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
   6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation; either
   8  * version 2.1 of the License, or (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 GNU
  13  * Lesser General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 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 "libavutil/imgutils.h"
  26 #include "avfilter.h"
  27 #include "formats.h"
  28 #include "internal.h"
  29 #include "video.h"
  30 #include "yadif.h"
  31
  32 typedef struct ThreadData {
  33     AVFrame *frame;
  34     int plane;
  35     int w, h;
  36     int parity;
  37     int tff;
  38 } ThreadData;
  39
  40 #define CHECK(j)\
  41     {   int score = FFABS(cur[mrefs - 1 + (j)] - cur[prefs - 1 - (j)])\
  42                   + FFABS(cur[mrefs  +(j)] - cur[prefs  -(j)])\
  43                   + FFABS(cur[mrefs + 1 + (j)] - cur[prefs + 1 - (j)]);\
  44         if (score < spatial_score) {\
  45             spatial_score= score;\
  46             spatial_pred= (cur[mrefs  +(j)] + cur[prefs  -(j)])>>1;\
  47
  48 /* The is_not_edge argument here controls when the code will enter a branch
  49  * which reads up to and including x-3 and x+3. */
  50
  51 #define FILTER(start, end, is_not_edge) \
  52     for (x = start;  x < end; x++) { \
  53         int c = cur[mrefs]; \
  54         int d = (prev2[0] + next2[0])>>1; \
  55         int e = cur[prefs]; \
  56         int temporal_diff0 = FFABS(prev2[0] - next2[0]); \
  57         int temporal_diff1 =(FFABS(prev[mrefs] - c) + FFABS(prev[prefs] - e) )>>1; \
  58         int temporal_diff2 =(FFABS(next[mrefs] - c) + FFABS(next[prefs] - e) )>>1; \
  59         int diff = FFMAX3(temporal_diff0 >> 1, temporal_diff1, temporal_diff2); \
  60         int spatial_pred = (c+e) >> 1; \
  61  \
  62         if (is_not_edge) {\
  63             int spatial_score = FFABS(cur[mrefs - 1] - cur[prefs - 1]) + FFABS(c-e) \
  64                               + FFABS(cur[mrefs + 1] - cur[prefs + 1]) - 1; \
  65             CHECK(-1) CHECK(-2) }} }} \
  66             CHECK( 1) CHECK( 2) }} }} \
  67         }\
  68  \
  69         if (!(mode&2)) { \
  70             int b = (prev2[2 * mrefs] + next2[2 * mrefs])>>1; \
  71             int f = (prev2[2 * prefs] + next2[2 * prefs])>>1; \
  72             int max = FFMAX3(d - e, d - c, FFMIN(b - c, f - e)); \
  73             int min = FFMIN3(d - e, d - c, FFMAX(b - c, f - e)); \
  74  \
  75             diff = FFMAX3(diff, min, -max); \
  76         } \
  77  \
  78         if (spatial_pred > d + diff) \
  79            spatial_pred = d + diff; \
  80         else if (spatial_pred < d - diff) \
  81            spatial_pred = d - diff; \
  82  \
  83         dst[0] = spatial_pred; \
  84  \
  85         dst++; \
  86         cur++; \
  87         prev++; \
  88         next++; \
  89         prev2++; \
  90         next2++; \
  91     }
  92
  93 static void filter_line_c(void *dst1,
  94                           void *prev1, void *cur1, void *next1,
  95                           int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
  96 {
  97     uint8_t *dst  = dst1;
  98     uint8_t *prev = prev1;
  99     uint8_t *cur  = cur1;
 100     uint8_t *next = next1;
 101     int x;
 102     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 103     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 104
 105     /* The function is called with the pointers already pointing to data[3] and
 106      * with 6 subtracted from the width.  This allows the FILTER macro to be
 107      * called so that it processes all the pixels normally.  A constant value of
 108      * true for is_not_edge lets the compiler ignore the if statement. */
 109     FILTER(0, w, 1)
 110 }
 111
 112 #define MAX_ALIGN 8
 113 static void filter_edges(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 114                          int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
 115 {
 116     uint8_t *dst  = dst1;
 117     uint8_t *prev = prev1;
 118     uint8_t *cur  = cur1;
 119     uint8_t *next = next1;
 120     int x;
 121     uint8_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 122     uint8_t *next2 = parity ? cur  : next;
 123
 124     /* Only edge pixels need to be processed here.  A constant value of false
 125      * for is_not_edge should let the compiler ignore the whole branch. */
 126     FILTER(0, 3, 0)
 127
 128     dst  = (uint8_t*)dst1  + w - (MAX_ALIGN-1);
 129     prev = (uint8_t*)prev1 + w - (MAX_ALIGN-1);
 130     cur  = (uint8_t*)cur1  + w - (MAX_ALIGN-1);
 131     next = (uint8_t*)next1 + w - (MAX_ALIGN-1);
 132     prev2 = (uint8_t*)(parity ? prev : cur);
 133     next2 = (uint8_t*)(parity ? cur  : next);
 134
 135     FILTER(w - (MAX_ALIGN-1), w - 3, 1)
 136     FILTER(w - 3, w, 0)
 137 }
 138
 139
 140 static void filter_line_c_16bit(void *dst1,
 141                                 void *prev1, void *cur1, void *next1,
 142                                 int w, int prefs, int mrefs, int parity,
 143                                 int mode)
 144 {
 145     uint16_t *dst  = dst1;
 146     uint16_t *prev = prev1;
 147     uint16_t *cur  = cur1;
 148     uint16_t *next = next1;
 149     int x;
 150     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 151     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 152     mrefs /= 2;
 153     prefs /= 2;
 154
 155     FILTER(0, w, 1)
 156 }
 157
 158 static void filter_edges_16bit(void *dst1, void *prev1, void *cur1, void *next1,
 159                                int w, int prefs, int mrefs, int parity, int mode)
 160 {
 161     uint16_t *dst  = dst1;
 162     uint16_t *prev = prev1;
 163     uint16_t *cur  = cur1;
 164     uint16_t *next = next1;
 165     int x;
 166     uint16_t *prev2 = parity ? prev : cur ;
 167     uint16_t *next2 = parity ? cur  : next;
 168     mrefs /= 2;
 169     prefs /= 2;
 170
 171     FILTER(0, 3, 0)
 172
 173     dst   = (uint16_t*)dst1  + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 174     prev  = (uint16_t*)prev1 + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 175     cur   = (uint16_t*)cur1  + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 176     next  = (uint16_t*)next1 + w - (MAX_ALIGN/2-1);
 177     prev2 = (uint16_t*)(parity ? prev : cur);
 178     next2 = (uint16_t*)(parity ? cur  : next);
 179
 180     FILTER(w - (MAX_ALIGN/2-1), w - 3, 1)
 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_minus1 + 8) / 8;
 190     int pix_3 = 3 * df;
 191     int slice_start = (td->h *  jobnr   ) / nb_jobs;
 192     int slice_end   = (td->h * (jobnr+1)) / nb_jobs;
 193     int y;
 194
 195     /* filtering reads 3 pixels to the left/right; to avoid invalid reads,
 196      * we need to call the c variant which avoids this for border pixels
 197      */
 198     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {
 199         if ((y ^ td->parity) & 1) {
 200             uint8_t *prev = &s->prev->data[td->plane][y * refs];
 201             uint8_t *cur  = &s->cur ->data[td->plane][y * refs];
 202             uint8_t *next = &s->next->data[td->plane][y * refs];
 203             uint8_t *dst  = &td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]];
 204             int     mode  = y == 1 || y + 2 == td->h ? 2 : s->mode;
 205             s->filter_line(dst + pix_3, prev + pix_3, cur + pix_3,
 206                            next + pix_3, td->w - (3 + MAX_ALIGN/df-1),
 207                            y + 1 < td->h ? refs : -refs,
 208                            y ? -refs : refs,
 209                            td->parity ^ td->tff, mode);
 210             s->filter_edges(dst, prev, cur, next, td->w,
 211                             y + 1 < td->h ? refs : -refs,
 212                             y ? -refs : refs,
 213                             td->parity ^ td->tff, mode);
 214         } else {
 215             memcpy(&td->frame->data[td->plane][y * td->frame->linesize[td->plane]],
 216                    &s->cur->data[td->plane][y * refs], td->w * df);
 217         }
 218     }
 219     return 0;
 220 }
 221
 222 static void filter(AVFilterContext *ctx, AVFrame *dstpic,
 223                    int parity, int tff)
 224 {
 225     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 226     ThreadData td = { .frame = dstpic, .parity = parity, .tff = tff };
 227     int i;
 228
 229     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++) {
 230         int w = dstpic->width;
 231         int h = dstpic->height;
 232
 233         if (i == 1 || i == 2) {
 234             w = FF_CEIL_RSHIFT(w, yadif->csp->log2_chroma_w);
 235             h = FF_CEIL_RSHIFT(h, yadif->csp->log2_chroma_h);
 236         }
 237
 238
 239         td.w       = w;
 240         td.h       = h;
 241         td.plane   = i;
 242
 243         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(h, ctx->graph->nb_threads));
 244     }
 245
 246     emms_c();
 247 }
 248
 249 static int return_frame(AVFilterContext *ctx, int is_second)
 250 {
 251     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 252     AVFilterLink *link  = ctx->outputs[0];
 253     int tff, ret;
 254
 255     if (yadif->parity == -1) {
 256         tff = yadif->cur->interlaced_frame ?
 257               yadif->cur->top_field_first : 1;
 258     } else {
 259         tff = yadif->parity ^ 1;
 260     }
 261
 262     if (is_second) {
 263         yadif->out = ff_get_video_buffer(link, link->w, link->h);
 264         if (!yadif->out)
 265             return AVERROR(ENOMEM);
 266
 267         av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
 268         yadif->out->interlaced_frame = 0;
 269     }
 270
 271     filter(ctx, yadif->out, tff ^ !is_second, tff);
 272
 273     if (is_second) {
 274         int64_t cur_pts  = yadif->cur->pts;
 275         int64_t next_pts = yadif->next->pts;
 276
 277         if (next_pts != AV_NOPTS_VALUE && cur_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
 278             yadif->out->pts = cur_pts + next_pts;
 279         } else {
 280             yadif->out->pts = AV_NOPTS_VALUE;
 281         }
 282     }
 283     ret = ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 284
 285     yadif->frame_pending = (yadif->mode&1) && !is_second;
 286     return ret;
 287 }
 288
 289 static int checkstride(YADIFContext *yadif, const AVFrame *a, const AVFrame *b)
 290 {
 291     int i;
 292     for (i = 0; i < yadif->csp->nb_components; i++)
 293         if (a->linesize[i] != b->linesize[i])
 294             return 1;
 295     return 0;
 296 }
 297
 298 static void fixstride(AVFilterLink *link, AVFrame *f)
 299 {
 300     AVFrame *dst = ff_default_get_video_buffer(link, f->width, f->height);
 301     if(!dst)
 302         return;
 303     av_frame_copy_props(dst, f);
 304     av_image_copy(dst->data, dst->linesize,
 305                   (const uint8_t **)f->data, f->linesize,
 306                   dst->format, dst->width, dst->height);
 307     av_frame_unref(f);
 308     av_frame_move_ref(f, dst);
 309     av_frame_free(&dst);
 310 }
 311
 312 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *frame)
 313 {
 314     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 315     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 316
 317     av_assert0(frame);
 318
 319     if (yadif->frame_pending)
 320         return_frame(ctx, 1);
 321
 322     if (yadif->prev)
 323         av_frame_free(&yadif->prev);
 324     yadif->prev = yadif->cur;
 325     yadif->cur  = yadif->next;
 326     yadif->next = frame;
 327
 328     if (!yadif->cur &&
 329         !(yadif->cur = av_frame_clone(yadif->next)))
 330         return AVERROR(ENOMEM);
 331
 332     if (checkstride(yadif, yadif->next, yadif->cur)) {
 333         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Reallocating frame due to differing stride\n");
 334         fixstride(link, yadif->next);
 335     }
 336     if (checkstride(yadif, yadif->next, yadif->cur))
 337         fixstride(link, yadif->cur);
 338     if (yadif->prev && checkstride(yadif, yadif->next, yadif->prev))
 339         fixstride(link, yadif->prev);
 340     if (checkstride(yadif, yadif->next, yadif->cur) || (yadif->prev && checkstride(yadif, yadif->next, yadif->prev))) {
 341         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to reallocate frame\n");
 342         return -1;
 343     }
 344
 345     if (!yadif->prev)
 346         return 0;
 347
 348     if ((yadif->deint && !yadif->cur->interlaced_frame) ||
 349         ctx->is_disabled ||
 350         (yadif->deint && !yadif->prev->interlaced_frame && yadif->prev->repeat_pict) ||
 351         (yadif->deint && !yadif->next->interlaced_frame && yadif->next->repeat_pict)
 352     ) {
 353         yadif->out  = av_frame_clone(yadif->cur);
 354         if (!yadif->out)
 355             return AVERROR(ENOMEM);
 356
 357         av_frame_free(&yadif->prev);
 358         if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 359             yadif->out->pts *= 2;
 360         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], yadif->out);
 361     }
 362
 363     yadif->out = ff_get_video_buffer(ctx->outputs[0], link->w, link->h);
 364     if (!yadif->out)
 365         return AVERROR(ENOMEM);
 366
 367     av_frame_copy_props(yadif->out, yadif->cur);
 368     yadif->out->interlaced_frame = 0;
 369
 370     if (yadif->out->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 371         yadif->out->pts *= 2;
 372
 373     return return_frame(ctx, 0);
 374 }
 375
 376 static int request_frame(AVFilterLink *link)
 377 {
 378     AVFilterContext *ctx = link->src;
 379     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 380
 381     if (yadif->frame_pending) {
 382         return_frame(ctx, 1);
 383         return 0;
 384     }
 385
 386     do {
 387         int ret;
 388
 389         if (yadif->eof)
 390             return AVERROR_EOF;
 391
 392         ret  = ff_request_frame(link->src->inputs[0]);
 393
 394         if (ret == AVERROR_EOF && yadif->cur) {
 395             AVFrame *next = av_frame_clone(yadif->next);
 396
 397             if (!next)
 398                 return AVERROR(ENOMEM);
 399
 400             next->pts = yadif->next->pts * 2 - yadif->cur->pts;
 401
 402             filter_frame(link->src->inputs[0], next);
 403             yadif->eof = 1;
 404         } else if (ret < 0) {
 405             return ret;
 406         }
 407     } while (!yadif->prev);
 408
 409     return 0;
 410 }
 411
 412 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 413 {
 414     YADIFContext *yadif = ctx->priv;
 415
 416     av_frame_free(&yadif->prev);
 417     av_frame_free(&yadif->cur );
 418     av_frame_free(&yadif->next);
 419 }
 420
 421 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 422 {
 423     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 424         AV_PIX_FMT_YUV420P,
 425         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 426         AV_PIX_FMT_YUV444P,
 427         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 428         AV_PIX_FMT_YUV411P,
 429         AV_PIX_FMT_GRAY8,
 430         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 431         AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 432         AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 433         AV_PIX_FMT_GRAY16,
 434         AV_PIX_FMT_YUV440P,
 435         AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 436         AV_PIX_FMT_YUV420P9,
 437         AV_PIX_FMT_YUV422P9,
 438         AV_PIX_FMT_YUV444P9,
 439         AV_PIX_FMT_YUV420P10,
 440         AV_PIX_FMT_YUV422P10,
 441         AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 442         AV_PIX_FMT_YUV420P12,
 443         AV_PIX_FMT_YUV422P12,
 444         AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 445         AV_PIX_FMT_YUV420P14,
 446         AV_PIX_FMT_YUV422P14,
 447         AV_PIX_FMT_YUV444P14,
 448         AV_PIX_FMT_YUV420P16,
 449         AV_PIX_FMT_YUV422P16,
 450         AV_PIX_FMT_YUV444P16,
 451         AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 452         AV_PIX_FMT_YUVA422P,
 453         AV_PIX_FMT_YUVA444P,
 454         AV_PIX_FMT_GBRP,
 455         AV_PIX_FMT_GBRP9,
 456         AV_PIX_FMT_GBRP10,
 457         AV_PIX_FMT_GBRP12,
 458         AV_PIX_FMT_GBRP14,
 459         AV_PIX_FMT_GBRP16,
 460         AV_PIX_FMT_GBRAP,
 461         AV_PIX_FMT_NONE
 462     };
 463
 464     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 465
 466     return 0;
 467 }
 468
 469 static int config_props(AVFilterLink *link)
 470 {
 471     AVFilterContext *ctx = link->src;
 472     YADIFContext *s = link->src->priv;
 473
 474     link->time_base.num = link->src->inputs[0]->time_base.num;
 475     link->time_base.den = link->src->inputs[0]->time_base.den * 2;
 476     link->w             = link->src->inputs[0]->w;
 477     link->h             = link->src->inputs[0]->h;
 478
 479     if(s->mode&1)
 480         link->frame_rate = av_mul_q(link->src->inputs[0]->frame_rate, (AVRational){2,1});
 481
 482     if (link->w < 3 || link->h < 3) {
 483         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Video of less than 3 columns or lines is not supported\n");
 484         return AVERROR(EINVAL);
 485     }
 486
 487     s->csp = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 488     if (s->csp->comp[0].depth_minus1 / 8 == 1) {
 489         s->filter_line  = filter_line_c_16bit;
 490         s->filter_edges = filter_edges_16bit;
 491     } else {
 492         s->filter_line  = filter_line_c;
 493         s->filter_edges = filter_edges;
 494     }
 495
 496     if (ARCH_X86)
 497         ff_yadif_init_x86(s);
 498
 499     return 0;
 500 }
 501
 502
 503 #define OFFSET(x) offsetof(YADIFContext, x)
 504 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 505
 506 #define CONST(name, help, val, unit) { name, help, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=val}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, unit }
 507
 508 static const AVOption yadif_options[] = {
 509     { "mode",   "specify the interlacing mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_MODE_SEND_FRAME}, 0, 3, FLAGS, "mode"},
 510     CONST("send_frame",           "send one frame for each frame",                                     YADIF_MODE_SEND_FRAME,           "mode"),
 511     CONST("send_field",           "send one frame for each field",                                     YADIF_MODE_SEND_FIELD,           "mode"),
 512     CONST("send_frame_nospatial", "send one frame for each frame, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FRAME_NOSPATIAL, "mode"),
 513     CONST("send_field_nospatial", "send one frame for each field, but skip spatial interlacing check", YADIF_MODE_SEND_FIELD_NOSPATIAL, "mode"),
 514
 515     { "parity", "specify the assumed picture field parity", OFFSET(parity), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_PARITY_AUTO}, -1, 1, FLAGS, "parity" },
 516     CONST("tff",  "assume top field first",    YADIF_PARITY_TFF,  "parity"),
 517     CONST("bff",  "assume bottom field first", YADIF_PARITY_BFF,  "parity"),
 518     CONST("auto", "auto detect parity",        YADIF_PARITY_AUTO, "parity"),
 519
 520     { "deint", "specify which frames to deinterlace", OFFSET(deint), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=YADIF_DEINT_ALL}, 0, 1, FLAGS, "deint" },
 521     CONST("all",        "deinterlace all frames",                       YADIF_DEINT_ALL,         "deint"),
 522     CONST("interlaced", "only deinterlace frames marked as interlaced", YADIF_DEINT_INTERLACED,  "deint"),
 523
 524     { NULL }
 525 };
 526
 527 AVFILTER_DEFINE_CLASS(yadif);
 528
 529 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_inputs[] = {
 530     {
 531         .name          = "default",
 532         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 533         .filter_frame  = filter_frame,
 534     },
 535     { NULL }
 536 };
 537
 538 static const AVFilterPad avfilter_vf_yadif_outputs[] = {
 539     {
 540         .name          = "default",
 541         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 542         .request_frame = request_frame,
 543         .config_props  = config_props,
 544     },
 545     { NULL }
 546 };
 547
 548 AVFilter ff_vf_yadif = {
 549     .name          = "yadif",
 550     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Deinterlace the input image."),
 551     .priv_size     = sizeof(YADIFContext),
 552     .priv_class    = &yadif_class,
 553     .uninit        = uninit,
 554     .query_formats = query_formats,
 555     .inputs        = avfilter_vf_yadif_inputs,
 556     .outputs       = avfilter_vf_yadif_outputs,
 557     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 558 };