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