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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include <float.h> /* FLT_MAX */
  22
  23 #include "libavutil/cpu.h"
  24 #include "libavutil/common.h"
  25 #include "libavutil/opt.h"
  26 #include "internal.h"
  27 #include "vf_idet.h"
  28
  29 #define OFFSET(x) offsetof(IDETContext, x)
  30 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  31
  32 static const AVOption idet_options[] = {
  33     { "intl_thres", "set interlacing threshold", OFFSET(interlace_threshold),   AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1.04}, -1, FLT_MAX, FLAGS },
  34     { "prog_thres", "set progressive threshold", OFFSET(progressive_threshold), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 1.5},  -1, FLT_MAX, FLAGS },
  35     { "rep_thres",  "set repeat threshold",      OFFSET(repeat_threshold),      AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 3.0},  -1, FLT_MAX, FLAGS },
  36     { "half_life", "half life of cumulative statistics", OFFSET(half_life),     AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0.0},  -1, INT_MAX, FLAGS },
  37     { "analyze_interlaced_flag", "set number of frames to use to determine if the interlace flag is accurate", OFFSET(analyze_interlaced_flag), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0 }, 0, INT_MAX, FLAGS },
  38     { NULL }
  39 };
  40
  41 AVFILTER_DEFINE_CLASS(idet);
  42
  43 static const char *type2str(Type type)
  44 {
  45     switch(type) {
  46         case TFF          : return "tff";
  47         case BFF          : return "bff";
  48         case PROGRESSIVE  : return "progressive";
  49         case UNDETERMINED : return "undetermined";
  50     }
  51     return NULL;
  52 }
  53
  54 #define PRECISION 1048576
  55
  56 static uint64_t uintpow(uint64_t b,unsigned int e)
  57 {
  58     uint64_t r=1;
  59     while(e--) r*=b;
  60     return r;
  61 }
  62
  63 static int av_dict_set_fxp(AVDictionary **pm, const char *key, uint64_t value, unsigned int digits,
  64                 int flags)
  65 {
  66     char valuestr[44];
  67     uint64_t print_precision = uintpow(10, digits);
  68
  69     value = av_rescale(value, print_precision, PRECISION);
  70
  71     snprintf(valuestr, sizeof(valuestr), "%"PRId64".%0*"PRId64,
  72              value / print_precision, digits, value % print_precision);
  73
  74     return av_dict_set(pm, key, valuestr, flags);
  75 }
  76
  77 static const char *rep2str(RepeatedField repeated_field)
  78 {
  79     switch(repeated_field) {
  80         case REPEAT_NONE    : return "neither";
  81         case REPEAT_TOP     : return "top";
  82         case REPEAT_BOTTOM  : return "bottom";
  83     }
  84     return NULL;
  85 }
  86
  87 int ff_idet_filter_line_c(const uint8_t *a, const uint8_t *b, const uint8_t *c, int w)
  88 {
  89     int x;
  90     int ret=0;
  91
  92     for(x=0; x<w; x++){
  93         int v = (*a++ + *c++) - 2 * *b++;
  94         ret += FFABS(v);
  95     }
  96
  97     return ret;
  98 }
  99
 100 int ff_idet_filter_line_c_16bit(const uint16_t *a, const uint16_t *b, const uint16_t *c, int w)
 101 {
 102     int x;
 103     int ret=0;
 104
 105     for(x=0; x<w; x++){
 106         int v = (*a++ + *c++) - 2 * *b++;
 107         ret += FFABS(v);
 108     }
 109
 110     return ret;
 111 }
 112
 113 static void filter(AVFilterContext *ctx)
 114 {
 115     IDETContext *idet = ctx->priv;
 116     int y, i;
 117     int64_t alpha[2]={0};
 118     int64_t delta=0;
 119     int64_t gamma[2]={0};
 120     Type type, best_type;
 121     RepeatedField repeat;
 122     int match = 0;
 123     AVDictionary **metadata = &idet->cur->metadata;
 124
 125     for (i = 0; i < idet->csp->nb_components; i++) {
 126         int w = idet->cur->width;
 127         int h = idet->cur->height;
 128         int refs = idet->cur->linesize[i];
 129
 130         if (i && i<3) {
 131             w = AV_CEIL_RSHIFT(w, idet->csp->log2_chroma_w);
 132             h = AV_CEIL_RSHIFT(h, idet->csp->log2_chroma_h);
 133         }
 134
 135         for (y = 2; y < h - 2; y++) {
 136             uint8_t *prev = &idet->prev->data[i][y*refs];
 137             uint8_t *cur  = &idet->cur ->data[i][y*refs];
 138             uint8_t *next = &idet->next->data[i][y*refs];
 139             alpha[ y   &1] += idet->filter_line(cur-refs, prev, cur+refs, w);
 140             alpha[(y^1)&1] += idet->filter_line(cur-refs, next, cur+refs, w);
 141             delta          += idet->filter_line(cur-refs,  cur, cur+refs, w);
 142             gamma[(y^1)&1] += idet->filter_line(cur     , prev, cur     , w);
 143         }
 144     }
 145
 146     if      (alpha[0] > idet->interlace_threshold * alpha[1]){
 147         type = TFF;
 148     }else if(alpha[1] > idet->interlace_threshold * alpha[0]){
 149         type = BFF;
 150     }else if(alpha[1] > idet->progressive_threshold * delta){
 151         type = PROGRESSIVE;
 152     }else{
 153         type = UNDETERMINED;
 154     }
 155
 156     if ( gamma[0] > idet->repeat_threshold * gamma[1] ){
 157         repeat = REPEAT_TOP;
 158     } else if ( gamma[1] > idet->repeat_threshold * gamma[0] ){
 159         repeat = REPEAT_BOTTOM;
 160     } else {
 161         repeat = REPEAT_NONE;
 162     }
 163
 164     memmove(idet->history+1, idet->history, HIST_SIZE-1);
 165     idet->history[0] = type;
 166     best_type = UNDETERMINED;
 167     for(i=0; i<HIST_SIZE; i++){
 168         if(idet->history[i] != UNDETERMINED){
 169             if(best_type == UNDETERMINED)
 170                 best_type = idet->history[i];
 171
 172             if(idet->history[i] == best_type) {
 173                 match++;
 174             }else{
 175                 match=0;
 176                 break;
 177             }
 178         }
 179     }
 180     if(idet->last_type == UNDETERMINED){
 181         if(match  ) idet->last_type = best_type;
 182     }else{
 183         if(match>2) idet->last_type = best_type;
 184     }
 185
 186     if      (idet->last_type == TFF){
 187         idet->cur->top_field_first = 1;
 188         idet->cur->interlaced_frame = 1;
 189     }else if(idet->last_type == BFF){
 190         idet->cur->top_field_first = 0;
 191         idet->cur->interlaced_frame = 1;
 192     }else if(idet->last_type == PROGRESSIVE){
 193         idet->cur->interlaced_frame = 0;
 194     }
 195
 196     for(i=0; i<3; i++)
 197         idet->repeats[i]  = av_rescale(idet->repeats [i], idet->decay_coefficient, PRECISION);
 198
 199     for(i=0; i<4; i++){
 200         idet->prestat [i] = av_rescale(idet->prestat [i], idet->decay_coefficient, PRECISION);
 201         idet->poststat[i] = av_rescale(idet->poststat[i], idet->decay_coefficient, PRECISION);
 202     }
 203
 204     idet->total_repeats [         repeat] ++;
 205     idet->repeats       [         repeat] += PRECISION;
 206
 207     idet->total_prestat [           type] ++;
 208     idet->prestat       [           type] += PRECISION;
 209
 210     idet->total_poststat[idet->last_type] ++;
 211     idet->poststat      [idet->last_type] += PRECISION;
 212
 213     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Repeated Field:%12s, Single frame:%12s, Multi frame:%12s\n",
 214            rep2str(repeat), type2str(type), type2str(idet->last_type));
 215
 216     av_dict_set    (metadata, "lavfi.idet.repeated.current_frame", rep2str(repeat), 0);
 217     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.repeated.neither",       idet->repeats[REPEAT_NONE], 2, 0);
 218     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.repeated.top",           idet->repeats[REPEAT_TOP], 2, 0);
 219     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.repeated.bottom",        idet->repeats[REPEAT_BOTTOM], 2, 0);
 220
 221     av_dict_set    (metadata, "lavfi.idet.single.current_frame",   type2str(type), 0);
 222     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.single.tff",             idet->prestat[TFF], 2 , 0);
 223     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.single.bff",             idet->prestat[BFF], 2, 0);
 224     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.single.progressive",     idet->prestat[PROGRESSIVE], 2, 0);
 225     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.single.undetermined",    idet->prestat[UNDETERMINED], 2, 0);
 226
 227     av_dict_set    (metadata, "lavfi.idet.multiple.current_frame", type2str(idet->last_type), 0);
 228     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.multiple.tff",           idet->poststat[TFF], 2, 0);
 229     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.multiple.bff",           idet->poststat[BFF], 2, 0);
 230     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.multiple.progressive",   idet->poststat[PROGRESSIVE], 2, 0);
 231     av_dict_set_fxp(metadata, "lavfi.idet.multiple.undetermined",  idet->poststat[UNDETERMINED], 2, 0);
 232 }
 233
 234 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *picref)
 235 {
 236     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 237     IDETContext *idet = ctx->priv;
 238
 239     // initial frame(s) and not interlaced, just pass through for
 240     // the analyze_interlaced_flag mode
 241     if (idet->analyze_interlaced_flag &&
 242         !picref->interlaced_frame &&
 243         !idet->next) {
 244         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], picref);
 245     }
 246     if (idet->analyze_interlaced_flag_done) {
 247         if (picref->interlaced_frame && idet->interlaced_flag_accuracy < 0)
 248             picref->interlaced_frame = 0;
 249         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], picref);
 250     }
 251
 252     av_frame_free(&idet->prev);
 253
 254     if(   picref->width  != link->w
 255        || picref->height != link->h
 256        || picref->format != link->format) {
 257         link->dst->inputs[0]->format = picref->format;
 258         link->dst->inputs[0]->w      = picref->width;
 259         link->dst->inputs[0]->h      = picref->height;
 260
 261         av_frame_free(&idet->cur );
 262         av_frame_free(&idet->next);
 263     }
 264
 265     idet->prev = idet->cur;
 266     idet->cur  = idet->next;
 267     idet->next = picref;
 268
 269     if (!idet->cur &&
 270         !(idet->cur = av_frame_clone(idet->next)))
 271         return AVERROR(ENOMEM);
 272
 273     if (!idet->prev)
 274         return 0;
 275
 276     if (!idet->csp)
 277         idet->csp = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 278     if (idet->csp->comp[0].depth > 8){
 279         idet->filter_line = (ff_idet_filter_func)ff_idet_filter_line_c_16bit;
 280         if (ARCH_X86)
 281             ff_idet_init_x86(idet, 1);
 282     }
 283
 284     if (idet->analyze_interlaced_flag) {
 285         if (idet->cur->interlaced_frame) {
 286             idet->cur->interlaced_frame = 0;
 287             filter(ctx);
 288             if (idet->last_type == PROGRESSIVE) {
 289                 idet->interlaced_flag_accuracy --;
 290                 idet->analyze_interlaced_flag --;
 291             } else if (idet->last_type != UNDETERMINED) {
 292                 idet->interlaced_flag_accuracy ++;
 293                 idet->analyze_interlaced_flag --;
 294             }
 295             if (idet->analyze_interlaced_flag == 1) {
 296                 ff_filter_frame(ctx->outputs[0], av_frame_clone(idet->cur));
 297
 298                 if (idet->next->interlaced_frame && idet->interlaced_flag_accuracy < 0)
 299                     idet->next->interlaced_frame = 0;
 300                 idet->analyze_interlaced_flag_done = 1;
 301                 av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Final flag accuracy %d\n", idet->interlaced_flag_accuracy);
 302                 return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], av_frame_clone(idet->next));
 303             }
 304         }
 305     } else {
 306         filter(ctx);
 307     }
 308
 309     return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], av_frame_clone(idet->cur));
 310 }
 311
 312 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 313 {
 314     AVFilterContext *ctx = link->src;
 315     IDETContext *idet = ctx->priv;
 316     int ret;
 317
 318     if (idet->eof)
 319         return AVERROR_EOF;
 320
 321     ret = ff_request_frame(link->src->inputs[0]);
 322
 323     if (ret == AVERROR_EOF && idet->cur && !idet->analyze_interlaced_flag_done) {
 324         AVFrame *next = av_frame_clone(idet->next);
 325
 326         if (!next)
 327             return AVERROR(ENOMEM);
 328
 329         ret = filter_frame(link->src->inputs[0], next);
 330         idet->eof = 1;
 331     }
 332
 333     return ret;
 334 }
 335
 336 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 337 {
 338     IDETContext *idet = ctx->priv;
 339     int level = strncmp(ctx->name, "auto-inserted", 13) ? AV_LOG_INFO : AV_LOG_DEBUG;
 340
 341     av_log(ctx, level, "Repeated Fields: Neither:%6"PRId64" Top:%6"PRId64" Bottom:%6"PRId64"\n",
 342            idet->total_repeats[REPEAT_NONE],
 343            idet->total_repeats[REPEAT_TOP],
 344            idet->total_repeats[REPEAT_BOTTOM]
 345         );
 346     av_log(ctx, level, "Single frame detection: TFF:%6"PRId64" BFF:%6"PRId64" Progressive:%6"PRId64" Undetermined:%6"PRId64"\n",
 347            idet->total_prestat[TFF],
 348            idet->total_prestat[BFF],
 349            idet->total_prestat[PROGRESSIVE],
 350            idet->total_prestat[UNDETERMINED]
 351         );
 352     av_log(ctx, level, "Multi frame detection: TFF:%6"PRId64" BFF:%6"PRId64" Progressive:%6"PRId64" Undetermined:%6"PRId64"\n",
 353            idet->total_poststat[TFF],
 354            idet->total_poststat[BFF],
 355            idet->total_poststat[PROGRESSIVE],
 356            idet->total_poststat[UNDETERMINED]
 357         );
 358
 359     av_frame_free(&idet->prev);
 360     av_frame_free(&idet->cur );
 361     av_frame_free(&idet->next);
 362 }
 363
 364 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 365 {
 366     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 367         AV_PIX_FMT_YUV420P,
 368         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 369         AV_PIX_FMT_YUV444P,
 370         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 371         AV_PIX_FMT_YUV411P,
 372         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 373         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 374         AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 375         AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 376         AV_PIX_FMT_GRAY16,
 377         AV_PIX_FMT_YUV440P,
 378         AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 379         AV_PIX_FMT_YUV420P9,
 380         AV_PIX_FMT_YUV422P9,
 381         AV_PIX_FMT_YUV444P9,
 382         AV_PIX_FMT_YUV420P10,
 383         AV_PIX_FMT_YUV422P10,
 384         AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 385         AV_PIX_FMT_YUV420P12,
 386         AV_PIX_FMT_YUV422P12,
 387         AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 388         AV_PIX_FMT_YUV420P14,
 389         AV_PIX_FMT_YUV422P14,
 390         AV_PIX_FMT_YUV444P14,
 391         AV_PIX_FMT_YUV420P16,
 392         AV_PIX_FMT_YUV422P16,
 393         AV_PIX_FMT_YUV444P16,
 394         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 395         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
 396         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 397         AV_PIX_FMT_NONE
 398     };
 399     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 400     if (!fmts_list)
 401         return AVERROR(ENOMEM);
 402     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 403 }
 404
 405 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 406 {
 407     IDETContext *idet = ctx->priv;
 408
 409     idet->eof = 0;
 410     idet->last_type = UNDETERMINED;
 411     memset(idet->history, UNDETERMINED, HIST_SIZE);
 412
 413     if( idet->half_life > 0 )
 414         idet->decay_coefficient = lrint( PRECISION * exp2(-1.0 / idet->half_life) );
 415     else
 416         idet->decay_coefficient = PRECISION;
 417
 418     idet->filter_line = ff_idet_filter_line_c;
 419
 420     if (ARCH_X86)
 421         ff_idet_init_x86(idet, 0);
 422
 423     return 0;
 424 }
 425
 426 static const AVFilterPad idet_inputs[] = {
 427     {
 428         .name         = "default",
 429         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 430         .filter_frame = filter_frame,
 431     },
 432     { NULL }
 433 };
 434
 435 static const AVFilterPad idet_outputs[] = {
 436     {
 437         .name         = "default",
 438         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 439         .request_frame = request_frame
 440     },
 441     { NULL }
 442 };
 443
 444 const AVFilter ff_vf_idet = {
 445     .name          = "idet",
 446     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Interlace detect Filter."),
 447     .priv_size     = sizeof(IDETContext),
 448     .init          = init,
 449     .uninit        = uninit,
 450     .query_formats = query_formats,
 451     .inputs        = idet_inputs,
 452     .outputs       = idet_outputs,
 453     .priv_class    = &idet_class,
 454 };