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 typedef struct ThreadData {
  35     AVFrame *frame;
  36     int plane;
  37     int w, h;
  38     int parity;
  39     int tff;
  40 } ThreadData;
  41
  42 #define CHECK(j)\
  43     {   int score = FFABS(cur[mrefs - 1 + (j)] - cur[prefs - 1 - (j)])\
  44                   + FFABS(cur[mrefs  +(j)] - cur[prefs  -(j)])\
  45                   + FFABS(cur[mrefs + 1 + (j)] - cur[prefs + 1 - (j)]);\
  46         if (score < spatial_score) {\
  47             spatial_score= score;\
  48             spatial_pred= (cur[mrefs  +(j)] + cur[prefs  -(j)])>>1;\
  49
  50 /* The is_not_edge argument here controls when the code will enter a branch
  51  * which reads up to and including x-3 and x+3. */
  52
  53 #define FILTER(start, end, is_not_edge) \
  54     for (x = start;  x < end; x++) { \
  55         int c = cur[mrefs]; \
  56         int d = (prev2[0] + next2[0])>>1; \
  57         int e = cur[prefs]; \
  58         int temporal_diff0 = FFABS(prev2[0] - next2[0]); \
  59         int temporal_diff1 =(FFABS(prev[mrefs] - c) + FFABS(prev[prefs] - e) )>>1; \
  60         int temporal_diff2 =(FFABS(next[mrefs] - c) + FFABS(next[prefs] - e) )>>1; \
  61         int diff = FFMAX3(temporal_diff0 >> 1, temporal_diff1, temporal_diff2); \
  62         int spatial_pred = (c+e) >> 1; \
  63  \
  64         if (is_not_edge) {\
  65             int spatial_score = FFABS(cur[mrefs - 1] - cur[prefs - 1]) + FFABS(c-e) \
  66                               + FFABS(cur[mrefs + 1] - cur[prefs + 1]) - 1; \
  67             CHECK(-1) CHECK(-2) }} }} \
  68             CHECK( 1) CHECK( 2) }} }} \
  69         }\
  70  \
  71         if (mode < 2) { \
  72             int b = (prev2[2 * mrefs] + next2[2 * mrefs])>>1; \
  73             int f = (prev2[2 * prefs] + next2[2 * prefs])>>1; \
  74             int max = FFMAX3(d - e, d - c, FFMIN(b - c, f - e)); \
  75             int min = FFMIN3(d - e, d - c, FFMAX(b - c, f - e)); \
  76  \
  77             diff = FFMAX3(diff, min, -max); \
  78         } \
  79  \
  80         if (spatial_pred > d + diff) \
  81            spatial_pred = d + diff; \
  82         else if (spatial_pred < d - diff) \
  83            spatial_pred = d - diff; \
  84  \
  85         dst[0] = spatial_pred; \
  86  \
  87         dst++; \
  88         cur++; \
  89         prev++; \
  90         next++; \
  91         prev2++; \
  92         next2++; \
  93     }
  94
  95 static void filter_line_c(void *dst1,
  96                           void *prev1, void *cur1, void *next1,
  97                           int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
  98 {
  99     uint8_t *dst  = dst1;
 100     uint8_t *prev = prev1;
 101     uint8_t *cur  = cur1;
 102     uint8_t *next = next1;
 103     int x;
 104     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 105     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 106
 107     /* The function is called with the pointers already pointing to data[3] and
 108      * with 6 subtracted from the width.  This allows the FILTER macro to be
 109      * called so that it processes all the pixels normally.  A constant value of
 110      * true for is_not_edge lets the compiler ignore the if statement. */
 111     FILTER(0, w, 1)
 112 }
 113
 114 #define MAX_ALIGN 8
 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 - (MAX_ALIGN-1);
 131     prev = (uint8_t*)prev1 + w - (MAX_ALIGN-1);
 132     cur  = (uint8_t*)cur1  + w - (MAX_ALIGN-1);
 133     next = (uint8_t*)next1 + w - (MAX_ALIGN-1);
 134     prev2 = (uint8_t*)(parity ? prev : cur);
 135     next2 = (uint8_t*)(parity ? cur  : next);
 136
 137     FILTER(w - (MAX_ALIGN-1), w - 3, 1)
 138     FILTER(w - 3, w, 0)
 139 }
 140
 141
 142 static void filter_line_c_16bit(void *dst1,
 143                                 void *prev1, void *cur1, void *next1,
 144                                 int w, int prefs, int mrefs, int parity,
 145                                 int mode)
 146 {
 147     uint16_t *dst  = dst1;
 148     uint16_t *prev = prev1;
 149     uint16_t *cur  = cur1;
 150     uint16_t *next = next1;
 151     int x;
 152     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 153     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 154     mrefs /= 2;
 155     prefs /= 2;
 156
 157     FILTER(0, w, 1)
 158 }
 159
 160 static void filter_edges_16bit(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 161                                int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
 162 {
 163     uint16_t *dst  = dst1;
 164     uint16_t *prev = prev1;
 165     uint16_t *cur  = cur1;
 166     uint16_t *next = next1;
 167     int x;
 168     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 169     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 170     mrefs /= 2;
 171     prefs /= 2;
 172
 173     FILTER(0, 3, 0)
 174
 175     dst   = (uint16_t*)dst1  + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 176     prev  = (uint16_t*)prev1 + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 177     cur   = (uint16_t*)cur1  + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 178     next  = (uint16_t*)next1 + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 179     prev2 = (uint16_t*)(parity ? prev : cur);
 180     next2 = (uint16_t*)(parity ? cur  : next);
 181
 182     FILTER(w - (MAX_ALIGN/2-1), w - 3, 1)
 183     FILTER(w - 3, w, 0)
 184 }
 185
 186 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)
 187 {
 188     YADIFContext *s = ctx->priv;
 189     ThreadData *td  = arg;
 190     int refs = s->cur->linesize[td->plane];
 191     int df = (s->csp->comp[td->plane].depth_minus1 + 8) / 8;
 192     int pix_3 = 3 * df;
 193     int slice_start = (td->h *  jobnr   ) / nb_jobs;
 194     int slice_end   = (td->h * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 195     int y;
 196
 197     /* filtering reads 3 pixels to the left/right; to avoid invalid reads,
 198      * we need to call the c variant which avoids this for border pixels
 199      */
 200     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 201         if ((y ^ td->parity) & 1) {
 202             uint8_t *prev = &s->prev->data[td->plane][y * refs];
 203             uint8_t *cur  = &s->cur ->data[td->plane][y * refs];
 204             uint8_t *next = &s->next->data[td->plane][y * refs];
 205             uint8_t *dst  = &td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]];
 206             int     mode  = y == 1 || y + 2 == td->h ? 2 : s->mode;
 207             s->filter_line(dst + pix_3, prev + pix_3, cur + pix_3,
 208                            next + pix_3, td->w - (3 + MAX_ALIGN/df-1),
 209                            y + 1 < td->h ? refs : -refs,
 210                            y ? -refs : refs,
 211                            td->parity ^ td->tff, mode);
 212             s->filter_edges(dst, prev, cur, next, td->w,
 213                             y + 1 < td->h ? refs : -refs,
 214                             y ? -refs : refs,
 215                             td->parity ^ td->tff, mode);
 216         } else {
 217             memcpy(&td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]],
 218                    &s->cur->data[td->plane][y * refs], td->w * df);
 219         }
 220     }
 221     return 0;
 222 }
 223
 224 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dstpic,
 225                    int parity, int tff)
 226 {
 227     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 228     ThreadData td = { .frame = dstpic, .parity = parity, .tff = tff };
 229     int i;
 230
 231     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++) {
 232         int w = dstpic->width;
 233         int h = dstpic->height;
 234
 235         if (i == 1 || i == 2) {
 236             w = FF_CEIL_RSHIFT(w, yadif->csp->log2_chroma_w);
 237             h = FF_CEIL_RSHIFT(h, yadif->csp->log2_chroma_h);
 238         }
 239
 240
 241         td.w       = w;
 242         td.h       = h;
 243         td.plane   = i;
 244
 245         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(h, ctx->graph->nb_threads));
 246     }
 247
 248     emms_c();
 249 }
 250
 251 static int return_frame(AVFilterContext *ctx, int is_second)
 252 {
 253     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 254     AVFilterLink *link  = ctx->outputs[0];
 255     int tff, ret;
 256
 257     if (yadif->parity == -1) {
 258         tff = yadif->cur->interlaced_frame ?
 259               yadif->cur->top_field_first : 1;
 260     } else {
 261         tff = yadif->parity ^ 1;
 262     }
 263
 264     if (is_second) {
 265         yadif->out = ff_get_video_buffer(link, link->w, link->h);
 266         if (!yadif->out)
 267             return AVERROR(ENOMEM);
 268
 269         av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
 270         yadif->out->interlaced_frame = 0;
 271     }
 272
 273     filter(ctx, yadif->out, tff ^ !is_second, tff);
 274
 275     if (is_second) {
 276         int64_t cur_pts  = yadif->cur->pts;
 277         int64_t next_pts = yadif->next->pts;
 278
 279         if (next_pts != AV_NOPTS_VALUE && cur_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 280             yadif->out->pts = cur_pts + next_pts;
 281         } else {
 282             yadif->out->pts = AV_NOPTS_VALUE;
 283         }
 284     }
 285     ret = ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 286
 287     yadif->frame_pending = (yadif->mode&1) && !is_second;
 288     return ret;
 289 }
 290
 291 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *frame)
 292 {
 293     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 294     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 295
 296     av_assert0(frame);
 297
 298     if (yadif->frame_pending)
 299         return_frame(ctx, 1);
 300
 301     if (yadif->prev)
 302         av_frame_free(&yadif->prev);
 303     yadif->prev = yadif->cur;
 304     yadif->cur  = yadif->next;
 305     yadif->next = frame;
 306
 307     if (!yadif->cur)
 308         return 0;
 309
 310     if ((yadif->deint && !yadif->cur->interlaced_frame) || ctx->is_disabled) {
 311         yadif->out  = av_frame_clone(yadif->cur);
 312         if (!yadif->out)
 313             return AVERROR(ENOMEM);
 314
 315         av_frame_free(&yadif->prev);
 316         if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 317             yadif->out->pts *= 2;
 318         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 319     }
 320
 321     if (!yadif->prev &&
 322         !(yadif->prev = av_frame_clone(yadif->cur)))
 323         return AVERROR(ENOMEM);
 324
 325     yadif->out = ff_get_video_buffer(ctx->outputs[0], link->w, link->h);
 326     if (!yadif->out)
 327         return AVERROR(ENOMEM);
 328
 329     av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
 330     yadif->out->interlaced_frame = 0;
 331
 332     if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 333         yadif->out->pts *= 2;
 334
 335     return return_frame(ctx, 0);
 336 }
 337
 338 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 339 {
 340     AVFilterContext *ctx = link->src;
 341     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 342
 343     if (yadif->frame_pending) {
 344         return_frame(ctx, 1);
 345         return 0;
 346     }
 347
 348     do {
 349         int ret;
 350
 351         if (yadif->eof)
 352             return AVERROR_EOF;
 353
 354         ret  = ff_request_frame(link->src->inputs[0]);
 355
 356         if (ret == AVERROR_EOF && yadif->cur) {
 357             AVFrame *next = av_frame_clone(yadif->next);
 358
 359             if (!next)
 360                 return AVERROR(ENOMEM);
 361
 362             next->pts = yadif->next->pts * 2 - yadif->cur->pts;
 363
 364             filter_frame(link->src->inputs[0], next);
 365             yadif->eof = 1;
 366         } else if (ret < 0) {
 367             return ret;
 368         }
 369     } while (!yadif->cur);
 370
 371     return 0;
 372 }
 373
 374 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 375 {
 376     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 377
 378     av_frame_free(&yadif->prev);
 379     av_frame_free(&yadif->cur );
 380     av_frame_free(&yadif->next);
 381 }
 382
 383 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 384 {
 385     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 386         AV_PIX_FMT_YUV420P,
 387         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 388         AV_PIX_FMT_YUV444P,
 389         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 390         AV_PIX_FMT_YUV411P,
 391         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 392         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 393         AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 394         AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 395         AV_NE( AV_PIX_FMT_GRAY16BE, AV_PIX_FMT_GRAY16LE ),
 396         AV_PIX_FMT_YUV440P,
 397         AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 398         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P9BE,  AV_PIX_FMT_YUV420P9LE ),
 399         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P9BE,  AV_PIX_FMT_YUV422P9LE ),
 400         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P9BE,  AV_PIX_FMT_YUV444P9LE ),
 401         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P10BE, AV_PIX_FMT_YUV420P10LE ),
 402         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P10BE, AV_PIX_FMT_YUV422P10LE ),
 403         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P10BE, AV_PIX_FMT_YUV444P10LE ),
 404         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P12BE, AV_PIX_FMT_YUV420P12LE ),
 405         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P12BE, AV_PIX_FMT_YUV422P12LE ),
 406         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P12BE, AV_PIX_FMT_YUV444P12LE ),
 407         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P14BE, AV_PIX_FMT_YUV420P14LE ),
 408         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P14BE, AV_PIX_FMT_YUV422P14LE ),
 409         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P14BE, AV_PIX_FMT_YUV444P14LE ),
 410         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV420P16BE, AV_PIX_FMT_YUV420P16LE ),
 411         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV422P16BE, AV_PIX_FMT_YUV422P16LE ),
 412         AV_NE( AV_PIX_FMT_YUV444P16BE, AV_PIX_FMT_YUV444P16LE ),
 413         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 414         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
 415         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 416         AV_PIX_FMT_NONE
 417     };
 418
 419     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 420
 421     return 0;
 422 }
 423
 424 static int config_props(AVFilterLink *link)
 425 {
 426     AVFilterContext *ctx = link->src;
 427     YADIFContext *s = link->src->priv;
 428
 429     link->time_base.num = link->src->inputs[0]->time_base.num;
 430     link->time_base.den = link->src->inputs[0]->time_base.den * 2;
 431     link->w             = link->src->inputs[0]->w;
 432     link->h             = link->src->inputs[0]->h;
 433
 434     if(s->mode&1)
 435         link->frame_rate = av_mul_q(link->src->inputs[0]->frame_rate, (AVRational){2,1});
 436
 437     if (link->w < 3 || link->h < 3) {
 438         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Video of less than 3 columns or lines is not supported\n");
 439         return AVERROR(EINVAL);
 440     }
 441
 442     s->csp = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 443     if (s->csp->comp[0].depth_minus1 / 8 == 1) {
 444         s->filter_line  = filter_line_c_16bit;
 445         s->filter_edges = filter_edges_16bit;
 446     } else {
 447         s->filter_line  = filter_line_c;
 448         s->filter_edges = filter_edges;
 449     }
 450
 451     if (ARCH_X86)
 452         ff_yadif_init_x86(s);
 453
 454     return 0;
 455 }
 456
 457
 458 #define OFFSET(x) offsetof(YADIFContext, x)
 459 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 460
 461 #define CONST(name, help, val, unit) { name, help, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=val}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, unit }
 462
 463 static const AVOption yadif_options[] = {
 464     { "mode",   "specify the interlacing mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_MODE_SEND_FRAME}, 0, 3, FLAGS, "mode"},
 465     CONST("send_frame",           "send one frame for each frame",                                     YADIF_MODE_SEND_FRAME,           "mode"),
 466     CONST("send_field",           "send one frame for each field",                                     YADIF_MODE_SEND_FIELD,           "mode"),
 467     CONST("send_frame_nospatial", "send one frame for each frame, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FRAME_NOSPATIAL, "mode"),
 468     CONST("send_field_nospatial", "send one frame for each field, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FIELD_NOSPATIAL, "mode"),
 469
 470     { "parity", "specify the assumed picture field parity", OFFSET(parity), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_PARITY_AUTO}, -1, 1, FLAGS, "parity" },
 471     CONST("tff",  "assume top field first",    YADIF_PARITY_TFF,  "parity"),
 472     CONST("bff",  "assume bottom field first", YADIF_PARITY_BFF,  "parity"),
 473     CONST("auto", "auto detect parity",        YADIF_PARITY_AUTO, "parity"),
 474
 475     { "deint", "specify which frames to deinterlace", OFFSET(deint), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_DEINT_ALL}, 0, 1, FLAGS, "deint" },
 476     CONST("all",        "deinterlace all frames",                       YADIF_DEINT_ALL,         "deint"),
 477     CONST("interlaced", "only deinterlace frames marked as interlaced", YADIF_DEINT_INTERLACED,  "deint"),
 478
 479     {NULL},
 480 };
 481
 482 AVFILTER_DEFINE_CLASS(yadif);
 483
 484 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_inputs[] = {
 485     {
 486         .name             = "default",
 487         .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 488         .filter_frame     = filter_frame,
 489     },
 490     { NULL }
 491 };
 492
 493 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_outputs[] = {
 494     {
 495         .name          = "default",
 496         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 497         .request_frame = request_frame,
 498         .config_props  = config_props,
 499     },
 500     { NULL }
 501 };
 502
 503 AVFilter avfilter_vf_yadif = {
 504     .name          = "yadif",
 505     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace the input image."),
 506
 507     .priv_size     = sizeof(YADIFContext),
 508     .priv_class    = &yadif_class,
 509     .uninit        = uninit,
 510     .query_formats = query_formats,
 511
 512     .inputs    = avfilter_vf_yadif_inputs,
 513     .outputs   = avfilter_vf_yadif_outputs,
 514     .flags     = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 515 };