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] = AV_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;
 120
 121     if (mode == AUTO) {
 122         mode = new->interlaced_frame ? new->top_field_first ?
 123                TOP_FIRST : BOTTOM_FIRST : PROGRESSIVE;
 124     } else if (mode == AUTO_ANALYZE) {
 125         mode = new->interlaced_frame ? new->top_field_first ?
 126                TOP_FIRST_ANALYZE : BOTTOM_FIRST_ANALYZE : FULL_ANALYZE;
 127     }
 128
 129     if (mode <= BOTTOM_FIRST) {
 130         bdiff = pdiff = tdiff = 65536.0;
 131     } else {
 132         const int ns = new->linesize[0];
 133         const int os = old->linesize[0];
 134         const uint8_t *nptr = new->data[0];
 135         const uint8_t *optr = old->data[0];
 136         const int h = new->height;
 137         const int w = new->width;
 138         int bdif, tdif, pdif;
 139         double scale;
 140
 141         int top = 0, t;
 142         const uint8_t *rend, *end = nptr + (h - 2) * ns;
 143
 144         bdiff = pdiff = tdiff = 0.0;
 145
 146         nptr += ns;
 147         optr += os;
 148         while (nptr < end) {
 149             pdif = tdif = bdif = 0;
 150
 151             switch (mode) {
 152             case TOP_FIRST_ANALYZE:
 153                 if (top) {
 154                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 155                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 156                         tdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 157                     }
 158                 } else {
 159                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 160                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 161                         tdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 162                     }
 163                 }
 164                 break;
 165             case BOTTOM_FIRST_ANALYZE:
 166                 if (top) {
 167                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 168                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 169                         bdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 170                     }
 171                 } else {
 172                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 173                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 174                         bdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 175                     }
 176                 }
 177                 break;
 178             case ANALYZE:
 179                 if (top) {
 180                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 181                         tdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 182                         bdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 183                     }
 184                 } else {
 185                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 186                         bdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 187                         tdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 188                     }
 189                 }
 190                 break;
 191             case FULL_ANALYZE:
 192                 if (top) {
 193                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 194                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 195                         tdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 196                         bdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 197                     }
 198                 } else {
 199                     for (rend = nptr + w; nptr < rend; nptr++, optr++) {
 200                         pdif += DIFF(nptr, ns, nptr, ns);
 201                         bdif += DIFF(nptr, ns, optr, os);
 202                         tdif += DIFF(optr, os, nptr, ns);
 203                     }
 204                 }
 205                 break;
 206             default:
 207                 av_assert0(0);
 208             }
 209
 210             pdiff += (double)pdif;
 211             tdiff += (double)tdif;
 212             bdiff += (double)bdif;
 213             nptr += ns - w;
 214             optr += os - w;
 215             top ^= 1;
 216         }
 217
 218         scale = 1.0 / (w * (h - 3)) / 25.0;
 219         pdiff *= scale;
 220         tdiff *= scale;
 221         bdiff *= scale;
 222
 223         if (mode == TOP_FIRST_ANALYZE) {
 224             bdiff = 65536.0;
 225         } else if (mode == BOTTOM_FIRST_ANALYZE) {
 226             tdiff = 65536.0;
 227         } else if (mode == ANALYZE) {
 228             pdiff = 65536.0;
 229         }
 230
 231         if (bdiff < pdiff && bdiff < tdiff) {
 232             mode = BOTTOM_FIRST;
 233         } else if (tdiff < pdiff && tdiff < bdiff) {
 234             mode = TOP_FIRST;
 235         } else {
 236             mode = PROGRESSIVE;
 237         }
 238     }
 239
 240     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "mode=%c tdiff=%f bdiff=%f pdiff=%f\n",
 241            mode == BOTTOM_FIRST ? 'b' : mode == TOP_FIRST ? 't' : 'p',
 242            tdiff, bdiff, pdiff);
 243     return mode;
 244 }
 245
 246 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 247 {
 248     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 249     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 250     PhaseContext *s = ctx->priv;
 251     enum PhaseMode mode;
 252     int plane, top, y;
 253     AVFrame *out;
 254
 255     if (ctx->is_disabled) {
 256         av_frame_free(&s->frame);
 257         /* we keep a reference to the previous frame so the filter can start
 258          * being useful as soon as it's not disabled, avoiding the 1-frame
 259          * delay. */
 260         s->frame = av_frame_clone(in);
 261         return ff_filter_frame(outlink, in);
 262     }
 263
 264     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 265     if (!out) {
 266         av_frame_free(&in);
 267         return AVERROR(ENOMEM);
 268     }
 269     av_frame_copy_props(out, in);
 270
 271     if (!s->frame) {
 272         s->frame = in;
 273         mode = PROGRESSIVE;
 274     } else {
 275         mode = analyze_plane(ctx, s->mode, s->frame, in);
 276     }
 277
 278     for (plane = 0; plane < s->nb_planes; plane++) {
 279         const uint8_t *buf = s->frame->data[plane];
 280         const uint8_t *from = in->data[plane];
 281         uint8_t *to = out->data[plane];
 282
 283         for (y = 0, top = 1; y < s->planeheight[plane]; y++, top ^= 1) {
 284             memcpy(to, mode == (top ? BOTTOM_FIRST : TOP_FIRST) ? buf : from, s->linesize[plane]);
 285
 286             buf += s->frame->linesize[plane];
 287             from += in->linesize[plane];
 288             to += out->linesize[plane];
 289         }
 290     }
 291
 292     if (in != s->frame)
 293         av_frame_free(&s->frame);
 294     s->frame = in;
 295     return ff_filter_frame(outlink, out);
 296 }
 297
 298 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 299 {
 300     PhaseContext *s = ctx->priv;
 301
 302     av_frame_free(&s->frame);
 303 }
 304
 305 static const AVFilterPad phase_inputs[] = {
 306     {
 307         .name         = "default",
 308         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 309         .filter_frame = filter_frame,
 310         .config_props = config_input,
 311     },
 312     { NULL }
 313 };
 314
 315 static const AVFilterPad phase_outputs[] = {
 316     {
 317         .name = "default",
 318         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 319     },
 320     { NULL }
 321 };
 322
 323 AVFilter ff_vf_phase = {
 324     .name          = "phase",
 325     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Phase shift fields."),
 326     .priv_size     = sizeof(PhaseContext),
 327     .priv_class    = &phase_class,
 328     .uninit        = uninit,
 329     .query_formats = query_formats,
 330     .inputs        = phase_inputs,
 331     .outputs       = phase_outputs,
 332     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 333 };