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
  37 enum mode {
  38     MODE_HARD,
  39     MODE_SOFT,
  40     MODE_MEDIUM
  41 };
  42
  43 #define OFFSET(x) offsetof(PP7Context, x)
  44 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  45 static const AVOption pp7_options[] = {
  46     { "qp", "force a constant quantizer parameter", OFFSET(qp), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, 64, FLAGS },
  47     { "mode", "set thresholding mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = MODE_MEDIUM}, 0, 2, FLAGS, "mode" },
  48         { "hard",   "hard thresholding",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_HARD},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
  49         { "soft",   "soft thresholding",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_SOFT},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
  50         { "medium", "medium thresholding", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_MEDIUM}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
  51     { NULL }
  52 };
  53
  54 AVFILTER_DEFINE_CLASS(pp7);
  55
  56 DECLARE_ALIGNED(8, static const uint8_t, dither)[8][8] = {
  57     {  0,  48,  12,  60,   3,  51,  15,  63, },
  58     { 32,  16,  44,  28,  35,  19,  47,  31, },
  59     {  8,  56,   4,  52,  11,  59,   7,  55, },
  60     { 40,  24,  36,  20,  43,  27,  39,  23, },
  61     {  2,  50,  14,  62,   1,  49,  13,  61, },
  62     { 34,  18,  46,  30,  33,  17,  45,  29, },
  63     { 10,  58,   6,  54,   9,  57,   5,  53, },
  64     { 42,  26,  38,  22,  41,  25,  37,  21, },
  65 };
  66
  67 #define N0 4
  68 #define N1 5
  69 #define N2 10
  70 #define SN0 2
  71 #define SN1 2.2360679775
  72 #define SN2 3.16227766017
  73 #define N (1 << 16)
  74
  75 static const int factor[16] = {
  76     N / (N0 * N0), N / (N0 * N1), N / (N0 * N0), N / (N0 * N2),
  77     N / (N1 * N0), N / (N1 * N1), N / (N1 * N0), N / (N1 * N2),
  78     N / (N0 * N0), N / (N0 * N1), N / (N0 * N0), N / (N0 * N2),
  79     N / (N2 * N0), N / (N2 * N1), N / (N2 * N0), N / (N2 * N2),
  80 };
  81
  82 static const int thres[16] = {
  83     N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2), N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2),
  84     N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2), N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2),
  85     N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2), N / (SN0 * SN0), N / (SN0 * SN2),
  86     N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2), N / (SN2 * SN0), N / (SN2 * SN2),
  87 };
  88
  89 static void init_thres2(PP7Context *p)
  90 {
  91     int qp, i;
  92     int bias = 0; //FIXME
  93
  94     for (qp = 0; qp < 99; qp++) {
  95         for (i = 0; i < 16; i++) {
  96             p->thres2[qp][i] = ((i&1) ? SN2 : SN0) * ((i&4) ? SN2 : SN0) * FFMAX(1, qp) * (1<<2) - 1 - bias;
  97         }
  98     }
  99 }
 100
 101 static inline void dctA_c(int16_t *dst, uint8_t *src, int stride)
 102 {
 103     int i;
 104
 105     for (i = 0; i < 4; i++) {
 106         int s0 = src[0 * stride] + src[6 * stride];
 107         int s1 = src[1 * stride] + src[5 * stride];
 108         int s2 = src[2 * stride] + src[4 * stride];
 109         int s3 = src[3 * stride];
 110         int s = s3 + s3;
 111         s3 = s  - s0;
 112         s0 = s  + s0;
 113         s  = s2 + s1;
 114         s2 = s2 - s1;
 115         dst[0] = s0 + s;
 116         dst[2] = s0 - s;
 117         dst[1] = 2 * s3 +     s2;
 118         dst[3] =     s3 - 2 * s2;
 119         src++;
 120         dst += 4;
 121     }
 122 }
 123
 124 static void dctB_c(int16_t *dst, int16_t *src)
 125 {
 126     int i;
 127
 128     for (i = 0; i < 4; i++) {
 129         int s0 = src[0 * 4] + src[6 * 4];
 130         int s1 = src[1 * 4] + src[5 * 4];
 131         int s2 = src[2 * 4] + src[4 * 4];
 132         int s3 = src[3 * 4];
 133         int s = s3 + s3;
 134         s3 = s  - s0;
 135         s0 = s  + s0;
 136         s  = s2 + s1;
 137         s2 = s2 - s1;
 138         dst[0 * 4] = s0 + s;
 139         dst[2 * 4] = s0 - s;
 140         dst[1 * 4] = 2 * s3 +     s2;
 141         dst[3 * 4] =     s3 - 2 * s2;
 142         src++;
 143         dst++;
 144     }
 145 }
 146
 147 static int hardthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 148 {
 149     int i;
 150     int a;
 151
 152     a = src[0] * factor[0];
 153     for (i = 1; i < 16; i++) {
 154         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 155         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 156         int level = src[i];
 157         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2)
 158             a += level * factor[i];
 159     }
 160     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 161 }
 162
 163 static int mediumthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 164 {
 165     int i;
 166     int a;
 167
 168     a = src[0] * factor[0];
 169     for (i = 1; i < 16; i++) {
 170         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 171         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 172         int level = src[i];
 173         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 174             if (((unsigned)(level + 2 * threshold1)) > 2 * threshold2)
 175                 a += level * factor[i];
 176             else {
 177                 if (level > 0)
 178                     a += 2 * (level - (int)threshold1) * factor[i];
 179                 else
 180                     a += 2 * (level + (int)threshold1) * factor[i];
 181             }
 182         }
 183     }
 184     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 185 }
 186
 187 static int softthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 188 {
 189     int i;
 190     int a;
 191
 192     a = src[0] * factor[0];
 193     for (i = 1; i < 16; i++) {
 194         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 195         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 196         int level = src[i];
 197         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 198             if (level > 0)
 199                 a += (level - (int)threshold1) * factor[i];
 200             else
 201                 a += (level + (int)threshold1) * factor[i];
 202         }
 203     }
 204     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 205 }
 206
 207 static void filter(PP7Context *p, uint8_t *dst, uint8_t *src,
 208                    int dst_stride, int src_stride,
 209                    int width, int height,
 210                    uint8_t *qp_store, int qp_stride, int is_luma)
 211 {
 212     int x, y;
 213     const int stride = is_luma ? p->temp_stride : ((width + 16 + 15) & (~15));
 214     uint8_t *p_src = p->src + 8 * stride;
 215     int16_t *block = (int16_t *)p->src;
 216     int16_t *temp  = (int16_t *)(p->src + 32);
 217
 218     if (!src || !dst) return;
 219     for (y = 0; y < height; y++) {
 220         int index = 8 + 8 * stride + y * stride;
 221         memcpy(p_src + index, src + y * src_stride, width);
 222         for (x = 0; x < 8; x++) {
 223             p_src[index         - x - 1]= p_src[index +         x    ];
 224             p_src[index + width + x    ]= p_src[index + width - x - 1];
 225         }
 226     }
 227     for (y = 0; y < 8; y++) {
 228         memcpy(p_src + (    7 - y     ) * stride, p_src + (    y + 8     ) * stride, stride);
 229         memcpy(p_src + (height + 8 + y) * stride, p_src + (height - y + 7) * stride, stride);
 230     }
 231     //FIXME (try edge emu)
 232
 233     for (y = 0; y < height; y++) {
 234         for (x = -8; x < 0; x += 4) {
 235             const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
 236             uint8_t *src  = p_src + index;
 237             int16_t *tp   = temp + 4 * x;
 238
 239             dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
 240         }
 241         for (x = 0; x < width; ) {
 242             const int qps = 3 + is_luma;
 243             int qp;
 244             int end = FFMIN(x + 8, width);
 245
 246             if (p->qp)
 247                 qp = p->qp;
 248             else {
 249                 qp = qp_store[ (FFMIN(x, width - 1) >> qps) + (FFMIN(y, height - 1) >> qps) * qp_stride];
 250                 qp = ff_norm_qscale(qp, p->qscale_type);
 251             }
 252             for (; x < end; x++) {
 253                 const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
 254                 uint8_t *src = p_src + index;
 255                 int16_t *tp  = temp + 4 * x;
 256                 int v;
 257
 258                 if ((x & 3) == 0)
 259                     dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
 260
 261                 p->dctB(block, tp);
 262
 263                 v = p->requantize(p, block, qp);
 264                 v = (v + dither[y & 7][x & 7]) >> 6;
 265                 if ((unsigned)v > 255)
 266                     v = (-v) >> 31;
 267                 dst[x + y * dst_stride] = v;
 268             }
 269         }
 270     }
 271 }
 272
 273 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 274 {
 275     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 276         AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,
 277         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV411P,
 278         AV_PIX_FMT_YUV410P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,
 279         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 280         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 281         AV_PIX_FMT_GBRP,
 282         AV_PIX_FMT_GRAY8,    AV_PIX_FMT_NONE
 283     };
 284     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 285     return 0;
 286 }
 287
 288 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 289 {
 290     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 291     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 292     const int h = FFALIGN(inlink->h + 16, 16);
 293     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 294
 295     pp7->hsub = desc->log2_chroma_w;
 296     pp7->vsub = desc->log2_chroma_h;
 297
 298     pp7->temp_stride = FFALIGN(inlink->w + 16, 16);
 299     pp7->src = av_malloc_array(pp7->temp_stride,  (h + 8) * sizeof(uint8_t));
 300
 301     if (!pp7->src)
 302         return AVERROR(ENOMEM);
 303
 304     init_thres2(pp7);
 305
 306     switch (pp7->mode) {
 307         case 0: pp7->requantize = hardthresh_c; break;
 308         case 1: pp7->requantize = softthresh_c; break;
 309         default:
 310         case 2: pp7->requantize = mediumthresh_c; break;
 311     }
 312
 313     pp7->dctB = dctB_c;
 314
 315     if (ARCH_X86)
 316         ff_pp7_init_x86(pp7);
 317
 318     return 0;
 319 }
 320
 321 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 322 {
 323     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 324     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 325     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 326     AVFrame *out = in;
 327
 328     int qp_stride = 0;
 329     uint8_t *qp_table = NULL;
 330
 331     if (!pp7->qp)
 332         qp_table = av_frame_get_qp_table(in, &qp_stride, &pp7->qscale_type);
 333
 334     if (!ctx->is_disabled) {
 335         const int cw = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->w, pp7->hsub);
 336         const int ch = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->h, pp7->vsub);
 337
 338         /* get a new frame if in-place is not possible or if the dimensions
 339         * are not multiple of 8 */
 340         if (!av_frame_is_writable(in) || (inlink->w & 7) || (inlink->h & 7)) {
 341             const int aligned_w = FFALIGN(inlink->w, 8);
 342             const int aligned_h = FFALIGN(inlink->h, 8);
 343
 344             out = ff_get_video_buffer(outlink, aligned_w, aligned_h);
 345             if (!out) {
 346                 av_frame_free(&in);
 347                 return AVERROR(ENOMEM);
 348             }
 349             av_frame_copy_props(out, in);
 350             out->width = in->width;
 351             out->height = in->height;
 352         }
 353
 354         if (qp_table || pp7->qp) {
 355
 356             filter(pp7, out->data[0], in->data[0], out->linesize[0], in->linesize[0],
 357                    inlink->w, inlink->h, qp_table, qp_stride, 1);
 358             filter(pp7, out->data[1], in->data[1], out->linesize[1], in->linesize[1],
 359                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
 360             filter(pp7, out->data[2], in->data[2], out->linesize[2], in->linesize[2],
 361                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
 362             emms_c();
 363         }
 364     }
 365
 366     if (in != out) {
 367         if (in->data[3])
 368             av_image_copy_plane(out->data[3], out->linesize[3],
 369                                 in ->data[3], in ->linesize[3],
 370                                 inlink->w, inlink->h);
 371         av_frame_free(&in);
 372     }
 373     return ff_filter_frame(outlink, out);
 374 }
 375
 376 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 377 {
 378     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 379     av_freep(&pp7->src);
 380 }
 381
 382 static const AVFilterPad pp7_inputs[] = {
 383     {
 384         .name         = "default",
 385         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 386         .config_props = config_input,
 387         .filter_frame = filter_frame,
 388     },
 389     { NULL }
 390 };
 391
 392 static const AVFilterPad pp7_outputs[] = {
 393     {
 394         .name = "default",
 395         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 396     },
 397     { NULL }
 398 };
 399
 400 AVFilter ff_vf_pp7 = {
 401     .name            = "pp7",
 402     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply Postprocessing 7 filter."),
 403     .priv_size       = sizeof(PP7Context),
 404     .uninit          = uninit,
 405     .query_formats   = query_formats,
 406     .inputs          = pp7_inputs,
 407     .outputs         = pp7_outputs,
 408     .priv_class      = &pp7_class,
 409     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 410 };