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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Clément Bœsch
   3  * Copyright (c) 2018 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 /**
  23  * @file
  24  * 3D Lookup table filter
  25  */
  26
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavutil/file.h"
  29 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  30 #include "libavutil/avassert.h"
  31 #include "libavutil/pixdesc.h"
  32 #include "libavutil/avstring.h"
  33 #include "avfilter.h"
  34 #include "drawutils.h"
  35 #include "formats.h"
  36 #include "framesync.h"
  37 #include "internal.h"
  38 #include "video.h"
  39
  40 #define R 0
  41 #define G 1
  42 #define B 2
  43 #define A 3
  44
  45 enum interp_mode {
  46     INTERPOLATE_NEAREST,
  47     INTERPOLATE_TRILINEAR,
  48     INTERPOLATE_TETRAHEDRAL,
  49     NB_INTERP_MODE
  50 };
  51
  52 struct rgbvec {
  53     float r, g, b;
  54 };
  55
  56 /* 3D LUT don't often go up to level 32, but it is common to have a Hald CLUT
  57  * of 512x512 (64x64x64) */
  58 #define MAX_LEVEL 64
  59
  60 typedef struct LUT3DContext {
  61     const AVClass *class;
  62     int interpolation;          ///<interp_mode
  63     char *file;
  64     uint8_t rgba_map[4];
  65     int step;
  66     avfilter_action_func *interp;
  67     struct rgbvec lut[MAX_LEVEL][MAX_LEVEL][MAX_LEVEL];
  68     int lutsize;
  69 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
  70     uint8_t clut_rgba_map[4];
  71     int clut_step;
  72     int clut_bits;
  73     int clut_planar;
  74     int clut_width;
  75     FFFrameSync fs;
  76 #endif
  77 } LUT3DContext;
  78
  79 typedef struct ThreadData {
  80     AVFrame *in, *out;
  81 } ThreadData;
  82
  83 #define OFFSET(x) offsetof(LUT3DContext, x)
  84 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  85 #define COMMON_OPTIONS \
  86     { "interp", "select interpolation mode", OFFSET(interpolation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, 0, NB_INTERP_MODE-1, FLAGS, "interp_mode" }, \
  87         { "nearest",     "use values from the nearest defined points",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_NEAREST},     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
  88         { "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" }, \
  89         { "tetrahedral", "interpolate values using a tetrahedron",                0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
  90     { NULL }
  91
  92 static inline float lerpf(float v0, float v1, float f)
  93 {
  94     return v0 + (v1 - v0) * f;
  95 }
  96
  97 static inline struct rgbvec lerp(const struct rgbvec *v0, const struct rgbvec *v1, float f)
  98 {
  99     struct rgbvec v = {
 100         lerpf(v0->r, v1->r, f), lerpf(v0->g, v1->g, f), lerpf(v0->b, v1->b, f)
 101     };
 102     return v;
 103 }
 104
 105 #define NEAR(x) ((int)((x) + .5))
 106 #define PREV(x) ((int)(x))
 107 #define NEXT(x) (FFMIN((int)(x) + 1, lut3d->lutsize - 1))
 108
 109 /**
 110  * Get the nearest defined point
 111  */
 112 static inline struct rgbvec interp_nearest(const LUT3DContext *lut3d,
 113                                            const struct rgbvec *s)
 114 {
 115     return lut3d->lut[NEAR(s->r)][NEAR(s->g)][NEAR(s->b)];
 116 }
 117
 118 /**
 119  * Interpolate using the 8 vertices of a cube
 120  * @see https://en.wikipedia.org/wiki/Trilinear_interpolation
 121  */
 122 static inline struct rgbvec interp_trilinear(const LUT3DContext *lut3d,
 123                                              const struct rgbvec *s)
 124 {
 125     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
 126     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
 127     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
 128     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
 129     const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 130     const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 131     const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 132     const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 133     const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 134     const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 135     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
 136     const struct rgbvec c00  = lerp(&c000, &c100, d.r);
 137     const struct rgbvec c10  = lerp(&c010, &c110, d.r);
 138     const struct rgbvec c01  = lerp(&c001, &c101, d.r);
 139     const struct rgbvec c11  = lerp(&c011, &c111, d.r);
 140     const struct rgbvec c0   = lerp(&c00,  &c10,  d.g);
 141     const struct rgbvec c1   = lerp(&c01,  &c11,  d.g);
 142     const struct rgbvec c    = lerp(&c0,   &c1,   d.b);
 143     return c;
 144 }
 145
 146 /**
 147  * Tetrahedral interpolation. Based on code found in Truelight Software Library paper.
 148  * @see http://www.filmlight.ltd.uk/pdf/whitepapers/FL-TL-TN-0057-SoftwareLib.pdf
 149  */
 150 static inline struct rgbvec interp_tetrahedral(const LUT3DContext *lut3d,
 151                                                const struct rgbvec *s)
 152 {
 153     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
 154     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
 155     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
 156     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
 157     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
 158     struct rgbvec c;
 159     if (d.r > d.g) {
 160         if (d.g > d.b) {
 161             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 162             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 163             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.g) * c100.r + (d.g-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
 164             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.g) * c100.g + (d.g-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
 165             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.g) * c100.b + (d.g-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
 166         } else if (d.r > d.b) {
 167             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 168             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 169             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.b) * c100.r + (d.b-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
 170             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.b) * c100.g + (d.b-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
 171             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.b) * c100.b + (d.b-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
 172         } else {
 173             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 174             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 175             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.r) * c001.r + (d.r-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
 176             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.r) * c001.g + (d.r-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
 177             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.r) * c001.b + (d.r-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
 178         }
 179     } else {
 180         if (d.b > d.g) {
 181             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 182             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 183             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.g) * c001.r + (d.g-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
 184             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.g) * c001.g + (d.g-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
 185             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.g) * c001.b + (d.g-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
 186         } else if (d.b > d.r) {
 187             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 188             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 189             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.b) * c010.r + (d.b-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
 190             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.b) * c010.g + (d.b-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
 191             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.b) * c010.b + (d.b-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
 192         } else {
 193             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 194             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 195             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.r) * c010.r + (d.r-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
 196             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.r) * c010.g + (d.r-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
 197             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.r) * c010.b + (d.r-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
 198         }
 199     }
 200     return c;
 201 }
 202
 203 #define DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(name, nbits, depth)                                                  \
 204 static int interp_##nbits##_##name##_p##depth(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs) \
 205 {                                                                                                      \
 206     int x, y;                                                                                          \
 207     const LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;                                                             \
 208     const ThreadData *td = arg;                                                                        \
 209     const AVFrame *in  = td->in;                                                                       \
 210     const AVFrame *out = td->out;                                                                      \
 211     const int direct = out == in;                                                                      \
 212     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;                                        \
 213     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;                                        \
 214     uint8_t *grow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];                                     \
 215     uint8_t *brow = out->data[1] + slice_start * out->linesize[1];                                     \
 216     uint8_t *rrow = out->data[2] + slice_start * out->linesize[2];                                     \
 217     uint8_t *arow = out->data[3] + slice_start * out->linesize[3];                                     \
 218     const uint8_t *srcgrow = in->data[0] + slice_start * in->linesize[0];                              \
 219     const uint8_t *srcbrow = in->data[1] + slice_start * in->linesize[1];                              \
 220     const uint8_t *srcrrow = in->data[2] + slice_start * in->linesize[2];                              \
 221     const uint8_t *srcarow = in->data[3] + slice_start * in->linesize[3];                              \
 222     const float scale = (1. / ((1<<depth) - 1)) * (lut3d->lutsize - 1);                                \
 223                                                                                                        \
 224     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                                                        \
 225         uint##nbits##_t *dstg = (uint##nbits##_t *)grow;                                               \
 226         uint##nbits##_t *dstb = (uint##nbits##_t *)brow;                                               \
 227         uint##nbits##_t *dstr = (uint##nbits##_t *)rrow;                                               \
 228         uint##nbits##_t *dsta = (uint##nbits##_t *)arow;                                               \
 229         const uint##nbits##_t *srcg = (const uint##nbits##_t *)srcgrow;                                \
 230         const uint##nbits##_t *srcb = (const uint##nbits##_t *)srcbrow;                                \
 231         const uint##nbits##_t *srcr = (const uint##nbits##_t *)srcrrow;                                \
 232         const uint##nbits##_t *srca = (const uint##nbits##_t *)srcarow;                                \
 233         for (x = 0; x < in->width; x++) {                                                              \
 234             const struct rgbvec scaled_rgb = {srcr[x] * scale,                                         \
 235                                               srcg[x] * scale,                                         \
 236                                               srcb[x] * scale};                                        \
 237             struct rgbvec vec = interp_##name(lut3d, &scaled_rgb);                                     \
 238             dstr[x] = av_clip_uintp2(vec.r * (float)((1<<depth) - 1), depth);                          \
 239             dstg[x] = av_clip_uintp2(vec.g * (float)((1<<depth) - 1), depth);                          \
 240             dstb[x] = av_clip_uintp2(vec.b * (float)((1<<depth) - 1), depth);                          \
 241             if (!direct && in->linesize[3])                                                            \
 242                 dsta[x] = srca[x];                                                                     \
 243         }                                                                                              \
 244         grow += out->linesize[0];                                                                      \
 245         brow += out->linesize[1];                                                                      \
 246         rrow += out->linesize[2];                                                                      \
 247         arow += out->linesize[3];                                                                      \
 248         srcgrow += in->linesize[0];                                                                    \
 249         srcbrow += in->linesize[1];                                                                    \
 250         srcrrow += in->linesize[2];                                                                    \
 251         srcarow += in->linesize[3];                                                                    \
 252     }                                                                                                  \
 253     return 0;                                                                                          \
 254 }
 255
 256 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     8, 8)
 257 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   8, 8)
 258 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 8, 8)
 259
 260 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     16, 9)
 261 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   16, 9)
 262 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 16, 9)
 263
 264 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     16, 10)
 265 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   16, 10)
 266 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 16, 10)
 267
 268 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     16, 12)
 269 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   16, 12)
 270 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 16, 12)
 271
 272 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     16, 14)
 273 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   16, 14)
 274 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 16, 14)
 275
 276 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(nearest,     16, 16)
 277 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(trilinear,   16, 16)
 278 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR(tetrahedral, 16, 16)
 279
 280 #define DEFINE_INTERP_FUNC(name, nbits)                                                             \
 281 static int interp_##nbits##_##name(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)         \
 282 {                                                                                                   \
 283     int x, y;                                                                                       \
 284     const LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;                                                          \
 285     const ThreadData *td = arg;                                                                     \
 286     const AVFrame *in  = td->in;                                                                    \
 287     const AVFrame *out = td->out;                                                                   \
 288     const int direct = out == in;                                                                   \
 289     const int step = lut3d->step;                                                                   \
 290     const uint8_t r = lut3d->rgba_map[R];                                                           \
 291     const uint8_t g = lut3d->rgba_map[G];                                                           \
 292     const uint8_t b = lut3d->rgba_map[B];                                                           \
 293     const uint8_t a = lut3d->rgba_map[A];                                                           \
 294     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;                                     \
 295     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;                                     \
 296     uint8_t       *dstrow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];                          \
 297     const uint8_t *srcrow = in ->data[0] + slice_start * in ->linesize[0];                          \
 298     const float scale = (1. / ((1<<nbits) - 1)) * (lut3d->lutsize - 1);                             \
 299                                                                                                     \
 300     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                                                     \
 301         uint##nbits##_t *dst = (uint##nbits##_t *)dstrow;                                           \
 302         const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)srcrow;                               \
 303         for (x = 0; x < in->width * step; x += step) {                                              \
 304             const struct rgbvec scaled_rgb = {src[x + r] * scale,                                   \
 305                                               src[x + g] * scale,                                   \
 306                                               src[x + b] * scale};                                  \
 307             struct rgbvec vec = interp_##name(lut3d, &scaled_rgb);                                  \
 308             dst[x + r] = av_clip_uint##nbits(vec.r * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 309             dst[x + g] = av_clip_uint##nbits(vec.g * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 310             dst[x + b] = av_clip_uint##nbits(vec.b * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 311             if (!direct && step == 4)                                                               \
 312                 dst[x + a] = src[x + a];                                                            \
 313         }                                                                                           \
 314         dstrow += out->linesize[0];                                                                 \
 315         srcrow += in ->linesize[0];                                                                 \
 316     }                                                                                               \
 317     return 0;                                                                                       \
 318 }
 319
 320 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     8)
 321 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   8)
 322 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 8)
 323
 324 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     16)
 325 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   16)
 326 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 16)
 327
 328 #define MAX_LINE_SIZE 512
 329
 330 static int skip_line(const char *p)
 331 {
 332     while (*p && av_isspace(*p))
 333         p++;
 334     return !*p || *p == '#';
 335 }
 336
 337 #define NEXT_LINE(loop_cond) do {                           \
 338     if (!fgets(line, sizeof(line), f)) {                    \
 339         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unexpected EOF\n");      \
 340         return AVERROR_INVALIDDATA;                         \
 341     }                                                       \
 342 } while (loop_cond)
 343
 344 /* Basically r g and b float values on each line, with a facultative 3DLUTSIZE
 345  * directive; seems to be generated by Davinci */
 346 static int parse_dat(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 347 {
 348     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 349     char line[MAX_LINE_SIZE];
 350     int i, j, k, size;
 351
 352     lut3d->lutsize = size = 33;
 353
 354     NEXT_LINE(skip_line(line));
 355     if (!strncmp(line, "3DLUTSIZE ", 10)) {
 356         size = strtol(line + 10, NULL, 0);
 357         if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
 358             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
 359             return AVERROR(EINVAL);
 360         }
 361         lut3d->lutsize = size;
 362         NEXT_LINE(skip_line(line));
 363     }
 364     for (k = 0; k < size; k++) {
 365         for (j = 0; j < size; j++) {
 366             for (i = 0; i < size; i++) {
 367                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 368                 if (k != 0 || j != 0 || i != 0)
 369                     NEXT_LINE(skip_line(line));
 370                 if (av_sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
 371                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 372             }
 373         }
 374     }
 375     return 0;
 376 }
 377
 378 /* Iridas format */
 379 static int parse_cube(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 380 {
 381     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 382     char line[MAX_LINE_SIZE];
 383     float min[3] = {0.0, 0.0, 0.0};
 384     float max[3] = {1.0, 1.0, 1.0};
 385
 386     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
 387         if (!strncmp(line, "LUT_3D_SIZE", 11)) {
 388             int i, j, k;
 389             const int size = strtol(line + 12, NULL, 0);
 390
 391             if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
 392                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
 393                 return AVERROR(EINVAL);
 394             }
 395             lut3d->lutsize = size;
 396             for (k = 0; k < size; k++) {
 397                 for (j = 0; j < size; j++) {
 398                     for (i = 0; i < size; i++) {
 399                         struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];
 400
 401                         do {
 402 try_again:
 403                             NEXT_LINE(0);
 404                             if (!strncmp(line, "DOMAIN_", 7)) {
 405                                 float *vals = NULL;
 406                                 if      (!strncmp(line + 7, "MIN ", 4)) vals = min;
 407                                 else if (!strncmp(line + 7, "MAX ", 4)) vals = max;
 408                                 if (!vals)
 409                                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 410                                 av_sscanf(line + 11, "%f %f %f", vals, vals + 1, vals + 2);
 411                                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "min: %f %f %f | max: %f %f %f\n",
 412                                        min[0], min[1], min[2], max[0], max[1], max[2]);
 413                                 goto try_again;
 414                             } else if (!strncmp(line, "TITLE", 5)) {
 415                                 goto try_again;
 416                             }
 417                         } while (skip_line(line));
 418                         if (av_sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
 419                             return AVERROR_INVALIDDATA;
 420                         vec->r *= max[0] - min[0];
 421                         vec->g *= max[1] - min[1];
 422                         vec->b *= max[2] - min[2];
 423                     }
 424                 }
 425             }
 426             break;
 427         }
 428     }
 429     return 0;
 430 }
 431
 432 /* Assume 17x17x17 LUT with a 16-bit depth
 433  * FIXME: it seems there are various 3dl formats */
 434 static int parse_3dl(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 435 {
 436     char line[MAX_LINE_SIZE];
 437     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 438     int i, j, k;
 439     const int size = 17;
 440     const float scale = 16*16*16;
 441
 442     lut3d->lutsize = size;
 443     NEXT_LINE(skip_line(line));
 444     for (k = 0; k < size; k++) {
 445         for (j = 0; j < size; j++) {
 446             for (i = 0; i < size; i++) {
 447                 int r, g, b;
 448                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 449
 450                 NEXT_LINE(skip_line(line));
 451                 if (av_sscanf(line, "%d %d %d", &r, &g, &b) != 3)
 452                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 453                 vec->r = r / scale;
 454                 vec->g = g / scale;
 455                 vec->b = b / scale;
 456             }
 457         }
 458     }
 459     return 0;
 460 }
 461
 462 /* Pandora format */
 463 static int parse_m3d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 464 {
 465     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 466     float scale;
 467     int i, j, k, size, in = -1, out = -1;
 468     char line[MAX_LINE_SIZE];
 469     uint8_t rgb_map[3] = {0, 1, 2};
 470
 471     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
 472         if      (!strncmp(line, "in",  2)) in  = strtol(line + 2, NULL, 0);
 473         else if (!strncmp(line, "out", 3)) out = strtol(line + 3, NULL, 0);
 474         else if (!strncmp(line, "values", 6)) {
 475             const char *p = line + 6;
 476 #define SET_COLOR(id) do {                  \
 477     while (av_isspace(*p))                  \
 478         p++;                                \
 479     switch (*p) {                           \
 480     case 'r': rgb_map[id] = 0; break;       \
 481     case 'g': rgb_map[id] = 1; break;       \
 482     case 'b': rgb_map[id] = 2; break;       \
 483     }                                       \
 484     while (*p && !av_isspace(*p))           \
 485         p++;                                \
 486 } while (0)
 487             SET_COLOR(0);
 488             SET_COLOR(1);
 489             SET_COLOR(2);
 490             break;
 491         }
 492     }
 493
 494     if (in == -1 || out == -1) {
 495         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "in and out must be defined\n");
 496         return AVERROR_INVALIDDATA;
 497     }
 498     if (in < 2 || out < 2 ||
 499         in  > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL ||
 500         out > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL) {
 501         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid in (%d) or out (%d)\n", in, out);
 502         return AVERROR_INVALIDDATA;
 503     }
 504     for (size = 1; size*size*size < in; size++);
 505     lut3d->lutsize = size;
 506     scale = 1. / (out - 1);
 507
 508     for (k = 0; k < size; k++) {
 509         for (j = 0; j < size; j++) {
 510             for (i = 0; i < size; i++) {
 511                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 512                 float val[3];
 513
 514                 NEXT_LINE(0);
 515                 if (av_sscanf(line, "%f %f %f", val, val + 1, val + 2) != 3)
 516                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 517                 vec->r = val[rgb_map[0]] * scale;
 518                 vec->g = val[rgb_map[1]] * scale;
 519                 vec->b = val[rgb_map[2]] * scale;
 520             }
 521         }
 522     }
 523     return 0;
 524 }
 525
 526 static void set_identity_matrix(LUT3DContext *lut3d, int size)
 527 {
 528     int i, j, k;
 529     const float c = 1. / (size - 1);
 530
 531     lut3d->lutsize = size;
 532     for (k = 0; k < size; k++) {
 533         for (j = 0; j < size; j++) {
 534             for (i = 0; i < size; i++) {
 535                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 536                 vec->r = k * c;
 537                 vec->g = j * c;
 538                 vec->b = i * c;
 539             }
 540         }
 541     }
 542 }
 543
 544 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 545 {
 546     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 547         AV_PIX_FMT_RGB24,  AV_PIX_FMT_BGR24,
 548         AV_PIX_FMT_RGBA,   AV_PIX_FMT_BGRA,
 549         AV_PIX_FMT_ARGB,   AV_PIX_FMT_ABGR,
 550         AV_PIX_FMT_0RGB,   AV_PIX_FMT_0BGR,
 551         AV_PIX_FMT_RGB0,   AV_PIX_FMT_BGR0,
 552         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
 553         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
 554         AV_PIX_FMT_GBRP,   AV_PIX_FMT_GBRAP,
 555         AV_PIX_FMT_GBRP9,
 556         AV_PIX_FMT_GBRP10, AV_PIX_FMT_GBRAP10,
 557         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRAP12,
 558         AV_PIX_FMT_GBRP14,
 559         AV_PIX_FMT_GBRP16, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
 560         AV_PIX_FMT_NONE
 561     };
 562     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 563     if (!fmts_list)
 564         return AVERROR(ENOMEM);
 565     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 566 }
 567
 568 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 569 {
 570     int depth, is16bit = 0, planar = 0;
 571     LUT3DContext *lut3d = inlink->dst->priv;
 572     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 573
 574     depth = desc->comp[0].depth;
 575
 576     switch (inlink->format) {
 577     case AV_PIX_FMT_RGB48:
 578     case AV_PIX_FMT_BGR48:
 579     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
 580     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
 581         is16bit = 1;
 582         break;
 583     case AV_PIX_FMT_GBRP9:
 584     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
 585     case AV_PIX_FMT_GBRP12:
 586     case AV_PIX_FMT_GBRP14:
 587     case AV_PIX_FMT_GBRP16:
 588     case AV_PIX_FMT_GBRAP10:
 589     case AV_PIX_FMT_GBRAP12:
 590     case AV_PIX_FMT_GBRAP16:
 591         is16bit = 1;
 592     case AV_PIX_FMT_GBRP:
 593     case AV_PIX_FMT_GBRAP:
 594         planar = 1;
 595         break;
 596     }
 597
 598     ff_fill_rgba_map(lut3d->rgba_map, inlink->format);
 599     lut3d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
 600
 601 #define SET_FUNC(name) do {                                     \
 602     if (planar) {                                               \
 603         switch (depth) {                                        \
 604         case  8: lut3d->interp = interp_8_##name##_p8;   break; \
 605         case  9: lut3d->interp = interp_16_##name##_p9;  break; \
 606         case 10: lut3d->interp = interp_16_##name##_p10; break; \
 607         case 12: lut3d->interp = interp_16_##name##_p12; break; \
 608         case 14: lut3d->interp = interp_16_##name##_p14; break; \
 609         case 16: lut3d->interp = interp_16_##name##_p16; break; \
 610         }                                                       \
 611     } else if (is16bit) { lut3d->interp = interp_16_##name;     \
 612     } else {       lut3d->interp = interp_8_##name; }           \
 613 } while (0)
 614
 615     switch (lut3d->interpolation) {
 616     case INTERPOLATE_NEAREST:     SET_FUNC(nearest);        break;
 617     case INTERPOLATE_TRILINEAR:   SET_FUNC(trilinear);      break;
 618     case INTERPOLATE_TETRAHEDRAL: SET_FUNC(tetrahedral);    break;
 619     default:
 620         av_assert0(0);
 621     }
 622
 623     return 0;
 624 }
 625
 626 static AVFrame *apply_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 627 {
 628     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 629     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 630     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 631     AVFrame *out;
 632     ThreadData td;
 633
 634     if (av_frame_is_writable(in)) {
 635         out = in;
 636     } else {
 637         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 638         if (!out) {
 639             av_frame_free(&in);
 640             return NULL;
 641         }
 642         av_frame_copy_props(out, in);
 643     }
 644
 645     td.in  = in;
 646     td.out = out;
 647     ctx->internal->execute(ctx, lut3d->interp, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 648
 649     if (out != in)
 650         av_frame_free(&in);
 651
 652     return out;
 653 }
 654
 655 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 656 {
 657     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 658     AVFrame *out = apply_lut(inlink, in);
 659     if (!out)
 660         return AVERROR(ENOMEM);
 661     return ff_filter_frame(outlink, out);
 662 }
 663
 664 #if CONFIG_LUT3D_FILTER
 665 static const AVOption lut3d_options[] = {
 666     { "file", "set 3D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
 667     COMMON_OPTIONS
 668 };
 669
 670 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut3d);
 671
 672 static av_cold int lut3d_init(AVFilterContext *ctx)
 673 {
 674     int ret;
 675     FILE *f;
 676     const char *ext;
 677     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 678
 679     if (!lut3d->file) {
 680         set_identity_matrix(lut3d, 32);
 681         return 0;
 682     }
 683
 684     f = fopen(lut3d->file, "r");
 685     if (!f) {
 686         ret = AVERROR(errno);
 687         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut3d->file, av_err2str(ret));
 688         return ret;
 689     }
 690
 691     ext = strrchr(lut3d->file, '.');
 692     if (!ext) {
 693         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
 694         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 695         goto end;
 696     }
 697     ext++;
 698
 699     if (!av_strcasecmp(ext, "dat")) {
 700         ret = parse_dat(ctx, f);
 701     } else if (!av_strcasecmp(ext, "3dl")) {
 702         ret = parse_3dl(ctx, f);
 703     } else if (!av_strcasecmp(ext, "cube")) {
 704         ret = parse_cube(ctx, f);
 705     } else if (!av_strcasecmp(ext, "m3d")) {
 706         ret = parse_m3d(ctx, f);
 707     } else {
 708         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
 709         ret = AVERROR(EINVAL);
 710     }
 711
 712     if (!ret && !lut3d->lutsize) {
 713         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "3D LUT is empty\n");
 714         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 715     }
 716
 717 end:
 718     fclose(f);
 719     return ret;
 720 }
 721
 722 static const AVFilterPad lut3d_inputs[] = {
 723     {
 724         .name         = "default",
 725         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 726         .filter_frame = filter_frame,
 727         .config_props = config_input,
 728     },
 729     { NULL }
 730 };
 731
 732 static const AVFilterPad lut3d_outputs[] = {
 733     {
 734         .name = "default",
 735         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 736     },
 737     { NULL }
 738 };
 739
 740 AVFilter ff_vf_lut3d = {
 741     .name          = "lut3d",
 742     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 3D LUT."),
 743     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
 744     .init          = lut3d_init,
 745     .query_formats = query_formats,
 746     .inputs        = lut3d_inputs,
 747     .outputs       = lut3d_outputs,
 748     .priv_class    = &lut3d_class,
 749     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 750 };
 751 #endif
 752
 753 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
 754
 755 static void update_clut_packed(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
 756 {
 757     const uint8_t *data = frame->data[0];
 758     const int linesize  = frame->linesize[0];
 759     const int w = lut3d->clut_width;
 760     const int step = lut3d->clut_step;
 761     const uint8_t *rgba_map = lut3d->clut_rgba_map;
 762     const int level = lut3d->lutsize;
 763
 764 #define LOAD_CLUT(nbits) do {                                           \
 765     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
 766                                                                         \
 767     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
 768         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
 769             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
 770                 const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)  \
 771                     (data + y*linesize + x*step);                       \
 772                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];              \
 773                 vec->r = src[rgba_map[0]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 774                 vec->g = src[rgba_map[1]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 775                 vec->b = src[rgba_map[2]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 776                 if (++x == w) {                                         \
 777                     x = 0;                                              \
 778                     y++;                                                \
 779                 }                                                       \
 780             }                                                           \
 781         }                                                               \
 782     }                                                                   \
 783 } while (0)
 784
 785     switch (lut3d->clut_bits) {
 786     case  8: LOAD_CLUT(8);  break;
 787     case 16: LOAD_CLUT(16); break;
 788     }
 789 }
 790
 791 static void update_clut_planar(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
 792 {
 793     const uint8_t *datag = frame->data[0];
 794     const uint8_t *datab = frame->data[1];
 795     const uint8_t *datar = frame->data[2];
 796     const int glinesize  = frame->linesize[0];
 797     const int blinesize  = frame->linesize[1];
 798     const int rlinesize  = frame->linesize[2];
 799     const int w = lut3d->clut_width;
 800     const int level = lut3d->lutsize;
 801
 802 #define LOAD_CLUT_PLANAR(nbits, depth) do {                             \
 803     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
 804                                                                         \
 805     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
 806         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
 807             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
 808                 const uint##nbits##_t *gsrc = (const uint##nbits##_t *) \
 809                     (datag + y*glinesize);                              \
 810                 const uint##nbits##_t *bsrc = (const uint##nbits##_t *) \
 811                     (datab + y*blinesize);                              \
 812                 const uint##nbits##_t *rsrc = (const uint##nbits##_t *) \
 813                     (datar + y*rlinesize);                              \
 814                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];              \
 815                 vec->r = gsrc[x] / (float)((1<<(depth)) - 1);           \
 816                 vec->g = bsrc[x] / (float)((1<<(depth)) - 1);           \
 817                 vec->b = rsrc[x] / (float)((1<<(depth)) - 1);           \
 818                 if (++x == w) {                                         \
 819                     x = 0;                                              \
 820                     y++;                                                \
 821                 }                                                       \
 822             }                                                           \
 823         }                                                               \
 824     }                                                                   \
 825 } while (0)
 826
 827     switch (lut3d->clut_bits) {
 828     case  8: LOAD_CLUT_PLANAR(8, 8);   break;
 829     case  9: LOAD_CLUT_PLANAR(16, 9);  break;
 830     case 10: LOAD_CLUT_PLANAR(16, 10); break;
 831     case 12: LOAD_CLUT_PLANAR(16, 12); break;
 832     case 14: LOAD_CLUT_PLANAR(16, 14); break;
 833     case 16: LOAD_CLUT_PLANAR(16, 16); break;
 834     }
 835 }
 836
 837 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 838 {
 839     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 840     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 841     int ret;
 842
 843     ret = ff_framesync_init_dualinput(&lut3d->fs, ctx);
 844     if (ret < 0)
 845         return ret;
 846     outlink->w = ctx->inputs[0]->w;
 847     outlink->h = ctx->inputs[0]->h;
 848     outlink->time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
 849     if ((ret = ff_framesync_configure(&lut3d->fs)) < 0)
 850         return ret;
 851     return 0;
 852 }
 853
 854 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 855 {
 856     LUT3DContext *s = ctx->priv;
 857     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 858 }
 859
 860 static int config_clut(AVFilterLink *inlink)
 861 {
 862     int size, level, w, h;
 863     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 864     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 865     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 866
 867     av_assert0(desc);
 868
 869     lut3d->clut_bits = desc->comp[0].depth;
 870     lut3d->clut_planar = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format) > 1;
 871
 872     lut3d->clut_step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
 873     ff_fill_rgba_map(lut3d->clut_rgba_map, inlink->format);
 874
 875     if (inlink->w > inlink->h)
 876         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding on the right (%dpx) of the "
 877                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->w - inlink->h);
 878     else if (inlink->w < inlink->h)
 879         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding at the bottom (%dpx) of the "
 880                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->h - inlink->w);
 881     lut3d->clut_width = w = h = FFMIN(inlink->w, inlink->h);
 882
 883     for (level = 1; level*level*level < w; level++);
 884     size = level*level*level;
 885     if (size != w) {
 886         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "The Hald CLUT width does not match the level\n");
 887         return AVERROR_INVALIDDATA;
 888     }
 889     av_assert0(w == h && w == size);
 890     level *= level;
 891     if (level > MAX_LEVEL) {
 892         const int max_clut_level = sqrt(MAX_LEVEL);
 893         const int max_clut_size  = max_clut_level*max_clut_level*max_clut_level;
 894         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large Hald CLUT "
 895                "(maximum level is %d, or %dx%d CLUT)\n",
 896                max_clut_level, max_clut_size, max_clut_size);
 897         return AVERROR(EINVAL);
 898     }
 899     lut3d->lutsize = level;
 900
 901     return 0;
 902 }
 903
 904 static int update_apply_clut(FFFrameSync *fs)
 905 {
 906     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
 907     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 908     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 909     AVFrame *master, *second, *out;
 910     int ret;
 911
 912     ret = ff_framesync_dualinput_get(fs, &master, &second);
 913     if (ret < 0)
 914         return ret;
 915     if (!second)
 916         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], master);
 917     if (lut3d->clut_planar)
 918         update_clut_planar(ctx->priv, second);
 919     else
 920         update_clut_packed(ctx->priv, second);
 921     out = apply_lut(inlink, master);
 922     return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], out);
 923 }
 924
 925 static av_cold int haldclut_init(AVFilterContext *ctx)
 926 {
 927     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 928     lut3d->fs.on_event = update_apply_clut;
 929     return 0;
 930 }
 931
 932 static av_cold void haldclut_uninit(AVFilterContext *ctx)
 933 {
 934     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 935     ff_framesync_uninit(&lut3d->fs);
 936 }
 937
 938 static const AVOption haldclut_options[] = {
 939     COMMON_OPTIONS
 940 };
 941
 942 FRAMESYNC_DEFINE_CLASS(haldclut, LUT3DContext, fs);
 943
 944 static const AVFilterPad haldclut_inputs[] = {
 945     {
 946         .name         = "main",
 947         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 948         .config_props = config_input,
 949     },{
 950         .name         = "clut",
 951         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 952         .config_props = config_clut,
 953     },
 954     { NULL }
 955 };
 956
 957 static const AVFilterPad haldclut_outputs[] = {
 958     {
 959         .name          = "default",
 960         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 961         .config_props  = config_output,
 962     },
 963     { NULL }
 964 };
 965
 966 AVFilter ff_vf_haldclut = {
 967     .name          = "haldclut",
 968     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a Hald CLUT."),
 969     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
 970     .preinit       = haldclut_framesync_preinit,
 971     .init          = haldclut_init,
 972     .uninit        = haldclut_uninit,
 973     .query_formats = query_formats,
 974     .activate      = activate,
 975     .inputs        = haldclut_inputs,
 976     .outputs       = haldclut_outputs,
 977     .priv_class    = &haldclut_class,
 978     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 979 };
 980 #endif
 981
 982 #if CONFIG_LUT1D_FILTER
 983
 984 enum interp_1d_mode {
 985     INTERPOLATE_1D_NEAREST,
 986     INTERPOLATE_1D_LINEAR,
 987     INTERPOLATE_1D_CUBIC,
 988     INTERPOLATE_1D_COSINE,
 989     INTERPOLATE_1D_SPLINE,
 990     NB_INTERP_1D_MODE
 991 };
 992
 993 #define MAX_1D_LEVEL 65536
 994
 995 typedef struct LUT1DContext {
 996     const AVClass *class;
 997     char *file;
 998     int interpolation;          ///<interp_1d_mode
 999     uint8_t rgba_map[4];
1000     int step;
1001     float lut[3][MAX_1D_LEVEL];
1002     int lutsize;
1003     avfilter_action_func *interp;
1004 } LUT1DContext;
1005
1006 #undef OFFSET
1007 #define OFFSET(x) offsetof(LUT1DContext, x)
1008
1009 static void set_identity_matrix_1d(LUT1DContext *lut1d, int size)
1010 {
1011     const float c = 1. / (size - 1);
1012     int i;
1013
1014     lut1d->lutsize = size;
1015     for (i = 0; i < size; i++) {
1016         lut1d->lut[0][i] = i * c;
1017         lut1d->lut[1][i] = i * c;
1018         lut1d->lut[2][i] = i * c;
1019     }
1020 }
1021
1022 static int parse_cube_1d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
1023 {
1024     LUT1DContext *lut1d = ctx->priv;
1025     char line[MAX_LINE_SIZE];
1026     float min[3] = {0.0, 0.0, 0.0};
1027     float max[3] = {1.0, 1.0, 1.0};
1028
1029     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
1030         if (!strncmp(line, "LUT_1D_SIZE", 11)) {
1031             const int size = strtol(line + 12, NULL, 0);
1032             int i;
1033
1034             if (size < 2 || size > MAX_1D_LEVEL) {
1035                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 1D LUT size\n");
1036                 return AVERROR(EINVAL);
1037             }
1038             lut1d->lutsize = size;
1039             for (i = 0; i < size; i++) {
1040                 do {
1041 try_again:
1042                     NEXT_LINE(0);
1043                     if (!strncmp(line, "DOMAIN_", 7)) {
1044                         float *vals = NULL;
1045                         if      (!strncmp(line + 7, "MIN ", 4)) vals = min;
1046                         else if (!strncmp(line + 7, "MAX ", 4)) vals = max;
1047                         if (!vals)
1048                             return AVERROR_INVALIDDATA;
1049                         av_sscanf(line + 11, "%f %f %f", vals, vals + 1, vals + 2);
1050                         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "min: %f %f %f | max: %f %f %f\n",
1051                                min[0], min[1], min[2], max[0], max[1], max[2]);
1052                         goto try_again;
1053                     } else if (!strncmp(line, "LUT_1D_INPUT_RANGE ", 19)) {
1054                         av_sscanf(line + 19, "%f %f", min, max);
1055                         min[1] = min[2] = min[0];
1056                         max[1] = max[2] = max[0];
1057                         goto try_again;
1058                     } else if (!strncmp(line, "TITLE", 5)) {
1059                         goto try_again;
1060                     }
1061                 } while (skip_line(line));
1062                 if (av_sscanf(line, "%f %f %f", &lut1d->lut[0][i], &lut1d->lut[1][i], &lut1d->lut[2][i]) != 3)
1063                     return AVERROR_INVALIDDATA;
1064                 lut1d->lut[0][i] *= max[0] - min[0];
1065                 lut1d->lut[1][i] *= max[1] - min[1];
1066                 lut1d->lut[2][i] *= max[2] - min[2];
1067             }
1068             break;
1069         }
1070     }
1071     return 0;
1072 }
1073
1074 static const AVOption lut1d_options[] = {
1075     { "file", "set 1D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
1076     { "interp", "select interpolation mode", OFFSET(interpolation),    AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTERPOLATE_1D_LINEAR}, 0, NB_INTERP_1D_MODE-1, FLAGS, "interp_mode" },
1077         { "nearest", "use values from the nearest defined points", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_1D_NEAREST},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" },
1078         { "linear",  "use values from the linear interpolation",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_1D_LINEAR},    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" },
1079         { "cosine",  "use values from the cosine interpolation",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_1D_COSINE},    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" },
1080         { "cubic",   "use values from the cubic interpolation",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_1D_CUBIC},     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" },
1081         { "spline",  "use values from the spline interpolation",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_1D_SPLINE},    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" },
1082     { NULL }
1083 };
1084
1085 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut1d);
1086
1087 static inline float interp_1d_nearest(const LUT1DContext *lut1d,
1088                                       int idx, const float s)
1089 {
1090     return lut1d->lut[idx][NEAR(s)];
1091 }
1092
1093 #define NEXT1D(x) (FFMIN((int)(x) + 1, lut1d->lutsize - 1))
1094
1095 static inline float interp_1d_linear(const LUT1DContext *lut1d,
1096                                      int idx, const float s)
1097 {
1098     const int prev = PREV(s);
1099     const int next = NEXT1D(s);
1100     const float d = s - prev;
1101     const float p = lut1d->lut[idx][prev];
1102     const float n = lut1d->lut[idx][next];
1103
1104     return lerpf(p, n, d);
1105 }
1106
1107 static inline float interp_1d_cosine(const LUT1DContext *lut1d,
1108                                      int idx, const float s)
1109 {
1110     const int prev = PREV(s);
1111     const int next = NEXT1D(s);
1112     const float d = s - prev;
1113     const float p = lut1d->lut[idx][prev];
1114     const float n = lut1d->lut[idx][next];
1115     const float m = (1.f - cosf(d * M_PI)) * .5f;
1116
1117     return lerpf(p, n, m);
1118 }
1119
1120 static inline float interp_1d_cubic(const LUT1DContext *lut1d,
1121                                     int idx, const float s)
1122 {
1123     const int prev = PREV(s);
1124     const int next = NEXT1D(s);
1125     const float mu = s - prev;
1126     float a0, a1, a2, a3, mu2;
1127
1128     float y0 = lut1d->lut[idx][FFMAX(prev - 1, 0)];
1129     float y1 = lut1d->lut[idx][prev];
1130     float y2 = lut1d->lut[idx][next];
1131     float y3 = lut1d->lut[idx][FFMIN(next + 1, lut1d->lutsize - 1)];
1132
1133
1134     mu2 = mu * mu;
1135     a0 = y3 - y2 - y0 + y1;
1136     a1 = y0 - y1 - a0;
1137     a2 = y2 - y0;
1138     a3 = y1;
1139
1140     return a0 * mu * mu2 + a1 * mu2 + a2 * mu + a3;
1141 }
1142
1143 static inline float interp_1d_spline(const LUT1DContext *lut1d,
1144                                      int idx, const float s)
1145 {
1146     const int prev = PREV(s);
1147     const int next = NEXT1D(s);
1148     const float x = s - prev;
1149     float c0, c1, c2, c3;
1150
1151     float y0 = lut1d->lut[idx][FFMAX(prev - 1, 0)];
1152     float y1 = lut1d->lut[idx][prev];
1153     float y2 = lut1d->lut[idx][next];
1154     float y3 = lut1d->lut[idx][FFMIN(next + 1, lut1d->lutsize - 1)];
1155
1156     c0 = y1;
1157     c1 = .5f * (y2 - y0);
1158     c2 = y0 - 2.5f * y1 + 2.f * y2 - .5f * y3;
1159     c3 = .5f * (y3 - y0) + 1.5f * (y1 - y2);
1160
1161     return ((c3 * x + c2) * x + c1) * x + c0;
1162 }
1163
1164 #define DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(name, nbits, depth)                     \
1165 static int interp_1d_##nbits##_##name##_p##depth(AVFilterContext *ctx,       \
1166                                                  void *arg, int jobnr,       \
1167                                                  int nb_jobs)                \
1168 {                                                                            \
1169     int x, y;                                                                \
1170     const LUT1DContext *lut1d = ctx->priv;                                   \
1171     const ThreadData *td = arg;                                              \
1172     const AVFrame *in  = td->in;                                             \
1173     const AVFrame *out = td->out;                                            \
1174     const int direct = out == in;                                            \
1175     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;              \
1176     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;              \
1177     uint8_t *grow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];           \
1178     uint8_t *brow = out->data[1] + slice_start * out->linesize[1];           \
1179     uint8_t *rrow = out->data[2] + slice_start * out->linesize[2];           \
1180     uint8_t *arow = out->data[3] + slice_start * out->linesize[3];           \
1181     const uint8_t *srcgrow = in->data[0] + slice_start * in->linesize[0];    \
1182     const uint8_t *srcbrow = in->data[1] + slice_start * in->linesize[1];    \
1183     const uint8_t *srcrrow = in->data[2] + slice_start * in->linesize[2];    \
1184     const uint8_t *srcarow = in->data[3] + slice_start * in->linesize[3];    \
1185     const float factor = (1 << depth) - 1;                                   \
1186     const float scale = (1. / factor) * (lut1d->lutsize - 1);                \
1187                                                                              \
1188     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                              \
1189         uint##nbits##_t *dstg = (uint##nbits##_t *)grow;                     \
1190         uint##nbits##_t *dstb = (uint##nbits##_t *)brow;                     \
1191         uint##nbits##_t *dstr = (uint##nbits##_t *)rrow;                     \
1192         uint##nbits##_t *dsta = (uint##nbits##_t *)arow;                     \
1193         const uint##nbits##_t *srcg = (const uint##nbits##_t *)srcgrow;      \
1194         const uint##nbits##_t *srcb = (const uint##nbits##_t *)srcbrow;      \
1195         const uint##nbits##_t *srcr = (const uint##nbits##_t *)srcrrow;      \
1196         const uint##nbits##_t *srca = (const uint##nbits##_t *)srcarow;      \
1197         for (x = 0; x < in->width; x++) {                                    \
1198             float r = srcr[x] * scale;                                       \
1199             float g = srcg[x] * scale;                                       \
1200             float b = srcb[x] * scale;                                       \
1201             r = interp_1d_##name(lut1d, 0, r);                               \
1202             g = interp_1d_##name(lut1d, 1, g);                               \
1203             b = interp_1d_##name(lut1d, 2, b);                               \
1204             dstr[x] = av_clip_uintp2(r * factor, depth);                     \
1205             dstg[x] = av_clip_uintp2(g * factor, depth);                     \
1206             dstb[x] = av_clip_uintp2(b * factor, depth);                     \
1207             if (!direct && in->linesize[3])                                  \
1208                 dsta[x] = srca[x];                                           \
1209         }                                                                    \
1210         grow += out->linesize[0];                                            \
1211         brow += out->linesize[1];                                            \
1212         rrow += out->linesize[2];                                            \
1213         arow += out->linesize[3];                                            \
1214         srcgrow += in->linesize[0];                                          \
1215         srcbrow += in->linesize[1];                                          \
1216         srcrrow += in->linesize[2];                                          \
1217         srcarow += in->linesize[3];                                          \
1218     }                                                                        \
1219     return 0;                                                                \
1220 }
1221
1222 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     8, 8)
1223 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      8, 8)
1224 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cosine,      8, 8)
1225 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       8, 8)
1226 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(spline,      8, 8)
1227
1228 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     16, 9)
1229 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      16, 9)
1230 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cosine,      16, 9)
1231 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       16, 9)
1232 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(spline,      16, 9)
1233
1234 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     16, 10)
1235 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      16, 10)
1236 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cosine,      16, 10)
1237 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       16, 10)
1238 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(spline,      16, 10)
1239
1240 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     16, 12)
1241 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      16, 12)
1242 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cosine,      16, 12)
1243 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       16, 12)
1244 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(spline,      16, 12)
1245
1246 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     16, 14)
1247 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      16, 14)
1248 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cosine,      16, 14)
1249 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       16, 14)
1250 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(spline,      16, 14)
1251
1252 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     16, 16)
1253 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      16, 16)
1254 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cosine,      16, 16)
1255 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       16, 16)
1256 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(spline,      16, 16)
1257
1258 #define DEFINE_INTERP_FUNC_1D(name, nbits)                                   \
1259 static int interp_1d_##nbits##_##name(AVFilterContext *ctx, void *arg,       \
1260                                       int jobnr, int nb_jobs)                \
1261 {                                                                            \
1262     int x, y;                                                                \
1263     const LUT1DContext *lut1d = ctx->priv;                                   \
1264     const ThreadData *td = arg;                                              \
1265     const AVFrame *in  = td->in;                                             \
1266     const AVFrame *out = td->out;                                            \
1267     const int direct = out == in;                                            \
1268     const int step = lut1d->step;                                            \
1269     const uint8_t r = lut1d->rgba_map[R];                                    \
1270     const uint8_t g = lut1d->rgba_map[G];                                    \
1271     const uint8_t b = lut1d->rgba_map[B];                                    \
1272     const uint8_t a = lut1d->rgba_map[A];                                    \
1273     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;              \
1274     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;              \
1275     uint8_t       *dstrow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];   \
1276     const uint8_t *srcrow = in ->data[0] + slice_start * in ->linesize[0];   \
1277     const float factor = (1 << nbits) - 1;                                   \
1278     const float scale = (1. / factor) * (lut1d->lutsize - 1);                \
1279                                                                              \
1280     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                              \
1281         uint##nbits##_t *dst = (uint##nbits##_t *)dstrow;                    \
1282         const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)srcrow;        \
1283         for (x = 0; x < in->width * step; x += step) {                       \
1284             float rr = src[x + r] * scale;                                   \
1285             float gg = src[x + g] * scale;                                   \
1286             float bb = src[x + b] * scale;                                   \
1287             rr = interp_1d_##name(lut1d, 0, rr);                             \
1288             gg = interp_1d_##name(lut1d, 1, gg);                             \
1289             bb = interp_1d_##name(lut1d, 2, bb);                             \
1290             dst[x + r] = av_clip_uint##nbits(rr * factor);                   \
1291             dst[x + g] = av_clip_uint##nbits(gg * factor);                   \
1292             dst[x + b] = av_clip_uint##nbits(bb * factor);                   \
1293             if (!direct && step == 4)                                        \
1294                 dst[x + a] = src[x + a];                                     \
1295         }                                                                    \
1296         dstrow += out->linesize[0];                                          \
1297         srcrow += in ->linesize[0];                                          \
1298     }                                                                        \
1299     return 0;                                                                \
1300 }
1301
1302 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(nearest,     8)
1303 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(linear,      8)
1304 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(cosine,      8)
1305 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(cubic,       8)
1306 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(spline,      8)
1307
1308 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(nearest,     16)
1309 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(linear,      16)
1310 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(cosine,      16)
1311 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(cubic,       16)
1312 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(spline,      16)
1313
1314 static int config_input_1d(AVFilterLink *inlink)
1315 {
1316     int depth, is16bit = 0, planar = 0;
1317     LUT1DContext *lut1d = inlink->dst->priv;
1318     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
1319
1320     depth = desc->comp[0].depth;
1321
1322     switch (inlink->format) {
1323     case AV_PIX_FMT_RGB48:
1324     case AV_PIX_FMT_BGR48:
1325     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
1326     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
1327         is16bit = 1;
1328         break;
1329     case AV_PIX_FMT_GBRP9:
1330     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
1331     case AV_PIX_FMT_GBRP12:
1332     case AV_PIX_FMT_GBRP14:
1333     case AV_PIX_FMT_GBRP16:
1334     case AV_PIX_FMT_GBRAP10:
1335     case AV_PIX_FMT_GBRAP12:
1336     case AV_PIX_FMT_GBRAP16:
1337         is16bit = 1;
1338     case AV_PIX_FMT_GBRP:
1339     case AV_PIX_FMT_GBRAP:
1340         planar = 1;
1341         break;
1342     }
1343
1344     ff_fill_rgba_map(lut1d->rgba_map, inlink->format);
1345     lut1d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
1346
1347 #define SET_FUNC_1D(name) do {                                     \
1348     if (planar) {                                                  \
1349         switch (depth) {                                           \
1350         case  8: lut1d->interp = interp_1d_8_##name##_p8;   break; \
1351         case  9: lut1d->interp = interp_1d_16_##name##_p9;  break; \
1352         case 10: lut1d->interp = interp_1d_16_##name##_p10; break; \
1353         case 12: lut1d->interp = interp_1d_16_##name##_p12; break; \
1354         case 14: lut1d->interp = interp_1d_16_##name##_p14; break; \
1355         case 16: lut1d->interp = interp_1d_16_##name##_p16; break; \
1356         }                                                          \
1357     } else if (is16bit) { lut1d->interp = interp_1d_16_##name;     \
1358     } else {              lut1d->interp = interp_1d_8_##name; }    \
1359 } while (0)
1360
1361     switch (lut1d->interpolation) {
1362     case INTERPOLATE_1D_NEAREST:     SET_FUNC_1D(nearest);  break;
1363     case INTERPOLATE_1D_LINEAR:      SET_FUNC_1D(linear);   break;
1364     case INTERPOLATE_1D_COSINE:      SET_FUNC_1D(cosine);   break;
1365     case INTERPOLATE_1D_CUBIC:       SET_FUNC_1D(cubic);    break;
1366     case INTERPOLATE_1D_SPLINE:      SET_FUNC_1D(spline);   break;
1367     default:
1368         av_assert0(0);
1369     }
1370
1371     return 0;
1372 }
1373
1374 static av_cold int lut1d_init(AVFilterContext *ctx)
1375 {
1376     int ret;
1377     FILE *f;
1378     const char *ext;
1379     LUT1DContext *lut1d = ctx->priv;
1380
1381     if (!lut1d->file) {
1382         set_identity_matrix_1d(lut1d, 32);
1383         return 0;
1384     }
1385
1386     f = fopen(lut1d->file, "r");
1387     if (!f) {
1388         ret = AVERROR(errno);
1389         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut1d->file, av_err2str(ret));
1390         return ret;
1391     }
1392
1393     ext = strrchr(lut1d->file, '.');
1394     if (!ext) {
1395         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
1396         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
1397         goto end;
1398     }
1399     ext++;
1400
1401     if (!av_strcasecmp(ext, "cube") || !av_strcasecmp(ext, "1dlut")) {
1402         ret = parse_cube_1d(ctx, f);
1403     } else {
1404         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
1405         ret = AVERROR(EINVAL);
1406     }
1407
1408     if (!ret && !lut1d->lutsize) {
1409         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "1D LUT is empty\n");
1410         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
1411     }
1412
1413 end:
1414     fclose(f);
1415     return ret;
1416 }
1417
1418 static AVFrame *apply_1d_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
1419 {
1420     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1421     LUT1DContext *lut1d = ctx->priv;
1422     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
1423     AVFrame *out;
1424     ThreadData td;
1425
1426     if (av_frame_is_writable(in)) {
1427         out = in;
1428     } else {
1429         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
1430         if (!out) {
1431             av_frame_free(&in);
1432             return NULL;
1433         }
1434         av_frame_copy_props(out, in);
1435     }
1436
1437     td.in  = in;
1438     td.out = out;
1439     ctx->internal->execute(ctx, lut1d->interp, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
1440
1441     if (out != in)
1442         av_frame_free(&in);
1443
1444     return out;
1445 }
1446
1447 static int filter_frame_1d(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
1448 {
1449     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
1450     AVFrame *out = apply_1d_lut(inlink, in);
1451     if (!out)
1452         return AVERROR(ENOMEM);
1453     return ff_filter_frame(outlink, out);
1454 }
1455
1456 static const AVFilterPad lut1d_inputs[] = {
1457     {
1458         .name         = "default",
1459         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1460         .filter_frame = filter_frame_1d,
1461         .config_props = config_input_1d,
1462     },
1463     { NULL }
1464 };
1465
1466 static const AVFilterPad lut1d_outputs[] = {
1467     {
1468         .name = "default",
1469         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1470     },
1471     { NULL }
1472 };
1473
1474 AVFilter ff_vf_lut1d = {
1475     .name          = "lut1d",
1476     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 1D LUT."),
1477     .priv_size     = sizeof(LUT1DContext),
1478     .init          = lut1d_init,
1479     .query_formats = query_formats,
1480     .inputs        = lut1d_inputs,
1481     .outputs       = lut1d_outputs,
1482     .priv_class    = &lut1d_class,
1483     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1484 };
1485 #endif