git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_pp7.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2005 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  * Copyright (c) 2014 Arwa Arif <arwaarif1994@gmail.com>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10  * (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
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  18  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  19  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Postprocessing filter - 7
  25  *
  26  * Originally written by Michael Niedermayer for the MPlayer
  27  * project, and ported by Arwa Arif for FFmpeg.
  28  */
  29
  30 #include "libavutil/avassert.h"
  31 #include "libavutil/imgutils.h"
  32 #include "libavutil/mem_internal.h"
  33 #include "libavutil/opt.h"
  34 #include "libavutil/pixdesc.h"
  35 #include "internal.h"
  36 #include "vf_pp7.h"
  37
  38 enum mode {
  39     MODE_HARD,
  40     MODE_SOFT,
  41     MODE_MEDIUM
  42 };
  43
  44 #define OFFSET(x) offsetof(PP7Context, x)
  45 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  46 static const AVOption pp7_options[] = {
  47     { "qp", "force a constant quantizer parameter", OFFSET(qp), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, 64, FLAGS },
  48     { "mode", "set thresholding mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = MODE_MEDIUM}, 0, 2, FLAGS, "mode" },
  49         { "hard",   "hard thresholding",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_HARD},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
  50         { "soft",   "soft thresholding",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_SOFT},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
  51         { "medium", "medium thresholding", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_MEDIUM}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
  52     { NULL }
  53 };
  54
  55 AVFILTER_DEFINE_CLASS(pp7);
  56
  57 DECLARE_ALIGNED(8, static const uint8_t, dither)[8][8] = {
  58     {  0,  48,  12,  60,   3,  51,  15,  63, },
  59     { 32,  16,  44,  28,  35,  19,  47,  31, },
  60     {  8,  56,   4,  52,  11,  59,   7,  55, },
  61     { 40,  24,  36,  20,  43,  27,  39,  23, },
  62     {  2,  50,  14,  62,   1,  49,  13,  61, },
  63     { 34,  18,  46,  30,  33,  17,  45,  29, },
  64     { 10,  58,   6,  54,   9,  57,   5,  53, },
  65     { 42,  26,  38,  22,  41,  25,  37,  21, },
  66 };
  67
  68 #define N0 4
  69 #define N1 5
  70 #define N2 10
  71 #define SN0 2
  72 #define SN1 2.2360679775
  73 #define SN2 3.16227766017
  74 #define N (1 << 16)
  75
  76 static const int factor[16] = {
  77     N / (N0 * N0), N / (N0 * N1), N / (N0 * N0), N / (N0 * N2),
  78     N / (N1 * N0), N / (N1 * N1), N / (N1 * N0), N / (N1 * N2),
  79     N / (N0 * N0), N / (N0 * N1), N / (N0 * N0), N / (N0 * N2),
  80     N / (N2 * N0), N / (N2 * N1), N / (N2 * N0), N / (N2 * N2),
  81 };
  82
  83 static void init_thres2(PP7Context *p)
  84 {
  85     int qp, i;
  86     int bias = 0; //FIXME
  87
  88     for (qp = 0; qp < 99; qp++) {
  89         for (i = 0; i < 16; i++) {
  90             p->thres2[qp][i] = ((i&1) ? SN2 : SN0) * ((i&4) ? SN2 : SN0) * FFMAX(1, qp) * (1<<2) - 1 - bias;
  91         }
  92     }
  93 }
  94
  95 static inline void dctA_c(int16_t *dst, uint8_t *src, int stride)
  96 {
  97     int i;
  98
  99     for (i = 0; i < 4; i++) {
 100         int s0 = src[0 * stride] + src[6 * stride];
 101         int s1 = src[1 * stride] + src[5 * stride];
 102         int s2 = src[2 * stride] + src[4 * stride];
 103         int s3 = src[3 * stride];
 104         int s = s3 + s3;
 105         s3 = s  - s0;
 106         s0 = s  + s0;
 107         s  = s2 + s1;
 108         s2 = s2 - s1;
 109         dst[0] = s0 + s;
 110         dst[2] = s0 - s;
 111         dst[1] = 2 * s3 +     s2;
 112         dst[3] =     s3 - 2 * s2;
 113         src++;
 114         dst += 4;
 115     }
 116 }
 117
 118 static void dctB_c(int16_t *dst, int16_t *src)
 119 {
 120     int i;
 121
 122     for (i = 0; i < 4; i++) {
 123         int s0 = src[0 * 4] + src[6 * 4];
 124         int s1 = src[1 * 4] + src[5 * 4];
 125         int s2 = src[2 * 4] + src[4 * 4];
 126         int s3 = src[3 * 4];
 127         int s = s3 + s3;
 128         s3 = s  - s0;
 129         s0 = s  + s0;
 130         s  = s2 + s1;
 131         s2 = s2 - s1;
 132         dst[0 * 4] = s0 + s;
 133         dst[2 * 4] = s0 - s;
 134         dst[1 * 4] = 2 * s3 +     s2;
 135         dst[3 * 4] =     s3 - 2 * s2;
 136         src++;
 137         dst++;
 138     }
 139 }
 140
 141 static int hardthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 142 {
 143     int i;
 144     int a;
 145
 146     a = src[0] * factor[0];
 147     for (i = 1; i < 16; i++) {
 148         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 149         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 150         int level = src[i];
 151         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2)
 152             a += level * factor[i];
 153     }
 154     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 155 }
 156
 157 static int mediumthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 158 {
 159     int i;
 160     int a;
 161
 162     a = src[0] * factor[0];
 163     for (i = 1; i < 16; i++) {
 164         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 165         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 166         int level = src[i];
 167         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 168             if (((unsigned)(level + 2 * threshold1)) > 2 * threshold2)
 169                 a += level * factor[i];
 170             else {
 171                 if (level > 0)
 172                     a += 2 * (level - (int)threshold1) * factor[i];
 173                 else
 174                     a += 2 * (level + (int)threshold1) * factor[i];
 175             }
 176         }
 177     }
 178     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 179 }
 180
 181 static int softthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 182 {
 183     int i;
 184     int a;
 185
 186     a = src[0] * factor[0];
 187     for (i = 1; i < 16; i++) {
 188         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 189         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 190         int level = src[i];
 191         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 192             if (level > 0)
 193                 a += (level - (int)threshold1) * factor[i];
 194             else
 195                 a += (level + (int)threshold1) * factor[i];
 196         }
 197     }
 198     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 199 }
 200
 201 static void filter(PP7Context *p, uint8_t *dst, uint8_t *src,
 202                    int dst_stride, int src_stride,
 203                    int width, int height,
 204                    uint8_t *qp_store, int qp_stride, int is_luma)
 205 {
 206     int x, y;
 207     const int stride = is_luma ? p->temp_stride : ((width + 16 + 15) & (~15));
 208     uint8_t *p_src = p->src + 8 * stride;
 209     int16_t *block = (int16_t *)p->src;
 210     int16_t *temp  = (int16_t *)(p->src + 32);
 211
 212     if (!src || !dst) return;
 213     for (y = 0; y < height; y++) {
 214         int index = 8 + 8 * stride + y * stride;
 215         memcpy(p_src + index, src + y * src_stride, width);
 216         for (x = 0; x < 8; x++) {
 217             p_src[index         - x - 1]= p_src[index +         x    ];
 218             p_src[index + width + x    ]= p_src[index + width - x - 1];
 219         }
 220     }
 221     for (y = 0; y < 8; y++) {
 222         memcpy(p_src + (    7 - y     ) * stride, p_src + (    y + 8     ) * stride, stride);
 223         memcpy(p_src + (height + 8 + y) * stride, p_src + (height - y + 7) * stride, stride);
 224     }
 225     //FIXME (try edge emu)
 226
 227     for (y = 0; y < height; y++) {
 228         for (x = -8; x < 0; x += 4) {
 229             const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
 230             uint8_t *src  = p_src + index;
 231             int16_t *tp   = temp + 4 * x;
 232
 233             dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
 234         }
 235         for (x = 0; x < width; ) {
 236             const int qps = 3 + is_luma;
 237             int qp;
 238             int end = FFMIN(x + 8, width);
 239
 240             if (p->qp)
 241                 qp = p->qp;
 242             else {
 243                 qp = qp_store[ (FFMIN(x, width - 1) >> qps) + (FFMIN(y, height - 1) >> qps) * qp_stride];
 244                 qp = ff_norm_qscale(qp, p->qscale_type);
 245             }
 246             for (; x < end; x++) {
 247                 const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
 248                 uint8_t *src = p_src + index;
 249                 int16_t *tp  = temp + 4 * x;
 250                 int v;
 251
 252                 if ((x & 3) == 0)
 253                     dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
 254
 255                 p->dctB(block, tp);
 256
 257                 v = p->requantize(p, block, qp);
 258                 v = (v + dither[y & 7][x & 7]) >> 6;
 259                 if ((unsigned)v > 255)
 260                     v = (-v) >> 31;
 261                 dst[x + y * dst_stride] = v;
 262             }
 263         }
 264     }
 265 }
 266
 267 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 268 {
 269     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 270         AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,
 271         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV411P,
 272         AV_PIX_FMT_YUV410P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,
 273         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 274         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 275         AV_PIX_FMT_GBRP,
 276         AV_PIX_FMT_GRAY8,    AV_PIX_FMT_NONE
 277     };
 278
 279     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 280     if (!fmts_list)
 281         return AVERROR(ENOMEM);
 282     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 283 }
 284
 285 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 286 {
 287     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 288     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 289     const int h = FFALIGN(inlink->h + 16, 16);
 290     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 291
 292     pp7->hsub = desc->log2_chroma_w;
 293     pp7->vsub = desc->log2_chroma_h;
 294
 295     pp7->temp_stride = FFALIGN(inlink->w + 16, 16);
 296     pp7->src = av_malloc_array(pp7->temp_stride,  (h + 8) * sizeof(uint8_t));
 297
 298     if (!pp7->src)
 299         return AVERROR(ENOMEM);
 300
 301     init_thres2(pp7);
 302
 303     switch (pp7->mode) {
 304         case 0: pp7->requantize = hardthresh_c; break;
 305         case 1: pp7->requantize = softthresh_c; break;
 306         default:
 307         case 2: pp7->requantize = mediumthresh_c; break;
 308     }
 309
 310     pp7->dctB = dctB_c;
 311
 312     if (ARCH_X86)
 313         ff_pp7_init_x86(pp7);
 314
 315     return 0;
 316 }
 317
 318 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 319 {
 320     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 321     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 322     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 323     AVFrame *out = in;
 324
 325     int qp_stride = 0;
 326     uint8_t *qp_table = NULL;
 327
 328     if (!pp7->qp)
 329         qp_table = av_frame_get_qp_table(in, &qp_stride, &pp7->qscale_type);
 330
 331     if (!ctx->is_disabled) {
 332         const int cw = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, pp7->hsub);
 333         const int ch = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, pp7->vsub);
 334
 335         /* get a new frame if in-place is not possible or if the dimensions
 336         * are not multiple of 8 */
 337         if (!av_frame_is_writable(in) || (inlink->w & 7) || (inlink->h & 7)) {
 338             const int aligned_w = FFALIGN(inlink->w, 8);
 339             const int aligned_h = FFALIGN(inlink->h, 8);
 340
 341             out = ff_get_video_buffer(outlink, aligned_w, aligned_h);
 342             if (!out) {
 343                 av_frame_free(&in);
 344                 return AVERROR(ENOMEM);
 345             }
 346             av_frame_copy_props(out, in);
 347             out->width = in->width;
 348             out->height = in->height;
 349         }
 350
 351         if (qp_table || pp7->qp) {
 352
 353             filter(pp7, out->data[0], in->data[0], out->linesize[0], in->linesize[0],
 354                    inlink->w, inlink->h, qp_table, qp_stride, 1);
 355             filter(pp7, out->data[1], in->data[1], out->linesize[1], in->linesize[1],
 356                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
 357             filter(pp7, out->data[2], in->data[2], out->linesize[2], in->linesize[2],
 358                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
 359             emms_c();
 360         }
 361     }
 362
 363     if (in != out) {
 364         if (in->data[3])
 365             av_image_copy_plane(out->data[3], out->linesize[3],
 366                                 in ->data[3], in ->linesize[3],
 367                                 inlink->w, inlink->h);
 368         av_frame_free(&in);
 369     }
 370     return ff_filter_frame(outlink, out);
 371 }
 372
 373 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 374 {
 375     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 376     av_freep(&pp7->src);
 377 }
 378
 379 static const AVFilterPad pp7_inputs[] = {
 380     {
 381         .name         = "default",
 382         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 383         .config_props = config_input,
 384         .filter_frame = filter_frame,
 385     },
 386     { NULL }
 387 };
 388
 389 static const AVFilterPad pp7_outputs[] = {
 390     {
 391         .name = "default",
 392         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 393     },
 394     { NULL }
 395 };
 396
 397 AVFilter ff_vf_pp7 = {
 398     .name            = "pp7",
 399     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply Postprocessing 7 filter."),
 400     .priv_size       = sizeof(PP7Context),
 401     .uninit          = uninit,
 402     .query_formats   = query_formats,
 403     .inputs          = pp7_inputs,
 404     .outputs         = pp7_outputs,
 405     .priv_class      = &pp7_class,
 406     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 407 };