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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2010 Nolan Lum <nol888@gmail.com>
   3  * Copyright (c) 2009 Loren Merritt <lorenm@u.washignton.edu>
   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 /**
  23  * @file
  24  * gradfun debanding filter, ported from MPlayer
  25  * libmpcodecs/vf_gradfun.c
  26  *
  27  * Apply a boxblur debanding algorithm (based on the gradfun2db
  28  * Avisynth filter by prunedtree).
  29  * Foreach pixel, if it's within threshold of the blurred value, make it closer.
  30  * So now we have a smoothed and higher bitdepth version of all the shallow
  31  * gradients, while leaving detailed areas untouched.
  32  * Dither it back to 8bit.
  33  */
  34
  35 #include "libavutil/imgutils.h"
  36 #include "libavutil/common.h"
  37 #include "libavutil/cpu.h"
  38 #include "libavutil/pixdesc.h"
  39 #include "libavutil/opt.h"
  40 #include "avfilter.h"
  41 #include "formats.h"
  42 #include "gradfun.h"
  43 #include "internal.h"
  44 #include "video.h"
  45
  46 #define OFFSET(x) offsetof(GradFunContext, x)
  47 #define F AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  48
  49 static const AVOption gradfun_options[] = {
  50     { "strength", "set the maximum amount by which the filter will change any one pixel", OFFSET(strength), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 1.2}, 0.51, 64, F },
  51     { "radius",   "set the neighborhood to fit the gradient to",                          OFFSET(radius),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 =  16},    4, 32, F },
  52     { NULL }
  53 };
  54
  55 AVFILTER_DEFINE_CLASS(gradfun);
  56
  57 DECLARE_ALIGNED(16, static const uint16_t, dither)[8][8] = {
  58     {0x00,0x60,0x18,0x78,0x06,0x66,0x1E,0x7E},
  59     {0x40,0x20,0x58,0x38,0x46,0x26,0x5E,0x3E},
  60     {0x10,0x70,0x08,0x68,0x16,0x76,0x0E,0x6E},
  61     {0x50,0x30,0x48,0x28,0x56,0x36,0x4E,0x2E},
  62     {0x04,0x64,0x1C,0x7C,0x02,0x62,0x1A,0x7A},
  63     {0x44,0x24,0x5C,0x3C,0x42,0x22,0x5A,0x3A},
  64     {0x14,0x74,0x0C,0x6C,0x12,0x72,0x0A,0x6A},
  65     {0x54,0x34,0x4C,0x2C,0x52,0x32,0x4A,0x2A},
  66 };
  67
  68 void ff_gradfun_filter_line_c(uint8_t *dst, const uint8_t *src, const uint16_t *dc, int width, int thresh, const uint16_t *dithers)
  69 {
  70     int x;
  71     for (x = 0; x < width; dc += x & 1, x++) {
  72         int pix = src[x] << 7;
  73         int delta = dc[0] - pix;
  74         int m = abs(delta) * thresh >> 16;
  75         m = FFMAX(0, 127 - m);
  76         m = m * m * delta >> 14;
  77         pix += m + dithers[x & 7];
  78         dst[x] = av_clip_uint8(pix >> 7);
  79     }
  80 }
  81
  82 void ff_gradfun_blur_line_c(uint16_t *dc, uint16_t *buf, const uint16_t *buf1, const uint8_t *src, int src_linesize, int width)
  83 {
  84     int x, v, old;
  85     for (x = 0; x < width; x++) {
  86         v = buf1[x] + src[2 * x] + src[2 * x + 1] + src[2 * x + src_linesize] + src[2 * x + 1 + src_linesize];
  87         old = buf[x];
  88         buf[x] = v;
  89         dc[x] = v - old;
  90     }
  91 }
  92
  93 static void filter(GradFunContext *ctx, uint8_t *dst, const uint8_t *src, int width, int height, int dst_linesize, int src_linesize, int r)
  94 {
  95     int bstride = FFALIGN(width, 16) / 2;
  96     int y;
  97     uint32_t dc_factor = (1 << 21) / (r * r);
  98     uint16_t *dc = ctx->buf + 16;
  99     uint16_t *buf = ctx->buf + bstride + 32;
 100     int thresh = ctx->thresh;
 101
 102     memset(dc, 0, (bstride + 16) * sizeof(*buf));
 103     for (y = 0; y < r; y++)
 104         ctx->blur_line(dc, buf + y * bstride, buf + (y - 1) * bstride, src + 2 * y * src_linesize, src_linesize, width / 2);
 105     for (;;) {
 106         if (y < height - r) {
 107             int mod = ((y + r) / 2) % r;
 108             uint16_t *buf0 = buf + mod * bstride;
 109             uint16_t *buf1 = buf + (mod ? mod - 1 : r - 1) * bstride;
 110             int x, v;
 111             ctx->blur_line(dc, buf0, buf1, src + (y + r) * src_linesize, src_linesize, width / 2);
 112             for (x = v = 0; x < r; x++)
 113                 v += dc[x];
 114             for (; x < width / 2; x++) {
 115                 v += dc[x] - dc[x-r];
 116                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
 117             }
 118             for (; x < (width + r + 1) / 2; x++)
 119                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
 120             for (x = -r / 2; x < 0; x++)
 121                 dc[x] = dc[0];
 122         }
 123         if (y == r) {
 124             for (y = 0; y < r; y++)
 125                 ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
 126         }
 127         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
 128         if (++y >= height) break;
 129         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
 130         if (++y >= height) break;
 131     }
 132 }
 133
 134 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
 135 {
 136     int ret;
 137     GradFunContext *gf = ctx->priv;
 138     static const char *shorthand[] = { "strength", "radius", NULL };
 139
 140     gf->class = &gradfun_class;
 141     av_opt_set_defaults(gf);
 142
 143     if ((ret = av_opt_set_from_string(gf, args, shorthand, "=", ":")) < 0)
 144         return ret;
 145
 146     gf->thresh = (1 << 15) / gf->strength;
 147     gf->radius = av_clip((gf->radius + 1) & ~1, 4, 32);
 148
 149     gf->blur_line   = ff_gradfun_blur_line_c;
 150     gf->filter_line = ff_gradfun_filter_line_c;
 151
 152     if (ARCH_X86)
 153         ff_gradfun_init_x86(gf);
 154
 155     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "threshold:%.2f radius:%d\n", gf->strength, gf->radius);
 156
 157     return 0;
 158 }
 159
 160 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 161 {
 162     GradFunContext *gf = ctx->priv;
 163     av_freep(&gf->buf);
 164 }
 165
 166 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 167 {
 168     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 169         AV_PIX_FMT_YUV410P,            AV_PIX_FMT_YUV420P,
 170         AV_PIX_FMT_GRAY8,              AV_PIX_FMT_NV12,
 171         AV_PIX_FMT_NV21,               AV_PIX_FMT_YUV444P,
 172         AV_PIX_FMT_YUV422P,            AV_PIX_FMT_YUV411P,
 173         AV_PIX_FMT_YUV440P,
 174         AV_PIX_FMT_NONE
 175     };
 176
 177     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 178
 179     return 0;
 180 }
 181
 182 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 183 {
 184     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
 185     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 186     int hsub = desc->log2_chroma_w;
 187     int vsub = desc->log2_chroma_h;
 188
 189     gf->buf = av_mallocz((FFALIGN(inlink->w, 16) * (gf->radius + 1) / 2 + 32) * sizeof(uint16_t));
 190     if (!gf->buf)
 191         return AVERROR(ENOMEM);
 192
 193     gf->chroma_w = -((-inlink->w) >> hsub);
 194     gf->chroma_h = -((-inlink->h) >> vsub);
 195     gf->chroma_r = av_clip(((((gf->radius >> hsub) + (gf->radius >> vsub)) / 2 ) + 1) & ~1, 4, 32);
 196
 197     return 0;
 198 }
 199
 200 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFilterBufferRef *in)
 201 {
 202     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
 203     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 204     AVFilterBufferRef *out;
 205     int p, direct = 0;
 206
 207     if (in->perms & AV_PERM_WRITE) {
 208         direct = 1;
 209         out = in;
 210     } else {
 211         out = ff_get_video_buffer(outlink, AV_PERM_WRITE, outlink->w, outlink->h);
 212         if (!out) {
 213             avfilter_unref_bufferp(&in);
 214             return AVERROR(ENOMEM);
 215         }
 216         avfilter_copy_buffer_ref_props(out, in);
 217     }
 218
 219     for (p = 0; p < 4 && in->data[p]; p++) {
 220         int w = inlink->w;
 221         int h = inlink->h;
 222         int r = gf->radius;
 223         if (p) {
 224             w = gf->chroma_w;
 225             h = gf->chroma_h;
 226             r = gf->chroma_r;
 227         }
 228
 229         if (FFMIN(w, h) > 2 * r)
 230             filter(gf, out->data[p], in->data[p], w, h, out->linesize[p], in->linesize[p], r);
 231         else if (out->data[p] != in->data[p])
 232             av_image_copy_plane(out->data[p], out->linesize[p], in->data[p], in->linesize[p], w, h);
 233     }
 234
 235     if (!direct)
 236         avfilter_unref_bufferp(&in);
 237
 238     return ff_filter_frame(outlink, out);
 239 }
 240
 241 static const AVFilterPad avfilter_vf_gradfun_inputs[] = {
 242     {
 243         .name         = "default",
 244         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 245         .config_props = config_input,
 246         .filter_frame = filter_frame,
 247         .min_perms    = AV_PERM_READ,
 248     },
 249     { NULL }
 250 };
 251
 252 static const AVFilterPad avfilter_vf_gradfun_outputs[] = {
 253     {
 254         .name = "default",
 255         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 256     },
 257     { NULL }
 258 };
 259
 260 AVFilter avfilter_vf_gradfun = {
 261     .name          = "gradfun",
 262     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Debands video quickly using gradients."),
 263     .priv_size     = sizeof(GradFunContext),
 264     .init          = init,
 265     .uninit        = uninit,
 266     .query_formats = query_formats,
 267     .inputs        = avfilter_vf_gradfun_inputs,
 268     .outputs       = avfilter_vf_gradfun_outputs,
 269     .priv_class    = &gradfun_class,
 270 };