c0[x] * -3 + c1[x] * -3 + c2[x] * -3 +
187                    c3[x] * -3 + c5[x] *  5 +
188                    c6[x] *  5 + c7[x] *  5 + c8[x] * -3;
189         int sum5 = c0[x] * -3 + c1[x] * -3 + c2[x] * -3 +
190                    c3[x] * -3 + c5[x] * -3 +
191                    c6[x] *  5 + c7[x] *  5 + c8[x] *  5;
192         int sum6 = c0[x] *  5 + c1[x] * -3 + c2[x] * -3 +
193                    c3[x] * -3 + c5[x] * -3 +
194                    c6[x] * -3 + c7[x] *  5 + c8[x] *  5;
195         int sum7 = c0[x] *  5 + c1[x] *  5 + c2[x] * -3 +
196                    c3[x] * -3 + c5[x] * -3 +
197                    c6[x] * -3 + c7[x] * -3 + c8[x] *  5;
198
199         sum0 = FFMAX(sum0, sum1);
200         sum2 = FFMAX(sum2, sum3);
201         sum4 = FFMAX(sum4, sum5);
202         sum6 = FFMAX(sum6, sum7);
203         sum0 = FFMAX(sum0, sum2);
204         sum4 = FFMAX(sum4, sum6);
205         sum0 = FFMAX(sum0, sum4);
206
207         dst[x] = av_clip(FFABS(sum0) * scale + delta, 0, peak);
208     }
209 }
210
211 static void filter_prewitt(uint8_t *dst, int width,
212                            float scale, float delta, const int *const matrix,
213                            const uint8_t *c[], int peak, int radius,
214                            int dstride, int stride, int size)
215 {
216     const uint8_t *c0 = c[0], *c1 = c[1], *c2 = c[2];
217     const uint8_t *c3 = c[3], *c5 = c[5];
218     const uint8_t *c6 = c[6], *c7 = c[7], *c8 = c[8];
219     int x;
220
221     for (x = 0; x < width; x++) {
222         float suma = c0[x] * -1 + c1[x] * -1 + c2[x] * -1 +
223                      c6[x] *  1 + c7[x] *  1 + c8[x] *  1;
224         float sumb = c0[x] * -1 + c2[x] *  1 + c3[x] * -1 +
225                      c5[x] *  1 + c6[x] * -1 + c8[x] *  1;
226
227         dst[x] = av_clip_uint8(sqrtf(suma*suma + sumb*sumb) * scale + delta);
228     }
229 }
230
231 static void filter_roberts(uint8_t *dst, int width,
232                            float scale, float delta, const int *const matrix,
233                            const uint8_t *c[], int peak, int radius,
234                            int dstride, int stride, int size)
235 {
236     int x;
237
238     for (x = 0; x < width; x++) {
239         float suma = c[0][x] *  1 + c[1][x] * -1;
240         float sumb = c[4][x] *  1 + c[3][x] * -1;
241
242         dst[x] = av_clip_uint8(sqrtf(suma*suma + sumb*sumb) * scale + delta);
243     }
244 }
245
246 static void filter_sobel(uint8_t *dst, int width,
247                          float scale, float delta, const int *const matrix,
248                          const uint8_t *c[], int peak, int radius,
249                          int dstride, int stride, int size)
250 {
251     const uint8_t *c0 = c[0], *c1 = c[1], *c2 = c[2];
252     const uint8_t *c3 = c[3], *c5 = c[5];
253     const uint8_t *c6 = c[6], *c7 = c[7], *c8 = c[8];
254     int x;
255
256     for (x = 0; x < width; x++) {
257         float suma = c0[x] * -1 + c1[x] * -2 + c2[x] * -1 +
258                      c6[x] *  1 + c7[x] *  2 + c8[x] *  1;
259         float sumb = c0[x] * -1 + c2[x] *  1 + c3[x] * -2 +
260                      c5[x] *  2 + c6[x] * -1 + c8[x] *  1;
261
262         dst[x] = av_clip_uint8(sqrtf(suma*suma + sumb*sumb) * scale + delta);
263     }
264 }
265
266 static void filter_kirsch(uint8_t *dst, int width,
267                           float scale, float delta, const int *const matrix,
268                           const uint8_t *c[], int peak, int radius,
269                           int dstride, int stride, int size)
270 {
271     const uint8_t *c0 = c[0], *c1 = c[1], *c2 = c[2];
272     const uint8_t *c3 = c[3], *c5 = c[5];
273     const uint8_t *c6 = c[6], *c7 = c[7], *c8 = c[8];
274     int x;
275
276     for (x = 0; x < width; x++) {
277         int sum0 = c0[x] *  5 + c1[x] *  5 + c2[x] *  5 +
278                    c3[x] * -3 + c5[x] * -3 +
279                    c6[x] * -3 + c7[x] * -3 + c8[x] * -3;
280         int sum1 = c0[x] * -3 + c1[x] *  5 + c2[x] *  5 +
281                    c3[x] *  5 + c5[x] * -3 +
282                    c6[x] * -3 + c7[x] * -3 + c8[x] * -3;
283         int sum2 = c0[x] * -3 + c1[x] * -3 + c2[x] *  5 +
284                    c3[x] *  5 + c5[x] *  5 +
285                    c6[x] * -3 + c7[x] * -3 + c8[x] * -3;
286         int sum3 = c0[x] * -3 + c1[x] * -3 + c2[x] * -3 +
287                    c3[x] *  5 + c5[x] *  5 +
288                    c6[x] *  5 + c7[x] * -3 + c8[x] * -3;
289         int sum4 = c0[x] * -3 + c1[x] * -3 + c2[x] * -3 +
290                    c3[x] * -3 + c5[x] *  5 +
291                    c6[x] *  5 + c7[x] *  5 + c8[x] * -3;
292         int sum5 = c0[x] * -3 + c1[x] * -3 + c2[x] * -3 +
293                    c3[x] * -3 + c5[x] * -3 +
294                    c6[x] *  5 + c7[x] *  5 + c8[x] *  5;
295         int sum6 = c0[x] *  5 + c1[x] * -3 + c2[x] * -3 +
296                    c3[x] * -3 + c5[x] * -3 +
297                    c6[x] * -3 + c7[x] *  5 + c8[x] *  5;
298         int sum7 = c0[x] *  5 + c1[x] *  5 + c2[x] * -3 +
299                    c3[x] * -3 + c5[x] * -3 +
300                    c6[x] * -3 + c7[x] * -3 + c8[x] *  5;
301
302         sum0 = FFMAX(sum0, sum1);
303         sum2 = FFMAX(sum2, sum3);
304         sum4 = FFMAX(sum4, sum5);
305         sum6 = FFMAX(sum6, sum7);
306         sum0 = FFMAX(sum0, sum2);
307         sum4 = FFMAX(sum4, sum6);
308         sum0 = FFMAX(sum0, sum4);
309
310         dst[x] = av_clip_uint8(FFABS(sum0) * scale + delta);
311     }
312 }
313
314 static void filter16_3x3(uint8_t *dstp, int width,
315                          float rdiv, float bias, const int *const matrix,
316                          const uint8_t *c[], int peak, int radius,
317                          int dstride, int stride, int size)
318 {
319     uint16_t *dst = (uint16_t *)dstp;
320     int x;
321
322     for (x = 0; x < width; x++) {
323         int sum = AV_RN16A(&c[0][2 * x]) * matrix[0] +
324                   AV_RN16A(&c[1][2 * x]) * matrix[1] +
325                   AV_RN16A(&c[2][2 * x]) * matrix[2] +
326                   AV_RN16A(&c[3][2 * x]) * matrix[3] +
327                   AV_RN16A(&c[4][2 * x]) * matrix[4] +
328                   AV_RN16A(&c[5][2 * x]) * matrix[5] +
329                   AV_RN16A(&c[6][2 * x]) * matrix[6] +
330                   AV_RN16A(&c[7][2 * x]) * matrix[7] +
331                   AV_RN16A(&c[8][2 * x]) * matrix[8];
332         sum = (int)(sum * rdiv + bias + 0.5f);
333         dst[x] = av_clip(sum, 0, peak);
334     }
335 }
336
337 static void filter16_5x5(uint8_t *dstp, int width,
338                          float rdiv, float bias, const int *const matrix,
339                          const uint8_t *c[], int peak, int radius,
340                          int dstride, int stride, int size)
341 {
342     uint16_t *dst = (uint16_t *)dstp;
343     int x;
344
345     for (x = 0; x < width; x++) {
346         int i, sum = 0;
347
348         for (i = 0; i < 25; i++)
349             sum += AV_RN16A(&c[i][2 * x]) * matrix[i];
350
351         sum = (int)(sum * rdiv + bias + 0.5f);
352         dst[x] = av_clip(sum, 0, peak);
353     }
354 }
355
356 static void filter16_7x7(uint8_t *dstp, int width,
357                          float rdiv, float bias, const int *const matrix,
358                          const uint8_t *c[], int peak, int radius,
359                          int dstride, int stride, int size)
360 {
361     uint16_t *dst = (uint16_t *)dstp;
362     int x;
363
364     for (x = 0; x < width; x++) {
365         int i, sum = 0;
366
367         for (i = 0; i < 49; i++)
368             sum += AV_RN16A(&c[i][2 * x]) * matrix[i];
369
370         sum = (int)(sum * rdiv + bias + 0.5f);
371         dst[x] = av_clip(sum, 0, peak);
372     }
373 }
374
375 static void filter16_row(uint8_t *dstp, int width,
376                          float rdiv, float bias, const int *const matrix,
377                          const uint8_t *c[], int peak, int radius,
378                          int dstride, int stride, int size)
379 {
380     uint16_t *dst = (uint16_t *)dstp;
381     int x;
382
383     for (x = 0; x < width; x++) {
384         int i, sum = 0;
385
386         for (i = 0; i < 2 * radius + 1; i++)
387             sum += AV_RN16A(&c[i][2 * x]) * matrix[i];
388
389         sum = (int)(sum * rdiv + bias + 0.5f);
390         dst[x] = av_clip(sum, 0, peak);
391     }
392 }
393
394 static void filter16_column(uint8_t *dstp, int height,
395                             float rdiv, float bias, const int *const matrix,
396                             const uint8_t *c[], int peak, int radius,
397                             int dstride, int stride, int size)
398 {
399     DECLARE_ALIGNED(64, int, sum)[16];
400     uint16_t *dst = (uint16_t *)dstp;
401     const int width = FFMIN(16, size);
402
403     for (int y = 0; y < height; y++) {
404
405         memset(sum, 0, sizeof(sum));
406         for (int i = 0; i < 2 * radius + 1; i++) {
407             for (int off16 = 0; off16 < width; off16++)
408                 sum[off16] += AV_RN16A(&c[i][0 + y * stride + off16 * 2]) * matrix[i];
409         }
410
411         for (int off16 = 0; off16 < width; off16++) {
412             sum[off16] = (int)(sum[off16] * rdiv + bias + 0.5f);
413             dst[off16] = av_clip(sum[off16], 0, peak);
414         }
415         dst += dstride / 2;
416     }
417 }
418
419 static void filter_7x7(uint8_t *dst, int width,
420                        float rdiv, float bias, const int *const matrix,
421                        const uint8_t *c[], int peak, int radius,
422                        int dstride, int stride, int size)
423 {
424     int x;
425
426     for (x = 0; x < width; x++) {
427         int i, sum = 0;
428
429         for (i = 0; i < 49; i++)
430             sum += c[i][x] * matrix[i];
431
432         sum = (int)(sum * rdiv + bias + 0.5f);
433         dst[x] = av_clip_uint8(sum);
434     }
435 }
436
437 static void filter_5x5(uint8_t *dst, int width,
438                        float rdiv, float bias, const int *const matrix,
439                        const uint8_t *c[], int peak, int radius,
440                        int dstride, int stride, int size)
441 {
442     int x;
443
444     for (x = 0; x < width; x++) {
445         int i, sum = 0;
446
447         for (i = 0; i < 25; i++)
448             sum += c[i][x] * matrix[i];
449
450         sum = (int)(sum * rdiv + bias + 0.5f);
451         dst[x] = av_clip_uint8(sum);
452     }
453 }
454
455 static void filter_3x3(uint8_t *dst, int width,
456                        float rdiv, float bias, const int *const matrix,
457                        const uint8_t *c[], int peak, int radius,
458                        int dstride, int stride, int size)
459 {
460     const uint8_t *c0 = c[0], *c1 = c[1], *c2 = c[2];
461     const uint8_t *c3 = c[3], *c4 = c[4], *c5 = c[5];
462     const uint8_t *c6 = c[6], *c7 = c[7], *c8 = c[8];
463     int x;
464
465     for (x = 0; x < width; x++) {
466         int sum = c0[x] * matrix[0] + c1[x] * matrix[1] + c2[x] * matrix[2] +
467                   c3[x] * matrix[3] + c4[x] * matrix[4] + c5[x] * matrix[5] +
468                   c6[x] * matrix[6] + c7[x] * matrix[7] + c8[x] * matrix[8];
469         sum = (int)(sum * rdiv + bias + 0.5f);
470         dst[x] = av_clip_uint8(sum);
471     }
472 }
473
474 static void filter_row(uint8_t *dst, int width,
475                        float rdiv, float bias, const int *const matrix,
476                        const uint8_t *c[], int peak, int radius,
477                        int dstride, int stride, int size)
478 {
479     int x;
480
481     for (x = 0; x < width; x++) {
482         int i, sum = 0;
483
484         for (i = 0; i < 2 * radius + 1; i++)
485             sum += c[i][x] * matrix[i];
486
487         sum = (int)(sum * rdiv + bias + 0.5f);
488         dst[x] = av_clip_uint8(sum);
489     }
490 }
491
492 static void filter_column(uint8_t *dst, int height,
493                           float rdiv, float bias, const int *const matrix,
494                           const uint8_t *c[], int peak, int radius,
495                           int dstride, int stride, int size)
496 {
497     DECLARE_ALIGNED(64, int, sum)[16];
498
499     for (int y = 0; y < height; y++) {
500         memset(sum, 0, sizeof(sum));
501
502         for (int i = 0; i < 2 * radius + 1; i++) {
503             for (int off16 = 0; off16 < 16; off16++)
504                 sum[off16] += c[i][0 + y * stride + off16] * matrix[i];
505         }
506
507         for (int off16 = 0; off16 < 16; off16++) {
508             sum[off16] = (int)(sum[off16] * rdiv + bias + 0.5f);
509             dst[off16] = av_clip_uint8(sum[off16]);
510         }
511         dst += dstride;
512     }
513 }
514
515 static void setup_3x3(int radius, const uint8_t *c[], const uint8_t *src, int stride,
516                       int x, int w, int y, int h, int bpc)
517 {
518     int i;
519
520     for (i = 0; i < 9; i++) {
521         int xoff = FFABS(x + ((i % 3) - 1));
522         int yoff = FFABS(y + (i / 3) - 1);
523
524         xoff = xoff >= w ? 2 * w - 1 - xoff : xoff;
525         yoff = yoff >= h ? 2 * h - 1 - yoff : yoff;
526
527         c[i] = src + xoff * bpc + yoff * stride;
528     }
529 }
530
531 static void setup_5x5(int radius, const uint8_t *c[], const uint8_t *src, int stride,
532                       int x, int w, int y, int h, int bpc)
533 {
534     int i;
535
536     for (i = 0; i < 25; i++) {
537         int xoff = FFABS(x + ((i % 5) - 2));
538         int yoff = FFABS(y + (i / 5) - 2);
539
540         xoff = xoff >= w ? 2 * w - 1 - xoff : xoff;
541         yoff = yoff >= h ? 2 * h - 1 - yoff : yoff;
542
543         c[i] = src + xoff * bpc + yoff * stride;
544     }
545 }
546
547 static void setup_7x7(int radius, const uint8_t *c[], const uint8_t *src, int stride,
548                       int x, int w, int y, int h, int bpc)
549 {
550     int i;
551
552     for (i = 0; i < 49; i++) {
553         int xoff = FFABS(x + ((i % 7) - 3));
554         int yoff = FFABS(y + (i / 7) - 3);
555
556         xoff = xoff >= w ? 2 * w - 1 - xoff : xoff;
557         yoff = yoff >= h ? 2 * h - 1 - yoff : yoff;
558
559         c[i] = src + xoff * bpc + yoff * stride;
560     }
561 }
562
563 static void setup_row(int radius, const uint8_t *c[], const uint8_t *src, int stride,
564                       int x, int w, int y, int h, int bpc)
565 {
566     int i;
567
568     for (i = 0; i < radius * 2 + 1; i++) {
569         int xoff = FFABS(x + i - radius);
570
571         xoff = xoff >= w ? 2 * w - 1 - xoff : xoff;
572
573         c[i] = src + xoff * bpc + y * stride;
574     }
575 }
576
577 static void setup_column(int radius, const uint8_t *c[], const uint8_t *src, int stride,
578                          int x, int w, int y, int h, int bpc)
579 {
580     int i;
581
582     for (i = 0; i < radius * 2 + 1; i++) {
583         int xoff = FFABS(x + i - radius);
584
585         xoff = xoff >= h ? 2 * h - 1 - xoff : xoff;
586
587         c[i] = src + y * bpc + xoff * stride;
588     }
589 }
590
591 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
592 {
593     ConvolutionContext *s = ctx->priv;
594     ThreadData *td = arg;
595     AVFrame *in = td->in;
596     AVFrame *out = td->out;
597     int plane;
598
599     for (plane = 0; plane < s->nb_planes; plane++) {
600         const int mode = s->mode[plane];
601         const int bpc = s->bpc;
602         const int radius = s->size[plane] / 2;
603         const int height = s->planeheight[plane];
604         const int width  = s->planewidth[plane];
605         const int stride = in->linesize[plane];
606         const int dstride = out->linesize[plane];
607         const int sizeh = mode == MATRIX_COLUMN ? width : height;
608         const int sizew = mode == MATRIX_COLUMN ? height : width;
609         const int slice_start = (sizeh * jobnr) / nb_jobs;
610         const int slice_end = (sizeh * (jobnr+1)) / nb_jobs;
611         const float rdiv = s->rdiv[plane];
612         const float bias = s->bias[plane];
613         const uint8_t *src = in->data[plane];
614         const int dst_pos = slice_start * (mode == MATRIX_COLUMN ? bpc : dstride);
615         uint8_t *dst = out->data[plane] + dst_pos;
616         const int *matrix = s->matrix[plane];
617         const int step = mode == MATRIX_COLUMN ? 16 : 1;
618         const uint8_t *c[49];
619         int y, x;
620
621         if (s->copy[plane]) {
622             if (mode == MATRIX_COLUMN)
623                 av_image_copy_plane(dst, dstride, src + slice_start * bpc, stride,
624                                     (slice_end - slice_start) * bpc, height);
625             else
626                 av_image_copy_plane(dst, dstride, src + slice_start * stride, stride,
627                                     width * bpc, slice_end - slice_start);
628             continue;
629         }
630         for (y = slice_start; y < slice_end; y += step) {
631             const int xoff = mode == MATRIX_COLUMN ? (y - slice_start) * bpc : radius * bpc;
632             const int yoff = mode == MATRIX_COLUMN ? radius * dstride : 0;
633
634             for (x = 0; x < radius; x++) {
635                 const int xoff = mode == MATRIX_COLUMN ? (y - slice_start) * bpc : x * bpc;
636                 const int yoff = mode == MATRIX_COLUMN ? x * dstride : 0;
637
638                 s->setup[plane](radius, c, src, stride, x, width, y, height, bpc);
639                 s->filter[plane](dst + yoff + xoff, 1, rdiv,
640                                  bias, matrix, c, s->max, radius,
641                                  dstride, stride, slice_end - step);
642             }
643             s->setup[plane](radius, c, src, stride, radius, width, y, height, bpc);
644             s->filter[plane](dst + yoff + xoff, sizew - 2 * radius,
645                              rdiv, bias, matrix, c, s->max, radius,
646                              dstride, stride, slice_end - step);
647             for (x = sizew - radius; x < sizew; x++) {
648                 const int xoff = mode == MATRIX_COLUMN ? (y - slice_start) * bpc : x * bpc;
649                 const int yoff = mode == MATRIX_COLUMN ? x * dstride : 0;
650
651                 s->setup[plane](radius, c, src, stride, x, width, y, height, bpc);
652                 s->filter[plane](dst + yoff + xoff, 1, rdiv,
653                                  bias, matrix, c, s->max, radius,
654                                  dstride, stride, slice_end - step);
655             }
656             if (mode != MATRIX_COLUMN)
657                 dst += dstride;
658         }
659     }
660
661     return 0;
662 }
663
664 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
665 {
666     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
667     ConvolutionContext *s = ctx->priv;
668     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
669     int p;
670
671     s->depth = desc->comp[0].depth;
672     s->max = (1 << s->depth) - 1;
673
674     s->planewidth[1] = s->planewidth[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, desc->log2_chroma_w);
675     s->planewidth[0] = s->planewidth[3] = inlink->w;
676     s->planeheight[1] = s->planeheight[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, desc->log2_chroma_h);
677     s->planeheight[0] = s->planeheight[3] = inlink->h;
678
679     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
680     s->nb_threads = ff_filter_get_nb_threads(ctx);
681     s->bpc = (s->depth + 7) / 8;
682
683     if (!strcmp(ctx->filter->name, "convolution")) {
684         if (s->depth > 8) {
685             for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
686                 if (s->mode[p] == MATRIX_ROW)
687                     s->filter[p] = filter16_row;
688                 else if (s->mode[p] == MATRIX_COLUMN)
689                     s->filter[p] = filter16_column;
690                 else if (s->size[p] == 3)
691                     s->filter[p] = filter16_3x3;
692                 else if (s->size[p] == 5)
693                     s->filter[p] = filter16_5x5;
694                 else if (s->size[p] == 7)
695                     s->filter[p] = filter16_7x7;
696             }
697         }
698 #if CONFIG_CONVOLUTION_FILTER && ARCH_X86_64
699         ff_convolution_init_x86(s);
700 #endif
701     } else if (!strcmp(ctx->filter->name, "prewitt")) {
702         if (s->depth > 8)
703             for (p = 0; p < s->nb_planes; p++)
704                 s->filter[p] = filter16_prewitt;
705     } else if (!strcmp(ctx->filter->name, "roberts")) {
706         if (s->depth > 8)
707             for (p = 0; p < s->nb_planes; p++)
708                 s->filter[p] = filter16_roberts;
709     } else if (!strcmp(ctx->filter->name, "sobel")) {
710         if (s->depth > 8)
711             for (p = 0; p < s->nb_planes; p++)
712                 s->filter[p] = filter16_sobel;
713     } else if (!strcmp(ctx->filter->name, "kirsch")) {
714         if (s->depth > 8)
715             for (p = 0; p < s->nb_planes; p++)
716                 s->filter[p] = filter16_kirsch;
717     }
718
719     return 0;
720 }
721
722 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
723 {
724     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
725     ConvolutionContext *s = ctx->priv;
726     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
727     AVFrame *out;
728     ThreadData td;
729
730     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
731     if (!out) {
732         av_frame_free(&in);
733         return AVERROR(ENOMEM);
734     }
735     av_frame_copy_props(out, in);
736
737     td.in = in;
738     td.out = out;
739     ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN3(s->planeheight[1], s->planewidth[1], s->nb_threads));
740
741     av_frame_free(&in);
742     return ff_filter_frame(outlink, out);
743 }
744
745 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
746 {
747     ConvolutionContext *s = ctx->priv;
748     int i;
749
750     if (!strcmp(ctx->filter->name, "convolution")) {
751         for (i = 0; i < 4; i++) {
752             int *matrix = (int *)s->matrix[i];
753             char *p, *arg, *saveptr = NULL;
754             float sum = 0;
755
756             p = s->matrix_str[i];
757             if (p) {
758                 s->matrix_length[i] = 0;
759
760                 while (s->matrix_length[i] < 49) {
761                     if (!(arg = av_strtok(p, " |", &saveptr)))
762                         break;
763
764                     p = NULL;
765                     sscanf(arg, "%d", &matrix[s->matrix_length[i]]);
766                     sum += matrix[s->matrix_length[i]];
767                     s->matrix_length[i]++;
768                 }
769
770                 if (!(s->matrix_length[i] & 1)) {
771                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "number of matrix elements must be odd\n");
772                     return AVERROR(EINVAL);
773                 }
774             }
775
776             if (s->mode[i] == MATRIX_ROW) {
777                 s->filter[i] = filter_row;
778                 s->setup[i] = setup_row;
779                 s->size[i] = s->matrix_length[i];
780             } else if (s->mode[i] == MATRIX_COLUMN) {
781                 s->filter[i] = filter_column;
782                 s->setup[i] = setup_column;
783                 s->size[i] = s->matrix_length[i];
784             } else if (s->matrix_length[i] == 9) {
785                 s->size[i] = 3;
786
787                 if (!memcmp(matrix, same3x3, sizeof(same3x3))) {
788                     s->copy[i] = 1;
789                 } else {
790                     s->filter[i] = filter_3x3;
791                     s->copy[i] = 0;
792                 }
793                 s->setup[i] = setup_3x3;
794             } else if (s->matrix_length[i] == 25) {
795                 s->size[i] = 5;
796                 if (!memcmp(matrix, same5x5, sizeof(same5x5))) {
797                     s->copy[i] = 1;
798                 } else {
799                     s->filter[i] = filter_5x5;
800                     s->copy[i] = 0;
801                 }
802                 s->setup[i] = setup_5x5;
803             } else if (s->matrix_length[i] == 49) {
804                 s->size[i] = 7;
805                 if (!memcmp(matrix, same7x7, sizeof(same7x7))) {
806                     s->copy[i] = 1;
807                 } else {
808                     s->filter[i] = filter_7x7;
809                     s->copy[i] = 0;
810                 }
811                 s->setup[i] = setup_7x7;
812             } else {
813                 return AVERROR(EINVAL);
814             }
815
816             if (sum == 0)
817                 sum = 1;
818             if (s->rdiv[i] == 0)
819                 s->rdiv[i] = 1. / sum;
820
821             if (s->copy[i] && (s->rdiv[i] != 1. || s->bias[i] != 0.))
822                 s->copy[i] = 0;
823         }
824     } else if (!strcmp(ctx->filter->name, "prewitt")) {
825         for (i = 0; i < 4; i++) {
826             if ((1 << i) & s->planes)
827                 s->filter[i] = filter_prewitt;
828             else
829                 s->copy[i] = 1;
830             s->size[i] = 3;
831             s->setup[i] = setup_3x3;
832             s->rdiv[i] = s->scale;
833             s->bias[i] = s->delta;
834         }
835     } else if (!strcmp(ctx->filter->name, "roberts")) {
836         for (i = 0; i < 4; i++) {
837             if ((1 << i) & s->planes)
838                 s->filter[i] = filter_roberts;
839             else
840                 s->copy[i] = 1;
841             s->size[i] = 3;
842             s->setup[i] = setup_3x3;
843             s->rdiv[i] = s->scale;
844             s->bias[i] = s->delta;
845         }
846     } else if (!strcmp(ctx->filter->name, "sobel")) {
847         for (i = 0; i < 4; i++) {
848             if ((1 << i) & s->planes)
849                 s->filter[i] = filter_sobel;
850             else
851                 s->copy[i] = 1;
852             s->size[i] = 3;
853             s->setup[i] = setup_3x3;
854             s->rdiv[i] = s->scale;
855             s->bias[i] = s->delta;
856         }
857     } else if (!strcmp(ctx->filter->name, "kirsch")) {
858         for (i = 0; i < 4; i++) {
859             if ((1 << i) & s->planes)
860                 s->filter[i] = filter_kirsch;
861             else
862                 s->copy[i] = 1;
863             s->size[i] = 3;
864             s->setup[i] = setup_3x3;
865             s->rdiv[i] = s->scale;
866             s->bias[i] = s->delta;
867         }
868     }
869
870     return 0;
871 }
872
873 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
874                            char *res, int res_len, int flags)
875 {
876     int ret;
877
878     ret = ff_filter_process_command(ctx, cmd, args, res, res_len, flags);
879     if (ret < 0)
880         return ret;
881
882     return init(ctx);
883 }
884
885 static const AVFilterPad convolution_inputs[] = {
886     {
887         .name         = "default",
888         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
889         .config_props = config_input,
890         .filter_frame = filter_frame,
891     },
892     { NULL }
893 };
894
895 static const AVFilterPad convolution_outputs[] = {
896     {
897         .name = "default",
898         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
899     },
900     { NULL }
901 };
902
903 #if CONFIG_CONVOLUTION_FILTER
904
905 const AVFilter ff_vf_convolution = {
906     .name          = "convolution",
907     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply convolution filter."),
908     .priv_size     = sizeof(ConvolutionContext),
909     .priv_class    = &convolution_class,
910     .init          = init,
911     .query_formats = query_formats,
912     .inputs        = convolution_inputs,
913     .outputs       = convolution_outputs,
914     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
915     .process_command = process_command,
916 };
917
918 #endif /* CONFIG_CONVOLUTION_FILTER */
919
920 #if CONFIG_PREWITT_FILTER || CONFIG_ROBERTS_FILTER || CONFIG_SOBEL_FILTER
921
922 static const AVOption prewitt_roberts_sobel_options[] = {
923     { "planes", "set planes to filter", OFFSET(planes), AV_OPT_TYPE_INT,  {.i64=15}, 0, 15, FLAGS},
924     { "scale",  "set scale",            OFFSET(scale), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, 0.0,  65535, FLAGS},
925     { "delta",  "set delta",            OFFSET(delta), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=0}, -65535, 65535, FLAGS},
926     { NULL }
927 };
928
929 #if CONFIG_PREWITT_FILTER
930
931 #define prewitt_options prewitt_roberts_sobel_options
932 AVFILTER_DEFINE_CLASS(prewitt);
933
934 const AVFilter ff_vf_prewitt = {
935     .name          = "prewitt",
936     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply prewitt operator."),
937     .priv_size     = sizeof(ConvolutionContext),
938     .priv_class    = &prewitt_class,
939     .init          = init,
940     .query_formats = query_formats,
941     .inputs        = convolution_inputs,
942     .outputs       = convolution_outputs,
943     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
944     .process_command = process_command,
945 };
946
947 #endif /* CONFIG_PREWITT_FILTER */
948
949 #if CONFIG_SOBEL_FILTER
950
951 #define sobel_options prewitt_roberts_sobel_options
952 AVFILTER_DEFINE_CLASS(sobel);
953
954 const AVFilter ff_vf_sobel = {
955     .name          = "sobel",
956     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply sobel operator."),
957     .priv_size     = sizeof(ConvolutionContext),
958     .priv_class    = &sobel_class,
959     .init          = init,
960     .query_formats = query_formats,
961     .inputs        = convolution_inputs,
962     .outputs       = convolution_outputs,
963     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
964     .process_command = process_command,
965 };
966
967 #endif /* CONFIG_SOBEL_FILTER */
968
969 #if CONFIG_ROBERTS_FILTER
970
971 #define roberts_options prewitt_roberts_sobel_options
972 AVFILTER_DEFINE_CLASS(roberts);
973
974 const AVFilter ff_vf_roberts = {
975     .name          = "roberts",
976     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply roberts cross operator."),
977     .priv_size     = sizeof(ConvolutionContext),
978     .priv_class    = &roberts_class,
979     .init          = init,
980     .query_formats = query_formats,
981     .inputs        = convolution_inputs,
982     .outputs       = convolution_outputs,
983     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
984     .process_command = process_command,
985 };
986
987 #endif /* CONFIG_ROBERTS_FILTER */
988
989 #if CONFIG_KIRSCH_FILTER
990
991 #define kirsch_options prewitt_roberts_sobel_options
992 AVFILTER_DEFINE_CLASS(kirsch);
993
994 const AVFilter ff_vf_kirsch = {
995     .name          = "kirsch",
996     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply kirsch operator."),
997     .priv_size     = sizeof(ConvolutionContext),
998     .priv_class    = &kirsch_class,
999     .init          = init,
1000     .query_formats = query_formats,
1001     .inputs        = convolution_inputs,
1002     .outputs       = convolution_outputs,
1003     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1004     .process_command = process_command,
1005 };
1006
1007 #endif /* CONFIG_KIRSCH_FILTER */
1008
1009 #endif /* CONFIG_PREWITT_FILTER || CONFIG_ROBERTS_FILTER || CONFIG_SOBEL_FILTER */