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