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

   1 /*
   2  * Original copyright (c) 2002 Remi Guyomarch <rguyom@pobox.com>
   3  * Port copyright (c) 2010 Daniel G. Taylor <dan@programmer-art.org>
   4  * Relicensed to the LGPL with permission from Remi Guyomarch.
   5  *
   6  * This file is part of Libav.
   7  *
   8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * blur / sharpen filter, ported to Libav from MPlayer
  26  * libmpcodecs/unsharp.c.
  27  *
  28  * This code is based on:
  29  *
  30  * An Efficient algorithm for Gaussian blur using finite-state machines
  31  * Frederick M. Waltz and John W. V. Miller
  32  *
  33  * SPIE Conf. on Machine Vision Systems for Inspection and Metrology VII
  34  * Originally published Boston, Nov 98
  35  *
  36  * http://www.engin.umd.umich.edu/~jwvm/ece581/21_GBlur.pdf
  37  */
  38
  39 #include "avfilter.h"
  40 #include "formats.h"
  41 #include "internal.h"
  42 #include "video.h"
  43 #include "libavutil/common.h"
  44 #include "libavutil/mem.h"
  45 #include "libavutil/opt.h"
  46 #include "libavutil/pixdesc.h"
  47
  48 #define MIN_SIZE 3
  49 #define MAX_SIZE 13
  50
  51 typedef struct FilterParam {
  52     int msize_x;                             ///< matrix width
  53     int msize_y;                             ///< matrix height
  54     int amount;                              ///< effect amount
  55     int steps_x;                             ///< horizontal step count
  56     int steps_y;                             ///< vertical step count
  57     int scalebits;                           ///< bits to shift pixel
  58     int32_t halfscale;                       ///< amount to add to pixel
  59     uint32_t *sc[(MAX_SIZE * MAX_SIZE) - 1]; ///< finite state machine storage
  60 } FilterParam;
  61
  62 typedef struct UnsharpContext {
  63     const AVClass *class;
  64     int lmsize_x, lmsize_y, cmsize_x, cmsize_y;
  65     float lamount, camount;
  66     FilterParam luma;   ///< luma parameters (width, height, amount)
  67     FilterParam chroma; ///< chroma parameters (width, height, amount)
  68     int hsub, vsub;
  69 } UnsharpContext;
  70
  71 static void apply_unsharp(      uint8_t *dst, int dst_stride,
  72                           const uint8_t *src, int src_stride,
  73                           int width, int height, FilterParam *fp)
  74 {
  75     uint32_t **sc = fp->sc;
  76     uint32_t sr[(MAX_SIZE * MAX_SIZE) - 1], tmp1, tmp2;
  77
  78     int32_t res;
  79     int x, y, z;
  80     const uint8_t *src2;
  81
  82     if (!fp->amount) {
  83         if (dst_stride == src_stride)
  84             memcpy(dst, src, src_stride * height);
  85         else
  86             for (y = 0; y < height; y++, dst += dst_stride, src += src_stride)
  87                 memcpy(dst, src, width);
  88         return;
  89     }
  90
  91     for (y = 0; y < 2 * fp->steps_y; y++)
  92         memset(sc[y], 0, sizeof(sc[y][0]) * (width + 2 * fp->steps_x));
  93
  94     for (y = -fp->steps_y; y < height + fp->steps_y; y++) {
  95         if (y < height)
  96             src2 = src;
  97
  98         memset(sr, 0, sizeof(sr[0]) * (2 * fp->steps_x - 1));
  99         for (x = -fp->steps_x; x < width + fp->steps_x; x++) {
 100             tmp1 = x <= 0 ? src2[0] : x >= width ? src2[width-1] : src2[x];
 101             for (z = 0; z < fp->steps_x * 2; z += 2) {
 102                 tmp2 = sr[z + 0] + tmp1; sr[z + 0] = tmp1;
 103                 tmp1 = sr[z + 1] + tmp2; sr[z + 1] = tmp2;
 104             }
 105             for (z = 0; z < fp->steps_y * 2; z += 2) {
 106                 tmp2 = sc[z + 0][x + fp->steps_x] + tmp1; sc[z + 0][x + fp->steps_x] = tmp1;
 107                 tmp1 = sc[z + 1][x + fp->steps_x] + tmp2; sc[z + 1][x + fp->steps_x] = tmp2;
 108             }
 109             if (x >= fp->steps_x && y >= fp->steps_y) {
 110                 const uint8_t *srx = src - fp->steps_y * src_stride + x - fp->steps_x;
 111                 uint8_t *dsx       = dst - fp->steps_y * dst_stride + x - fp->steps_x;
 112
 113                 res = (int32_t)*srx + ((((int32_t) * srx - (int32_t)((tmp1 + fp->halfscale) >> fp->scalebits)) * fp->amount) >> 16);
 114                 *dsx = av_clip_uint8(res);
 115             }
 116         }
 117         if (y >= 0) {
 118             dst += dst_stride;
 119             src += src_stride;
 120         }
 121     }
 122 }
 123
 124 static void set_filter_param(FilterParam *fp, int msize_x, int msize_y, float amount)
 125 {
 126     fp->msize_x = msize_x;
 127     fp->msize_y = msize_y;
 128     fp->amount = amount * 65536.0;
 129
 130     fp->steps_x = msize_x / 2;
 131     fp->steps_y = msize_y / 2;
 132     fp->scalebits = (fp->steps_x + fp->steps_y) * 2;
 133     fp->halfscale = 1 << (fp->scalebits - 1);
 134 }
 135
 136 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 137 {
 138     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 139
 140     set_filter_param(&unsharp->luma,   unsharp->lmsize_x, unsharp->lmsize_y, unsharp->lamount);
 141     set_filter_param(&unsharp->chroma, unsharp->cmsize_x, unsharp->cmsize_y, unsharp->camount);
 142
 143     return 0;
 144 }
 145
 146 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 147 {
 148     enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 149         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,  AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV410P,
 150         AV_PIX_FMT_YUV411P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,  AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 151         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_NONE
 152     };
 153
 154     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 155
 156     return 0;
 157 }
 158
 159 static void init_filter_param(AVFilterContext *ctx, FilterParam *fp, const char *effect_type, int width)
 160 {
 161     int z;
 162     const char *effect;
 163
 164     effect = fp->amount == 0 ? "none" : fp->amount < 0 ? "blur" : "sharpen";
 165
 166     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "effect:%s type:%s msize_x:%d msize_y:%d amount:%0.2f\n",
 167            effect, effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y, fp->amount / 65535.0);
 168
 169     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 170         fp->sc[z] = av_malloc(sizeof(*(fp->sc[z])) * (width + 2 * fp->steps_x));
 171 }
 172
 173 static int config_props(AVFilterLink *link)
 174 {
 175     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
 176     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 177
 178     unsharp->hsub = desc->log2_chroma_w;
 179     unsharp->vsub = desc->log2_chroma_h;
 180
 181     init_filter_param(link->dst, &unsharp->luma,   "luma",   link->w);
 182     init_filter_param(link->dst, &unsharp->chroma, "chroma", AV_CEIL_RSHIFT(link->w, unsharp->hsub));
 183
 184     return 0;
 185 }
 186
 187 static void free_filter_param(FilterParam *fp)
 188 {
 189     int z;
 190
 191     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 192         av_free(fp->sc[z]);
 193 }
 194
 195 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 196 {
 197     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 198
 199     free_filter_param(&unsharp->luma);
 200     free_filter_param(&unsharp->chroma);
 201 }
 202
 203 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
 204 {
 205     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
 206     AVFilterLink *outlink   = link->dst->outputs[0];
 207     AVFrame *out;
 208     int cw = AV_CEIL_RSHIFT(link->w, unsharp->hsub);
 209     int ch = AV_CEIL_RSHIFT(link->h, unsharp->vsub);
 210
 211     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 212     if (!out) {
 213         av_frame_free(&in);
 214         return AVERROR(ENOMEM);
 215     }
 216     av_frame_copy_props(out, in);
 217
 218     apply_unsharp(out->data[0], out->linesize[0], in->data[0], in->linesize[0], link->w, link->h, &unsharp->luma);
 219     apply_unsharp(out->data[1], out->linesize[1], in->data[1], in->linesize[1], cw,      ch,      &unsharp->chroma);
 220     apply_unsharp(out->data[2], out->linesize[2], in->data[2], in->linesize[2], cw,      ch,      &unsharp->chroma);
 221
 222     av_frame_free(&in);
 223     return ff_filter_frame(outlink, out);
 224 }
 225
 226 #define OFFSET(x) offsetof(UnsharpContext, x)
 227 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 228 static const AVOption options[] = {
 229     { "luma_msize_x",   "luma matrix horizontal size",   OFFSET(lmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 230     { "luma_msize_y",   "luma matrix vertical size",     OFFSET(lmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 231     { "luma_amount",    "luma effect strength",          OFFSET(lamount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 },       -2,        5, FLAGS },
 232     { "chroma_msize_x", "chroma matrix horizontal size", OFFSET(cmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 233     { "chroma_msize_y", "chroma matrix vertical size",   OFFSET(cmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 234     { "chroma_amount",  "chroma effect strength",        OFFSET(camount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0 },       -2,        5, FLAGS },
 235     { NULL },
 236 };
 237
 238 static const AVClass unsharp_class = {
 239     .class_name = "unsharp",
 240     .item_name  = av_default_item_name,
 241     .option     = options,
 242     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 243 };
 244
 245 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_inputs[] = {
 246     {
 247         .name         = "default",
 248         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 249         .filter_frame = filter_frame,
 250         .config_props = config_props,
 251     },
 252     { NULL }
 253 };
 254
 255 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_outputs[] = {
 256     {
 257         .name = "default",
 258         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 259     },
 260     { NULL }
 261 };
 262
 263 AVFilter ff_vf_unsharp = {
 264     .name      = "unsharp",
 265     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sharpen or blur the input video."),
 266
 267     .priv_size = sizeof(UnsharpContext),
 268     .priv_class = &unsharp_class,
 269
 270     .init = init,
 271     .uninit = uninit,
 272     .query_formats = query_formats,
 273
 274     .inputs    = avfilter_vf_unsharp_inputs,
 275
 276     .outputs   = avfilter_vf_unsharp_outputs,
 277 };