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 "dualinput.h"
  40 #include "drawutils.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 enum EOFAction {
  74     EOF_ACTION_REPEAT,
  75     EOF_ACTION_ENDALL,
  76     EOF_ACTION_PASS
  77 };
  78
  79 static const char * const eof_action_str[] = {
  80     "repeat", "endall", "pass"
  81 };
  82
  83 #define MAIN    0
  84 #define OVERLAY 1
  85
  86 #define R 0
  87 #define G 1
  88 #define B 2
  89 #define A 3
  90
  91 #define Y 0
  92 #define U 1
  93 #define V 2
  94
  95 enum EvalMode {
  96     EVAL_MODE_INIT,
  97     EVAL_MODE_FRAME,
  98     EVAL_MODE_NB
  99 };
 100
 101 enum OverlayFormat {
 102     OVERLAY_FORMAT_YUV420,
 103     OVERLAY_FORMAT_YUV422,
 104     OVERLAY_FORMAT_YUV444,
 105     OVERLAY_FORMAT_RGB,
 106     OVERLAY_FORMAT_GBRP,
 107     OVERLAY_FORMAT_NB
 108 };
 109
 110 typedef struct OverlayContext {
 111     const AVClass *class;
 112     int x, y;                   ///< position of overlaid picture
 113
 114     int allow_packed_rgb;
 115     uint8_t main_is_packed_rgb;
 116     uint8_t main_rgba_map[4];
 117     uint8_t main_has_alpha;
 118     uint8_t overlay_is_packed_rgb;
 119     uint8_t overlay_rgba_map[4];
 120     uint8_t overlay_has_alpha;
 121     int format;                 ///< OverlayFormat
 122     int eval_mode;              ///< EvalMode
 123
 124     FFDualInputContext dinput;
 125
 126     int main_pix_step[4];       ///< steps per pixel for each plane of the main output
 127     int overlay_pix_step[4];    ///< steps per pixel for each plane of the overlay
 128     int hsub, vsub;             ///< chroma subsampling values
 129     const AVPixFmtDescriptor *main_desc; ///< format descriptor for main input
 130
 131     double var_values[VAR_VARS_NB];
 132     char *x_expr, *y_expr;
 133
 134     int eof_action;             ///< action to take on EOF from source
 135
 136     AVExpr *x_pexpr, *y_pexpr;
 137
 138     void (*blend_image)(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y);
 139 } OverlayContext;
 140
 141 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 142 {
 143     OverlayContext *s = ctx->priv;
 144
 145     ff_dualinput_uninit(&s->dinput);
 146     av_expr_free(s->x_pexpr); s->x_pexpr = NULL;
 147     av_expr_free(s->y_pexpr); s->y_pexpr = NULL;
 148 }
 149
 150 static inline int normalize_xy(double d, int chroma_sub)
 151 {
 152     if (isnan(d))
 153         return INT_MAX;
 154     return (int)d & ~((1 << chroma_sub) - 1);
 155 }
 156
 157 static void eval_expr(AVFilterContext *ctx)
 158 {
 159     OverlayContext *s = ctx->priv;
 160
 161     s->var_values[VAR_X] = av_expr_eval(s->x_pexpr, s->var_values, NULL);
 162     s->var_values[VAR_Y] = av_expr_eval(s->y_pexpr, s->var_values, NULL);
 163     s->var_values[VAR_X] = av_expr_eval(s->x_pexpr, s->var_values, NULL);
 164     s->x = normalize_xy(s->var_values[VAR_X], s->hsub);
 165     s->y = normalize_xy(s->var_values[VAR_Y], s->vsub);
 166 }
 167
 168 static int set_expr(AVExpr **pexpr, const char *expr, const char *option, void *log_ctx)
 169 {
 170     int ret;
 171     AVExpr *old = NULL;
 172
 173     if (*pexpr)
 174         old = *pexpr;
 175     ret = av_expr_parse(pexpr, expr, var_names,
 176                         NULL, NULL, NULL, NULL, 0, log_ctx);
 177     if (ret < 0) {
 178         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR,
 179                "Error when evaluating the expression '%s' for %s\n",
 180                expr, option);
 181         *pexpr = old;
 182         return ret;
 183     }
 184
 185     av_expr_free(old);
 186     return 0;
 187 }
 188
 189 static int process_command(AVFilterContext *ctx, const char *cmd, const char *args,
 190                            char *res, int res_len, int flags)
 191 {
 192     OverlayContext *s = ctx->priv;
 193     int ret;
 194
 195     if      (!strcmp(cmd, "x"))
 196         ret = set_expr(&s->x_pexpr, args, cmd, ctx);
 197     else if (!strcmp(cmd, "y"))
 198         ret = set_expr(&s->y_pexpr, args, cmd, ctx);
 199     else
 200         ret = AVERROR(ENOSYS);
 201
 202     if (ret < 0)
 203         return ret;
 204
 205     if (s->eval_mode == EVAL_MODE_INIT) {
 206         eval_expr(ctx);
 207         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "x:%f xi:%d y:%f yi:%d\n",
 208                s->var_values[VAR_X], s->x,
 209                s->var_values[VAR_Y], s->y);
 210     }
 211     return ret;
 212 }
 213
 214 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 215 {
 216     OverlayContext *s = ctx->priv;
 217
 218     /* overlay formats contains alpha, for avoiding conversion with alpha information loss */
 219     static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_yuv420[] = {
 220         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 221         AV_PIX_FMT_NV12, AV_PIX_FMT_NV21,
 222         AV_PIX_FMT_NONE
 223     };
 224     static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_yuv420[] = {
 225         AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_NONE
 226     };
 227
 228     static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_yuv422[] = {
 229         AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_NONE
 230     };
 231     static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_yuv422[] = {
 232         AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_NONE
 233     };
 234
 235     static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_yuv444[] = {
 236         AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_NONE
 237     };
 238     static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_yuv444[] = {
 239         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_NONE
 240     };
 241
 242     static const enum AVPixelFormat main_pix_fmts_gbrp[] = {
 243         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_NONE
 244     };
 245     static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_gbrp[] = {
 246         AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_NONE
 247     };
 248
 249     static const enum AVPixelFormat main_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_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24,
 253         AV_PIX_FMT_NONE
 254     };
 255     static const enum AVPixelFormat overlay_pix_fmts_rgb[] = {
 256         AV_PIX_FMT_ARGB,  AV_PIX_FMT_RGBA,
 257         AV_PIX_FMT_ABGR,  AV_PIX_FMT_BGRA,
 258         AV_PIX_FMT_NONE
 259     };
 260
 261     AVFilterFormats *main_formats = NULL;
 262     AVFilterFormats *overlay_formats = NULL;
 263     int ret;
 264
 265     switch (s->format) {
 266     case OVERLAY_FORMAT_YUV420:
 267         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_yuv420)) ||
 268             !(overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_yuv420))) {
 269                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 270                 goto fail;
 271             }
 272         break;
 273     case OVERLAY_FORMAT_YUV422:
 274         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_yuv422)) ||
 275             !(overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_yuv422))) {
 276                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 277                 goto fail;
 278             }
 279         break;
 280     case OVERLAY_FORMAT_YUV444:
 281         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_yuv444)) ||
 282             !(overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_yuv444))) {
 283                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 284                 goto fail;
 285             }
 286         break;
 287     case OVERLAY_FORMAT_RGB:
 288         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_rgb)) ||
 289             !(overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_rgb))) {
 290                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 291                 goto fail;
 292             }
 293         break;
 294     case OVERLAY_FORMAT_GBRP:
 295         if (!(main_formats    = ff_make_format_list(main_pix_fmts_gbrp)) ||
 296             !(overlay_formats = ff_make_format_list(overlay_pix_fmts_gbrp))) {
 297                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 298                 goto fail;
 299             }
 300         break;
 301     default:
 302         av_assert0(0);
 303     }
 304
 305     if ((ret = ff_formats_ref(main_formats   , &ctx->inputs[MAIN]->out_formats   )) < 0 ||
 306         (ret = ff_formats_ref(overlay_formats, &ctx->inputs[OVERLAY]->out_formats)) < 0 ||
 307         (ret = ff_formats_ref(main_formats   , &ctx->outputs[MAIN]->in_formats   )) < 0)
 308             goto fail;
 309
 310     return 0;
 311 fail:
 312     if (main_formats)
 313         av_freep(&main_formats->formats);
 314     av_freep(&main_formats);
 315     if (overlay_formats)
 316         av_freep(&overlay_formats->formats);
 317     av_freep(&overlay_formats);
 318     return ret;
 319 }
 320
 321 static const enum AVPixelFormat alpha_pix_fmts[] = {
 322     AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 323     AV_PIX_FMT_ARGB, AV_PIX_FMT_ABGR, AV_PIX_FMT_RGBA,
 324     AV_PIX_FMT_BGRA, AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_NONE
 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 eof_action:%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            eof_action_str[s->eof_action]);
 372     return 0;
 373 }
 374
 375 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 376 {
 377     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 378     OverlayContext *s = ctx->priv;
 379     int ret;
 380
 381     if ((ret = ff_dualinput_init(ctx, &s->dinput)) < 0)
 382         return ret;
 383
 384     outlink->w = ctx->inputs[MAIN]->w;
 385     outlink->h = ctx->inputs[MAIN]->h;
 386     outlink->time_base = ctx->inputs[MAIN]->time_base;
 387
 388     return 0;
 389 }
 390
 391 // divide by 255 and round to nearest
 392 // apply a fast variant: (X+127)/255 = ((X+127)*257+257)>>16 = ((X+128)*257)>>16
 393 #define FAST_DIV255(x) ((((x) + 128) * 257) >> 16)
 394
 395 // calculate the unpremultiplied alpha, applying the general equation:
 396 // alpha = alpha_overlay / ( (alpha_main + alpha_overlay) - (alpha_main * alpha_overlay) )
 397 // (((x) << 16) - ((x) << 9) + (x)) is a faster version of: 255 * 255 * x
 398 // ((((x) + (y)) << 8) - ((x) + (y)) - (y) * (x)) is a faster version of: 255 * (x + y)
 399 #define UNPREMULTIPLY_ALPHA(x, y) ((((x) << 16) - ((x) << 9) + (x)) / ((((x) + (y)) << 8) - ((x) + (y)) - (y) * (x)))
 400
 401 /**
 402  * Blend image in src to destination buffer dst at position (x, y).
 403  */
 404
 405 static void blend_image_packed_rgb(AVFilterContext *ctx,
 406                                    AVFrame *dst, const AVFrame *src,
 407                                    int x, int y)
 408 {
 409     OverlayContext *s = ctx->priv;
 410     int i, imax, j, jmax;
 411     const int src_w = src->width;
 412     const int src_h = src->height;
 413     const int dst_w = dst->width;
 414     const int dst_h = dst->height;
 415     uint8_t alpha;          ///< the amount of overlay to blend on to main
 416     const int dr = s->main_rgba_map[R];
 417     const int dg = s->main_rgba_map[G];
 418     const int db = s->main_rgba_map[B];
 419     const int da = s->main_rgba_map[A];
 420     const int dstep = s->main_pix_step[0];
 421     const int sr = s->overlay_rgba_map[R];
 422     const int sg = s->overlay_rgba_map[G];
 423     const int sb = s->overlay_rgba_map[B];
 424     const int sa = s->overlay_rgba_map[A];
 425     const int sstep = s->overlay_pix_step[0];
 426     const int main_has_alpha = s->main_has_alpha;
 427     uint8_t *S, *sp, *d, *dp;
 428
 429     i = FFMAX(-y, 0);
 430     sp = src->data[0] + i     * src->linesize[0];
 431     dp = dst->data[0] + (y+i) * dst->linesize[0];
 432
 433     for (imax = FFMIN(-y + dst_h, src_h); i < imax; i++) {
 434         j = FFMAX(-x, 0);
 435         S = sp + j     * sstep;
 436         d = dp + (x+j) * dstep;
 437
 438         for (jmax = FFMIN(-x + dst_w, src_w); j < jmax; j++) {
 439             alpha = S[sa];
 440
 441             // if the main channel has an alpha channel, alpha has to be calculated
 442             // to create an un-premultiplied (straight) alpha value
 443             if (main_has_alpha && alpha != 0 && alpha != 255) {
 444                 uint8_t alpha_d = d[da];
 445                 alpha = UNPREMULTIPLY_ALPHA(alpha, alpha_d);
 446             }
 447
 448             switch (alpha) {
 449             case 0:
 450                 break;
 451             case 255:
 452                 d[dr] = S[sr];
 453                 d[dg] = S[sg];
 454                 d[db] = S[sb];
 455                 break;
 456             default:
 457                 // main_value = main_value * (1 - alpha) + overlay_value * alpha
 458                 // since alpha is in the range 0-255, the result must divided by 255
 459                 d[dr] = FAST_DIV255(d[dr] * (255 - alpha) + S[sr] * alpha);
 460                 d[dg] = FAST_DIV255(d[dg] * (255 - alpha) + S[sg] * alpha);
 461                 d[db] = FAST_DIV255(d[db] * (255 - alpha) + S[sb] * alpha);
 462             }
 463             if (main_has_alpha) {
 464                 switch (alpha) {
 465                 case 0:
 466                     break;
 467                 case 255:
 468                     d[da] = S[sa];
 469                     break;
 470                 default:
 471                     // apply alpha compositing: main_alpha += (1-main_alpha) * overlay_alpha
 472                     d[da] += FAST_DIV255((255 - d[da]) * S[sa]);
 473                 }
 474             }
 475             d += dstep;
 476             S += sstep;
 477         }
 478         dp += dst->linesize[0];
 479         sp += src->linesize[0];
 480     }
 481 }
 482
 483 static av_always_inline void blend_plane(AVFilterContext *ctx,
 484                                          AVFrame *dst, const AVFrame *src,
 485                                          int src_w, int src_h,
 486                                          int dst_w, int dst_h,
 487                                          int i, int hsub, int vsub,
 488                                          int x, int y,
 489                                          int main_has_alpha,
 490                                          int dst_plane,
 491                                          int dst_offset,
 492                                          int dst_step)
 493 {
 494     int src_wp = AV_CEIL_RSHIFT(src_w, hsub);
 495     int src_hp = AV_CEIL_RSHIFT(src_h, vsub);
 496     int dst_wp = AV_CEIL_RSHIFT(dst_w, hsub);
 497     int dst_hp = AV_CEIL_RSHIFT(dst_h, vsub);
 498     int yp = y>>vsub;
 499     int xp = x>>hsub;
 500     uint8_t *s, *sp, *d, *dp, *a, *ap;
 501     int jmax, j, k, kmax;
 502
 503     j = FFMAX(-yp, 0);
 504     sp = src->data[i] + j         * src->linesize[i];
 505     dp = dst->data[dst_plane]
 506                       + (yp+j)    * dst->linesize[dst_plane]
 507                       + dst_offset;
 508     ap = src->data[3] + (j<<vsub) * src->linesize[3];
 509
 510     for (jmax = FFMIN(-yp + dst_hp, src_hp); j < jmax; j++) {
 511         k = FFMAX(-xp, 0);
 512         d = dp + (xp+k) * dst_step;
 513         s = sp + k;
 514         a = ap + (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 = (d[0] + d[src->linesize[3]] +
 538                                d[1] + d[src->linesize[3]+1]) >> 2;
 539                 } else if (hsub || vsub) {
 540                     alpha_h = hsub && k+1 < src_wp ?
 541                         (d[0] + d[1]) >> 1 : d[0];
 542                     alpha_v = vsub && j+1 < src_hp ?
 543                         (d[0] + d[src->linesize[3]]) >> 1 : d[0];
 544                     alpha_d = (alpha_v + alpha_h) >> 1;
 545                 } else
 546                     alpha_d = d[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             a += 1 << hsub;
 553         }
 554         dp += dst->linesize[dst_plane];
 555         sp += src->linesize[i];
 556         ap += (1 << vsub) * src->linesize[3];
 557     }
 558 }
 559
 560 static inline void alpha_composite(const AVFrame *src, const AVFrame *dst,
 561                                    int src_w, int src_h,
 562                                    int dst_w, int dst_h,
 563                                    int x, int y)
 564 {
 565     uint8_t alpha;          ///< the amount of overlay to blend on to main
 566     uint8_t *s, *sa, *d, *da;
 567     int i, imax, j, jmax;
 568
 569     i = FFMAX(-y, 0);
 570     sa = src->data[3] + i     * src->linesize[3];
 571     da = dst->data[3] + (y+i) * dst->linesize[3];
 572
 573     for (imax = FFMIN(-y + dst_h, src_h); i < imax; i++) {
 574         j = FFMAX(-x, 0);
 575         s = sa + j;
 576         d = da + x+j;
 577
 578         for (jmax = FFMIN(-x + dst_w, src_w); j < jmax; j++) {
 579             alpha = *s;
 580             if (alpha != 0 && alpha != 255) {
 581                 uint8_t alpha_d = *d;
 582                 alpha = UNPREMULTIPLY_ALPHA(alpha, alpha_d);
 583             }
 584             switch (alpha) {
 585             case 0:
 586                 break;
 587             case 255:
 588                 *d = *s;
 589                 break;
 590             default:
 591                 // apply alpha compositing: main_alpha += (1-main_alpha) * overlay_alpha
 592                 *d += FAST_DIV255((255 - *d) * *s);
 593             }
 594             d += 1;
 595             s += 1;
 596         }
 597         da += dst->linesize[3];
 598         sa += src->linesize[3];
 599     }
 600 }
 601
 602 static av_always_inline void blend_image_yuv(AVFilterContext *ctx,
 603                                              AVFrame *dst, const AVFrame *src,
 604                                              int hsub, int vsub,
 605                                              int main_has_alpha,
 606                                              int x, int y)
 607 {
 608     OverlayContext *s = ctx->priv;
 609     const int src_w = src->width;
 610     const int src_h = src->height;
 611     const int dst_w = dst->width;
 612     const int dst_h = dst->height;
 613
 614     if (main_has_alpha)
 615         alpha_composite(src, dst, src_w, src_h, dst_w, dst_h, x, y);
 616
 617     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 0, 0,       0, x, y, main_has_alpha,
 618                 s->main_desc->comp[0].plane, s->main_desc->comp[0].offset, s->main_desc->comp[0].step);
 619     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 1, hsub, vsub, x, y, main_has_alpha,
 620                 s->main_desc->comp[1].plane, s->main_desc->comp[1].offset, s->main_desc->comp[1].step);
 621     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 2, hsub, vsub, x, y, main_has_alpha,
 622                 s->main_desc->comp[2].plane, s->main_desc->comp[2].offset, s->main_desc->comp[2].step);
 623 }
 624
 625 static av_always_inline void blend_image_rgb(AVFilterContext *ctx,
 626                                              AVFrame *dst, const AVFrame *src,
 627                                              int hsub, int vsub,
 628                                              int main_has_alpha,
 629                                              int x, int y)
 630 {
 631     OverlayContext *s = ctx->priv;
 632     const int src_w = src->width;
 633     const int src_h = src->height;
 634     const int dst_w = dst->width;
 635     const int dst_h = dst->height;
 636
 637     if (main_has_alpha)
 638         alpha_composite(src, dst, src_w, src_h, dst_w, dst_h, x, y);
 639
 640     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 0, 0,       0, x, y, main_has_alpha,
 641                 s->main_desc->comp[1].plane, s->main_desc->comp[1].offset, s->main_desc->comp[1].step);
 642     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 1, hsub, vsub, x, y, main_has_alpha,
 643                 s->main_desc->comp[2].plane, s->main_desc->comp[2].offset, s->main_desc->comp[2].step);
 644     blend_plane(ctx, dst, src, src_w, src_h, dst_w, dst_h, 2, hsub, vsub, x, y, main_has_alpha,
 645                 s->main_desc->comp[0].plane, s->main_desc->comp[0].offset, s->main_desc->comp[0].step);
 646 }
 647
 648 static void blend_image_yuv420(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 649 {
 650     OverlayContext *s = ctx->priv;
 651
 652     blend_image_yuv(ctx, dst, src, 1, 1, s->main_has_alpha, x, y);
 653 }
 654
 655 static void blend_image_yuv422(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 656 {
 657     OverlayContext *s = ctx->priv;
 658
 659     blend_image_yuv(ctx, dst, src, 1, 0, s->main_has_alpha, x, y);
 660 }
 661
 662 static void blend_image_yuv444(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 663 {
 664     OverlayContext *s = ctx->priv;
 665
 666     blend_image_yuv(ctx, dst, src, 0, 0, s->main_has_alpha, x, y);
 667 }
 668
 669 static void blend_image_gbrp(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dst, const AVFrame *src, int x, int y)
 670 {
 671     OverlayContext *s = ctx->priv;
 672
 673     blend_image_rgb(ctx, dst, src, 0, 0, s->main_has_alpha, x, y);
 674 }
 675
 676 static int config_input_main(AVFilterLink *inlink)
 677 {
 678     OverlayContext *s = inlink->dst->priv;
 679     const AVPixFmtDescriptor *pix_desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 680
 681     av_image_fill_max_pixsteps(s->main_pix_step,    NULL, pix_desc);
 682
 683     s->hsub = pix_desc->log2_chroma_w;
 684     s->vsub = pix_desc->log2_chroma_h;
 685
 686     s->main_desc = pix_desc;
 687
 688     s->main_is_packed_rgb =
 689         ff_fill_rgba_map(s->main_rgba_map, inlink->format) >= 0;
 690     s->main_has_alpha = ff_fmt_is_in(inlink->format, alpha_pix_fmts);
 691     switch (s->format) {
 692     case OVERLAY_FORMAT_YUV420:
 693         s->blend_image = blend_image_yuv420;
 694         break;
 695     case OVERLAY_FORMAT_YUV422:
 696         s->blend_image = blend_image_yuv422;
 697         break;
 698     case OVERLAY_FORMAT_YUV444:
 699         s->blend_image = blend_image_yuv444;
 700         break;
 701     case OVERLAY_FORMAT_RGB:
 702         s->blend_image = blend_image_packed_rgb;
 703         break;
 704     case OVERLAY_FORMAT_GBRP:
 705         s->blend_image = blend_image_gbrp;
 706         break;
 707     }
 708     return 0;
 709 }
 710
 711 static AVFrame *do_blend(AVFilterContext *ctx, AVFrame *mainpic,
 712                          const AVFrame *second)
 713 {
 714     OverlayContext *s = ctx->priv;
 715     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 716
 717     if (s->eval_mode == EVAL_MODE_FRAME) {
 718         int64_t pos = av_frame_get_pkt_pos(mainpic);
 719
 720         s->var_values[VAR_N] = inlink->frame_count_out;
 721         s->var_values[VAR_T] = mainpic->pts == AV_NOPTS_VALUE ?
 722             NAN : mainpic->pts * av_q2d(inlink->time_base);
 723         s->var_values[VAR_POS] = pos == -1 ? NAN : pos;
 724
 725         s->var_values[VAR_OVERLAY_W] = s->var_values[VAR_OW] = second->width;
 726         s->var_values[VAR_OVERLAY_H] = s->var_values[VAR_OH] = second->height;
 727         s->var_values[VAR_MAIN_W   ] = s->var_values[VAR_MW] = mainpic->width;
 728         s->var_values[VAR_MAIN_H   ] = s->var_values[VAR_MH] = mainpic->height;
 729
 730         eval_expr(ctx);
 731         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "n:%f t:%f pos:%f x:%f xi:%d y:%f yi:%d\n",
 732                s->var_values[VAR_N], s->var_values[VAR_T], s->var_values[VAR_POS],
 733                s->var_values[VAR_X], s->x,
 734                s->var_values[VAR_Y], s->y);
 735     }
 736
 737     if (s->x < mainpic->width  && s->x + second->width  >= 0 ||
 738         s->y < mainpic->height && s->y + second->height >= 0)
 739         s->blend_image(ctx, mainpic, second, s->x, s->y);
 740     return mainpic;
 741 }
 742
 743 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *inpicref)
 744 {
 745     OverlayContext *s = inlink->dst->priv;
 746     av_log(inlink->dst, AV_LOG_DEBUG, "Incoming frame (time:%s) from link #%d\n", av_ts2timestr(inpicref->pts, &inlink->time_base), FF_INLINK_IDX(inlink));
 747     return ff_dualinput_filter_frame(&s->dinput, inlink, inpicref);
 748 }
 749
 750 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 751 {
 752     OverlayContext *s = outlink->src->priv;
 753     return ff_dualinput_request_frame(&s->dinput, outlink);
 754 }
 755
 756 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 757 {
 758     OverlayContext *s = ctx->priv;
 759
 760     if (s->allow_packed_rgb) {
 761         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
 762                "The rgb option is deprecated and is overriding the format option, use format instead\n");
 763         s->format = OVERLAY_FORMAT_RGB;
 764     }
 765     if (!s->dinput.repeatlast || s->eof_action == EOF_ACTION_PASS) {
 766         s->dinput.repeatlast = 0;
 767         s->eof_action = EOF_ACTION_PASS;
 768     }
 769     if (s->dinput.shortest || s->eof_action == EOF_ACTION_ENDALL) {
 770         s->dinput.shortest = 1;
 771         s->eof_action = EOF_ACTION_ENDALL;
 772     }
 773
 774     s->dinput.process = do_blend;
 775     return 0;
 776 }
 777
 778 #define OFFSET(x) offsetof(OverlayContext, x)
 779 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 780
 781 static const AVOption overlay_options[] = {
 782     { "x", "set the x expression", OFFSET(x_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 783     { "y", "set the y expression", OFFSET(y_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, CHAR_MIN, CHAR_MAX, FLAGS },
 784     { "eof_action", "Action to take when encountering EOF from secondary input ",
 785         OFFSET(eof_action), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = EOF_ACTION_REPEAT },
 786         EOF_ACTION_REPEAT, EOF_ACTION_PASS, .flags = FLAGS, "eof_action" },
 787         { "repeat", "Repeat the previous frame.",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = EOF_ACTION_REPEAT }, .flags = FLAGS, "eof_action" },
 788         { "endall", "End both streams.",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = EOF_ACTION_ENDALL }, .flags = FLAGS, "eof_action" },
 789         { "pass",   "Pass through the main input.", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = EOF_ACTION_PASS },   .flags = FLAGS, "eof_action" },
 790     { "eval", "specify when to evaluate expressions", OFFSET(eval_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = EVAL_MODE_FRAME}, 0, EVAL_MODE_NB-1, FLAGS, "eval" },
 791          { "init",  "eval expressions once during initialization", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_INIT},  .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
 792          { "frame", "eval expressions per-frame",                  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_FRAME}, .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
 793     { "rgb", "force packed RGB in input and output (deprecated)", OFFSET(allow_packed_rgb), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64=0}, 0, 1, FLAGS },
 794     { "shortest", "force termination when the shortest input terminates", OFFSET(dinput.shortest), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 795     { "format", "set output format", OFFSET(format), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV420}, 0, OVERLAY_FORMAT_NB-1, FLAGS, "format" },
 796         { "yuv420", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV420}, .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 797         { "yuv422", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV422}, .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 798         { "yuv444", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_YUV444}, .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 799         { "rgb",    "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_RGB},    .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 800         { "gbrp",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=OVERLAY_FORMAT_GBRP},   .flags = FLAGS, .unit = "format" },
 801     { "repeatlast", "repeat overlay of the last overlay frame", OFFSET(dinput.repeatlast), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64=1}, 0, 1, FLAGS },
 802     { NULL }
 803 };
 804
 805 AVFILTER_DEFINE_CLASS(overlay);
 806
 807 static const AVFilterPad avfilter_vf_overlay_inputs[] = {
 808     {
 809         .name         = "main",
 810         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 811         .config_props = config_input_main,
 812         .filter_frame = filter_frame,
 813         .needs_writable = 1,
 814     },
 815     {
 816         .name         = "overlay",
 817         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 818         .config_props = config_input_overlay,
 819         .filter_frame = filter_frame,
 820     },
 821     { NULL }
 822 };
 823
 824 static const AVFilterPad avfilter_vf_overlay_outputs[] = {
 825     {
 826         .name          = "default",
 827         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 828         .config_props  = config_output,
 829         .request_frame = request_frame,
 830     },
 831     { NULL }
 832 };
 833
 834 AVFilter ff_vf_overlay = {
 835     .name          = "overlay",
 836     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Overlay a video source on top of the input."),
 837     .init          = init,
 838     .uninit        = uninit,
 839     .priv_size     = sizeof(OverlayContext),
 840     .priv_class    = &overlay_class,
 841     .query_formats = query_formats,
 842     .process_command = process_command,
 843     .inputs        = avfilter_vf_overlay_inputs,
 844     .outputs       = avfilter_vf_overlay_outputs,
 845     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 846 };