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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2002 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  * Copyright (c) 2012 Jeremy Tran
   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  * Apply a smartblur filter to the input video
  25  * Ported from MPlayer libmpcodecs/vf_smartblur.c by Michael Niedermayer.
  26  */
  27
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29 #include "libavutil/pixdesc.h"
  30 #include "libswscale/swscale.h"
  31
  32 #include "avfilter.h"
  33 #include "formats.h"
  34 #include "internal.h"
  35
  36 #define RADIUS_MIN 0.1
  37 #define RADIUS_MAX 5.0
  38
  39 #define STRENGTH_MIN -1.0
  40 #define STRENGTH_MAX 1.0
  41
  42 #define THRESHOLD_MIN -30
  43 #define THRESHOLD_MAX 30
  44
  45 typedef struct {
  46     float              radius;
  47     float              strength;
  48     int                threshold;
  49     float              quality;
  50     struct SwsContext *filter_context;
  51 } FilterParam;
  52
  53 typedef struct {
  54     const AVClass *class;
  55     FilterParam  luma;
  56     FilterParam  chroma;
  57     int          hsub;
  58     int          vsub;
  59     unsigned int sws_flags;
  60 } SmartblurContext;
  61
  62 #define OFFSET(x) offsetof(SmartblurContext, x)
  63 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  64
  65 static const AVOption smartblur_options[] = {
  66     { "luma_radius",    "set luma radius",    OFFSET(luma.radius),    AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, RADIUS_MIN, RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  67     { "lr"         ,    "set luma radius",    OFFSET(luma.radius),    AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, RADIUS_MIN, RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  68     { "luma_strength",  "set luma strength",  OFFSET(luma.strength),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, STRENGTH_MIN, STRENGTH_MAX, .flags=FLAGS },
  69     { "ls",             "set luma strength",  OFFSET(luma.strength),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=1.0}, STRENGTH_MIN, STRENGTH_MAX, .flags=FLAGS },
  70     { "luma_threshold", "set luma threshold", OFFSET(luma.threshold), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64=0}, THRESHOLD_MIN, THRESHOLD_MAX, .flags=FLAGS },
  71     { "lt",             "set luma threshold", OFFSET(luma.threshold), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64=0}, THRESHOLD_MIN, THRESHOLD_MAX, .flags=FLAGS },
  72
  73     { "chroma_radius",    "set chroma radius",    OFFSET(chroma.radius),    AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=RADIUS_MIN-1},   RADIUS_MIN-1, RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  74     { "cr",               "set chroma radius",    OFFSET(chroma.radius),    AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=RADIUS_MIN-1},   RADIUS_MIN-1, RADIUS_MAX, .flags=FLAGS },
  75     { "chroma_strength",  "set chroma strength",  OFFSET(chroma.strength),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=STRENGTH_MIN-1}, STRENGTH_MIN-1, STRENGTH_MAX, .flags=FLAGS },
  76     { "cs",               "set chroma strength",  OFFSET(chroma.strength),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl=STRENGTH_MIN-1}, STRENGTH_MIN-1, STRENGTH_MAX, .flags=FLAGS },
  77     { "chroma_threshold", "set chroma threshold", OFFSET(chroma.threshold), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64=THRESHOLD_MIN-1}, THRESHOLD_MIN-1, THRESHOLD_MAX, .flags=FLAGS },
  78     { "ct",               "set chroma threshold", OFFSET(chroma.threshold), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64=THRESHOLD_MIN-1}, THRESHOLD_MIN-1, THRESHOLD_MAX, .flags=FLAGS },
  79
  80     { NULL }
  81 };
  82
  83 AVFILTER_DEFINE_CLASS(smartblur);
  84
  85 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
  86 {
  87     SmartblurContext *sblur = ctx->priv;
  88
  89     /* make chroma default to luma values, if not explicitly set */
  90     if (sblur->chroma.radius < RADIUS_MIN)
  91         sblur->chroma.radius = sblur->luma.radius;
  92     if (sblur->chroma.strength < STRENGTH_MIN)
  93         sblur->chroma.strength  = sblur->luma.strength;
  94     if (sblur->chroma.threshold < THRESHOLD_MIN)
  95         sblur->chroma.threshold = sblur->luma.threshold;
  96
  97     sblur->luma.quality = sblur->chroma.quality = 3.0;
  98     sblur->sws_flags = SWS_BICUBIC;
  99
 100     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE,
 101            "luma_radius:%f luma_strength:%f luma_threshold:%d "
 102            "chroma_radius:%f chroma_strength:%f chroma_threshold:%d\n",
 103            sblur->luma.radius, sblur->luma.strength, sblur->luma.threshold,
 104            sblur->chroma.radius, sblur->chroma.strength, sblur->chroma.threshold);
 105
 106     return 0;
 107 }
 108
 109 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 110 {
 111     SmartblurContext *sblur = ctx->priv;
 112
 113     sws_freeContext(sblur->luma.filter_context);
 114     sws_freeContext(sblur->chroma.filter_context);
 115 }
 116
 117 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 118 {
 119     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 120         AV_PIX_FMT_YUV444P,      AV_PIX_FMT_YUV422P,
 121         AV_PIX_FMT_YUV420P,      AV_PIX_FMT_YUV411P,
 122         AV_PIX_FMT_YUV410P,      AV_PIX_FMT_YUV440P,
 123         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 124         AV_PIX_FMT_NONE
 125     };
 126
 127     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 128
 129     return 0;
 130 }
 131
 132 static int alloc_sws_context(FilterParam *f, int width, int height, unsigned int flags)
 133 {
 134     SwsVector *vec;
 135     SwsFilter sws_filter;
 136
 137     vec = sws_getGaussianVec(f->radius, f->quality);
 138
 139     if (!vec)
 140         return AVERROR(EINVAL);
 141
 142     sws_scaleVec(vec, f->strength);
 143     vec->coeff[vec->length / 2] += 1.0 - f->strength;
 144     sws_filter.lumH = sws_filter.lumV = vec;
 145     sws_filter.chrH = sws_filter.chrV = NULL;
 146     f->filter_context = sws_getCachedContext(NULL,
 147                                              width, height, AV_PIX_FMT_GRAY8,
 148                                              width, height, AV_PIX_FMT_GRAY8,
 149                                              flags, &sws_filter, NULL, NULL);
 150
 151     sws_freeVec(vec);
 152
 153     if (!f->filter_context)
 154         return AVERROR(EINVAL);
 155
 156     return 0;
 157 }
 158
 159 static int config_props(AVFilterLink *inlink)
 160 {
 161     SmartblurContext *sblur = inlink->dst->priv;
 162     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 163
 164     sblur->hsub = desc->log2_chroma_w;
 165     sblur->vsub = desc->log2_chroma_h;
 166
 167     alloc_sws_context(&sblur->luma, inlink->w, inlink->h, sblur->sws_flags);
 168     alloc_sws_context(&sblur->chroma,
 169                       FF_CEIL_RSHIFT(inlink->w, sblur->hsub),
 170                       FF_CEIL_RSHIFT(inlink->h, sblur->vsub),
 171                       sblur->sws_flags);
 172
 173     return 0;
 174 }
 175
 176 static void blur(uint8_t       *dst, const int dst_linesize,
 177                  const uint8_t *src, const int src_linesize,
 178                  const int w, const int h, const int threshold,
 179                  struct SwsContext *filter_context)
 180 {
 181     int x, y;
 182     int orig, filtered;
 183     int diff;
 184     /* Declare arrays of 4 to get aligned data */
 185     const uint8_t* const src_array[4] = {src};
 186     uint8_t *dst_array[4]             = {dst};
 187     int src_linesize_array[4] = {src_linesize};
 188     int dst_linesize_array[4] = {dst_linesize};
 189
 190     sws_scale(filter_context, src_array, src_linesize_array,
 191               0, h, dst_array, dst_linesize_array);
 192
 193     if (threshold > 0) {
 194         for (y = 0; y < h; ++y) {
 195             for (x = 0; x < w; ++x) {
 196                 orig     = src[x + y * src_linesize];
 197                 filtered = dst[x + y * dst_linesize];
 198                 diff     = orig - filtered;
 199
 200                 if (diff > 0) {
 201                     if (diff > 2 * threshold)
 202                         dst[x + y * dst_linesize] = orig;
 203                     else if (diff > threshold)
 204                         /* add 'diff' and subtract 'threshold' from 'filtered' */
 205                         dst[x + y * dst_linesize] = orig - threshold;
 206                 } else {
 207                     if (-diff > 2 * threshold)
 208                         dst[x + y * dst_linesize] = orig;
 209                     else if (-diff > threshold)
 210                         /* add 'diff' and 'threshold' to 'filtered' */
 211                         dst[x + y * dst_linesize] = orig + threshold;
 212                 }
 213             }
 214         }
 215     } else if (threshold < 0) {
 216         for (y = 0; y < h; ++y) {
 217             for (x = 0; x < w; ++x) {
 218                 orig     = src[x + y * src_linesize];
 219                 filtered = dst[x + y * dst_linesize];
 220                 diff     = orig - filtered;
 221
 222                 if (diff > 0) {
 223                     if (diff <= -threshold)
 224                         dst[x + y * dst_linesize] = orig;
 225                     else if (diff <= -2 * threshold)
 226                         /* subtract 'diff' and 'threshold' from 'orig' */
 227                         dst[x + y * dst_linesize] = filtered - threshold;
 228                 } else {
 229                     if (diff >= threshold)
 230                         dst[x + y * dst_linesize] = orig;
 231                     else if (diff >= 2 * threshold)
 232                         /* add 'threshold' and subtract 'diff' from 'orig' */
 233                         dst[x + y * dst_linesize] = filtered + threshold;
 234                 }
 235             }
 236         }
 237     }
 238 }
 239
 240 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *inpic)
 241 {
 242     SmartblurContext  *sblur  = inlink->dst->priv;
 243     AVFilterLink *outlink     = inlink->dst->outputs[0];
 244     AVFrame *outpic;
 245     int cw = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->w, sblur->hsub);
 246     int ch = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->h, sblur->vsub);
 247
 248     outpic = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 249     if (!outpic) {
 250         av_frame_free(&inpic);
 251         return AVERROR(ENOMEM);
 252     }
 253     av_frame_copy_props(outpic, inpic);
 254
 255     blur(outpic->data[0], outpic->linesize[0],
 256          inpic->data[0],  inpic->linesize[0],
 257          inlink->w, inlink->h, sblur->luma.threshold,
 258          sblur->luma.filter_context);
 259
 260     if (inpic->data[2]) {
 261         blur(outpic->data[1], outpic->linesize[1],
 262              inpic->data[1],  inpic->linesize[1],
 263              cw, ch, sblur->chroma.threshold,
 264              sblur->chroma.filter_context);
 265         blur(outpic->data[2], outpic->linesize[2],
 266              inpic->data[2],  inpic->linesize[2],
 267              cw, ch, sblur->chroma.threshold,
 268              sblur->chroma.filter_context);
 269     }
 270
 271     av_frame_free(&inpic);
 272     return ff_filter_frame(outlink, outpic);
 273 }
 274
 275 static const AVFilterPad smartblur_inputs[] = {
 276     {
 277         .name         = "default",
 278         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 279         .filter_frame = filter_frame,
 280         .config_props = config_props,
 281     },
 282     { NULL }
 283 };
 284
 285 static const AVFilterPad smartblur_outputs[] = {
 286     {
 287         .name = "default",
 288         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 289     },
 290     { NULL }
 291 };
 292
 293 AVFilter ff_vf_smartblur = {
 294     .name          = "smartblur",
 295     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Blur the input video without impacting the outlines."),
 296     .priv_size     = sizeof(SmartblurContext),
 297     .init          = init,
 298     .uninit        = uninit,
 299     .query_formats = query_formats,
 300     .inputs        = smartblur_inputs,
 301     .outputs       = smartblur_outputs,
 302     .priv_class    = &smartblur_class,
 303     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
 304 };