git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_lut2.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2016 Paul B Mahol
   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 "libavutil/attributes.h"
  22 #include "libavutil/common.h"
  23 #include "libavutil/eval.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "libavutil/pixdesc.h"
  26 #include "avfilter.h"
  27 #include "drawutils.h"
  28 #include "formats.h"
  29 #include "internal.h"
  30 #include "video.h"
  31 #include "framesync.h"
  32
  33 static const char *const var_names[] = {
  34     "w",        ///< width of the input video
  35     "h",        ///< height of the input video
  36     "x",        ///< input value for the pixel from input #1
  37     "y",        ///< input value for the pixel from input #2
  38     NULL
  39 };
  40
  41 enum var_name {
  42     VAR_W,
  43     VAR_H,
  44     VAR_X,
  45     VAR_Y,
  46     VAR_VARS_NB
  47 };
  48
  49 typedef struct LUT2Context {
  50     const AVClass *class;
  51
  52     char   *comp_expr_str[4];
  53
  54     AVExpr *comp_expr[4];
  55     double var_values[VAR_VARS_NB];
  56     uint16_t *lut[4];  ///< lookup table for each component
  57     int width[4], height[4];
  58     int nb_planes;
  59     int depth, depthx, depthy;
  60
  61     void (*lut2)(struct LUT2Context *s, AVFrame *dst, AVFrame *srcx, AVFrame *srcy);
  62
  63     FFFrameSync fs;
  64 } LUT2Context;
  65
  66 #define OFFSET(x) offsetof(LUT2Context, x)
  67 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  68
  69 static const AVOption lut2_options[] = {
  70     { "c0", "set component #0 expression", OFFSET(comp_expr_str[0]),  AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "x" }, .flags = FLAGS },
  71     { "c1", "set component #1 expression", OFFSET(comp_expr_str[1]),  AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "x" }, .flags = FLAGS },
  72     { "c2", "set component #2 expression", OFFSET(comp_expr_str[2]),  AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "x" }, .flags = FLAGS },
  73     { "c3", "set component #3 expression", OFFSET(comp_expr_str[3]),  AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "x" }, .flags = FLAGS },
  74     { NULL }
  75 };
  76
  77 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
  78 {
  79     LUT2Context *s = ctx->priv;
  80     int i;
  81
  82     for (i = 0; i < 4; i++) {
  83         av_expr_free(s->comp_expr[i]);
  84         s->comp_expr[i] = NULL;
  85         av_freep(&s->comp_expr_str[i]);
  86         av_freep(&s->lut[i]);
  87     }
  88 }
  89
  90 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  91 {
  92     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  93         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUV440P,
  94         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
  95         AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUV420P,
  96         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
  97         AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV410P,
  98         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
  99         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 100         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12, AV_PIX_FMT_YUV440P12,
 101         AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P9,
 102         AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P10,
 103         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
 104         AV_PIX_FMT_GBRP12,
 105         AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_GBRAP12,
 106         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 107         AV_PIX_FMT_NONE
 108     };
 109
 110     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 111 }
 112
 113 static int config_inputx(AVFilterLink *inlink)
 114 {
 115     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 116     LUT2Context *s = ctx->priv;
 117     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 118     int hsub = desc->log2_chroma_w;
 119     int vsub = desc->log2_chroma_h;
 120
 121     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 122     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub);
 123     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
 124     s->width[1]  = s->width[2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, hsub);
 125     s->width[0]  = s->width[3]  = inlink->w;
 126
 127     s->var_values[VAR_W] = inlink->w;
 128     s->var_values[VAR_H] = inlink->h;
 129     s->depthx = desc->comp[0].depth;
 130
 131     return 0;
 132 }
 133
 134 static int config_inputy(AVFilterLink *inlink)
 135 {
 136     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 137     LUT2Context *s = ctx->priv;
 138     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 139
 140     s->depthy = desc->comp[0].depth;
 141
 142     return 0;
 143 }
 144
 145 static void lut2_8bit(struct LUT2Context *s, AVFrame *out, AVFrame *srcx, AVFrame *srcy)
 146 {
 147     int p, y, x;
 148
 149     for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 150         const uint16_t *lut = s->lut[p];
 151         const uint8_t *srcxx, *srcyy;
 152         uint8_t *dst;
 153
 154         dst   = out->data[p];
 155         srcxx = srcx->data[p];
 156         srcyy = srcy->data[p];
 157
 158         for (y = 0; y < s->height[p]; y++) {
 159             for (x = 0; x < s->width[p]; x++) {
 160                 dst[x] = lut[(srcyy[x] << s->depthx) | srcxx[x]];
 161             }
 162
 163             dst   += out->linesize[p];
 164             srcxx += srcx->linesize[p];
 165             srcyy += srcy->linesize[p];
 166         }
 167     }
 168 }
 169
 170 static void lut2_16bit(struct LUT2Context *s, AVFrame *out, AVFrame *srcx, AVFrame *srcy)
 171 {
 172     int p, y, x;
 173
 174     for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 175         const uint16_t *lut = s->lut[p];
 176         const uint16_t *srcxx, *srcyy;
 177         uint16_t *dst;
 178
 179         dst   = (uint16_t *)out->data[p];
 180         srcxx = (uint16_t *)srcx->data[p];
 181         srcyy = (uint16_t *)srcy->data[p];
 182
 183         for (y = 0; y < s->height[p]; y++) {
 184             for (x = 0; x < s->width[p]; x++) {
 185                 dst[x] = lut[(srcyy[x] << s->depthx) | srcxx[x]];
 186             }
 187
 188             dst   += out->linesize[p]  / 2;
 189             srcxx += srcx->linesize[p] / 2;
 190             srcyy += srcy->linesize[p] / 2;
 191         }
 192     }
 193 }
 194
 195 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
 196 {
 197     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
 198     LUT2Context *s = fs->opaque;
 199     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 200     AVFrame *out, *srcx, *srcy;
 201     int ret;
 202
 203     if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 0, &srcx, 0)) < 0 ||
 204         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 1, &srcy, 0)) < 0)
 205         return ret;
 206
 207     if (ctx->is_disabled) {
 208         out = av_frame_clone(srcx);
 209         if (!out)
 210             return AVERROR(ENOMEM);
 211     } else {
 212         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 213         if (!out)
 214             return AVERROR(ENOMEM);
 215         av_frame_copy_props(out, srcx);
 216
 217         s->lut2(s, out, srcx, srcy);
 218     }
 219
 220     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 221
 222     return ff_filter_frame(outlink, out);
 223 }
 224
 225 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 226 {
 227     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 228     LUT2Context *s = ctx->priv;
 229     AVFilterLink *srcx = ctx->inputs[0];
 230     AVFilterLink *srcy = ctx->inputs[1];
 231     FFFrameSyncIn *in;
 232     int p, ret;
 233
 234     s->depth = s->depthx + s->depthy;
 235
 236     if (srcx->format != srcy->format) {
 237         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "inputs must be of same pixel format\n");
 238         return AVERROR(EINVAL);
 239     }
 240     if (srcx->w                       != srcy->w ||
 241         srcx->h                       != srcy->h ||
 242         srcx->sample_aspect_ratio.num != srcy->sample_aspect_ratio.num ||
 243         srcx->sample_aspect_ratio.den != srcy->sample_aspect_ratio.den) {
 244         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "First input link %s parameters "
 245                "(size %dx%d, SAR %d:%d) do not match the corresponding "
 246                "second input link %s parameters (%dx%d, SAR %d:%d)\n",
 247                ctx->input_pads[0].name, srcx->w, srcx->h,
 248                srcx->sample_aspect_ratio.num,
 249                srcx->sample_aspect_ratio.den,
 250                ctx->input_pads[1].name,
 251                srcy->w, srcy->h,
 252                srcy->sample_aspect_ratio.num,
 253                srcy->sample_aspect_ratio.den);
 254         return AVERROR(EINVAL);
 255     }
 256
 257     outlink->w = srcx->w;
 258     outlink->h = srcx->h;
 259     outlink->time_base = srcx->time_base;
 260     outlink->sample_aspect_ratio = srcx->sample_aspect_ratio;
 261     outlink->frame_rate = srcx->frame_rate;
 262
 263     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, 2)) < 0)
 264         return ret;
 265
 266     in = s->fs.in;
 267     in[0].time_base = srcx->time_base;
 268     in[1].time_base = srcy->time_base;
 269     in[0].sync   = 1;
 270     in[0].before = EXT_STOP;
 271     in[0].after  = EXT_INFINITY;
 272     in[1].sync   = 1;
 273     in[1].before = EXT_STOP;
 274     in[1].after  = EXT_INFINITY;
 275     s->fs.opaque   = s;
 276     s->fs.on_event = process_frame;
 277
 278     s->lut2 = s->depth > 16 ? lut2_16bit : lut2_8bit;
 279
 280     for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 281         s->lut[p] = av_malloc_array(1 << s->depth, sizeof(uint16_t));
 282         if (!s->lut[p])
 283             return AVERROR(ENOMEM);
 284     }
 285
 286     for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 287         double res;
 288         int x, y;
 289
 290         /* create the parsed expression */
 291         av_expr_free(s->comp_expr[p]);
 292         s->comp_expr[p] = NULL;
 293         ret = av_expr_parse(&s->comp_expr[p], s->comp_expr_str[p],
 294                             var_names, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
 295         if (ret < 0) {
 296             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 297                    "Error when parsing the expression '%s' for the component %d.\n",
 298                    s->comp_expr_str[p], p);
 299             return AVERROR(EINVAL);
 300         }
 301
 302         /* compute the lut */
 303         for (y = 0; y < (1 << s->depthx); y++) {
 304             s->var_values[VAR_Y] = y;
 305             for (x = 0; x < (1 << s->depthx); x++) {
 306                 s->var_values[VAR_X] = x;
 307                 res = av_expr_eval(s->comp_expr[p], s->var_values, s);
 308                 if (isnan(res)) {
 309                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 310                            "Error when evaluating the expression '%s' for the values %d and %d for the component %d.\n",
 311                            s->comp_expr_str[p], x, y, p);
 312                     return AVERROR(EINVAL);
 313                 }
 314
 315                 s->lut[p][(y << s->depthx) + x] = res;
 316             }
 317         }
 318     }
 319
 320     return ff_framesync_configure(&s->fs);
 321 }
 322
 323 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 324 {
 325     LUT2Context *s = inlink->dst->priv;
 326     return ff_framesync_filter_frame(&s->fs, inlink, buf);
 327 }
 328
 329 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 330 {
 331     LUT2Context *s = outlink->src->priv;
 332     return ff_framesync_request_frame(&s->fs, outlink);
 333 }
 334
 335 static const AVFilterPad inputs[] = {
 336     {
 337         .name         = "srcx",
 338         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 339         .filter_frame = filter_frame,
 340         .config_props = config_inputx,
 341     },
 342     {
 343         .name         = "srcy",
 344         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 345         .filter_frame = filter_frame,
 346         .config_props = config_inputy,
 347     },
 348     { NULL }
 349 };
 350
 351 static const AVFilterPad outputs[] = {
 352     {
 353         .name          = "default",
 354         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 355         .config_props  = config_output,
 356         .request_frame = request_frame,
 357     },
 358     { NULL }
 359 };
 360
 361 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut2);
 362
 363 AVFilter ff_vf_lut2 = {
 364     .name          = "lut2",
 365     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Compute and apply a lookup table from two video inputs."),
 366     .priv_size     = sizeof(LUT2Context),
 367     .priv_class    = &lut2_class,
 368     .uninit        = uninit,
 369     .query_formats = query_formats,
 370     .inputs        = inputs,
 371     .outputs       = outputs,
 372     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 373 };