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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2002 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (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 Foundation, Inc.,
  18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * Shape Adaptive Blur filter, ported from MPlayer libmpcodecs/vf_sab.c
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/opt.h"
  27 #include "libavutil/pixdesc.h"
  28 #include "libswscale/swscale.h"
  29
  30 #include "avfilter.h"
  31 #include "formats.h"
  32 #include "internal.h"
  33
  34 typedef struct FilterParam {
  35     float radius;
  36     float pre_filter_radius;
  37     float strength;
  38     float quality;
  39     struct SwsContext *pre_filter_context;
  40     uint8_t *pre_filter_buf;
  41     int pre_filter_linesize;
  42     int dist_width;
  43     int dist_linesize;
  44     int *dist_coeff;
  45 #define COLOR_DIFF_COEFF_SIZE 512
  46     int color_diff_coeff[COLOR_DIFF_COEFF_SIZE];
  47 } FilterParam;
  48
  49 typedef struct SabContext {
  50     const AVClass *class;
  51     FilterParam  luma;
  52     FilterParam  chroma;
  53     int          hsub;
  54     int          vsub;
  55     unsigned int sws_flags;
  56 } SabContext;
  57
  58 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  59 {
  60     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  61         AV_PIX_FMT_YUV420P,
  62         AV_PIX_FMT_YUV410P,
  63         AV_PIX_FMT_YUV444P,
  64         AV_PIX_FMT_YUV422P,
  65         AV_PIX_FMT_YUV411P,
  66         AV_PIX_FMT_NONE
  67     };
  68     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
  69     if (!fmts_list)
  70         return AVERROR(ENOMEM);
  71     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
  72 }
  73
  74 #define RADIUS_MIN 0.1
  75 #define RADIUS_MAX 4.0
  76
  77 #define PRE_FILTER_RADIUS_MIN 0.1
  78 #define PRE_FILTER_RADIUS_MAX 2.0
  79
  80 #define STRENGTH_MIN 0.1
  81 #define STRENGTH_MAX 100.0
  82
  83 #define OFFSET(x) offsetof(SabContext, x)
  84 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  85
  86 static const AVOption sab_options[] = {
  87     { "luma_radius",            "set luma radius", OFFSET(luma.radius), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, RADIUS_MIN, RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  88     { "lr"         ,            "set luma radius", OFFSET(luma.radius), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, RADIUS_MIN, RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  89     { "luma_pre_filter_radius", "set luma pre-filter radius", OFFSET(luma.pre_filter_radius), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, PRE_FILTER_RADIUS_MIN, PRE_FILTER_RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  90     { "lpfr",                   "set luma pre-filter radius", OFFSET(luma.pre_filter_radius), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, PRE_FILTER_RADIUS_MIN, PRE_FILTER_RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  91     { "luma_strength",          "set luma strength", OFFSET(luma.strength), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, STRENGTH_MIN, STRENGTH_MAX, .flags=FLAGS },
  92     { "ls",                     "set luma strength", OFFSET(luma.strength), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, STRENGTH_MIN, STRENGTH_MAX, .flags=FLAGS },
  93
  94     { "chroma_radius",            "set chroma radius", OFFSET(chroma.radius), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=RADIUS_MIN-1}, RADIUS_MIN-1, RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  95     { "cr",                       "set chroma radius", OFFSET(chroma.radius), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=RADIUS_MIN-1}, RADIUS_MIN-1, RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  96     { "chroma_pre_filter_radius", "set chroma pre-filter radius",  OFFSET(chroma.pre_filter_radius), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=PRE_FILTER_RADIUS_MIN-1},
  97                                   PRE_FILTER_RADIUS_MIN-1, PRE_FILTER_RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  98     { "cpfr",                     "set chroma pre-filter radius",  OFFSET(chroma.pre_filter_radius), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=PRE_FILTER_RADIUS_MIN-1},
  99                                   PRE_FILTER_RADIUS_MIN-1, PRE_FILTER_RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
 100     { "chroma_strength",          "set chroma strength", OFFSET(chroma.strength), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=STRENGTH_MIN-1}, STRENGTH_MIN-1, STRENGTH_MAX, .flags=FLAGS },
 101     { "cs",                       "set chroma strength", OFFSET(chroma.strength), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=STRENGTH_MIN-1}, STRENGTH_MIN-1, STRENGTH_MAX, .flags=FLAGS },
 102
 103     { NULL }
 104 };
 105
 106 AVFILTER_DEFINE_CLASS(sab);
 107
 108 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 109 {
 110     SabContext *s = ctx->priv;
 111
 112     /* make chroma default to luma values, if not explicitly set */
 113     if (s->chroma.radius < RADIUS_MIN)
 114         s->chroma.radius = s->luma.radius;
 115     if (s->chroma.pre_filter_radius < PRE_FILTER_RADIUS_MIN)
 116         s->chroma.pre_filter_radius = s->luma.pre_filter_radius;
 117     if (s->chroma.strength < STRENGTH_MIN)
 118         s->chroma.strength = s->luma.strength;
 119
 120     s->luma.quality = s->chroma.quality = 3.0;
 121     s->sws_flags = SWS_POINT;
 122
 123     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE,
 124            "luma_radius:%f luma_pre_filter_radius::%f luma_strength:%f "
 125            "chroma_radius:%f chroma_pre_filter_radius:%f chroma_strength:%f\n",
 126            s->luma  .radius, s->luma  .pre_filter_radius, s->luma  .strength,
 127            s->chroma.radius, s->chroma.pre_filter_radius, s->chroma.strength);
 128     return 0;
 129 }
 130
 131 static void close_filter_param(FilterParam *f)
 132 {
 133     if (f->pre_filter_context) {
 134         sws_freeContext(f->pre_filter_context);
 135         f->pre_filter_context = NULL;
 136     }
 137     av_freep(&f->pre_filter_buf);
 138     av_freep(&f->dist_coeff);
 139 }
 140
 141 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 142 {
 143     SabContext *s = ctx->priv;
 144
 145     close_filter_param(&s->luma);
 146     close_filter_param(&s->chroma);
 147 }
 148
 149 static int open_filter_param(FilterParam *f, int width, int height, unsigned int sws_flags)
 150 {
 151     SwsVector *vec;
 152     SwsFilter sws_f;
 153     int i, x, y;
 154     int linesize = FFALIGN(width, 8);
 155
 156     f->pre_filter_buf = av_malloc(linesize * height);
 157     if (!f->pre_filter_buf)
 158         return AVERROR(ENOMEM);
 159
 160     f->pre_filter_linesize = linesize;
 161     vec = sws_getGaussianVec(f->pre_filter_radius, f->quality);
 162     sws_f.lumH = sws_f.lumV = vec;
 163     sws_f.chrH = sws_f.chrV = NULL;
 164     f->pre_filter_context = sws_getContext(width, height, AV_PIX_FMT_GRAY8,
 165                                            width, height, AV_PIX_FMT_GRAY8,
 166                                            sws_flags, &sws_f, NULL, NULL);
 167     sws_freeVec(vec);
 168
 169     vec = sws_getGaussianVec(f->strength, 5.0);
 170     for (i = 0; i < COLOR_DIFF_COEFF_SIZE; i++) {
 171         double d;
 172         int index = i-COLOR_DIFF_COEFF_SIZE/2 + vec->length/2;
 173
 174         if (index < 0 || index >= vec->length) d = 0.0;
 175         else                                   d = vec->coeff[index];
 176
 177         f->color_diff_coeff[i] = (int)(d/vec->coeff[vec->length/2]*(1<<12) + 0.5);
 178     }
 179     sws_freeVec(vec);
 180
 181     vec = sws_getGaussianVec(f->radius, f->quality);
 182     f->dist_width    = vec->length;
 183     f->dist_linesize = FFALIGN(vec->length, 8);
 184     f->dist_coeff    = av_malloc_array(f->dist_width, f->dist_linesize * sizeof(*f->dist_coeff));
 185     if (!f->dist_coeff) {
 186         sws_freeVec(vec);
 187         return AVERROR(ENOMEM);
 188     }
 189
 190     for (y = 0; y < vec->length; y++) {
 191         for (x = 0; x < vec->length; x++) {
 192             double d = vec->coeff[x] * vec->coeff[y];
 193             f->dist_coeff[x + y*f->dist_linesize] = (int)(d*(1<<10) + 0.5);
 194         }
 195     }
 196     sws_freeVec(vec);
 197
 198     return 0;
 199 }
 200
 201 static int config_props(AVFilterLink *inlink)
 202 {
 203     SabContext *s = inlink->dst->priv;
 204     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 205     int ret;
 206
 207     s->hsub = desc->log2_chroma_w;
 208     s->vsub = desc->log2_chroma_h;
 209
 210     close_filter_param(&s->luma);
 211     ret = open_filter_param(&s->luma, inlink->w, inlink->h, s->sws_flags);
 212     if (ret < 0)
 213         return ret;
 214
 215     close_filter_param(&s->chroma);
 216     ret = open_filter_param(&s->chroma,
 217                             AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, s->hsub),
 218                             AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->vsub), s->sws_flags);
 219     return ret;
 220 }
 221
 222 #define NB_PLANES 4
 223
 224 static void blur(uint8_t       *dst, const int dst_linesize,
 225                  const uint8_t *src, const int src_linesize,
 226                  const int w, const int h, FilterParam *fp)
 227 {
 228     int x, y;
 229     FilterParam f = *fp;
 230     const int radius = f.dist_width/2;
 231
 232     const uint8_t * const src2[NB_PLANES] = { src };
 233     int          src2_linesize[NB_PLANES] = { src_linesize };
 234     uint8_t     *dst2[NB_PLANES] = { f.pre_filter_buf };
 235     int dst2_linesize[NB_PLANES] = { f.pre_filter_linesize };
 236
 237     sws_scale(f.pre_filter_context, src2, src2_linesize, 0, h, dst2, dst2_linesize);
 238
 239 #define UPDATE_FACTOR do {                                              \
 240         int factor;                                                     \
 241         factor = f.color_diff_coeff[COLOR_DIFF_COEFF_SIZE/2 + pre_val - \
 242                  f.pre_filter_buf[ix + iy*f.pre_filter_linesize]] * f.dist_coeff[dx + dy*f.dist_linesize]; \
 243         sum += src[ix + iy*src_linesize] * factor;                      \
 244         div += factor;                                                  \
 245     } while (0)
 246
 247     for (y = 0; y < h; y++) {
 248         for (x = 0; x < w; x++) {
 249             int sum = 0;
 250             int div = 0;
 251             int dy;
 252             const int pre_val = f.pre_filter_buf[x + y*f.pre_filter_linesize];
 253             if (x >= radius && x < w - radius) {
 254                 for (dy = 0; dy < radius*2 + 1; dy++) {
 255                     int dx;
 256                     int iy = y+dy - radius;
 257                     iy = avpriv_mirror(iy, h-1);
 258
 259                     for (dx = 0; dx < radius*2 + 1; dx++) {
 260                         const int ix = x+dx - radius;
 261                         UPDATE_FACTOR;
 262                     }
 263                 }
 264             } else {
 265                 for (dy = 0; dy < radius*2+1; dy++) {
 266                     int dx;
 267                     int iy = y+dy - radius;
 268                     iy = avpriv_mirror(iy, h-1);
 269
 270                     for (dx = 0; dx < radius*2 + 1; dx++) {
 271                         int ix = x+dx - radius;
 272                         ix = avpriv_mirror(ix, w-1);
 273                         UPDATE_FACTOR;
 274                     }
 275                 }
 276             }
 277             dst[x + y*dst_linesize] = (sum + div/2) / div;
 278         }
 279     }
 280 }
 281
 282 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *inpic)
 283 {
 284     SabContext  *s = inlink->dst->priv;
 285     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 286     AVFrame *outpic;
 287
 288     outpic = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 289     if (!outpic) {
 290         av_frame_free(&inpic);
 291         return AVERROR(ENOMEM);
 292     }
 293     av_frame_copy_props(outpic, inpic);
 294
 295     blur(outpic->data[0], outpic->linesize[0], inpic->data[0],  inpic->linesize[0],
 296          inlink->w, inlink->h, &s->luma);
 297     if (inpic->data[2]) {
 298         int cw = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, s->hsub);
 299         int ch = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->vsub);
 300         blur(outpic->data[1], outpic->linesize[1], inpic->data[1], inpic->linesize[1], cw, ch, &s->chroma);
 301         blur(outpic->data[2], outpic->linesize[2], inpic->data[2], inpic->linesize[2], cw, ch, &s->chroma);
 302     }
 303
 304     av_frame_free(&inpic);
 305     return ff_filter_frame(outlink, outpic);
 306 }
 307
 308 static const AVFilterPad sab_inputs[] = {
 309     {
 310         .name         = "default",
 311         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 312         .filter_frame = filter_frame,
 313         .config_props = config_props,
 314     },
 315     { NULL }
 316 };
 317
 318 static const AVFilterPad sab_outputs[] = {
 319     {
 320         .name = "default",
 321         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 322     },
 323     { NULL }
 324 };
 325
 326 const AVFilter ff_vf_sab = {
 327     .name          = "sab",
 328     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply shape adaptive blur."),
 329     .priv_size     = sizeof(SabContext),
 330     .init          = init,
 331     .uninit        = uninit,
 332     .query_formats = query_formats,
 333     .inputs        = sab_inputs,
 334     .outputs       = sab_outputs,
 335     .priv_class    = &sab_class,
 336     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
 337 };