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_NONE
  80     };
  81
  82     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
  83 }
  84
  85 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
  86 {
  87     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
  88     MidEqualizerContext *s = fs->opaque;
  89     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
  90     AVFrame *out, *in0, *in1;
  91     int ret;
  92
  93     if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 0, &in0, 0)) < 0 ||
  94         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 1, &in1, 0)) < 0)
  95         return ret;
  96
  97     if (ctx->is_disabled) {
  98         out = av_frame_clone(in0);
  99         if (!out)
 100             return AVERROR(ENOMEM);
 101     } else {
 102         int p;
 103
 104         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 105         if (!out)
 106             return AVERROR(ENOMEM);
 107         av_frame_copy_props(out, in0);
 108
 109         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 110             if (!((1 << p) & s->planes)) {
 111                 av_image_copy_plane(out->data[p], out->linesize[p], in0->data[p], in0->linesize[p],
 112                                     s->width[0][p] * (1 + (s->histogram_size > 256)), s->height[0][p]);
 113                 continue;
 114             }
 115
 116             s->midequalizer(in0->data[p], in1->data[p],
 117                             out->data[p],
 118                             in0->linesize[p], in1->linesize[p],
 119                             out->linesize[p],
 120                             s->width[0][p], s->height[0][p],
 121                             s->width[1][p], s->height[1][p],
 122                             s->histogram[0], s->histogram[1],
 123                             s->cchange, s->histogram_size);
 124         }
 125     }
 126     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 127
 128     return ff_filter_frame(outlink, out);
 129 }
 130
 131 static void compute_histogram8(const uint8_t *src, ptrdiff_t linesize,
 132                                int w, int h, float *histogram, size_t hsize)
 133 {
 134     int y, x;
 135
 136     memset(histogram, 0, hsize * sizeof(*histogram));
 137
 138     for (y = 0; y < h; y++) {
 139         for (x = 0; x < w; x++) {
 140             histogram[src[x]] += 1;
 141         }
 142         src += linesize;
 143     }
 144
 145     for (x = 0; x < hsize - 1; x++) {
 146         histogram[x + 1] += histogram[x];
 147         histogram[x] /= hsize;
 148     }
 149     histogram[x] /= hsize;
 150 }
 151
 152 static void compute_histogram16(const uint16_t *src, ptrdiff_t linesize,
 153                                 int w, int h, float *histogram, size_t hsize)
 154 {
 155     int y, x;
 156
 157     memset(histogram, 0, hsize * sizeof(*histogram));
 158
 159     for (y = 0; y < h; y++) {
 160         for (x = 0; x < w; x++) {
 161             histogram[src[x]] += 1;
 162         }
 163         src += linesize;
 164     }
 165
 166     for (x = 0; x < hsize - 1; x++) {
 167         histogram[x + 1] += histogram[x];
 168         histogram[x] /= hsize;
 169     }
 170     histogram[x] /= hsize;
 171 }
 172
 173 static void compute_contrast_change(float *histogram1, float *histogram2,
 174                                     unsigned *cchange, size_t hsize)
 175 {
 176     int i;
 177
 178     for (i = 0; i < hsize; i++) {
 179         int j;
 180
 181         for (j = 0; j < hsize && histogram2[j] < histogram1[i]; j++);
 182
 183         cchange[i] = (i + j) / 2;
 184     }
 185 }
 186
 187 static void midequalizer8(const uint8_t *in0, const uint8_t *in1,
 188                           uint8_t *dst,
 189                           ptrdiff_t linesize1, ptrdiff_t linesize2,
 190                           ptrdiff_t dlinesize,
 191                           int w0, int h0,
 192                           int w1, int h1,
 193                           float *histogram1, float *histogram2,
 194                           unsigned *cchange,
 195                           size_t hsize)
 196 {
 197     int x, y;
 198
 199     compute_histogram8(in0, linesize1, w0, h0, histogram1, hsize);
 200     compute_histogram8(in1, linesize2, w1, h1, histogram2, hsize);
 201
 202     compute_contrast_change(histogram1, histogram2, cchange, hsize);
 203
 204     for (y = 0; y < h0; y++) {
 205         for (x = 0; x < w0; x++) {
 206             dst[x] = av_clip_uint8(cchange[in0[x]]);
 207         }
 208         dst += dlinesize;
 209         in0 += linesize1;
 210     }
 211 }
 212
 213 static void midequalizer16(const uint8_t *in0, const uint8_t *in1,
 214                            uint8_t *dst,
 215                            ptrdiff_t linesize1, ptrdiff_t linesize2,
 216                            ptrdiff_t dlinesize,
 217                            int w0, int h0,
 218                            int w1, int h1,
 219                            float *histogram1, float *histogram2,
 220                            unsigned *cchange,
 221                            size_t hsize)
 222 {
 223     const uint16_t *i = (const uint16_t *)in0;
 224     uint16_t *d = (uint16_t *)dst;
 225     int x, y;
 226
 227     compute_histogram16(i, linesize1 / 2, w0, h0, histogram1, hsize);
 228     compute_histogram16((const uint16_t *)in1, linesize2 / 2, w1, h1, histogram2, hsize);
 229
 230     compute_contrast_change(histogram1, histogram2, cchange, hsize);
 231
 232     for (y = 0; y < h0; y++) {
 233         for (x = 0; x < w0; x++) {
 234             d[x] = cchange[i[x]];
 235         }
 236         d += dlinesize / 2;
 237         i += linesize1 / 2;
 238     }
 239 }
 240
 241 static int config_input0(AVFilterLink *inlink)
 242 {
 243     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 244     MidEqualizerContext *s = ctx->priv;
 245     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 246     int vsub, hsub;
 247
 248     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 249
 250     hsub = desc->log2_chroma_w;
 251     vsub = desc->log2_chroma_h;
 252
 253     s->height[0][0] = s->height[0][3] = inlink->h;
 254     s->width[0][0]  = s->width[0][3]  = inlink->w;
 255     s->height[0][1] = s->height[0][2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub);
 256     s->width[0][1]  = s->width[0][2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, hsub);
 257
 258     s->histogram_size = 1 << desc->comp[0].depth;
 259
 260     s->histogram[0] = av_calloc(s->histogram_size, sizeof(float));
 261     s->histogram[1] = av_calloc(s->histogram_size, sizeof(float));
 262     s->cchange      = av_calloc(s->histogram_size, sizeof(unsigned));
 263     if (!s->histogram[0] || !s->histogram[1] || !s->cchange)
 264         return AVERROR(ENOMEM);
 265
 266     if (s->histogram_size == 256) {
 267         s->midequalizer = midequalizer8;
 268     } else {
 269         s->midequalizer = midequalizer16;
 270     }
 271
 272     return 0;
 273 }
 274
 275 static int config_input1(AVFilterLink *inlink)
 276 {
 277     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 278     MidEqualizerContext *s = ctx->priv;
 279     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 280     int vsub, hsub;
 281
 282     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 283
 284     hsub = desc->log2_chroma_w;
 285     vsub = desc->log2_chroma_h;
 286
 287     s->height[1][0] = s->height[1][3] = inlink->h;
 288     s->width[1][0]  = s->width[1][3]  = inlink->w;
 289     s->height[1][1] = s->height[1][2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub);
 290     s->width[1][1]  = s->width[1][2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, hsub);
 291
 292     return 0;
 293 }
 294
 295 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 296 {
 297     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 298     MidEqualizerContext *s = ctx->priv;
 299     AVFilterLink *in0 = ctx->inputs[0];
 300     AVFilterLink *in1 = ctx->inputs[1];
 301     FFFrameSyncIn *in;
 302     int ret;
 303
 304     if (in0->format != in1->format) {
 305         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "inputs must be of same pixel format\n");
 306         return AVERROR(EINVAL);
 307     }
 308
 309     outlink->w = in0->w;
 310     outlink->h = in0->h;
 311     outlink->sample_aspect_ratio = in0->sample_aspect_ratio;
 312     outlink->frame_rate = in0->frame_rate;
 313
 314     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, 2)) < 0)
 315         return ret;
 316
 317     in = s->fs.in;
 318     in[0].time_base = in0->time_base;
 319     in[1].time_base = in1->time_base;
 320     in[0].sync   = 1;
 321     in[0].before = EXT_STOP;
 322     in[0].after  = EXT_INFINITY;
 323     in[1].sync   = 1;
 324     in[1].before = EXT_STOP;
 325     in[1].after  = EXT_INFINITY;
 326     s->fs.opaque   = s;
 327     s->fs.on_event = process_frame;
 328
 329     ret = ff_framesync_configure(&s->fs);
 330     outlink->time_base = s->fs.time_base;
 331
 332     return ret;
 333 }
 334
 335 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 336 {
 337     MidEqualizerContext *s = ctx->priv;
 338     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 339 }
 340
 341 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 342 {
 343     MidEqualizerContext *s = ctx->priv;
 344
 345     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 346     av_freep(&s->histogram[0]);
 347     av_freep(&s->histogram[1]);
 348     av_freep(&s->cchange);
 349 }
 350
 351 static const AVFilterPad midequalizer_inputs[] = {
 352     {
 353         .name         = "in0",
 354         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 355         .config_props = config_input0,
 356     },
 357     {
 358         .name         = "in1",
 359         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 360         .config_props = config_input1,
 361     },
 362     { NULL }
 363 };
 364
 365 static const AVFilterPad midequalizer_outputs[] = {
 366     {
 367         .name          = "default",
 368         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 369         .config_props  = config_output,
 370     },
 371     { NULL }
 372 };
 373
 374 AVFilter ff_vf_midequalizer = {
 375     .name          = "midequalizer",
 376     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply Midway Equalization."),
 377     .priv_size     = sizeof(MidEqualizerContext),
 378     .uninit        = uninit,
 379     .query_formats = query_formats,
 380     .activate      = activate,
 381     .inputs        = midequalizer_inputs,
 382     .outputs       = midequalizer_outputs,
 383     .priv_class    = &midequalizer_class,
 384     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 385 };