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