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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003 Michael Zucchi <notzed@ximian.com>
   3  * Copyright (c) 2010 Baptiste Coudurier
   4  * Copyright (c) 2011 Stefano Sabatini
   5  * Copyright (c) 2013 Vittorio Giovara <vittorio.giovara@gmail.com>
   6  * Copyright (c) 2017 Thomas Mundt <tmundt75@gmail.com>
   7  *
   8  * This file is part of FFmpeg.
   9  *
  10  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
  11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  13  * (at your option) any later version.
  14  *
  15  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  18  * GNU General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  21  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  22  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  23  */
  24
  25 /**
  26  * @file
  27  * progressive to interlaced content filter, inspired by heavy debugging of tinterlace filter
  28  */
  29
  30 #include "libavutil/common.h"
  31 #include "libavutil/opt.h"
  32 #include "libavutil/imgutils.h"
  33 #include "libavutil/avassert.h"
  34
  35 #include "formats.h"
  36 #include "avfilter.h"
  37 #include "interlace.h"
  38 #include "internal.h"
  39 #include "video.h"
  40
  41 #define OFFSET(x) offsetof(InterlaceContext, x)
  42 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  43 static const AVOption interlace_options[] = {
  44     { "scan", "scanning mode", OFFSET(scan),
  45         AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = MODE_TFF }, 0, 1, .flags = FLAGS, .unit = "scan" },
  46     { "tff", "top field first", 0,
  47         AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_TFF }, INT_MIN, INT_MAX, .flags = FLAGS, .unit = "scan" },
  48     { "bff", "bottom field first", 0,
  49         AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_BFF }, INT_MIN, INT_MAX, .flags = FLAGS, .unit = "scan" },
  50     { "lowpass", "set vertical low-pass filter", OFFSET(lowpass),
  51         AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = VLPF_LIN }, 0, 2, .flags = FLAGS, .unit = "lowpass" },
  52     { "off",     "disable vertical low-pass filter", 0,
  53         AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = VLPF_OFF }, INT_MIN, INT_MAX, .flags = FLAGS, .unit = "lowpass" },
  54     { "linear",  "linear vertical low-pass filter",  0,
  55         AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = VLPF_LIN }, INT_MIN, INT_MAX, .flags = FLAGS, .unit = "lowpass" },
  56     { "complex", "complex vertical low-pass filter", 0,
  57         AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = VLPF_CMP }, INT_MIN, INT_MAX, .flags = FLAGS, .unit = "lowpass" },
  58     { NULL }
  59 };
  60
  61 AVFILTER_DEFINE_CLASS(interlace);
  62
  63 static void lowpass_line_c(uint8_t *dstp, ptrdiff_t linesize,
  64                            const uint8_t *srcp,
  65                            ptrdiff_t mref, ptrdiff_t pref)
  66 {
  67     const uint8_t *srcp_above = srcp + mref;
  68     const uint8_t *srcp_below = srcp + pref;
  69     int i;
  70     for (i = 0; i < linesize; i++) {
  71         // this calculation is an integer representation of
  72         // '0.5 * current + 0.25 * above + 0.25 * below'
  73         // '1 +' is for rounding.
  74         dstp[i] = (1 + srcp[i] + srcp[i] + srcp_above[i] + srcp_below[i]) >> 2;
  75     }
  76 }
  77
  78 static void lowpass_line_complex_c(uint8_t *dstp, ptrdiff_t linesize,
  79                                    const uint8_t *srcp,
  80                                    ptrdiff_t mref, ptrdiff_t pref)
  81 {
  82     const uint8_t *srcp_above = srcp + mref;
  83     const uint8_t *srcp_below = srcp + pref;
  84     const uint8_t *srcp_above2 = srcp + mref * 2;
  85     const uint8_t *srcp_below2 = srcp + pref * 2;
  86     int i;
  87     for (i = 0; i < linesize; i++) {
  88         // this calculation is an integer representation of
  89         // '0.75 * current + 0.25 * above + 0.25 * below - 0.125 * above2 - 0.125 * below2'
  90         // '4 +' is for rounding.
  91         dstp[i] = av_clip_uint8((4 + (srcp[i] << 2)
  92                   + ((srcp[i] + srcp_above[i] + srcp_below[i]) << 1)
  93                   - srcp_above2[i] - srcp_below2[i]) >> 3);
  94     }
  95 }
  96
  97 static const enum AVPixelFormat formats_supported[] = {
  98     AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,  AV_PIX_FMT_YUV444P,
  99     AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV410P,  AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 100     AV_PIX_FMT_GRAY8,    AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 101     AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_NONE
 102 };
 103
 104 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 105 {
 106     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(formats_supported);
 107     if (!fmts_list)
 108         return AVERROR(ENOMEM);
 109     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 110 }
 111
 112 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 113 {
 114     InterlaceContext *s = ctx->priv;
 115
 116     av_frame_free(&s->cur);
 117     av_frame_free(&s->next);
 118 }
 119
 120 static int config_out_props(AVFilterLink *outlink)
 121 {
 122     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 123     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
 124     InterlaceContext *s = ctx->priv;
 125
 126     if (inlink->h < 2) {
 127         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "input video height is too small\n");
 128         return AVERROR_INVALIDDATA;
 129     }
 130
 131     if (!s->lowpass)
 132         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Lowpass filter is disabled, "
 133                "the resulting video will be aliased rather than interlaced.\n");
 134
 135     // same input size
 136     outlink->w = inlink->w;
 137     outlink->h = inlink->h;
 138     outlink->time_base = inlink->time_base;
 139     outlink->frame_rate = inlink->frame_rate;
 140     // half framerate
 141     outlink->time_base.num *= 2;
 142     outlink->frame_rate.den *= 2;
 143
 144
 145     if (s->lowpass) {
 146         if (s->lowpass == VLPF_LIN)
 147             s->lowpass_line = lowpass_line_c;
 148         else if (s->lowpass == VLPF_CMP)
 149             s->lowpass_line = lowpass_line_complex_c;
 150         if (ARCH_X86)
 151             ff_interlace_init_x86(s);
 152     }
 153
 154     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "%s interlacing %s lowpass filter\n",
 155            s->scan == MODE_TFF ? "tff" : "bff", (s->lowpass) ? "with" : "without");
 156
 157     return 0;
 158 }
 159
 160 static void copy_picture_field(InterlaceContext *s,
 161                                AVFrame *src_frame, AVFrame *dst_frame,
 162                                AVFilterLink *inlink, enum FieldType field_type,
 163                                int lowpass)
 164 {
 165     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 166     int hsub = desc->log2_chroma_w;
 167     int vsub = desc->log2_chroma_h;
 168     int plane, j;
 169
 170     for (plane = 0; plane < desc->nb_components; plane++) {
 171         int cols  = (plane == 1 || plane == 2) ? -(-inlink->w) >> hsub : inlink->w;
 172         int lines = (plane == 1 || plane == 2) ? AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub) : inlink->h;
 173         uint8_t *dstp = dst_frame->data[plane];
 174         const uint8_t *srcp = src_frame->data[plane];
 175
 176         av_assert0(cols >= 0 || lines >= 0);
 177
 178         lines = (lines + (field_type == FIELD_UPPER)) / 2;
 179         if (field_type == FIELD_LOWER) {
 180             srcp += src_frame->linesize[plane];
 181             dstp += dst_frame->linesize[plane];
 182         }
 183         if (lowpass == VLPF_LIN) {
 184             int srcp_linesize = src_frame->linesize[plane] * 2;
 185             int dstp_linesize = dst_frame->linesize[plane] * 2;
 186             for (j = lines; j > 0; j--) {
 187                 ptrdiff_t pref = src_frame->linesize[plane];
 188                 ptrdiff_t mref = -pref;
 189                 if (j == lines)
 190                     mref = 0;    // there is no line above
 191                 else if (j == 1)
 192                     pref = 0;    // there is no line below
 193                 s->lowpass_line(dstp, cols, srcp, mref, pref);
 194                 dstp += dstp_linesize;
 195                 srcp += srcp_linesize;
 196             }
 197         } else if (lowpass == VLPF_CMP) {
 198             int srcp_linesize = src_frame->linesize[plane] * 2;
 199             int dstp_linesize = dst_frame->linesize[plane] * 2;
 200             for (j = lines; j > 0; j--) {
 201                 ptrdiff_t pref = src_frame->linesize[plane];
 202                 ptrdiff_t mref = -pref;
 203                 if (j >= (lines - 1))
 204                     mref = 0;
 205                 else if (j <= 2)
 206                     pref = 0;
 207                 s->lowpass_line(dstp, cols, srcp, mref, pref);
 208                 dstp += dstp_linesize;
 209                 srcp += srcp_linesize;
 210             }
 211         } else {
 212             av_image_copy_plane(dstp, dst_frame->linesize[plane] * 2,
 213                                 srcp, src_frame->linesize[plane] * 2,
 214                                 cols, lines);
 215         }
 216     }
 217 }
 218
 219 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 220 {
 221     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 222     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 223     InterlaceContext *s = ctx->priv;
 224     AVFrame *out;
 225     int tff, ret;
 226
 227     av_frame_free(&s->cur);
 228     s->cur  = s->next;
 229     s->next = buf;
 230
 231     /* we need at least two frames */
 232     if (!s->cur || !s->next)
 233         return 0;
 234
 235     if (s->cur->interlaced_frame) {
 236         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
 237                "video is already interlaced, adjusting framerate only\n");
 238         out = av_frame_clone(s->cur);
 239         if (!out)
 240             return AVERROR(ENOMEM);
 241         out->pts /= 2;  // adjust pts to new framerate
 242         ret = ff_filter_frame(outlink, out);
 243         return ret;
 244     }
 245
 246     tff = (s->scan == MODE_TFF);
 247     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 248     if (!out)
 249         return AVERROR(ENOMEM);
 250
 251     av_frame_copy_props(out, s->cur);
 252     out->interlaced_frame = 1;
 253     out->top_field_first  = tff;
 254     out->pts             /= 2;  // adjust pts to new framerate
 255
 256     /* copy upper/lower field from cur */
 257     copy_picture_field(s, s->cur, out, inlink, tff ? FIELD_UPPER : FIELD_LOWER, s->lowpass);
 258     av_frame_free(&s->cur);
 259
 260     /* copy lower/upper field from next */
 261     copy_picture_field(s, s->next, out, inlink, tff ? FIELD_LOWER : FIELD_UPPER, s->lowpass);
 262     av_frame_free(&s->next);
 263
 264     ret = ff_filter_frame(outlink, out);
 265
 266     return ret;
 267 }
 268
 269 static const AVFilterPad inputs[] = {
 270     {
 271         .name         = "default",
 272         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 273         .filter_frame = filter_frame,
 274     },
 275     { NULL }
 276 };
 277
 278 static const AVFilterPad outputs[] = {
 279     {
 280         .name         = "default",
 281         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 282         .config_props = config_out_props,
 283     },
 284     { NULL }
 285 };
 286
 287 AVFilter ff_vf_interlace = {
 288     .name          = "interlace",
 289     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert progressive video into interlaced."),
 290     .uninit        = uninit,
 291     .priv_class    = &interlace_class,
 292     .priv_size     = sizeof(InterlaceContext),
 293     .query_formats = query_formats,
 294     .inputs        = inputs,
 295     .outputs       = outputs,
 296 };