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 #undef NDEBUG
  32 #include <assert.h>
  33
  34 #define PERM_RWP AV_PERM_WRITE | AV_PERM_PRESERVE | AV_PERM_REUSE
  35
  36 #define CHECK(j)\
  37     {   int score = FFABS(cur[mrefs + off_left + (j)] - cur[prefs + off_left - (j)])\
  38                   + FFABS(cur[mrefs  +(j)] - cur[prefs  -(j)])\
  39                   + FFABS(cur[mrefs + off_right + (j)] - cur[prefs + off_right - (j)]);\
  40         if (score < spatial_score) {\
  41             spatial_score= score;\
  42             spatial_pred= (cur[mrefs  +(j)] + cur[prefs  -(j)])>>1;\
  43
  44 #define FILTER(start, end) \
  45     for (x = start;  x < end; x++) { \
  46         int c = cur[mrefs]; \
  47         int d = (prev2[0] + next2[0])>>1; \
  48         int e = cur[prefs]; \
  49         int temporal_diff0 = FFABS(prev2[0] - next2[0]); \
  50         int temporal_diff1 =(FFABS(prev[mrefs] - c) + FFABS(prev[prefs] - e) )>>1; \
  51         int temporal_diff2 =(FFABS(next[mrefs] - c) + FFABS(next[prefs] - e) )>>1; \
  52         int diff = FFMAX3(temporal_diff0 >> 1, temporal_diff1, temporal_diff2); \
  53         int spatial_pred = (c+e) >> 1; \
  54         int off_right = (x < w - 1) ? 1 : -1;\
  55         int off_left  = x ? -1 : 1;\
  56         int spatial_score = FFABS(cur[mrefs + off_left]  - cur[prefs + off_left]) + FFABS(c-e) \
  57                           + FFABS(cur[mrefs + off_right] - cur[prefs + off_right]) - 1; \
  58  \
  59         if (x > 2 && x < w - 3) {\
  60             CHECK(-1) CHECK(-2) }} }} \
  61             CHECK( 1) CHECK( 2) }} }} \
  62         }\
  63  \
  64         if (mode < 2) { \
  65             int b = (prev2[2 * mrefs] + next2[2 * mrefs])>>1; \
  66             int f = (prev2[2 * prefs] + next2[2 * prefs])>>1; \
  67             int max = FFMAX3(d - e, d - c, FFMIN(b - c, f - e)); \
  68             int min = FFMIN3(d - e, d - c, FFMAX(b - c, f - e)); \
  69  \
  70             diff = FFMAX3(diff, min, -max); \
  71         } \
  72  \
  73         if (spatial_pred > d + diff) \
  74            spatial_pred = d + diff; \
  75         else if (spatial_pred < d - diff) \
  76            spatial_pred = d - diff; \
  77  \
  78         dst[0] = spatial_pred; \
  79  \
  80         dst++; \
  81         cur++; \
  82         prev++; \
  83         next++; \
  84         prev2++; \
  85         next2++; \
  86     }
  87
  88 static void filter_line_c(void *dst1,
  89                           void *prev1, void *cur1, void *next1,
  90                           int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
  91 {
  92     uint8_t *dst  = dst1;
  93     uint8_t *prev = prev1;
  94     uint8_t *cur  = cur1;
  95     uint8_t *next = next1;
  96     int x;
  97     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
  98     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
  99
 100     FILTER(0, w)
 101 }
 102
 103 static void filter_edges(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 104                          int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode,
 105                          int l_edge)
 106 {
 107     uint8_t *dst  = dst1;
 108     uint8_t *prev = prev1;
 109     uint8_t *cur  = cur1;
 110     uint8_t *next = next1;
 111     int x;
 112     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 113     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 114
 115     FILTER(0, l_edge)
 116
 117     dst  = (uint8_t*)dst1  + w - 3;
 118     prev = (uint8_t*)prev1 + w - 3;
 119     cur  = (uint8_t*)cur1  + w - 3;
 120     next = (uint8_t*)next1 + w - 3;
 121     prev2 = (uint8_t*)(parity ? prev : cur);
 122     next2 = (uint8_t*)(parity ? cur  : next);
 123
 124     FILTER(w - 3, w)
 125 }
 126
 127
 128 static void filter_line_c_16bit(void *dst1,
 129                                 void *prev1, void *cur1, void *next1,
 130                                 int w, int prefs, int mrefs, int parity,
 131                                 int mode)
 132 {
 133     uint16_t *dst  = dst1;
 134     uint16_t *prev = prev1;
 135     uint16_t *cur  = cur1;
 136     uint16_t *next = next1;
 137     int x;
 138     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 139     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 140     mrefs /= 2;
 141     prefs /= 2;
 142
 143     FILTER(0, w)
 144 }
 145
 146 static void filter_edges_16bit(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 147                                int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode,
 148                                int l_edge)
 149 {
 150     uint16_t *dst  = dst1;
 151     uint16_t *prev = prev1;
 152     uint16_t *cur  = cur1;
 153     uint16_t *next = next1;
 154     int x;
 155     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 156     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 157
 158     FILTER(0, l_edge)
 159
 160     dst   = (uint16_t*)dst1  + w - 3;
 161     prev  = (uint16_t*)prev1 + w - 3;
 162     cur   = (uint16_t*)cur1  + w - 3;
 163     next  = (uint16_t*)next1 + w - 3;
 164     prev2 = (uint16_t*)(parity ? prev : cur);
 165     next2 = (uint16_t*)(parity ? cur  : next);
 166
 167     FILTER(w - 3, w)
 168 }
 169
 170 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFilterBufferRef *dstpic,
 171                    int parity, int tff)
 172 {
 173     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 174     int y, i;
 175
 176     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++) {
 177         int w = dstpic->video->w;
 178         int h = dstpic->video->h;
 179         int refs = yadif->cur->linesize[i];
 180         int df = (yadif->csp->comp[i].depth_minus1 + 8) / 8;
 181         int l_edge, l_edge_pix;
 182
 183         if (i == 1 || i == 2) {
 184         /* Why is this not part of the per-plane description thing? */
 185             w >>= yadif->csp->log2_chroma_w;
 186             h >>= yadif->csp->log2_chroma_h;
 187         }
 188
 189         /* filtering reads 3 pixels to the left/right; to avoid invalid reads,
 190          * we need to call the c variant which avoids this for border pixels
 191          */
 192         l_edge     = yadif->req_align;
 193         l_edge_pix = l_edge / df;
 194
 195         for (y = 0; y < h; y++) {
 196             if ((y ^ parity) & 1) {
 197                 uint8_t *prev = &yadif->prev->data[i][y * refs];
 198                 uint8_t *cur  = &yadif->cur ->data[i][y * refs];
 199                 uint8_t *next = &yadif->next->data[i][y * refs];
 200                 uint8_t *dst  = &dstpic->data[i][y * dstpic->linesize[i]];
 201                 int     mode  = y == 1 || y + 2 == h ? 2 : yadif->mode;
 202                 if (yadif->req_align) {
 203                     yadif->filter_line(dst + l_edge, prev + l_edge, cur + l_edge,
 204                                        next + l_edge, w - l_edge_pix - 3,
 205                                        y + 1 < h ? refs : -refs,
 206                                        y ? -refs : refs,
 207                                        parity ^ tff, mode);
 208                     yadif->filter_edges(dst, prev, cur, next, w,
 209                                          y + 1 < h ? refs : -refs,
 210                                          y ? -refs : refs,
 211                                          parity ^ tff, mode, l_edge_pix);
 212                 } else {
 213                     yadif->filter_line(dst, prev, cur, next + l_edge, w,
 214                                        y + 1 < h ? refs : -refs,
 215                                        y ? -refs : refs,
 216                                        parity ^ tff, mode);
 217                 }
 218             } else {
 219                 memcpy(&dstpic->data[i][y * dstpic->linesize[i]],
 220                        &yadif->cur->data[i][y * refs], w * df);
 221             }
 222         }
 223     }
 224
 225     emms_c();
 226 }
 227
 228 static int return_frame(AVFilterContext *ctx, int is_second)
 229 {
 230     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 231     AVFilterLink *link  = ctx->outputs[0];
 232     int tff, ret;
 233
 234     if (yadif->parity == -1) {
 235         tff = yadif->cur->video->interlaced ?
 236               yadif->cur->video->top_field_first : 1;
 237     } else {
 238         tff = yadif->parity ^ 1;
 239     }
 240
 241     if (is_second) {
 242         yadif->out = ff_get_video_buffer(link, PERM_RWP, link->w, link->h);
 243         if (!yadif->out)
 244             return AVERROR(ENOMEM);
 245
 246         avfilter_copy_buffer_ref_props(yadif->out, yadif->cur);
 247         yadif->out->video->interlaced = 0;
 248     }
 249
 250     filter(ctx, yadif->out, tff ^ !is_second, tff);
 251
 252     if (is_second) {
 253         int64_t cur_pts  = yadif->cur->pts;
 254         int64_t next_pts = yadif->next->pts;
 255
 256         if (next_pts != AV_NOPTS_VALUE && cur_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 257             yadif->out->pts = cur_pts + next_pts;
 258         } else {
 259             yadif->out->pts = AV_NOPTS_VALUE;
 260         }
 261     }
 262     ret = ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 263
 264     yadif->frame_pending = (yadif->mode&1) && !is_second;
 265     return ret;
 266 }
 267
 268 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFilterBufferRef *picref)
 269 {
 270     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 271     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 272
 273     av_assert0(picref);
 274
 275     if (yadif->frame_pending)
 276         return_frame(ctx, 1);
 277
 278     if (yadif->prev)
 279         avfilter_unref_buffer(yadif->prev);
 280     yadif->prev = yadif->cur;
 281     yadif->cur  = yadif->next;
 282     yadif->next = picref;
 283
 284     if (!yadif->cur)
 285         return 0;
 286
 287     if (yadif->deint && !yadif->cur->video->interlaced) {
 288         yadif->out  = avfilter_ref_buffer(yadif->cur, ~AV_PERM_WRITE);
 289         if (!yadif->out)
 290             return AVERROR(ENOMEM);
 291
 292         avfilter_unref_bufferp(&yadif->prev);
 293         if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 294             yadif->out->pts *= 2;
 295         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 296     }
 297
 298     if (!yadif->prev &&
 299         !(yadif->prev = avfilter_ref_buffer(yadif->cur, ~AV_PERM_WRITE)))
 300         return AVERROR(ENOMEM);
 301
 302     yadif->out = ff_get_video_buffer(ctx->outputs[0], PERM_RWP,
 303                                      link->w, link->h);
 304     if (!yadif->out)
 305         return AVERROR(ENOMEM);
 306
 307     avfilter_copy_buffer_ref_props(yadif->out, yadif->cur);
 308     yadif->out->video->interlaced = 0;
 309
 310     if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 311         yadif->out->pts *= 2;
 312
 313     return return_frame(ctx, 0);
 314 }
 315
 316 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 317 {
 318     AVFilterContext *ctx = link->src;
 319     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 320
 321     if (yadif->frame_pending) {
 322         return_frame(ctx, 1);
 323         return 0;
 324     }
 325
 326     do {
 327         int ret;
 328
 329         if (yadif->eof)
 330             return AVERROR_EOF;
 331
 332         ret  = ff_request_frame(link->src->inputs[0]);
 333
 334         if (ret == AVERROR_EOF && yadif->cur) {
 335             AVFilterBufferRef *next = avfilter_ref_buffer(yadif->next, ~AV_PERM_WRITE);
 336
 337             if (!next)
 338                 return AVERROR(ENOMEM);
 339
 340             next->pts = yadif->next->pts * 2 - yadif->cur->pts;
 341
 342             filter_frame(link->src->inputs[0], next);
 343             yadif->eof = 1;
 344         } else if (ret < 0) {
 345             return ret;
 346         }
 347     } while (!yadif->cur);
 348
 349     return 0;
 350 }
 351
 352 #define OFFSET(x) offsetof(YADIFContext, x)
 353 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 354
 355 #define CONST(name, help, val, unit) { name, help, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=val}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, unit }
 356
 357 static const AVOption yadif_options[] = {
 358     { "mode",   "specify the interlacing mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_MODE_SEND_FRAME}, 0, 3, FLAGS, "mode"},
 359     CONST("send_frame",           "send one frame for each frame",                                     YADIF_MODE_SEND_FRAME,           "mode"),
 360     CONST("send_field",           "send one frame for each field",                                     YADIF_MODE_SEND_FIELD,           "mode"),
 361     CONST("send_frame_nospatial", "send one frame for each frame, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FRAME_NOSPATIAL, "mode"),
 362     CONST("send_field_nospatial", "send one frame for each field, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FIELD_NOSPATIAL, "mode"),
 363
 364     { "parity", "specify the assumed picture field parity", OFFSET(parity), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_PARITY_AUTO}, -1, 1, FLAGS, "parity" },
 365     CONST("tff",  "assume top field first",    YADIF_PARITY_TFF,  "parity"),
 366     CONST("bff",  "assume bottom field first", YADIF_PARITY_BFF,  "parity"),
 367     CONST("auto", "auto detect parity",        YADIF_PARITY_AUTO, "parity"),
 368
 369     { "deint", "specify which frames to deinterlace", OFFSET(deint), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_DEINT_ALL}, 0, 1, FLAGS, "deint" },
 370     CONST("all",        "deinterlace all frames",                       YADIF_DEINT_ALL,         "deint"),
 371     CONST("interlaced", "only deinterlace frames marked as interlaced", YADIF_DEINT_INTERLACED,  "deint"),
 372
 373     {NULL},
 374 };
 375
 376 AVFILTER_DEFINE_CLASS(yadif);
 377
 378 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 379 {
 380     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 381
 382     avfilter_unref_bufferp(&yadif->prev);
 383     avfilter_unref_bufferp(&yadif->cur );
 384     avfilter_unref_bufferp(&yadif->next);
 385     av_opt_free(yadif);
 386 }
 387
 388 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 389 {
 390     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 391         AV_PIX_FMT_YUV420P,
 392         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 393         AV_PIX_FMT_YUV444P,
 394         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 395         AV_PIX_FMT_YUV411P,
 396         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 397         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 398         AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 399         AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 400         AV_NE( AV_PIX_FMT_GRAY16BE, AV_PIX_FMT_GRAY16LE ),
 401         AV_PIX_FMT_YUV440P,
 402         AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 403         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P9BE,  AV_PIX_FMT_YUV420P9LE ),
 404         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P9BE,  AV_PIX_FMT_YUV422P9LE ),
 405         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P9BE,  AV_PIX_FMT_YUV444P9LE ),
 406         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P10BE, AV_PIX_FMT_YUV420P10LE ),
 407         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P10BE, AV_PIX_FMT_YUV422P10LE ),
 408         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P10BE, AV_PIX_FMT_YUV444P10LE ),
 409         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P12BE, AV_PIX_FMT_YUV420P12LE ),
 410         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P12BE, AV_PIX_FMT_YUV422P12LE ),
 411         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P12BE, AV_PIX_FMT_YUV444P12LE ),
 412         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P14BE, AV_PIX_FMT_YUV420P14LE ),
 413         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P14BE, AV_PIX_FMT_YUV422P14LE ),
 414         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P14BE, AV_PIX_FMT_YUV444P14LE ),
 415         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P16BE, AV_PIX_FMT_YUV420P16LE ),
 416         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P16BE, AV_PIX_FMT_YUV422P16LE ),
 417         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P16BE, AV_PIX_FMT_YUV444P16LE ),
 418         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 419         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
 420         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 421         AV_PIX_FMT_NONE
 422     };
 423
 424     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 425
 426     return 0;
 427 }
 428
 429 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
 430 {
 431     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 432     static const char *shorthand[] = { "mode", "parity", "deint", NULL };
 433     int ret;
 434
 435     yadif->class = &yadif_class;
 436     av_opt_set_defaults(yadif);
 437
 438     if ((ret = av_opt_set_from_string(yadif, args, shorthand, "=", ":")) < 0)
 439         return ret;
 440
 441     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "mode:%d parity:%d deint:%d\n",
 442            yadif->mode, yadif->parity, yadif->deint);
 443
 444     return 0;
 445 }
 446
 447 static int config_props(AVFilterLink *link)
 448 {
 449     AVFilterContext *ctx = link->src;
 450     YADIFContext *s = link->src->priv;
 451
 452     link->time_base.num = link->src->inputs[0]->time_base.num;
 453     link->time_base.den = link->src->inputs[0]->time_base.den * 2;
 454     link->w             = link->src->inputs[0]->w;
 455     link->h             = link->src->inputs[0]->h;
 456
 457     if(s->mode&1)
 458         link->frame_rate = av_mul_q(link->src->inputs[0]->frame_rate, (AVRational){2,1});
 459
 460     if (link->w < 3 || link->h < 3) {
 461         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Video of less than 3 columns or lines is not supported\n");
 462         return AVERROR(EINVAL);
 463     }
 464
 465     s->csp = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 466     if (s->csp->comp[0].depth_minus1 / 8 == 1) {
 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 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_inputs[] = {
 481     {
 482         .name             = "default",
 483         .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 484         .filter_frame     = filter_frame,
 485         .min_perms        = AV_PERM_PRESERVE,
 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     .init          = init,
 506     .uninit        = uninit,
 507     .query_formats = query_formats,
 508
 509     .inputs    = avfilter_vf_yadif_inputs,
 510     .outputs   = avfilter_vf_yadif_outputs,
 511
 512     .priv_class = &yadif_class,
 513 };