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 (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 ", 12)) {
 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                                 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                             }
 415                         } while (skip_line(line));
 416                         if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
 417                             return AVERROR_INVALIDDATA;
 418                         vec->r *= max[0] - min[0];
 419                         vec->g *= max[1] - min[1];
 420                         vec->b *= max[2] - min[2];
 421                     }
 422                 }
 423             }
 424             break;
 425         }
 426     }
 427     return 0;
 428 }
 429
 430 /* Assume 17x17x17 LUT with a 16-bit depth
 431  * FIXME: it seems there are various 3dl formats */
 432 static int parse_3dl(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 433 {
 434     char line[MAX_LINE_SIZE];
 435     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 436     int i, j, k;
 437     const int size = 17;
 438     const float scale = 16*16*16;
 439
 440     lut3d->lutsize = size;
 441     NEXT_LINE(skip_line(line));
 442     for (k = 0; k < size; k++) {
 443         for (j = 0; j < size; j++) {
 444             for (i = 0; i < size; i++) {
 445                 int r, g, b;
 446                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 447
 448                 NEXT_LINE(skip_line(line));
 449                 if (sscanf(line, "%d %d %d", &r, &g, &b) != 3)
 450                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 451                 vec->r = r / scale;
 452                 vec->g = g / scale;
 453                 vec->b = b / scale;
 454             }
 455         }
 456     }
 457     return 0;
 458 }
 459
 460 /* Pandora format */
 461 static int parse_m3d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 462 {
 463     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 464     float scale;
 465     int i, j, k, size, in = -1, out = -1;
 466     char line[MAX_LINE_SIZE];
 467     uint8_t rgb_map[3] = {0, 1, 2};
 468
 469     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
 470         if      (!strncmp(line, "in",  2)) in  = strtol(line + 2, NULL, 0);
 471         else if (!strncmp(line, "out", 3)) out = strtol(line + 3, NULL, 0);
 472         else if (!strncmp(line, "values", 6)) {
 473             const char *p = line + 6;
 474 #define SET_COLOR(id) do {                  \
 475     while (av_isspace(*p))                  \
 476         p++;                                \
 477     switch (*p) {                           \
 478     case 'r': rgb_map[id] = 0; break;       \
 479     case 'g': rgb_map[id] = 1; break;       \
 480     case 'b': rgb_map[id] = 2; break;       \
 481     }                                       \
 482     while (*p && !av_isspace(*p))           \
 483         p++;                                \
 484 } while (0)
 485             SET_COLOR(0);
 486             SET_COLOR(1);
 487             SET_COLOR(2);
 488             break;
 489         }
 490     }
 491
 492     if (in == -1 || out == -1) {
 493         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "in and out must be defined\n");
 494         return AVERROR_INVALIDDATA;
 495     }
 496     if (in < 2 || out < 2 ||
 497         in  > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL ||
 498         out > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL) {
 499         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid in (%d) or out (%d)\n", in, out);
 500         return AVERROR_INVALIDDATA;
 501     }
 502     for (size = 1; size*size*size < in; size++);
 503     lut3d->lutsize = size;
 504     scale = 1. / (out - 1);
 505
 506     for (k = 0; k < size; k++) {
 507         for (j = 0; j < size; j++) {
 508             for (i = 0; i < size; i++) {
 509                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 510                 float val[3];
 511
 512                 NEXT_LINE(0);
 513                 if (sscanf(line, "%f %f %f", val, val + 1, val + 2) != 3)
 514                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 515                 vec->r = val[rgb_map[0]] * scale;
 516                 vec->g = val[rgb_map[1]] * scale;
 517                 vec->b = val[rgb_map[2]] * scale;
 518             }
 519         }
 520     }
 521     return 0;
 522 }
 523
 524 static void set_identity_matrix(LUT3DContext *lut3d, int size)
 525 {
 526     int i, j, k;
 527     const float c = 1. / (size - 1);
 528
 529     lut3d->lutsize = size;
 530     for (k = 0; k < size; k++) {
 531         for (j = 0; j < size; j++) {
 532             for (i = 0; i < size; i++) {
 533                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 534                 vec->r = k * c;
 535                 vec->g = j * c;
 536                 vec->b = i * c;
 537             }
 538         }
 539     }
 540 }
 541
 542 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 543 {
 544     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 545         AV_PIX_FMT_RGB24,  AV_PIX_FMT_BGR24,
 546         AV_PIX_FMT_RGBA,   AV_PIX_FMT_BGRA,
 547         AV_PIX_FMT_ARGB,   AV_PIX_FMT_ABGR,
 548         AV_PIX_FMT_0RGB,   AV_PIX_FMT_0BGR,
 549         AV_PIX_FMT_RGB0,   AV_PIX_FMT_BGR0,
 550         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
 551         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
 552         AV_PIX_FMT_GBRP,   AV_PIX_FMT_GBRAP,
 553         AV_PIX_FMT_GBRP9,
 554         AV_PIX_FMT_GBRP10, AV_PIX_FMT_GBRAP10,
 555         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRAP12,
 556         AV_PIX_FMT_GBRP14,
 557         AV_PIX_FMT_GBRP16, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
 558         AV_PIX_FMT_NONE
 559     };
 560     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 561     if (!fmts_list)
 562         return AVERROR(ENOMEM);
 563     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 564 }
 565
 566 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 567 {
 568     int depth, is16bit = 0, planar = 0;
 569     LUT3DContext *lut3d = inlink->dst->priv;
 570     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 571
 572     depth = desc->comp[0].depth;
 573
 574     switch (inlink->format) {
 575     case AV_PIX_FMT_RGB48:
 576     case AV_PIX_FMT_BGR48:
 577     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
 578     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
 579         is16bit = 1;
 580         break;
 581     case AV_PIX_FMT_GBRP9:
 582     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
 583     case AV_PIX_FMT_GBRP12:
 584     case AV_PIX_FMT_GBRP14:
 585     case AV_PIX_FMT_GBRP16:
 586     case AV_PIX_FMT_GBRAP10:
 587     case AV_PIX_FMT_GBRAP12:
 588     case AV_PIX_FMT_GBRAP16:
 589         is16bit = 1;
 590     case AV_PIX_FMT_GBRP:
 591     case AV_PIX_FMT_GBRAP:
 592         planar = 1;
 593         break;
 594     }
 595
 596     ff_fill_rgba_map(lut3d->rgba_map, inlink->format);
 597     lut3d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
 598
 599 #define SET_FUNC(name) do {                                     \
 600     if (planar) {                                               \
 601         switch (depth) {                                        \
 602         case  8: lut3d->interp = interp_8_##name##_p8;   break; \
 603         case  9: lut3d->interp = interp_16_##name##_p9;  break; \
 604         case 10: lut3d->interp = interp_16_##name##_p10; break; \
 605         case 12: lut3d->interp = interp_16_##name##_p12; break; \
 606         case 14: lut3d->interp = interp_16_##name##_p14; break; \
 607         case 16: lut3d->interp = interp_16_##name##_p16; break; \
 608         }                                                       \
 609     } else if (is16bit) { lut3d->interp = interp_16_##name;     \
 610     } else {       lut3d->interp = interp_8_##name; }           \
 611 } while (0)
 612
 613     switch (lut3d->interpolation) {
 614     case INTERPOLATE_NEAREST:     SET_FUNC(nearest);        break;
 615     case INTERPOLATE_TRILINEAR:   SET_FUNC(trilinear);      break;
 616     case INTERPOLATE_TETRAHEDRAL: SET_FUNC(tetrahedral);    break;
 617     default:
 618         av_assert0(0);
 619     }
 620
 621     return 0;
 622 }
 623
 624 static AVFrame *apply_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 625 {
 626     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 627     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 628     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 629     AVFrame *out;
 630     ThreadData td;
 631
 632     if (av_frame_is_writable(in)) {
 633         out = in;
 634     } else {
 635         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 636         if (!out) {
 637             av_frame_free(&in);
 638             return NULL;
 639         }
 640         av_frame_copy_props(out, in);
 641     }
 642
 643     td.in  = in;
 644     td.out = out;
 645     ctx->internal->execute(ctx, lut3d->interp, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 646
 647     if (out != in)
 648         av_frame_free(&in);
 649
 650     return out;
 651 }
 652
 653 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 654 {
 655     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 656     AVFrame *out = apply_lut(inlink, in);
 657     if (!out)
 658         return AVERROR(ENOMEM);
 659     return ff_filter_frame(outlink, out);
 660 }
 661
 662 #if CONFIG_LUT3D_FILTER
 663 static const AVOption lut3d_options[] = {
 664     { "file", "set 3D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
 665     COMMON_OPTIONS
 666 };
 667
 668 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut3d);
 669
 670 static av_cold int lut3d_init(AVFilterContext *ctx)
 671 {
 672     int ret;
 673     FILE *f;
 674     const char *ext;
 675     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 676
 677     if (!lut3d->file) {
 678         set_identity_matrix(lut3d, 32);
 679         return 0;
 680     }
 681
 682     f = fopen(lut3d->file, "r");
 683     if (!f) {
 684         ret = AVERROR(errno);
 685         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut3d->file, av_err2str(ret));
 686         return ret;
 687     }
 688
 689     ext = strrchr(lut3d->file, '.');
 690     if (!ext) {
 691         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
 692         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 693         goto end;
 694     }
 695     ext++;
 696
 697     if (!av_strcasecmp(ext, "dat")) {
 698         ret = parse_dat(ctx, f);
 699     } else if (!av_strcasecmp(ext, "3dl")) {
 700         ret = parse_3dl(ctx, f);
 701     } else if (!av_strcasecmp(ext, "cube")) {
 702         ret = parse_cube(ctx, f);
 703     } else if (!av_strcasecmp(ext, "m3d")) {
 704         ret = parse_m3d(ctx, f);
 705     } else {
 706         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
 707         ret = AVERROR(EINVAL);
 708     }
 709
 710     if (!ret && !lut3d->lutsize) {
 711         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "3D LUT is empty\n");
 712         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 713     }
 714
 715 end:
 716     fclose(f);
 717     return ret;
 718 }
 719
 720 static const AVFilterPad lut3d_inputs[] = {
 721     {
 722         .name         = "default",
 723         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 724         .filter_frame = filter_frame,
 725         .config_props = config_input,
 726     },
 727     { NULL }
 728 };
 729
 730 static const AVFilterPad lut3d_outputs[] = {
 731     {
 732         .name = "default",
 733         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 734     },
 735     { NULL }
 736 };
 737
 738 AVFilter ff_vf_lut3d = {
 739     .name          = "lut3d",
 740     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 3D LUT."),
 741     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
 742     .init          = lut3d_init,
 743     .query_formats = query_formats,
 744     .inputs        = lut3d_inputs,
 745     .outputs       = lut3d_outputs,
 746     .priv_class    = &lut3d_class,
 747     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 748 };
 749 #endif
 750
 751 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
 752
 753 static void update_clut_packed(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
 754 {
 755     const uint8_t *data = frame->data[0];
 756     const int linesize  = frame->linesize[0];
 757     const int w = lut3d->clut_width;
 758     const int step = lut3d->clut_step;
 759     const uint8_t *rgba_map = lut3d->clut_rgba_map;
 760     const int level = lut3d->lutsize;
 761
 762 #define LOAD_CLUT(nbits) do {                                           \
 763     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
 764                                                                         \
 765     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
 766         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
 767             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
 768                 const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)  \
 769                     (data + y*linesize + x*step);                       \
 770                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];              \
 771                 vec->r = src[rgba_map[0]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 772                 vec->g = src[rgba_map[1]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 773                 vec->b = src[rgba_map[2]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 774                 if (++x == w) {                                         \
 775                     x = 0;                                              \
 776                     y++;                                                \
 777                 }                                                       \
 778             }                                                           \
 779         }                                                               \
 780     }                                                                   \
 781 } while (0)
 782
 783     switch (lut3d->clut_bits) {
 784     case  8: LOAD_CLUT(8);  break;
 785     case 16: LOAD_CLUT(16); break;
 786     }
 787 }
 788
 789 static void update_clut_planar(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
 790 {
 791     const uint8_t *datag = frame->data[0];
 792     const uint8_t *datab = frame->data[1];
 793     const uint8_t *datar = frame->data[2];
 794     const int glinesize  = frame->linesize[0];
 795     const int blinesize  = frame->linesize[1];
 796     const int rlinesize  = frame->linesize[2];
 797     const int w = lut3d->clut_width;
 798     const int level = lut3d->lutsize;
 799
 800 #define LOAD_CLUT_PLANAR(nbits, depth) do {                             \
 801     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
 802                                                                         \
 803     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
 804         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
 805             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
 806                 const uint##nbits##_t *gsrc = (const uint##nbits##_t *) \
 807                     (datag + y*glinesize);                              \
 808                 const uint##nbits##_t *bsrc = (const uint##nbits##_t *) \
 809                     (datab + y*blinesize);                              \
 810                 const uint##nbits##_t *rsrc = (const uint##nbits##_t *) \
 811                     (datar + y*rlinesize);                              \
 812                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];              \
 813                 vec->r = gsrc[x] / (float)((1<<(depth)) - 1);           \
 814                 vec->g = bsrc[x] / (float)((1<<(depth)) - 1);           \
 815                 vec->b = rsrc[x] / (float)((1<<(depth)) - 1);           \
 816                 if (++x == w) {                                         \
 817                     x = 0;                                              \
 818                     y++;                                                \
 819                 }                                                       \
 820             }                                                           \
 821         }                                                               \
 822     }                                                                   \
 823 } while (0)
 824
 825     switch (lut3d->clut_bits) {
 826     case  8: LOAD_CLUT_PLANAR(8, 8);   break;
 827     case  9: LOAD_CLUT_PLANAR(16, 9);  break;
 828     case 10: LOAD_CLUT_PLANAR(16, 10); break;
 829     case 12: LOAD_CLUT_PLANAR(16, 12); break;
 830     case 14: LOAD_CLUT_PLANAR(16, 14); break;
 831     case 16: LOAD_CLUT_PLANAR(16, 16); break;
 832     }
 833 }
 834
 835 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 836 {
 837     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 838     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 839     int ret;
 840
 841     ret = ff_framesync_init_dualinput(&lut3d->fs, ctx);
 842     if (ret < 0)
 843         return ret;
 844     outlink->w = ctx->inputs[0]->w;
 845     outlink->h = ctx->inputs[0]->h;
 846     outlink->time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
 847     if ((ret = ff_framesync_configure(&lut3d->fs)) < 0)
 848         return ret;
 849     return 0;
 850 }
 851
 852 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 853 {
 854     LUT3DContext *s = ctx->priv;
 855     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 856 }
 857
 858 static int config_clut(AVFilterLink *inlink)
 859 {
 860     int size, level, w, h;
 861     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 862     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 863     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 864
 865     av_assert0(desc);
 866
 867     lut3d->clut_bits = desc->comp[0].depth;
 868     lut3d->clut_planar = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format) > 1;
 869
 870     lut3d->clut_step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
 871     ff_fill_rgba_map(lut3d->clut_rgba_map, inlink->format);
 872
 873     if (inlink->w > inlink->h)
 874         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding on the right (%dpx) of the "
 875                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->w - inlink->h);
 876     else if (inlink->w < inlink->h)
 877         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding at the bottom (%dpx) of the "
 878                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->h - inlink->w);
 879     lut3d->clut_width = w = h = FFMIN(inlink->w, inlink->h);
 880
 881     for (level = 1; level*level*level < w; level++);
 882     size = level*level*level;
 883     if (size != w) {
 884         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "The Hald CLUT width does not match the level\n");
 885         return AVERROR_INVALIDDATA;
 886     }
 887     av_assert0(w == h && w == size);
 888     level *= level;
 889     if (level > MAX_LEVEL) {
 890         const int max_clut_level = sqrt(MAX_LEVEL);
 891         const int max_clut_size  = max_clut_level*max_clut_level*max_clut_level;
 892         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large Hald CLUT "
 893                "(maximum level is %d, or %dx%d CLUT)\n",
 894                max_clut_level, max_clut_size, max_clut_size);
 895         return AVERROR(EINVAL);
 896     }
 897     lut3d->lutsize = level;
 898
 899     return 0;
 900 }
 901
 902 static int update_apply_clut(FFFrameSync *fs)
 903 {
 904     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
 905     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 906     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 907     AVFrame *master, *second, *out;
 908     int ret;
 909
 910     ret = ff_framesync_dualinput_get(fs, &master, &second);
 911     if (ret < 0)
 912         return ret;
 913     if (!second)
 914         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], master);
 915     if (lut3d->clut_planar)
 916         update_clut_planar(ctx->priv, second);
 917     else
 918         update_clut_packed(ctx->priv, second);
 919     out = apply_lut(inlink, master);
 920     return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], out);
 921 }
 922
 923 static av_cold int haldclut_init(AVFilterContext *ctx)
 924 {
 925     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 926     lut3d->fs.on_event = update_apply_clut;
 927     return 0;
 928 }
 929
 930 static av_cold void haldclut_uninit(AVFilterContext *ctx)
 931 {
 932     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 933     ff_framesync_uninit(&lut3d->fs);
 934 }
 935
 936 static const AVOption haldclut_options[] = {
 937     COMMON_OPTIONS
 938 };
 939
 940 FRAMESYNC_DEFINE_CLASS(haldclut, LUT3DContext, fs);
 941
 942 static const AVFilterPad haldclut_inputs[] = {
 943     {
 944         .name         = "main",
 945         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 946         .config_props = config_input,
 947     },{
 948         .name         = "clut",
 949         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 950         .config_props = config_clut,
 951     },
 952     { NULL }
 953 };
 954
 955 static const AVFilterPad haldclut_outputs[] = {
 956     {
 957         .name          = "default",
 958         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 959         .config_props  = config_output,
 960     },
 961     { NULL }
 962 };
 963
 964 AVFilter ff_vf_haldclut = {
 965     .name          = "haldclut",
 966     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a Hald CLUT."),
 967     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
 968     .preinit       = haldclut_framesync_preinit,
 969     .init          = haldclut_init,
 970     .uninit        = haldclut_uninit,
 971     .query_formats = query_formats,
 972     .activate      = activate,
 973     .inputs        = haldclut_inputs,
 974     .outputs       = haldclut_outputs,
 975     .priv_class    = &haldclut_class,
 976     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 977 };
 978 #endif
 979
 980 #if CONFIG_LUT1D_FILTER
 981
 982 enum interp_1d_mode {
 983     INTERPOLATE_1D_NEAREST,
 984     INTERPOLATE_1D_LINEAR,
 985     INTERPOLATE_1D_CUBIC,
 986     NB_INTERP_1D_MODE
 987 };
 988
 989 #define MAX_1D_LEVEL 65536
 990
 991 typedef struct LUT1DContext {
 992     const AVClass *class;
 993     char *file;
 994     int interpolation;          ///<interp_1d_mode
 995     uint8_t rgba_map[4];
 996     int step;
 997     float lut[3][MAX_1D_LEVEL];
 998     int lutsize;
 999     avfilter_action_func *interp;
1000 } LUT1DContext;
1001
1002 #undef OFFSET
1003 #define OFFSET(x) offsetof(LUT1DContext, x)
1004
1005 static void set_identity_matrix_1d(LUT1DContext *lut1d, int size)
1006 {
1007     const float c = 1. / (size - 1);
1008     int i;
1009
1010     lut1d->lutsize = size;
1011     for (i = 0; i < size; i++) {
1012         lut1d->lut[0][i] = i * c;
1013         lut1d->lut[1][i] = i * c;
1014         lut1d->lut[2][i] = i * c;
1015     }
1016 }
1017
1018 static int parse_cube_1d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
1019 {
1020     LUT1DContext *lut1d = ctx->priv;
1021     char line[MAX_LINE_SIZE];
1022     float min[3] = {0.0, 0.0, 0.0};
1023     float max[3] = {1.0, 1.0, 1.0};
1024
1025     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
1026         if (!strncmp(line, "LUT_1D_SIZE ", 12)) {
1027             const int size = strtol(line + 12, NULL, 0);
1028             int i;
1029
1030             if (size < 2 || size > MAX_1D_LEVEL) {
1031                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 1D LUT size\n");
1032                 return AVERROR(EINVAL);
1033             }
1034             lut1d->lutsize = size;
1035             for (i = 0; i < size; i++) {
1036                 do {
1037 try_again:
1038                     NEXT_LINE(0);
1039                     if (!strncmp(line, "DOMAIN_", 7)) {
1040                         float *vals = NULL;
1041                         if      (!strncmp(line + 7, "MIN ", 4)) vals = min;
1042                         else if (!strncmp(line + 7, "MAX ", 4)) vals = max;
1043                         if (!vals)
1044                             return AVERROR_INVALIDDATA;
1045                         sscanf(line + 11, "%f %f %f", vals, vals + 1, vals + 2);
1046                         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "min: %f %f %f | max: %f %f %f\n",
1047                                min[0], min[1], min[2], max[0], max[1], max[2]);
1048                         goto try_again;
1049                     } else if (!strncmp(line, "LUT_1D_INPUT_RANGE ", 19)) {
1050                         sscanf(line + 19, "%f %f", min, max);
1051                         min[1] = min[2] = min[0];
1052                         max[1] = max[2] = max[0];
1053                         goto try_again;
1054                     }
1055                 } while (skip_line(line));
1056                 if (sscanf(line, "%f %f %f", &lut1d->lut[0][i], &lut1d->lut[1][i], &lut1d->lut[2][i]) != 3)
1057                     return AVERROR_INVALIDDATA;
1058                 lut1d->lut[0][i] *= max[0] - min[0];
1059                 lut1d->lut[1][i] *= max[1] - min[1];
1060                 lut1d->lut[2][i] *= max[2] - min[2];
1061             }
1062             break;
1063         }
1064     }
1065     return 0;
1066 }
1067
1068 static const AVOption lut1d_options[] = {
1069     { "file", "set 1D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
1070     { "interp", "select interpolation mode", OFFSET(interpolation),    AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTERPOLATE_1D_LINEAR}, 0, NB_INTERP_1D_MODE-1, FLAGS, "interp_mode" },
1071         { "nearest", "use values from the nearest defined points", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_1D_NEAREST},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" },
1072         { "linear",  "use values from the linear interpolation",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_1D_LINEAR},    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" },
1073         { "cubic",   "use values from the cubic interpolation",    0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_1D_CUBIC},     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" },
1074     { NULL }
1075 };
1076
1077 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut1d);
1078
1079 static inline float interp_1d_nearest(const LUT1DContext *lut1d,
1080                                       int idx, const float s)
1081 {
1082     return lut1d->lut[idx][NEAR(s)];
1083 }
1084
1085 #define NEXT1D(x) (FFMIN((int)(x) + 1, lut1d->lutsize - 1))
1086
1087 static inline float interp_1d_linear(const LUT1DContext *lut1d,
1088                                      int idx, const float s)
1089 {
1090     const int prev = PREV(s);
1091     const int next = NEXT1D(s);
1092     const float d = s - prev;
1093     const float p = lut1d->lut[idx][prev];
1094     const float n = lut1d->lut[idx][next];
1095
1096     return lerpf(p, n, d);
1097 }
1098
1099 static inline float interp_1d_cubic(const LUT1DContext *lut1d,
1100                                     int idx, const float s)
1101 {
1102     const int prev = PREV(s);
1103     const int next = NEXT1D(s);
1104     const float mu = s - prev;
1105     float a0, a1, a2, a3, mu2;
1106
1107     float y0 = lut1d->lut[idx][FFMAX(prev - 1, 0)];
1108     float y1 = lut1d->lut[idx][prev];
1109     float y2 = lut1d->lut[idx][next];
1110     float y3 = lut1d->lut[idx][FFMIN(next + 1, lut1d->lutsize - 1)];
1111
1112
1113     mu2 = mu * mu;
1114     a0 = y3 - y2 - y0 + y1;
1115     a1 = y0 - y1 - a0;
1116     a2 = y2 - y0;
1117     a3 = y1;
1118
1119     return a0 * mu * mu2 + a1 * mu2 + a2 * mu + a3;
1120 }
1121
1122 #define DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(name, nbits, depth)                     \
1123 static int interp_1d_##nbits##_##name##_p##depth(AVFilterContext *ctx,       \
1124                                                  void *arg, int jobnr,       \
1125                                                  int nb_jobs)                \
1126 {                                                                            \
1127     int x, y;                                                                \
1128     const LUT1DContext *lut1d = ctx->priv;                                   \
1129     const ThreadData *td = arg;                                              \
1130     const AVFrame *in  = td->in;                                             \
1131     const AVFrame *out = td->out;                                            \
1132     const int direct = out == in;                                            \
1133     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;              \
1134     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;              \
1135     uint8_t *grow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];           \
1136     uint8_t *brow = out->data[1] + slice_start * out->linesize[1];           \
1137     uint8_t *rrow = out->data[2] + slice_start * out->linesize[2];           \
1138     uint8_t *arow = out->data[3] + slice_start * out->linesize[3];           \
1139     const uint8_t *srcgrow = in->data[0] + slice_start * in->linesize[0];    \
1140     const uint8_t *srcbrow = in->data[1] + slice_start * in->linesize[1];    \
1141     const uint8_t *srcrrow = in->data[2] + slice_start * in->linesize[2];    \
1142     const uint8_t *srcarow = in->data[3] + slice_start * in->linesize[3];    \
1143     const float factor = (1 << depth) - 1;                                   \
1144     const float scale = (1. / factor) * (lut1d->lutsize - 1);                \
1145                                                                              \
1146     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                              \
1147         uint##nbits##_t *dstg = (uint##nbits##_t *)grow;                     \
1148         uint##nbits##_t *dstb = (uint##nbits##_t *)brow;                     \
1149         uint##nbits##_t *dstr = (uint##nbits##_t *)rrow;                     \
1150         uint##nbits##_t *dsta = (uint##nbits##_t *)arow;                     \
1151         const uint##nbits##_t *srcg = (const uint##nbits##_t *)srcgrow;      \
1152         const uint##nbits##_t *srcb = (const uint##nbits##_t *)srcbrow;      \
1153         const uint##nbits##_t *srcr = (const uint##nbits##_t *)srcrrow;      \
1154         const uint##nbits##_t *srca = (const uint##nbits##_t *)srcarow;      \
1155         for (x = 0; x < in->width; x++) {                                    \
1156             float r = srcr[x] * scale;                                       \
1157             float g = srcg[x] * scale;                                       \
1158             float b = srcb[x] * scale;                                       \
1159             r = interp_1d_##name(lut1d, 0, r);                               \
1160             g = interp_1d_##name(lut1d, 1, g);                               \
1161             b = interp_1d_##name(lut1d, 2, b);                               \
1162             dstr[x] = av_clip_uintp2(r * factor, depth);                     \
1163             dstg[x] = av_clip_uintp2(g * factor, depth);                     \
1164             dstb[x] = av_clip_uintp2(b * factor, depth);                     \
1165             if (!direct && in->linesize[3])                                  \
1166                 dsta[x] = srca[x];                                           \
1167         }                                                                    \
1168         grow += out->linesize[0];                                            \
1169         brow += out->linesize[1];                                            \
1170         rrow += out->linesize[2];                                            \
1171         arow += out->linesize[3];                                            \
1172         srcgrow += in->linesize[0];                                          \
1173         srcbrow += in->linesize[1];                                          \
1174         srcrrow += in->linesize[2];                                          \
1175         srcarow += in->linesize[3];                                          \
1176     }                                                                        \
1177     return 0;                                                                \
1178 }
1179
1180 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     8, 8)
1181 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      8, 8)
1182 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       8, 8)
1183
1184 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     16, 9)
1185 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      16, 9)
1186 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       16, 9)
1187
1188 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     16, 10)
1189 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      16, 10)
1190 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       16, 10)
1191
1192 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     16, 12)
1193 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      16, 12)
1194 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       16, 12)
1195
1196 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     16, 14)
1197 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      16, 14)
1198 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       16, 14)
1199
1200 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(nearest,     16, 16)
1201 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(linear,      16, 16)
1202 DEFINE_INTERP_FUNC_PLANAR_1D(cubic,       16, 16)
1203
1204 #define DEFINE_INTERP_FUNC_1D(name, nbits)                                   \
1205 static int interp_1d_##nbits##_##name(AVFilterContext *ctx, void *arg,       \
1206                                       int jobnr, int nb_jobs)                \
1207 {                                                                            \
1208     int x, y;                                                                \
1209     const LUT1DContext *lut1d = ctx->priv;                                   \
1210     const ThreadData *td = arg;                                              \
1211     const AVFrame *in  = td->in;                                             \
1212     const AVFrame *out = td->out;                                            \
1213     const int direct = out == in;                                            \
1214     const int step = lut1d->step;                                            \
1215     const uint8_t r = lut1d->rgba_map[R];                                    \
1216     const uint8_t g = lut1d->rgba_map[G];                                    \
1217     const uint8_t b = lut1d->rgba_map[B];                                    \
1218     const uint8_t a = lut1d->rgba_map[A];                                    \
1219     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;              \
1220     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;              \
1221     uint8_t       *dstrow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];   \
1222     const uint8_t *srcrow = in ->data[0] + slice_start * in ->linesize[0];   \
1223     const float factor = (1 << nbits) - 1;                                   \
1224     const float scale = (1. / factor) * (lut1d->lutsize - 1);                \
1225                                                                              \
1226     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                              \
1227         uint##nbits##_t *dst = (uint##nbits##_t *)dstrow;                    \
1228         const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)srcrow;        \
1229         for (x = 0; x < in->width * step; x += step) {                       \
1230             float rr = src[x + r] * scale;                                   \
1231             float gg = src[x + g] * scale;                                   \
1232             float bb = src[x + b] * scale;                                   \
1233             rr = interp_1d_##name(lut1d, 0, rr);                             \
1234             gg = interp_1d_##name(lut1d, 1, gg);                             \
1235             bb = interp_1d_##name(lut1d, 2, bb);                             \
1236             dst[x + r] = av_clip_uint##nbits(rr * factor);                   \
1237             dst[x + g] = av_clip_uint##nbits(gg * factor);                   \
1238             dst[x + b] = av_clip_uint##nbits(bb * factor);                   \
1239             if (!direct && step == 4)                                        \
1240                 dst[x + a] = src[x + a];                                     \
1241         }                                                                    \
1242         dstrow += out->linesize[0];                                          \
1243         srcrow += in ->linesize[0];                                          \
1244     }                                                                        \
1245     return 0;                                                                \
1246 }
1247
1248 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(nearest,     8)
1249 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(linear,      8)
1250 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(cubic,       8)
1251
1252 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(nearest,     16)
1253 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(linear,      16)
1254 DEFINE_INTERP_FUNC_1D(cubic,       16)
1255
1256 static int config_input_1d(AVFilterLink *inlink)
1257 {
1258     int depth, is16bit = 0, planar = 0;
1259     LUT1DContext *lut1d = inlink->dst->priv;
1260     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
1261
1262     depth = desc->comp[0].depth;
1263
1264     switch (inlink->format) {
1265     case AV_PIX_FMT_RGB48:
1266     case AV_PIX_FMT_BGR48:
1267     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
1268     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
1269         is16bit = 1;
1270         break;
1271     case AV_PIX_FMT_GBRP9:
1272     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
1273     case AV_PIX_FMT_GBRP12:
1274     case AV_PIX_FMT_GBRP14:
1275     case AV_PIX_FMT_GBRP16:
1276     case AV_PIX_FMT_GBRAP10:
1277     case AV_PIX_FMT_GBRAP12:
1278     case AV_PIX_FMT_GBRAP16:
1279         is16bit = 1;
1280     case AV_PIX_FMT_GBRP:
1281     case AV_PIX_FMT_GBRAP:
1282         planar = 1;
1283         break;
1284     }
1285
1286     ff_fill_rgba_map(lut1d->rgba_map, inlink->format);
1287     lut1d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
1288
1289 #define SET_FUNC_1D(name) do {                                     \
1290     if (planar) {                                                  \
1291         switch (depth) {                                           \
1292         case  8: lut1d->interp = interp_1d_8_##name##_p8;   break; \
1293         case  9: lut1d->interp = interp_1d_16_##name##_p9;  break; \
1294         case 10: lut1d->interp = interp_1d_16_##name##_p10; break; \
1295         case 12: lut1d->interp = interp_1d_16_##name##_p12; break; \
1296         case 14: lut1d->interp = interp_1d_16_##name##_p14; break; \
1297         case 16: lut1d->interp = interp_1d_16_##name##_p16; break; \
1298         }                                                          \
1299     } else if (is16bit) { lut1d->interp = interp_1d_16_##name;     \
1300     } else {              lut1d->interp = interp_1d_8_##name; }    \
1301 } while (0)
1302
1303     switch (lut1d->interpolation) {
1304     case INTERPOLATE_1D_NEAREST:     SET_FUNC_1D(nearest);  break;
1305     case INTERPOLATE_1D_LINEAR:      SET_FUNC_1D(linear);   break;
1306     case INTERPOLATE_1D_CUBIC:       SET_FUNC_1D(cubic);    break;
1307     default:
1308         av_assert0(0);
1309     }
1310
1311     return 0;
1312 }
1313
1314 static av_cold int lut1d_init(AVFilterContext *ctx)
1315 {
1316     int ret;
1317     FILE *f;
1318     const char *ext;
1319     LUT1DContext *lut1d = ctx->priv;
1320
1321     if (!lut1d->file) {
1322         set_identity_matrix_1d(lut1d, 32);
1323         return 0;
1324     }
1325
1326     f = fopen(lut1d->file, "r");
1327     if (!f) {
1328         ret = AVERROR(errno);
1329         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut1d->file, av_err2str(ret));
1330         return ret;
1331     }
1332
1333     ext = strrchr(lut1d->file, '.');
1334     if (!ext) {
1335         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
1336         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
1337         goto end;
1338     }
1339     ext++;
1340
1341     if (!av_strcasecmp(ext, "cube") || !av_strcasecmp(ext, "1dlut")) {
1342         ret = parse_cube_1d(ctx, f);
1343     } else {
1344         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
1345         ret = AVERROR(EINVAL);
1346     }
1347
1348     if (!ret && !lut1d->lutsize) {
1349         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "1D LUT is empty\n");
1350         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
1351     }
1352
1353 end:
1354     fclose(f);
1355     return ret;
1356 }
1357
1358 static AVFrame *apply_1d_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
1359 {
1360     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
1361     LUT1DContext *lut1d = ctx->priv;
1362     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
1363     AVFrame *out;
1364     ThreadData td;
1365
1366     if (av_frame_is_writable(in)) {
1367         out = in;
1368     } else {
1369         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
1370         if (!out) {
1371             av_frame_free(&in);
1372             return NULL;
1373         }
1374         av_frame_copy_props(out, in);
1375     }
1376
1377     td.in  = in;
1378     td.out = out;
1379     ctx->internal->execute(ctx, lut1d->interp, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
1380
1381     if (out != in)
1382         av_frame_free(&in);
1383
1384     return out;
1385 }
1386
1387 static int filter_frame_1d(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
1388 {
1389     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
1390     AVFrame *out = apply_1d_lut(inlink, in);
1391     if (!out)
1392         return AVERROR(ENOMEM);
1393     return ff_filter_frame(outlink, out);
1394 }
1395
1396 static const AVFilterPad lut1d_inputs[] = {
1397     {
1398         .name         = "default",
1399         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1400         .filter_frame = filter_frame_1d,
1401         .config_props = config_input_1d,
1402     },
1403     { NULL }
1404 };
1405
1406 static const AVFilterPad lut1d_outputs[] = {
1407     {
1408         .name = "default",
1409         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1410     },
1411     { NULL }
1412 };
1413
1414 AVFilter ff_vf_lut1d = {
1415     .name          = "lut1d",
1416     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 1D LUT."),
1417     .priv_size     = sizeof(LUT1DContext),
1418     .init          = lut1d_init,
1419     .query_formats = query_formats,
1420     .inputs        = lut1d_inputs,
1421     .outputs       = lut1d_outputs,
1422     .priv_class    = &lut1d_class,
1423     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1424 };
1425 #endif