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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2006 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  * Copyright (C) 2012 Clément Bœsch <u pkh me>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
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  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
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  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  18  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  19  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Generic equation change filter
  25  * Originally written by Michael Niedermayer for the MPlayer project, and
  26  * ported by Clément Bœsch for FFmpeg.
  27  */
  28
  29 #include "libavutil/avstring.h"
  30 #include "libavutil/eval.h"
  31 #include "libavutil/opt.h"
  32 #include "libavutil/pixdesc.h"
  33 #include "internal.h"
  34
  35 typedef struct {
  36     const AVClass *class;
  37     AVExpr *e[4];               ///< expressions for each plane
  38     char *expr_str[4+3];        ///< expression strings for each plane
  39     AVFrame *picref;            ///< current input buffer
  40     int hsub, vsub;             ///< chroma subsampling
  41     int planes;                 ///< number of planes
  42     int is_rgb;
  43 } GEQContext;
  44
  45 enum { Y = 0, U, V, A, G, B, R };
  46
  47 #define OFFSET(x) offsetof(GEQContext, x)
  48 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  49
  50 static const AVOption geq_options[] = {
  51     { "lum_expr",   "set luminance expression",   OFFSET(expr_str[Y]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  52     { "lum",        "set luminance expression",   OFFSET(expr_str[Y]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  53     { "cb_expr",    "set chroma blue expression", OFFSET(expr_str[U]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  54     { "cb",         "set chroma blue expression", OFFSET(expr_str[U]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  55     { "cr_expr",    "set chroma red expression",  OFFSET(expr_str[V]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  56     { "cr",         "set chroma red expression",  OFFSET(expr_str[V]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  57     { "alpha_expr", "set alpha expression",       OFFSET(expr_str[A]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  58     { "a",          "set alpha expression",       OFFSET(expr_str[A]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  59     { "red_expr",   "set red expression",         OFFSET(expr_str[R]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  60     { "r",          "set red expression",         OFFSET(expr_str[R]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  61     { "green_expr", "set green expression",       OFFSET(expr_str[G]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  62     { "g",          "set green expression",       OFFSET(expr_str[G]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  63     { "blue_expr",  "set blue expression",        OFFSET(expr_str[B]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  64     { "b",          "set blue expression",        OFFSET(expr_str[B]), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
  65     {NULL},
  66 };
  67
  68 AVFILTER_DEFINE_CLASS(geq);
  69
  70 static inline double getpix(void *priv, double x, double y, int plane)
  71 {
  72     int xi, yi;
  73     GEQContext *geq = priv;
  74     AVFrame *picref = geq->picref;
  75     const uint8_t *src = picref->data[plane];
  76     const int linesize = picref->linesize[plane];
  77     const int w = (plane == 1 || plane == 2) ? FF_CEIL_RSHIFT(picref->width,  geq->hsub) : picref->width;
  78     const int h = (plane == 1 || plane == 2) ? FF_CEIL_RSHIFT(picref->height, geq->vsub) : picref->height;
  79
  80     if (!src)
  81         return 0;
  82
  83     xi = x = av_clipf(x, 0, w - 2);
  84     yi = y = av_clipf(y, 0, h - 2);
  85
  86     x -= xi;
  87     y -= yi;
  88
  89     return (1-y)*((1-x)*src[xi +  yi    * linesize] + x*src[xi + 1 +  yi    * linesize])
  90           +   y *((1-x)*src[xi + (yi+1) * linesize] + x*src[xi + 1 + (yi+1) * linesize]);
  91 }
  92
  93 //TODO: cubic interpolate
  94 //TODO: keep the last few frames
  95 static double lum(void *priv, double x, double y) { return getpix(priv, x, y, 0); }
  96 static double  cb(void *priv, double x, double y) { return getpix(priv, x, y, 1); }
  97 static double  cr(void *priv, double x, double y) { return getpix(priv, x, y, 2); }
  98 static double alpha(void *priv, double x, double y) { return getpix(priv, x, y, 3); }
  99
 100 static const char *const var_names[] = {   "X",   "Y",   "W",   "H",   "N",   "SW",   "SH",   "T",        NULL };
 101 enum                                   { VAR_X, VAR_Y, VAR_W, VAR_H, VAR_N, VAR_SW, VAR_SH, VAR_T, VAR_VARS_NB };
 102
 103 static av_cold int geq_init(AVFilterContext *ctx)
 104 {
 105     GEQContext *geq = ctx->priv;
 106     int plane, ret = 0;
 107
 108     if (!geq->expr_str[Y] && !geq->expr_str[G] && !geq->expr_str[B] && !geq->expr_str[R]) {
 109         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "A luminance or RGB expression is mandatory\n");
 110         ret = AVERROR(EINVAL);
 111         goto end;
 112     }
 113     geq->is_rgb = !geq->expr_str[Y];
 114
 115     if ((geq->expr_str[Y] || geq->expr_str[U] || geq->expr_str[V]) && (geq->expr_str[G] || geq->expr_str[B] || geq->expr_str[R])) {
 116         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Either YCbCr or RGB but not both must be specified\n");
 117         ret = AVERROR(EINVAL);
 118         goto end;
 119     }
 120
 121     if (!geq->expr_str[U] && !geq->expr_str[V]) {
 122         /* No chroma at all: fallback on luma */
 123         geq->expr_str[U] = av_strdup(geq->expr_str[Y]);
 124         geq->expr_str[V] = av_strdup(geq->expr_str[Y]);
 125     } else {
 126         /* One chroma unspecified, fallback on the other */
 127         if (!geq->expr_str[U]) geq->expr_str[U] = av_strdup(geq->expr_str[V]);
 128         if (!geq->expr_str[V]) geq->expr_str[V] = av_strdup(geq->expr_str[U]);
 129     }
 130
 131     if (!geq->expr_str[A])
 132         geq->expr_str[A] = av_strdup("255");
 133     if (!geq->expr_str[G])
 134         geq->expr_str[G] = av_strdup("g(X,Y)");
 135     if (!geq->expr_str[B])
 136         geq->expr_str[B] = av_strdup("b(X,Y)");
 137     if (!geq->expr_str[R])
 138         geq->expr_str[R] = av_strdup("r(X,Y)");
 139
 140     if (geq->is_rgb ?
 141             (!geq->expr_str[G] || !geq->expr_str[B] || !geq->expr_str[R])
 142                     :
 143             (!geq->expr_str[U] || !geq->expr_str[V] || !geq->expr_str[A])) {
 144         ret = AVERROR(ENOMEM);
 145         goto end;
 146     }
 147
 148     for (plane = 0; plane < 4; plane++) {
 149         static double (*p[])(void *, double, double) = { lum, cb, cr, alpha };
 150         static const char *const func2_yuv_names[]    = { "lum", "cb", "cr", "alpha", "p", NULL };
 151         static const char *const func2_rgb_names[]    = { "g", "b", "r", "alpha", "p", NULL };
 152         const char *const *func2_names       = geq->is_rgb ? func2_rgb_names : func2_yuv_names;
 153         double (*func2[])(void *, double, double) = { lum, cb, cr, alpha, p[plane], NULL };
 154
 155         ret = av_expr_parse(&geq->e[plane], geq->expr_str[plane < 3 && geq->is_rgb ? plane+4 : plane], var_names,
 156                             NULL, NULL, func2_names, func2, 0, ctx);
 157         if (ret < 0)
 158             break;
 159     }
 160
 161 end:
 162     return ret;
 163 }
 164
 165 static int geq_query_formats(AVFilterContext *ctx)
 166 {
 167     GEQContext *geq = ctx->priv;
 168     static const enum PixelFormat yuv_pix_fmts[] = {
 169         AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,  AV_PIX_FMT_YUV420P,
 170         AV_PIX_FMT_YUV411P,  AV_PIX_FMT_YUV410P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,
 171         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 172         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 173         AV_PIX_FMT_NONE
 174     };
 175     static const enum PixelFormat rgb_pix_fmts[] = {
 176         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRAP,
 177         AV_PIX_FMT_NONE
 178     };
 179     if (geq->is_rgb) {
 180         ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(rgb_pix_fmts));
 181     } else
 182         ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(yuv_pix_fmts));
 183     return 0;
 184 }
 185
 186 static int geq_config_props(AVFilterLink *inlink)
 187 {
 188     GEQContext *geq = inlink->dst->priv;
 189     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 190
 191     geq->hsub = desc->log2_chroma_w;
 192     geq->vsub = desc->log2_chroma_h;
 193     geq->planes = desc->nb_components;
 194     return 0;
 195 }
 196
 197 static int geq_filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 198 {
 199     int plane;
 200     GEQContext *geq = inlink->dst->priv;
 201     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 202     AVFrame *out;
 203     double values[VAR_VARS_NB] = {
 204         [VAR_N] = inlink->frame_count,
 205         [VAR_T] = in->pts == AV_NOPTS_VALUE ? NAN : in->pts * av_q2d(inlink->time_base),
 206     };
 207
 208     geq->picref = in;
 209     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 210     if (!out) {
 211         av_frame_free(&in);
 212         return AVERROR(ENOMEM);
 213     }
 214     av_frame_copy_props(out, in);
 215
 216     for (plane = 0; plane < geq->planes && out->data[plane]; plane++) {
 217         int x, y;
 218         uint8_t *dst = out->data[plane];
 219         const int linesize = out->linesize[plane];
 220         const int w = (plane == 1 || plane == 2) ? FF_CEIL_RSHIFT(inlink->w, geq->hsub) : inlink->w;
 221         const int h = (plane == 1 || plane == 2) ? FF_CEIL_RSHIFT(inlink->h, geq->vsub) : inlink->h;
 222
 223         values[VAR_W]  = w;
 224         values[VAR_H]  = h;
 225         values[VAR_SW] = w / (double)inlink->w;
 226         values[VAR_SH] = h / (double)inlink->h;
 227
 228         for (y = 0; y < h; y++) {
 229             values[VAR_Y] = y;
 230             for (x = 0; x < w; x++) {
 231                 values[VAR_X] = x;
 232                 dst[x] = av_expr_eval(geq->e[plane], values, geq);
 233             }
 234             dst += linesize;
 235         }
 236     }
 237
 238     av_frame_free(&geq->picref);
 239     return ff_filter_frame(outlink, out);
 240 }
 241
 242 static av_cold void geq_uninit(AVFilterContext *ctx)
 243 {
 244     int i;
 245     GEQContext *geq = ctx->priv;
 246
 247     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(geq->e); i++)
 248         av_expr_free(geq->e[i]);
 249 }
 250
 251 static const AVFilterPad geq_inputs[] = {
 252     {
 253         .name         = "default",
 254         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 255         .config_props = geq_config_props,
 256         .filter_frame = geq_filter_frame,
 257     },
 258     { NULL }
 259 };
 260
 261 static const AVFilterPad geq_outputs[] = {
 262     {
 263         .name = "default",
 264         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 265     },
 266     { NULL }
 267 };
 268
 269 AVFilter ff_vf_geq = {
 270     .name          = "geq",
 271     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply generic equation to each pixel."),
 272     .priv_size     = sizeof(GEQContext),
 273     .init          = geq_init,
 274     .uninit        = geq_uninit,
 275     .query_formats = geq_query_formats,
 276     .inputs        = geq_inputs,
 277     .outputs       = geq_outputs,
 278     .priv_class    = &geq_class,
 279     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
 280 };