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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Clément Bœsch
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * 3D Lookup table filter
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/opt.h"
  27 #include "libavutil/file.h"
  28 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "libavutil/pixdesc.h"
  31 #include "libavutil/avstring.h"
  32 #include "avfilter.h"
  33 #include "drawutils.h"
  34 #include "dualinput.h"
  35 #include "formats.h"
  36 #include "internal.h"
  37 #include "video.h"
  38
  39 #define R 0
  40 #define G 1
  41 #define B 2
  42 #define A 3
  43
  44 enum interp_mode {
  45     INTERPOLATE_NEAREST,
  46     INTERPOLATE_TRILINEAR,
  47     INTERPOLATE_TETRAHEDRAL,
  48     NB_INTERP_MODE
  49 };
  50
  51 struct rgbvec {
  52     float r, g, b;
  53 };
  54
  55 /* 3D LUT don't often go up to level 32, but it is common to have a Hald CLUT
  56  * of 512x512 (64x64x64) */
  57 #define MAX_LEVEL 64
  58
  59 typedef struct LUT3DContext {
  60     const AVClass *class;
  61     enum interp_mode interpolation;
  62     char *file;
  63     uint8_t rgba_map[4];
  64     int step;
  65     void (*interp)(const struct LUT3DContext*, AVFrame *out, const AVFrame *in);
  66     struct rgbvec lut[MAX_LEVEL][MAX_LEVEL][MAX_LEVEL];
  67     int lutsize;
  68 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
  69     uint8_t clut_rgba_map[4];
  70     int clut_step;
  71     int clut_is16bit;
  72     int clut_width;
  73     FFDualInputContext dinput;
  74 #endif
  75 } LUT3DContext;
  76
  77 #define OFFSET(x) offsetof(LUT3DContext, x)
  78 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  79 #define COMMON_OPTIONS \
  80     { "interp", "select interpolation mode", OFFSET(interpolation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, 0, NB_INTERP_MODE-1, FLAGS, "interp_mode" }, \
  81         { "nearest",     "use values from the nearest defined points",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_NEAREST},     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
  82         { "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" }, \
  83         { "tetrahedral", "interpolate values using a tetrahedron",                0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
  84     { NULL }
  85
  86 static inline float lerpf(float v0, float v1, float f)
  87 {
  88     return v0 + (v1 - v0) * f;
  89 }
  90
  91 static inline struct rgbvec lerp(const struct rgbvec *v0, const struct rgbvec *v1, float f)
  92 {
  93     struct rgbvec v = {
  94         lerpf(v0->r, v1->r, f), lerpf(v0->g, v1->g, f), lerpf(v0->b, v1->b, f)
  95     };
  96     return v;
  97 }
  98
  99 #define NEAR(x) ((int)((x) + .5))
 100 #define PREV(x) ((int)(x))
 101 #define NEXT(x) (FFMIN((int)(x) + 1, lut3d->lutsize - 1))
 102
 103 /**
 104  * Get the nearest defined point
 105  */
 106 static inline struct rgbvec interp_nearest(const LUT3DContext *lut3d,
 107                                            const struct rgbvec *s)
 108 {
 109     return lut3d->lut[NEAR(s->r)][NEAR(s->g)][NEAR(s->b)];
 110 }
 111
 112 /**
 113  * Interpolate using the 8 vertices of a cube
 114  * @see https://en.wikipedia.org/wiki/Trilinear_interpolation
 115  */
 116 static inline struct rgbvec interp_trilinear(const LUT3DContext *lut3d,
 117                                              const struct rgbvec *s)
 118 {
 119     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
 120     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
 121     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
 122     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
 123     const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 124     const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 125     const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 126     const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 127     const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 128     const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 129     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
 130     const struct rgbvec c00  = lerp(&c000, &c100, d.r);
 131     const struct rgbvec c10  = lerp(&c010, &c110, d.r);
 132     const struct rgbvec c01  = lerp(&c001, &c101, d.r);
 133     const struct rgbvec c11  = lerp(&c011, &c111, d.r);
 134     const struct rgbvec c0   = lerp(&c00,  &c10,  d.g);
 135     const struct rgbvec c1   = lerp(&c01,  &c11,  d.g);
 136     const struct rgbvec c    = lerp(&c0,   &c1,   d.b);
 137     return c;
 138 }
 139
 140 /**
 141  * Tetrahedral interpolation. Based on code found in Truelight Software Library paper.
 142  * @see http://www.filmlight.ltd.uk/pdf/whitepapers/FL-TL-TN-0057-SoftwareLib.pdf
 143  */
 144 static inline struct rgbvec interp_tetrahedral(const LUT3DContext *lut3d,
 145                                                const struct rgbvec *s)
 146 {
 147     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
 148     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
 149     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
 150     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
 151     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
 152     struct rgbvec c;
 153     if (d.r > d.g) {
 154         if (d.g > d.b) {
 155             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 156             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 157             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.g) * c100.r + (d.g-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
 158             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.g) * c100.g + (d.g-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
 159             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.g) * c100.b + (d.g-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
 160         } else if (d.r > d.b) {
 161             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 162             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 163             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.b) * c100.r + (d.b-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
 164             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.b) * c100.g + (d.b-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
 165             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.b) * c100.b + (d.b-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
 166         } else {
 167             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 168             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 169             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.r) * c001.r + (d.r-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
 170             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.r) * c001.g + (d.r-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
 171             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.r) * c001.b + (d.r-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
 172         }
 173     } else {
 174         if (d.b > d.g) {
 175             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 176             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 177             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.g) * c001.r + (d.g-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
 178             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.g) * c001.g + (d.g-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
 179             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.g) * c001.b + (d.g-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
 180         } else if (d.b > d.r) {
 181             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 182             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 183             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.b) * c010.r + (d.b-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
 184             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.b) * c010.g + (d.b-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
 185             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.b) * c010.b + (d.b-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
 186         } else {
 187             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 188             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 189             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.r) * c010.r + (d.r-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
 190             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.r) * c010.g + (d.r-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
 191             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.r) * c010.b + (d.r-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
 192         }
 193     }
 194     return c;
 195 }
 196
 197 #define DEFINE_INTERP_FUNC(name, nbits)                                                             \
 198 static void interp_##nbits##_##name(const LUT3DContext *lut3d, AVFrame *out, const AVFrame *in)     \
 199 {                                                                                                   \
 200     int x, y;                                                                                       \
 201     const int direct = out == in;                                                                   \
 202     const int step = lut3d->step;                                                                   \
 203     const uint8_t r = lut3d->rgba_map[R];                                                           \
 204     const uint8_t g = lut3d->rgba_map[G];                                                           \
 205     const uint8_t b = lut3d->rgba_map[B];                                                           \
 206     const uint8_t a = lut3d->rgba_map[A];                                                           \
 207     uint8_t       *dstrow = out->data[0];                                                           \
 208     const uint8_t *srcrow = in ->data[0];                                                           \
 209                                                                                                     \
 210     for (y = 0; y < in->height; y++) {                                                              \
 211         uint##nbits##_t *dst = (uint##nbits##_t *)dstrow;                                           \
 212         const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)srcrow;                               \
 213         for (x = 0; x < in->width * step; x += step) {                                              \
 214             const float scale = (1. / ((1<<nbits) - 1)) * (lut3d->lutsize - 1);                     \
 215             const struct rgbvec scaled_rgb = {src[x + r] * scale,                                   \
 216                                               src[x + g] * scale,                                   \
 217                                               src[x + b] * scale};                                  \
 218             struct rgbvec vec = interp_##name(lut3d, &scaled_rgb);                                  \
 219             dst[x + r] = av_clip_uint##nbits(vec.r * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 220             dst[x + g] = av_clip_uint##nbits(vec.g * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 221             dst[x + b] = av_clip_uint##nbits(vec.b * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 222             if (!direct && step == 4)                                                               \
 223                 dst[x + a] = src[x + a];                                                            \
 224         }                                                                                           \
 225         dstrow += out->linesize[0];                                                                 \
 226         srcrow += in ->linesize[0];                                                                 \
 227     }                                                                                               \
 228 }
 229
 230 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     8)
 231 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   8)
 232 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 8)
 233
 234 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     16)
 235 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   16)
 236 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 16)
 237
 238 #define MAX_LINE_SIZE 512
 239
 240 static int skip_line(const char *p)
 241 {
 242     while (*p && av_isspace(*p))
 243         p++;
 244     return !*p || *p == '#';
 245 }
 246
 247 #define NEXT_LINE(loop_cond) do {                           \
 248     if (!fgets(line, sizeof(line), f)) {                    \
 249         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unexpected EOF\n");      \
 250         return AVERROR_INVALIDDATA;                         \
 251     }                                                       \
 252 } while (loop_cond)
 253
 254 /* Basically r g and b float values on each line; seems to be generated by
 255  * Davinci */
 256 static int parse_dat(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 257 {
 258     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 259     const int size = lut3d->lutsize;
 260     int i, j, k;
 261
 262     for (k = 0; k < size; k++) {
 263         for (j = 0; j < size; j++) {
 264             for (i = 0; i < size; i++) {
 265                 char line[MAX_LINE_SIZE];
 266                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 267                 NEXT_LINE(skip_line(line));
 268                 sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b);
 269             }
 270         }
 271     }
 272     return 0;
 273 }
 274
 275 /* Iridas format */
 276 static int parse_cube(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 277 {
 278     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 279     char line[MAX_LINE_SIZE];
 280     float min[3] = {0.0, 0.0, 0.0};
 281     float max[3] = {1.0, 1.0, 1.0};
 282
 283     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
 284         if (!strncmp(line, "LUT_3D_SIZE ", 12)) {
 285             int i, j, k;
 286             const int size = strtol(line + 12, NULL, 0);
 287
 288             if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
 289                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
 290                 return AVERROR(EINVAL);
 291             }
 292             lut3d->lutsize = size;
 293             for (k = 0; k < size; k++) {
 294                 for (j = 0; j < size; j++) {
 295                     for (i = 0; i < size; i++) {
 296                         struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];
 297
 298                         do {
 299                             NEXT_LINE(0);
 300                             if (!strncmp(line, "DOMAIN_", 7)) {
 301                                 float *vals = NULL;
 302                                 if      (!strncmp(line + 7, "MIN ", 4)) vals = min;
 303                                 else if (!strncmp(line + 7, "MAX ", 4)) vals = max;
 304                                 if (!vals)
 305                                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 306                                 sscanf(line + 11, "%f %f %f", vals, vals + 1, vals + 2);
 307                                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "min: %f %f %f | max: %f %f %f\n",
 308                                        min[0], min[1], min[2], max[0], max[1], max[2]);
 309                                 continue;
 310                             }
 311                         } while (skip_line(line));
 312                         if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
 313                             return AVERROR_INVALIDDATA;
 314                         vec->r *= max[0] - min[0];
 315                         vec->g *= max[1] - min[1];
 316                         vec->b *= max[2] - min[2];
 317                     }
 318                 }
 319             }
 320             break;
 321         }
 322     }
 323     return 0;
 324 }
 325
 326 /* Assume 17x17x17 LUT with a 16-bit depth
 327  * FIXME: it seems there are various 3dl formats */
 328 static int parse_3dl(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 329 {
 330     char line[MAX_LINE_SIZE];
 331     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 332     int i, j, k;
 333     const int size = 17;
 334     const float scale = 16*16*16;
 335
 336     lut3d->lutsize = size;
 337     NEXT_LINE(skip_line(line));
 338     for (k = 0; k < size; k++) {
 339         for (j = 0; j < size; j++) {
 340             for (i = 0; i < size; i++) {
 341                 int r, g, b;
 342                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 343
 344                 NEXT_LINE(skip_line(line));
 345                 if (sscanf(line, "%d %d %d", &r, &g, &b) != 3)
 346                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 347                 vec->r = r / scale;
 348                 vec->g = g / scale;
 349                 vec->b = b / scale;
 350             }
 351         }
 352     }
 353     return 0;
 354 }
 355
 356 /* Pandora format */
 357 static int parse_m3d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 358 {
 359     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 360     float scale;
 361     int i, j, k, size, in = -1, out = -1;
 362     char line[MAX_LINE_SIZE];
 363     uint8_t rgb_map[3] = {0, 1, 2};
 364
 365     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
 366         if      (!strncmp(line, "in",  2)) in  = strtol(line + 2, NULL, 0);
 367         else if (!strncmp(line, "out", 3)) out = strtol(line + 3, NULL, 0);
 368         else if (!strncmp(line, "values", 6)) {
 369             const char *p = line + 6;
 370 #define SET_COLOR(id) do {                  \
 371     while (av_isspace(*p))                  \
 372         p++;                                \
 373     switch (*p) {                           \
 374     case 'r': rgb_map[id] = 0; break;       \
 375     case 'g': rgb_map[id] = 1; break;       \
 376     case 'b': rgb_map[id] = 2; break;       \
 377     }                                       \
 378     while (*p && !av_isspace(*p))           \
 379         p++;                                \
 380 } while (0)
 381             SET_COLOR(0);
 382             SET_COLOR(1);
 383             SET_COLOR(2);
 384             break;
 385         }
 386     }
 387
 388     if (in == -1 || out == -1) {
 389         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "in and out must be defined\n");
 390         return AVERROR_INVALIDDATA;
 391     }
 392     if (in < 2 || out < 2 ||
 393         in  > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL ||
 394         out > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL) {
 395         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid in (%d) or out (%d)\n", in, out);
 396         return AVERROR_INVALIDDATA;
 397     }
 398     for (size = 1; size*size*size < in; size++);
 399     lut3d->lutsize = size;
 400     scale = 1. / (out - 1);
 401
 402     for (k = 0; k < size; k++) {
 403         for (j = 0; j < size; j++) {
 404             for (i = 0; i < size; i++) {
 405                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 406                 float val[3];
 407
 408                 NEXT_LINE(0);
 409                 if (sscanf(line, "%f %f %f", val, val + 1, val + 2) != 3)
 410                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 411                 vec->r = val[rgb_map[0]] * scale;
 412                 vec->g = val[rgb_map[1]] * scale;
 413                 vec->b = val[rgb_map[2]] * scale;
 414             }
 415         }
 416     }
 417     return 0;
 418 }
 419
 420 static void set_identity_matrix(LUT3DContext *lut3d, int size)
 421 {
 422     int i, j, k;
 423     const float c = 1. / (size - 1);
 424
 425     lut3d->lutsize = size;
 426     for (k = 0; k < size; k++) {
 427         for (j = 0; j < size; j++) {
 428             for (i = 0; i < size; i++) {
 429                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 430                 vec->r = k * c;
 431                 vec->g = j * c;
 432                 vec->b = i * c;
 433             }
 434         }
 435     }
 436 }
 437
 438 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 439 {
 440     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 441         AV_PIX_FMT_RGB24,  AV_PIX_FMT_BGR24,
 442         AV_PIX_FMT_RGBA,   AV_PIX_FMT_BGRA,
 443         AV_PIX_FMT_ARGB,   AV_PIX_FMT_ABGR,
 444         AV_PIX_FMT_0RGB,   AV_PIX_FMT_0BGR,
 445         AV_PIX_FMT_RGB0,   AV_PIX_FMT_BGR0,
 446         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
 447         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
 448         AV_PIX_FMT_NONE
 449     };
 450     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 451     return 0;
 452 }
 453
 454 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 455 {
 456     int is16bit = 0;
 457     LUT3DContext *lut3d = inlink->dst->priv;
 458     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 459
 460     switch (inlink->format) {
 461     case AV_PIX_FMT_RGB48:
 462     case AV_PIX_FMT_BGR48:
 463     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
 464     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
 465         is16bit = 1;
 466     }
 467
 468     ff_fill_rgba_map(lut3d->rgba_map, inlink->format);
 469     lut3d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
 470
 471 #define SET_FUNC(name) do {                             \
 472     if (is16bit) lut3d->interp = interp_16_##name;      \
 473     else         lut3d->interp = interp_8_##name;       \
 474 } while (0)
 475
 476     switch (lut3d->interpolation) {
 477     case INTERPOLATE_NEAREST:     SET_FUNC(nearest);        break;
 478     case INTERPOLATE_TRILINEAR:   SET_FUNC(trilinear);      break;
 479     case INTERPOLATE_TETRAHEDRAL: SET_FUNC(tetrahedral);    break;
 480     default:
 481         av_assert0(0);
 482     }
 483
 484     return 0;
 485 }
 486
 487 static AVFrame *apply_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 488 {
 489     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 490     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 491     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 492     AVFrame *out;
 493
 494     if (av_frame_is_writable(in)) {
 495         out = in;
 496     } else {
 497         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 498         if (!out) {
 499             av_frame_free(&in);
 500             return NULL;
 501         }
 502         av_frame_copy_props(out, in);
 503     }
 504
 505     lut3d->interp(lut3d, out, in);
 506
 507     if (out != in)
 508         av_frame_free(&in);
 509
 510     return out;
 511 }
 512
 513 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 514 {
 515     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 516     AVFrame *out = apply_lut(inlink, in);
 517     if (!out)
 518         return AVERROR(ENOMEM);
 519     return ff_filter_frame(outlink, out);
 520 }
 521
 522 #if CONFIG_LUT3D_FILTER
 523 static const AVOption lut3d_options[] = {
 524     { "file", "set 3D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
 525     COMMON_OPTIONS
 526 };
 527
 528 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut3d);
 529
 530 static av_cold int lut3d_init(AVFilterContext *ctx)
 531 {
 532     int ret;
 533     FILE *f;
 534     const char *ext;
 535     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 536
 537     if (!lut3d->file) {
 538         set_identity_matrix(lut3d, 32);
 539         return 0;
 540     }
 541
 542     f = fopen(lut3d->file, "r");
 543     if (!f) {
 544         ret = AVERROR(errno);
 545         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut3d->file, av_err2str(ret));
 546         return ret;
 547     }
 548
 549     ext = strrchr(lut3d->file, '.');
 550     if (!ext) {
 551         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
 552         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 553         goto end;
 554     }
 555     ext++;
 556
 557     if (!av_strcasecmp(ext, "dat")) {
 558         lut3d->lutsize = 33;
 559         ret = parse_dat(ctx, f);
 560     } else if (!av_strcasecmp(ext, "3dl")) {
 561         ret = parse_3dl(ctx, f);
 562     } else if (!av_strcasecmp(ext, "cube")) {
 563         ret = parse_cube(ctx, f);
 564     } else if (!av_strcasecmp(ext, "m3d")) {
 565         ret = parse_m3d(ctx, f);
 566     } else {
 567         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
 568         ret = AVERROR(EINVAL);
 569     }
 570
 571     if (!ret && !lut3d->lutsize) {
 572         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "3D LUT is empty\n");
 573         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 574     }
 575
 576 end:
 577     fclose(f);
 578     return ret;
 579 }
 580
 581 static const AVFilterPad lut3d_inputs[] = {
 582     {
 583         .name         = "default",
 584         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 585         .filter_frame = filter_frame,
 586         .config_props = config_input,
 587     },
 588     { NULL }
 589 };
 590
 591 static const AVFilterPad lut3d_outputs[] = {
 592      {
 593          .name = "default",
 594          .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 595      },
 596      { NULL }
 597 };
 598
 599 AVFilter ff_vf_lut3d = {
 600     .name          = "lut3d",
 601     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 3D LUT."),
 602     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
 603     .init          = lut3d_init,
 604     .query_formats = query_formats,
 605     .inputs        = lut3d_inputs,
 606     .outputs       = lut3d_outputs,
 607     .priv_class    = &lut3d_class,
 608     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
 609 };
 610 #endif
 611
 612 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
 613
 614 static void update_clut(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
 615 {
 616     const uint8_t *data = frame->data[0];
 617     const int linesize  = frame->linesize[0];
 618     const int w = lut3d->clut_width;
 619     const int step = lut3d->clut_step;
 620     const uint8_t *rgba_map = lut3d->clut_rgba_map;
 621     const int level = lut3d->lutsize;
 622
 623 #define LOAD_CLUT(nbits) do {                                           \
 624     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
 625                                                                         \
 626     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
 627         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
 628             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
 629                 const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)  \
 630                     (data + y*linesize + x*step);                       \
 631                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];              \
 632                 vec->r = src[rgba_map[0]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 633                 vec->g = src[rgba_map[1]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 634                 vec->b = src[rgba_map[2]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 635                 if (++x == w) {                                         \
 636                     x = 0;                                              \
 637                     y++;                                                \
 638                 }                                                       \
 639             }                                                           \
 640         }                                                               \
 641     }                                                                   \
 642 } while (0)
 643
 644     if (!lut3d->clut_is16bit) LOAD_CLUT(8);
 645     else                      LOAD_CLUT(16);
 646 }
 647
 648
 649 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 650 {
 651     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 652     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 653     int ret;
 654
 655     outlink->w = ctx->inputs[0]->w;
 656     outlink->h = ctx->inputs[0]->h;
 657     outlink->time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
 658     if ((ret = ff_dualinput_init(ctx, &lut3d->dinput)) < 0)
 659         return ret;
 660     return 0;
 661 }
 662
 663 static int filter_frame_hald(AVFilterLink *inlink, AVFrame *inpicref)
 664 {
 665     LUT3DContext *s = inlink->dst->priv;
 666     return ff_dualinput_filter_frame(&s->dinput, inlink, inpicref);
 667 }
 668
 669 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 670 {
 671     LUT3DContext *s = outlink->src->priv;
 672     return ff_dualinput_request_frame(&s->dinput, outlink);
 673 }
 674
 675 static int config_clut(AVFilterLink *inlink)
 676 {
 677     int size, level, w, h;
 678     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 679     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 680     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 681
 682     lut3d->clut_is16bit = 0;
 683     switch (inlink->format) {
 684     case AV_PIX_FMT_RGB48:
 685     case AV_PIX_FMT_BGR48:
 686     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
 687     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
 688         lut3d->clut_is16bit = 1;
 689     }
 690
 691     lut3d->clut_step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
 692     ff_fill_rgba_map(lut3d->clut_rgba_map, inlink->format);
 693
 694     if (inlink->w > inlink->h)
 695         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding on the right (%dpx) of the "
 696                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->w - inlink->h);
 697     else if (inlink->w < inlink->h)
 698         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding at the bottom (%dpx) of the "
 699                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->h - inlink->w);
 700     lut3d->clut_width = w = h = FFMIN(inlink->w, inlink->h);
 701
 702     for (level = 1; level*level*level < w; level++);
 703     size = level*level*level;
 704     if (size != w) {
 705         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "The Hald CLUT width does not match the level\n");
 706         return AVERROR_INVALIDDATA;
 707     }
 708     av_assert0(w == h && w == size);
 709     level *= level;
 710     if (level > MAX_LEVEL) {
 711         const int max_clut_level = sqrt(MAX_LEVEL);
 712         const int max_clut_size  = max_clut_level*max_clut_level*max_clut_level;
 713         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large Hald CLUT "
 714                "(maximum level is %d, or %dx%d CLUT)\n",
 715                max_clut_level, max_clut_size, max_clut_size);
 716         return AVERROR(EINVAL);
 717     }
 718     lut3d->lutsize = level;
 719
 720     return 0;
 721 }
 722
 723 static AVFrame *update_apply_clut(AVFilterContext *ctx, AVFrame *main,
 724                                   const AVFrame *second)
 725 {
 726     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 727     update_clut(ctx->priv, second);
 728     return apply_lut(inlink, main);
 729 }
 730
 731 static av_cold int haldclut_init(AVFilterContext *ctx)
 732 {
 733     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 734     lut3d->dinput.process = update_apply_clut;
 735     return 0;
 736 }
 737
 738 static av_cold void haldclut_uninit(AVFilterContext *ctx)
 739 {
 740     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 741     ff_dualinput_uninit(&lut3d->dinput);
 742 }
 743
 744 static const AVOption haldclut_options[] = {
 745     { "shortest",   "force termination when the shortest input terminates", OFFSET(dinput.shortest),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 746     { "repeatlast", "continue applying the last clut after eos",            OFFSET(dinput.repeatlast), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 0, 1, FLAGS },
 747     COMMON_OPTIONS
 748 };
 749
 750 AVFILTER_DEFINE_CLASS(haldclut);
 751
 752 static const AVFilterPad haldclut_inputs[] = {
 753     {
 754         .name         = "main",
 755         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 756         .filter_frame = filter_frame_hald,
 757         .config_props = config_input,
 758     },{
 759         .name         = "clut",
 760         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 761         .filter_frame = filter_frame_hald,
 762         .config_props = config_clut,
 763     },
 764     { NULL }
 765 };
 766
 767 static const AVFilterPad haldclut_outputs[] = {
 768     {
 769         .name          = "default",
 770         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 771         .request_frame = request_frame,
 772         .config_props  = config_output,
 773     },
 774     { NULL }
 775 };
 776
 777 AVFilter ff_vf_haldclut = {
 778     .name          = "haldclut",
 779     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a Hald CLUT."),
 780     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
 781     .init          = haldclut_init,
 782     .uninit        = haldclut_uninit,
 783     .query_formats = query_formats,
 784     .inputs        = haldclut_inputs,
 785     .outputs       = haldclut_outputs,
 786     .priv_class    = &haldclut_class,
 787     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 788 };
 789 #endif