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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2017 Paul B Mahol
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "libavutil/imgutils.h"
  22 #include "libavutil/pixdesc.h"
  23 #include "libavutil/opt.h"
  24 #include "avfilter.h"
  25 #include "formats.h"
  26 #include "internal.h"
  27 #include "video.h"
  28 #include "framesync.h"
  29
  30 typedef struct MidEqualizerContext {
  31     const AVClass *class;
  32     int width[2][4], height[2][4];
  33     int nb_planes;
  34     int planes;
  35     int histogram_size;
  36     float *histogram[2];
  37     unsigned *cchange;
  38     FFFrameSync fs;
  39
  40     void (*midequalizer)(const uint8_t *in0, const uint8_t *in1,
  41                          uint8_t *dst,
  42                          ptrdiff_t linesize1, ptrdiff_t linesize2,
  43                          ptrdiff_t dlinesize,
  44                          int w0, int h0,
  45                          int w1, int h1,
  46                          float *histogram1, float *histogram2,
  47                          unsigned *cchange, size_t hsize);
  48 } MidEqualizerContext;
  49
  50 #define OFFSET(x) offsetof(MidEqualizerContext, x)
  51 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  52
  53 static const AVOption midequalizer_options[] = {
  54     { "planes", "set planes", OFFSET(planes), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0xF}, 0, 0xF, FLAGS },
  55     { NULL }
  56 };
  57
  58 AVFILTER_DEFINE_CLASS(midequalizer);
  59
  60 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  61 {
  62     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  63         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUV440P,
  64         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
  65         AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUV420P,
  66         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
  67         AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV410P,
  68         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRAP,
  69         AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GRAY9, AV_PIX_FMT_GRAY10, AV_PIX_FMT_GRAY12, AV_PIX_FMT_GRAY14,
  70         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
  71         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
  72         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12,
  73         AV_PIX_FMT_YUV420P14, AV_PIX_FMT_YUV422P14, AV_PIX_FMT_YUV444P14,
  74         AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10, AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14,
  75         AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P9,
  76         AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P10,
  77         AV_PIX_FMT_YUVA422P12, AV_PIX_FMT_YUVA444P12,
  78         AV_PIX_FMT_GBRAP10, AV_PIX_FMT_GBRAP12,
  79         AV_PIX_FMT_YUV420P16,  AV_PIX_FMT_YUV422P16,  AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  80         AV_PIX_FMT_YUVA420P16, AV_PIX_FMT_YUVA422P16, AV_PIX_FMT_YUVA444P16,
  81         AV_PIX_FMT_GBRP16, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
  82         AV_PIX_FMT_GRAY16,
  83         AV_PIX_FMT_NONE
  84     };
  85
  86     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
  87 }
  88
  89 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
  90 {
  91     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
  92     MidEqualizerContext *s = fs->opaque;
  93     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
  94     AVFrame *out, *in0, *in1;
  95     int ret;
  96
  97     if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 0, &in0, 0)) < 0 ||
  98         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 1, &in1, 0)) < 0)
  99         return ret;
 100
 101     if (ctx->is_disabled) {
 102         out = av_frame_clone(in0);
 103         if (!out)
 104             return AVERROR(ENOMEM);
 105     } else {
 106         int p;
 107
 108         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 109         if (!out)
 110             return AVERROR(ENOMEM);
 111         av_frame_copy_props(out, in0);
 112
 113         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 114             if (!((1 << p) & s->planes)) {
 115                 av_image_copy_plane(out->data[p], out->linesize[p], in0->data[p], in0->linesize[p],
 116                                     s->width[0][p] * (1 + (s->histogram_size > 256)), s->height[0][p]);
 117                 continue;
 118             }
 119
 120             s->midequalizer(in0->data[p], in1->data[p],
 121                             out->data[p],
 122                             in0->linesize[p], in1->linesize[p],
 123                             out->linesize[p],
 124                             s->width[0][p], s->height[0][p],
 125                             s->width[1][p], s->height[1][p],
 126                             s->histogram[0], s->histogram[1],
 127                             s->cchange, s->histogram_size);
 128         }
 129     }
 130     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 131
 132     return ff_filter_frame(outlink, out);
 133 }
 134
 135 static void compute_histogram8(const uint8_t *src, ptrdiff_t linesize,
 136                                int w, int h, float *histogram, size_t hsize)
 137 {
 138     int y, x;
 139
 140     memset(histogram, 0, hsize * sizeof(*histogram));
 141
 142     for (y = 0; y < h; y++) {
 143         for (x = 0; x < w; x++) {
 144             histogram[src[x]] += 1;
 145         }
 146         src += linesize;
 147     }
 148
 149     for (x = 0; x < hsize - 1; x++) {
 150         histogram[x + 1] += histogram[x];
 151         histogram[x] /= hsize;
 152     }
 153     histogram[x] /= hsize;
 154 }
 155
 156 static void compute_histogram16(const uint16_t *src, ptrdiff_t linesize,
 157                                 int w, int h, float *histogram, size_t hsize)
 158 {
 159     int y, x;
 160
 161     memset(histogram, 0, hsize * sizeof(*histogram));
 162
 163     for (y = 0; y < h; y++) {
 164         for (x = 0; x < w; x++) {
 165             histogram[src[x]] += 1;
 166         }
 167         src += linesize;
 168     }
 169
 170     for (x = 0; x < hsize - 1; x++) {
 171         histogram[x + 1] += histogram[x];
 172         histogram[x] /= hsize;
 173     }
 174     histogram[x] /= hsize;
 175 }
 176
 177 static void compute_contrast_change(float *histogram1, float *histogram2,
 178                                     unsigned *cchange, size_t hsize)
 179 {
 180     int i;
 181
 182     for (i = 0; i < hsize; i++) {
 183         int j;
 184
 185         for (j = 0; j < hsize && histogram2[j] < histogram1[i]; j++);
 186
 187         cchange[i] = (i + j) / 2;
 188     }
 189 }
 190
 191 static void midequalizer8(const uint8_t *in0, const uint8_t *in1,
 192                           uint8_t *dst,
 193                           ptrdiff_t linesize1, ptrdiff_t linesize2,
 194                           ptrdiff_t dlinesize,
 195                           int w0, int h0,
 196                           int w1, int h1,
 197                           float *histogram1, float *histogram2,
 198                           unsigned *cchange,
 199                           size_t hsize)
 200 {
 201     int x, y;
 202
 203     compute_histogram8(in0, linesize1, w0, h0, histogram1, hsize);
 204     compute_histogram8(in1, linesize2, w1, h1, histogram2, hsize);
 205
 206     compute_contrast_change(histogram1, histogram2, cchange, hsize);
 207
 208     for (y = 0; y < h0; y++) {
 209         for (x = 0; x < w0; x++) {
 210             dst[x] = av_clip_uint8(cchange[in0[x]]);
 211         }
 212         dst += dlinesize;
 213         in0 += linesize1;
 214     }
 215 }
 216
 217 static void midequalizer16(const uint8_t *in0, const uint8_t *in1,
 218                            uint8_t *dst,
 219                            ptrdiff_t linesize1, ptrdiff_t linesize2,
 220                            ptrdiff_t dlinesize,
 221                            int w0, int h0,
 222                            int w1, int h1,
 223                            float *histogram1, float *histogram2,
 224                            unsigned *cchange,
 225                            size_t hsize)
 226 {
 227     const uint16_t *i = (const uint16_t *)in0;
 228     uint16_t *d = (uint16_t *)dst;
 229     int x, y;
 230
 231     compute_histogram16(i, linesize1 / 2, w0, h0, histogram1, hsize);
 232     compute_histogram16((const uint16_t *)in1, linesize2 / 2, w1, h1, histogram2, hsize);
 233
 234     compute_contrast_change(histogram1, histogram2, cchange, hsize);
 235
 236     for (y = 0; y < h0; y++) {
 237         for (x = 0; x < w0; x++) {
 238             d[x] = cchange[i[x]];
 239         }
 240         d += dlinesize / 2;
 241         i += linesize1 / 2;
 242     }
 243 }
 244
 245 static int config_input0(AVFilterLink *inlink)
 246 {
 247     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 248     MidEqualizerContext *s = ctx->priv;
 249     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 250     int vsub, hsub;
 251
 252     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 253
 254     hsub = desc->log2_chroma_w;
 255     vsub = desc->log2_chroma_h;
 256
 257     s->height[0][0] = s->height[0][3] = inlink->h;
 258     s->width[0][0]  = s->width[0][3]  = inlink->w;
 259     s->height[0][1] = s->height[0][2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub);
 260     s->width[0][1]  = s->width[0][2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, hsub);
 261
 262     s->histogram_size = 1 << desc->comp[0].depth;
 263
 264     s->histogram[0] = av_calloc(s->histogram_size, sizeof(float));
 265     s->histogram[1] = av_calloc(s->histogram_size, sizeof(float));
 266     s->cchange      = av_calloc(s->histogram_size, sizeof(unsigned));
 267     if (!s->histogram[0] || !s->histogram[1] || !s->cchange)
 268         return AVERROR(ENOMEM);
 269
 270     if (s->histogram_size == 256) {
 271         s->midequalizer = midequalizer8;
 272     } else {
 273         s->midequalizer = midequalizer16;
 274     }
 275
 276     return 0;
 277 }
 278
 279 static int config_input1(AVFilterLink *inlink)
 280 {
 281     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 282     MidEqualizerContext *s = ctx->priv;
 283     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 284     int vsub, hsub;
 285
 286     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 287
 288     hsub = desc->log2_chroma_w;
 289     vsub = desc->log2_chroma_h;
 290
 291     s->height[1][0] = s->height[1][3] = inlink->h;
 292     s->width[1][0]  = s->width[1][3]  = inlink->w;
 293     s->height[1][1] = s->height[1][2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub);
 294     s->width[1][1]  = s->width[1][2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, hsub);
 295
 296     return 0;
 297 }
 298
 299 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 300 {
 301     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 302     MidEqualizerContext *s = ctx->priv;
 303     AVFilterLink *in0 = ctx->inputs[0];
 304     AVFilterLink *in1 = ctx->inputs[1];
 305     FFFrameSyncIn *in;
 306     int ret;
 307
 308     if (in0->format != in1->format) {
 309         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "inputs must be of same pixel format\n");
 310         return AVERROR(EINVAL);
 311     }
 312
 313     outlink->w = in0->w;
 314     outlink->h = in0->h;
 315     outlink->sample_aspect_ratio = in0->sample_aspect_ratio;
 316     outlink->frame_rate = in0->frame_rate;
 317
 318     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, 2)) < 0)
 319         return ret;
 320
 321     in = s->fs.in;
 322     in[0].time_base = in0->time_base;
 323     in[1].time_base = in1->time_base;
 324     in[0].sync   = 1;
 325     in[0].before = EXT_STOP;
 326     in[0].after  = EXT_INFINITY;
 327     in[1].sync   = 1;
 328     in[1].before = EXT_STOP;
 329     in[1].after  = EXT_INFINITY;
 330     s->fs.opaque   = s;
 331     s->fs.on_event = process_frame;
 332
 333     ret = ff_framesync_configure(&s->fs);
 334     outlink->time_base = s->fs.time_base;
 335
 336     return ret;
 337 }
 338
 339 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 340 {
 341     MidEqualizerContext *s = ctx->priv;
 342     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 343 }
 344
 345 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 346 {
 347     MidEqualizerContext *s = ctx->priv;
 348
 349     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 350     av_freep(&s->histogram[0]);
 351     av_freep(&s->histogram[1]);
 352     av_freep(&s->cchange);
 353 }
 354
 355 static const AVFilterPad midequalizer_inputs[] = {
 356     {
 357         .name         = "in0",
 358         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 359         .config_props = config_input0,
 360     },
 361     {
 362         .name         = "in1",
 363         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 364         .config_props = config_input1,
 365     },
 366     { NULL }
 367 };
 368
 369 static const AVFilterPad midequalizer_outputs[] = {
 370     {
 371         .name          = "default",
 372         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 373         .config_props  = config_output,
 374     },
 375     { NULL }
 376 };
 377
 378 const AVFilter ff_vf_midequalizer = {
 379     .name          = "midequalizer",
 380     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply Midway Equalization."),
 381     .priv_size     = sizeof(MidEqualizerContext),
 382     .uninit        = uninit,
 383     .query_formats = query_formats,
 384     .activate      = activate,
 385     .inputs        = midequalizer_inputs,
 386     .outputs       = midequalizer_outputs,
 387     .priv_class    = &midequalizer_class,
 388     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 389 };