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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2019 Paul B Mahol
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (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 GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "libavutil/avstring.h"
  22 #include "libavutil/imgutils.h"
  23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "libavutil/pixdesc.h"
  26 #include "libavutil/qsort.h"
  27
  28 #include "avfilter.h"
  29 #include "formats.h"
  30 #include "internal.h"
  31 #include "framesync.h"
  32 #include "video.h"
  33
  34 typedef struct XMedianContext {
  35     const AVClass *class;
  36     const AVPixFmtDescriptor *desc;
  37     int nb_inputs;
  38     int planes;
  39     float percentile;
  40
  41     int radius;
  42     int index;
  43     int depth;
  44     int max;
  45     int nb_planes;
  46     int linesize[4];
  47     int width[4];
  48     int height[4];
  49
  50     AVFrame **frames;
  51     FFFrameSync fs;
  52
  53     int (*median_frames)(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs);
  54 } XMedianContext;
  55
  56 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  57 {
  58     static const enum AVPixelFormat pixel_fmts[] = {
  59         AV_PIX_FMT_GRAY8,
  60         AV_PIX_FMT_GRAY9,
  61         AV_PIX_FMT_GRAY10,
  62         AV_PIX_FMT_GRAY12,
  63         AV_PIX_FMT_GRAY14,
  64         AV_PIX_FMT_GRAY16,
  65         AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_PIX_FMT_YUV411P,
  66         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P,
  67         AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUV444P,
  68         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
  69         AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
  70         AV_PIX_FMT_YUVJ411P,
  71         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
  72         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
  73         AV_PIX_FMT_YUV440P10,
  74         AV_PIX_FMT_YUV444P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV420P12,
  75         AV_PIX_FMT_YUV440P12,
  76         AV_PIX_FMT_YUV444P14, AV_PIX_FMT_YUV422P14, AV_PIX_FMT_YUV420P14,
  77         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  78         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
  79         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
  80         AV_PIX_FMT_YUVA420P,  AV_PIX_FMT_YUVA422P,   AV_PIX_FMT_YUVA444P,
  81         AV_PIX_FMT_YUVA444P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P12, AV_PIX_FMT_YUVA444P16,
  82         AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P12, AV_PIX_FMT_YUVA422P16,
  83         AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA420P16,
  84         AV_PIX_FMT_GBRAP,     AV_PIX_FMT_GBRAP10,    AV_PIX_FMT_GBRAP12,    AV_PIX_FMT_GBRAP16,
  85         AV_PIX_FMT_NONE
  86     };
  87     AVFilterFormats *formats = ff_make_format_list(pixel_fmts);
  88     if (!formats)
  89         return AVERROR(ENOMEM);
  90     return ff_set_common_formats(ctx, formats);
  91 }
  92
  93 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
  94 {
  95     XMedianContext *s = ctx->priv;
  96     int ret;
  97
  98     s->radius = s->nb_inputs / 2;
  99     if (s->nb_inputs & 1)
 100         s->index = s->radius * 2.f * s->percentile;
 101     else
 102         s->index = av_clip(s->radius * 2.f * s->percentile, 1, s->nb_inputs - 1);
 103     s->frames = av_calloc(s->nb_inputs, sizeof(*s->frames));
 104     if (!s->frames)
 105         return AVERROR(ENOMEM);
 106
 107     for (int i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 108         AVFilterPad pad = { 0 };
 109
 110         pad.type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 111         pad.name = av_asprintf("input%d", i);
 112         if (!pad.name)
 113             return AVERROR(ENOMEM);
 114
 115         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
 116             av_freep(&pad.name);
 117             return ret;
 118         }
 119     }
 120
 121     return 0;
 122 }
 123
 124 typedef struct ThreadData {
 125     AVFrame **in, *out;
 126 } ThreadData;
 127
 128 static int comparei(const void *p1, const void *p2)
 129 {
 130     int left  = *(const int *)p1;
 131     int right = *(const int *)p2;
 132     return FFDIFFSIGN(left, right);
 133 }
 134
 135 static int median_frames16(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 136 {
 137     XMedianContext *s = ctx->priv;
 138     ThreadData *td = arg;
 139     AVFrame **in = td->in;
 140     AVFrame *out = td->out;
 141     const int nb_inputs = s->nb_inputs;
 142     const int radius = s->radius;
 143     const int index = s->index;
 144     int values[256];
 145
 146     for (int p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 147         const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
 148         const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 149         uint16_t *dst = (uint16_t *)(out->data[p] + slice_start * out->linesize[p]);
 150
 151         if (!((1 << p) & s->planes)) {
 152             av_image_copy_plane((uint8_t *)dst, out->linesize[p],
 153                                 in[radius]->data[p] + slice_start * in[radius]->linesize[p],
 154                                 in[radius]->linesize[p],
 155                                 s->linesize[p], slice_end - slice_start);
 156             continue;
 157         }
 158
 159         for (int y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 160             for (int x = 0; x < s->width[p]; x++) {
 161                 for (int i = 0; i < nb_inputs; i++) {
 162                     const uint16_t *src = (const uint16_t *)(in[i]->data[p] + y * in[i]->linesize[p]);
 163                     values[i] = src[x];
 164                 }
 165
 166                 AV_QSORT(values, nb_inputs, int, comparei);
 167                 if (nb_inputs & 1)
 168                     dst[x] = values[index];
 169                 else
 170                     dst[x] = (values[index] + values[index - 1]) >> 1;
 171             }
 172
 173             dst += out->linesize[p] / 2;
 174         }
 175     }
 176
 177     return 0;
 178 }
 179
 180 static int median_frames8(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 181 {
 182     XMedianContext *s = ctx->priv;
 183     ThreadData *td = arg;
 184     AVFrame **in = td->in;
 185     AVFrame *out = td->out;
 186     const int nb_inputs = s->nb_inputs;
 187     const int radius = s->radius;
 188     const int index = s->index;
 189     int values[256];
 190
 191     for (int p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 192         const int slice_start = (s->height[p] * jobnr) / nb_jobs;
 193         const int slice_end = (s->height[p] * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 194         uint8_t *dst = out->data[p] + slice_start * out->linesize[p];
 195
 196         if (!((1 << p) & s->planes)) {
 197             av_image_copy_plane(dst, out->linesize[p],
 198                                 in[radius]->data[p] + slice_start * in[radius]->linesize[p],
 199                                 in[radius]->linesize[p],
 200                                 s->linesize[p], slice_end - slice_start);
 201             continue;
 202         }
 203
 204         for (int y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 205             for (int x = 0; x < s->width[p]; x++) {
 206                 for (int i = 0; i < nb_inputs; i++)
 207                     values[i] = in[i]->data[p][y * in[i]->linesize[p] + x];
 208
 209                 AV_QSORT(values, nb_inputs, int, comparei);
 210                 if (nb_inputs & 1)
 211                     dst[x] = values[index];
 212                 else
 213                     dst[x] = (values[index] + values[index - 1]) >> 1;
 214             }
 215
 216             dst += out->linesize[p];
 217         }
 218     }
 219
 220     return 0;
 221 }
 222
 223 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
 224 {
 225     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
 226     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 227     XMedianContext *s = fs->opaque;
 228     AVFrame **in = s->frames;
 229     AVFrame *out;
 230     ThreadData td;
 231     int i, ret;
 232
 233     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 234         if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, i, &in[i], 0)) < 0)
 235             return ret;
 236     }
 237
 238     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 239     if (!out)
 240         return AVERROR(ENOMEM);
 241     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 242
 243     td.in = in;
 244     td.out = out;
 245     ctx->internal->execute(ctx, s->median_frames, &td, NULL, FFMIN(s->height[1], ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 246
 247     return ff_filter_frame(outlink, out);
 248 }
 249
 250 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 251 {
 252     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 253     XMedianContext *s = ctx->priv;
 254     AVRational frame_rate = ctx->inputs[0]->frame_rate;
 255     AVRational sar = ctx->inputs[0]->sample_aspect_ratio;
 256     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 257     int height = ctx->inputs[0]->h;
 258     int width = ctx->inputs[0]->w;
 259     FFFrameSyncIn *in;
 260     int i, ret;
 261
 262     for (int i = 1; i < s->nb_inputs; i++) {
 263         if (ctx->inputs[i]->h != height || ctx->inputs[i]->w != width) {
 264             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Input %d size (%dx%d) does not match input %d size (%dx%d).\n", i, ctx->inputs[i]->w, ctx->inputs[i]->h, 0, width, height);
 265             return AVERROR(EINVAL);
 266         }
 267     }
 268
 269     s->desc = av_pix_fmt_desc_get(outlink->format);
 270     if (!s->desc)
 271         return AVERROR_BUG;
 272     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(outlink->format);
 273     s->depth = s->desc->comp[0].depth;
 274     s->max = (1 << s->depth) - 1;
 275
 276     if (s->depth <= 8)
 277         s->median_frames = median_frames8;
 278     else
 279         s->median_frames = median_frames16;
 280
 281     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
 282         return ret;
 283
 284     s->width[1] = s->width[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, s->desc->log2_chroma_w);
 285     s->width[0] = s->width[3] = inlink->w;
 286     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, s->desc->log2_chroma_h);
 287     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
 288
 289     outlink->w          = width;
 290     outlink->h          = height;
 291     outlink->frame_rate = frame_rate;
 292     outlink->sample_aspect_ratio = sar;
 293
 294     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, s->nb_inputs)) < 0)
 295         return ret;
 296
 297     in = s->fs.in;
 298     s->fs.opaque = s;
 299     s->fs.on_event = process_frame;
 300
 301     for (i = 0; i < s->nb_inputs; i++) {
 302         AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[i];
 303
 304         in[i].time_base = inlink->time_base;
 305         in[i].sync   = 1;
 306         in[i].before = EXT_STOP;
 307         in[i].after  = EXT_STOP;
 308     }
 309
 310     ret = ff_framesync_configure(&s->fs);
 311     outlink->time_base = s->fs.time_base;
 312
 313     return ret;
 314 }
 315
 316 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 317 {
 318     XMedianContext *s = ctx->priv;
 319
 320     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 321     av_freep(&s->frames);
 322
 323     for (int i = 0; i < ctx->nb_inputs; i++)
 324         av_freep(&ctx->input_pads[i].name);
 325 }
 326
 327 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 328 {
 329     XMedianContext *s = ctx->priv;
 330     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 331 }
 332
 333 #define OFFSET(x) offsetof(XMedianContext, x)
 334 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 335
 336 static const AVOption xmedian_options[] = {
 337     { "inputs", "set number of inputs", OFFSET(nb_inputs), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=3},  3, 255, .flags = FLAGS },
 338     { "planes", "set planes to filter", OFFSET(planes),    AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=15}, 0,  15, .flags = FLAGS },
 339     { "percentile", "set percentile",   OFFSET(percentile),AV_OPT_TYPE_FLOAT,{.dbl=0.5}, 0, 1, .flags = FLAGS },
 340     { NULL },
 341 };
 342
 343 static const AVFilterPad outputs[] = {
 344     {
 345         .name          = "default",
 346         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 347         .config_props  = config_output,
 348     },
 349     { NULL }
 350 };
 351
 352 AVFILTER_DEFINE_CLASS(xmedian);
 353
 354 AVFilter ff_vf_xmedian = {
 355     .name          = "xmedian",
 356     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Pick median pixels from several video inputs."),
 357     .priv_size     = sizeof(XMedianContext),
 358     .priv_class    = &xmedian_class,
 359     .query_formats = query_formats,
 360     .outputs       = outputs,
 361     .init          = init,
 362     .uninit        = uninit,
 363     .activate      = activate,
 364     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 365 };