git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_lut3d.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Clément Bœsch
   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 /**
  22  * @file
  23  * 3D Lookup table filter
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/opt.h"
  27 #include "libavutil/file.h"
  28 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "libavutil/pixdesc.h"
  31 #include "libavutil/avstring.h"
  32 #include "avfilter.h"
  33 #include "drawutils.h"
  34 #include "formats.h"
  35 #include "framesync.h"
  36 #include "internal.h"
  37 #include "video.h"
  38
  39 #define R 0
  40 #define G 1
  41 #define B 2
  42 #define A 3
  43
  44 enum interp_mode {
  45     INTERPOLATE_NEAREST,
  46     INTERPOLATE_TRILINEAR,
  47     INTERPOLATE_TETRAHEDRAL,
  48     NB_INTERP_MODE
  49 };
  50
  51 struct rgbvec {
  52     float r, g, b;
  53 };
  54
  55 /* 3D LUT don't often go up to level 32, but it is common to have a Hald CLUT
  56  * of 512x512 (64x64x64) */
  57 #define MAX_LEVEL 64
  58
  59 typedef struct LUT3DContext {
  60     const AVClass *class;
  61     int interpolation;          ///<interp_mode
  62     char *file;
  63     uint8_t rgba_map[4];
  64     int step;
  65     avfilter_action_func *interp;
  66     struct rgbvec lut[MAX_LEVEL][MAX_LEVEL][MAX_LEVEL];
  67     int lutsize;
  68 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
  69     uint8_t clut_rgba_map[4];
  70     int clut_step;
  71     int clut_is16bit;
  72     int clut_width;
  73     FFFrameSync fs;
  74 #endif
  75 } LUT3DContext;
  76
  77 typedef struct ThreadData {
  78     AVFrame *in, *out;
  79 } ThreadData;
  80
  81 #define OFFSET(x) offsetof(LUT3DContext, x)
  82 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  83 #define COMMON_OPTIONS \
  84     { "interp", "select interpolation mode", OFFSET(interpolation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, 0, NB_INTERP_MODE-1, FLAGS, "interp_mode" }, \
  85         { "nearest",     "use values from the nearest defined points",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_NEAREST},     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
  86         { "trilinear",   "interpolate values using the 8 points defining a cube", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_TRILINEAR},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
  87         { "tetrahedral", "interpolate values using a tetrahedron",                0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
  88     { NULL }
  89
  90 static inline float lerpf(float v0, float v1, float f)
  91 {
  92     return v0 + (v1 - v0) * f;
  93 }
  94
  95 static inline struct rgbvec lerp(const struct rgbvec *v0, const struct rgbvec *v1, float f)
  96 {
  97     struct rgbvec v = {
  98         lerpf(v0->r, v1->r, f), lerpf(v0->g, v1->g, f), lerpf(v0->b, v1->b, f)
  99     };
 100     return v;
 101 }
 102
 103 #define NEAR(x) ((int)((x) + .5))
 104 #define PREV(x) ((int)(x))
 105 #define NEXT(x) (FFMIN((int)(x) + 1, lut3d->lutsize - 1))
 106
 107 /**
 108  * Get the nearest defined point
 109  */
 110 static inline struct rgbvec interp_nearest(const LUT3DContext *lut3d,
 111                                            const struct rgbvec *s)
 112 {
 113     return lut3d->lut[NEAR(s->r)][NEAR(s->g)][NEAR(s->b)];
 114 }
 115
 116 /**
 117  * Interpolate using the 8 vertices of a cube
 118  * @see https://en.wikipedia.org/wiki/Trilinear_interpolation
 119  */
 120 static inline struct rgbvec interp_trilinear(const LUT3DContext *lut3d,
 121                                              const struct rgbvec *s)
 122 {
 123     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
 124     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
 125     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
 126     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
 127     const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 128     const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 129     const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 130     const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 131     const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 132     const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 133     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
 134     const struct rgbvec c00  = lerp(&c000, &c100, d.r);
 135     const struct rgbvec c10  = lerp(&c010, &c110, d.r);
 136     const struct rgbvec c01  = lerp(&c001, &c101, d.r);
 137     const struct rgbvec c11  = lerp(&c011, &c111, d.r);
 138     const struct rgbvec c0   = lerp(&c00,  &c10,  d.g);
 139     const struct rgbvec c1   = lerp(&c01,  &c11,  d.g);
 140     const struct rgbvec c    = lerp(&c0,   &c1,   d.b);
 141     return c;
 142 }
 143
 144 /**
 145  * Tetrahedral interpolation. Based on code found in Truelight Software Library paper.
 146  * @see http://www.filmlight.ltd.uk/pdf/whitepapers/FL-TL-TN-0057-SoftwareLib.pdf
 147  */
 148 static inline struct rgbvec interp_tetrahedral(const LUT3DContext *lut3d,
 149                                                const struct rgbvec *s)
 150 {
 151     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
 152     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
 153     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
 154     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
 155     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
 156     struct rgbvec c;
 157     if (d.r > d.g) {
 158         if (d.g > d.b) {
 159             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 160             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 161             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.g) * c100.r + (d.g-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
 162             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.g) * c100.g + (d.g-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
 163             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.g) * c100.b + (d.g-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
 164         } else if (d.r > d.b) {
 165             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 166             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 167             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.b) * c100.r + (d.b-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
 168             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.b) * c100.g + (d.b-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
 169             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.b) * c100.b + (d.b-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
 170         } else {
 171             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 172             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 173             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.r) * c001.r + (d.r-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
 174             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.r) * c001.g + (d.r-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
 175             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.r) * c001.b + (d.r-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
 176         }
 177     } else {
 178         if (d.b > d.g) {
 179             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 180             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 181             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.g) * c001.r + (d.g-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
 182             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.g) * c001.g + (d.g-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
 183             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.g) * c001.b + (d.g-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
 184         } else if (d.b > d.r) {
 185             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 186             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 187             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.b) * c010.r + (d.b-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
 188             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.b) * c010.g + (d.b-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
 189             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.b) * c010.b + (d.b-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
 190         } else {
 191             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 192             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 193             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.r) * c010.r + (d.r-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
 194             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.r) * c010.g + (d.r-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
 195             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.r) * c010.b + (d.r-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
 196         }
 197     }
 198     return c;
 199 }
 200
 201 #define DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(name, nbits, depth)                                                  \
 202 static int interp_##nbits##_##name##_p##depth(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs) \
 203 {                                                                                                      \
 204     int x, y;                                                                                          \
 205     const LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;                                                             \
 206     const ThreadData *td = arg;                                                                        \
 207     const AVFrame *in  = td->in;                                                                       \
 208     const AVFrame *out = td->out;                                                                      \
 209     const int direct = out == in;                                                                      \
 210     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;                                        \
 211     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;                                        \
 212     uint8_t *grow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];                                     \
 213     uint8_t *brow = out->data[1] + slice_start * out->linesize[1];                                     \
 214     uint8_t *rrow = out->data[2] + slice_start * out->linesize[2];                                     \
 215     uint8_t *arow = out->data[3] + slice_start * out->linesize[3];                                     \
 216     const uint8_t *srcgrow = in->data[0] + slice_start * in->linesize[0];                              \
 217     const uint8_t *srcbrow = in->data[1] + slice_start * in->linesize[1];                              \
 218     const uint8_t *srcrrow = in->data[2] + slice_start * in->linesize[2];                              \
 219     const uint8_t *srcarow = in->data[3] + slice_start * in->linesize[3];                              \
 220     const float scale = (1. / ((1<<depth) - 1)) * (lut3d->lutsize - 1);                                \
 221                                                                                                        \
 222     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                                                        \
 223         uint##nbits##_t *dstg = (uint##nbits##_t *)grow;                                               \
 224         uint##nbits##_t *dstb = (uint##nbits##_t *)brow;                                               \
 225         uint##nbits##_t *dstr = (uint##nbits##_t *)rrow;                                               \
 226         uint##nbits##_t *dsta = (uint##nbits##_t *)arow;                                               \
 227         const uint##nbits##_t *srcg = (const uint##nbits##_t *)srcgrow;                                \
 228         const uint##nbits##_t *srcb = (const uint##nbits##_t *)srcbrow;                                \
 229         const uint##nbits##_t *srcr = (const uint##nbits##_t *)srcrrow;                                \
 230         const uint##nbits##_t *srca = (const uint##nbits##_t *)srcarow;                                \
 231         for (x = 0; x < in->width; x++) {                                                              \
 232             const struct rgbvec scaled_rgb = {srcr[x] * scale,                                         \
 233                                               srcg[x] * scale,                                         \
 234                                               srcb[x] * scale};                                        \
 235             struct rgbvec vec = interp_##name(lut3d, &scaled_rgb);                                     \
 236             dstr[x] = av_clip_uintp2(vec.r * (float)((1<<depth) - 1), depth);                          \
 237             dstg[x] = av_clip_uintp2(vec.g * (float)((1<<depth) - 1), depth);                          \
 238             dstb[x] = av_clip_uintp2(vec.b * (float)((1<<depth) - 1), depth);                          \
 239             if (!direct && in->linesize[3])                                                            \
 240                 dsta[x] = srca[x];                                                                     \
 241         }                                                                                              \
 242         grow += out->linesize[0];                                                                      \
 243         brow += out->linesize[1];                                                                      \
 244         rrow += out->linesize[2];                                                                      \
 245         arow += out->linesize[3];                                                                      \
 246         srcgrow += in->linesize[0];                                                                    \
 247         srcbrow += in->linesize[1];                                                                    \
 248         srcrrow += in->linesize[2];                                                                    \
 249         srcarow += in->linesize[3];                                                                    \
 250     }                                                                                                  \
 251     return 0;                                                                                          \
 252 }
 253
 254 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     8, 8)
 255 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   8, 8)
 256 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 8, 8)
 257
 258 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     16, 9)
 259 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   16, 9)
 260 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 16, 9)
 261
 262 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     16, 10)
 263 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   16, 10)
 264 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 16, 10)
 265
 266 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     16, 12)
 267 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   16, 12)
 268 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 16, 12)
 269
 270 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     16, 14)
 271 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   16, 14)
 272 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 16, 14)
 273
 274 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     16, 16)
 275 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   16, 16)
 276 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 16, 16)
 277
 278 #define DEFINE_INTERP_FUNC(name, nbits)                                                             \
 279 static int interp_##nbits##_##name(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)         \
 280 {                                                                                                   \
 281     int x, y;                                                                                       \
 282     const LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;                                                          \
 283     const ThreadData *td = arg;                                                                     \
 284     const AVFrame *in  = td->in;                                                                    \
 285     const AVFrame *out = td->out;                                                                   \
 286     const int direct = out == in;                                                                   \
 287     const int step = lut3d->step;                                                                   \
 288     const uint8_t r = lut3d->rgba_map[R];                                                           \
 289     const uint8_t g = lut3d->rgba_map[G];                                                           \
 290     const uint8_t b = lut3d->rgba_map[B];                                                           \
 291     const uint8_t a = lut3d->rgba_map[A];                                                           \
 292     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;                                     \
 293     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;                                     \
 294     uint8_t       *dstrow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];                          \
 295     const uint8_t *srcrow = in ->data[0] + slice_start * in ->linesize[0];                          \
 296     const float scale = (1. / ((1<<nbits) - 1)) * (lut3d->lutsize - 1);                             \
 297                                                                                                     \
 298     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                                                     \
 299         uint##nbits##_t *dst = (uint##nbits##_t *)dstrow;                                           \
 300         const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)srcrow;                               \
 301         for (x = 0; x < in->width * step; x += step) {                                              \
 302             const struct rgbvec scaled_rgb = {src[x + r] * scale,                                   \
 303                                               src[x + g] * scale,                                   \
 304                                               src[x + b] * scale};                                  \
 305             struct rgbvec vec = interp_##name(lut3d, &scaled_rgb);                                  \
 306             dst[x + r] = av_clip_uint##nbits(vec.r * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 307             dst[x + g] = av_clip_uint##nbits(vec.g * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 308             dst[x + b] = av_clip_uint##nbits(vec.b * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 309             if (!direct && step == 4)                                                               \
 310                 dst[x + a] = src[x + a];                                                            \
 311         }                                                                                           \
 312         dstrow += out->linesize[0];                                                                 \
 313         srcrow += in ->linesize[0];                                                                 \
 314     }                                                                                               \
 315     return 0;                                                                                       \
 316 }
 317
 318 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     8)
 319 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   8)
 320 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 8)
 321
 322 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     16)
 323 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   16)
 324 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 16)
 325
 326 #define MAX_LINE_SIZE 512
 327
 328 static int skip_line(const char *p)
 329 {
 330     while (*p && av_isspace(*p))
 331         p++;
 332     return !*p || *p == '#';
 333 }
 334
 335 #define NEXT_LINE(loop_cond) do {                           \
 336     if (!fgets(line, sizeof(line), f)) {                    \
 337         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unexpected EOF\n");      \
 338         return AVERROR_INVALIDDATA;                         \
 339     }                                                       \
 340 } while (loop_cond)
 341
 342 /* Basically r g and b float values on each line, with a facultative 3DLUTSIZE
 343  * directive; seems to be generated by Davinci */
 344 static int parse_dat(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 345 {
 346     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 347     char line[MAX_LINE_SIZE];
 348     int i, j, k, size;
 349
 350     lut3d->lutsize = size = 33;
 351
 352     NEXT_LINE(skip_line(line));
 353     if (!strncmp(line, "3DLUTSIZE ", 10)) {
 354         size = strtol(line + 10, NULL, 0);
 355         if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
 356             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
 357             return AVERROR(EINVAL);
 358         }
 359         lut3d->lutsize = size;
 360         NEXT_LINE(skip_line(line));
 361     }
 362     for (k = 0; k < size; k++) {
 363         for (j = 0; j < size; j++) {
 364             for (i = 0; i < size; i++) {
 365                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 366                 if (k != 0 || j != 0 || i != 0)
 367                     NEXT_LINE(skip_line(line));
 368                 if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
 369                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 370             }
 371         }
 372     }
 373     return 0;
 374 }
 375
 376 /* Iridas format */
 377 static int parse_cube(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 378 {
 379     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 380     char line[MAX_LINE_SIZE];
 381     float min[3] = {0.0, 0.0, 0.0};
 382     float max[3] = {1.0, 1.0, 1.0};
 383
 384     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
 385         if (!strncmp(line, "LUT_3D_SIZE ", 12)) {
 386             int i, j, k;
 387             const int size = strtol(line + 12, NULL, 0);
 388
 389             if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
 390                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
 391                 return AVERROR(EINVAL);
 392             }
 393             lut3d->lutsize = size;
 394             for (k = 0; k < size; k++) {
 395                 for (j = 0; j < size; j++) {
 396                     for (i = 0; i < size; i++) {
 397                         struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];
 398
 399                         do {
 400 try_again:
 401                             NEXT_LINE(0);
 402                             if (!strncmp(line, "DOMAIN_", 7)) {
 403                                 float *vals = NULL;
 404                                 if      (!strncmp(line + 7, "MIN ", 4)) vals = min;
 405                                 else if (!strncmp(line + 7, "MAX ", 4)) vals = max;
 406                                 if (!vals)
 407                                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 408                                 sscanf(line + 11, "%f %f %f", vals, vals + 1, vals + 2);
 409                                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "min: %f %f %f | max: %f %f %f\n",
 410                                        min[0], min[1], min[2], max[0], max[1], max[2]);
 411                                 goto try_again;
 412                             }
 413                         } while (skip_line(line));
 414                         if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
 415                             return AVERROR_INVALIDDATA;
 416                         vec->r *= max[0] - min[0];
 417                         vec->g *= max[1] - min[1];
 418                         vec->b *= max[2] - min[2];
 419                     }
 420                 }
 421             }
 422             break;
 423         }
 424     }
 425     return 0;
 426 }
 427
 428 /* Assume 17x17x17 LUT with a 16-bit depth
 429  * FIXME: it seems there are various 3dl formats */
 430 static int parse_3dl(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 431 {
 432     char line[MAX_LINE_SIZE];
 433     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 434     int i, j, k;
 435     const int size = 17;
 436     const float scale = 16*16*16;
 437
 438     lut3d->lutsize = size;
 439     NEXT_LINE(skip_line(line));
 440     for (k = 0; k < size; k++) {
 441         for (j = 0; j < size; j++) {
 442             for (i = 0; i < size; i++) {
 443                 int r, g, b;
 444                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 445
 446                 NEXT_LINE(skip_line(line));
 447                 if (sscanf(line, "%d %d %d", &r, &g, &b) != 3)
 448                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 449                 vec->r = r / scale;
 450                 vec->g = g / scale;
 451                 vec->b = b / scale;
 452             }
 453         }
 454     }
 455     return 0;
 456 }
 457
 458 /* Pandora format */
 459 static int parse_m3d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 460 {
 461     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 462     float scale;
 463     int i, j, k, size, in = -1, out = -1;
 464     char line[MAX_LINE_SIZE];
 465     uint8_t rgb_map[3] = {0, 1, 2};
 466
 467     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
 468         if      (!strncmp(line, "in",  2)) in  = strtol(line + 2, NULL, 0);
 469         else if (!strncmp(line, "out", 3)) out = strtol(line + 3, NULL, 0);
 470         else if (!strncmp(line, "values", 6)) {
 471             const char *p = line + 6;
 472 #define SET_COLOR(id) do {                  \
 473     while (av_isspace(*p))                  \
 474         p++;                                \
 475     switch (*p) {                           \
 476     case 'r': rgb_map[id] = 0; break;       \
 477     case 'g': rgb_map[id] = 1; break;       \
 478     case 'b': rgb_map[id] = 2; break;       \
 479     }                                       \
 480     while (*p && !av_isspace(*p))           \
 481         p++;                                \
 482 } while (0)
 483             SET_COLOR(0);
 484             SET_COLOR(1);
 485             SET_COLOR(2);
 486             break;
 487         }
 488     }
 489
 490     if (in == -1 || out == -1) {
 491         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "in and out must be defined\n");
 492         return AVERROR_INVALIDDATA;
 493     }
 494     if (in < 2 || out < 2 ||
 495         in  > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL ||
 496         out > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL) {
 497         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid in (%d) or out (%d)\n", in, out);
 498         return AVERROR_INVALIDDATA;
 499     }
 500     for (size = 1; size*size*size < in; size++);
 501     lut3d->lutsize = size;
 502     scale = 1. / (out - 1);
 503
 504     for (k = 0; k < size; k++) {
 505         for (j = 0; j < size; j++) {
 506             for (i = 0; i < size; i++) {
 507                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 508                 float val[3];
 509
 510                 NEXT_LINE(0);
 511                 if (sscanf(line, "%f %f %f", val, val + 1, val + 2) != 3)
 512                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 513                 vec->r = val[rgb_map[0]] * scale;
 514                 vec->g = val[rgb_map[1]] * scale;
 515                 vec->b = val[rgb_map[2]] * scale;
 516             }
 517         }
 518     }
 519     return 0;
 520 }
 521
 522 static void set_identity_matrix(LUT3DContext *lut3d, int size)
 523 {
 524     int i, j, k;
 525     const float c = 1. / (size - 1);
 526
 527     lut3d->lutsize = size;
 528     for (k = 0; k < size; k++) {
 529         for (j = 0; j < size; j++) {
 530             for (i = 0; i < size; i++) {
 531                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 532                 vec->r = k * c;
 533                 vec->g = j * c;
 534                 vec->b = i * c;
 535             }
 536         }
 537     }
 538 }
 539
 540 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 541 {
 542     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 543         AV_PIX_FMT_RGB24,  AV_PIX_FMT_BGR24,
 544         AV_PIX_FMT_RGBA,   AV_PIX_FMT_BGRA,
 545         AV_PIX_FMT_ARGB,   AV_PIX_FMT_ABGR,
 546         AV_PIX_FMT_0RGB,   AV_PIX_FMT_0BGR,
 547         AV_PIX_FMT_RGB0,   AV_PIX_FMT_BGR0,
 548         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
 549         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
 550         AV_PIX_FMT_GBRP,   AV_PIX_FMT_GBRAP,
 551         AV_PIX_FMT_GBRP9,
 552         AV_PIX_FMT_GBRP10, AV_PIX_FMT_GBRAP10,
 553         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRAP12,
 554         AV_PIX_FMT_GBRP14,
 555         AV_PIX_FMT_GBRP16, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
 556         AV_PIX_FMT_NONE
 557     };
 558     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 559     if (!fmts_list)
 560         return AVERROR(ENOMEM);
 561     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 562 }
 563
 564 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 565 {
 566     int depth, is16bit = 0, planar = 0;
 567     LUT3DContext *lut3d = inlink->dst->priv;
 568     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 569
 570     depth = desc->comp[0].depth;
 571
 572     switch (inlink->format) {
 573     case AV_PIX_FMT_RGB48:
 574     case AV_PIX_FMT_BGR48:
 575     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
 576     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
 577         is16bit = 1;
 578         break;
 579     case AV_PIX_FMT_GBRP9:
 580     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
 581     case AV_PIX_FMT_GBRP12:
 582     case AV_PIX_FMT_GBRP14:
 583     case AV_PIX_FMT_GBRP16:
 584     case AV_PIX_FMT_GBRAP10:
 585     case AV_PIX_FMT_GBRAP12:
 586     case AV_PIX_FMT_GBRAP16:
 587         is16bit = 1;
 588     case AV_PIX_FMT_GBRP:
 589     case AV_PIX_FMT_GBRAP:
 590         planar = 1;
 591         break;
 592     }
 593
 594     ff_fill_rgba_map(lut3d->rgba_map, inlink->format);
 595     lut3d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
 596
 597 #define SET_FUNC(name) do {                                     \
 598     if (planar) {                                               \
 599         switch (depth) {                                        \
 600         case  8: lut3d->interp = interp_8_##name##_p8;   break; \
 601         case  9: lut3d->interp = interp_16_##name##_p9;  break; \
 602         case 10: lut3d->interp = interp_16_##name##_p10; break; \
 603         case 12: lut3d->interp = interp_16_##name##_p12; break; \
 604         case 14: lut3d->interp = interp_16_##name##_p14; break; \
 605         case 16: lut3d->interp = interp_16_##name##_p16; break; \
 606         }                                                       \
 607     } else if (is16bit) { lut3d->interp = interp_16_##name;     \
 608     } else {       lut3d->interp = interp_8_##name; }           \
 609 } while (0)
 610
 611     switch (lut3d->interpolation) {
 612     case INTERPOLATE_NEAREST:     SET_FUNC(nearest);        break;
 613     case INTERPOLATE_TRILINEAR:   SET_FUNC(trilinear);      break;
 614     case INTERPOLATE_TETRAHEDRAL: SET_FUNC(tetrahedral);    break;
 615     default:
 616         av_assert0(0);
 617     }
 618
 619     return 0;
 620 }
 621
 622 static AVFrame *apply_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 623 {
 624     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 625     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 626     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 627     AVFrame *out;
 628     ThreadData td;
 629
 630     if (av_frame_is_writable(in)) {
 631         out = in;
 632     } else {
 633         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 634         if (!out) {
 635             av_frame_free(&in);
 636             return NULL;
 637         }
 638         av_frame_copy_props(out, in);
 639     }
 640
 641     td.in  = in;
 642     td.out = out;
 643     ctx->internal->execute(ctx, lut3d->interp, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 644
 645     if (out != in)
 646         av_frame_free(&in);
 647
 648     return out;
 649 }
 650
 651 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 652 {
 653     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 654     AVFrame *out = apply_lut(inlink, in);
 655     if (!out)
 656         return AVERROR(ENOMEM);
 657     return ff_filter_frame(outlink, out);
 658 }
 659
 660 #if CONFIG_LUT3D_FILTER
 661 static const AVOption lut3d_options[] = {
 662     { "file", "set 3D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
 663     COMMON_OPTIONS
 664 };
 665
 666 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut3d);
 667
 668 static av_cold int lut3d_init(AVFilterContext *ctx)
 669 {
 670     int ret;
 671     FILE *f;
 672     const char *ext;
 673     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 674
 675     if (!lut3d->file) {
 676         set_identity_matrix(lut3d, 32);
 677         return 0;
 678     }
 679
 680     f = fopen(lut3d->file, "r");
 681     if (!f) {
 682         ret = AVERROR(errno);
 683         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut3d->file, av_err2str(ret));
 684         return ret;
 685     }
 686
 687     ext = strrchr(lut3d->file, '.');
 688     if (!ext) {
 689         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
 690         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 691         goto end;
 692     }
 693     ext++;
 694
 695     if (!av_strcasecmp(ext, "dat")) {
 696         ret = parse_dat(ctx, f);
 697     } else if (!av_strcasecmp(ext, "3dl")) {
 698         ret = parse_3dl(ctx, f);
 699     } else if (!av_strcasecmp(ext, "cube")) {
 700         ret = parse_cube(ctx, f);
 701     } else if (!av_strcasecmp(ext, "m3d")) {
 702         ret = parse_m3d(ctx, f);
 703     } else {
 704         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
 705         ret = AVERROR(EINVAL);
 706     }
 707
 708     if (!ret && !lut3d->lutsize) {
 709         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "3D LUT is empty\n");
 710         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 711     }
 712
 713 end:
 714     fclose(f);
 715     return ret;
 716 }
 717
 718 static const AVFilterPad lut3d_inputs[] = {
 719     {
 720         .name         = "default",
 721         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 722         .filter_frame = filter_frame,
 723         .config_props = config_input,
 724     },
 725     { NULL }
 726 };
 727
 728 static const AVFilterPad lut3d_outputs[] = {
 729     {
 730         .name = "default",
 731         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 732     },
 733     { NULL }
 734 };
 735
 736 AVFilter ff_vf_lut3d = {
 737     .name          = "lut3d",
 738     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 3D LUT."),
 739     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
 740     .init          = lut3d_init,
 741     .query_formats = query_formats,
 742     .inputs        = lut3d_inputs,
 743     .outputs       = lut3d_outputs,
 744     .priv_class    = &lut3d_class,
 745     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 746 };
 747 #endif
 748
 749 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
 750
 751 static void update_clut(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
 752 {
 753     const uint8_t *data = frame->data[0];
 754     const int linesize  = frame->linesize[0];
 755     const int w = lut3d->clut_width;
 756     const int step = lut3d->clut_step;
 757     const uint8_t *rgba_map = lut3d->clut_rgba_map;
 758     const int level = lut3d->lutsize;
 759
 760 #define LOAD_CLUT(nbits) do {                                           \
 761     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
 762                                                                         \
 763     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
 764         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
 765             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
 766                 const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)  \
 767                     (data + y*linesize + x*step);                       \
 768                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];              \
 769                 vec->r = src[rgba_map[0]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 770                 vec->g = src[rgba_map[1]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 771                 vec->b = src[rgba_map[2]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 772                 if (++x == w) {                                         \
 773                     x = 0;                                              \
 774                     y++;                                                \
 775                 }                                                       \
 776             }                                                           \
 777         }                                                               \
 778     }                                                                   \
 779 } while (0)
 780
 781     if (!lut3d->clut_is16bit) LOAD_CLUT(8);
 782     else                      LOAD_CLUT(16);
 783 }
 784
 785
 786 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 787 {
 788     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 789     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 790     int ret;
 791
 792     ret = ff_framesync_init_dualinput(&lut3d->fs, ctx);
 793     if (ret < 0)
 794         return ret;
 795     outlink->w = ctx->inputs[0]->w;
 796     outlink->h = ctx->inputs[0]->h;
 797     outlink->time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
 798     if ((ret = ff_framesync_configure(&lut3d->fs)) < 0)
 799         return ret;
 800     return 0;
 801 }
 802
 803 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 804 {
 805     LUT3DContext *s = ctx->priv;
 806     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 807 }
 808
 809 static int config_clut(AVFilterLink *inlink)
 810 {
 811     int size, level, w, h;
 812     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 813     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 814     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 815
 816     av_assert0(desc);
 817
 818     lut3d->clut_is16bit = 0;
 819     switch (inlink->format) {
 820     case AV_PIX_FMT_RGB48:
 821     case AV_PIX_FMT_BGR48:
 822     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
 823     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
 824         lut3d->clut_is16bit = 1;
 825     }
 826
 827     lut3d->clut_step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
 828     ff_fill_rgba_map(lut3d->clut_rgba_map, inlink->format);
 829
 830     if (inlink->w > inlink->h)
 831         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding on the right (%dpx) of the "
 832                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->w - inlink->h);
 833     else if (inlink->w < inlink->h)
 834         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding at the bottom (%dpx) of the "
 835                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->h - inlink->w);
 836     lut3d->clut_width = w = h = FFMIN(inlink->w, inlink->h);
 837
 838     for (level = 1; level*level*level < w; level++);
 839     size = level*level*level;
 840     if (size != w) {
 841         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "The Hald CLUT width does not match the level\n");
 842         return AVERROR_INVALIDDATA;
 843     }
 844     av_assert0(w == h && w == size);
 845     level *= level;
 846     if (level > MAX_LEVEL) {
 847         const int max_clut_level = sqrt(MAX_LEVEL);
 848         const int max_clut_size  = max_clut_level*max_clut_level*max_clut_level;
 849         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large Hald CLUT "
 850                "(maximum level is %d, or %dx%d CLUT)\n",
 851                max_clut_level, max_clut_size, max_clut_size);
 852         return AVERROR(EINVAL);
 853     }
 854     lut3d->lutsize = level;
 855
 856     return 0;
 857 }
 858
 859 static int update_apply_clut(FFFrameSync *fs)
 860 {
 861     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
 862     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 863     AVFrame *master, *second, *out;
 864     int ret;
 865
 866     ret = ff_framesync_dualinput_get(fs, &master, &second);
 867     if (ret < 0)
 868         return ret;
 869     if (!second)
 870         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], master);
 871     update_clut(ctx->priv, second);
 872     out = apply_lut(inlink, master);
 873     return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], out);
 874 }
 875
 876 static av_cold int haldclut_init(AVFilterContext *ctx)
 877 {
 878     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 879     lut3d->fs.on_event = update_apply_clut;
 880     return 0;
 881 }
 882
 883 static av_cold void haldclut_uninit(AVFilterContext *ctx)
 884 {
 885     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 886     ff_framesync_uninit(&lut3d->fs);
 887 }
 888
 889 static const AVOption haldclut_options[] = {
 890     COMMON_OPTIONS
 891 };
 892
 893 FRAMESYNC_DEFINE_CLASS(haldclut, LUT3DContext, fs);
 894
 895 static const AVFilterPad haldclut_inputs[] = {
 896     {
 897         .name         = "main",
 898         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 899         .config_props = config_input,
 900     },{
 901         .name         = "clut",
 902         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 903         .config_props = config_clut,
 904     },
 905     { NULL }
 906 };
 907
 908 static const AVFilterPad haldclut_outputs[] = {
 909     {
 910         .name          = "default",
 911         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 912         .config_props  = config_output,
 913     },
 914     { NULL }
 915 };
 916
 917 AVFilter ff_vf_haldclut = {
 918     .name          = "haldclut",
 919     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a Hald CLUT."),
 920     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
 921     .preinit       = haldclut_framesync_preinit,
 922     .init          = haldclut_init,
 923     .uninit        = haldclut_uninit,
 924     .query_formats = query_formats,
 925     .activate      = activate,
 926     .inputs        = haldclut_inputs,
 927     .outputs       = haldclut_outputs,
 928     .priv_class    = &haldclut_class,
 929     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 930 };
 931 #endif