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 #include "libavutil/pixelutils.h"
  37
  38 #include "avfilter.h"
  39 #include "internal.h"
  40 #include "video.h"
  41 #include "filters.h"
  42 #include "framerate.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,       INT_MAX, 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 av_always_inline int64_t sad_8x8_16(const uint16_t *src1, ptrdiff_t stride1,
  66                                            const uint16_t *src2, ptrdiff_t stride2)
  67 {
  68     int sum = 0;
  69     int x, y;
  70
  71     for (y = 0; y < 8; y++) {
  72         for (x = 0; x < 8; x++)
  73             sum += FFABS(src1[x] - src2[x]);
  74         src1 += stride1;
  75         src2 += stride2;
  76     }
  77     return sum;
  78 }
  79
  80 static int64_t scene_sad16(FrameRateContext *s, const uint16_t *p1, int p1_linesize, const uint16_t* p2, int p2_linesize, const int width, const int height)
  81 {
  82     int64_t sad;
  83     int x, y;
  84     for (sad = y = 0; y < height - 7; y += 8) {
  85         for (x = 0; x < width - 7; x += 8) {
  86             sad += sad_8x8_16(p1 + y * p1_linesize + x,
  87                               p1_linesize,
  88                               p2 + y * p2_linesize + x,
  89                               p2_linesize);
  90         }
  91     }
  92     return sad;
  93 }
  94
  95 static int64_t scene_sad8(FrameRateContext *s, uint8_t *p1, int p1_linesize, uint8_t* p2, int p2_linesize, const int width, const int height)
  96 {
  97     int64_t sad;
  98     int x, y;
  99     for (sad = y = 0; y < height - 7; y += 8) {
 100         for (x = 0; x < width - 7; x += 8) {
 101             sad += s->sad(p1 + y * p1_linesize + x,
 102                           p1_linesize,
 103                           p2 + y * p2_linesize + x,
 104                           p2_linesize);
 105         }
 106     }
 107     emms_c();
 108     return sad;
 109 }
 110
 111 static double get_scene_score(AVFilterContext *ctx, AVFrame *crnt, AVFrame *next)
 112 {
 113     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 114     double ret = 0;
 115
 116     ff_dlog(ctx, "get_scene_score()\n");
 117
 118     if (crnt->height == next->height &&
 119         crnt->width  == next->width) {
 120         int64_t sad;
 121         double mafd, diff;
 122
 123         ff_dlog(ctx, "get_scene_score() process\n");
 124         if (s->bitdepth == 8)
 125             sad = scene_sad8(s, crnt->data[0], crnt->linesize[0], next->data[0], next->linesize[0], crnt->width, crnt->height);
 126         else
 127             sad = scene_sad16(s, (const uint16_t*)crnt->data[0], crnt->linesize[0] / 2, (const uint16_t*)next->data[0], next->linesize[0] / 2, crnt->width, crnt->height);
 128
 129         mafd = (double)sad * 100.0 / FFMAX(1, (crnt->height & ~7) * (crnt->width & ~7)) / (1 << s->bitdepth);
 130         diff = fabs(mafd - s->prev_mafd);
 131         ret  = av_clipf(FFMIN(mafd, diff), 0, 100.0);
 132         s->prev_mafd = mafd;
 133     }
 134     ff_dlog(ctx, "get_scene_score() result is:%f\n", ret);
 135     return ret;
 136 }
 137
 138 typedef struct ThreadData {
 139     AVFrame *copy_src1, *copy_src2;
 140     uint16_t src1_factor, src2_factor;
 141 } ThreadData;
 142
 143 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int job, int nb_jobs)
 144 {
 145     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 146     ThreadData *td = arg;
 147     uint16_t src1_factor = td->src1_factor;
 148     uint16_t src2_factor = td->src2_factor;
 149     int plane;
 150
 151     for (plane = 0; plane < 4 && td->copy_src1->data[plane] && td->copy_src2->data[plane]; plane++) {
 152         int cpy_line_width = s->line_size[plane];
 153         uint8_t *cpy_src1_data = td->copy_src1->data[plane];
 154         int cpy_src1_line_size = td->copy_src1->linesize[plane];
 155         uint8_t *cpy_src2_data = td->copy_src2->data[plane];
 156         int cpy_src2_line_size = td->copy_src2->linesize[plane];
 157         int cpy_src_h = (plane > 0 && plane < 3) ? (td->copy_src1->height >> s->vsub) : (td->copy_src1->height);
 158         uint8_t *cpy_dst_data = s->work->data[plane];
 159         int cpy_dst_line_size = s->work->linesize[plane];
 160         const int start = (cpy_src_h *  job   ) / nb_jobs;
 161         const int end   = (cpy_src_h * (job+1)) / nb_jobs;
 162         cpy_src1_data += start * cpy_src1_line_size;
 163         cpy_src2_data += start * cpy_src2_line_size;
 164         cpy_dst_data += start * cpy_dst_line_size;
 165
 166         s->blend(cpy_src1_data, cpy_src1_line_size,
 167                  cpy_src2_data, cpy_src2_line_size,
 168                  cpy_dst_data,  cpy_dst_line_size,
 169                  cpy_line_width, end - start,
 170                  src1_factor, src2_factor, s->blend_factor_max >> 1);
 171     }
 172
 173     return 0;
 174 }
 175
 176 static int blend_frames(AVFilterContext *ctx, int interpolate)
 177 {
 178     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 179     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 180     double interpolate_scene_score = 0;
 181
 182     if ((s->flags & FRAMERATE_FLAG_SCD)) {
 183         if (s->score >= 0.0)
 184             interpolate_scene_score = s->score;
 185         else
 186             interpolate_scene_score = s->score = get_scene_score(ctx, s->f0, s->f1);
 187         ff_dlog(ctx, "blend_frames() interpolate scene score:%f\n", interpolate_scene_score);
 188     }
 189     // decide if the shot-change detection allows us to blend two frames
 190     if (interpolate_scene_score < s->scene_score) {
 191         ThreadData td;
 192         td.copy_src1 = s->f0;
 193         td.copy_src2 = s->f1;
 194         td.src2_factor = interpolate;
 195         td.src1_factor = s->blend_factor_max - td.src2_factor;
 196
 197         // get work-space for output frame
 198         s->work = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 199         if (!s->work)
 200             return AVERROR(ENOMEM);
 201
 202         av_frame_copy_props(s->work, s->f0);
 203
 204         ff_dlog(ctx, "blend_frames() INTERPOLATE to create work frame\n");
 205         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(FFMAX(1, outlink->h >> 2), ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 206         return 1;
 207     }
 208     return 0;
 209 }
 210
 211 static int process_work_frame(AVFilterContext *ctx)
 212 {
 213     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 214     int64_t work_pts;
 215     int64_t interpolate, interpolate8;
 216     int ret;
 217
 218     if (!s->f1)
 219         return 0;
 220     if (!s->f0 && !s->flush)
 221         return 0;
 222
 223     work_pts = s->start_pts + av_rescale_q(s->n, av_inv_q(s->dest_frame_rate), s->dest_time_base);
 224
 225     if (work_pts >= s->pts1 && !s->flush)
 226         return 0;
 227
 228     if (!s->f0) {
 229         s->work = av_frame_clone(s->f1);
 230     } else {
 231         if (work_pts >= s->pts1 + s->delta && s->flush)
 232             return 0;
 233
 234         interpolate = av_rescale(work_pts - s->pts0, s->blend_factor_max, s->delta);
 235         interpolate8 = av_rescale(work_pts - s->pts0, 256, s->delta);
 236         ff_dlog(ctx, "process_work_frame() interpolate: %"PRId64"/256\n", interpolate8);
 237         if (interpolate >= s->blend_factor_max || interpolate8 > s->interp_end) {
 238             s->work = av_frame_clone(s->f1);
 239         } else if (interpolate <= 0 || interpolate8 < s->interp_start) {
 240             s->work = av_frame_clone(s->f0);
 241         } else {
 242             ret = blend_frames(ctx, interpolate);
 243             if (ret < 0)
 244                 return ret;
 245             if (ret == 0)
 246                 s->work = av_frame_clone(interpolate > (s->blend_factor_max >> 1) ? s->f1 : s->f0);
 247         }
 248     }
 249
 250     if (!s->work)
 251         return AVERROR(ENOMEM);
 252
 253     s->work->pts = work_pts;
 254     s->n++;
 255
 256     return 1;
 257 }
 258
 259 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 260 {
 261     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 262     s->start_pts = AV_NOPTS_VALUE;
 263     return 0;
 264 }
 265
 266 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 267 {
 268     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 269     av_frame_free(&s->f0);
 270     av_frame_free(&s->f1);
 271 }
 272
 273 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 274 {
 275     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 276         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 277         AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUVJ411P,
 278         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 279         AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 280         AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 281         AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 282         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV420P12,
 283         AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV422P12,
 284         AV_PIX_FMT_YUV444P9, AV_PIX_FMT_YUV444P10, AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 285         AV_PIX_FMT_NONE
 286     };
 287
 288     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 289     if (!fmts_list)
 290         return AVERROR(ENOMEM);
 291     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 292 }
 293
 294 static void blend_frames_c(BLEND_FUNC_PARAMS)
 295 {
 296     int line, pixel;
 297     for (line = 0; line < height; line++) {
 298         for (pixel = 0; pixel < width; pixel++)
 299             dst[pixel] = ((src1[pixel] * factor1) + (src2[pixel] * factor2) + half) >> BLEND_FACTOR_DEPTH8;
 300         src1 += src1_linesize;
 301         src2 += src2_linesize;
 302         dst  += dst_linesize;
 303     }
 304 }
 305
 306 static void blend_frames16_c(BLEND_FUNC_PARAMS)
 307 {
 308     int line, pixel;
 309     uint16_t *dstw = (uint16_t *)dst;
 310     uint16_t *src1w = (uint16_t *)src1;
 311     uint16_t *src2w = (uint16_t *)src2;
 312     width /= 2;
 313     src1_linesize /= 2;
 314     src2_linesize /= 2;
 315     dst_linesize /= 2;
 316     for (line = 0; line < height; line++) {
 317         for (pixel = 0; pixel < width; pixel++)
 318             dstw[pixel] = ((src1w[pixel] * factor1) + (src2w[pixel] * factor2) + half) >> BLEND_FACTOR_DEPTH16;
 319         src1w += src1_linesize;
 320         src2w += src2_linesize;
 321         dstw  += dst_linesize;
 322     }
 323 }
 324
 325 void ff_framerate_init(FrameRateContext *s)
 326 {
 327     if (s->bitdepth == 8) {
 328         s->blend_factor_max = 1 << BLEND_FACTOR_DEPTH8;
 329         s->blend = blend_frames_c;
 330     } else {
 331         s->blend_factor_max = 1 << BLEND_FACTOR_DEPTH16;
 332         s->blend = blend_frames16_c;
 333     }
 334     if (ARCH_X86)
 335         ff_framerate_init_x86(s);
 336 }
 337
 338 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 339 {
 340     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 341     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 342     const AVPixFmtDescriptor *pix_desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 343     int plane;
 344
 345     for (plane = 0; plane < 4; plane++) {
 346         s->line_size[plane] = av_image_get_linesize(inlink->format, inlink->w,
 347                                                     plane);
 348     }
 349
 350     s->bitdepth = pix_desc->comp[0].depth;
 351     s->vsub = pix_desc->log2_chroma_h;
 352
 353     s->sad = av_pixelutils_get_sad_fn(3, 3, 2, s); // 8x8 both sources aligned
 354     if (!s->sad)
 355         return AVERROR(EINVAL);
 356
 357     s->srce_time_base = inlink->time_base;
 358
 359     ff_framerate_init(s);
 360
 361     return 0;
 362 }
 363
 364 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 365 {
 366     int ret, status;
 367     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 368     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 369     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 370     AVFrame *inpicref;
 371     int64_t pts;
 372
 373     FF_FILTER_FORWARD_STATUS_BACK(outlink, inlink);
 374
 375 retry:
 376     ret = process_work_frame(ctx);
 377     if (ret < 0)
 378         return ret;
 379     else if (ret == 1)
 380         return ff_filter_frame(outlink, s->work);
 381
 382     ret = ff_inlink_consume_frame(inlink, &inpicref);
 383     if (ret < 0)
 384         return ret;
 385
 386     if (inpicref) {
 387         if (inpicref->interlaced_frame)
 388             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Interlaced frame found - the output will not be correct.\n");
 389
 390         if (inpicref->pts == AV_NOPTS_VALUE) {
 391             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring frame without PTS.\n");
 392             av_frame_free(&inpicref);
 393         }
 394     }
 395
 396     if (inpicref) {
 397         pts = av_rescale_q(inpicref->pts, s->srce_time_base, s->dest_time_base);
 398
 399         if (s->f1 && pts == s->pts1) {
 400             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Ignoring frame with same PTS.\n");
 401             av_frame_free(&inpicref);
 402         }
 403     }
 404
 405     if (inpicref) {
 406         av_frame_free(&s->f0);
 407         s->f0 = s->f1;
 408         s->pts0 = s->pts1;
 409         s->f1 = inpicref;
 410         s->pts1 = pts;
 411         s->delta = s->pts1 - s->pts0;
 412         s->score = -1.0;
 413
 414         if (s->delta < 0) {
 415             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "PTS discontinuity.\n");
 416             s->start_pts = s->pts1;
 417             s->n = 0;
 418             av_frame_free(&s->f0);
 419         }
 420
 421         if (s->start_pts == AV_NOPTS_VALUE)
 422             s->start_pts = s->pts1;
 423
 424         goto retry;
 425     }
 426
 427     if (ff_inlink_acknowledge_status(inlink, &status, &pts)) {
 428         if (!s->flush) {
 429             s->flush = 1;
 430             goto retry;
 431         }
 432         ff_outlink_set_status(outlink, status, pts);
 433         return 0;
 434     }
 435
 436     FF_FILTER_FORWARD_WANTED(outlink, inlink);
 437
 438     return FFERROR_NOT_READY;
 439 }
 440
 441 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 442 {
 443     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 444     FrameRateContext *s = ctx->priv;
 445     int exact;
 446
 447     ff_dlog(ctx, "config_output()\n");
 448
 449     ff_dlog(ctx,
 450            "config_output() input time base:%u/%u (%f)\n",
 451            ctx->inputs[0]->time_base.num,ctx->inputs[0]->time_base.den,
 452            av_q2d(ctx->inputs[0]->time_base));
 453
 454     // make sure timebase is small enough to hold the framerate
 455
 456     exact = av_reduce(&s->dest_time_base.num, &s->dest_time_base.den,
 457                       av_gcd((int64_t)s->srce_time_base.num * s->dest_frame_rate.num,
 458                              (int64_t)s->srce_time_base.den * s->dest_frame_rate.den ),
 459                       (int64_t)s->srce_time_base.den * s->dest_frame_rate.num, INT_MAX);
 460
 461     av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 462            "time base:%u/%u -> %u/%u exact:%d\n",
 463            s->srce_time_base.num, s->srce_time_base.den,
 464            s->dest_time_base.num, s->dest_time_base.den, exact);
 465     if (!exact) {
 466         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Timebase conversion is not exact\n");
 467     }
 468
 469     outlink->frame_rate = s->dest_frame_rate;
 470     outlink->time_base = s->dest_time_base;
 471
 472     ff_dlog(ctx,
 473            "config_output() output time base:%u/%u (%f) w:%d h:%d\n",
 474            outlink->time_base.num, outlink->time_base.den,
 475            av_q2d(outlink->time_base),
 476            outlink->w, outlink->h);
 477
 478
 479     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "fps -> fps:%u/%u scene score:%f interpolate start:%d end:%d\n",
 480             s->dest_frame_rate.num, s->dest_frame_rate.den,
 481             s->scene_score, s->interp_start, s->interp_end);
 482
 483     return 0;
 484 }
 485
 486 static const AVFilterPad framerate_inputs[] = {
 487     {
 488         .name         = "default",
 489         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 490         .config_props = config_input,
 491     },
 492     { NULL }
 493 };
 494
 495 static const AVFilterPad framerate_outputs[] = {
 496     {
 497         .name          = "default",
 498         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 499         .config_props  = config_output,
 500     },
 501     { NULL }
 502 };
 503
 504 AVFilter ff_vf_framerate = {
 505     .name          = "framerate",
 506     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Upsamples or downsamples progressive source between specified frame rates."),
 507     .priv_size     = sizeof(FrameRateContext),
 508     .priv_class    = &framerate_class,
 509     .init          = init,
 510     .uninit        = uninit,
 511     .query_formats = query_formats,
 512     .inputs        = framerate_inputs,
 513     .outputs       = framerate_outputs,
 514     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 515     .activate      = activate,
 516 };