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 FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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 FFmpeg 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 <float.h> /* DBL_MAX */
  40
  41 #include "avfilter.h"
  42 #include "formats.h"
  43 #include "internal.h"
  44 #include "video.h"
  45 #include "libavutil/common.h"
  46 #include "libavutil/mem.h"
  47 #include "libavutil/opt.h"
  48 #include "libavutil/pixdesc.h"
  49 #include "unsharp.h"
  50 #include "unsharp_opencl.h"
  51
  52 static void apply_unsharp(      uint8_t *dst, int dst_stride,
  53                           const uint8_t *src, int src_stride,
  54                           int width, int height, UnsharpFilterParam *fp)
  55 {
  56     uint32_t **sc = fp->sc;
  57     uint32_t sr[MAX_MATRIX_SIZE - 1], tmp1, tmp2;
  58
  59     int32_t res;
  60     int x, y, z;
  61     const uint8_t *src2 = NULL;  //silence a warning
  62     const int amount = fp->amount;
  63     const int steps_x = fp->steps_x;
  64     const int steps_y = fp->steps_y;
  65     const int scalebits = fp->scalebits;
  66     const int32_t halfscale = fp->halfscale;
  67
  68     if (!amount) {
  69         if (dst_stride == src_stride)
  70             memcpy(dst, src, src_stride * height);
  71         else
  72             for (y = 0; y < height; y++, dst += dst_stride, src += src_stride)
  73                 memcpy(dst, src, width);
  74         return;
  75     }
  76
  77     for (y = 0; y < 2 * steps_y; y++)
  78         memset(sc[y], 0, sizeof(sc[y][0]) * (width + 2 * steps_x));
  79
  80     for (y = -steps_y; y < height + steps_y; y++) {
  81         if (y < height)
  82             src2 = src;
  83
  84         memset(sr, 0, sizeof(sr[0]) * (2 * steps_x - 1));
  85         for (x = -steps_x; x < width + steps_x; x++) {
  86             tmp1 = x <= 0 ? src2[0] : x >= width ? src2[width-1] : src2[x];
  87             for (z = 0; z < steps_x * 2; z += 2) {
  88                 tmp2 = sr[z + 0] + tmp1; sr[z + 0] = tmp1;
  89                 tmp1 = sr[z + 1] + tmp2; sr[z + 1] = tmp2;
  90             }
  91             for (z = 0; z < steps_y * 2; z += 2) {
  92                 tmp2 = sc[z + 0][x + steps_x] + tmp1; sc[z + 0][x + steps_x] = tmp1;
  93                 tmp1 = sc[z + 1][x + steps_x] + tmp2; sc[z + 1][x + steps_x] = tmp2;
  94             }
  95             if (x >= steps_x && y >= steps_y) {
  96                 const uint8_t *srx = src - steps_y * src_stride + x - steps_x;
  97                 uint8_t *dsx       = dst - steps_y * dst_stride + x - steps_x;
  98
  99                 res = (int32_t)*srx + ((((int32_t) * srx - (int32_t)((tmp1 + halfscale) >> scalebits)) * amount) >> 16);
 100                 *dsx = av_clip_uint8(res);
 101             }
 102         }
 103         if (y >= 0) {
 104             dst += dst_stride;
 105             src += src_stride;
 106         }
 107     }
 108 }
 109
 110 static int apply_unsharp_c(AVFilterContext *ctx, AVFrame *in, AVFrame *out)
 111 {
 112     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 113     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 114     int i, plane_w[3], plane_h[3];
 115     UnsharpFilterParam *fp[3];
 116     plane_w[0] = inlink->w;
 117     plane_w[1] = plane_w[2] = SHIFTUP(inlink->w, unsharp->hsub);
 118     plane_h[0] = inlink->h;
 119     plane_h[1] = plane_h[2] = SHIFTUP(inlink->h, unsharp->vsub);
 120     fp[0] = &unsharp->luma;
 121     fp[1] = fp[2] = &unsharp->chroma;
 122     for (i = 0; i < 3; i++) {
 123         apply_unsharp(out->data[i], out->linesize[i], in->data[i], in->linesize[i], plane_w[i], plane_h[i], fp[i]);
 124     }
 125     return 0;
 126 }
 127
 128 static void set_filter_param(UnsharpFilterParam *fp, int msize_x, int msize_y, float amount)
 129 {
 130     fp->msize_x = msize_x;
 131     fp->msize_y = msize_y;
 132     fp->amount = amount * 65536.0;
 133
 134     fp->steps_x = msize_x / 2;
 135     fp->steps_y = msize_y / 2;
 136     fp->scalebits = (fp->steps_x + fp->steps_y) * 2;
 137     fp->halfscale = 1 << (fp->scalebits - 1);
 138 }
 139
 140 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 141 {
 142     int ret = 0;
 143     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 144
 145
 146     set_filter_param(&unsharp->luma,   unsharp->lmsize_x, unsharp->lmsize_y, unsharp->lamount);
 147     set_filter_param(&unsharp->chroma, unsharp->cmsize_x, unsharp->cmsize_y, unsharp->camount);
 148
 149     unsharp->apply_unsharp = apply_unsharp_c;
 150     if (!CONFIG_OPENCL && unsharp->opencl) {
 151         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "OpenCL support was not enabled in this build, cannot be selected\n");
 152         return AVERROR(EINVAL);
 153     }
 154     if (CONFIG_OPENCL && unsharp->opencl) {
 155         unsharp->apply_unsharp = ff_opencl_apply_unsharp;
 156         ret = ff_opencl_unsharp_init(ctx);
 157         if (ret < 0)
 158             return ret;
 159     }
 160     return 0;
 161 }
 162
 163 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 164 {
 165     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 166         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,  AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV410P,
 167         AV_PIX_FMT_YUV411P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,  AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 168         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_NONE
 169     };
 170
 171     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 172
 173     return 0;
 174 }
 175
 176 static int init_filter_param(AVFilterContext *ctx, UnsharpFilterParam *fp, const char *effect_type, int width)
 177 {
 178     int z;
 179     const char *effect = fp->amount == 0 ? "none" : fp->amount < 0 ? "blur" : "sharpen";
 180
 181     if  (!(fp->msize_x & fp->msize_y & 1)) {
 182         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 183                "Invalid even size for %s matrix size %dx%d\n",
 184                effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y);
 185         return AVERROR(EINVAL);
 186     }
 187
 188     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "effect:%s type:%s msize_x:%d msize_y:%d amount:%0.2f\n",
 189            effect, effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y, fp->amount / 65535.0);
 190
 191     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 192         if (!(fp->sc[z] = av_malloc(sizeof(*(fp->sc[z])) * (width + 2 * fp->steps_x))))
 193             return AVERROR(ENOMEM);
 194
 195     return 0;
 196 }
 197
 198 static int config_props(AVFilterLink *link)
 199 {
 200     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
 201     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 202     int ret;
 203
 204     unsharp->hsub = desc->log2_chroma_w;
 205     unsharp->vsub = desc->log2_chroma_h;
 206
 207     ret = init_filter_param(link->dst, &unsharp->luma,   "luma",   link->w);
 208     if (ret < 0)
 209         return ret;
 210     ret = init_filter_param(link->dst, &unsharp->chroma, "chroma", SHIFTUP(link->w, unsharp->hsub));
 211     if (ret < 0)
 212         return ret;
 213
 214     return 0;
 215 }
 216
 217 static void free_filter_param(UnsharpFilterParam *fp)
 218 {
 219     int z;
 220
 221     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 222         av_free(fp->sc[z]);
 223 }
 224
 225 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 226 {
 227     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 228
 229     if (CONFIG_OPENCL && unsharp->opencl) {
 230         ff_opencl_unsharp_uninit(ctx);
 231     }
 232
 233     free_filter_param(&unsharp->luma);
 234     free_filter_param(&unsharp->chroma);
 235 }
 236
 237 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
 238 {
 239     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
 240     AVFilterLink *outlink   = link->dst->outputs[0];
 241     AVFrame *out;
 242     int ret = 0;
 243
 244     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 245     if (!out) {
 246         av_frame_free(&in);
 247         return AVERROR(ENOMEM);
 248     }
 249     av_frame_copy_props(out, in);
 250     if (CONFIG_OPENCL && unsharp->opencl) {
 251         ret = ff_opencl_unsharp_process_inout_buf(link->dst, in, out);
 252         if (ret < 0)
 253             goto end;
 254     }
 255
 256     ret = unsharp->apply_unsharp(link->dst, in, out);
 257 end:
 258     av_frame_free(&in);
 259
 260     if (ret < 0)
 261         return ret;
 262     return ff_filter_frame(outlink, out);
 263 }
 264
 265 #define OFFSET(x) offsetof(UnsharpContext, x)
 266 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 267 #define MIN_SIZE 3
 268 #define MAX_SIZE 63
 269 static const AVOption unsharp_options[] = {
 270     { "luma_msize_x",   "set luma matrix horizontal size",   OFFSET(lmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 271     { "lx",             "set luma matrix horizontal size",   OFFSET(lmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 272     { "luma_msize_y",   "set luma matrix vertical size",     OFFSET(lmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 273     { "ly",             "set luma matrix vertical size",     OFFSET(lmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 274     { "luma_amount",    "set luma effect strength",          OFFSET(lamount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 },       -2,        5, FLAGS },
 275     { "la",             "set luma effect strength",          OFFSET(lamount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 },       -2,        5, FLAGS },
 276     { "chroma_msize_x", "set chroma matrix horizontal size", OFFSET(cmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 277     { "cx",             "set chroma matrix horizontal size", OFFSET(cmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 278     { "chroma_msize_y", "set chroma matrix vertical size",   OFFSET(cmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 279     { "cy",             "set chroma matrix vertical size",   OFFSET(cmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 280     { "chroma_amount",  "set chroma effect strength",        OFFSET(camount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0 },       -2,        5, FLAGS },
 281     { "ca",             "set chroma effect strength",        OFFSET(camount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0 },       -2,        5, FLAGS },
 282     { "opencl",         "use OpenCL filtering capabilities", OFFSET(opencl), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 },        0,        1, FLAGS },
 283     { NULL },
 284 };
 285
 286 AVFILTER_DEFINE_CLASS(unsharp);
 287
 288 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_inputs[] = {
 289     {
 290         .name         = "default",
 291         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 292         .filter_frame = filter_frame,
 293         .config_props = config_props,
 294     },
 295     { NULL }
 296 };
 297
 298 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_outputs[] = {
 299     {
 300         .name = "default",
 301         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 302     },
 303     { NULL }
 304 };
 305
 306 AVFilter avfilter_vf_unsharp = {
 307     .name      = "unsharp",
 308     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sharpen or blur the input video."),
 309
 310     .priv_size = sizeof(UnsharpContext),
 311     .priv_class = &unsharp_class,
 312
 313     .init = init,
 314     .uninit = uninit,
 315     .query_formats = query_formats,
 316
 317     .inputs    = avfilter_vf_unsharp_inputs,
 318     .outputs   = avfilter_vf_unsharp_outputs,
 319     .flags     = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE,
 320 };