libavfilter/vf_colorspace.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2016 Ronald S. Bultje <rsbultje@gmail.com>
   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 /*
  22  * @file
  23  * Convert between colorspaces.
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/avassert.h"
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavutil/pixdesc.h"
  29 #include "libavutil/pixfmt.h"
  30
  31 #include "avfilter.h"
  32 #include "colorspacedsp.h"
  33 #include "formats.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "video.h"
  36
  37 enum DitherMode {
  38     DITHER_NONE,
  39     DITHER_FSB,
  40     DITHER_NB,
  41 };
  42
  43 enum Colorspace {
  44     CS_UNSPECIFIED,
  45     CS_BT470M,
  46     CS_BT470BG,
  47     CS_BT601_6_525,
  48     CS_BT601_6_625,
  49     CS_BT709,
  50     CS_SMPTE170M,
  51     CS_SMPTE240M,
  52     CS_BT2020,
  53     CS_NB,
  54 };
  55
  56 enum Whitepoint {
  57     WP_D65,
  58     WP_C,
  59     WP_DCI,
  60     WP_NB,
  61 };
  62
  63 enum WhitepointAdaptation {
  64     WP_ADAPT_BRADFORD,
  65     WP_ADAPT_VON_KRIES,
  66     NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY,
  67     WP_ADAPT_IDENTITY = NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY,
  68     NB_WP_ADAPT,
  69 };
  70
  71 static const enum AVColorTransferCharacteristic default_trc[CS_NB + 1] = {
  72     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED,
  73     [CS_BT470M]      = AVCOL_TRC_GAMMA22,
  74     [CS_BT470BG]     = AVCOL_TRC_GAMMA28,
  75     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  76     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  77     [CS_BT709]       = AVCOL_TRC_BT709,
  78     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  79     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_TRC_SMPTE240M,
  80     [CS_BT2020]      = AVCOL_TRC_BT2020_10,
  81     [CS_NB]          = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED,
  82 };
  83
  84 static const enum AVColorPrimaries default_prm[CS_NB + 1] = {
  85     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED,
  86     [CS_BT470M]      = AVCOL_PRI_BT470M,
  87     [CS_BT470BG]     = AVCOL_PRI_BT470BG,
  88     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_PRI_SMPTE170M,
  89     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_PRI_BT470BG,
  90     [CS_BT709]       = AVCOL_PRI_BT709,
  91     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_PRI_SMPTE170M,
  92     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_PRI_SMPTE240M,
  93     [CS_BT2020]      = AVCOL_PRI_BT2020,
  94     [CS_NB]          = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED,
  95 };
  96
  97 static const enum AVColorSpace default_csp[CS_NB + 1] = {
  98     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED,
  99     [CS_BT470M]      = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 100     [CS_BT470BG]     = AVCOL_SPC_BT470BG,
 101     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 102     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_SPC_BT470BG,
 103     [CS_BT709]       = AVCOL_SPC_BT709,
 104     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 105     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_SPC_SMPTE240M,
 106     [CS_BT2020]      = AVCOL_SPC_BT2020_NCL,
 107     [CS_NB]          = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED,
 108 };
 109
 110 struct ColorPrimaries {
 111     enum Whitepoint wp;
 112     double xr, yr, xg, yg, xb, yb;
 113 };
 114
 115 struct TransferCharacteristics {
 116     double alpha, beta, gamma, delta;
 117 };
 118
 119 struct LumaCoefficients {
 120     double cr, cg, cb;
 121 };
 122
 123 struct WhitepointCoefficients {
 124     double xw, yw;
 125 };
 126
 127 typedef struct ColorSpaceContext {
 128     const AVClass *class;
 129
 130     ColorSpaceDSPContext dsp;
 131
 132     enum Colorspace user_all, user_iall;
 133     enum AVColorSpace in_csp, out_csp, user_csp, user_icsp;
 134     enum AVColorRange in_rng, out_rng, user_rng, user_irng;
 135     enum AVColorTransferCharacteristic in_trc, out_trc, user_trc, user_itrc;
 136     enum AVColorPrimaries in_prm, out_prm, user_prm, user_iprm;
 137     enum AVPixelFormat in_format, user_format;
 138     int fast_mode;
 139     enum DitherMode dither;
 140     enum WhitepointAdaptation wp_adapt;
 141
 142     int16_t *rgb[3];
 143     ptrdiff_t rgb_stride;
 144     unsigned rgb_sz;
 145     int *dither_scratch[3][2], *dither_scratch_base[3][2];
 146
 147     const struct ColorPrimaries *in_primaries, *out_primaries;
 148     int lrgb2lrgb_passthrough;
 149     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, lrgb2lrgb_coeffs)[3][3][8];
 150
 151     const struct TransferCharacteristics *in_txchr, *out_txchr;
 152     int rgb2rgb_passthrough;
 153     int16_t *lin_lut, *delin_lut;
 154
 155     const struct LumaCoefficients *in_lumacoef, *out_lumacoef;
 156     int yuv2yuv_passthrough, yuv2yuv_fastmode;
 157     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv2rgb_coeffs)[3][3][8];
 158     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, rgb2yuv_coeffs)[3][3][8];
 159     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv2yuv_coeffs)[3][3][8];
 160     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv_offset)[2 /* in, out */][8];
 161     yuv2rgb_fn yuv2rgb;
 162     rgb2yuv_fn rgb2yuv;
 163     rgb2yuv_fsb_fn rgb2yuv_fsb;
 164     yuv2yuv_fn yuv2yuv;
 165     double yuv2rgb_dbl_coeffs[3][3], rgb2yuv_dbl_coeffs[3][3];
 166     int in_y_rng, in_uv_rng, out_y_rng, out_uv_rng;
 167
 168     int did_warn_range;
 169 } ColorSpaceContext;
 170
 171 // FIXME deal with odd width/heights
 172 // FIXME faster linearize/delinearize implementation (integer pow)
 173 // FIXME bt2020cl support (linearization between yuv/rgb step instead of between rgb/xyz)
 174 // FIXME test that the values in (de)lin_lut don't exceed their container storage
 175 // type size (only useful if we keep the LUT and don't move to fast integer pow)
 176 // FIXME dithering if bitdepth goes down?
 177 // FIXME bitexact for fate integration?
 178
 179 static const double ycgco_matrix[3][3] =
 180 {
 181     {  0.25, 0.5,  0.25 },
 182     { -0.25, 0.5, -0.25 },
 183     {  0.5,  0,   -0.5  },
 184 };
 185
 186 /*
 187  * All constants explained in e.g. https://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/ch02s06.html
 188  * The older ones (bt470bg/m) are also explained in their respective ITU docs
 189  * (e.g. https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.470-5-199802-S!!PDF-E.pdf)
 190  * whereas the newer ones can typically be copied directly from wikipedia :)
 191  */
 192 static const struct LumaCoefficients luma_coefficients[AVCOL_SPC_NB] = {
 193     [AVCOL_SPC_FCC]        = { 0.30,   0.59,   0.11   },
 194     [AVCOL_SPC_BT470BG]    = { 0.299,  0.587,  0.114  },
 195     [AVCOL_SPC_SMPTE170M]  = { 0.299,  0.587,  0.114  },
 196     [AVCOL_SPC_BT709]      = { 0.2126, 0.7152, 0.0722 },
 197     [AVCOL_SPC_SMPTE240M]  = { 0.212,  0.701,  0.087  },
 198     [AVCOL_SPC_YCOCG]      = { 0.25,   0.5,    0.25   },
 199     [AVCOL_SPC_BT2020_NCL] = { 0.2627, 0.6780, 0.0593 },
 200     [AVCOL_SPC_BT2020_CL]  = { 0.2627, 0.6780, 0.0593 },
 201 };
 202
 203 static const struct LumaCoefficients *get_luma_coefficients(enum AVColorSpace csp)
 204 {
 205     const struct LumaCoefficients *coeffs;
 206
 207     if (csp >= AVCOL_SPC_NB)
 208         return NULL;
 209     coeffs = &luma_coefficients[csp];
 210     if (!coeffs->cr)
 211         return NULL;
 212
 213     return coeffs;
 214 }
 215
 216 static void fill_rgb2yuv_table(const struct LumaCoefficients *coeffs,
 217                                double rgb2yuv[3][3])
 218 {
 219     double bscale, rscale;
 220
 221     // special ycgco matrix
 222     if (coeffs->cr == 0.25 && coeffs->cg == 0.5 && coeffs->cb == 0.25) {
 223         memcpy(rgb2yuv, ycgco_matrix, sizeof(double) * 9);
 224         return;
 225     }
 226
 227     rgb2yuv[0][0] = coeffs->cr;
 228     rgb2yuv[0][1] = coeffs->cg;
 229     rgb2yuv[0][2] = coeffs->cb;
 230     bscale = 0.5 / (coeffs->cb - 1.0);
 231     rscale = 0.5 / (coeffs->cr - 1.0);
 232     rgb2yuv[1][0] = bscale * coeffs->cr;
 233     rgb2yuv[1][1] = bscale * coeffs->cg;
 234     rgb2yuv[1][2] = 0.5;
 235     rgb2yuv[2][0] = 0.5;
 236     rgb2yuv[2][1] = rscale * coeffs->cg;
 237     rgb2yuv[2][2] = rscale * coeffs->cb;
 238 }
 239
 240 // FIXME I'm pretty sure gamma22/28 also have a linear toe slope, but I can't
 241 // find any actual tables that document their real values...
 242 // See http://www.13thmonkey.org/~boris/gammacorrection/ first graph why it matters
 243 static const struct TransferCharacteristics transfer_characteristics[AVCOL_TRC_NB] = {
 244     [AVCOL_TRC_BT709]     = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 245     [AVCOL_TRC_GAMMA22]   = { 1.0,    0.0,    1.0 / 2.2, 0.0 },
 246     [AVCOL_TRC_GAMMA28]   = { 1.0,    0.0,    1.0 / 2.8, 0.0 },
 247     [AVCOL_TRC_SMPTE170M] = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 248     [AVCOL_TRC_SMPTE240M] = { 1.1115, 0.0228, 0.45, 4.0 },
 249     [AVCOL_TRC_IEC61966_2_1] = { 1.055, 0.0031308, 1.0 / 2.4, 12.92 },
 250     [AVCOL_TRC_IEC61966_2_4] = { 1.099, 0.018, 0.45, 4.5 },
 251     [AVCOL_TRC_BT2020_10] = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 252     [AVCOL_TRC_BT2020_12] = { 1.0993, 0.0181, 0.45, 4.5 },
 253 };
 254
 255 static const struct TransferCharacteristics *
 256     get_transfer_characteristics(enum AVColorTransferCharacteristic trc)
 257 {
 258     const struct TransferCharacteristics *coeffs;
 259
 260     if (trc >= AVCOL_TRC_NB)
 261         return NULL;
 262     coeffs = &transfer_characteristics[trc];
 263     if (!coeffs->alpha)
 264         return NULL;
 265
 266     return coeffs;
 267 }
 268
 269 static const struct WhitepointCoefficients whitepoint_coefficients[WP_NB] = {
 270     [WP_D65] = { 0.3127, 0.3290 },
 271     [WP_C]   = { 0.3100, 0.3160 },
 272     [WP_DCI] = { 0.3140, 0.3510 },
 273 };
 274
 275 static const struct ColorPrimaries color_primaries[AVCOL_PRI_NB] = {
 276     [AVCOL_PRI_BT709]     = { WP_D65, 0.640, 0.330, 0.300, 0.600, 0.150, 0.060 },
 277     [AVCOL_PRI_BT470M]    = { WP_C,   0.670, 0.330, 0.210, 0.710, 0.140, 0.080 },
 278     [AVCOL_PRI_BT470BG]   = { WP_D65, 0.640, 0.330, 0.290, 0.600, 0.150, 0.060,},
 279     [AVCOL_PRI_SMPTE170M] = { WP_D65, 0.630, 0.340, 0.310, 0.595, 0.155, 0.070 },
 280     [AVCOL_PRI_SMPTE240M] = { WP_D65, 0.630, 0.340, 0.310, 0.595, 0.155, 0.070 },
 281     [AVCOL_PRI_SMPTE431]  = { WP_DCI, 0.680, 0.320, 0.265, 0.690, 0.150, 0.060 },
 282     [AVCOL_PRI_SMPTE432]  = { WP_D65, 0.680, 0.320, 0.265, 0.690, 0.150, 0.060 },
 283     [AVCOL_PRI_FILM]      = { WP_C,   0.681, 0.319, 0.243, 0.692, 0.145, 0.049 },
 284     [AVCOL_PRI_BT2020]    = { WP_D65, 0.708, 0.292, 0.170, 0.797, 0.131, 0.046 },
 285 };
 286
 287 static const struct ColorPrimaries *get_color_primaries(enum AVColorPrimaries prm)
 288 {
 289     const struct ColorPrimaries *coeffs;
 290
 291     if (prm >= AVCOL_PRI_NB)
 292         return NULL;
 293     coeffs = &color_primaries[prm];
 294     if (!coeffs->xr)
 295         return NULL;
 296
 297     return coeffs;
 298 }
 299
 300 static void invert_matrix3x3(const double in[3][3], double out[3][3])
 301 {
 302     double m00 = in[0][0], m01 = in[0][1], m02 = in[0][2],
 303            m10 = in[1][0], m11 = in[1][1], m12 = in[1][2],
 304            m20 = in[2][0], m21 = in[2][1], m22 = in[2][2];
 305     int i, j;
 306     double det;
 307
 308     out[0][0] =  (m11 * m22 - m21 * m12);
 309     out[0][1] = -(m01 * m22 - m21 * m02);
 310     out[0][2] =  (m01 * m12 - m11 * m02);
 311     out[1][0] = -(m10 * m22 - m20 * m12);
 312     out[1][1] =  (m00 * m22 - m20 * m02);
 313     out[1][2] = -(m00 * m12 - m10 * m02);
 314     out[2][0] =  (m10 * m21 - m20 * m11);
 315     out[2][1] = -(m00 * m21 - m20 * m01);
 316     out[2][2] =  (m00 * m11 - m10 * m01);
 317
 318     det = m00 * out[0][0] + m10 * out[0][1] + m20 * out[0][2];
 319     det = 1.0 / det;
 320
 321     for (i = 0; i < 3; i++) {
 322         for (j = 0; j < 3; j++)
 323             out[i][j] *= det;
 324     }
 325 }
 326
 327 static int fill_gamma_table(ColorSpaceContext *s)
 328 {
 329     int n;
 330     double in_alpha = s->in_txchr->alpha, in_beta = s->in_txchr->beta;
 331     double in_gamma = s->in_txchr->gamma, in_delta = s->in_txchr->delta;
 332     double in_ialpha = 1.0 / in_alpha, in_igamma = 1.0 / in_gamma, in_idelta = 1.0 / in_delta;
 333     double out_alpha = s->out_txchr->alpha, out_beta = s->out_txchr->beta;
 334     double out_gamma = s->out_txchr->gamma, out_delta = s->out_txchr->delta;
 335
 336     s->lin_lut = av_malloc(sizeof(*s->lin_lut) * 32768 * 2);
 337     if (!s->lin_lut)
 338         return AVERROR(ENOMEM);
 339     s->delin_lut = &s->lin_lut[32768];
 340     for (n = 0; n < 32768; n++) {
 341         double v = (n - 2048.0) / 28672.0, d, l;
 342
 343         // delinearize
 344         if (v <= -out_beta) {
 345             d = -out_alpha * pow(-v, out_gamma) + (out_alpha - 1.0);
 346         } else if (v < out_beta) {
 347             d = out_delta * v;
 348         } else {
 349             d = out_alpha * pow(v, out_gamma) - (out_alpha - 1.0);
 350         }
 351         s->delin_lut[n] = av_clip_int16(lrint(d * 28672.0));
 352
 353         // linearize
 354         if (v <= -in_beta) {
 355             l = -pow((1.0 - in_alpha - v) * in_ialpha, in_igamma);
 356         } else if (v < in_beta) {
 357             l = v * in_idelta;
 358         } else {
 359             l = pow((v + in_alpha - 1.0) * in_ialpha, in_igamma);
 360         }
 361         s->lin_lut[n] = av_clip_int16(lrint(l * 28672.0));
 362     }
 363
 364     return 0;
 365 }
 366
 367 /*
 368  * see e.g. http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_RGB_XYZ_Matrix.html
 369  */
 370 static void fill_rgb2xyz_table(const struct ColorPrimaries *coeffs,
 371                                double rgb2xyz[3][3])
 372 {
 373     const struct WhitepointCoefficients *wp = &whitepoint_coefficients[coeffs->wp];
 374     double i[3][3], sr, sg, sb, zw;
 375
 376     rgb2xyz[0][0] = coeffs->xr / coeffs->yr;
 377     rgb2xyz[0][1] = coeffs->xg / coeffs->yg;
 378     rgb2xyz[0][2] = coeffs->xb / coeffs->yb;
 379     rgb2xyz[1][0] = rgb2xyz[1][1] = rgb2xyz[1][2] = 1.0;
 380     rgb2xyz[2][0] = (1.0 - coeffs->xr - coeffs->yr) / coeffs->yr;
 381     rgb2xyz[2][1] = (1.0 - coeffs->xg - coeffs->yg) / coeffs->yg;
 382     rgb2xyz[2][2] = (1.0 - coeffs->xb - coeffs->yb) / coeffs->yb;
 383     invert_matrix3x3(rgb2xyz, i);
 384     zw = 1.0 - wp->xw - wp->yw;
 385     sr = i[0][0] * wp->xw + i[0][1] * wp->yw + i[0][2] * zw;
 386     sg = i[1][0] * wp->xw + i[1][1] * wp->yw + i[1][2] * zw;
 387     sb = i[2][0] * wp->xw + i[2][1] * wp->yw + i[2][2] * zw;
 388     rgb2xyz[0][0] *= sr;
 389     rgb2xyz[0][1] *= sg;
 390     rgb2xyz[0][2] *= sb;
 391     rgb2xyz[1][0] *= sr;
 392     rgb2xyz[1][1] *= sg;
 393     rgb2xyz[1][2] *= sb;
 394     rgb2xyz[2][0] *= sr;
 395     rgb2xyz[2][1] *= sg;
 396     rgb2xyz[2][2] *= sb;
 397 }
 398
 399 static void mul3x3(double dst[3][3], const double src1[3][3], const double src2[3][3])
 400 {
 401     int m, n;
 402
 403     for (m = 0; m < 3; m++)
 404         for (n = 0; n < 3; n++)
 405             dst[m][n] = src2[m][0] * src1[0][n] +
 406                         src2[m][1] * src1[1][n] +
 407                         src2[m][2] * src1[2][n];
 408 }
 409
 410 /*
 411  * See http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_ChromAdapt.html
 412  * This function uses the Bradford mechanism.
 413  */
 414 static void fill_whitepoint_conv_table(double out[3][3], enum WhitepointAdaptation wp_adapt,
 415                                        enum Whitepoint src, enum Whitepoint dst)
 416 {
 417     static const double ma_tbl[NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY][3][3] = {
 418         [WP_ADAPT_BRADFORD] = {
 419             {  0.8951,  0.2664, -0.1614 },
 420             { -0.7502,  1.7135,  0.0367 },
 421             {  0.0389, -0.0685,  1.0296 },
 422         }, [WP_ADAPT_VON_KRIES] = {
 423             {  0.40024,  0.70760, -0.08081 },
 424             { -0.22630,  1.16532,  0.04570 },
 425             {  0.00000,  0.00000,  0.91822 },
 426         },
 427     };
 428     const double (*ma)[3] = ma_tbl[wp_adapt];
 429     const struct WhitepointCoefficients *wp_src = &whitepoint_coefficients[src];
 430     double zw_src = 1.0 - wp_src->xw - wp_src->yw;
 431     const struct WhitepointCoefficients *wp_dst = &whitepoint_coefficients[dst];
 432     double zw_dst = 1.0 - wp_dst->xw - wp_dst->yw;
 433     double mai[3][3], fac[3][3], tmp[3][3];
 434     double rs, gs, bs, rd, gd, bd;
 435
 436     invert_matrix3x3(ma, mai);
 437     rs = ma[0][0] * wp_src->xw + ma[0][1] * wp_src->yw + ma[0][2] * zw_src;
 438     gs = ma[1][0] * wp_src->xw + ma[1][1] * wp_src->yw + ma[1][2] * zw_src;
 439     bs = ma[2][0] * wp_src->xw + ma[2][1] * wp_src->yw + ma[2][2] * zw_src;
 440     rd = ma[0][0] * wp_dst->xw + ma[0][1] * wp_dst->yw + ma[0][2] * zw_dst;
 441     gd = ma[1][0] * wp_dst->xw + ma[1][1] * wp_dst->yw + ma[1][2] * zw_dst;
 442     bd = ma[2][0] * wp_dst->xw + ma[2][1] * wp_dst->yw + ma[2][2] * zw_dst;
 443     fac[0][0] = rd / rs;
 444     fac[1][1] = gd / gs;
 445     fac[2][2] = bd / bs;
 446     fac[0][1] = fac[0][2] = fac[1][0] = fac[1][2] = fac[2][0] = fac[2][1] = 0.0;
 447     mul3x3(tmp, ma, fac);
 448     mul3x3(out, tmp, mai);
 449 }
 450
 451 static void apply_lut(int16_t *buf[3], ptrdiff_t stride,
 452                       int w, int h, const int16_t *lut)
 453 {
 454     int y, x, n;
 455
 456     for (n = 0; n < 3; n++) {
 457         int16_t *data = buf[n];
 458
 459         for (y = 0; y < h; y++) {
 460             for (x = 0; x < w; x++)
 461                 data[x] = lut[av_clip_uintp2(2048 + data[x], 15)];
 462
 463             data += stride;
 464         }
 465     }
 466 }
 467
 468 struct ThreadData {
 469     AVFrame *in, *out;
 470     ptrdiff_t in_linesize[3], out_linesize[3];
 471     int in_ss_h, out_ss_h;
 472 };
 473
 474 static int convert(AVFilterContext *ctx, void *data, int job_nr, int n_jobs)
 475 {
 476     struct ThreadData *td = data;
 477     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 478     uint8_t *in_data[3], *out_data[3];
 479     int16_t *rgb[3];
 480     int h_in = (td->in->height + 1) >> 1;
 481     int h1 = 2 * (job_nr * h_in / n_jobs), h2 = 2 * ((job_nr + 1) * h_in / n_jobs);
 482     int w = td->in->width, h = h2 - h1;
 483
 484     in_data[0]  = td->in->data[0]  + td->in_linesize[0]  *  h1;
 485     in_data[1]  = td->in->data[1]  + td->in_linesize[1]  * (h1 >> td->in_ss_h);
 486     in_data[2]  = td->in->data[2]  + td->in_linesize[2]  * (h1 >> td->in_ss_h);
 487     out_data[0] = td->out->data[0] + td->out_linesize[0] *  h1;
 488     out_data[1] = td->out->data[1] + td->out_linesize[1] * (h1 >> td->out_ss_h);
 489     out_data[2] = td->out->data[2] + td->out_linesize[2] * (h1 >> td->out_ss_h);
 490     rgb[0]      = s->rgb[0]        + s->rgb_stride       *  h1;
 491     rgb[1]      = s->rgb[1]        + s->rgb_stride       *  h1;
 492     rgb[2]      = s->rgb[2]        + s->rgb_stride       *  h1;
 493
 494     // FIXME for simd, also make sure we do pictures with negative stride
 495     // top-down so we don't overwrite lines with padding of data before it
 496     // in the same buffer (same as swscale)
 497
 498     if (s->yuv2yuv_fastmode) {
 499         // FIXME possibly use a fast mode in case only the y range changes?
 500         // since in that case, only the diagonal entries in yuv2yuv_coeffs[]
 501         // are non-zero
 502         s->yuv2yuv(out_data, td->out_linesize, in_data, td->in_linesize, w, h,
 503                    s->yuv2yuv_coeffs, s->yuv_offset);
 504     } else {
 505         // FIXME maybe (for caching effciency) do pipeline per-line instead of
 506         // full buffer per function? (Or, since yuv2rgb requires 2 lines: per
 507         // 2 lines, for yuv420.)
 508         /*
 509          * General design:
 510          * - yuv2rgb converts from whatever range the input was ([16-235/240] or
 511          *   [0,255] or the 10/12bpp equivalents thereof) to an integer version
 512          *   of RGB in psuedo-restricted 15+sign bits. That means that the float
 513          *   range [0.0,1.0] is in [0,28762], and the remainder of the int16_t
 514          *   range is used for overflow/underflow outside the representable
 515          *   range of this RGB type. rgb2yuv is the exact opposite.
 516          * - gamma correction is done using a LUT since that appears to work
 517          *   fairly fast.
 518          * - If the input is chroma-subsampled (420/422), the yuv2rgb conversion
 519          *   (or rgb2yuv conversion) uses nearest-neighbour sampling to read
 520          *   read chroma pixels at luma resolution. If you want some more fancy
 521          *   filter, you can use swscale to convert to yuv444p.
 522          * - all coefficients are 14bit (so in the [-2.0,2.0] range).
 523          */
 524         s->yuv2rgb(rgb, s->rgb_stride, in_data, td->in_linesize, w, h,
 525                    s->yuv2rgb_coeffs, s->yuv_offset[0]);
 526         if (!s->rgb2rgb_passthrough) {
 527             apply_lut(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->lin_lut);
 528             if (!s->lrgb2lrgb_passthrough)
 529                 s->dsp.multiply3x3(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->lrgb2lrgb_coeffs);
 530             apply_lut(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->delin_lut);
 531         }
 532         if (s->dither == DITHER_FSB) {
 533             s->rgb2yuv_fsb(out_data, td->out_linesize, rgb, s->rgb_stride, w, h,
 534                            s->rgb2yuv_coeffs, s->yuv_offset[1], s->dither_scratch);
 535         } else {
 536             s->rgb2yuv(out_data, td->out_linesize, rgb, s->rgb_stride, w, h,
 537                        s->rgb2yuv_coeffs, s->yuv_offset[1]);
 538         }
 539     }
 540
 541     return 0;
 542 }
 543
 544 static int get_range_off(AVFilterContext *ctx, int *off,
 545                          int *y_rng, int *uv_rng,
 546                          enum AVColorRange rng, int depth)
 547 {
 548     switch (rng) {
 549     case AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED: {
 550         ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 551
 552         if (!s->did_warn_range) {
 553             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Input range not set, assuming tv/mpeg\n");
 554             s->did_warn_range = 1;
 555         }
 556     }
 557         // fall-through
 558     case AVCOL_RANGE_MPEG:
 559         *off = 16 << (depth - 8);
 560         *y_rng = 219 << (depth - 8);
 561         *uv_rng = 224 << (depth - 8);
 562         break;
 563     case AVCOL_RANGE_JPEG:
 564         *off = 0;
 565         *y_rng = *uv_rng = (256 << (depth - 8)) - 1;
 566         break;
 567     default:
 568         return AVERROR(EINVAL);
 569     }
 570
 571     return 0;
 572 }
 573
 574 static int create_filtergraph(AVFilterContext *ctx,
 575                               const AVFrame *in, const AVFrame *out)
 576 {
 577     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 578     const AVPixFmtDescriptor *in_desc  = av_pix_fmt_desc_get(in->format);
 579     const AVPixFmtDescriptor *out_desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 580     int emms = 0, m, n, o, res, fmt_identical, redo_yuv2rgb = 0, redo_rgb2yuv = 0;
 581
 582 #define supported_depth(d) ((d) == 8 || (d) == 10 || (d) == 12)
 583 #define supported_subsampling(lcw, lch) \
 584     (((lcw) == 0 && (lch) == 0) || ((lcw) == 1 && (lch) == 0) || ((lcw) == 1 && (lch) == 1))
 585 #define supported_format(d) \
 586     ((d) != NULL && (d)->nb_components == 3 && \
 587      !((d)->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB) && \
 588      supported_depth((d)->comp[0].depth) && \
 589      supported_subsampling((d)->log2_chroma_w, (d)->log2_chroma_h))
 590
 591     if (!supported_format(in_desc)) {
 592         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 593                "Unsupported input format %d (%s) or bitdepth (%d)\n",
 594                in->format, av_get_pix_fmt_name(in->format),
 595                in_desc ? in_desc->comp[0].depth : -1);
 596         return AVERROR(EINVAL);
 597     }
 598     if (!supported_format(out_desc)) {
 599         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 600                "Unsupported output format %d (%s) or bitdepth (%d)\n",
 601                out->format, av_get_pix_fmt_name(out->format),
 602                out_desc ? out_desc->comp[0].depth : -1);
 603         return AVERROR(EINVAL);
 604     }
 605
 606     if (in->color_primaries  != s->in_prm)  s->in_primaries  = NULL;
 607     if (out->color_primaries != s->out_prm) s->out_primaries = NULL;
 608     if (in->color_trc        != s->in_trc)  s->in_txchr      = NULL;
 609     if (out->color_trc       != s->out_trc) s->out_txchr     = NULL;
 610     if (in->colorspace       != s->in_csp ||
 611         in->color_range      != s->in_rng)  s->in_lumacoef   = NULL;
 612     if (out->colorspace      != s->out_csp ||
 613         out->color_range     != s->out_rng) s->out_lumacoef  = NULL;
 614
 615     if (!s->out_primaries || !s->in_primaries) {
 616         s->in_prm = in->color_primaries;
 617         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 618             s->in_prm = default_prm[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 619         if (s->user_iprm != AVCOL_PRI_UNSPECIFIED)
 620             s->in_prm = s->user_iprm;
 621         s->in_primaries = get_color_primaries(s->in_prm);
 622         if (!s->in_primaries) {
 623             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 624                    "Unsupported input primaries %d (%s)\n",
 625                    s->in_prm, av_color_primaries_name(s->in_prm));
 626             return AVERROR(EINVAL);
 627         }
 628         s->out_prm = out->color_primaries;
 629         s->out_primaries = get_color_primaries(s->out_prm);
 630         if (!s->out_primaries) {
 631             if (s->out_prm == AVCOL_PRI_UNSPECIFIED) {
 632                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 633                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Please specify output primaries\n");
 634                 } else {
 635                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 636                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 637                 }
 638             } else {
 639                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 640                        "Unsupported output primaries %d (%s)\n",
 641                        s->out_prm, av_color_primaries_name(s->out_prm));
 642             }
 643             return AVERROR(EINVAL);
 644         }
 645         s->lrgb2lrgb_passthrough = !memcmp(s->in_primaries, s->out_primaries,
 646                                            sizeof(*s->in_primaries));
 647         if (!s->lrgb2lrgb_passthrough) {
 648             double rgb2xyz[3][3], xyz2rgb[3][3], rgb2rgb[3][3];
 649
 650             fill_rgb2xyz_table(s->out_primaries, rgb2xyz);
 651             invert_matrix3x3(rgb2xyz, xyz2rgb);
 652             fill_rgb2xyz_table(s->in_primaries, rgb2xyz);
 653             if (s->out_primaries->wp != s->in_primaries->wp &&
 654                 s->wp_adapt != WP_ADAPT_IDENTITY) {
 655                 double wpconv[3][3], tmp[3][3];
 656
 657                 fill_whitepoint_conv_table(wpconv, s->wp_adapt, s->in_primaries->wp,
 658                                            s->out_primaries->wp);
 659                 mul3x3(tmp, rgb2xyz, wpconv);
 660                 mul3x3(rgb2rgb, tmp, xyz2rgb);
 661             } else {
 662                 mul3x3(rgb2rgb, rgb2xyz, xyz2rgb);
 663             }
 664             for (m = 0; m < 3; m++)
 665                 for (n = 0; n < 3; n++) {
 666                     s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][0] = lrint(16384.0 * rgb2rgb[m][n]);
 667                     for (o = 1; o < 8; o++)
 668                         s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][o] = s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][0];
 669                 }
 670
 671             emms = 1;
 672         }
 673     }
 674
 675     if (!s->in_txchr) {
 676         av_freep(&s->lin_lut);
 677         s->in_trc = in->color_trc;
 678         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 679             s->in_trc = default_trc[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 680         if (s->user_itrc != AVCOL_TRC_UNSPECIFIED)
 681             s->in_trc = s->user_itrc;
 682         s->in_txchr = get_transfer_characteristics(s->in_trc);
 683         if (!s->in_txchr) {
 684             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 685                    "Unsupported input transfer characteristics %d (%s)\n",
 686                    s->in_trc, av_color_transfer_name(s->in_trc));
 687             return AVERROR(EINVAL);
 688         }
 689     }
 690
 691     if (!s->out_txchr) {
 692         av_freep(&s->lin_lut);
 693         s->out_trc = out->color_trc;
 694         s->out_txchr = get_transfer_characteristics(s->out_trc);
 695         if (!s->out_txchr) {
 696             if (s->out_trc == AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) {
 697                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 698                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 699                            "Please specify output transfer characteristics\n");
 700                 } else {
 701                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 702                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 703                 }
 704             } else {
 705                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 706                        "Unsupported output transfer characteristics %d (%s)\n",
 707                        s->out_trc, av_color_transfer_name(s->out_trc));
 708             }
 709             return AVERROR(EINVAL);
 710         }
 711     }
 712
 713     s->rgb2rgb_passthrough = s->fast_mode || (s->lrgb2lrgb_passthrough &&
 714                              !memcmp(s->in_txchr, s->out_txchr, sizeof(*s->in_txchr)));
 715     if (!s->rgb2rgb_passthrough && !s->lin_lut) {
 716         res = fill_gamma_table(s);
 717         if (res < 0)
 718             return res;
 719         emms = 1;
 720     }
 721
 722     if (!s->in_lumacoef) {
 723         s->in_csp = in->colorspace;
 724         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 725             s->in_csp = default_csp[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 726         if (s->user_icsp != AVCOL_SPC_UNSPECIFIED)
 727             s->in_csp = s->user_icsp;
 728         s->in_rng = in->color_range;
 729         if (s->user_irng != AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED)
 730             s->in_rng = s->user_irng;
 731         s->in_lumacoef = get_luma_coefficients(s->in_csp);
 732         if (!s->in_lumacoef) {
 733             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 734                    "Unsupported input colorspace %d (%s)\n",
 735                    s->in_csp, av_color_space_name(s->in_csp));
 736             return AVERROR(EINVAL);
 737         }
 738         redo_yuv2rgb = 1;
 739     }
 740
 741     if (!s->out_lumacoef) {
 742         s->out_csp = out->colorspace;
 743         s->out_rng = out->color_range;
 744         s->out_lumacoef = get_luma_coefficients(s->out_csp);
 745         if (!s->out_lumacoef) {
 746             if (s->out_csp == AVCOL_SPC_UNSPECIFIED) {
 747                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 748                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 749                            "Please specify output transfer characteristics\n");
 750                 } else {
 751                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 752                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 753                 }
 754             } else {
 755                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 756                        "Unsupported output transfer characteristics %d (%s)\n",
 757                        s->out_csp, av_color_space_name(s->out_csp));
 758             }
 759             return AVERROR(EINVAL);
 760         }
 761         redo_rgb2yuv = 1;
 762     }
 763
 764     fmt_identical = in_desc->log2_chroma_h == out_desc->log2_chroma_h &&
 765                     in_desc->log2_chroma_w == out_desc->log2_chroma_w;
 766     s->yuv2yuv_fastmode = s->rgb2rgb_passthrough && fmt_identical;
 767     s->yuv2yuv_passthrough = s->yuv2yuv_fastmode && s->in_rng == s->out_rng &&
 768                              !memcmp(s->in_lumacoef, s->out_lumacoef,
 769                                      sizeof(*s->in_lumacoef)) &&
 770                              in_desc->comp[0].depth == out_desc->comp[0].depth;
 771     if (!s->yuv2yuv_passthrough) {
 772         if (redo_yuv2rgb) {
 773             double rgb2yuv[3][3], (*yuv2rgb)[3] = s->yuv2rgb_dbl_coeffs;
 774             int off, bits, in_rng;
 775
 776             res = get_range_off(ctx, &off, &s->in_y_rng, &s->in_uv_rng,
 777                                 s->in_rng, in_desc->comp[0].depth);
 778             if (res < 0) {
 779                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 780                        "Unsupported input color range %d (%s)\n",
 781                        s->in_rng, av_color_range_name(s->in_rng));
 782                 return res;
 783             }
 784             for (n = 0; n < 8; n++)
 785                 s->yuv_offset[0][n] = off;
 786             fill_rgb2yuv_table(s->in_lumacoef, rgb2yuv);
 787             invert_matrix3x3(rgb2yuv, yuv2rgb);
 788             bits = 1 << (in_desc->comp[0].depth - 1);
 789             for (n = 0; n < 3; n++) {
 790                 for (in_rng = s->in_y_rng, m = 0; m < 3; m++, in_rng = s->in_uv_rng) {
 791                     s->yuv2rgb_coeffs[n][m][0] = lrint(28672 * bits * yuv2rgb[n][m] / in_rng);
 792                     for (o = 1; o < 8; o++)
 793                         s->yuv2rgb_coeffs[n][m][o] = s->yuv2rgb_coeffs[n][m][0];
 794                 }
 795             }
 796             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][1][0] == 0);
 797             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[2][2][0] == 0);
 798             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][0][0] == s->yuv2rgb_coeffs[1][0][0]);
 799             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][0][0] == s->yuv2rgb_coeffs[2][0][0]);
 800             s->yuv2rgb = s->dsp.yuv2rgb[(in_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 801                                        [in_desc->log2_chroma_h + in_desc->log2_chroma_w];
 802             emms = 1;
 803         }
 804
 805         if (redo_rgb2yuv) {
 806             double (*rgb2yuv)[3] = s->rgb2yuv_dbl_coeffs;
 807             int off, out_rng, bits;
 808
 809             res = get_range_off(ctx, &off, &s->out_y_rng, &s->out_uv_rng,
 810                                 s->out_rng, out_desc->comp[0].depth);
 811             if (res < 0) {
 812                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 813                        "Unsupported output color range %d (%s)\n",
 814                        s->out_rng, av_color_range_name(s->out_rng));
 815                 return res;
 816             }
 817             for (n = 0; n < 8; n++)
 818                 s->yuv_offset[1][n] = off;
 819             fill_rgb2yuv_table(s->out_lumacoef, rgb2yuv);
 820             bits = 1 << (29 - out_desc->comp[0].depth);
 821             for (out_rng = s->out_y_rng, n = 0; n < 3; n++, out_rng = s->out_uv_rng) {
 822                 for (m = 0; m < 3; m++) {
 823                     s->rgb2yuv_coeffs[n][m][0] = lrint(bits * out_rng * rgb2yuv[n][m] / 28672);
 824                     for (o = 1; o < 8; o++)
 825                         s->rgb2yuv_coeffs[n][m][o] = s->rgb2yuv_coeffs[n][m][0];
 826                 }
 827             }
 828             av_assert2(s->rgb2yuv_coeffs[1][2][0] == s->rgb2yuv_coeffs[2][0][0]);
 829             s->rgb2yuv = s->dsp.rgb2yuv[(out_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 830                                        [out_desc->log2_chroma_h + out_desc->log2_chroma_w];
 831             s->rgb2yuv_fsb = s->dsp.rgb2yuv_fsb[(out_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 832                                        [out_desc->log2_chroma_h + out_desc->log2_chroma_w];
 833             emms = 1;
 834         }
 835
 836         if (s->yuv2yuv_fastmode && (redo_yuv2rgb || redo_rgb2yuv)) {
 837             int idepth = in_desc->comp[0].depth, odepth = out_desc->comp[0].depth;
 838             double (*rgb2yuv)[3] = s->rgb2yuv_dbl_coeffs;
 839             double (*yuv2rgb)[3] = s->yuv2rgb_dbl_coeffs;
 840             double yuv2yuv[3][3];
 841             int in_rng, out_rng;
 842
 843             mul3x3(yuv2yuv, yuv2rgb, rgb2yuv);
 844             for (out_rng = s->out_y_rng, m = 0; m < 3; m++, out_rng = s->out_uv_rng) {
 845                 for (in_rng = s->in_y_rng, n = 0; n < 3; n++, in_rng = s->in_uv_rng) {
 846                     s->yuv2yuv_coeffs[m][n][0] =
 847                         lrint(16384 * yuv2yuv[m][n] * out_rng * (1 << idepth) /
 848                               (in_rng * (1 << odepth)));
 849                     for (o = 1; o < 8; o++)
 850                         s->yuv2yuv_coeffs[m][n][o] = s->yuv2yuv_coeffs[m][n][0];
 851                 }
 852             }
 853             av_assert2(s->yuv2yuv_coeffs[1][0][0] == 0);
 854             av_assert2(s->yuv2yuv_coeffs[2][0][0] == 0);
 855             s->yuv2yuv = s->dsp.yuv2yuv[(idepth - 8) >> 1][(odepth - 8) >> 1]
 856                                        [in_desc->log2_chroma_h + in_desc->log2_chroma_w];
 857         }
 858     }
 859
 860     if (emms)
 861         emms_c();
 862
 863     return 0;
 864 }
 865
 866 static int init(AVFilterContext *ctx)
 867 {
 868     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 869
 870     ff_colorspacedsp_init(&s->dsp);
 871
 872     return 0;
 873 }
 874
 875 static void uninit(AVFilterContext *ctx)
 876 {
 877     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 878
 879     av_freep(&s->rgb[0]);
 880     av_freep(&s->rgb[1]);
 881     av_freep(&s->rgb[2]);
 882     s->rgb_sz = 0;
 883     av_freep(&s->dither_scratch_base[0][0]);
 884     av_freep(&s->dither_scratch_base[0][1]);
 885     av_freep(&s->dither_scratch_base[1][0]);
 886     av_freep(&s->dither_scratch_base[1][1]);
 887     av_freep(&s->dither_scratch_base[2][0]);
 888     av_freep(&s->dither_scratch_base[2][1]);
 889
 890     av_freep(&s->lin_lut);
 891 }
 892
 893 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
 894 {
 895     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 896     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 897     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 898     // FIXME if yuv2yuv_passthrough, don't get a new buffer but use the
 899     // input one if it is writable *OR* the actual literal values of in_*
 900     // and out_* are identical (not just their respective properties)
 901     AVFrame *out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 902     int res;
 903     ptrdiff_t rgb_stride = FFALIGN(in->width * sizeof(int16_t), 32);
 904     unsigned rgb_sz = rgb_stride * in->height;
 905     struct ThreadData td;
 906
 907     if (!out) {
 908         av_frame_free(&in);
 909         return AVERROR(ENOMEM);
 910     }
 911     res = av_frame_copy_props(out, in);
 912     if (res < 0) {
 913         av_frame_free(&in);
 914         return res;
 915     }
 916
 917     out->color_primaries = s->user_prm == AVCOL_PRI_UNSPECIFIED ?
 918                            default_prm[FFMIN(s->user_all, CS_NB)] : s->user_prm;
 919     if (s->user_trc == AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) {
 920         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 921
 922         out->color_trc   = default_trc[FFMIN(s->user_all, CS_NB)];
 923         if (out->color_trc == AVCOL_TRC_BT2020_10 && desc && desc->comp[0].depth >= 12)
 924             out->color_trc = AVCOL_TRC_BT2020_12;
 925     } else {
 926         out->color_trc   = s->user_trc;
 927     }
 928     out->colorspace      = s->user_csp == AVCOL_SPC_UNSPECIFIED ?
 929                            default_csp[FFMIN(s->user_all, CS_NB)] : s->user_csp;
 930     out->color_range     = s->user_rng == AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED ?
 931                            in->color_range : s->user_rng;
 932     if (rgb_sz != s->rgb_sz) {
 933         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 934         int uvw = in->width >> desc->log2_chroma_w;
 935
 936         av_freep(&s->rgb[0]);
 937         av_freep(&s->rgb[1]);
 938         av_freep(&s->rgb[2]);
 939         s->rgb_sz = 0;
 940         av_freep(&s->dither_scratch_base[0][0]);
 941         av_freep(&s->dither_scratch_base[0][1]);
 942         av_freep(&s->dither_scratch_base[1][0]);
 943         av_freep(&s->dither_scratch_base[1][1]);
 944         av_freep(&s->dither_scratch_base[2][0]);
 945         av_freep(&s->dither_scratch_base[2][1]);
 946
 947         s->rgb[0] = av_malloc(rgb_sz);
 948         s->rgb[1] = av_malloc(rgb_sz);
 949         s->rgb[2] = av_malloc(rgb_sz);
 950         s->dither_scratch_base[0][0] =
 951             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[0][0]) * (in->width + 4));
 952         s->dither_scratch_base[0][1] =
 953             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[0][1]) * (in->width + 4));
 954         s->dither_scratch_base[1][0] =
 955             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[1][0]) * (uvw + 4));
 956         s->dither_scratch_base[1][1] =
 957             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[1][1]) * (uvw + 4));
 958         s->dither_scratch_base[2][0] =
 959             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[2][0]) * (uvw + 4));
 960         s->dither_scratch_base[2][1] =
 961             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[2][1]) * (uvw + 4));
 962         s->dither_scratch[0][0] = &s->dither_scratch_base[0][0][1];
 963         s->dither_scratch[0][1] = &s->dither_scratch_base[0][1][1];
 964         s->dither_scratch[1][0] = &s->dither_scratch_base[1][0][1];
 965         s->dither_scratch[1][1] = &s->dither_scratch_base[1][1][1];
 966         s->dither_scratch[2][0] = &s->dither_scratch_base[2][0][1];
 967         s->dither_scratch[2][1] = &s->dither_scratch_base[2][1][1];
 968         if (!s->rgb[0] || !s->rgb[1] || !s->rgb[2] ||
 969             !s->dither_scratch_base[0][0] || !s->dither_scratch_base[0][1] ||
 970             !s->dither_scratch_base[1][0] || !s->dither_scratch_base[1][1] ||
 971             !s->dither_scratch_base[2][0] || !s->dither_scratch_base[2][1]) {
 972             uninit(ctx);
 973             return AVERROR(ENOMEM);
 974         }
 975         s->rgb_sz = rgb_sz;
 976     }
 977     res = create_filtergraph(ctx, in, out);
 978     if (res < 0)
 979         return res;
 980     s->rgb_stride = rgb_stride / sizeof(int16_t);
 981     td.in = in;
 982     td.out = out;
 983     td.in_linesize[0] = in->linesize[0];
 984     td.in_linesize[1] = in->linesize[1];
 985     td.in_linesize[2] = in->linesize[2];
 986     td.out_linesize[0] = out->linesize[0];
 987     td.out_linesize[1] = out->linesize[1];
 988     td.out_linesize[2] = out->linesize[2];
 989     td.in_ss_h = av_pix_fmt_desc_get(in->format)->log2_chroma_h;
 990     td.out_ss_h = av_pix_fmt_desc_get(out->format)->log2_chroma_h;
 991     if (s->yuv2yuv_passthrough) {
 992         res = av_frame_copy(out, in);
 993         if (res < 0)
 994             return res;
 995     } else {
 996         ctx->internal->execute(ctx, convert, &td, NULL,
 997                                FFMIN((in->height + 1) >> 1, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 998     }
 999     av_frame_free(&in);
1000
1001     return ff_filter_frame(outlink, out);
1002 }
1003
1004 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
1005 {
1006     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
1007         AV_PIX_FMT_YUV420P,   AV_PIX_FMT_YUV422P,   AV_PIX_FMT_YUV444P,
1008         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
1009         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12,
1010         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,  AV_PIX_FMT_YUVJ422P,  AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
1011         AV_PIX_FMT_NONE
1012     };
1013     int res;
1014     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
1015     AVFilterFormats *formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
1016
1017     if (!formats)
1018         return AVERROR(ENOMEM);
1019     if (s->user_format == AV_PIX_FMT_NONE)
1020         return ff_set_common_formats(ctx, formats);
1021     res = ff_formats_ref(formats, &ctx->inputs[0]->out_formats);
1022     if (res < 0)
1023         return res;
1024     formats = NULL;
1025     res = ff_add_format(&formats, s->user_format);
1026     if (res < 0)
1027         return res;
1028
1029     return ff_formats_ref(formats, &ctx->outputs[0]->in_formats);
1030 }
1031
1032 static int config_props(AVFilterLink *outlink)
1033 {
1034     AVFilterContext *ctx = outlink->dst;
1035     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
1036
1037     if (inlink->w % 2 || inlink->h % 2) {
1038         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid odd size (%dx%d)\n",
1039                inlink->w, inlink->h);
1040         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1041     }
1042
1043     outlink->w = inlink->w;
1044     outlink->h = inlink->h;
1045     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
1046     outlink->time_base = inlink->time_base;
1047
1048     return 0;
1049 }
1050
1051 #define OFFSET(x) offsetof(ColorSpaceContext, x)
1052 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
1053 #define ENUM(x, y, z) { x, "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = y }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, z }
1054
1055 static const AVOption colorspace_options[] = {
1056     { "all",        "Set all color properties together",
1057       OFFSET(user_all),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = CS_UNSPECIFIED },
1058       CS_UNSPECIFIED, CS_NB - 1, FLAGS, "all" },
1059     ENUM("bt470m",      CS_BT470M,             "all"),
1060     ENUM("bt470bg",     CS_BT470BG,            "all"),
1061     ENUM("bt601-6-525", CS_BT601_6_525,        "all"),
1062     ENUM("bt601-6-625", CS_BT601_6_625,        "all"),
1063     ENUM("bt709",       CS_BT709,              "all"),
1064     ENUM("smpte170m",   CS_SMPTE170M,          "all"),
1065     ENUM("smpte240m",   CS_SMPTE240M,          "all"),
1066     ENUM("bt2020",      CS_BT2020,             "all"),
1067
1068     { "space",      "Output colorspace",
1069       OFFSET(user_csp),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED },
1070       AVCOL_SPC_RGB, AVCOL_SPC_NB - 1, FLAGS,  "csp"},
1071     ENUM("bt709",       AVCOL_SPC_BT709,       "csp"),
1072     ENUM("fcc",         AVCOL_SPC_FCC,         "csp"),
1073     ENUM("bt470bg",     AVCOL_SPC_BT470BG,     "csp"),
1074     ENUM("smpte170m",   AVCOL_SPC_SMPTE170M,   "csp"),
1075     ENUM("smpte240m",   AVCOL_SPC_SMPTE240M,   "csp"),
1076     ENUM("ycgco",       AVCOL_SPC_YCGCO,       "csp"),
1077     ENUM("bt2020ncl",   AVCOL_SPC_BT2020_NCL,  "csp"),
1078
1079     { "range",      "Output color range",
1080       OFFSET(user_rng),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED },
1081       AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED, AVCOL_RANGE_NB - 1, FLAGS, "rng" },
1082     ENUM("tv",          AVCOL_RANGE_MPEG,      "rng"),
1083     ENUM("mpeg",        AVCOL_RANGE_MPEG,      "rng"),
1084     ENUM("pc",          AVCOL_RANGE_JPEG,      "rng"),
1085     ENUM("jpeg",        AVCOL_RANGE_JPEG,      "rng"),
1086
1087     { "primaries",  "Output color primaries",
1088       OFFSET(user_prm),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED },
1089       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "prm" },
1090     ENUM("bt709",        AVCOL_PRI_BT709,      "prm"),
1091     ENUM("bt470m",       AVCOL_PRI_BT470M,     "prm"),
1092     ENUM("bt470bg",      AVCOL_PRI_BT470BG,    "prm"),
1093     ENUM("smpte170m",    AVCOL_PRI_SMPTE170M,  "prm"),
1094     ENUM("smpte240m",    AVCOL_PRI_SMPTE240M,  "prm"),
1095     ENUM("film",         AVCOL_PRI_FILM,       "prm"),
1096     ENUM("smpte431",     AVCOL_PRI_SMPTE431,   "prm"),
1097     ENUM("smpte432",     AVCOL_PRI_SMPTE432,   "prm"),
1098     ENUM("bt2020",       AVCOL_PRI_BT2020,     "prm"),
1099
1100     { "trc",        "Output transfer characteristics",
1101       OFFSET(user_trc),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED },
1102       AVCOL_TRC_RESERVED0, AVCOL_TRC_NB - 1, FLAGS, "trc" },
1103     ENUM("bt709",        AVCOL_TRC_BT709,        "trc"),
1104     ENUM("bt470m",       AVCOL_TRC_GAMMA22,      "trc"),
1105     ENUM("gamma22",      AVCOL_TRC_GAMMA22,      "trc"),
1106     ENUM("bt470bg",      AVCOL_TRC_GAMMA28,      "trc"),
1107     ENUM("gamma28",      AVCOL_TRC_GAMMA28,      "trc"),
1108     ENUM("smpte170m",    AVCOL_TRC_SMPTE170M,    "trc"),
1109     ENUM("smpte240m",    AVCOL_TRC_SMPTE240M,    "trc"),
1110     ENUM("srgb",         AVCOL_TRC_IEC61966_2_1, "trc"),
1111     ENUM("iec61966-2-1", AVCOL_TRC_IEC61966_2_1, "trc"),
1112     ENUM("xvycc",        AVCOL_TRC_IEC61966_2_4, "trc"),
1113     ENUM("iec61966-2-4", AVCOL_TRC_IEC61966_2_4, "trc"),
1114     ENUM("bt2020-10",    AVCOL_TRC_BT2020_10,    "trc"),
1115     ENUM("bt2020-12",    AVCOL_TRC_BT2020_12,    "trc"),
1116
1117     { "format",   "Output pixel format",
1118       OFFSET(user_format), AV_OPT_TYPE_INT,  { .i64 = AV_PIX_FMT_NONE },
1119       AV_PIX_FMT_NONE, AV_PIX_FMT_GBRAP12LE, FLAGS, "fmt" },
1120     ENUM("yuv420p",   AV_PIX_FMT_YUV420P,   "fmt"),
1121     ENUM("yuv420p10", AV_PIX_FMT_YUV420P10, "fmt"),
1122     ENUM("yuv420p12", AV_PIX_FMT_YUV420P12, "fmt"),
1123     ENUM("yuv422p",   AV_PIX_FMT_YUV422P,   "fmt"),
1124     ENUM("yuv422p10", AV_PIX_FMT_YUV422P10, "fmt"),
1125     ENUM("yuv422p12", AV_PIX_FMT_YUV422P12, "fmt"),
1126     ENUM("yuv444p",   AV_PIX_FMT_YUV444P,   "fmt"),
1127     ENUM("yuv444p10", AV_PIX_FMT_YUV444P10, "fmt"),
1128     ENUM("yuv444p12", AV_PIX_FMT_YUV444P12, "fmt"),
1129
1130     { "fast",     "Ignore primary chromaticity and gamma correction",
1131       OFFSET(fast_mode), AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0    },
1132       0, 1, FLAGS },
1133
1134     { "dither",   "Dithering mode",
1135       OFFSET(dither), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = DITHER_NONE },
1136       DITHER_NONE, DITHER_NB - 1, FLAGS, "dither" },
1137     ENUM("none", DITHER_NONE, "dither"),
1138     ENUM("fsb",  DITHER_FSB,  "dither"),
1139
1140     { "wpadapt", "Whitepoint adaptation method",
1141       OFFSET(wp_adapt), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = WP_ADAPT_BRADFORD },
1142       WP_ADAPT_BRADFORD, NB_WP_ADAPT - 1, FLAGS, "wpadapt" },
1143     ENUM("bradford", WP_ADAPT_BRADFORD, "wpadapt"),
1144     ENUM("vonkries", WP_ADAPT_VON_KRIES, "wpadapt"),
1145     ENUM("identity", WP_ADAPT_IDENTITY, "wpadapt"),
1146
1147     { "iall",       "Set all input color properties together",
1148       OFFSET(user_iall),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = CS_UNSPECIFIED },
1149       CS_UNSPECIFIED, CS_NB - 1, FLAGS, "all" },
1150     { "ispace",     "Input colorspace",
1151       OFFSET(user_icsp),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED },
1152       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "csp" },
1153     { "irange",     "Input color range",
1154       OFFSET(user_irng),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED },
1155       AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED, AVCOL_RANGE_NB - 1, FLAGS, "rng" },
1156     { "iprimaries", "Input color primaries",
1157       OFFSET(user_iprm),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED },
1158       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "prm" },
1159     { "itrc",       "Input transfer characteristics",
1160       OFFSET(user_itrc),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED },
1161       AVCOL_TRC_RESERVED0, AVCOL_TRC_NB - 1, FLAGS, "trc" },
1162
1163     { NULL }
1164 };
1165
1166 AVFILTER_DEFINE_CLASS(colorspace);
1167
1168 static const AVFilterPad inputs[] = {
1169     {
1170         .name         = "default",
1171         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1172         .filter_frame = filter_frame,
1173     },
1174     { NULL }
1175 };
1176
1177 static const AVFilterPad outputs[] = {
1178     {
1179         .name         = "default",
1180         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1181         .config_props = config_props,
1182     },
1183     { NULL }
1184 };
1185
1186 AVFilter ff_vf_colorspace = {
1187     .name            = "colorspace",
1188     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert between colorspaces."),
1189     .init            = init,
1190     .uninit          = uninit,
1191     .query_formats   = query_formats,
1192     .priv_size       = sizeof(ColorSpaceContext),
1193     .priv_class      = &colorspace_class,
1194     .inputs          = inputs,
1195     .outputs         = outputs,
1196     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1197 };