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

   1 /*
   2  * Original MPlayer filters by Richard Felker, Hampa Hug, Daniel Moreno,
   3  * and Michael Niedermeyer.
   4  *
   5  * Copyright (c) 2014 James Darnley <james.darnley@gmail.com>
   6  * Copyright (c) 2015 Arwa Arif <arwaarif1994@gmail.com>
   7  *
   8  * This file is part of FFmpeg.
   9  *
  10  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
  11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  13  * (at your option) any later version.
  14  *
  15  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  18  * GNU General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  21  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  22  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  23  */
  24
  25 /**
  26  * @file
  27  * very simple video equalizer
  28  */
  29
  30 #include "libavfilter/internal.h"
  31 #include "libavutil/common.h"
  32 #include "libavutil/imgutils.h"
  33 #include "libavutil/opt.h"
  34 #include "libavutil/pixdesc.h"
  35 #include "vf_eq.h"
  36
  37 static void create_lut(EQParameters *param)
  38 {
  39     int i;
  40     double   g  = 1.0 / param->gamma;
  41     double   lw = 1.0 - param->gamma_weight;
  42
  43     for (i = 0; i < 256; i++) {
  44         double v = i / 255.0;
  45         v = param->contrast * (v - 0.5) + 0.5 + param->brightness;
  46
  47         if (v <= 0.0) {
  48             param->lut[i] = 0;
  49         } else {
  50             v = v * lw + pow(v, g) * param->gamma_weight;
  51
  52             if (v >= 1.0)
  53                 param->lut[i] = 255;
  54             else
  55                 param->lut[i] = 256.0 * v;
  56         }
  57     }
  58
  59     param->lut_clean = 1;
  60 }
  61
  62 static void apply_lut(EQParameters *param, uint8_t *dst, int dst_stride,
  63                       const uint8_t *src, int src_stride, int w, int h)
  64 {
  65     int x, y;
  66
  67     if (!param->lut_clean)
  68         create_lut(param);
  69
  70     for (y = 0; y < h; y++) {
  71         for (x = 0; x < w; x++) {
  72             dst[y * dst_stride + x] = param->lut[src[y * src_stride + x]];
  73         }
  74     }
  75 }
  76
  77 static void process_c(EQParameters *param, uint8_t *dst, int dst_stride,
  78                       const uint8_t *src, int src_stride, int w, int h)
  79 {
  80     int x, y, pel;
  81
  82     int contrast = (int) (param->contrast * 256 * 16);
  83     int brightness = ((int) (100.0 * param->brightness + 100.0) * 511) / 200 - 128 - contrast / 32;
  84
  85     for (y = 0; y < h; y++) {
  86         for (x = 0; x < w; x++) {
  87             pel = ((src[y * src_stride + x] * contrast) >> 12) + brightness;
  88
  89             if (pel & ~255)
  90                 pel = (-pel) >> 31;
  91
  92             dst[y * dst_stride + x] = pel;
  93         }
  94     }
  95 }
  96
  97 static void check_values(EQParameters *param, EQContext *eq)
  98 {
  99     if (param->contrast == 1.0 && param->brightness == 0.0 && param->gamma == 1.0)
 100         param->adjust = NULL;
 101     else if (param->gamma == 1.0 && fabs(param->contrast) < 7.9)
 102         param->adjust = eq->process;
 103     else
 104         param->adjust = apply_lut;
 105 }
 106
 107 static void set_contrast(EQContext *eq)
 108 {
 109     eq->contrast = av_clipf(av_expr_eval(eq->contrast_pexpr, eq->var_values, eq), -1000.0, 1000.0);
 110     eq->param[0].contrast = eq->contrast;
 111     eq->param[0].lut_clean = 0;
 112     check_values(&eq->param[0], eq);
 113 }
 114
 115 static void set_brightness(EQContext *eq)
 116 {
 117     eq->brightness = av_clipf(av_expr_eval(eq->brightness_pexpr, eq->var_values, eq), -1.0, 1.0);
 118     eq->param[0].brightness = eq->brightness;
 119     eq->param[0].lut_clean = 0;
 120     check_values(&eq->param[0], eq);
 121 }
 122
 123 static void set_gamma(EQContext *eq)
 124 {
 125     int i;
 126
 127     eq->gamma        = av_clipf(av_expr_eval(eq->gamma_pexpr,        eq->var_values, eq), 0.1, 10.0);
 128     eq->gamma_r      = av_clipf(av_expr_eval(eq->gamma_r_pexpr,      eq->var_values, eq), 0.1, 10.0);
 129     eq->gamma_g      = av_clipf(av_expr_eval(eq->gamma_g_pexpr,      eq->var_values, eq), 0.1, 10.0);
 130     eq->gamma_b      = av_clipf(av_expr_eval(eq->gamma_b_pexpr,      eq->var_values, eq), 0.1, 10.0);
 131     eq->gamma_weight = av_clipf(av_expr_eval(eq->gamma_weight_pexpr, eq->var_values, eq), 0.0,  1.0);
 132
 133     eq->param[0].gamma = eq->gamma * eq->gamma_g;
 134     eq->param[1].gamma = sqrt(eq->gamma_b / eq->gamma_g);
 135     eq->param[2].gamma = sqrt(eq->gamma_r / eq->gamma_g);
 136
 137     for (i = 0; i < 3; i++) {
 138         eq->param[i].gamma_weight = eq->gamma_weight;
 139         eq->param[i].lut_clean = 0;
 140         check_values(&eq->param[i], eq);
 141     }
 142 }
 143
 144 static void set_saturation(EQContext *eq)
 145 {
 146     int i;
 147
 148     eq->saturation = av_clipf(av_expr_eval(eq->saturation_pexpr, eq->var_values, eq), 0.0, 3.0);
 149
 150     for (i = 1; i < 3; i++) {
 151         eq->param[i].contrast = eq->saturation;
 152         eq->param[i].lut_clean = 0;
 153         check_values(&eq->param[i], eq);
 154     }
 155 }
 156
 157 static int set_expr(AVExpr **pexpr, const char *expr, const char *option, void *log_ctx)
 158 {
 159     int ret;
 160     AVExpr *old = NULL;
 161
 162     if (*pexpr)
 163         old = *pexpr;
 164     ret = av_expr_parse(pexpr, expr, var_names, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, log_ctx);
 165     if (ret < 0) {
 166         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR,
 167                "Error when parsing the expression '%s' for %s\n",
 168                expr, option);
 169         *pexpr = old;
 170         return ret;
 171     }
 172
 173     av_expr_free(old);
 174     return 0;
 175 }
 176
 177 static int initialize(AVFilterContext *ctx)
 178 {
 179     EQContext *eq = ctx->priv;
 180     int ret;
 181
 182     eq->process = process_c;
 183
 184     if ((ret = set_expr(&eq->contrast_pexpr,     eq->contrast_expr,     "contrast",     ctx)) < 0 ||
 185         (ret = set_expr(&eq->brightness_pexpr,   eq->brightness_expr,   "brightness",   ctx)) < 0 ||
 186         (ret = set_expr(&eq->saturation_pexpr,   eq->saturation_expr,   "saturation",   ctx)) < 0 ||
 187         (ret = set_expr(&eq->gamma_pexpr,        eq->gamma_expr,        "gamma",        ctx)) < 0 ||
 188         (ret = set_expr(&eq->gamma_r_pexpr,      eq->gamma_r_expr,      "gamma_r",      ctx)) < 0 ||
 189         (ret = set_expr(&eq->gamma_g_pexpr,      eq->gamma_g_expr,      "gamma_g",      ctx)) < 0 ||
 190         (ret = set_expr(&eq->gamma_b_pexpr,      eq->gamma_b_expr,      "gamma_b",      ctx)) < 0 ||
 191         (ret = set_expr(&eq->gamma_weight_pexpr, eq->gamma_weight_expr, "gamma_weight", ctx)) < 0 )
 192         return ret;
 193
 194     if (ARCH_X86)
 195         ff_eq_init_x86(eq);
 196
 197     if (eq->eval_mode == EVAL_MODE_INIT) {
 198         set_gamma(eq);
 199         set_contrast(eq);
 200         set_brightness(eq);
 201         set_saturation(eq);
 202     }
 203
 204     return 0;
 205 }
 206
 207 static void uninit(AVFilterContext *ctx)
 208 {
 209     EQContext *eq = ctx->priv;
 210
 211     av_expr_free(eq->contrast_pexpr);     eq->contrast_pexpr     = NULL;
 212     av_expr_free(eq->brightness_pexpr);   eq->brightness_pexpr   = NULL;
 213     av_expr_free(eq->saturation_pexpr);   eq->saturation_pexpr   = NULL;
 214     av_expr_free(eq->gamma_pexpr);        eq->gamma_pexpr        = NULL;
 215     av_expr_free(eq->gamma_weight_pexpr); eq->gamma_weight_pexpr = NULL;
 216     av_expr_free(eq->gamma_r_pexpr);      eq->gamma_r_pexpr      = NULL;
 217     av_expr_free(eq->gamma_g_pexpr);      eq->gamma_g_pexpr      = NULL;
 218     av_expr_free(eq->gamma_b_pexpr);      eq->gamma_b_pexpr      = NULL;
 219 }
 220
 221 static int config_props(AVFilterLink *inlink)
 222 {
 223     EQContext *eq = inlink->dst->priv;
 224
 225     eq->var_values[VAR_N] = 0;
 226     eq->var_values[VAR_R] = inlink->frame_rate.num == 0 || inlink->frame_rate.den == 0 ?
 227         NAN : av_q2d(inlink->frame_rate);
 228
 229     return 0;
 230 }
 231
 232 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 233 {
 234     static const enum AVPixelFormat pixel_fmts_eq[] = {
 235         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 236         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 237         AV_PIX_FMT_YUV411P,
 238         AV_PIX_FMT_YUV420P,
 239         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 240         AV_PIX_FMT_YUV444P,
 241         AV_PIX_FMT_NONE
 242     };
 243     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pixel_fmts_eq);
 244     if (!fmts_list)
 245         return AVERROR(ENOMEM);
 246     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 247 }
 248
 249 #define TS2T(ts, tb) ((ts) == AV_NOPTS_VALUE ? NAN : (double)(ts) * av_q2d(tb))
 250
 251 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 252 {
 253     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 254     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 255     EQContext *eq = ctx->priv;
 256     AVFrame *out;
 257     int64_t pos = in->pkt_pos;
 258     const AVPixFmtDescriptor *desc;
 259     int i;
 260
 261     out = ff_get_video_buffer(outlink, inlink->w, inlink->h);
 262     if (!out) {
 263         av_frame_free(&in);
 264         return AVERROR(ENOMEM);
 265     }
 266
 267     av_frame_copy_props(out, in);
 268     desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 269
 270     eq->var_values[VAR_N]   = inlink->frame_count_out;
 271     eq->var_values[VAR_POS] = pos == -1 ? NAN : pos;
 272     eq->var_values[VAR_T]   = TS2T(in->pts, inlink->time_base);
 273
 274     if (eq->eval_mode == EVAL_MODE_FRAME) {
 275         set_gamma(eq);
 276         set_contrast(eq);
 277         set_brightness(eq);
 278         set_saturation(eq);
 279     }
 280
 281     for (i = 0; i < desc->nb_components; i++) {
 282         int w = inlink->w;
 283         int h = inlink->h;
 284
 285         if (i == 1 || i == 2) {
 286             w = AV_CEIL_RSHIFT(w, desc->log2_chroma_w);
 287             h = AV_CEIL_RSHIFT(h, desc->log2_chroma_h);
 288         }
 289
 290         if (eq->param[i].adjust)
 291             eq->param[i].adjust(&eq->param[i], out->data[i], out->linesize[i],
 292                                  in->data[i], in->linesize[i], w, h);
 293         else
 294             av_image_copy_plane(out->data[i], out->linesize[i],
 295                                 in->data[i], in->linesize[i], w, h);
 296     }
 297
 298     av_frame_free(&in);
 299     return ff_filter_frame(outlink, out);
 300 }
 301
 302 static inline int set_param(AVExpr **pexpr, const char *args, const char *cmd,
 303                             void (*set_fn)(EQContext *eq), AVFilterContext *ctx)
 304 {
 305     EQContext *eq = ctx->priv;
 306     int ret;
 307     if ((ret = set_expr(pexpr, args, cmd, ctx)) < 0)
 308         return ret;
 309     if (eq->eval_mode == EVAL_MODE_INIT)
 310         set_fn(eq);
 311     return 0;
 312 }
 313
 314 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
 315                            char *res, int res_len, int flags)
 316 {
 317     EQContext *eq = ctx->priv;
 318
 319 #define SET_PARAM(param_name, set_fn_name)                              \
 320     if (!strcmp(cmd, #param_name)) return set_param(&eq->param_name##_pexpr, args, cmd, set_##set_fn_name, ctx);
 321
 322          SET_PARAM(contrast, contrast)
 323     else SET_PARAM(brightness, brightness)
 324     else SET_PARAM(saturation, saturation)
 325     else SET_PARAM(gamma, gamma)
 326     else SET_PARAM(gamma_r, gamma)
 327     else SET_PARAM(gamma_g, gamma)
 328     else SET_PARAM(gamma_b, gamma)
 329     else SET_PARAM(gamma_weight, gamma)
 330     else return AVERROR(ENOSYS);
 331 }
 332
 333 static const AVFilterPad eq_inputs[] = {
 334     {
 335         .name = "default",
 336         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 337         .filter_frame = filter_frame,
 338         .config_props = config_props,
 339     },
 340     { NULL }
 341 };
 342
 343 static const AVFilterPad eq_outputs[] = {
 344     {
 345         .name = "default",
 346         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 347     },
 348     { NULL }
 349 };
 350
 351 #define OFFSET(x) offsetof(EQContext, x)
 352 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 353
 354 static const AVOption eq_options[] = {
 355     { "contrast",     "set the contrast adjustment, negative values give a negative image",
 356         OFFSET(contrast_expr),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1.0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 357     { "brightness",   "set the brightness adjustment",
 358         OFFSET(brightness_expr),   AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0.0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 359     { "saturation",   "set the saturation adjustment",
 360         OFFSET(saturation_expr),   AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1.0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 361     { "gamma",        "set the initial gamma value",
 362         OFFSET(gamma_expr),        AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1.0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 363     { "gamma_r",      "gamma value for red",
 364         OFFSET(gamma_r_expr),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1.0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 365     { "gamma_g",      "gamma value for green",
 366         OFFSET(gamma_g_expr),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1.0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 367     { "gamma_b",      "gamma value for blue",
 368         OFFSET(gamma_b_expr),      AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1.0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 369     { "gamma_weight", "set the gamma weight which reduces the effect of gamma on bright areas",
 370         OFFSET(gamma_weight_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "1.0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 371     { "eval", "specify when to evaluate expressions", OFFSET(eval_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = EVAL_MODE_INIT}, 0, EVAL_MODE_NB-1, FLAGS, "eval" },
 372          { "init",  "eval expressions once during initialization", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_INIT},  .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
 373          { "frame", "eval expressions per-frame",                  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_FRAME}, .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
 374     { NULL }
 375 };
 376
 377 AVFILTER_DEFINE_CLASS(eq);
 378
 379 AVFilter ff_vf_eq = {
 380     .name            = "eq",
 381     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust brightness, contrast, gamma, and saturation."),
 382     .priv_size       = sizeof(EQContext),
 383     .priv_class      = &eq_class,
 384     .inputs          = eq_inputs,
 385     .outputs         = eq_outputs,
 386     .process_command = process_command,
 387     .query_formats   = query_formats,
 388     .init            = initialize,
 389     .uninit          = uninit,
 390     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
 391 };