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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2004 Ville Saari
   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 General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2 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
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  17  * 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/avassert.h"
  22 #include "libavutil/imgutils.h"
  23 #include "libavutil/pixdesc.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "avfilter.h"
  26 #include "formats.h"
  27 #include "internal.h"
  28 #include "video.h"
  29
  30 enum PhaseMode {
  31     PROGRESSIVE,
  32     TOP_FIRST,
  33     BOTTOM_FIRST,
  34     TOP_FIRST_ANALYZE,
  35     BOTTOM_FIRST_ANALYZE,
  36     ANALYZE,
  37     FULL_ANALYZE,
  38     AUTO,
  39     AUTO_ANALYZE
  40 };
  41
  42 typedef struct PhaseContext {
  43     const AVClass *class;
  44     int mode;                   ///<PhaseMode
  45     AVFrame *frame; /* previous frame */
  46     int nb_planes;
  47     int planeheight[4];
  48     int linesize[4];
  49 } PhaseContext;
  50
  51 #define OFFSET(x) offsetof(PhaseContext, x)
  52 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  53 #define CONST(name, help, val, unit) { name, help, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=val}, 0, 0, FLAGS, unit }
  54
  55 static const AVOption phase_options[] = {
  56     { "mode", "set phase mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=AUTO_ANALYZE}, PROGRESSIVE, AUTO_ANALYZE, FLAGS, "mode" },
  57     CONST("p", "progressive",          PROGRESSIVE,          "mode"),
  58     CONST("t", "top first",            TOP_FIRST,            "mode"),
  59     CONST("b", "bottom first",         BOTTOM_FIRST,         "mode"),
  60     CONST("T", "top first analyze",    TOP_FIRST_ANALYZE,    "mode"),
  61     CONST("B", "bottom first analyze", BOTTOM_FIRST_ANALYZE, "mode"),
  62     CONST("u", "analyze",              ANALYZE,              "mode"),
  63     CONST("U", "full analyze",         FULL_ANALYZE,         "mode"),
  64     CONST("a", "auto",                 AUTO,                 "mode"),
  65     CONST("A", "auto analyze",         AUTO_ANALYZE,         "mode"),
  66     { NULL }
  67 };
  68
  69 AVFILTER_DEFINE_CLASS(phase);
  70
  71 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  72 {
  73     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  74         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P,
  75         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ411P,
  76         AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV410P,
  77         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_NONE
  78     };
  79
  80     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
  81     if (!fmts_list)
  82         return AVERROR(ENOMEM);
  83     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
  84 }
  85
  86 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
  87 {
  88     PhaseContext *s = inlink->dst->priv;
  89     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
  90     int ret;
  91
  92     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
  93         return ret;
  94
  95     s->planeheight[1] = s->planeheight[2] = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->h, desc->log2_chroma_h);
  96     s->planeheight[0] = s->planeheight[3] = inlink->h;
  97
  98     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
  99
 100     return 0;
 101 }
 102
 103 /*
 104  * This macro interpolates the value of both fields at a point halfway
 105  * between lines and takes the squared difference. In field resolution
 106  * the point is a quarter pixel below a line in one field and a quarter
 107  * pixel above a line in other.
 108  *
 109  * (The result is actually multiplied by 25)
 110  */
 111 #define DIFF(a, as, b, bs) ((t) = ((*(a) - (b)[bs]) << 2) + (a)[(as) << 1] - (b)[-(bs)], (t) * (t))
 112
 113 /*
 114  * Find which field combination has the smallest average squared difference
 115  * between the fields.
 116  */
 117 static enum PhaseMode analyze_plane(void *ctx, enum PhaseMode mode, AVFrame *old, AVFrame *new)
 118 {
 119     double bdiff, tdiff, pdiff, scale;
 120     const int ns = new->linesize[0];
 121     const int os = old->linesize[0];
 122     const uint8_t *nptr = new->data[0];
 123     const uint8_t *optr = old->data[0];
 124     const int h = new->height;
 125     const int w = new->width;
 126     int bdif, tdif, pdif;
 127
 128     if (mode == AUTO) {
 129         mode = new->interlaced_frame ? new->top_field_first ?
 130                TOP_FIRST : BOTTOM_FIRST : PROGRESSIVE;
 131     } else if (mode == AUTO_ANALYZE) {
 132         mode = new->interlaced_frame ? new->top_field_first ?
 133                TOP_FIRST_ANALYZE : BOTTOM_FIRST_ANALYZE : FULL_ANALYZE;
 134     }
 135
 136     if (mode <= BOTTOM_FIRST) {
 137         bdiff = pdiff = tdiff = 65536.0;
 138     } else {
 139         int top = 0, t;
 140         const uint8_t *rend, *end = nptr + (h - 2) * ns;
 141
 142         bdiff = pdiff = tdiff = 0.0;
 143
 144         nptr += ns;
 145         optr += os;
 146         while (nptr < end) {
 147             pdif = tdif = bdif = 0;
 148
 149             switch (mode) {
 150             case TOP_FIRST_ANALYZE:
 151                 if (top) {
 152                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 153                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 154                         tdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 155                     }
 156                 } else {
 157                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 158                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 159                         tdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 160                     }
 161                 }
 162                 break;
 163             case BOTTOM_FIRST_ANALYZE:
 164                 if (top) {
 165                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 166                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 167                         bdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 168                     }
 169                 } else {
 170                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 171                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 172                         bdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 173                     }
 174                 }
 175                 break;
 176             case ANALYZE:
 177                 if (top) {
 178                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 179                         tdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 180                         bdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 181                     }
 182                 } else {
 183                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 184                         bdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 185                         tdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 186                     }
 187                 }
 188                 break;
 189             case FULL_ANALYZE:
 190                 if (top) {
 191                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 192                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 193                         tdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 194                         bdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 195                     }
 196                 } else {
 197                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 198                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 199                         bdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 200                         tdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 201                     }
 202                 }
 203                 break;
 204             default:
 205                 av_assert0(0);
 206             }
 207
 208             pdiff += (double)pdif;
 209             tdiff += (double)tdif;
 210             bdiff += (double)bdif;
 211             nptr += ns - w;
 212             optr += os - w;
 213             top ^= 1;
 214         }
 215
 216         scale = 1.0 / (w * (h - 3)) / 25.0;
 217         pdiff *= scale;
 218         tdiff *= scale;
 219         bdiff *= scale;
 220
 221         if (mode == TOP_FIRST_ANALYZE) {
 222             bdiff = 65536.0;
 223         } else if (mode == BOTTOM_FIRST_ANALYZE) {
 224             tdiff = 65536.0;
 225         } else if (mode == ANALYZE) {
 226             pdiff = 65536.0;
 227         }
 228
 229         if (bdiff < pdiff && bdiff < tdiff) {
 230             mode = BOTTOM_FIRST;
 231         } else if (tdiff < pdiff && tdiff < bdiff) {
 232             mode = TOP_FIRST;
 233         } else {
 234             mode = PROGRESSIVE;
 235         }
 236     }
 237
 238     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "mode=%c tdiff=%f bdiff=%f pdiff=%f\n",
 239            mode == BOTTOM_FIRST ? 'b' : mode == TOP_FIRST ? 't' : 'p',
 240            tdiff, bdiff, pdiff);
 241     return mode;
 242 }
 243
 244 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 245 {
 246     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 247     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 248     PhaseContext *s = ctx->priv;
 249     enum PhaseMode mode;
 250     int plane, top, y;
 251     AVFrame *out;
 252
 253     if (ctx->is_disabled) {
 254         av_frame_free(&s->frame);
 255         /* we keep a reference to the previous frame so the filter can start
 256          * being useful as soon as it's not disabled, avoiding the 1-frame
 257          * delay. */
 258         s->frame = av_frame_clone(in);
 259         return ff_filter_frame(outlink, in);
 260     }
 261
 262     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 263     if (!out) {
 264         av_frame_free(&in);
 265         return AVERROR(ENOMEM);
 266     }
 267     av_frame_copy_props(out, in);
 268
 269     if (!s->frame) {
 270         s->frame = in;
 271         mode = PROGRESSIVE;
 272     } else {
 273         mode = analyze_plane(ctx, s->mode, s->frame, in);
 274     }
 275
 276     for (plane = 0; plane < s->nb_planes; plane++) {
 277         const uint8_t *buf = s->frame->data[plane];
 278         const uint8_t *from = in->data[plane];
 279         uint8_t *to = out->data[plane];
 280
 281         for (y = 0, top = 1; y < s->planeheight[plane]; y++, top ^= 1) {
 282             memcpy(to, mode == (top ? BOTTOM_FIRST : TOP_FIRST) ? buf : from, s->linesize[plane]);
 283
 284             buf += s->frame->linesize[plane];
 285             from += in->linesize[plane];
 286             to += out->linesize[plane];
 287         }
 288     }
 289
 290     if (in != s->frame)
 291         av_frame_free(&s->frame);
 292     s->frame = in;
 293     return ff_filter_frame(outlink, out);
 294 }
 295
 296 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 297 {
 298     PhaseContext *s = ctx->priv;
 299
 300     av_frame_free(&s->frame);
 301 }
 302
 303 static const AVFilterPad phase_inputs[] = {
 304     {
 305         .name         = "default",
 306         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 307         .filter_frame = filter_frame,
 308         .config_props = config_input,
 309     },
 310     { NULL }
 311 };
 312
 313 static const AVFilterPad phase_outputs[] = {
 314     {
 315         .name = "default",
 316         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 317     },
 318     { NULL }
 319 };
 320
 321 AVFilter ff_vf_phase = {
 322     .name          = "phase",
 323     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Phase shift fields."),
 324     .priv_size     = sizeof(PhaseContext),
 325     .priv_class    = &phase_class,
 326     .uninit        = uninit,
 327     .query_formats = query_formats,
 328     .inputs        = phase_inputs,
 329     .outputs       = phase_outputs,
 330     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 331 };