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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2006-2010 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  *               2010      James Darnley <james.darnley@gmail.com>
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/cpu.h"
  23 #include "libavutil/common.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "libavutil/pixdesc.h"
  26 #include "avfilter.h"
  27 #include "formats.h"
  28 #include "internal.h"
  29 #include "video.h"
  30 #include "yadif.h"
  31
  32 #undef NDEBUG
  33 #include <assert.h>
  34
  35 typedef struct ThreadData {
  36     AVFrame *frame;
  37     int plane;
  38     int w, h;
  39     int parity;
  40     int tff;
  41 } ThreadData;
  42
  43 #define CHECK(j)\
  44     {   int score = FFABS(cur[mrefs - 1 + (j)] - cur[prefs - 1 - (j)])\
  45                   + FFABS(cur[mrefs  +(j)] - cur[prefs  -(j)])\
  46                   + FFABS(cur[mrefs + 1 + (j)] - cur[prefs + 1 - (j)]);\
  47         if (score < spatial_score) {\
  48             spatial_score= score;\
  49             spatial_pred= (cur[mrefs  +(j)] + cur[prefs  -(j)])>>1;\
  50
  51 /* The is_not_edge argument here controls when the code will enter a branch
  52  * which reads up to and including x-3 and x+3. */
  53
  54 #define FILTER(start, end, is_not_edge) \
  55     for (x = start;  x < end; x++) { \
  56         int c = cur[mrefs]; \
  57         int d = (prev2[0] + next2[0])>>1; \
  58         int e = cur[prefs]; \
  59         int temporal_diff0 = FFABS(prev2[0] - next2[0]); \
  60         int temporal_diff1 =(FFABS(prev[mrefs] - c) + FFABS(prev[prefs] - e) )>>1; \
  61         int temporal_diff2 =(FFABS(next[mrefs] - c) + FFABS(next[prefs] - e) )>>1; \
  62         int diff = FFMAX3(temporal_diff0 >> 1, temporal_diff1, temporal_diff2); \
  63         int spatial_pred = (c+e) >> 1; \
  64  \
  65         if (is_not_edge) {\
  66             int spatial_score = FFABS(cur[mrefs - 1] - cur[prefs - 1]) + FFABS(c-e) \
  67                               + FFABS(cur[mrefs + 1] - cur[prefs + 1]) - 1; \
  68             CHECK(-1) CHECK(-2) }} }} \
  69             CHECK( 1) CHECK( 2) }} }} \
  70         }\
  71  \
  72         if (mode < 2) { \
  73             int b = (prev2[2 * mrefs] + next2[2 * mrefs])>>1; \
  74             int f = (prev2[2 * prefs] + next2[2 * prefs])>>1; \
  75             int max = FFMAX3(d - e, d - c, FFMIN(b - c, f - e)); \
  76             int min = FFMIN3(d - e, d - c, FFMAX(b - c, f - e)); \
  77  \
  78             diff = FFMAX3(diff, min, -max); \
  79         } \
  80  \
  81         if (spatial_pred > d + diff) \
  82            spatial_pred = d + diff; \
  83         else if (spatial_pred < d - diff) \
  84            spatial_pred = d - diff; \
  85  \
  86         dst[0] = spatial_pred; \
  87  \
  88         dst++; \
  89         cur++; \
  90         prev++; \
  91         next++; \
  92         prev2++; \
  93         next2++; \
  94     }
  95
  96 static void filter_line_c(void *dst1,
  97                           void *prev1, void *cur1, void *next1,
  98                           int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
  99 {
 100     uint8_t *dst  = dst1;
 101     uint8_t *prev = prev1;
 102     uint8_t *cur  = cur1;
 103     uint8_t *next = next1;
 104     int x;
 105     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 106     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 107
 108     /* The function is called with the pointers already pointing to data[3] and
 109      * with 6 subtracted from the width.  This allows the FILTER macro to be
 110      * called so that it processes all the pixels normally.  A constant value of
 111      * true for is_not_edge lets the compiler ignore the if statement. */
 112     FILTER(0, w, 1)
 113 }
 114
 115 static void filter_edges(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 116                          int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
 117 {
 118     uint8_t *dst  = dst1;
 119     uint8_t *prev = prev1;
 120     uint8_t *cur  = cur1;
 121     uint8_t *next = next1;
 122     int x;
 123     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 124     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 125
 126     /* Only edge pixels need to be processed here.  A constant value of false
 127      * for is_not_edge should let the compiler ignore the whole branch. */
 128     FILTER(0, 3, 0)
 129
 130     dst  = (uint8_t*)dst1  + w - 3;
 131     prev = (uint8_t*)prev1 + w - 3;
 132     cur  = (uint8_t*)cur1  + w - 3;
 133     next = (uint8_t*)next1 + w - 3;
 134     prev2 = (uint8_t*)(parity ? prev : cur);
 135     next2 = (uint8_t*)(parity ? cur  : next);
 136
 137     FILTER(w - 3, w, 0)
 138 }
 139
 140
 141 static void filter_line_c_16bit(void *dst1,
 142                                 void *prev1, void *cur1, void *next1,
 143                                 int w, int prefs, int mrefs, int parity,
 144                                 int mode)
 145 {
 146     uint16_t *dst  = dst1;
 147     uint16_t *prev = prev1;
 148     uint16_t *cur  = cur1;
 149     uint16_t *next = next1;
 150     int x;
 151     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 152     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 153     mrefs /= 2;
 154     prefs /= 2;
 155
 156     FILTER(0, w, 1)
 157 }
 158
 159 static void filter_edges_16bit(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 160                                int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
 161 {
 162     uint16_t *dst  = dst1;
 163     uint16_t *prev = prev1;
 164     uint16_t *cur  = cur1;
 165     uint16_t *next = next1;
 166     int x;
 167     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 168     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 169     mrefs /= 2;
 170     prefs /= 2;
 171
 172     FILTER(0, 3, 0)
 173
 174     dst   = (uint16_t*)dst1  + w - 3;
 175     prev  = (uint16_t*)prev1 + w - 3;
 176     cur   = (uint16_t*)cur1  + w - 3;
 177     next  = (uint16_t*)next1 + w - 3;
 178     prev2 = (uint16_t*)(parity ? prev : cur);
 179     next2 = (uint16_t*)(parity ? cur  : next);
 180
 181     FILTER(w - 3, w, 0)
 182 }
 183
 184 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 185 {
 186     YADIFContext *s = ctx->priv;
 187     ThreadData *td  = arg;
 188     int refs = s->cur->linesize[td->plane];
 189     int df = (s->csp->comp[td->plane].depth + 7) / 8;
 190     int pix_3 = 3 * df;
 191     int slice_h = td->h / nb_jobs;
 192     int slice_start = jobnr * slice_h;
 193     int slice_end   = (jobnr == nb_jobs - 1) ? td->h : (jobnr + 1) * slice_h;
 194     int y;
 195
 196     /* filtering reads 3 pixels to the left/right; to avoid invalid reads,
 197      * we need to call the c variant which avoids this for border pixels
 198      */
 199     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 200         if ((y ^ td->parity) & 1) {
 201             uint8_t *prev = &s->prev->data[td->plane][y * refs];
 202             uint8_t *cur  = &s->cur ->data[td->plane][y * refs];
 203             uint8_t *next = &s->next->data[td->plane][y * refs];
 204             uint8_t *dst  = &td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]];
 205             int     mode  = y == 1 || y + 2 == td->h ? 2 : s->mode;
 206             s->filter_line(dst + pix_3, prev + pix_3, cur + pix_3,
 207                            next + pix_3, td->w - 6,
 208                            y + 1 < td->h ? refs : -refs,
 209                            y ? -refs : refs,
 210                            td->parity ^ td->tff, mode);
 211             s->filter_edges(dst, prev, cur, next, td->w,
 212                             y + 1 < td->h ? refs : -refs,
 213                             y ? -refs : refs,
 214                             td->parity ^ td->tff, mode);
 215         } else {
 216             memcpy(&td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]],
 217                    &s->cur->data[td->plane][y * refs], td->w * df);
 218         }
 219     }
 220     return 0;
 221 }
 222
 223 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dstpic,
 224                    int parity, int tff)
 225 {
 226     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 227     ThreadData td = { .frame = dstpic, .parity = parity, .tff = tff };
 228     int i;
 229
 230     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++) {
 231         int w = dstpic->width;
 232         int h = dstpic->height;
 233
 234         if (i == 1 || i == 2) {
 235             w >>= yadif->csp->log2_chroma_w;
 236             h >>= yadif->csp->log2_chroma_h;
 237         }
 238
 239
 240         td.w       = w;
 241         td.h       = h;
 242         td.plane   = i;
 243
 244         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(h, ctx->graph->nb_threads));
 245     }
 246
 247     emms_c();
 248 }
 249
 250 static AVFrame *get_video_buffer(AVFilterLink *link, int w, int h)
 251 {
 252     AVFrame *frame;
 253     int width  = FFALIGN(w, 32);
 254     int height = FFALIGN(h + 2, 32);
 255     int i;
 256
 257     frame = ff_default_get_video_buffer(link, width, height);
 258
 259     frame->width  = w;
 260     frame->height = h;
 261
 262     for (i = 0; i < 3; i++)
 263         frame->data[i] += frame->linesize[i];
 264
 265     return frame;
 266 }
 267
 268 static int return_frame(AVFilterContext *ctx, int is_second)
 269 {
 270     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 271     AVFilterLink *link  = ctx->outputs[0];
 272     int tff, ret;
 273
 274     if (yadif->parity == -1) {
 275         tff = yadif->cur->interlaced_frame ?
 276               yadif->cur->top_field_first : 1;
 277     } else {
 278         tff = yadif->parity ^ 1;
 279     }
 280
 281     if (is_second) {
 282         yadif->out = ff_get_video_buffer(link, link->w, link->h);
 283         if (!yadif->out)
 284             return AVERROR(ENOMEM);
 285
 286         av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
 287         yadif->out->interlaced_frame = 0;
 288     }
 289
 290     filter(ctx, yadif->out, tff ^ !is_second, tff);
 291
 292     if (is_second) {
 293         int64_t cur_pts  = yadif->cur->pts;
 294         int64_t next_pts = yadif->next->pts;
 295
 296         if (next_pts != AV_NOPTS_VALUE && cur_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 297             yadif->out->pts = cur_pts + next_pts;
 298         } else {
 299             yadif->out->pts = AV_NOPTS_VALUE;
 300         }
 301     }
 302     ret = ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 303
 304     yadif->frame_pending = (yadif->mode&1) && !is_second;
 305     return ret;
 306 }
 307
 308 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *frame)
 309 {
 310     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 311     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 312
 313     if (yadif->frame_pending)
 314         return_frame(ctx, 1);
 315
 316     if (yadif->prev)
 317         av_frame_free(&yadif->prev);
 318     yadif->prev = yadif->cur;
 319     yadif->cur  = yadif->next;
 320     yadif->next = frame;
 321
 322     if (!yadif->cur)
 323         return 0;
 324
 325     if (yadif->auto_enable && !yadif->cur->interlaced_frame) {
 326         yadif->out  = av_frame_clone(yadif->cur);
 327         if (!yadif->out)
 328             return AVERROR(ENOMEM);
 329
 330         av_frame_free(&yadif->prev);
 331         if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 332             yadif->out->pts *= 2;
 333         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 334     }
 335
 336     if (!yadif->prev &&
 337         !(yadif->prev = av_frame_clone(yadif->cur)))
 338         return AVERROR(ENOMEM);
 339
 340     yadif->out = ff_get_video_buffer(ctx->outputs[0], link->w, link->h);
 341     if (!yadif->out)
 342         return AVERROR(ENOMEM);
 343
 344     av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
 345     yadif->out->interlaced_frame = 0;
 346
 347     if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 348         yadif->out->pts *= 2;
 349
 350     return return_frame(ctx, 0);
 351 }
 352
 353 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 354 {
 355     AVFilterContext *ctx = link->src;
 356     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 357
 358     if (yadif->frame_pending) {
 359         return_frame(ctx, 1);
 360         return 0;
 361     }
 362
 363     do {
 364         int ret;
 365
 366         if (yadif->eof)
 367             return AVERROR_EOF;
 368
 369         ret  = ff_request_frame(link->src->inputs[0]);
 370
 371         if (ret == AVERROR_EOF && yadif->next) {
 372             AVFrame *next = av_frame_clone(yadif->next);
 373
 374             if (!next)
 375                 return AVERROR(ENOMEM);
 376
 377             next->pts = yadif->next->pts * 2 - yadif->cur->pts;
 378
 379             filter_frame(link->src->inputs[0], next);
 380             yadif->eof = 1;
 381         } else if (ret < 0) {
 382             return ret;
 383         }
 384     } while (!yadif->cur);
 385
 386     return 0;
 387 }
 388
 389 static int poll_frame(AVFilterLink *link)
 390 {
 391     YADIFContext *yadif = link->src->priv;
 392     int ret, val;
 393
 394     if (yadif->frame_pending)
 395         return 1;
 396
 397     val = ff_poll_frame(link->src->inputs[0]);
 398     if (val <= 0)
 399         return val;
 400
 401     //FIXME change API to not requre this red tape
 402     if (val == 1 && !yadif->next) {
 403         if ((ret = ff_request_frame(link->src->inputs[0])) < 0)
 404             return ret;
 405         val = ff_poll_frame(link->src->inputs[0]);
 406         if (val <= 0)
 407             return val;
 408     }
 409     assert(yadif->next || !val);
 410
 411     if (yadif->auto_enable && yadif->next && !yadif->next->interlaced_frame)
 412         return val;
 413
 414     return val * ((yadif->mode&1)+1);
 415 }
 416
 417 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 418 {
 419     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 420
 421     if (yadif->prev) av_frame_free(&yadif->prev);
 422     if (yadif->cur ) av_frame_free(&yadif->cur );
 423     if (yadif->next) av_frame_free(&yadif->next);
 424 }
 425
 426 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 427 {
 428     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 429         AV_PIX_FMT_YUV420P,
 430         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 431         AV_PIX_FMT_YUV444P,
 432         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 433         AV_PIX_FMT_YUV411P,
 434         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 435         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 436         AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 437         AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 438         AV_NE( AV_PIX_FMT_GRAY16BE, AV_PIX_FMT_GRAY16LE ),
 439         AV_PIX_FMT_YUV440P,
 440         AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 441         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P10BE, AV_PIX_FMT_YUV420P10LE ),
 442         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P10BE, AV_PIX_FMT_YUV422P10LE ),
 443         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P10BE, AV_PIX_FMT_YUV444P10LE ),
 444         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P16BE, AV_PIX_FMT_YUV420P16LE ),
 445         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P16BE, AV_PIX_FMT_YUV422P16LE ),
 446         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P16BE, AV_PIX_FMT_YUV444P16LE ),
 447         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 448         AV_PIX_FMT_NONE
 449     };
 450
 451     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 452
 453     return 0;
 454 }
 455
 456 static int config_props(AVFilterLink *link)
 457 {
 458     YADIFContext *s = link->src->priv;
 459
 460     link->time_base.num = link->src->inputs[0]->time_base.num;
 461     link->time_base.den = link->src->inputs[0]->time_base.den * 2;
 462     link->w             = link->src->inputs[0]->w;
 463     link->h             = link->src->inputs[0]->h;
 464
 465     s->csp = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 466     if (s->csp->comp[0].depth > 8) {
 467         s->filter_line  = filter_line_c_16bit;
 468         s->filter_edges = filter_edges_16bit;
 469     } else {
 470         s->filter_line  = filter_line_c;
 471         s->filter_edges = filter_edges;
 472
 473         if (ARCH_X86)
 474             ff_yadif_init_x86(s);
 475     }
 476
 477     return 0;
 478 }
 479
 480 #define OFFSET(x) offsetof(YADIFContext, x)
 481 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 482 static const AVOption options[] = {
 483     { "mode",   NULL, OFFSET(mode),        AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0  },  0, 3, FLAGS },
 484     { "parity", NULL, OFFSET(parity),      AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 }, -1, 1, FLAGS, "parity" },
 485         { "auto", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = -1 }, .unit = "parity" },
 486         { "tff",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = 0  }, .unit = "parity" },
 487         { "bff",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = 1  }, .unit = "parity" },
 488     { "auto",   NULL, OFFSET(auto_enable), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0  },  0, 1, FLAGS },
 489     { NULL },
 490 };
 491
 492 static const AVClass yadif_class = {
 493     .class_name = "yadif",
 494     .item_name  = av_default_item_name,
 495     .option     = options,
 496     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 497 };
 498
 499 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_inputs[] = {
 500     {
 501         .name             = "default",
 502         .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 503         .get_video_buffer = get_video_buffer,
 504         .filter_frame     = filter_frame,
 505     },
 506     { NULL }
 507 };
 508
 509 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_outputs[] = {
 510     {
 511         .name          = "default",
 512         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 513         .poll_frame    = poll_frame,
 514         .request_frame = request_frame,
 515         .config_props  = config_props,
 516     },
 517     { NULL }
 518 };
 519
 520 AVFilter ff_vf_yadif = {
 521     .name          = "yadif",
 522     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace the input image"),
 523
 524     .priv_size     = sizeof(YADIFContext),
 525     .priv_class    = &yadif_class,
 526     .uninit        = uninit,
 527     .query_formats = query_formats,
 528
 529     .inputs    = avfilter_vf_yadif_inputs,
 530
 531     .outputs   = avfilter_vf_yadif_outputs,
 532
 533     .flags     = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 534 };