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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2008 vmrsss
   3  * Copyright (c) 2009 Stefano Sabatini
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * video padding filter
  25  */
  26
  27 #include <float.h>  /* DBL_MAX */
  28
  29 #include "avfilter.h"
  30 #include "formats.h"
  31 #include "internal.h"
  32 #include "video.h"
  33 #include "libavutil/avstring.h"
  34 #include "libavutil/common.h"
  35 #include "libavutil/eval.h"
  36 #include "libavutil/pixdesc.h"
  37 #include "libavutil/colorspace.h"
  38 #include "libavutil/imgutils.h"
  39 #include "libavutil/parseutils.h"
  40 #include "libavutil/mathematics.h"
  41 #include "libavutil/opt.h"
  42
  43 #include "drawutils.h"
  44
  45 static const char *const var_names[] = {
  46     "in_w",   "iw",
  47     "in_h",   "ih",
  48     "out_w",  "ow",
  49     "out_h",  "oh",
  50     "x",
  51     "y",
  52     "a",
  53     "sar",
  54     "dar",
  55     "hsub",
  56     "vsub",
  57     NULL
  58 };
  59
  60 enum var_name {
  61     VAR_IN_W,   VAR_IW,
  62     VAR_IN_H,   VAR_IH,
  63     VAR_OUT_W,  VAR_OW,
  64     VAR_OUT_H,  VAR_OH,
  65     VAR_X,
  66     VAR_Y,
  67     VAR_A,
  68     VAR_SAR,
  69     VAR_DAR,
  70     VAR_HSUB,
  71     VAR_VSUB,
  72     VARS_NB
  73 };
  74
  75 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  76 {
  77     return ff_set_common_formats(ctx, ff_draw_supported_pixel_formats(0));
  78 }
  79
  80 enum EvalMode {
  81     EVAL_MODE_INIT,
  82     EVAL_MODE_FRAME,
  83     EVAL_MODE_NB
  84 };
  85
  86 typedef struct PadContext {
  87     const AVClass *class;
  88     int w, h;               ///< output dimensions, a value of 0 will result in the input size
  89     int x, y;               ///< offsets of the input area with respect to the padded area
  90     int in_w, in_h;         ///< width and height for the padded input video, which has to be aligned to the chroma values in order to avoid chroma issues
  91     int inlink_w, inlink_h;
  92     AVRational aspect;
  93
  94     char *w_expr;           ///< width  expression string
  95     char *h_expr;           ///< height expression string
  96     char *x_expr;           ///< width  expression string
  97     char *y_expr;           ///< height expression string
  98     uint8_t rgba_color[4];  ///< color for the padding area
  99     FFDrawContext draw;
 100     FFDrawColor color;
 101
 102     int eval_mode;          ///< expression evaluation mode
 103 } PadContext;
 104
 105 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 106 {
 107     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 108     PadContext *s = ctx->priv;
 109     AVRational adjusted_aspect = s->aspect;
 110     int ret;
 111     double var_values[VARS_NB], res;
 112     char *expr;
 113
 114     ff_draw_init(&s->draw, inlink->format, 0);
 115     ff_draw_color(&s->draw, &s->color, s->rgba_color);
 116
 117     var_values[VAR_IN_W]  = var_values[VAR_IW] = inlink->w;
 118     var_values[VAR_IN_H]  = var_values[VAR_IH] = inlink->h;
 119     var_values[VAR_OUT_W] = var_values[VAR_OW] = NAN;
 120     var_values[VAR_OUT_H] = var_values[VAR_OH] = NAN;
 121     var_values[VAR_A]     = (double) inlink->w / inlink->h;
 122     var_values[VAR_SAR]   = inlink->sample_aspect_ratio.num ?
 123         (double) inlink->sample_aspect_ratio.num / inlink->sample_aspect_ratio.den : 1;
 124     var_values[VAR_DAR]   = var_values[VAR_A] * var_values[VAR_SAR];
 125     var_values[VAR_HSUB]  = 1 << s->draw.hsub_max;
 126     var_values[VAR_VSUB]  = 1 << s->draw.vsub_max;
 127
 128     /* evaluate width and height */
 129     av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = s->w_expr),
 130                            var_names, var_values,
 131                            NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
 132     s->w = var_values[VAR_OUT_W] = var_values[VAR_OW] = res;
 133     if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = s->h_expr),
 134                                       var_names, var_values,
 135                                       NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
 136         goto eval_fail;
 137     s->h = var_values[VAR_OUT_H] = var_values[VAR_OH] = res;
 138     if (!s->h)
 139         var_values[VAR_OUT_H] = var_values[VAR_OH] = s->h = inlink->h;
 140
 141     /* evaluate the width again, as it may depend on the evaluated output height */
 142     if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = s->w_expr),
 143                                       var_names, var_values,
 144                                       NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
 145         goto eval_fail;
 146     s->w = var_values[VAR_OUT_W] = var_values[VAR_OW] = res;
 147     if (!s->w)
 148         var_values[VAR_OUT_W] = var_values[VAR_OW] = s->w = inlink->w;
 149
 150     if (adjusted_aspect.num && adjusted_aspect.den) {
 151         adjusted_aspect = av_div_q(adjusted_aspect, inlink->sample_aspect_ratio);
 152         if (s->h < av_rescale(s->w, adjusted_aspect.den, adjusted_aspect.num)) {
 153             s->h = var_values[VAR_OUT_H] = var_values[VAR_OH] = av_rescale(s->w, adjusted_aspect.den, adjusted_aspect.num);
 154         } else {
 155             s->w = var_values[VAR_OUT_W] = var_values[VAR_OW] = av_rescale(s->h, adjusted_aspect.num, adjusted_aspect.den);
 156         }
 157     }
 158
 159     /* evaluate x and y */
 160     av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = s->x_expr),
 161                            var_names, var_values,
 162                            NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
 163     s->x = var_values[VAR_X] = res;
 164     if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = s->y_expr),
 165                                       var_names, var_values,
 166                                       NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
 167         goto eval_fail;
 168     s->y = var_values[VAR_Y] = res;
 169     /* evaluate x again, as it may depend on the evaluated y value */
 170     if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = s->x_expr),
 171                                       var_names, var_values,
 172                                       NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
 173         goto eval_fail;
 174     s->x = var_values[VAR_X] = res;
 175
 176     if (s->x < 0 || s->x + inlink->w > s->w)
 177         s->x = var_values[VAR_X] = (s->w - inlink->w) / 2;
 178     if (s->y < 0 || s->y + inlink->h > s->h)
 179         s->y = var_values[VAR_Y] = (s->h - inlink->h) / 2;
 180
 181     s->w    = ff_draw_round_to_sub(&s->draw, 0, -1, s->w);
 182     s->h    = ff_draw_round_to_sub(&s->draw, 1, -1, s->h);
 183     /* sanity check params */
 184     if (s->w < inlink->w || s->h < inlink->h) {
 185         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Padded dimensions cannot be smaller than input dimensions.\n");
 186         return AVERROR(EINVAL);
 187     }
 188
 189     s->x    = ff_draw_round_to_sub(&s->draw, 0, -1, s->x);
 190     s->y    = ff_draw_round_to_sub(&s->draw, 1, -1, s->y);
 191     s->in_w = ff_draw_round_to_sub(&s->draw, 0, -1, inlink->w);
 192     s->in_h = ff_draw_round_to_sub(&s->draw, 1, -1, inlink->h);
 193     s->inlink_w = inlink->w;
 194     s->inlink_h = inlink->h;
 195
 196     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "w:%d h:%d -> w:%d h:%d x:%d y:%d color:0x%02X%02X%02X%02X\n",
 197            inlink->w, inlink->h, s->w, s->h, s->x, s->y,
 198            s->rgba_color[0], s->rgba_color[1], s->rgba_color[2], s->rgba_color[3]);
 199
 200     if (s->x <  0 || s->y <  0                      ||
 201         s->w <= 0 || s->h <= 0                      ||
 202         (unsigned)s->x + (unsigned)inlink->w > s->w ||
 203         (unsigned)s->y + (unsigned)inlink->h > s->h) {
 204         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 205                "Input area %d:%d:%d:%d not within the padded area 0:0:%d:%d or zero-sized\n",
 206                s->x, s->y, s->x + inlink->w, s->y + inlink->h, s->w, s->h);
 207         return AVERROR(EINVAL);
 208     }
 209
 210     return 0;
 211
 212 eval_fail:
 213     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 214            "Error when evaluating the expression '%s'\n", expr);
 215     return ret;
 216
 217 }
 218
 219 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 220 {
 221     PadContext *s = outlink->src->priv;
 222
 223     outlink->w = s->w;
 224     outlink->h = s->h;
 225     return 0;
 226 }
 227
 228 static AVFrame *get_video_buffer(AVFilterLink *inlink, int w, int h)
 229 {
 230     PadContext *s = inlink->dst->priv;
 231     AVFrame *frame;
 232     int plane;
 233
 234     if (s->inlink_w <= 0)
 235         return NULL;
 236
 237     frame = ff_get_video_buffer(inlink->dst->outputs[0],
 238                                 w + (s->w - s->in_w),
 239                                 h + (s->h - s->in_h) + (s->x > 0));
 240
 241     if (!frame)
 242         return NULL;
 243
 244     frame->width  = w;
 245     frame->height = h;
 246
 247     for (plane = 0; plane < 4 && frame->data[plane] && frame->linesize[plane]; plane++) {
 248         int hsub = s->draw.hsub[plane];
 249         int vsub = s->draw.vsub[plane];
 250         frame->data[plane] += (s->x >> hsub) * s->draw.pixelstep[plane] +
 251                               (s->y >> vsub) * frame->linesize[plane];
 252     }
 253
 254     return frame;
 255 }
 256
 257 /* check whether each plane in this buffer can be padded without copying */
 258 static int buffer_needs_copy(PadContext *s, AVFrame *frame, AVBufferRef *buf)
 259 {
 260     int planes[4] = { -1, -1, -1, -1}, *p = planes;
 261     int i, j;
 262
 263     /* get all planes in this buffer */
 264     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(planes) && frame->data[i]; i++) {
 265         if (av_frame_get_plane_buffer(frame, i) == buf)
 266             *p++ = i;
 267     }
 268
 269     /* for each plane in this buffer, check that it can be padded without
 270      * going over buffer bounds or other planes */
 271     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(planes) && planes[i] >= 0; i++) {
 272         int hsub = s->draw.hsub[planes[i]];
 273         int vsub = s->draw.vsub[planes[i]];
 274
 275         uint8_t *start = frame->data[planes[i]];
 276         uint8_t *end   = start + (frame->height >> vsub) *
 277                                  frame->linesize[planes[i]];
 278
 279         /* amount of free space needed before the start and after the end
 280          * of the plane */
 281         ptrdiff_t req_start = (s->x >> hsub) * s->draw.pixelstep[planes[i]] +
 282                               (s->y >> vsub) * frame->linesize[planes[i]];
 283         ptrdiff_t req_end   = ((s->w - s->x - frame->width) >> hsub) *
 284                               s->draw.pixelstep[planes[i]] +
 285                               ((s->h - s->y - frame->height) >> vsub) * frame->linesize[planes[i]];
 286
 287         if (frame->linesize[planes[i]] < (s->w >> hsub) * s->draw.pixelstep[planes[i]])
 288             return 1;
 289         if (start - buf->data < req_start ||
 290             (buf->data + buf->size) - end < req_end)
 291             return 1;
 292
 293         for (j = 0; j < FF_ARRAY_ELEMS(planes) && planes[j] >= 0; j++) {
 294             int vsub1 = s->draw.vsub[planes[j]];
 295             uint8_t *start1 = frame->data[planes[j]];
 296             uint8_t *end1   = start1 + (frame->height >> vsub1) *
 297                                        frame->linesize[planes[j]];
 298             if (i == j)
 299                 continue;
 300
 301             if (FFSIGN(start - end1) != FFSIGN(start - end1 - req_start) ||
 302                 FFSIGN(end - start1) != FFSIGN(end - start1 + req_end))
 303                 return 1;
 304         }
 305     }
 306
 307     return 0;
 308 }
 309
 310 static int frame_needs_copy(PadContext *s, AVFrame *frame)
 311 {
 312     int i;
 313
 314     if (!av_frame_is_writable(frame))
 315         return 1;
 316
 317     for (i = 0; i < 4 && frame->buf[i]; i++)
 318         if (buffer_needs_copy(s, frame, frame->buf[i]))
 319             return 1;
 320     return 0;
 321 }
 322
 323 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 324 {
 325     PadContext *s = inlink->dst->priv;
 326     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 327     AVFrame *out;
 328     int needs_copy;
 329     if(s->eval_mode == EVAL_MODE_FRAME && (
 330            in->width  != s->inlink_w
 331         || in->height != s->inlink_h
 332         || in->format != outlink->format
 333         || in->sample_aspect_ratio.den != outlink->sample_aspect_ratio.den || in->sample_aspect_ratio.num != outlink->sample_aspect_ratio.num)) {
 334         int ret;
 335
 336         inlink->dst->inputs[0]->format = in->format;
 337         inlink->dst->inputs[0]->w      = in->width;
 338         inlink->dst->inputs[0]->h      = in->height;
 339
 340         inlink->dst->inputs[0]->sample_aspect_ratio.den = in->sample_aspect_ratio.den;
 341         inlink->dst->inputs[0]->sample_aspect_ratio.num = in->sample_aspect_ratio.num;
 342
 343
 344         if ((ret = config_input(inlink)) < 0) {
 345             s->inlink_w = -1;
 346             return ret;
 347         }
 348         if ((ret = config_output(outlink)) < 0) {
 349             s->inlink_w = -1;
 350             return ret;
 351         }
 352     }
 353
 354     needs_copy = frame_needs_copy(s, in);
 355
 356     if (needs_copy) {
 357         av_log(inlink->dst, AV_LOG_DEBUG, "Direct padding impossible allocating new frame\n");
 358         out = ff_get_video_buffer(inlink->dst->outputs[0],
 359                                   FFMAX(inlink->w, s->w),
 360                                   FFMAX(inlink->h, s->h));
 361         if (!out) {
 362             av_frame_free(&in);
 363             return AVERROR(ENOMEM);
 364         }
 365
 366         av_frame_copy_props(out, in);
 367     } else {
 368         int i;
 369
 370         out = in;
 371         for (i = 0; i < 4 && out->data[i] && out->linesize[i]; i++) {
 372             int hsub = s->draw.hsub[i];
 373             int vsub = s->draw.vsub[i];
 374             out->data[i] -= (s->x >> hsub) * s->draw.pixelstep[i] +
 375                             (s->y >> vsub) * out->linesize[i];
 376         }
 377     }
 378
 379     /* top bar */
 380     if (s->y) {
 381         ff_fill_rectangle(&s->draw, &s->color,
 382                           out->data, out->linesize,
 383                           0, 0, s->w, s->y);
 384     }
 385
 386     /* bottom bar */
 387     if (s->h > s->y + s->in_h) {
 388         ff_fill_rectangle(&s->draw, &s->color,
 389                           out->data, out->linesize,
 390                           0, s->y + s->in_h, s->w, s->h - s->y - s->in_h);
 391     }
 392
 393     /* left border */
 394     ff_fill_rectangle(&s->draw, &s->color, out->data, out->linesize,
 395                       0, s->y, s->x, in->height);
 396
 397     if (needs_copy) {
 398         ff_copy_rectangle2(&s->draw,
 399                           out->data, out->linesize, in->data, in->linesize,
 400                           s->x, s->y, 0, 0, in->width, in->height);
 401     }
 402
 403     /* right border */
 404     ff_fill_rectangle(&s->draw, &s->color, out->data, out->linesize,
 405                       s->x + s->in_w, s->y, s->w - s->x - s->in_w,
 406                       in->height);
 407
 408     out->width  = s->w;
 409     out->height = s->h;
 410
 411     if (in != out)
 412         av_frame_free(&in);
 413     return ff_filter_frame(inlink->dst->outputs[0], out);
 414 }
 415
 416 #define OFFSET(x) offsetof(PadContext, x)
 417 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 418
 419 static const AVOption pad_options[] = {
 420     { "width",  "set the pad area width expression",       OFFSET(w_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "iw"}, 0, 0, FLAGS },
 421     { "w",      "set the pad area width expression",       OFFSET(w_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "iw"}, 0, 0, FLAGS },
 422     { "height", "set the pad area height expression",      OFFSET(h_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "ih"}, 0, 0, FLAGS },
 423     { "h",      "set the pad area height expression",      OFFSET(h_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "ih"}, 0, 0, FLAGS },
 424     { "x",      "set the x offset expression for the input image position", OFFSET(x_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, 0, 0, FLAGS },
 425     { "y",      "set the y offset expression for the input image position", OFFSET(y_expr), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = "0"}, 0, 0, FLAGS },
 426     { "color",  "set the color of the padded area border", OFFSET(rgba_color), AV_OPT_TYPE_COLOR, {.str = "black"}, .flags = FLAGS },
 427     { "eval",   "specify when to evaluate expressions",    OFFSET(eval_mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = EVAL_MODE_INIT}, 0, EVAL_MODE_NB-1, FLAGS, "eval" },
 428          { "init",  "eval expressions once during initialization", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_INIT},  .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
 429          { "frame", "eval expressions during initialization and per-frame", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EVAL_MODE_FRAME}, .flags = FLAGS, .unit = "eval" },
 430     { "aspect",  "pad to fit an aspect instead of a resolution", OFFSET(aspect), AV_OPT_TYPE_RATIONAL, {.dbl = 0}, 0, DBL_MAX, FLAGS },
 431     { NULL }
 432 };
 433
 434 AVFILTER_DEFINE_CLASS(pad);
 435
 436 static const AVFilterPad avfilter_vf_pad_inputs[] = {
 437     {
 438         .name             = "default",
 439         .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 440         .config_props     = config_input,
 441         .get_video_buffer = get_video_buffer,
 442         .filter_frame     = filter_frame,
 443     },
 444     { NULL }
 445 };
 446
 447 static const AVFilterPad avfilter_vf_pad_outputs[] = {
 448     {
 449         .name         = "default",
 450         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 451         .config_props = config_output,
 452     },
 453     { NULL }
 454 };
 455
 456 AVFilter ff_vf_pad = {
 457     .name          = "pad",
 458     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Pad the input video."),
 459     .priv_size     = sizeof(PadContext),
 460     .priv_class    = &pad_class,
 461     .query_formats = query_formats,
 462     .inputs        = avfilter_vf_pad_inputs,
 463     .outputs       = avfilter_vf_pad_outputs,
 464 };