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 Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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/cpu.h"
  37 #include "libavutil/pixdesc.h"
  38 #include "avfilter.h"
  39 #include "formats.h"
  40 #include "gradfun.h"
  41 #include "internal.h"
  42 #include "video.h"
  43
  44 DECLARE_ALIGNED(16, static const uint16_t, dither)[8][8] = {
  45     {0x00,0x60,0x18,0x78,0x06,0x66,0x1E,0x7E},
  46     {0x40,0x20,0x58,0x38,0x46,0x26,0x5E,0x3E},
  47     {0x10,0x70,0x08,0x68,0x16,0x76,0x0E,0x6E},
  48     {0x50,0x30,0x48,0x28,0x56,0x36,0x4E,0x2E},
  49     {0x04,0x64,0x1C,0x7C,0x02,0x62,0x1A,0x7A},
  50     {0x44,0x24,0x5C,0x3C,0x42,0x22,0x5A,0x3A},
  51     {0x14,0x74,0x0C,0x6C,0x12,0x72,0x0A,0x6A},
  52     {0x54,0x34,0x4C,0x2C,0x52,0x32,0x4A,0x2A},
  53 };
  54
  55 void ff_gradfun_filter_line_c(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint16_t *dc, int width, int thresh, const uint16_t *dithers)
  56 {
  57     int x;
  58     for (x = 0; x < width; x++, dc += x & 1) {
  59         int pix = src[x] << 7;
  60         int delta = dc[0] - pix;
  61         int m = abs(delta) * thresh >> 16;
  62         m = FFMAX(0, 127 - m);
  63         m = m * m * delta >> 14;
  64         pix += m + dithers[x & 7];
  65         dst[x] = av_clip_uint8(pix >> 7);
  66     }
  67 }
  68
  69 void ff_gradfun_blur_line_c(uint16_t *dc, uint16_t *buf, uint16_t *buf1, uint8_t *src, int src_linesize, int width)
  70 {
  71     int x, v, old;
  72     for (x = 0; x < width; x++) {
  73         v = buf1[x] + src[2 * x] + src[2 * x + 1] + src[2 * x + src_linesize] + src[2 * x + 1 + src_linesize];
  74         old = buf[x];
  75         buf[x] = v;
  76         dc[x] = v - old;
  77     }
  78 }
  79
  80 static void filter(GradFunContext *ctx, uint8_t *dst, uint8_t *src, int width, int height, int dst_linesize, int src_linesize, int r)
  81 {
  82     int bstride = FFALIGN(width, 16) / 2;
  83     int y;
  84     uint32_t dc_factor = (1 << 21) / (r * r);
  85     uint16_t *dc = ctx->buf + 16;
  86     uint16_t *buf = ctx->buf + bstride + 32;
  87     int thresh = ctx->thresh;
  88
  89     memset(dc, 0, (bstride + 16) * sizeof(*buf));
  90     for (y = 0; y < r; y++)
  91         ctx->blur_line(dc, buf + y * bstride, buf + (y - 1) * bstride, src + 2 * y * src_linesize, src_linesize, width / 2);
  92     for (;;) {
  93         if (y < height - r) {
  94             int mod = ((y + r) / 2) % r;
  95             uint16_t *buf0 = buf + mod * bstride;
  96             uint16_t *buf1 = buf + (mod ? mod - 1 : r - 1) * bstride;
  97             int x, v;
  98             ctx->blur_line(dc, buf0, buf1, src + (y + r) * src_linesize, src_linesize, width / 2);
  99             for (x = v = 0; x < r; x++)
 100                 v += dc[x];
 101             for (; x < width / 2; x++) {
 102                 v += dc[x] - dc[x-r];
 103                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
 104             }
 105             for (; x < (width + r + 1) / 2; x++)
 106                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
 107             for (x = -r / 2; x < 0; x++)
 108                 dc[x] = dc[0];
 109         }
 110         if (y == r) {
 111             for (y = 0; y < r; y++)
 112                 ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
 113         }
 114         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
 115         if (++y >= height) break;
 116         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
 117         if (++y >= height) break;
 118     }
 119 }
 120
 121 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
 122 {
 123     GradFunContext *gf = ctx->priv;
 124     float thresh = 1.2;
 125     int radius = 16;
 126
 127     if (args)
 128         sscanf(args, "%f:%d", &thresh, &radius);
 129
 130     thresh = av_clipf(thresh, 0.51, 255);
 131     gf->thresh = (1 << 15) / thresh;
 132     gf->radius = av_clip((radius + 1) & ~1, 4, 32);
 133
 134     gf->blur_line = ff_gradfun_blur_line_c;
 135     gf->filter_line = ff_gradfun_filter_line_c;
 136
 137     if (HAVE_MMX)
 138         ff_gradfun_init_x86(gf);
 139
 140     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "threshold:%.2f radius:%d\n", thresh, gf->radius);
 141
 142     return 0;
 143 }
 144
 145 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 146 {
 147     GradFunContext *gf = ctx->priv;
 148     av_freep(&gf->buf);
 149 }
 150
 151 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 152 {
 153     static const enum PixelFormat pix_fmts[] = {
 154         PIX_FMT_YUV410P,            PIX_FMT_YUV420P,
 155         PIX_FMT_GRAY8,              PIX_FMT_NV12,
 156         PIX_FMT_NV21,               PIX_FMT_YUV444P,
 157         PIX_FMT_YUV422P,            PIX_FMT_YUV411P,
 158         PIX_FMT_NONE
 159     };
 160
 161     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 162
 163     return 0;
 164 }
 165
 166 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 167 {
 168     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
 169     int hsub = av_pix_fmt_descriptors[inlink->format].log2_chroma_w;
 170     int vsub = av_pix_fmt_descriptors[inlink->format].log2_chroma_h;
 171
 172     gf->buf = av_mallocz((FFALIGN(inlink->w, 16) * (gf->radius + 1) / 2 + 32) * sizeof(uint16_t));
 173     if (!gf->buf)
 174         return AVERROR(ENOMEM);
 175
 176     gf->chroma_w = -((-inlink->w) >> hsub);
 177     gf->chroma_h = -((-inlink->h) >> vsub);
 178     gf->chroma_r = av_clip(((((gf->radius >> hsub) + (gf->radius >> vsub)) / 2 ) + 1) & ~1, 4, 32);
 179
 180     return 0;
 181 }
 182
 183 static int start_frame(AVFilterLink *inlink, AVFilterBufferRef *inpicref)
 184 {
 185     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 186     AVFilterBufferRef *outpicref = NULL;
 187     int ret = 0;
 188
 189     if (inpicref->perms & AV_PERM_PRESERVE) {
 190         outpicref = ff_get_video_buffer(outlink, AV_PERM_WRITE, outlink->w, outlink->h);
 191         if (!outpicref)
 192             return AVERROR(ENOMEM);
 193
 194         avfilter_copy_buffer_ref_props(outpicref, inpicref);
 195         outpicref->video->w = outlink->w;
 196         outpicref->video->h = outlink->h;
 197     } else {
 198         outpicref = avfilter_ref_buffer(inpicref, ~0);
 199         if (!outpicref)
 200             return AVERROR(ENOMEM);
 201     }
 202
 203     ret = ff_start_frame(outlink, avfilter_ref_buffer(outpicref, ~0));
 204     if (ret < 0) {
 205         avfilter_unref_bufferp(&outpicref);
 206         return ret;
 207     }
 208
 209     outlink->out_buf = outpicref;
 210     return 0;
 211 }
 212
 213 static int null_draw_slice(AVFilterLink *link, int y, int h, int slice_dir)
 214 {
 215     return 0;
 216 }
 217
 218 static void end_frame(AVFilterLink *inlink)
 219 {
 220     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
 221     AVFilterBufferRef *inpic = inlink->cur_buf;
 222     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 223     AVFilterBufferRef *outpic = outlink->out_buf;
 224     int p;
 225
 226     for (p = 0; p < 4 && inpic->data[p]; p++) {
 227         int w = inlink->w;
 228         int h = inlink->h;
 229         int r = gf->radius;
 230         if (p) {
 231             w = gf->chroma_w;
 232             h = gf->chroma_h;
 233             r = gf->chroma_r;
 234         }
 235
 236         if (FFMIN(w, h) > 2 * r)
 237             filter(gf, outpic->data[p], inpic->data[p], w, h, outpic->linesize[p], inpic->linesize[p], r);
 238         else if (outpic->data[p] != inpic->data[p])
 239             av_image_copy_plane(outpic->data[p], outpic->linesize[p], inpic->data[p], inpic->linesize[p], w, h);
 240     }
 241
 242     ff_draw_slice(outlink, 0, inlink->h, 1);
 243     ff_end_frame(outlink);
 244 }
 245
 246 AVFilter avfilter_vf_gradfun = {
 247     .name          = "gradfun",
 248     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Debands video quickly using gradients."),
 249     .priv_size     = sizeof(GradFunContext),
 250     .init          = init,
 251     .uninit        = uninit,
 252     .query_formats = query_formats,
 253
 254     .inputs    = (const AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 255                                           .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 256                                           .config_props     = config_input,
 257                                           .start_frame      = start_frame,
 258                                           .draw_slice       = null_draw_slice,
 259                                           .end_frame        = end_frame,
 260                                           .min_perms        = AV_PERM_READ, },
 261                                         { .name = NULL}},
 262     .outputs   = (const AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 263                                           .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, },
 264                                         { .name = NULL}},
 265 };