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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012 Mark Himsley
   3  *
   4  * get_scene_score() Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
   5  * taken from libavfilter/vf_select.c
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * filter for upsampling or downsampling a progressive source
  27  */
  28
  29 #define DEBUG
  30
  31 #include "libavutil/avassert.h"
  32 #include "libavutil/imgutils.h"
  33 #include "libavutil/internal.h"
  34 #include "libavutil/opt.h"
  35 #include "libavutil/pixdesc.h"
  36
  37 #include "avfilter.h"
  38 #include "internal.h"
  39 #include "video.h"
  40 #include "filters.h"
  41 #include "framerate.h"
  42 #include "scene_sad.h"
  43
  44 #define OFFSET(x) offsetof(FrameRateContext, x)
  45 #define V AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  46 #define F AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  47 #define FRAMERATE_FLAG_SCD 01
  48
  49 static const AVOption framerate_options[] = {
  50     {"fps",                 "required output frames per second rate", OFFSET(dest_frame_rate), AV_OPT_TYPE_VIDEO_RATE, {.str="50"},             0,       INT_MAX, V|F },
  51
  52     {"interp_start",        "point to start linear interpolation",    OFFSET(interp_start),    AV_OPT_TYPE_INT,      {.i64=15},                 0,       255,     V|F },
  53     {"interp_end",          "point to end linear interpolation",      OFFSET(interp_end),      AV_OPT_TYPE_INT,      {.i64=240},                0,       255,     V|F },
  54     {"scene",               "scene change level",                     OFFSET(scene_score),     AV_OPT_TYPE_DOUBLE,   {.dbl=8.2},                0,       100., V|F },
  55
  56     {"flags",               "set flags",                              OFFSET(flags),           AV_OPT_TYPE_FLAGS,    {.i64=1},                  0,       INT_MAX, V|F, "flags" },
  57     {"scene_change_detect", "enable scene change detection",          0,                       AV_OPT_TYPE_CONST,    {.i64=FRAMERATE_FLAG_SCD}, INT_MIN, INT_MAX, V|F, "flags" },
  58     {"scd",                 "enable scene change detection",          0,                       AV_OPT_TYPE_CONST,    {.i64=FRAMERATE_FLAG_SCD}, INT_MIN, INT_MAX, V|F, "flags" },
  59
  60     {NULL}
  61 };
  62
  63 AVFILTER_DEFINE_CLASS(framerate);
  64
  65 static double get_scene_score(AVFilterContext *ctx, AVFrame *crnt, AVFrame *next)
  66 {
  67     FrameRateContext *s = ctx->priv;
  68     double ret = 0;
  69
  70     ff_dlog(ctx, "get_scene_score()\n");
  71
  72     if (crnt->height == next->height &&
  73         crnt->width  == next->width) {
  74         AVDictionaryEntry *e_mafd = NULL;
  75         uint64_t sad;
  76         double mafd = HUGE_VAL, diff;
  77         char *tail = NULL;
  78
  79         ff_dlog(ctx, "get_scene_score() process\n");
  80         e_mafd = av_dict_get(next->metadata, "lavfi.scd.mafd", NULL, AV_DICT_MATCH_CASE);
  81         if (e_mafd)
  82             mafd = strtod(e_mafd->value, &tail);
  83         if (*tail || mafd == HUGE_VAL) {
  84             s->sad(crnt->data[0], crnt->linesize[0], next->data[0], next->linesize[0], crnt->width, crnt->height, &sad);
  85             emms_c();
  86             mafd = (double)sad * 100.0 / (crnt->width * crnt->height) / (1 << s->bitdepth);
  87         }
  88         diff = fabs(mafd - s->prev_mafd);
  89         ret  = av_clipf(FFMIN(mafd, diff), 0, 100.0);
  90         s->prev_mafd = mafd;
  91     }
  92     ff_dlog(ctx, "get_scene_score() result is:%f\n", ret);
  93     return ret;
  94 }
  95
  96 typedef struct ThreadData {
  97     AVFrame *copy_src1, *copy_src2;
  98     uint16_t src1_factor, src2_factor;
  99 } ThreadData;
 100
 101 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int job, int nb_jobs)
 102 {
 103     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 104     ThreadData *td = arg;
 105     AVFrame *work = s->work;
 106     AVFrame *src1 = td->copy_src1;
 107     AVFrame *src2 = td->copy_src2;
 108     uint16_t src1_factor = td->src1_factor;
 109     uint16_t src2_factor = td->src2_factor;
 110     int plane;
 111
 112     for (plane = 0; plane < 4 && src1->data[plane] && src2->data[plane]; plane++) {
 113         const int start = (s->height[plane] *  job   ) / nb_jobs;
 114         const int end   = (s->height[plane] * (job+1)) / nb_jobs;
 115         uint8_t *src1_data = src1->data[plane] + start * src1->linesize[plane];
 116         uint8_t *src2_data = src2->data[plane] + start * src2->linesize[plane];
 117         uint8_t *dst_data  = work->data[plane] + start * work->linesize[plane];
 118
 119         s->blend(src1_data, src1->linesize[plane], src2_data, src2->linesize[plane],
 120                  dst_data,  work->linesize[plane], s->line_size[plane], end - start,
 121                  src1_factor, src2_factor, s->blend_factor_max >> 1);
 122     }
 123
 124     return 0;
 125 }
 126
 127 static int blend_frames(AVFilterContext *ctx, int interpolate)
 128 {
 129     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 130     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 131     double interpolate_scene_score = 0;
 132
 133     if ((s->flags & FRAMERATE_FLAG_SCD)) {
 134         if (s->score >= 0.0)
 135             interpolate_scene_score = s->score;
 136         else
 137             interpolate_scene_score = s->score = get_scene_score(ctx, s->f0, s->f1);
 138         ff_dlog(ctx, "blend_frames() interpolate scene score:%f\n", interpolate_scene_score);
 139     }
 140     // decide if the shot-change detection allows us to blend two frames
 141     if (interpolate_scene_score < s->scene_score) {
 142         ThreadData td;
 143         td.copy_src1 = s->f0;
 144         td.copy_src2 = s->f1;
 145         td.src2_factor = interpolate;
 146         td.src1_factor = s->blend_factor_max - td.src2_factor;
 147
 148         // get work-space for output frame
 149         s->work = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 150         if (!s->work)
 151             return AVERROR(ENOMEM);
 152
 153         av_frame_copy_props(s->work, s->f0);
 154
 155         ff_dlog(ctx, "blend_frames() INTERPOLATE to create work frame\n");
 156         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(FFMAX(1, outlink->h >> 2), ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 157         return 1;
 158     }
 159     return 0;
 160 }
 161
 162 static int process_work_frame(AVFilterContext *ctx)
 163 {
 164     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 165     int64_t work_pts;
 166     int64_t interpolate, interpolate8;
 167     int ret;
 168
 169     if (!s->f1)
 170         return 0;
 171     if (!s->f0 && !s->flush)
 172         return 0;
 173
 174     work_pts = s->start_pts + av_rescale_q(s->n, av_inv_q(s->dest_frame_rate), s->dest_time_base);
 175
 176     if (work_pts >= s->pts1 && !s->flush)
 177         return 0;
 178
 179     if (!s->f0) {
 180         s->work = av_frame_clone(s->f1);
 181     } else {
 182         if (work_pts >= s->pts1 + s->delta && s->flush)
 183             return 0;
 184
 185         interpolate = av_rescale(work_pts - s->pts0, s->blend_factor_max, s->delta);
 186         interpolate8 = av_rescale(work_pts - s->pts0, 256, s->delta);
 187         ff_dlog(ctx, "process_work_frame() interpolate: %"PRId64"/256\n", interpolate8);
 188         if (interpolate >= s->blend_factor_max || interpolate8 > s->interp_end) {
 189             s->work = av_frame_clone(s->f1);
 190         } else if (interpolate <= 0 || interpolate8 < s->interp_start) {
 191             s->work = av_frame_clone(s->f0);
 192         } else {
 193             ret = blend_frames(ctx, interpolate);
 194             if (ret < 0)
 195                 return ret;
 196             if (ret == 0)
 197                 s->work = av_frame_clone(interpolate > (s->blend_factor_max >> 1) ? s->f1 : s->f0);
 198         }
 199     }
 200
 201     if (!s->work)
 202         return AVERROR(ENOMEM);
 203
 204     s->work->pts = work_pts;
 205     s->n++;
 206
 207     return 1;
 208 }
 209
 210 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 211 {
 212     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 213     s->start_pts = AV_NOPTS_VALUE;
 214     return 0;
 215 }
 216
 217 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 218 {
 219     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 220     av_frame_free(&s->f0);
 221     av_frame_free(&s->f1);
 222 }
 223
 224 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 225 {
 226     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 227         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 228         AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUVJ411P,
 229         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 230         AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 231         AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 232         AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 233         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV420P12,
 234         AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV422P12,
 235         AV_PIX_FMT_YUV444P9, AV_PIX_FMT_YUV444P10, AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 236         AV_PIX_FMT_NONE
 237     };
 238
 239     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 240     if (!fmts_list)
 241         return AVERROR(ENOMEM);
 242     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 243 }
 244
 245 #define BLEND_FRAME_FUNC(nbits)                         \
 246 static void blend_frames##nbits##_c(BLEND_FUNC_PARAMS)  \
 247 {                                                       \
 248     int line, pixel;                                    \
 249     uint##nbits##_t *dstw  = (uint##nbits##_t *)dst;    \
 250     uint##nbits##_t *src1w = (uint##nbits##_t *)src1;   \
 251     uint##nbits##_t *src2w = (uint##nbits##_t *)src2;   \
 252     int bytes = nbits / 8;                              \
 253     width /= bytes;                                     \
 254     src1_linesize /= bytes;                             \
 255     src2_linesize /= bytes;                             \
 256     dst_linesize /= bytes;                              \
 257     for (line = 0; line < height; line++) {             \
 258         for (pixel = 0; pixel < width; pixel++)         \
 259             dstw[pixel] = ((src1w[pixel] * factor1) +   \
 260                     (src2w[pixel] * factor2) + half)    \
 261                     >> BLEND_FACTOR_DEPTH(nbits);       \
 262         src1w += src1_linesize;                         \
 263         src2w += src2_linesize;                         \
 264         dstw  += dst_linesize;                          \
 265     }                                                   \
 266 }
 267 BLEND_FRAME_FUNC(8)
 268 BLEND_FRAME_FUNC(16)
 269
 270 void ff_framerate_init(FrameRateContext *s)
 271 {
 272     if (s->bitdepth == 8) {
 273         s->blend_factor_max = 1 << BLEND_FACTOR_DEPTH(8);
 274         s->blend = blend_frames8_c;
 275     } else {
 276         s->blend_factor_max = 1 << BLEND_FACTOR_DEPTH(16);
 277         s->blend = blend_frames16_c;
 278     }
 279     if (ARCH_X86)
 280         ff_framerate_init_x86(s);
 281 }
 282
 283 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 284 {
 285     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 286     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 287     const AVPixFmtDescriptor *pix_desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 288     int plane;
 289
 290     s->vsub = pix_desc->log2_chroma_h;
 291     for (plane = 0; plane < 4; plane++) {
 292         s->line_size[plane] = av_image_get_linesize(inlink->format, inlink->w, plane);
 293         s->height[plane] = inlink->h >> ((plane == 1 || plane == 2) ? s->vsub : 0);
 294     }
 295
 296     s->bitdepth = pix_desc->comp[0].depth;
 297
 298     s->sad = ff_scene_sad_get_fn(s->bitdepth == 8 ? 8 : 16);
 299     if (!s->sad)
 300         return AVERROR(EINVAL);
 301
 302     s->srce_time_base = inlink->time_base;
 303
 304     ff_framerate_init(s);
 305
 306     return 0;
 307 }
 308
 309 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 310 {
 311     int ret, status;
 312     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 313     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 314     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 315     AVFrame *inpicref;
 316     int64_t pts;
 317
 318     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK(outlink, inlink);
 319
 320 retry:
 321     ret = process_work_frame(ctx);
 322     if (ret < 0)
 323         return ret;
 324     else if (ret == 1)
 325         return ff_filter_frame(outlink, s->work);
 326
 327     ret = ff_inlink_consume_frame(inlink, &inpicref);
 328     if (ret < 0)
 329         return ret;
 330
 331     if (inpicref) {
 332         if (inpicref->interlaced_frame)
 333             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Interlaced frame found - the output will not be correct.\n");
 334
 335         if (inpicref->pts == AV_NOPTS_VALUE) {
 336             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring frame without PTS.\n");
 337             av_frame_free(&inpicref);
 338         }
 339     }
 340
 341     if (inpicref) {
 342         pts = av_rescale_q(inpicref->pts, s->srce_time_base, s->dest_time_base);
 343
 344         if (s->f1 && pts == s->pts1) {
 345             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring frame with same PTS.\n");
 346             av_frame_free(&inpicref);
 347         }
 348     }
 349
 350     if (inpicref) {
 351         av_frame_free(&s->f0);
 352         s->f0 = s->f1;
 353         s->pts0 = s->pts1;
 354         s->f1 = inpicref;
 355         s->pts1 = pts;
 356         s->delta = s->pts1 - s->pts0;
 357         s->score = -1.0;
 358
 359         if (s->delta < 0) {
 360             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "PTS discontinuity.\n");
 361             s->start_pts = s->pts1;
 362             s->n = 0;
 363             av_frame_free(&s->f0);
 364         }
 365
 366         if (s->start_pts == AV_NOPTS_VALUE)
 367             s->start_pts = s->pts1;
 368
 369         goto retry;
 370     }
 371
 372     if (ff_inlink_acknowledge_status(inlink, &status, &pts)) {
 373         if (!s->flush) {
 374             s->flush = 1;
 375             goto retry;
 376         }
 377         ff_outlink_set_status(outlink, status, pts);
 378         return 0;
 379     }
 380
 381     FF_FILTER_FORWARD_WANTED(outlink, inlink);
 382
 383     return FFERROR_NOT_READY;
 384 }
 385
 386 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 387 {
 388     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 389     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 390     int exact;
 391
 392     ff_dlog(ctx, "config_output()\n");
 393
 394     ff_dlog(ctx,
 395            "config_output() input time base:%u/%u (%f)\n",
 396            ctx->inputs[0]->time_base.num,ctx->inputs[0]->time_base.den,
 397            av_q2d(ctx->inputs[0]->time_base));
 398
 399     // make sure timebase is small enough to hold the framerate
 400
 401     exact = av_reduce(&s->dest_time_base.num, &s->dest_time_base.den,
 402                       av_gcd((int64_t)s->srce_time_base.num * s->dest_frame_rate.num,
 403                              (int64_t)s->srce_time_base.den * s->dest_frame_rate.den ),
 404                       (int64_t)s->srce_time_base.den * s->dest_frame_rate.num, INT_MAX);
 405
 406     av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 407            "time base:%u/%u -> %u/%u exact:%d\n",
 408            s->srce_time_base.num, s->srce_time_base.den,
 409            s->dest_time_base.num, s->dest_time_base.den, exact);
 410     if (!exact) {
 411         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Timebase conversion is not exact\n");
 412     }
 413
 414     outlink->frame_rate = s->dest_frame_rate;
 415     outlink->time_base = s->dest_time_base;
 416
 417     ff_dlog(ctx,
 418            "config_output() output time base:%u/%u (%f) w:%d h:%d\n",
 419            outlink->time_base.num, outlink->time_base.den,
 420            av_q2d(outlink->time_base),
 421            outlink->w, outlink->h);
 422
 423
 424     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "fps -> fps:%u/%u scene score:%f interpolate start:%d end:%d\n",
 425             s->dest_frame_rate.num, s->dest_frame_rate.den,
 426             s->scene_score, s->interp_start, s->interp_end);
 427
 428     return 0;
 429 }
 430
 431 static const AVFilterPad framerate_inputs[] = {
 432     {
 433         .name         = "default",
 434         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 435         .config_props = config_input,
 436     },
 437     { NULL }
 438 };
 439
 440 static const AVFilterPad framerate_outputs[] = {
 441     {
 442         .name          = "default",
 443         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 444         .config_props  = config_output,
 445     },
 446     { NULL }
 447 };
 448
 449 AVFilter ff_vf_framerate = {
 450     .name          = "framerate",
 451     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Upsamples or downsamples progressive source between specified frame rates."),
 452     .priv_size     = sizeof(FrameRateContext),
 453     .priv_class    = &framerate_class,
 454     .init          = init,
 455     .uninit        = uninit,
 456     .query_formats = query_formats,
 457     .inputs        = framerate_inputs,
 458     .outputs       = framerate_outputs,
 459     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 460     .activate      = activate,
 461 };