libavfilter/vf_displace.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Paul B Mahol
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "libavutil/imgutils.h"
  22 #include "libavutil/pixdesc.h"
  23 #include "libavutil/opt.h"
  24 #include "avfilter.h"
  25 #include "formats.h"
  26 #include "framesync.h"
  27 #include "internal.h"
  28 #include "video.h"
  29
  30 enum EdgeMode {
  31     EDGE_BLANK,
  32     EDGE_SMEAR,
  33     EDGE_WRAP,
  34     EDGE_MIRROR,
  35     EDGE_NB
  36 };
  37
  38 typedef struct DisplaceContext {
  39     const AVClass *class;
  40     int width[4], height[4];
  41     enum EdgeMode edge;
  42     int nb_planes;
  43     int nb_components;
  44     int step;
  45     uint8_t blank[4];
  46     FFFrameSync fs;
  47
  48     void (*displace)(struct DisplaceContext *s, const AVFrame *in,
  49                      const AVFrame *xpic, const AVFrame *ypic, AVFrame *out);
  50 } DisplaceContext;
  51
  52 #define OFFSET(x) offsetof(DisplaceContext, x)
  53 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  54
  55 static const AVOption displace_options[] = {
  56     { "edge", "set edge mode", OFFSET(edge), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=EDGE_SMEAR}, 0, EDGE_NB-1, FLAGS, "edge" },
  57     {   "blank",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EDGE_BLANK},  0, 0, FLAGS, "edge" },
  58     {   "smear",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EDGE_SMEAR},  0, 0, FLAGS, "edge" },
  59     {   "wrap" ,   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EDGE_WRAP},   0, 0, FLAGS, "edge" },
  60     {   "mirror" , "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=EDGE_MIRROR}, 0, 0, FLAGS, "edge" },
  61     { NULL }
  62 };
  63
  64 AVFILTER_DEFINE_CLASS(displace);
  65
  66 static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  67     AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUV440P,
  68     AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
  69     AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUV420P,
  70     AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
  71     AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV410P,
  72     AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_BGR24,
  73     AV_PIX_FMT_ARGB, AV_PIX_FMT_ABGR, AV_PIX_FMT_RGBA, AV_PIX_FMT_BGRA,
  74     AV_PIX_FMT_0RGB, AV_PIX_FMT_0BGR, AV_PIX_FMT_RGB0, AV_PIX_FMT_BGR0,
  75     AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRAP,
  76     AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_NONE
  77 };
  78
  79 static void displace_planar(DisplaceContext *s, const AVFrame *in,
  80                             const AVFrame *xpic, const AVFrame *ypic,
  81                             AVFrame *out)
  82 {
  83     int plane, x, y;
  84
  85     for (plane = 0; plane < s->nb_planes; plane++) {
  86         const int h = s->height[plane];
  87         const int w = s->width[plane];
  88         const int dlinesize = out->linesize[plane];
  89         const int slinesize = in->linesize[plane];
  90         const int xlinesize = xpic->linesize[plane];
  91         const int ylinesize = ypic->linesize[plane];
  92         const uint8_t *src = in->data[plane];
  93         const uint8_t *ysrc = ypic->data[plane];
  94         const uint8_t *xsrc = xpic->data[plane];
  95         uint8_t *dst = out->data[plane];
  96         const uint8_t blank = s->blank[plane];
  97
  98         for (y = 0; y < h; y++) {
  99             switch (s->edge) {
 100             case EDGE_BLANK:
 101                 for (x = 0; x < w; x++) {
 102                     int Y = y + ysrc[x] - 128;
 103                     int X = x + xsrc[x] - 128;
 104
 105                     if (Y < 0 || Y >= h || X < 0 || X >= w)
 106                         dst[x] = blank;
 107                     else
 108                         dst[x] = src[Y * slinesize + X];
 109                 }
 110                 break;
 111             case EDGE_SMEAR:
 112                 for (x = 0; x < w; x++) {
 113                     int Y = av_clip(y + ysrc[x] - 128, 0, h - 1);
 114                     int X = av_clip(x + xsrc[x] - 128, 0, w - 1);
 115                     dst[x] = src[Y * slinesize + X];
 116                 }
 117                 break;
 118             case EDGE_WRAP:
 119                 for (x = 0; x < w; x++) {
 120                     int Y = (y + ysrc[x] - 128) % h;
 121                     int X = (x + xsrc[x] - 128) % w;
 122
 123                     if (Y < 0)
 124                         Y += h;
 125                     if (X < 0)
 126                         X += w;
 127                     dst[x] = src[Y * slinesize + X];
 128                 }
 129                 break;
 130             case EDGE_MIRROR:
 131                 for (x = 0; x < w; x++) {
 132                     int Y = y + ysrc[x] - 128;
 133                     int X = x + xsrc[x] - 128;
 134
 135                     if (Y < 0)
 136                         Y = (-Y) % h;
 137                     if (X < 0)
 138                         X = (-X) % w;
 139                     if (Y >= h)
 140                         Y = h - (Y % h) - 1;
 141                     if (X >= w)
 142                         X = w - (X % w) - 1;
 143                     dst[x] = src[Y * slinesize + X];
 144                 }
 145                 break;
 146             }
 147
 148             ysrc += ylinesize;
 149             xsrc += xlinesize;
 150             dst  += dlinesize;
 151         }
 152     }
 153 }
 154
 155 static void displace_packed(DisplaceContext *s, const AVFrame *in,
 156                             const AVFrame *xpic, const AVFrame *ypic,
 157                             AVFrame *out)
 158 {
 159     const int step = s->step;
 160     const int h = s->height[0];
 161     const int w = s->width[0];
 162     const int dlinesize = out->linesize[0];
 163     const int slinesize = in->linesize[0];
 164     const int xlinesize = xpic->linesize[0];
 165     const int ylinesize = ypic->linesize[0];
 166     const uint8_t *src = in->data[0];
 167     const uint8_t *ysrc = ypic->data[0];
 168     const uint8_t *xsrc = xpic->data[0];
 169     const uint8_t *blank = s->blank;
 170     uint8_t *dst = out->data[0];
 171     int c, x, y;
 172
 173     for (y = 0; y < h; y++) {
 174         switch (s->edge) {
 175         case EDGE_BLANK:
 176             for (x = 0; x < w; x++) {
 177                 for (c = 0; c < s->nb_components; c++) {
 178                     int Y = y + (ysrc[x * step + c] - 128);
 179                     int X = x + (xsrc[x * step + c] - 128);
 180
 181                     if (Y < 0 || Y >= h || X < 0 || X >= w)
 182                         dst[x * step + c] = blank[c];
 183                     else
 184                         dst[x * step + c] = src[Y * slinesize + X * step + c];
 185                 }
 186             }
 187             break;
 188         case EDGE_SMEAR:
 189             for (x = 0; x < w; x++) {
 190                 for (c = 0; c < s->nb_components; c++) {
 191                     int Y = av_clip(y + (ysrc[x * step + c] - 128), 0, h - 1);
 192                     int X = av_clip(x + (xsrc[x * step + c] - 128), 0, w - 1);
 193
 194                     dst[x * step + c] = src[Y * slinesize + X * step + c];
 195                 }
 196             }
 197             break;
 198         case EDGE_WRAP:
 199             for (x = 0; x < w; x++) {
 200                 for (c = 0; c < s->nb_components; c++) {
 201                     int Y = (y + (ysrc[x * step + c] - 128)) % h;
 202                     int X = (x + (xsrc[x * step + c] - 128)) % w;
 203
 204                     if (Y < 0)
 205                         Y += h;
 206                     if (X < 0)
 207                         X += w;
 208                     dst[x * step + c] = src[Y * slinesize + X * step + c];
 209                 }
 210             }
 211             break;
 212         case EDGE_MIRROR:
 213             for (x = 0; x < w; x++) {
 214                 for (c = 0; c < s->nb_components; c++) {
 215                     int Y = y + ysrc[x * step + c] - 128;
 216                     int X = x + xsrc[x * step + c] - 128;
 217
 218                     if (Y < 0)
 219                         Y = (-Y) % h;
 220                     if (X < 0)
 221                         X = (-X) % w;
 222                     if (Y >= h)
 223                         Y = h - (Y % h) - 1;
 224                     if (X >= w)
 225                         X = w - (X % w) - 1;
 226                     dst[x * step + c] = src[Y * slinesize + X * step + c];
 227                 }
 228             }
 229             break;
 230         }
 231
 232         ysrc += ylinesize;
 233         xsrc += xlinesize;
 234         dst  += dlinesize;
 235     }
 236 }
 237
 238 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
 239 {
 240     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
 241     DisplaceContext *s = fs->opaque;
 242     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 243     AVFrame *out, *in, *xpic, *ypic;
 244     int ret;
 245
 246     if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 0, &in,   0)) < 0 ||
 247         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 1, &xpic, 0)) < 0 ||
 248         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 2, &ypic, 0)) < 0)
 249         return ret;
 250
 251     if (ctx->is_disabled) {
 252         out = av_frame_clone(in);
 253         if (!out)
 254             return AVERROR(ENOMEM);
 255     } else {
 256         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 257         if (!out)
 258             return AVERROR(ENOMEM);
 259         av_frame_copy_props(out, in);
 260
 261         s->displace(s, in, xpic, ypic, out);
 262     }
 263     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 264
 265     return ff_filter_frame(outlink, out);
 266 }
 267
 268 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 269 {
 270     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 271     DisplaceContext *s = ctx->priv;
 272     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 273     int vsub, hsub;
 274
 275     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 276     s->nb_components = desc->nb_components;
 277
 278     if (s->nb_planes > 1 || s->nb_components == 1)
 279         s->displace = displace_planar;
 280     else
 281         s->displace = displace_packed;
 282
 283     if (!(desc->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB)) {
 284         s->blank[1] = s->blank[2] = 128;
 285         s->blank[0] = 16;
 286     }
 287
 288     s->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
 289     hsub = desc->log2_chroma_w;
 290     vsub = desc->log2_chroma_h;
 291     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub);
 292     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
 293     s->width[1]  = s->width[2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, hsub);
 294     s->width[0]  = s->width[3]  = inlink->w;
 295
 296     return 0;
 297 }
 298
 299 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 300 {
 301     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 302     DisplaceContext *s = ctx->priv;
 303     AVFilterLink *srclink = ctx->inputs[0];
 304     AVFilterLink *xlink = ctx->inputs[1];
 305     AVFilterLink *ylink = ctx->inputs[2];
 306     FFFrameSyncIn *in;
 307     int ret;
 308
 309     if (srclink->w != xlink->w ||
 310         srclink->h != xlink->h ||
 311         srclink->w != ylink->w ||
 312         srclink->h != ylink->h) {
 313         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "First input link %s parameters "
 314                "(size %dx%d) do not match the corresponding "
 315                "second input link %s parameters (%dx%d) "
 316                "and/or third input link %s parameters (%dx%d)\n",
 317                ctx->input_pads[0].name, srclink->w, srclink->h,
 318                ctx->input_pads[1].name, xlink->w, xlink->h,
 319                ctx->input_pads[2].name, ylink->w, ylink->h);
 320         return AVERROR(EINVAL);
 321     }
 322
 323     outlink->w = srclink->w;
 324     outlink->h = srclink->h;
 325     outlink->sample_aspect_ratio = srclink->sample_aspect_ratio;
 326     outlink->frame_rate = srclink->frame_rate;
 327
 328     ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, 3);
 329     if (ret < 0)
 330         return ret;
 331
 332     in = s->fs.in;
 333     in[0].time_base = srclink->time_base;
 334     in[1].time_base = xlink->time_base;
 335     in[2].time_base = ylink->time_base;
 336     in[0].sync   = 2;
 337     in[0].before = EXT_STOP;
 338     in[0].after  = EXT_STOP;
 339     in[1].sync   = 1;
 340     in[1].before = EXT_NULL;
 341     in[1].after  = EXT_INFINITY;
 342     in[2].sync   = 1;
 343     in[2].before = EXT_NULL;
 344     in[2].after  = EXT_INFINITY;
 345     s->fs.opaque   = s;
 346     s->fs.on_event = process_frame;
 347
 348     ret = ff_framesync_configure(&s->fs);
 349     outlink->time_base = s->fs.time_base;
 350
 351     return ret;
 352 }
 353
 354 static int activate(AVFilterContext *ctx)
 355 {
 356     DisplaceContext *s = ctx->priv;
 357     return ff_framesync_activate(&s->fs);
 358 }
 359
 360 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 361 {
 362     DisplaceContext *s = ctx->priv;
 363
 364     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 365 }
 366
 367 static const AVFilterPad displace_inputs[] = {
 368     {
 369         .name         = "source",
 370         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 371         .config_props = config_input,
 372     },
 373     {
 374         .name         = "xmap",
 375         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 376     },
 377     {
 378         .name         = "ymap",
 379         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 380     },
 381 };
 382
 383 static const AVFilterPad displace_outputs[] = {
 384     {
 385         .name          = "default",
 386         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 387         .config_props  = config_output,
 388     },
 389 };
 390
 391 const AVFilter ff_vf_displace = {
 392     .name          = "displace",
 393     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Displace pixels."),
 394     .priv_size     = sizeof(DisplaceContext),
 395     .uninit        = uninit,
 396     .activate      = activate,
 397     FILTER_INPUTS(displace_inputs),
 398     FILTER_OUTPUTS(displace_outputs),
 399     FILTER_PIXFMTS_ARRAY(pix_fmts),
 400     .priv_class    = &displace_class,
 401     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 402 };