src/third_party/ffmpeg/libavfilter/vf_unsharp.c

   1 /*
   2  * Original copyright (c) 2002 Remi Guyomarch <rguyom@pobox.com>
   3  * Port copyright (c) 2010 Daniel G. Taylor <dan@programmer-art.org>
   4  * Relicensed to the LGPL with permission from Remi Guyomarch.
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * blur / sharpen filter, ported to FFmpeg from MPlayer
  26  * libmpcodecs/unsharp.c.
  27  *
  28  * This code is based on:
  29  *
  30  * An Efficient algorithm for Gaussian blur using finite-state machines
  31  * Frederick M. Waltz and John W. V. Miller
  32  *
  33  * SPIE Conf. on Machine Vision Systems for Inspection and Metrology VII
  34  * Originally published Boston, Nov 98
  35  *
  36  * http://www.engin.umd.umich.edu/~jwvm/ece581/21_GBlur.pdf
  37  */
  38
  39 #include "avfilter.h"
  40 #include "formats.h"
  41 #include "internal.h"
  42 #include "video.h"
  43 #include "libavutil/common.h"
  44 #include "libavutil/imgutils.h"
  45 #include "libavutil/mem.h"
  46 #include "libavutil/opt.h"
  47 #include "libavutil/pixdesc.h"
  48 #include "unsharp.h"
  49 #include "unsharp_opencl.h"
  50
  51 static void apply_unsharp(      uint8_t *dst, int dst_stride,
  52                           const uint8_t *src, int src_stride,
  53                           int width, int height, UnsharpFilterParam *fp)
  54 {
  55     uint32_t **sc = fp->sc;
  56     uint32_t sr[MAX_MATRIX_SIZE - 1], tmp1, tmp2;
  57
  58     int32_t res;
  59     int x, y, z;
  60     const uint8_t *src2 = NULL;  //silence a warning
  61     const int amount = fp->amount;
  62     const int steps_x = fp->steps_x;
  63     const int steps_y = fp->steps_y;
  64     const int scalebits = fp->scalebits;
  65     const int32_t halfscale = fp->halfscale;
  66
  67     if (!amount) {
  68         av_image_copy_plane(dst, dst_stride, src, src_stride, width, height);
  69         return;
  70     }
  71
  72     for (y = 0; y < 2 * steps_y; y++)
  73         memset(sc[y], 0, sizeof(sc[y][0]) * (width + 2 * steps_x));
  74
  75     for (y = -steps_y; y < height + steps_y; y++) {
  76         if (y < height)
  77             src2 = src;
  78
  79         memset(sr, 0, sizeof(sr[0]) * (2 * steps_x - 1));
  80         for (x = -steps_x; x < width + steps_x; x++) {
  81             tmp1 = x <= 0 ? src2[0] : x >= width ? src2[width-1] : src2[x];
  82             for (z = 0; z < steps_x * 2; z += 2) {
  83                 tmp2 = sr[z + 0] + tmp1; sr[z + 0] = tmp1;
  84                 tmp1 = sr[z + 1] + tmp2; sr[z + 1] = tmp2;
  85             }
  86             for (z = 0; z < steps_y * 2; z += 2) {
  87                 tmp2 = sc[z + 0][x + steps_x] + tmp1; sc[z + 0][x + steps_x] = tmp1;
  88                 tmp1 = sc[z + 1][x + steps_x] + tmp2; sc[z + 1][x + steps_x] = tmp2;
  89             }
  90             if (x >= steps_x && y >= steps_y) {
  91                 const uint8_t *srx = src - steps_y * src_stride + x - steps_x;
  92                 uint8_t *dsx       = dst - steps_y * dst_stride + x - steps_x;
  93
  94                 res = (int32_t)*srx + ((((int32_t) * srx - (int32_t)((tmp1 + halfscale) >> scalebits)) * amount) >> 16);
  95                 *dsx = av_clip_uint8(res);
  96             }
  97         }
  98         if (y >= 0) {
  99             dst += dst_stride;
 100             src += src_stride;
 101         }
 102     }
 103 }
 104
 105 static int apply_unsharp_c(AVFilterContext *ctx, AVFrame *in, AVFrame *out)
 106 {
 107     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 108     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 109     int i, plane_w[3], plane_h[3];
 110     UnsharpFilterParam *fp[3];
 111     plane_w[0] = inlink->w;
 112     plane_w[1] = plane_w[2] = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->w, unsharp->hsub);
 113     plane_h[0] = inlink->h;
 114     plane_h[1] = plane_h[2] = FF_CEIL_RSHIFT(inlink->h, unsharp->vsub);
 115     fp[0] = &unsharp->luma;
 116     fp[1] = fp[2] = &unsharp->chroma;
 117     for (i = 0; i < 3; i++) {
 118         apply_unsharp(out->data[i], out->linesize[i], in->data[i], in->linesize[i], plane_w[i], plane_h[i], fp[i]);
 119     }
 120     return 0;
 121 }
 122
 123 static void set_filter_param(UnsharpFilterParam *fp, int msize_x, int msize_y, float amount)
 124 {
 125     fp->msize_x = msize_x;
 126     fp->msize_y = msize_y;
 127     fp->amount = amount * 65536.0;
 128
 129     fp->steps_x = msize_x / 2;
 130     fp->steps_y = msize_y / 2;
 131     fp->scalebits = (fp->steps_x + fp->steps_y) * 2;
 132     fp->halfscale = 1 << (fp->scalebits - 1);
 133 }
 134
 135 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 136 {
 137     int ret = 0;
 138     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 139
 140
 141     set_filter_param(&unsharp->luma,   unsharp->lmsize_x, unsharp->lmsize_y, unsharp->lamount);
 142     set_filter_param(&unsharp->chroma, unsharp->cmsize_x, unsharp->cmsize_y, unsharp->camount);
 143
 144     unsharp->apply_unsharp = apply_unsharp_c;
 145     if (!CONFIG_OPENCL && unsharp->opencl) {
 146         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "OpenCL support was not enabled in this build, cannot be selected\n");
 147         return AVERROR(EINVAL);
 148     }
 149     if (CONFIG_OPENCL && unsharp->opencl) {
 150         unsharp->apply_unsharp = ff_opencl_apply_unsharp;
 151         ret = ff_opencl_unsharp_init(ctx);
 152         if (ret < 0)
 153             return ret;
 154     }
 155     return 0;
 156 }
 157
 158 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 159 {
 160     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 161         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,  AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV410P,
 162         AV_PIX_FMT_YUV411P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,  AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 163         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P, AV_PIX_FMT_NONE
 164     };
 165
 166     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 167
 168     return 0;
 169 }
 170
 171 static int init_filter_param(AVFilterContext *ctx, UnsharpFilterParam *fp, const char *effect_type, int width)
 172 {
 173     int z;
 174     const char *effect = fp->amount == 0 ? "none" : fp->amount < 0 ? "blur" : "sharpen";
 175
 176     if  (!(fp->msize_x & fp->msize_y & 1)) {
 177         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 178                "Invalid even size for %s matrix size %dx%d\n",
 179                effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y);
 180         return AVERROR(EINVAL);
 181     }
 182
 183     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "effect:%s type:%s msize_x:%d msize_y:%d amount:%0.2f\n",
 184            effect, effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y, fp->amount / 65535.0);
 185
 186     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 187         if (!(fp->sc[z] = av_malloc(sizeof(*(fp->sc[z])) * (width + 2 * fp->steps_x))))
 188             return AVERROR(ENOMEM);
 189
 190     return 0;
 191 }
 192
 193 static int config_props(AVFilterLink *link)
 194 {
 195     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
 196     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
 197     int ret;
 198
 199     unsharp->hsub = desc->log2_chroma_w;
 200     unsharp->vsub = desc->log2_chroma_h;
 201
 202     ret = init_filter_param(link->dst, &unsharp->luma,   "luma",   link->w);
 203     if (ret < 0)
 204         return ret;
 205     ret = init_filter_param(link->dst, &unsharp->chroma, "chroma", FF_CEIL_RSHIFT(link->w, unsharp->hsub));
 206     if (ret < 0)
 207         return ret;
 208
 209     return 0;
 210 }
 211
 212 static void free_filter_param(UnsharpFilterParam *fp)
 213 {
 214     int z;
 215
 216     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 217         av_free(fp->sc[z]);
 218 }
 219
 220 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 221 {
 222     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 223
 224     if (CONFIG_OPENCL && unsharp->opencl) {
 225         ff_opencl_unsharp_uninit(ctx);
 226     }
 227
 228     free_filter_param(&unsharp->luma);
 229     free_filter_param(&unsharp->chroma);
 230 }
 231
 232 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
 233 {
 234     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
 235     AVFilterLink *outlink   = link->dst->outputs[0];
 236     AVFrame *out;
 237     int ret = 0;
 238
 239     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 240     if (!out) {
 241         av_frame_free(&in);
 242         return AVERROR(ENOMEM);
 243     }
 244     av_frame_copy_props(out, in);
 245     if (CONFIG_OPENCL && unsharp->opencl) {
 246         ret = ff_opencl_unsharp_process_inout_buf(link->dst, in, out);
 247         if (ret < 0)
 248             goto end;
 249     }
 250
 251     ret = unsharp->apply_unsharp(link->dst, in, out);
 252 end:
 253     av_frame_free(&in);
 254
 255     if (ret < 0)
 256         return ret;
 257     return ff_filter_frame(outlink, out);
 258 }
 259
 260 #define OFFSET(x) offsetof(UnsharpContext, x)
 261 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
 262 #define MIN_SIZE 3
 263 #define MAX_SIZE 63
 264 static const AVOption unsharp_options[] = {
 265     { "luma_msize_x",   "set luma matrix horizontal size",   OFFSET(lmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 266     { "lx",             "set luma matrix horizontal size",   OFFSET(lmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 267     { "luma_msize_y",   "set luma matrix vertical size",     OFFSET(lmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 268     { "ly",             "set luma matrix vertical size",     OFFSET(lmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 269     { "luma_amount",    "set luma effect strength",          OFFSET(lamount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 },       -2,        5, FLAGS },
 270     { "la",             "set luma effect strength",          OFFSET(lamount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 1 },       -2,        5, FLAGS },
 271     { "chroma_msize_x", "set chroma matrix horizontal size", OFFSET(cmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 272     { "cx",             "set chroma matrix horizontal size", OFFSET(cmsize_x), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 273     { "chroma_msize_y", "set chroma matrix vertical size",   OFFSET(cmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 274     { "cy",             "set chroma matrix vertical size",   OFFSET(cmsize_y), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 5 }, MIN_SIZE, MAX_SIZE, FLAGS },
 275     { "chroma_amount",  "set chroma effect strength",        OFFSET(camount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0 },       -2,        5, FLAGS },
 276     { "ca",             "set chroma effect strength",        OFFSET(camount),  AV_OPT_TYPE_FLOAT, { .dbl = 0 },       -2,        5, FLAGS },
 277     { "opencl",         "use OpenCL filtering capabilities", OFFSET(opencl), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 },        0,        1, FLAGS },
 278     { NULL }
 279 };
 280
 281 AVFILTER_DEFINE_CLASS(unsharp);
 282
 283 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_inputs[] = {
 284     {
 285         .name         = "default",
 286         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 287         .filter_frame = filter_frame,
 288         .config_props = config_props,
 289     },
 290     { NULL }
 291 };
 292
 293 static const AVFilterPad avfilter_vf_unsharp_outputs[] = {
 294     {
 295         .name = "default",
 296         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 297     },
 298     { NULL }
 299 };
 300
 301 AVFilter avfilter_vf_unsharp = {
 302     .name          = "unsharp",
 303     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sharpen or blur the input video."),
 304     .priv_size     = sizeof(UnsharpContext),
 305     .priv_class    = &unsharp_class,
 306     .init          = init,
 307     .uninit        = uninit,
 308     .query_formats = query_formats,
 309     .inputs        = avfilter_vf_unsharp_inputs,
 310     .outputs       = avfilter_vf_unsharp_outputs,
 311     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC,
 312 };