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 "avfilter.h"
  40 #include "formats.h"
  41 #include "internal.h"
  42 #include "video.h"
  43 #include "libavutil/common.h"
  44 #include "libavutil/imgutils.h"
  45 #include "libavutil/mem.h"
  46 #include "libavutil/opt.h"
  47 #include "libavutil/pixdesc.h"
  48 #include "unsharp.h"
  49
  50 static void apply_unsharp(      uint8_t *dst, int dst_stride,
  51                           const uint8_t *src, int src_stride,
  52                           int width, int height, UnsharpFilterParam *fp)
  53 {
  54     uint32_t **sc = fp->sc;
  55     uint32_t sr[MAX_MATRIX_SIZE - 1], tmp1, tmp2;
  56
  57     int32_t res;
  58     int x, y, z;
  59     const uint8_t *src2 = NULL;  //silence a warning
  60     const int amount = fp->amount;
  61     const int steps_x = fp->steps_x;
  62     const int steps_y = fp->steps_y;
  63     const int scalebits = fp->scalebits;
  64     const int32_t halfscale = fp->halfscale;
  65
  66     if (!amount) {
  67         av_image_copy_plane(dst, dst_stride, src, src_stride, width, height);
  68         return;
  69     }
  70
  71     for (y = 0; y < 2 * steps_y; y++)
  72         memset(sc[y], 0, sizeof(sc[y][0]) * (width + 2 * steps_x));
  73
  74     for (y = -steps_y; y < height + steps_y; y++) {
  75         if (y < height)
  76             src2 = src;
  77
  78         memset(sr, 0, sizeof(sr[0]) * (2 * steps_x - 1));
  79         for (x = -steps_x; x < width + steps_x; x++) {
  80             tmp1 = x <= 0 ? src2[0] : x >= width ? src2[width-1] : src2[x];
  81             for (z = 0; z < steps_x * 2; z += 2) {
  82                 tmp2 = sr[z + 0] + tmp1; sr[z + 0] = tmp1;
  83                 tmp1 = sr[z + 1] + tmp2; sr[z + 1] = tmp2;
  84             }
  85             for (z = 0; z < steps_y * 2; z += 2) {
  86                 tmp2 = sc[z + 0][x + steps_x] + tmp1; sc[z + 0][x + steps_x] = tmp1;
  87                 tmp1 = sc[z + 1][x + steps_x] + tmp2; sc[z + 1][x + steps_x] = tmp2;
  88             }
  89             if (x >= steps_x && y >= steps_y) {
  90                 const uint8_t *srx = src - steps_y * src_stride + x - steps_x;
  91                 uint8_t *dsx       = dst - steps_y * dst_stride + x - steps_x;
  92
  93                 res = (int32_t)*srx + ((((int32_t) * srx - (int32_t)((tmp1 + halfscale) >> scalebits)) * amount) >> 16);
  94                 *dsx = av_clip_uint8(res);
  95             }
  96         }
  97         if (y >= 0) {
  98             dst += dst_stride;
  99             src += src_stride;
 100         }
 101     }
 102 }
 103
 104 static int apply_unsharp_c(AVFilterContext *ctx, AVFrame *in, AVFrame *out)
 105 {
 106     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 107     UnsharpContext *s = ctx->priv;
 108     int i, plane_w[3], plane_h[3];
 109     UnsharpFilterParam *fp[3];
 110     plane_w[0] = inlink->w;
 111     plane_w[1] = plane_w[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, s->hsub);
 112     plane_h[0] = inlink->h;
 113     plane_h[1] = plane_h[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->vsub);
 114     fp[0] = &s->luma;
 115     fp[1] = fp[2] = &s->chroma;
 116     for (i = 0; i < 3; i++) {
 117         apply_unsharp(out->data[i], out->linesize[i], in->data[i], in->linesize[i], plane_w[i], plane_h[i], fp[i]);
 118     }
 119     return 0;
 120 }
 121
 122 static void set_filter_param(UnsharpFilterParam *fp, int msize_x, int msize_y, float amount)
 123 {
 124     fp->msize_x = msize_x;
 125     fp->msize_y = msize_y;
 126     fp->amount = amount * 65536.0;
 127
 128     fp->steps_x = msize_x / 2;
 129     fp->steps_y = msize_y / 2;
 130     fp->scalebits = (fp->steps_x + fp->steps_y) * 2;
 131     fp->halfscale = 1 << (fp->scalebits - 1);
 132 }
 133
 134 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 135 {
 136     UnsharpContext *s = ctx->priv;
 137
 138     set_filter_param(&s->luma,   s->lmsize_x, s->lmsize_y, s->lamount);
 139     set_filter_param(&s->chroma, s->cmsize_x, s->cmsize_y, s->camount);
 140
 141     if (s->luma.scalebits >= 26 || s->chroma.scalebits >= 26) {
 142         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "luma or chroma matrix size too big\n");
 143         return AVERROR(EINVAL);
 144     }
 145     s->apply_unsharp = apply_unsharp_c;
 146     return 0;
 147 }
 148
 149 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 150 {
 151     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 152         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,  AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV410P,
 153         AV_PIX_FMT_YUV411P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,  AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 154         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_NONE
 155     };
 156
 157     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 158     if (!fmts_list)
 159         return AVERROR(ENOMEM);
 160     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 161 }
 162
 163 static int init_filter_param(AVFilterContext *ctx, UnsharpFilterParam *fp, const char *effect_type, int width)
 164 {
 165     int z;
 166     const char *effect = fp->amount == 0 ? "none" : fp->amount < 0 ? "blur" : "sharpen";
 167
 168     if  (!(fp->msize_x & fp->msize_y & 1)) {
 169         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 170                "Invalid even size for %s matrix size %dx%d\n",
 171                effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y);
 172         return AVERROR(EINVAL);
 173     }
 174
 175     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "effect:%s type:%s msize_x:%d msize_y:%d amount:%0.2f\n",
 176            effect, effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y, fp->amount / 65535.0);
 177
 178     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 179         if (!(fp->sc[z] = av_malloc_array(width + 2 * fp->steps_x,
 180                                           sizeof(*(fp->sc[z])))))
 181             return AVERROR(ENOMEM);
 182
 183     return 0;
 184 }
 185
 186 static int config_props(AVFilterLink *link)
 187 {
 188     UnsharpContext *s = link->dst->priv;
 189     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 190     int ret;
 191
 192     s->hsub = desc->log2_chroma_w;
 193     s->vsub = desc->log2_chroma_h;
 194
 195     ret = init_filter_param(link->dst, &s->luma,   "luma",   link->w);
 196     if (ret < 0)
 197         return ret;
 198     ret = init_filter_param(link->dst, &s->chroma, "chroma", AV_CEIL_RSHIFT(link->w, s->hsub));
 199     if (ret < 0)
 200         return ret;
 201
 202     return 0;
 203 }
 204
 205 static void free_filter_param(UnsharpFilterParam *fp)
 206 {
 207     int z;
 208
 209     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 210         av_freep(&fp->sc[z]);
 211 }
 212
 213 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 214 {
 215     UnsharpContext *s = ctx->priv;
 216
 217     free_filter_param(&s->luma);
 218     free_filter_param(&s->chroma);
 219 }
 220
 221 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
 222 {
 223     UnsharpContext *s = link->dst->priv;
 224     AVFilterLink *outlink   = link->dst->outputs[0];
 225     AVFrame *out;
 226     int ret = 0;
 227
 228     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 229     if (!out) {
 230         av_frame_free(&in);
 231         return AVERROR(ENOMEM);
 232     }
 233     av_frame_copy_props(out, in);
 234
 235     ret = s->apply_unsharp(link->dst, in, out);
 236
 237     av_frame_free(&in);
 238
 239     if (ret < 0) {
 240         av_frame_free(&out);
 241         return ret;
 242     }
 243     return ff_filter_frame(outlink, out);
 244 }
 245
 246 #define OFFSET(x) offsetof(UnsharpContext, x)
 247 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 248 #define MIN_SIZE 3
 249 #define MAX_SIZE 23
 250 static const AVOption unsharp_options[] = {
 251     { "luma_msize_x",   "set luma matrix horizontal size",   OFFSET(lmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 252     { "lx",             "set luma matrix horizontal size",   OFFSET(lmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 253     { "luma_msize_y",   "set luma matrix vertical size",     OFFSET(lmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 254     { "ly",             "set luma matrix vertical size",     OFFSET(lmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 255     { "luma_amount",    "set luma effect strength",          OFFSET(lamount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 },       -2,        5, FLAGS },
 256     { "la",             "set luma effect strength",          OFFSET(lamount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 },       -2,        5, FLAGS },
 257     { "chroma_msize_x", "set chroma matrix horizontal size", OFFSET(cmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 258     { "cx",             "set chroma matrix horizontal size", OFFSET(cmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 259     { "chroma_msize_y", "set chroma matrix vertical size",   OFFSET(cmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 260     { "cy",             "set chroma matrix vertical size",   OFFSET(cmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 261     { "chroma_amount",  "set chroma effect strength",        OFFSET(camount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0 },       -2,        5, FLAGS },
 262     { "ca",             "set chroma effect strength",        OFFSET(camount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0 },       -2,        5, FLAGS },
 263     { "opencl",         "ignored",                           OFFSET(opencl),   AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 },        0,        1, FLAGS },
 264     { NULL }
 265 };
 266
 267 AVFILTER_DEFINE_CLASS(unsharp);
 268
 269 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_inputs[] = {
 270     {
 271         .name         = "default",
 272         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 273         .filter_frame = filter_frame,
 274         .config_props = config_props,
 275     },
 276     { NULL }
 277 };
 278
 279 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_outputs[] = {
 280     {
 281         .name = "default",
 282         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 283     },
 284     { NULL }
 285 };
 286
 287 AVFilter ff_vf_unsharp = {
 288     .name          = "unsharp",
 289     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sharpen or blur the input video."),
 290     .priv_size     = sizeof(UnsharpContext),
 291     .priv_class    = &unsharp_class,
 292     .init          = init,
 293     .uninit        = uninit,
 294     .query_formats = query_formats,
 295     .inputs        = avfilter_vf_unsharp_inputs,
 296     .outputs       = avfilter_vf_unsharp_outputs,
 297     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
 298 };