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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2006-2011 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  *               2010      James Darnley <james.darnley@gmail.com>
   4  *
   5  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8  * (at your option) any later version.
   9  *
  10  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  16  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  17  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  18  */
  19
  20 #include "libavutil/avassert.h"
  21 #include "libavutil/cpu.h"
  22 #include "libavutil/common.h"
  23 #include "libavutil/opt.h"
  24 #include "libavutil/pixdesc.h"
  25 #include "avfilter.h"
  26 #include "formats.h"
  27 #include "internal.h"
  28 #include "video.h"
  29 #include "yadif.h"
  30
  31 typedef struct ThreadData {
  32     AVFrame *frame;
  33     int plane;
  34     int w, h;
  35     int parity;
  36     int tff;
  37 } ThreadData;
  38
  39 #define CHECK(j)\
  40     {   int score = FFABS(cur[mrefs - 1 + (j)] - cur[prefs - 1 - (j)])\
  41                   + FFABS(cur[mrefs  +(j)] - cur[prefs  -(j)])\
  42                   + FFABS(cur[mrefs + 1 + (j)] - cur[prefs + 1 - (j)]);\
  43         if (score < spatial_score) {\
  44             spatial_score= score;\
  45             spatial_pred= (cur[mrefs  +(j)] + cur[prefs  -(j)])>>1;\
  46
  47 /* The is_not_edge argument here controls when the code will enter a branch
  48  * which reads up to and including x-3 and x+3. */
  49
  50 #define FILTER(start, end, is_not_edge) \
  51     for (x = start;  x < end; x++) { \
  52         int c = cur[mrefs]; \
  53         int d = (prev2[0] + next2[0])>>1; \
  54         int e = cur[prefs]; \
  55         int temporal_diff0 = FFABS(prev2[0] - next2[0]); \
  56         int temporal_diff1 =(FFABS(prev[mrefs] - c) + FFABS(prev[prefs] - e) )>>1; \
  57         int temporal_diff2 =(FFABS(next[mrefs] - c) + FFABS(next[prefs] - e) )>>1; \
  58         int diff = FFMAX3(temporal_diff0 >> 1, temporal_diff1, temporal_diff2); \
  59         int spatial_pred = (c+e) >> 1; \
  60  \
  61         if (is_not_edge) {\
  62             int spatial_score = FFABS(cur[mrefs - 1] - cur[prefs - 1]) + FFABS(c-e) \
  63                               + FFABS(cur[mrefs + 1] - cur[prefs + 1]) - 1; \
  64             CHECK(-1) CHECK(-2) }} }} \
  65             CHECK( 1) CHECK( 2) }} }} \
  66         }\
  67  \
  68         if (mode < 2) { \
  69             int b = (prev2[2 * mrefs] + next2[2 * mrefs])>>1; \
  70             int f = (prev2[2 * prefs] + next2[2 * prefs])>>1; \
  71             int max = FFMAX3(d - e, d - c, FFMIN(b - c, f - e)); \
  72             int min = FFMIN3(d - e, d - c, FFMAX(b - c, f - e)); \
  73  \
  74             diff = FFMAX3(diff, min, -max); \
  75         } \
  76  \
  77         if (spatial_pred > d + diff) \
  78            spatial_pred = d + diff; \
  79         else if (spatial_pred < d - diff) \
  80            spatial_pred = d - diff; \
  81  \
  82         dst[0] = spatial_pred; \
  83  \
  84         dst++; \
  85         cur++; \
  86         prev++; \
  87         next++; \
  88         prev2++; \
  89         next2++; \
  90     }
  91
  92 static void filter_line_c(void *dst1,
  93                           void *prev1, void *cur1, void *next1,
  94                           int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
  95 {
  96     uint8_t *dst  = dst1;
  97     uint8_t *prev = prev1;
  98     uint8_t *cur  = cur1;
  99     uint8_t *next = next1;
 100     int x;
 101     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 102     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 103
 104     /* The function is called with the pointers already pointing to data[3] and
 105      * with 6 subtracted from the width.  This allows the FILTER macro to be
 106      * called so that it processes all the pixels normally.  A constant value of
 107      * true for is_not_edge lets the compiler ignore the if statement. */
 108     FILTER(0, w, 1)
 109 }
 110
 111 #define MAX_ALIGN 8
 112 static void filter_edges(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 113                          int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
 114 {
 115     uint8_t *dst  = dst1;
 116     uint8_t *prev = prev1;
 117     uint8_t *cur  = cur1;
 118     uint8_t *next = next1;
 119     int x;
 120     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 121     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 122
 123     /* Only edge pixels need to be processed here.  A constant value of false
 124      * for is_not_edge should let the compiler ignore the whole branch. */
 125     FILTER(0, 3, 0)
 126
 127     dst  = (uint8_t*)dst1  + w - (MAX_ALIGN-1);
 128     prev = (uint8_t*)prev1 + w - (MAX_ALIGN-1);
 129     cur  = (uint8_t*)cur1  + w - (MAX_ALIGN-1);
 130     next = (uint8_t*)next1 + w - (MAX_ALIGN-1);
 131     prev2 = (uint8_t*)(parity ? prev : cur);
 132     next2 = (uint8_t*)(parity ? cur  : next);
 133
 134     FILTER(w - (MAX_ALIGN-1), w - 3, 1)
 135     FILTER(w - 3, w, 0)
 136 }
 137
 138
 139 static void filter_line_c_16bit(void *dst1,
 140                                 void *prev1, void *cur1, void *next1,
 141                                 int w, int prefs, int mrefs, int parity,
 142                                 int mode)
 143 {
 144     uint16_t *dst  = dst1;
 145     uint16_t *prev = prev1;
 146     uint16_t *cur  = cur1;
 147     uint16_t *next = next1;
 148     int x;
 149     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 150     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 151     mrefs /= 2;
 152     prefs /= 2;
 153
 154     FILTER(0, w, 1)
 155 }
 156
 157 static void filter_edges_16bit(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 158                                int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
 159 {
 160     uint16_t *dst  = dst1;
 161     uint16_t *prev = prev1;
 162     uint16_t *cur  = cur1;
 163     uint16_t *next = next1;
 164     int x;
 165     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 166     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 167     mrefs /= 2;
 168     prefs /= 2;
 169
 170     FILTER(0, 3, 0)
 171
 172     dst   = (uint16_t*)dst1  + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 173     prev  = (uint16_t*)prev1 + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 174     cur   = (uint16_t*)cur1  + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 175     next  = (uint16_t*)next1 + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 176     prev2 = (uint16_t*)(parity ? prev : cur);
 177     next2 = (uint16_t*)(parity ? cur  : next);
 178
 179     FILTER(w - (MAX_ALIGN/2-1), w - 3, 1)
 180     FILTER(w - 3, w, 0)
 181 }
 182
 183 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 184 {
 185     YADIFContext *s = ctx->priv;
 186     ThreadData *td  = arg;
 187     int refs = s->cur->linesize[td->plane];
 188     int df = (s->csp->comp[td->plane].depth_minus1 + 8) / 8;
 189     int pix_3 = 3 * df;
 190     int slice_start = (td->h *  jobnr   ) / nb_jobs;
 191     int slice_end   = (td->h * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 192     int y;
 193
 194     /* filtering reads 3 pixels to the left/right; to avoid invalid reads,
 195      * we need to call the c variant which avoids this for border pixels
 196      */
 197     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 198         if ((y ^ td->parity) & 1) {
 199             uint8_t *prev = &s->prev->data[td->plane][y * refs];
 200             uint8_t *cur  = &s->cur ->data[td->plane][y * refs];
 201             uint8_t *next = &s->next->data[td->plane][y * refs];
 202             uint8_t *dst  = &td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]];
 203             int     mode  = y == 1 || y + 2 == td->h ? 2 : s->mode;
 204             s->filter_line(dst + pix_3, prev + pix_3, cur + pix_3,
 205                            next + pix_3, td->w - (3 + MAX_ALIGN/df-1),
 206                            y + 1 < td->h ? refs : -refs,
 207                            y ? -refs : refs,
 208                            td->parity ^ td->tff, mode);
 209             s->filter_edges(dst, prev, cur, next, td->w,
 210                             y + 1 < td->h ? refs : -refs,
 211                             y ? -refs : refs,
 212                             td->parity ^ td->tff, mode);
 213         } else {
 214             memcpy(&td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]],
 215                    &s->cur->data[td->plane][y * refs], td->w * df);
 216         }
 217     }
 218     return 0;
 219 }
 220
 221 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dstpic,
 222                    int parity, int tff)
 223 {
 224     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 225     ThreadData td = { .frame = dstpic, .parity = parity, .tff = tff };
 226     int i;
 227
 228     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++) {
 229         int w = dstpic->width;
 230         int h = dstpic->height;
 231
 232         if (i == 1 || i == 2) {
 233             w = FF_CEIL_RSHIFT(w, yadif->csp->log2_chroma_w);
 234             h = FF_CEIL_RSHIFT(h, yadif->csp->log2_chroma_h);
 235         }
 236
 237
 238         td.w       = w;
 239         td.h       = h;
 240         td.plane   = i;
 241
 242         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(h, ctx->graph->nb_threads));
 243     }
 244
 245     emms_c();
 246 }
 247
 248 static int return_frame(AVFilterContext *ctx, int is_second)
 249 {
 250     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 251     AVFilterLink *link  = ctx->outputs[0];
 252     int tff, ret;
 253
 254     if (yadif->parity == -1) {
 255         tff = yadif->cur->interlaced_frame ?
 256               yadif->cur->top_field_first : 1;
 257     } else {
 258         tff = yadif->parity ^ 1;
 259     }
 260
 261     if (is_second) {
 262         yadif->out = ff_get_video_buffer(link, link->w, link->h);
 263         if (!yadif->out)
 264             return AVERROR(ENOMEM);
 265
 266         av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
 267         yadif->out->interlaced_frame = 0;
 268     }
 269
 270     filter(ctx, yadif->out, tff ^ !is_second, tff);
 271
 272     if (is_second) {
 273         int64_t cur_pts  = yadif->cur->pts;
 274         int64_t next_pts = yadif->next->pts;
 275
 276         if (next_pts != AV_NOPTS_VALUE && cur_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 277             yadif->out->pts = cur_pts + next_pts;
 278         } else {
 279             yadif->out->pts = AV_NOPTS_VALUE;
 280         }
 281     }
 282     ret = ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 283
 284     yadif->frame_pending = (yadif->mode&1) && !is_second;
 285     return ret;
 286 }
 287
 288 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *frame)
 289 {
 290     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 291     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 292
 293     av_assert0(frame);
 294
 295     if (yadif->frame_pending)
 296         return_frame(ctx, 1);
 297
 298     if (yadif->prev)
 299         av_frame_free(&yadif->prev);
 300     yadif->prev = yadif->cur;
 301     yadif->cur  = yadif->next;
 302     yadif->next = frame;
 303
 304     if (!yadif->cur)
 305         return 0;
 306
 307     if ((yadif->deint && !yadif->cur->interlaced_frame) || ctx->is_disabled) {
 308         yadif->out  = av_frame_clone(yadif->cur);
 309         if (!yadif->out)
 310             return AVERROR(ENOMEM);
 311
 312         av_frame_free(&yadif->prev);
 313         if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 314             yadif->out->pts *= 2;
 315         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 316     }
 317
 318     if (!yadif->prev &&
 319         !(yadif->prev = av_frame_clone(yadif->cur)))
 320         return AVERROR(ENOMEM);
 321
 322     yadif->out = ff_get_video_buffer(ctx->outputs[0], link->w, link->h);
 323     if (!yadif->out)
 324         return AVERROR(ENOMEM);
 325
 326     av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
 327     yadif->out->interlaced_frame = 0;
 328
 329     if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 330         yadif->out->pts *= 2;
 331
 332     return return_frame(ctx, 0);
 333 }
 334
 335 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 336 {
 337     AVFilterContext *ctx = link->src;
 338     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 339
 340     if (yadif->frame_pending) {
 341         return_frame(ctx, 1);
 342         return 0;
 343     }
 344
 345     do {
 346         int ret;
 347
 348         if (yadif->eof)
 349             return AVERROR_EOF;
 350
 351         ret  = ff_request_frame(link->src->inputs[0]);
 352
 353         if (ret == AVERROR_EOF && yadif->cur) {
 354             AVFrame *next = av_frame_clone(yadif->next);
 355
 356             if (!next)
 357                 return AVERROR(ENOMEM);
 358
 359             next->pts = yadif->next->pts * 2 - yadif->cur->pts;
 360
 361             filter_frame(link->src->inputs[0], next);
 362             yadif->eof = 1;
 363         } else if (ret < 0) {
 364             return ret;
 365         }
 366     } while (!yadif->cur);
 367
 368     return 0;
 369 }
 370
 371 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 372 {
 373     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 374
 375     av_frame_free(&yadif->prev);
 376     av_frame_free(&yadif->cur );
 377     av_frame_free(&yadif->next);
 378 }
 379
 380 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 381 {
 382     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 383         AV_PIX_FMT_YUV420P,
 384         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 385         AV_PIX_FMT_YUV444P,
 386         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 387         AV_PIX_FMT_YUV411P,
 388         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 389         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 390         AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 391         AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 392         AV_NE( AV_PIX_FMT_GRAY16BE, AV_PIX_FMT_GRAY16LE ),
 393         AV_PIX_FMT_YUV440P,
 394         AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 395         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P9BE,  AV_PIX_FMT_YUV420P9LE ),
 396         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P9BE,  AV_PIX_FMT_YUV422P9LE ),
 397         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P9BE,  AV_PIX_FMT_YUV444P9LE ),
 398         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P10BE, AV_PIX_FMT_YUV420P10LE ),
 399         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P10BE, AV_PIX_FMT_YUV422P10LE ),
 400         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P10BE, AV_PIX_FMT_YUV444P10LE ),
 401         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P12BE, AV_PIX_FMT_YUV420P12LE ),
 402         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P12BE, AV_PIX_FMT_YUV422P12LE ),
 403         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P12BE, AV_PIX_FMT_YUV444P12LE ),
 404         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P14BE, AV_PIX_FMT_YUV420P14LE ),
 405         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P14BE, AV_PIX_FMT_YUV422P14LE ),
 406         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P14BE, AV_PIX_FMT_YUV444P14LE ),
 407         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P16BE, AV_PIX_FMT_YUV420P16LE ),
 408         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P16BE, AV_PIX_FMT_YUV422P16LE ),
 409         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P16BE, AV_PIX_FMT_YUV444P16LE ),
 410         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 411         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
 412         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 413         AV_PIX_FMT_NONE
 414     };
 415
 416     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 417
 418     return 0;
 419 }
 420
 421 static int config_props(AVFilterLink *link)
 422 {
 423     AVFilterContext *ctx = link->src;
 424     YADIFContext *s = link->src->priv;
 425
 426     link->time_base.num = link->src->inputs[0]->time_base.num;
 427     link->time_base.den = link->src->inputs[0]->time_base.den * 2;
 428     link->w             = link->src->inputs[0]->w;
 429     link->h             = link->src->inputs[0]->h;
 430
 431     if(s->mode&1)
 432         link->frame_rate = av_mul_q(link->src->inputs[0]->frame_rate, (AVRational){2,1});
 433
 434     if (link->w < 3 || link->h < 3) {
 435         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Video of less than 3 columns or lines is not supported\n");
 436         return AVERROR(EINVAL);
 437     }
 438
 439     s->csp = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 440     if (s->csp->comp[0].depth_minus1 / 8 == 1) {
 441         s->filter_line  = filter_line_c_16bit;
 442         s->filter_edges = filter_edges_16bit;
 443     } else {
 444         s->filter_line  = filter_line_c;
 445         s->filter_edges = filter_edges;
 446     }
 447
 448     if (ARCH_X86)
 449         ff_yadif_init_x86(s);
 450
 451     return 0;
 452 }
 453
 454
 455 #define OFFSET(x) offsetof(YADIFContext, x)
 456 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 457
 458 #define CONST(name, help, val, unit) { name, help, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=val}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, unit }
 459
 460 static const AVOption yadif_options[] = {
 461     { "mode",   "specify the interlacing mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_MODE_SEND_FRAME}, 0, 3, FLAGS, "mode"},
 462     CONST("send_frame",           "send one frame for each frame",                                     YADIF_MODE_SEND_FRAME,           "mode"),
 463     CONST("send_field",           "send one frame for each field",                                     YADIF_MODE_SEND_FIELD,           "mode"),
 464     CONST("send_frame_nospatial", "send one frame for each frame, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FRAME_NOSPATIAL, "mode"),
 465     CONST("send_field_nospatial", "send one frame for each field, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FIELD_NOSPATIAL, "mode"),
 466
 467     { "parity", "specify the assumed picture field parity", OFFSET(parity), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_PARITY_AUTO}, -1, 1, FLAGS, "parity" },
 468     CONST("tff",  "assume top field first",    YADIF_PARITY_TFF,  "parity"),
 469     CONST("bff",  "assume bottom field first", YADIF_PARITY_BFF,  "parity"),
 470     CONST("auto", "auto detect parity",        YADIF_PARITY_AUTO, "parity"),
 471
 472     { "deint", "specify which frames to deinterlace", OFFSET(deint), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_DEINT_ALL}, 0, 1, FLAGS, "deint" },
 473     CONST("all",        "deinterlace all frames",                       YADIF_DEINT_ALL,         "deint"),
 474     CONST("interlaced", "only deinterlace frames marked as interlaced", YADIF_DEINT_INTERLACED,  "deint"),
 475
 476     {NULL},
 477 };
 478
 479 AVFILTER_DEFINE_CLASS(yadif);
 480
 481 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_inputs[] = {
 482     {
 483         .name             = "default",
 484         .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 485         .filter_frame     = filter_frame,
 486     },
 487     { NULL }
 488 };
 489
 490 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_outputs[] = {
 491     {
 492         .name          = "default",
 493         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 494         .request_frame = request_frame,
 495         .config_props  = config_props,
 496     },
 497     { NULL }
 498 };
 499
 500 AVFilter avfilter_vf_yadif = {
 501     .name          = "yadif",
 502     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace the input image."),
 503
 504     .priv_size     = sizeof(YADIFContext),
 505     .priv_class    = &yadif_class,
 506     .uninit        = uninit,
 507     .query_formats = query_formats,
 508
 509     .inputs    = avfilter_vf_yadif_inputs,
 510     .outputs   = avfilter_vf_yadif_outputs,
 511     .flags     = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 512 };