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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2010 Stefano Sabatini
   3  * Copyright (c) 2010 Baptiste Coudurier
   4  * Copyright (c) 2007 Bobby Bingham
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * overlay one video on top of another
  26  */
  27
  28 #include "avfilter.h"
  29 #include "formats.h"
  30 #include "libavutil/common.h"
  31 #include "libavutil/eval.h"
  32 #include "libavutil/avstring.h"
  33 #include "libavutil/pixdesc.h"
  34 #include "libavutil/imgutils.h"
  35 #include "libavutil/mathematics.h"
  36 #include "libavutil/opt.h"
  37 #include "libavutil/timestamp.h"
  38 #include "internal.h"
  39 #include "drawutils.h"
  40 #include "framesync.h"
  41 #include "video.h"
  42
  43 static const char *const var_names[] = {
  44     "main_w",    "W", ///< width  of the main    video
  45     "main_h",    "H", ///< height of the main    video
  46     "overlay_w", "w", ///< width  of the overlay video
  47     "overlay_h", "h", ///< height of the overlay video
  48     "hsub",
  49     "vsub",
  50     "x",
  51     "y",
  52     "n",            ///< number of frame
  53     "pos",          ///< position in the file
  54     "t",            ///< timestamp expressed in seconds
  55     NULL
  56 };
  57
  58 enum var_name {
  59     VAR_MAIN_W,    VAR_MW,
  60     VAR_MAIN_H,    VAR_MH,
  61     VAR_OVERLAY_W, VAR_OW,
  62     VAR_OVERLAY_H, VAR_OH,
  63     VAR_HSUB,
  64     VAR_VSUB,
  65     VAR_X,
  66     VAR_Y,
  67     VAR_N,
  68     VAR_POS,
  69     VAR_T,
  70     VAR_VARS_NB
  71 };
  72
  73 #define MAIN    0
  74 #define OVERLAY 1
  75
  76 #define R 0
  77 #define G 1
  78 #define B 2
  79 #define A 3
  80
  81 #define Y 0
  82 #define U 1
  83 #define V 2
  84
  85 enum EvalMode {
  86     EVAL_MODE_INIT,
  87     EVAL_MODE_FRAME,
  88     EVAL_MODE_NB
  89 };
  90
  91 enum OverlayFormat {
  92     OVERLAY_FORMAT_YUV420,
  93     OVERLAY_FORMAT_YUV422,
  94     OVERLAY_FORMAT_YUV444,
  95     OVERLAY_FORMAT_RGB,
  96     OVERLAY_FORMAT_GBRP,
  97     OVERLAY_FORMAT_AUTO,
  98     OVERLAY_FORMAT_NB
  99 };
 100
 101 typedef struct OverlayContext {
 102     const AVClass *class;
 103     int x, y;                   ///< position of overlaid picture
 104
 105     uint8_t main_is_packed_rgb;
 106     uint8_t main_rgba_map[4];
 107     uint8_t main_has_alpha;
 108     uint8_t overlay_is_packed_rgb;
 109     uint8_t overlay_rgba_map[4];
 110     uint8_t overlay_has_alpha;
 111     int format;                 ///< OverlayFormat
 112     int eval_mode;              ///< EvalMode
 113
 114     FFFrameSync fs;
 115
 116     int main_pix_step[4];       ///< steps per pixel for each plane of the main output
 117     int overlay_pix_step[4];    ///< steps per pixel for each plane of the overlay
 118     int hsub, vsub;             ///< chroma subsampling values
 119     const AVPixFmtDescriptor *main_desc; ///< format descriptor for main input
 120
 121     double var_values[VAR_VARS_NB];
 122     char *x_expr, *y_expr;
 123
 124     AVExpr *x_pexpr, *y_pexpr;
 125
 126     void (*blend_image)(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y);
 127 } OverlayContext;
 128
 129 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 130 {
 131     OverlayContext *s = ctx->priv;
 132
 133     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 134     av_expr_free(s->x_pexpr); s->x_pexpr = NULL;
 135     av_expr_free(s->y_pexpr); s->y_pexpr = NULL;
 136 }
 137
 138 static inline int normalize_xy(double d, int chroma_sub)
 139 {
 140     if (isnan(d))
 141         return INT_MAX;
 142     return (int)d & ~((1 << chroma_sub) - 1);
 143 }
 144
 145 static void eval_expr(AVFilterContext *ctx)
 146 {
 147     OverlayContext *s = ctx->priv;
 148
 149     s->var_values[VAR_X] = av_expr_eval(s->x_pexpr, s->var_values, NULL);
 150     s->var_values[VAR_Y] = av_expr_eval(s->y_pexpr, s->var_values, NULL);
 151     s->var_values[VAR_X] = av_expr_eval(s->x_pexpr, s->var_values, NULL);
 152     s->x = normalize_xy(s->var_values[VAR_X], s->hsub);
 153     s->y = normalize_xy(s->var_values[VAR_Y], s->vsub);
 154 }
 155
 156 static int set_expr(AVExpr **pexpr, const char *expr, const char *option, void *log_ctx)
 157 {
 158     int ret;
 159     AVExpr *old = NULL;
 160
 161     if (*pexpr)
 162         old = *pexpr;
 163     ret = av_expr_parse(pexpr, expr, var_names,
 164                         NULL, NULL, NULL, NULL, 0, log_ctx);
 165     if (ret < 0) {
 166         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR,
 167                "Error when evaluating the expression '%s' for %s\n",
 168                expr, option);
 169         *pexpr = old;
 170         return ret;
 171     }
 172
 173     av_expr_free(old);
 174     return 0;
 175 }
 176
 177 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
 178                            char *res, int res_len, int flags)
 179 {
 180     OverlayContext *s = ctx->priv;
 181     int ret;
 182
 183     if      (!strcmp(cmd, "x"))
 184         ret = set_expr(&s->x_pexpr, args, cmd, ctx);
 185     else if (!strcmp(cmd, "y"))
 186         ret = set_expr(&s->y_pexpr, args, cmd, ctx);
 187     else
 188         ret = AVERROR(ENOSYS);
 189
 190     if (ret < 0)
 191         return ret;
 192
 193     if (s->eval_mode == EVAL_MODE_INIT) {
 194         eval_expr(ctx);
 195         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "x:%f xi:%d y:%f yi:%d\n",
 196                s->var_values[VAR_X], s->x,
 197                s->var_values[VAR_Y], s->y);
 198     }
 199     return ret;
 200 }
 201
 202 static const enum AVPixelFormat alpha_pix_fmts[] = {
 203     AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 204     AV_PIX_FMT_ARGB, AV_PIX_FMT_ABGR, AV_PIX_FMT_RGBA,
 205     AV_PIX_FMT_BGRA, AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_NONE
 206 };
 207
 208 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 209 {
 210     OverlayContext *s = ctx->priv;
 211
 212     /* overlay formats contains alpha, for avoiding conversion with alpha information loss */
 213     static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_yuv420[] = {
 214         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 215         AV_PIX_FMT_NV12, AV_PIX_FMT_NV21,
 216         AV_PIX_FMT_NONE
 217     };
 218     static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_yuv420[] = {
 219         AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_NONE
 220     };
 221
 222     static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_yuv422[] = {
 223         AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_NONE
 224     };
 225     static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_yuv422[] = {
 226         AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_NONE
 227     };
 228
 229     static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_yuv444[] = {
 230         AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_NONE
 231     };
 232     static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_yuv444[] = {
 233         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_NONE
 234     };
 235
 236     static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_gbrp[] = {
 237         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_NONE
 238     };
 239     static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_gbrp[] = {
 240         AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_NONE
 241     };
 242
 243     static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_rgb[] = {
 244         AV_PIX_FMT_ARGB,  AV_PIX_FMT_RGBA,
 245         AV_PIX_FMT_ABGR,  AV_PIX_FMT_BGRA,
 246         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24,
 247         AV_PIX_FMT_NONE
 248     };
 249     static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_rgb[] = {
 250         AV_PIX_FMT_ARGB,  AV_PIX_FMT_RGBA,
 251         AV_PIX_FMT_ABGR,  AV_PIX_FMT_BGRA,
 252         AV_PIX_FMT_NONE
 253     };
 254
 255     AVFilterFormats *main_formats = NULL;
 256     AVFilterFormats *overlay_formats = NULL;
 257     int ret;
 258
 259     switch (s->format) {
 260     case OVERLAY_FORMAT_YUV420:
 261         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_yuv420)) ||
 262             !(overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_yuv420))) {
 263                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 264                 goto fail;
 265             }
 266         break;
 267     case OVERLAY_FORMAT_YUV422:
 268         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_yuv422)) ||
 269             !(overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_yuv422))) {
 270                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 271                 goto fail;
 272             }
 273         break;
 274     case OVERLAY_FORMAT_YUV444:
 275         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_yuv444)) ||
 276             !(overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_yuv444))) {
 277                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 278                 goto fail;
 279             }
 280         break;
 281     case OVERLAY_FORMAT_RGB:
 282         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_rgb)) ||
 283             !(overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_rgb))) {
 284                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 285                 goto fail;
 286             }
 287         break;
 288     case OVERLAY_FORMAT_GBRP:
 289         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_gbrp)) ||
 290             !(overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_gbrp))) {
 291                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 292                 goto fail;
 293             }
 294         break;
 295     case OVERLAY_FORMAT_AUTO:
 296         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(alpha_pix_fmts))) {
 297                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 298                 goto fail;
 299             }
 300         break;
 301     default:
 302         av_assert0(0);
 303     }
 304
 305     if (s->format == OVERLAY_FORMAT_AUTO) {
 306         ret = ff_set_common_formats(ctx, main_formats);
 307         if (ret < 0)
 308             goto fail;
 309     } else {
 310         if ((ret = ff_formats_ref(main_formats   , &ctx->inputs[MAIN]->out_formats   )) < 0 ||
 311             (ret = ff_formats_ref(overlay_formats, &ctx->inputs[OVERLAY]->out_formats)) < 0 ||
 312             (ret = ff_formats_ref(main_formats   , &ctx->outputs[MAIN]->in_formats   )) < 0)
 313                 goto fail;
 314     }
 315
 316     return 0;
 317 fail:
 318     if (main_formats)
 319         av_freep(&main_formats->formats);
 320     av_freep(&main_formats);
 321     if (overlay_formats)
 322         av_freep(&overlay_formats->formats);
 323     av_freep(&overlay_formats);
 324     return ret;
 325 }
 326
 327 static int config_input_overlay(AVFilterLink *inlink)
 328 {
 329     AVFilterContext *ctx  = inlink->dst;
 330     OverlayContext  *s = inlink->dst->priv;
 331     int ret;
 332     const AVPixFmtDescriptor *pix_desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 333
 334     av_image_fill_max_pixsteps(s->overlay_pix_step, NULL, pix_desc);
 335
 336     /* Finish the configuration by evaluating the expressions
 337        now when both inputs are configured. */
 338     s->var_values[VAR_MAIN_W   ] = s->var_values[VAR_MW] = ctx->inputs[MAIN   ]->w;
 339     s->var_values[VAR_MAIN_H   ] = s->var_values[VAR_MH] = ctx->inputs[MAIN   ]->h;
 340     s->var_values[VAR_OVERLAY_W] = s->var_values[VAR_OW] = ctx->inputs[OVERLAY]->w;
 341     s->var_values[VAR_OVERLAY_H] = s->var_values[VAR_OH] = ctx->inputs[OVERLAY]->h;
 342     s->var_values[VAR_HSUB]  = 1<<pix_desc->log2_chroma_w;
 343     s->var_values[VAR_VSUB]  = 1<<pix_desc->log2_chroma_h;
 344     s->var_values[VAR_X]     = NAN;
 345     s->var_values[VAR_Y]     = NAN;
 346     s->var_values[VAR_N]     = 0;
 347     s->var_values[VAR_T]     = NAN;
 348     s->var_values[VAR_POS]   = NAN;
 349
 350     if ((ret = set_expr(&s->x_pexpr,      s->x_expr,      "x",      ctx)) < 0 ||
 351         (ret = set_expr(&s->y_pexpr,      s->y_expr,      "y",      ctx)) < 0)
 352         return ret;
 353
 354     s->overlay_is_packed_rgb =
 355         ff_fill_rgba_map(s->overlay_rgba_map, inlink->format) >= 0;
 356     s->overlay_has_alpha = ff_fmt_is_in(inlink->format, alpha_pix_fmts);
 357
 358     if (s->eval_mode == EVAL_MODE_INIT) {
 359         eval_expr(ctx);
 360         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "x:%f xi:%d y:%f yi:%d\n",
 361                s->var_values[VAR_X], s->x,
 362                s->var_values[VAR_Y], s->y);
 363     }
 364
 365     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE,
 366            "main w:%d h:%d fmt:%s overlay w:%d h:%d fmt:%s\n",
 367            ctx->inputs[MAIN]->w, ctx->inputs[MAIN]->h,
 368            av_get_pix_fmt_name(ctx->inputs[MAIN]->format),
 369            ctx->inputs[OVERLAY]->w, ctx->inputs[OVERLAY]->h,
 370            av_get_pix_fmt_name(ctx->inputs[OVERLAY]->format));
 371     return 0;
 372 }
 373
 374 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 375 {
 376     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 377     OverlayContext *s = ctx->priv;
 378     int ret;
 379
 380     if ((ret = ff_framesync_init_dualinput(&s->fs, ctx)) < 0)
 381         return ret;
 382
 383     outlink->w = ctx->inputs[MAIN]->w;
 384     outlink->h = ctx->inputs[MAIN]->h;
 385     outlink->time_base = ctx->inputs[MAIN]->time_base;
 386
 387     return ff_framesync_configure(&s->fs);
 388 }
 389
 390 // divide by 255 and round to nearest
 391 // apply a fast variant: (X+127)/255 = ((X+127)*257+257)>>16 = ((X+128)*257)>>16
 392 #define FAST_DIV255(x) ((((x) + 128) * 257) >> 16)
 393
 394 // calculate the unpremultiplied alpha, applying the general equation:
 395 // alpha = alpha_overlay / ( (alpha_main + alpha_overlay) - (alpha_main * alpha_overlay) )
 396 // (((x) << 16) - ((x) << 9) + (x)) is a faster version of: 255 * 255 * x
 397 // ((((x) + (y)) << 8) - ((x) + (y)) - (y) * (x)) is a faster version of: 255 * (x + y)
 398 #define UNPREMULTIPLY_ALPHA(x, y) ((((x) << 16) - ((x) << 9) + (x)) / ((((x) + (y)) << 8) - ((x) + (y)) - (y) * (x)))
 399
 400 /**
 401  * Blend image in src to destination buffer dst at position (x, y).
 402  */
 403
 404 static void blend_image_packed_rgb(AVFilterContext *ctx,
 405                                    AVFrame *dst, const AVFrame *src,
 406                                    int main_has_alpha, int x, int y)
 407 {
 408     OverlayContext *s = ctx->priv;
 409     int i, imax, j, jmax;
 410     const int src_w = src->width;
 411     const int src_h = src->height;
 412     const int dst_w = dst->width;
 413     const int dst_h = dst->height;
 414     uint8_t alpha;          ///< the amount of overlay to blend on to main
 415     const int dr = s->main_rgba_map[R];
 416     const int dg = s->main_rgba_map[G];
 417     const int db = s->main_rgba_map[B];
 418     const int da = s->main_rgba_map[A];
 419     const int dstep = s->main_pix_step[0];
 420     const int sr = s->overlay_rgba_map[R];
 421     const int sg = s->overlay_rgba_map[G];
 422     const int sb = s->overlay_rgba_map[B];
 423     const int sa = s->overlay_rgba_map[A];
 424     const int sstep = s->overlay_pix_step[0];
 425     uint8_t *S, *sp, *d, *dp;
 426
 427     i = FFMAX(-y, 0);
 428     sp = src->data[0] + i     * src->linesize[0];
 429     dp = dst->data[0] + (y+i) * dst->linesize[0];
 430
 431     for (imax = FFMIN(-y + dst_h, src_h); i < imax; i++) {
 432         j = FFMAX(-x, 0);
 433         S = sp + j     * sstep;
 434         d = dp + (x+j) * dstep;
 435
 436         for (jmax = FFMIN(-x + dst_w, src_w); j < jmax; j++) {
 437             alpha = S[sa];
 438
 439             // if the main channel has an alpha channel, alpha has to be calculated
 440             // to create an un-premultiplied (straight) alpha value
 441             if (main_has_alpha && alpha != 0 && alpha != 255) {
 442                 uint8_t alpha_d = d[da];
 443                 alpha = UNPREMULTIPLY_ALPHA(alpha, alpha_d);
 444             }
 445
 446             switch (alpha) {
 447             case 0:
 448                 break;
 449             case 255:
 450                 d[dr] = S[sr];
 451                 d[dg] = S[sg];
 452                 d[db] = S[sb];
 453                 break;
 454             default:
 455                 // main_value = main_value * (1 - alpha) + overlay_value * alpha
 456                 // since alpha is in the range 0-255, the result must divided by 255
 457                 d[dr] = FAST_DIV255(d[dr] * (255 - alpha) + S[sr] * alpha);
 458                 d[dg] = FAST_DIV255(d[dg] * (255 - alpha) + S[sg] * alpha);
 459                 d[db] = FAST_DIV255(d[db] * (255 - alpha) + S[sb] * alpha);
 460             }
 461             if (main_has_alpha) {
 462                 switch (alpha) {
 463                 case 0:
 464                     break;
 465                 case 255:
 466                     d[da] = S[sa];
 467                     break;
 468                 default:
 469                     // apply alpha compositing: main_alpha += (1-main_alpha) * overlay_alpha
 470                     d[da] += FAST_DIV255((255 - d[da]) * S[sa]);
 471                 }
 472             }
 473             d += dstep;
 474             S += sstep;
 475         }
 476         dp += dst->linesize[0];
 477         sp += src->linesize[0];
 478     }
 479 }
 480
 481 static av_always_inline void blend_plane(AVFilterContext *ctx,
 482                                          AVFrame *dst, const AVFrame *src,
 483                                          int src_w, int src_h,
 484                                          int dst_w, int dst_h,
 485                                          int i, int hsub, int vsub,
 486                                          int x, int y,
 487                                          int main_has_alpha,
 488                                          int dst_plane,
 489                                          int dst_offset,
 490                                          int dst_step)
 491 {
 492     int src_wp = AV_CEIL_RSHIFT(src_w, hsub);
 493     int src_hp = AV_CEIL_RSHIFT(src_h, vsub);
 494     int dst_wp = AV_CEIL_RSHIFT(dst_w, hsub);
 495     int dst_hp = AV_CEIL_RSHIFT(dst_h, vsub);
 496     int yp = y>>vsub;
 497     int xp = x>>hsub;
 498     uint8_t *s, *sp, *d, *dp, *dap, *a, *da, *ap;
 499     int jmax, j, k, kmax;
 500
 501     j = FFMAX(-yp, 0);
 502     sp = src->data[i] + j         * src->linesize[i];
 503     dp = dst->data[dst_plane]
 504                       + (yp+j)    * dst->linesize[dst_plane]
 505                       + dst_offset;
 506     ap = src->data[3] + (j<<vsub) * src->linesize[3];
 507     dap = dst->data[3] + ((yp+j) << vsub) * dst->linesize[3];
 508
 509     for (jmax = FFMIN(-yp + dst_hp, src_hp); j < jmax; j++) {
 510         k = FFMAX(-xp, 0);
 511         d = dp + (xp+k) * dst_step;
 512         s = sp + k;
 513         a = ap + (k<<hsub);
 514         da = dap + ((xp+k) << hsub);
 515
 516         for (kmax = FFMIN(-xp + dst_wp, src_wp); k < kmax; k++) {
 517             int alpha_v, alpha_h, alpha;
 518
 519             // average alpha for color components, improve quality
 520             if (hsub && vsub && j+1 < src_hp && k+1 < src_wp) {
 521                 alpha = (a[0] + a[src->linesize[3]] +
 522                          a[1] + a[src->linesize[3]+1]) >> 2;
 523             } else if (hsub || vsub) {
 524                 alpha_h = hsub && k+1 < src_wp ?
 525                     (a[0] + a[1]) >> 1 : a[0];
 526                 alpha_v = vsub && j+1 < src_hp ?
 527                     (a[0] + a[src->linesize[3]]) >> 1 : a[0];
 528                 alpha = (alpha_v + alpha_h) >> 1;
 529             } else
 530                 alpha = a[0];
 531             // if the main channel has an alpha channel, alpha has to be calculated
 532             // to create an un-premultiplied (straight) alpha value
 533             if (main_has_alpha && alpha != 0 && alpha != 255) {
 534                 // average alpha for color components, improve quality
 535                 uint8_t alpha_d;
 536                 if (hsub && vsub && j+1 < src_hp && k+1 < src_wp) {
 537                     alpha_d = (da[0] + da[dst->linesize[3]] +
 538                                da[1] + da[dst->linesize[3]+1]) >> 2;
 539                 } else if (hsub || vsub) {
 540                     alpha_h = hsub && k+1 < src_wp ?
 541                         (da[0] + da[1]) >> 1 : da[0];
 542                     alpha_v = vsub && j+1 < src_hp ?
 543                         (da[0] + da[dst->linesize[3]]) >> 1 : da[0];
 544                     alpha_d = (alpha_v + alpha_h) >> 1;
 545                 } else
 546                     alpha_d = da[0];
 547                 alpha = UNPREMULTIPLY_ALPHA(alpha, alpha_d);
 548             }
 549             *d = FAST_DIV255(*d * (255 - alpha) + *s * alpha);
 550             s++;
 551             d += dst_step;
 552             da += 1 << hsub;
 553             a += 1 << hsub;
 554         }
 555         dp += dst->linesize[dst_plane];
 556         sp += src->linesize[i];
 557         ap += (1 << vsub) * src->linesize[3];
 558         dap += (1 << vsub) * dst->linesize[3];
 559     }
 560 }
 561
 562 static inline void alpha_composite(const AVFrame *src, const AVFrame *dst,
 563                                    int src_w, int src_h,
 564                                    int dst_w, int dst_h,
 565                                    int x, int y)
 566 {
 567     uint8_t alpha;          ///< the amount of overlay to blend on to main
 568     uint8_t *s, *sa, *d, *da;
 569     int i, imax, j, jmax;
 570
 571     i = FFMAX(-y, 0);
 572     sa = src->data[3] + i     * src->linesize[3];
 573     da = dst->data[3] + (y+i) * dst->linesize[3];
 574
 575     for (imax = FFMIN(-y + dst_h, src_h); i < imax; i++) {
 576         j = FFMAX(-x, 0);
 577         s = sa + j;
 578         d = da + x+j;
 579
 580         for (jmax = FFMIN(-x + dst_w, src_w); j < jmax; j++) {
 581             alpha = *s;
 582             if (alpha != 0 && alpha != 255) {
 583                 uint8_t alpha_d = *d;
 584                 alpha = UNPREMULTIPLY_ALPHA(alpha, alpha_d);
 585             }
 586             switch (alpha) {
 587             case 0:
 588                 break;
 589             case 255:
 590                 *d = *s;
 591                 break;
 592             default:
 593                 // apply alpha compositing: main_alpha += (1-main_alpha) * overlay_alpha
 594                 *d += FAST_DIV255((255 - *d) * *s);
 595             }
 596             d += 1;
 597             s += 1;
 598         }
 599         da += dst->linesize[3];
 600         sa += src->linesize[3];
 601     }
 602 }
 603
 604 static av_always_inline void blend_image_yuv(AVFilterContext *ctx,
 605                                              AVFrame *dst, const AVFrame *src,
 606                                              int hsub, int vsub,
 607                                              int main_has_alpha,
 608                                              int x, int y)
 609 {
 610     OverlayContext *s = ctx->priv;
 611     const int src_w = src->width;
 612     const int src_h = src->height;
 613     const int dst_w = dst->width;
 614     const int dst_h = dst->height;
 615
 616     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 0, 0,       0, x, y, main_has_alpha,
 617                 s->main_desc->comp[0].plane, s->main_desc->comp[0].offset, s->main_desc->comp[0].step);
 618     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 1, hsub, vsub, x, y, main_has_alpha,
 619                 s->main_desc->comp[1].plane, s->main_desc->comp[1].offset, s->main_desc->comp[1].step);
 620     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 2, hsub, vsub, x, y, main_has_alpha,
 621                 s->main_desc->comp[2].plane, s->main_desc->comp[2].offset, s->main_desc->comp[2].step);
 622
 623     if (main_has_alpha)
 624         alpha_composite(src, dst, src_w, src_h, dst_w, dst_h, x, y);
 625 }
 626
 627 static av_always_inline void blend_image_planar_rgb(AVFilterContext *ctx,
 628                                                     AVFrame *dst, const AVFrame *src,
 629                                                     int hsub, int vsub,
 630                                                     int main_has_alpha,
 631                                                     int x, int y)
 632 {
 633     OverlayContext *s = ctx->priv;
 634     const int src_w = src->width;
 635     const int src_h = src->height;
 636     const int dst_w = dst->width;
 637     const int dst_h = dst->height;
 638
 639     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 0, 0,       0, x, y, main_has_alpha,
 640                 s->main_desc->comp[1].plane, s->main_desc->comp[1].offset, s->main_desc->comp[1].step);
 641     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 1, hsub, vsub, x, y, main_has_alpha,
 642                 s->main_desc->comp[2].plane, s->main_desc->comp[2].offset, s->main_desc->comp[2].step);
 643     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 2, hsub, vsub, x, y, main_has_alpha,
 644                 s->main_desc->comp[0].plane, s->main_desc->comp[0].offset, s->main_desc->comp[0].step);
 645
 646     if (main_has_alpha)
 647         alpha_composite(src, dst, src_w, src_h, dst_w, dst_h, x, y);
 648 }
 649
 650 static void blend_image_yuv420(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 651 {
 652     blend_image_yuv(ctx, dst, src, 1, 1, 0, x, y);
 653 }
 654
 655 static void blend_image_yuva420(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 656 {
 657     blend_image_yuv(ctx, dst, src, 1, 1, 1, x, y);
 658 }
 659
 660 static void blend_image_yuv422(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 661 {
 662     blend_image_yuv(ctx, dst, src, 1, 0, 0, x, y);
 663 }
 664
 665 static void blend_image_yuva422(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 666 {
 667     blend_image_yuv(ctx, dst, src, 1, 0, 1, x, y);
 668 }
 669
 670 static void blend_image_yuv444(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 671 {
 672     blend_image_yuv(ctx, dst, src, 0, 0, 0, x, y);
 673 }
 674
 675 static void blend_image_yuva444(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 676 {
 677     blend_image_yuv(ctx, dst, src, 0, 0, 1, x, y);
 678 }
 679
 680 static void blend_image_gbrp(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 681 {
 682     blend_image_planar_rgb(ctx, dst, src, 0, 0, 0, x, y);
 683 }
 684
 685 static void blend_image_gbrap(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 686 {
 687     blend_image_planar_rgb(ctx, dst, src, 0, 0, 1, x, y);
 688 }
 689
 690 static void blend_image_rgb(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 691 {
 692     blend_image_packed_rgb(ctx, dst, src, 0, x, y);
 693 }
 694
 695 static void blend_image_rgba(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 696 {
 697     blend_image_packed_rgb(ctx, dst, src, 1, x, y);
 698 }
 699
 700 static int config_input_main(AVFilterLink *inlink)
 701 {
 702     OverlayContext *s = inlink->dst->priv;
 703     const AVPixFmtDescriptor *pix_desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 704
 705     av_image_fill_max_pixsteps(s->main_pix_step,    NULL, pix_desc);
 706
 707     s->hsub = pix_desc->log2_chroma_w;
 708     s->vsub = pix_desc->log2_chroma_h;
 709
 710     s->main_desc = pix_desc;
 711
 712     s->main_is_packed_rgb =
 713         ff_fill_rgba_map(s->main_rgba_map, inlink->format) >= 0;
 714     s->main_has_alpha = ff_fmt_is_in(inlink->format, alpha_pix_fmts);
 715     switch (s->format) {
 716     case OVERLAY_FORMAT_YUV420:
 717         s->blend_image = s->main_has_alpha ? blend_image_yuva420 : blend_image_yuv420;
 718         break;
 719     case OVERLAY_FORMAT_YUV422:
 720         s->blend_image = s->main_has_alpha ? blend_image_yuva422 : blend_image_yuv422;
 721         break;
 722     case OVERLAY_FORMAT_YUV444:
 723         s->blend_image = s->main_has_alpha ? blend_image_yuva444 : blend_image_yuv444;
 724         break;
 725     case OVERLAY_FORMAT_RGB:
 726         s->blend_image = s->main_has_alpha ? blend_image_rgba : blend_image_rgb;
 727         break;
 728     case OVERLAY_FORMAT_GBRP:
 729         s->blend_image = s->main_has_alpha ? blend_image_gbrap : blend_image_gbrp;
 730         break;
 731     case OVERLAY_FORMAT_AUTO:
 732         switch (inlink->format) {
 733         case AV_PIX_FMT_YUVA420P:
 734             s->blend_image = blend_image_yuva420;
 735             break;
 736         case AV_PIX_FMT_YUVA422P:
 737             s->blend_image = blend_image_yuva422;
 738             break;
 739         case AV_PIX_FMT_YUVA444P:
 740             s->blend_image = blend_image_yuva444;
 741             break;
 742         case AV_PIX_FMT_ARGB:
 743         case AV_PIX_FMT_RGBA:
 744         case AV_PIX_FMT_BGRA:
 745         case AV_PIX_FMT_ABGR:
 746             s->blend_image = blend_image_rgba;
 747             break;
 748         case AV_PIX_FMT_GBRAP:
 749             s->blend_image = blend_image_gbrap;
 750             break;
 751         default:
 752             av_assert0(0);
 753             break;
 754         }
 755         break;
 756     }
 757     return 0;
 758 }
 759
 760 static int do_blend(FFFrameSync *fs)
 761 {
 762     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
 763     AVFrame *mainpic, *second;
 764     OverlayContext *s = ctx->priv;
 765     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 766     int ret;
 767
 768     ret = ff_framesync_dualinput_get_writable(fs, &mainpic, &second);
 769     if (ret < 0)
 770         return ret;
 771     if (!second)
 772         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], mainpic);
 773
 774     if (s->eval_mode == EVAL_MODE_FRAME) {
 775         int64_t pos = mainpic->pkt_pos;
 776
 777         s->var_values[VAR_N] = inlink->frame_count_out;
 778         s->var_values[VAR_T] = mainpic->pts == AV_NOPTS_VALUE ?
 779             NAN : mainpic->pts * av_q2d(inlink->time_base);
 780         s->var_values[VAR_POS] = pos == -1 ? NAN : pos;
 781
 782         s->var_values[VAR_OVERLAY_W] = s->var_values[VAR_OW] = second->width;
 783         s->var_values[VAR_OVERLAY_H] = s->var_values[VAR_OH] = second->height;
 784         s->var_values[VAR_MAIN_W   ] = s->var_values[VAR_MW] = mainpic->width;
 785         s->var_values[VAR_MAIN_H   ] = s->var_values[VAR_MH] = mainpic->height;
 786
 787         eval_expr(ctx);
 788         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "n:%f t:%f pos:%f x:%f xi:%d y:%f yi:%d\n",
 789                s->var_values[VAR_N], s->var_values[VAR_T], s->var_values[VAR_POS],
 790                s->var_values[VAR_X], s->x,
 791                s->var_values[VAR_Y], s->y);
 792     }
 793
 794     if (s->x < mainpic->width  && s->x + second->width  >= 0 ||
 795         s->y < mainpic->height && s->y + second->height >= 0)
 796         s->blend_image(ctx, mainpic, second, s->x, s->y);
 797     return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], mainpic);
 798 }
 799
 800 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 801 {
 802     OverlayContext *s = ctx->priv;
 803
 804     s->fs.on_event = do_blend;
 805     return 0;
 806 }
 807
 808 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 809 {
 810     OverlayContext *s = ctx->priv;
 811     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 812 }
 813
 814 #define OFFSET(x) offsetof(OverlayContext, x)
 815 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 816
 817 static const AVOption overlay_options[] = {
 818     { "x", "set the x expression", OFFSET(x_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 819     { "y", "set the y expression", OFFSET(y_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 820     { "eof_action", "Action to take when encountering EOF from secondary input ",
 821         OFFSET(fs.opt_eof_action), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = EOF_ACTION_REPEAT },
 822         EOF_ACTION_REPEAT, EOF_ACTION_PASS, .flags = FLAGS, "eof_action" },
 823         { "repeat", "Repeat the previous frame.",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = EOF_ACTION_REPEAT }, .flags = FLAGS, "eof_action" },
 824         { "endall", "End both streams.",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = EOF_ACTION_ENDALL }, .flags = FLAGS, "eof_action" },
 825         { "pass",   "Pass through the main input.", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = EOF_ACTION_PASS },   .flags = FLAGS, "eof_action" },
 826     { "eval", "specify when to evaluate expressions", OFFSET(eval_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = EVAL_MODE_FRAME}, 0, EVAL_MODE_NB-1, FLAGS, "eval" },
 827          { "init",  "eval expressions once during initialization", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_INIT},  .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
 828          { "frame", "eval expressions per-frame",                  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_FRAME}, .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
 829     { "shortest", "force termination when the shortest input terminates", OFFSET(fs.opt_shortest), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 830     { "format", "set output format", OFFSET(format), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV420}, 0, OVERLAY_FORMAT_NB-1, FLAGS, "format" },
 831         { "yuv420", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV420}, .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 832         { "yuv422", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV422}, .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 833         { "yuv444", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV444}, .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 834         { "rgb",    "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_RGB},    .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 835         { "gbrp",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_GBRP},   .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 836         { "auto",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_AUTO},   .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 837     { "repeatlast", "repeat overlay of the last overlay frame", OFFSET(fs.opt_repeatlast), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64=1}, 0, 1, FLAGS },
 838     { NULL }
 839 };
 840
 841 FRAMESYNC_DEFINE_CLASS(overlay, OverlayContext, fs);
 842
 843 static const AVFilterPad avfilter_vf_overlay_inputs[] = {
 844     {
 845         .name         = "main",
 846         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 847         .config_props = config_input_main,
 848     },
 849     {
 850         .name         = "overlay",
 851         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 852         .config_props = config_input_overlay,
 853     },
 854     { NULL }
 855 };
 856
 857 static const AVFilterPad avfilter_vf_overlay_outputs[] = {
 858     {
 859         .name          = "default",
 860         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 861         .config_props  = config_output,
 862     },
 863     { NULL }
 864 };
 865
 866 AVFilter ff_vf_overlay = {
 867     .name          = "overlay",
 868     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Overlay a video source on top of the input."),
 869     .preinit       = overlay_framesync_preinit,
 870     .init          = init,
 871     .uninit        = uninit,
 872     .priv_size     = sizeof(OverlayContext),
 873     .priv_class    = &overlay_class,
 874     .query_formats = query_formats,
 875     .activate      = activate,
 876     .process_command = process_command,
 877     .inputs        = avfilter_vf_overlay_inputs,
 878     .outputs       = avfilter_vf_overlay_outputs,
 879     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 880 };