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     enum PhaseMode mode;
  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     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
  81     return 0;
  82 }
  83
  84 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
  85 {
  86     PhaseContext *s = inlink->dst->priv;
  87     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
  88     int ret;
  89
  90     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
  91         return ret;
  92
  93     s->planeheight[1] = s->planeheight[2] = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->h, desc->log2_chroma_h);
  94     s->planeheight[0] = s->planeheight[3] = inlink->h;
  95
  96     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
  97
  98     return 0;
  99 }
 100
 101 /*
 102  * This macro interpolates the value of both fields at a point halfway
 103  * between lines and takes the squared difference. In field resolution
 104  * the point is a quarter pixel below a line in one field and a quarter
 105  * pixel above a line in other.
 106  *
 107  * (The result is actually multiplied by 25)
 108  */
 109 #define DIFF(a, as, b, bs) (t = ((*a - b[bs]) << 2) + a[as << 1] - b[-bs], t * t)
 110
 111 /*
 112  * Find which field combination has the smallest average squared difference
 113  * between the fields.
 114  */
 115 static enum PhaseMode analyze_plane(void *ctx, enum PhaseMode mode, AVFrame *old, AVFrame *new)
 116 {
 117     double bdiff, tdiff, pdiff, scale;
 118     const int ns = new->linesize[0];
 119     const int os = old->linesize[0];
 120     const uint8_t *nptr = new->data[0];
 121     const uint8_t *optr = old->data[0];
 122     const int h = new->height;
 123     const int w = new->width;
 124     int bdif, tdif, pdif;
 125
 126     if (mode == AUTO) {
 127         mode = new->interlaced_frame ? new->top_field_first ?
 128                TOP_FIRST : BOTTOM_FIRST : PROGRESSIVE;
 129     } else if (mode == AUTO_ANALYZE) {
 130         mode = new->interlaced_frame ? new->top_field_first ?
 131                TOP_FIRST_ANALYZE : BOTTOM_FIRST_ANALYZE : FULL_ANALYZE;
 132     }
 133
 134     if (mode <= BOTTOM_FIRST) {
 135         bdiff = pdiff = tdiff = 65536.0;
 136     } else {
 137         int top = 0, t;
 138         const uint8_t *rend, *end = nptr + (h - 2) * ns;
 139
 140         bdiff = pdiff = tdiff = 0.0;
 141
 142         nptr += ns;
 143         optr += os;
 144         while (nptr < end) {
 145             pdif = tdif = bdif = 0;
 146
 147             switch (mode) {
 148             case TOP_FIRST_ANALYZE:
 149                 if (top) {
 150                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 151                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 152                         tdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 153                     }
 154                 } else {
 155                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 156                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 157                         tdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 158                     }
 159                 }
 160                 break;
 161             case BOTTOM_FIRST_ANALYZE:
 162                 if (top) {
 163                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 164                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 165                         bdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 166                     }
 167                 } else {
 168                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 169                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 170                         bdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 171                     }
 172                 }
 173                 break;
 174             case ANALYZE:
 175                 if (top) {
 176                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 177                         tdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 178                         bdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 179                     }
 180                 } else {
 181                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 182                         bdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 183                         tdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 184                     }
 185                 }
 186                 break;
 187             case FULL_ANALYZE:
 188                 if (top) {
 189                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 190                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 191                         tdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 192                         bdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 193                     }
 194                 } else {
 195                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 196                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 197                         bdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 198                         tdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 199                     }
 200                 }
 201                 break;
 202             default:
 203                 av_assert0(0);
 204             }
 205
 206             pdiff += (double)pdif;
 207             tdiff += (double)tdif;
 208             bdiff += (double)bdif;
 209             nptr += ns - w;
 210             optr += os - w;
 211             top ^= 1;
 212         }
 213
 214         scale = 1.0 / (w * (h - 3)) / 25.0;
 215         pdiff *= scale;
 216         tdiff *= scale;
 217         bdiff *= scale;
 218
 219         if (mode == TOP_FIRST_ANALYZE) {
 220             bdiff = 65536.0;
 221         } else if (mode == BOTTOM_FIRST_ANALYZE) {
 222             tdiff = 65536.0;
 223         } else if (mode == ANALYZE) {
 224             pdiff = 65536.0;
 225         }
 226
 227         if (bdiff < pdiff && bdiff < tdiff) {
 228             mode = BOTTOM_FIRST;
 229         } else if (tdiff < pdiff && tdiff < bdiff) {
 230             mode = TOP_FIRST;
 231         } else {
 232             mode = PROGRESSIVE;
 233         }
 234     }
 235
 236     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "mode=%c tdiff=%f bdiff=%f pdiff=%f\n",
 237            mode == BOTTOM_FIRST ? 'b' : mode == TOP_FIRST ? 't' : 'p',
 238            tdiff, bdiff, pdiff);
 239     return mode;
 240 }
 241
 242 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 243 {
 244     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 245     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 246     PhaseContext *s = ctx->priv;
 247     enum PhaseMode mode;
 248     int plane, top, y;
 249     AVFrame *out;
 250
 251     if (ctx->is_disabled) {
 252         av_frame_free(&s->frame);
 253         /* we keep a reference to the previous frame so the filter can start
 254          * being useful as soon as it's not disabled, avoiding the 1-frame
 255          * delay. */
 256         s->frame = av_frame_clone(in);
 257         return ff_filter_frame(outlink, in);
 258     }
 259
 260     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 261     if (!out) {
 262         av_frame_free(&in);
 263         return AVERROR(ENOMEM);
 264     }
 265     av_frame_copy_props(out, in);
 266
 267     if (!s->frame) {
 268         s->frame = in;
 269         mode = PROGRESSIVE;
 270     } else {
 271         mode = analyze_plane(ctx, s->mode, s->frame, in);
 272     }
 273
 274     for (plane = 0; plane < s->nb_planes; plane++) {
 275         const uint8_t *buf = s->frame->data[plane];
 276         const uint8_t *from = in->data[plane];
 277         uint8_t *to = out->data[plane];
 278
 279         for (y = 0, top = 1; y < s->planeheight[plane]; y++, top ^= 1) {
 280             memcpy(to, mode == (top ? BOTTOM_FIRST : TOP_FIRST) ? buf : from, s->linesize[plane]);
 281
 282             buf += s->frame->linesize[plane];
 283             from += in->linesize[plane];
 284             to += out->linesize[plane];
 285         }
 286     }
 287
 288     if (in != s->frame)
 289         av_frame_free(&s->frame);
 290     s->frame = in;
 291     return ff_filter_frame(outlink, out);
 292 }
 293
 294 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 295 {
 296     PhaseContext *s = ctx->priv;
 297
 298     av_frame_free(&s->frame);
 299 }
 300
 301 static const AVFilterPad phase_inputs[] = {
 302     {
 303         .name         = "default",
 304         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 305         .filter_frame = filter_frame,
 306         .config_props = config_input,
 307     },
 308     { NULL }
 309 };
 310
 311 static const AVFilterPad phase_outputs[] = {
 312     {
 313         .name = "default",
 314         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 315     },
 316     { NULL }
 317 };
 318
 319 AVFilter ff_vf_phase = {
 320     .name          = "phase",
 321     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Phase shift fields."),
 322     .priv_size     = sizeof(PhaseContext),
 323     .priv_class    = &phase_class,
 324     .uninit        = uninit,
 325     .query_formats = query_formats,
 326     .inputs        = phase_inputs,
 327     .outputs       = phase_outputs,
 328     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 329 };