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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Oka Motofumi (chikuzen.mo at gmail dot com)
   3  * Copyright (c) 2016 Paul B Mahol
   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 #include "libavutil/imgutils.h"
  23 #include "libavutil/pixdesc.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "avfilter.h"
  26 #include "formats.h"
  27 #include "internal.h"
  28 #include "video.h"
  29 #include "framesync.h"
  30
  31 #define OFFSET(x) offsetof(HysteresisContext, x)
  32 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  33
  34 typedef struct HysteresisContext {
  35     const AVClass *class;
  36
  37     int planes;
  38     int threshold;
  39
  40     int width[4], height[4];
  41     int nb_planes;
  42     int depth;
  43     FFFrameSync fs;
  44
  45     uint8_t *map;
  46     uint32_t *xy;
  47     int index;
  48
  49     void (*hysteresis)(struct HysteresisContext *s, const uint8_t *bsrc, const uint8_t *osrc, uint8_t *dst,
  50                        ptrdiff_t blinesize, ptrdiff_t olinesize,
  51                        ptrdiff_t destlinesize,
  52                        int w, int h);
  53 } HysteresisContext;
  54
  55 static const AVOption hysteresis_options[] = {
  56     { "planes",    "set planes",    OFFSET(planes),    AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0xF}, 0, 0xF, FLAGS },
  57     { "threshold", "set threshold", OFFSET(threshold), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0},   0, UINT16_MAX, FLAGS },
  58     { NULL }
  59 };
  60
  61 AVFILTER_DEFINE_CLASS(hysteresis);
  62
  63 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  64 {
  65     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  66         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUV440P,
  67         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
  68         AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUV420P,
  69         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
  70         AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV410P,
  71         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
  72         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
  73         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12, AV_PIX_FMT_YUV440P12,
  74         AV_PIX_FMT_YUV420P14, AV_PIX_FMT_YUV422P14, AV_PIX_FMT_YUV444P14,
  75         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  76         AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P9,
  77         AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P10,
  78         AV_PIX_FMT_YUVA420P16, AV_PIX_FMT_YUVA422P16, AV_PIX_FMT_YUVA444P16,
  79         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
  80         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
  81         AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_GBRAP12, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
  82         AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GRAY16,
  83         AV_PIX_FMT_NONE
  84     };
  85
  86     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
  87 }
  88
  89 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
  90 {
  91     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
  92     HysteresisContext *s = fs->opaque;
  93     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
  94     AVFrame *out, *base, *alt;
  95     int ret;
  96
  97     if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 0, &base, 0)) < 0 ||
  98         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 1, &alt,  0)) < 0)
  99         return ret;
 100
 101     if (ctx->is_disabled) {
 102         out = av_frame_clone(base);
 103         if (!out)
 104             return AVERROR(ENOMEM);
 105     } else {
 106         int p;
 107
 108         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 109         if (!out)
 110             return AVERROR(ENOMEM);
 111         av_frame_copy_props(out, base);
 112
 113         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 114             if (!((1 << p) & s->planes)) {
 115                 av_image_copy_plane(out->data[p], out->linesize[p], base->data[p], base->linesize[p],
 116                                     s->width[p], s->height[p]);
 117                 continue;
 118             } else {
 119                 int y;
 120
 121                 for (y = 0; y < s->height[p]; y++) {
 122                     memset(out->data[p] + y * out->linesize[p], 0, s->width[p]);
 123                 }
 124             }
 125
 126             s->index = -1;
 127             memset(s->map, 0, s->width[0] * s->height[0]);
 128             memset(s->xy, 0, s->width[0] * s->height[0] * 4);
 129
 130             s->hysteresis(s, base->data[p], alt->data[p],
 131                           out->data[p],
 132                           base->linesize[p], alt->linesize[p],
 133                           out->linesize[p],
 134                           s->width[p], s->height[p]);
 135         }
 136     }
 137     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 138
 139     return ff_filter_frame(outlink, out);
 140 }
 141
 142 static int passed(HysteresisContext *s, int x, int y, int w)
 143 {
 144     return s->map[x + y * w];
 145 }
 146
 147 static void push(HysteresisContext *s, int x, int y, int w)
 148 {
 149     s->map[x + y * w] = 0xff;
 150     s->xy[++s->index] = (uint16_t)(x) << 16 | (uint16_t)y;
 151 }
 152
 153 static void pop(HysteresisContext *s, int *x, int *y)
 154 {
 155     uint32_t val = s->xy[s->index--];
 156
 157     *x = val >> 16;
 158     *y = val & 0x0000FFFF;
 159 }
 160
 161 static int is_empty(HysteresisContext *s)
 162 {
 163     return s->index < 0;
 164 }
 165
 166 static void hysteresis8(HysteresisContext *s, const uint8_t *bsrc, const uint8_t *asrc,
 167                         uint8_t *dst,
 168                         ptrdiff_t blinesize, ptrdiff_t alinesize,
 169                         ptrdiff_t dlinesize,
 170                         int w, int h)
 171 {
 172     const int t = s->threshold;
 173     int x, y;
 174
 175     for (y = 0; y < h; y++) {
 176         for (x = 0; x < w; x++) {
 177             if ((bsrc[x + y * blinesize] > t) && (asrc[x + y * alinesize] > t) && !passed(s, x, y, w)) {
 178                 int posx, posy;
 179
 180                 dst[x + y * dlinesize] = asrc[x + y * alinesize];
 181
 182                 push(s, x, y, w);
 183
 184                 while (!is_empty(s)) {
 185                     int x_min, x_max, y_min, y_max, yy, xx;
 186
 187                     pop(s, &posx, &posy);
 188
 189                     x_min = posx > 0 ? posx - 1 : 0;
 190                     x_max = posx < w - 1 ? posx + 1 : posx;
 191                     y_min = posy > 0 ? posy - 1 : 0;
 192                     y_max = posy < h - 1 ? posy + 1 : posy;
 193
 194                     for (yy = y_min; yy <= y_max; yy++) {
 195                         for (xx = x_min; xx <= x_max; xx++) {
 196                             if ((asrc[xx + yy * alinesize] > t) && !passed(s, xx, yy, w)) {
 197                                 dst[xx + yy * dlinesize] = asrc[xx + yy * alinesize];
 198                                 push(s, xx, yy, w);
 199                             }
 200                         }
 201                     }
 202                 }
 203             }
 204         }
 205     }
 206 }
 207
 208 static void hysteresis16(HysteresisContext *s, const uint8_t *bbsrc, const uint8_t *aasrc,
 209                         uint8_t *ddst,
 210                         ptrdiff_t blinesize, ptrdiff_t alinesize,
 211                         ptrdiff_t dlinesize,
 212                         int w, int h)
 213 {
 214     const uint16_t *bsrc = (const uint16_t *)bbsrc;
 215     const uint16_t *asrc = (const uint16_t *)aasrc;
 216     uint16_t *dst = (uint16_t *)ddst;
 217     const int t = s->threshold;
 218     int x, y;
 219
 220     blinesize /= 2;
 221     alinesize /= 2;
 222     dlinesize /= 2;
 223
 224     for (y = 0; y < h; y++) {
 225         for (x = 0; x < w; x++) {
 226             if ((bsrc[x + y * blinesize] > t) && (asrc[x + y * alinesize] > t) && !passed(s, x, y, w)) {
 227                 int posx, posy;
 228
 229                 dst[x + y * dlinesize] = asrc[x + y * alinesize];
 230
 231                 push(s, x, y, w);
 232
 233                 while (!is_empty(s)) {
 234                     int x_min, x_max, y_min, y_max, yy, xx;
 235
 236                     pop(s, &posx, &posy);
 237
 238                     x_min = posx > 0 ? posx - 1 : 0;
 239                     x_max = posx < w - 1 ? posx + 1 : posx;
 240                     y_min = posy > 0 ? posy - 1 : 0;
 241                     y_max = posy < h - 1 ? posy + 1 : posy;
 242
 243                     for (yy = y_min; yy <= y_max; yy++) {
 244                         for (xx = x_min; xx <= x_max; xx++) {
 245                             if ((asrc[xx + yy * alinesize] > t) && !passed(s, xx, yy, w)) {
 246                                 dst[xx + yy * dlinesize] = asrc[xx + yy * alinesize];
 247                                 push(s, xx, yy, w);
 248                             }
 249                         }
 250                     }
 251                 }
 252             }
 253         }
 254     }
 255 }
 256
 257 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 258 {
 259     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 260     HysteresisContext *s = ctx->priv;
 261     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 262     int vsub, hsub;
 263
 264     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 265
 266     hsub = desc->log2_chroma_w;
 267     vsub = desc->log2_chroma_h;
 268     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub);
 269     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
 270     s->width[1]  = s->width[2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, hsub);
 271     s->width[0]  = s->width[3]  = inlink->w;
 272
 273     s->depth = desc->comp[0].depth;
 274
 275     if (desc->comp[0].depth == 8)
 276         s->hysteresis = hysteresis8;
 277     else
 278         s->hysteresis = hysteresis16;
 279
 280     s->map = av_calloc(inlink->w, inlink->h * sizeof (*s->map));
 281     if (!s->map)
 282         return AVERROR(ENOMEM);
 283
 284     s->xy = av_calloc(inlink->w, inlink->h * sizeof(*s->xy));
 285     if (!s->xy)
 286         return AVERROR(ENOMEM);
 287
 288     return 0;
 289 }
 290
 291 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 292 {
 293     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 294     HysteresisContext *s = ctx->priv;
 295     AVFilterLink *base = ctx->inputs[0];
 296     AVFilterLink *alt = ctx->inputs[1];
 297     FFFrameSyncIn *in;
 298     int ret;
 299
 300     if (base->format != alt->format) {
 301         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "inputs must be of same pixel format\n");
 302         return AVERROR(EINVAL);
 303     }
 304     if (base->w                       != alt->w ||
 305         base->h                       != alt->h ||
 306         base->sample_aspect_ratio.num != alt->sample_aspect_ratio.num ||
 307         base->sample_aspect_ratio.den != alt->sample_aspect_ratio.den) {
 308         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "First input link %s parameters "
 309                "(size %dx%d, SAR %d:%d) do not match the corresponding "
 310                "second input link %s parameters (%dx%d, SAR %d:%d)\n",
 311                ctx->input_pads[0].name, base->w, base->h,
 312                base->sample_aspect_ratio.num,
 313                base->sample_aspect_ratio.den,
 314                ctx->input_pads[1].name,
 315                alt->w, alt->h,
 316                alt->sample_aspect_ratio.num,
 317                alt->sample_aspect_ratio.den);
 318         return AVERROR(EINVAL);
 319     }
 320
 321     outlink->w = base->w;
 322     outlink->h = base->h;
 323     outlink->time_base = base->time_base;
 324     outlink->sample_aspect_ratio = base->sample_aspect_ratio;
 325     outlink->frame_rate = base->frame_rate;
 326
 327     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, 2)) < 0)
 328         return ret;
 329
 330     in = s->fs.in;
 331     in[0].time_base = base->time_base;
 332     in[1].time_base = alt->time_base;
 333     in[0].sync   = 1;
 334     in[0].before = EXT_STOP;
 335     in[0].after  = EXT_INFINITY;
 336     in[1].sync   = 1;
 337     in[1].before = EXT_STOP;
 338     in[1].after  = EXT_INFINITY;
 339     s->fs.opaque   = s;
 340     s->fs.on_event = process_frame;
 341
 342     return ff_framesync_configure(&s->fs);
 343 }
 344
 345 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 346 {
 347     HysteresisContext *s = inlink->dst->priv;
 348     return ff_framesync_filter_frame(&s->fs, inlink, buf);
 349 }
 350
 351 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 352 {
 353     HysteresisContext *s = outlink->src->priv;
 354     return ff_framesync_request_frame(&s->fs, outlink);
 355 }
 356
 357 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 358 {
 359     HysteresisContext *s = ctx->priv;
 360
 361     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 362     av_freep(&s->map);
 363     av_freep(&s->xy);
 364 }
 365
 366 static const AVFilterPad hysteresis_inputs[] = {
 367     {
 368         .name         = "base",
 369         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 370         .filter_frame = filter_frame,
 371         .config_props = config_input,
 372     },
 373     {
 374         .name         = "alt",
 375         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 376         .filter_frame = filter_frame,
 377     },
 378     { NULL }
 379 };
 380
 381 static const AVFilterPad hysteresis_outputs[] = {
 382     {
 383         .name          = "default",
 384         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 385         .config_props  = config_output,
 386         .request_frame = request_frame,
 387     },
 388     { NULL }
 389 };
 390
 391 AVFilter ff_vf_hysteresis = {
 392     .name          = "hysteresis",
 393     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Grow first stream into second stream by connecting components."),
 394     .priv_size     = sizeof(HysteresisContext),
 395     .uninit        = uninit,
 396     .query_formats = query_formats,
 397     .inputs        = hysteresis_inputs,
 398     .outputs       = hysteresis_outputs,
 399     .priv_class    = &hysteresis_class,
 400     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 401 };