libavfilter/vf_gradfun.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2010 Nolan Lum <nol888@gmail.com>
   3  * Copyright (c) 2009 Loren Merritt <lorenm@u.washignton.edu>
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * gradfun debanding filter, ported from MPlayer
  25  * libmpcodecs/vf_gradfun.c
  26  *
  27  * Apply a boxblur debanding algorithm (based on the gradfun2db
  28  * Avisynth filter by prunedtree).
  29  * Foreach pixel, if it's within threshold of the blurred value, make it closer.
  30  * So now we have a smoothed and higher bitdepth version of all the shallow
  31  * gradients, while leaving detailed areas untouched.
  32  * Dither it back to 8bit.
  33  */
  34
  35 #include "libavutil/imgutils.h"
  36 #include "libavutil/cpu.h"
  37 #include "libavutil/pixdesc.h"
  38 #include "avfilter.h"
  39 #include "gradfun.h"
  40
  41 DECLARE_ALIGNED(16, static const uint16_t, dither)[8][8] = {
  42     {0x00,0x60,0x18,0x78,0x06,0x66,0x1E,0x7E},
  43     {0x40,0x20,0x58,0x38,0x46,0x26,0x5E,0x3E},
  44     {0x10,0x70,0x08,0x68,0x16,0x76,0x0E,0x6E},
  45     {0x50,0x30,0x48,0x28,0x56,0x36,0x4E,0x2E},
  46     {0x04,0x64,0x1C,0x7C,0x02,0x62,0x1A,0x7A},
  47     {0x44,0x24,0x5C,0x3C,0x42,0x22,0x5A,0x3A},
  48     {0x14,0x74,0x0C,0x6C,0x12,0x72,0x0A,0x6A},
  49     {0x54,0x34,0x4C,0x2C,0x52,0x32,0x4A,0x2A},
  50 };
  51
  52 void ff_gradfun_filter_line_c(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint16_t *dc, int width, int thresh, const uint16_t *dithers)
  53 {
  54     int x;
  55     for (x = 0; x < width; x++, dc += x & 1) {
  56         int pix = src[x] << 7;
  57         int delta = dc[0] - pix;
  58         int m = abs(delta) * thresh >> 16;
  59         m = FFMAX(0, 127 - m);
  60         m = m * m * delta >> 14;
  61         pix += m + dithers[x & 7];
  62         dst[x] = av_clip_uint8(pix >> 7);
  63     }
  64 }
  65
  66 void ff_gradfun_blur_line_c(uint16_t *dc, uint16_t *buf, uint16_t *buf1, uint8_t *src, int src_linesize, int width)
  67 {
  68     int x, v, old;
  69     for (x = 0; x < width; x++) {
  70         v = buf1[x] + src[2 * x] + src[2 * x + 1] + src[2 * x + src_linesize] + src[2 * x + 1 + src_linesize];
  71         old = buf[x];
  72         buf[x] = v;
  73         dc[x] = v - old;
  74     }
  75 }
  76
  77 static void filter(GradFunContext *ctx, uint8_t *dst, uint8_t *src, int width, int height, int dst_linesize, int src_linesize, int r)
  78 {
  79     int bstride = FFALIGN(width, 16) / 2;
  80     int y;
  81     uint32_t dc_factor = (1 << 21) / (r * r);
  82     uint16_t *dc = ctx->buf + 16;
  83     uint16_t *buf = ctx->buf + bstride + 32;
  84     int thresh = ctx->thresh;
  85
  86     memset(dc, 0, (bstride + 16) * sizeof(*buf));
  87     for (y = 0; y < r; y++)
  88         ctx->blur_line(dc, buf + y * bstride, buf + (y - 1) * bstride, src + 2 * y * src_linesize, src_linesize, width / 2);
  89     for (;;) {
  90         if (y < height - r) {
  91             int mod = ((y + r) / 2) % r;
  92             uint16_t *buf0 = buf + mod * bstride;
  93             uint16_t *buf1 = buf + (mod ? mod - 1 : r - 1) * bstride;
  94             int x, v;
  95             ctx->blur_line(dc, buf0, buf1, src + (y + r) * src_linesize, src_linesize, width / 2);
  96             for (x = v = 0; x < r; x++)
  97                 v += dc[x];
  98             for (; x < width / 2; x++) {
  99                 v += dc[x] - dc[x-r];
 100                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
 101             }
 102             for (; x < (width + r + 1) / 2; x++)
 103                 dc[x-r] = v * dc_factor >> 16;
 104             for (x = -r / 2; x < 0; x++)
 105                 dc[x] = dc[0];
 106         }
 107         if (y == r) {
 108             for (y = 0; y < r; y++)
 109                 ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
 110         }
 111         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
 112         if (++y >= height) break;
 113         ctx->filter_line(dst + y * dst_linesize, src + y * src_linesize, dc - r / 2, width, thresh, dither[y & 7]);
 114         if (++y >= height) break;
 115     }
 116 }
 117
 118 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
 119 {
 120     GradFunContext *gf = ctx->priv;
 121     float thresh = 1.2;
 122     int radius = 16;
 123     av_unused int cpu_flags = av_get_cpu_flags();
 124
 125     if (args)
 126         sscanf(args, "%f:%d", &thresh, &radius);
 127
 128     thresh = av_clipf(thresh, 0.51, 255);
 129     gf->thresh = (1 << 15) / thresh;
 130     gf->radius = av_clip((radius + 1) & ~1, 4, 32);
 131
 132     gf->blur_line = ff_gradfun_blur_line_c;
 133     gf->filter_line = ff_gradfun_filter_line_c;
 134
 135     if (HAVE_MMX && cpu_flags & AV_CPU_FLAG_MMX2)
 136         gf->filter_line = ff_gradfun_filter_line_mmx2;
 137     if (HAVE_SSSE3 && cpu_flags & AV_CPU_FLAG_SSSE3)
 138         gf->filter_line = ff_gradfun_filter_line_ssse3;
 139     if (HAVE_SSE && cpu_flags & AV_CPU_FLAG_SSE2)
 140         gf->blur_line = ff_gradfun_blur_line_sse2;
 141
 142     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "threshold:%.2f radius:%d\n", thresh, gf->radius);
 143
 144     return 0;
 145 }
 146
 147 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 148 {
 149     GradFunContext *gf = ctx->priv;
 150     av_freep(&gf->buf);
 151 }
 152
 153 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 154 {
 155     static const enum PixelFormat pix_fmts[] = {
 156         PIX_FMT_YUV410P,            PIX_FMT_YUV420P,
 157         PIX_FMT_GRAY8,              PIX_FMT_NV12,
 158         PIX_FMT_NV21,               PIX_FMT_YUV444P,
 159         PIX_FMT_YUV422P,            PIX_FMT_YUV411P,
 160         PIX_FMT_NONE
 161     };
 162
 163     avfilter_set_common_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
 164
 165     return 0;
 166 }
 167
 168 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 169 {
 170     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
 171     int hsub = av_pix_fmt_descriptors[inlink->format].log2_chroma_w;
 172     int vsub = av_pix_fmt_descriptors[inlink->format].log2_chroma_h;
 173
 174     gf->buf = av_mallocz((FFALIGN(inlink->w, 16) * (gf->radius + 1) / 2 + 32) * sizeof(uint16_t));
 175     if (!gf->buf)
 176         return AVERROR(ENOMEM);
 177
 178     gf->chroma_w = -((-inlink->w) >> hsub);
 179     gf->chroma_h = -((-inlink->h) >> vsub);
 180     gf->chroma_r = av_clip(((((gf->radius >> hsub) + (gf->radius >> vsub)) / 2 ) + 1) & ~1, 4, 32);
 181
 182     return 0;
 183 }
 184
 185 static void start_frame(AVFilterLink *inlink, AVFilterBufferRef *inpicref)
 186 {
 187     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 188     AVFilterBufferRef *outpicref;
 189
 190     if (inpicref->perms & AV_PERM_PRESERVE) {
 191         outpicref = avfilter_get_video_buffer(outlink, AV_PERM_WRITE, outlink->w, outlink->h);
 192         avfilter_copy_buffer_ref_props(outpicref, inpicref);
 193         outpicref->video->w = outlink->w;
 194         outpicref->video->h = outlink->h;
 195     } else
 196         outpicref = inpicref;
 197
 198     outlink->out_buf = outpicref;
 199     avfilter_start_frame(outlink, avfilter_ref_buffer(outpicref, ~0));
 200 }
 201
 202 static void null_draw_slice(AVFilterLink *link, int y, int h, int slice_dir) { }
 203
 204 static void end_frame(AVFilterLink *inlink)
 205 {
 206     GradFunContext *gf = inlink->dst->priv;
 207     AVFilterBufferRef *inpic = inlink->cur_buf;
 208     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 209     AVFilterBufferRef *outpic = outlink->out_buf;
 210     int p;
 211
 212     for (p = 0; p < 4 && inpic->data[p]; p++) {
 213         int w = inlink->w;
 214         int h = inlink->h;
 215         int r = gf->radius;
 216         if (p) {
 217             w = gf->chroma_w;
 218             h = gf->chroma_h;
 219             r = gf->chroma_r;
 220         }
 221
 222         if (FFMIN(w, h) > 2 * r)
 223             filter(gf, outpic->data[p], inpic->data[p], w, h, outpic->linesize[p], inpic->linesize[p], r);
 224         else if (outpic->data[p] != inpic->data[p])
 225             av_image_copy_plane(outpic->data[p], outpic->linesize[p], inpic->data[p], inpic->linesize[p], w, h);
 226     }
 227
 228     avfilter_draw_slice(outlink, 0, inlink->h, 1);
 229     avfilter_end_frame(outlink);
 230     avfilter_unref_buffer(inpic);
 231     if (outpic != inpic)
 232         avfilter_unref_buffer(outpic);
 233 }
 234
 235 AVFilter avfilter_vf_gradfun = {
 236     .name          = "gradfun",
 237     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Debands video quickly using gradients."),
 238     .priv_size     = sizeof(GradFunContext),
 239     .init          = init,
 240     .uninit        = uninit,
 241     .query_formats = query_formats,
 242
 243     .inputs    = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 244                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 245                                     .config_props     = config_input,
 246                                     .start_frame      = start_frame,
 247                                     .draw_slice       = null_draw_slice,
 248                                     .end_frame        = end_frame,
 249                                     .min_perms        = AV_PERM_READ, },
 250                                   { .name = NULL}},
 251     .outputs   = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 252                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, },
 253                                   { .name = NULL}},
 254 };