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/opt.h"
  33 #include "libavutil/pixdesc.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "vf_pp7.h"
  36 #include "libavcodec/avcodec.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 const int thres[16] = {
  84     N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2), N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2),
  85     N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2), N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2),
  86     N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2), N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2),
  87     N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2), N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2),
  88 };
  89
  90 static inline int norm_qscale(int qscale, int type)
  91 {
  92     switch (type) {
  93     case FF_QSCALE_TYPE_MPEG1: return qscale;
  94     case FF_QSCALE_TYPE_MPEG2: return qscale >> 1;
  95     case FF_QSCALE_TYPE_H264:  return qscale >> 2;
  96     case FF_QSCALE_TYPE_VP56:  return (63 - qscale + 2) >> 2;
  97     }
  98     return qscale;
  99 }
 100
 101 static void init_thres2(PP7Context *p)
 102 {
 103     int qp, i;
 104     int bias = 0; //FIXME
 105
 106     for (qp = 0; qp < 99; qp++) {
 107         for (i = 0; i < 16; i++) {
 108             p->thres2[qp][i] = ((i&1) ? SN2 : SN0) * ((i&4) ? SN2 : SN0) * FFMAX(1, qp) * (1<<2) - 1 - bias;
 109         }
 110     }
 111 }
 112
 113 static inline void dctA_c(int16_t *dst, uint8_t *src, int stride)
 114 {
 115     int i;
 116
 117     for (i = 0; i < 4; i++) {
 118         int s0 = src[0 * stride] + src[6 * stride];
 119         int s1 = src[1 * stride] + src[5 * stride];
 120         int s2 = src[2 * stride] + src[4 * stride];
 121         int s3 = src[3 * stride];
 122         int s = s3 + s3;
 123         s3 = s  - s0;
 124         s0 = s  + s0;
 125         s  = s2 + s1;
 126         s2 = s2 - s1;
 127         dst[0] = s0 + s;
 128         dst[2] = s0 - s;
 129         dst[1] = 2 * s3 +     s2;
 130         dst[3] =     s3 - 2 * s2;
 131         src++;
 132         dst += 4;
 133     }
 134 }
 135
 136 static void dctB_c(int16_t *dst, int16_t *src)
 137 {
 138     int i;
 139
 140     for (i = 0; i < 4; i++) {
 141         int s0 = src[0 * 4] + src[6 * 4];
 142         int s1 = src[1 * 4] + src[5 * 4];
 143         int s2 = src[2 * 4] + src[4 * 4];
 144         int s3 = src[3 * 4];
 145         int s = s3 + s3;
 146         s3 = s  - s0;
 147         s0 = s  + s0;
 148         s  = s2 + s1;
 149         s2 = s2 - s1;
 150         dst[0 * 4] = s0 + s;
 151         dst[2 * 4] = s0 - s;
 152         dst[1 * 4] = 2 * s3 +     s2;
 153         dst[3 * 4] =     s3 - 2 * s2;
 154         src++;
 155         dst++;
 156     }
 157 }
 158
 159 static int hardthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 160 {
 161     int i;
 162     int a;
 163
 164     a = src[0] * factor[0];
 165     for (i = 1; i < 16; i++) {
 166         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 167         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 168         int level = src[i];
 169         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2)
 170             a += level * factor[i];
 171     }
 172     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 173 }
 174
 175 static int mediumthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 176 {
 177     int i;
 178     int a;
 179
 180     a = src[0] * factor[0];
 181     for (i = 1; i < 16; i++) {
 182         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 183         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 184         int level = src[i];
 185         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 186             if (((unsigned)(level + 2 * threshold1)) > 2 * threshold2)
 187                 a += level * factor[i];
 188             else {
 189                 if (level > 0)
 190                     a += 2 * (level - (int)threshold1) * factor[i];
 191                 else
 192                     a += 2 * (level + (int)threshold1) * factor[i];
 193             }
 194         }
 195     }
 196     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 197 }
 198
 199 static int softthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 200 {
 201     int i;
 202     int a;
 203
 204     a = src[0] * factor[0];
 205     for (i = 1; i < 16; i++) {
 206         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 207         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 208         int level = src[i];
 209         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 210             if (level > 0)
 211                 a += (level - (int)threshold1) * factor[i];
 212             else
 213                 a += (level + (int)threshold1) * factor[i];
 214         }
 215     }
 216     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 217 }
 218
 219 static void filter(PP7Context *p, uint8_t *dst, uint8_t *src,
 220                    int dst_stride, int src_stride,
 221                    int width, int height,
 222                    uint8_t *qp_store, int qp_stride, int is_luma)
 223 {
 224     int x, y;
 225     const int stride = is_luma ? p->temp_stride : ((width + 16 + 15) & (~15));
 226     uint8_t *p_src = p->src + 8 * stride;
 227     int16_t *block = (int16_t *)p->src;
 228     int16_t *temp  = (int16_t *)(p->src + 32);
 229
 230     if (!src || !dst) return;
 231     for (y = 0; y < height; y++) {
 232         int index = 8 + 8 * stride + y * stride;
 233         memcpy(p_src + index, src + y * src_stride, width);
 234         for (x = 0; x < 8; x++) {
 235             p_src[index         - x - 1]= p_src[index +         x    ];
 236             p_src[index + width + x    ]= p_src[index + width - x - 1];
 237         }
 238     }
 239     for (y = 0; y < 8; y++) {
 240         memcpy(p_src + (    7 - y     ) * stride, p_src + (    y + 8     ) * stride, stride);
 241         memcpy(p_src + (height + 8 + y) * stride, p_src + (height - y + 7) * stride, stride);
 242     }
 243     //FIXME (try edge emu)
 244
 245     for (y = 0; y < height; y++) {
 246         for (x = -8; x < 0; x += 4) {
 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
 251             dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
 252         }
 253         for (x = 0; x < width; ) {
 254             const int qps = 3 + is_luma;
 255             int qp;
 256             int end = FFMIN(x + 8, width);
 257
 258             if (p->qp)
 259                 qp = p->qp;
 260             else {
 261                 qp = qp_store[ (FFMIN(x, width - 1) >> qps) + (FFMIN(y, height - 1) >> qps) * qp_stride];
 262                 qp = norm_qscale(qp, p->qscale_type);
 263             }
 264             for (; x < end; x++) {
 265                 const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
 266                 uint8_t *src = p_src + index;
 267                 int16_t *tp  = temp + 4 * x;
 268                 int v;
 269
 270                 if ((x & 3) == 0)
 271                     dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
 272
 273                 p->dctB(block, tp);
 274
 275                 v = p->requantize(p, block, qp);
 276                 v = (v + dither[y & 7][x & 7]) >> 6;
 277                 if ((unsigned)v > 255)
 278                     v = (-v) >> 31;
 279                 dst[x + y * dst_stride] = v;
 280             }
 281         }
 282     }
 283 }
 284
 285 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 286 {
 287     static const enum PixelFormat pix_fmts[] = {
 288         AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,
 289         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV411P,
 290         AV_PIX_FMT_YUV410P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,
 291         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 292         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 293         AV_PIX_FMT_GRAY8,    AV_PIX_FMT_NONE
 294     };
 295     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 296     return 0;
 297 }
 298
 299 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 300 {
 301     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 302     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 303     const int h = FFALIGN(inlink->h + 16, 16);
 304     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 305
 306     pp7->hsub = desc->log2_chroma_w;
 307     pp7->vsub = desc->log2_chroma_h;
 308
 309     pp7->temp_stride = FFALIGN(inlink->w + 16, 16);
 310     pp7->src = av_malloc(pp7->temp_stride * (h + 8) * sizeof(uint8_t));
 311
 312     if (!pp7->src)
 313         return AVERROR(ENOMEM);
 314
 315     init_thres2(pp7);
 316
 317     switch (pp7->mode) {
 318         case 0: pp7->requantize = hardthresh_c; break;
 319         case 1: pp7->requantize = softthresh_c; break;
 320         default:
 321         case 2: pp7->requantize = mediumthresh_c; break;
 322     }
 323
 324     pp7->dctB = dctB_c;
 325
 326     if (ARCH_X86)
 327         ff_pp7_init_x86(pp7);
 328
 329     return 0;
 330 }
 331
 332 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 333 {
 334     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 335     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 336     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 337     AVFrame *out = in;
 338
 339     int qp_stride = 0;
 340     uint8_t *qp_table = NULL;
 341
 342     if (!pp7->qp)
 343         qp_table = av_frame_get_qp_table(in, &qp_stride, &pp7->qscale_type);
 344
 345     if (!ctx->is_disabled) {
 346         const int cw = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->w, pp7->hsub);
 347         const int ch = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->h, pp7->vsub);
 348
 349         /* get a new frame if in-place is not possible or if the dimensions
 350         * are not multiple of 8 */
 351         if (!av_frame_is_writable(in) || (inlink->w & 7) || (inlink->h & 7)) {
 352             const int aligned_w = FFALIGN(inlink->w, 8);
 353             const int aligned_h = FFALIGN(inlink->h, 8);
 354
 355             out = ff_get_video_buffer(outlink, aligned_w, aligned_h);
 356             if (!out) {
 357                 av_frame_free(&in);
 358                 return AVERROR(ENOMEM);
 359             }
 360             av_frame_copy_props(out, in);
 361         }
 362
 363         if (qp_table || pp7->qp) {
 364
 365             filter(pp7, out->data[0], in->data[0], out->linesize[0], in->linesize[0],
 366                    inlink->w, inlink->h, qp_table, qp_stride, 1);
 367             filter(pp7, out->data[1], in->data[1], out->linesize[1], in->linesize[1],
 368                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
 369             filter(pp7, out->data[2], in->data[2], out->linesize[2], in->linesize[2],
 370                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
 371             emms_c();
 372         }
 373     }
 374
 375     if (in != out) {
 376         if (in->data[3])
 377             av_image_copy_plane(out->data[3], out->linesize[3],
 378                                 in ->data[3], in ->linesize[3],
 379                                 inlink->w, inlink->h);
 380         av_frame_free(&in);
 381     }
 382     return ff_filter_frame(outlink, out);
 383 }
 384
 385 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 386 {
 387     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 388     av_freep(&pp7->src);
 389 }
 390
 391 static const AVFilterPad pp7_inputs[] = {
 392     {
 393         .name         = "default",
 394         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 395         .config_props = config_input,
 396         .filter_frame = filter_frame,
 397     },
 398     { NULL }
 399 };
 400
 401 static const AVFilterPad pp7_outputs[] = {
 402     {
 403         .name = "default",
 404         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 405     },
 406     { NULL }
 407 };
 408
 409 AVFilter ff_vf_pp7 = {
 410     .name            = "pp7",
 411     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply Postprocessing 7 filter."),
 412     .priv_size       = sizeof(PP7Context),
 413     .uninit          = uninit,
 414     .query_formats   = query_formats,
 415     .inputs          = pp7_inputs,
 416     .outputs         = pp7_outputs,
 417     .priv_class      = &pp7_class,
 418     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 419 };