libavfilter/vf_lut3d.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Clément Bœsch
   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  * 3D Lookup table filter
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/opt.h"
  27 #include "libavutil/file.h"
  28 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "libavutil/pixdesc.h"
  31 #include "libavutil/avstring.h"
  32 #include "avfilter.h"
  33 #include "drawutils.h"
  34 #include "dualinput.h"
  35 #include "formats.h"
  36 #include "internal.h"
  37 #include "video.h"
  38
  39 #define R 0
  40 #define G 1
  41 #define B 2
  42 #define A 3
  43
  44 enum interp_mode {
  45     INTERPOLATE_NEAREST,
  46     INTERPOLATE_TRILINEAR,
  47     INTERPOLATE_TETRAHEDRAL,
  48     NB_INTERP_MODE
  49 };
  50
  51 struct rgbvec {
  52     float r, g, b;
  53 };
  54
  55 /* 3D LUT don't often go up to level 32, but it is common to have a Hald CLUT
  56  * of 512x512 (64x64x64) */
  57 #define MAX_LEVEL 64
  58
  59 typedef struct LUT3DContext {
  60     const AVClass *class;
  61     int interpolation;          ///<interp_mode
  62     char *file;
  63     uint8_t rgba_map[4];
  64     int step;
  65     avfilter_action_func *interp;
  66     struct rgbvec lut[MAX_LEVEL][MAX_LEVEL][MAX_LEVEL];
  67     int lutsize;
  68 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
  69     uint8_t clut_rgba_map[4];
  70     int clut_step;
  71     int clut_is16bit;
  72     int clut_width;
  73     FFDualInputContext dinput;
  74 #endif
  75 } LUT3DContext;
  76
  77 typedef struct ThreadData {
  78     AVFrame *in, *out;
  79 } ThreadData;
  80
  81 #define OFFSET(x) offsetof(LUT3DContext, x)
  82 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  83 #define COMMON_OPTIONS \
  84     { "interp", "select interpolation mode", OFFSET(interpolation), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, 0, NB_INTERP_MODE-1, FLAGS, "interp_mode" }, \
  85         { "nearest",     "use values from the nearest defined points",            0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_NEAREST},     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
  86         { "trilinear",   "interpolate values using the 8 points defining a cube", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_TRILINEAR},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
  87         { "tetrahedral", "interpolate values using a tetrahedron",                0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=INTERPOLATE_TETRAHEDRAL}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "interp_mode" }, \
  88     { NULL }
  89
  90 static inline float lerpf(float v0, float v1, float f)
  91 {
  92     return v0 + (v1 - v0) * f;
  93 }
  94
  95 static inline struct rgbvec lerp(const struct rgbvec *v0, const struct rgbvec *v1, float f)
  96 {
  97     struct rgbvec v = {
  98         lerpf(v0->r, v1->r, f), lerpf(v0->g, v1->g, f), lerpf(v0->b, v1->b, f)
  99     };
 100     return v;
 101 }
 102
 103 #define NEAR(x) ((int)((x) + .5))
 104 #define PREV(x) ((int)(x))
 105 #define NEXT(x) (FFMIN((int)(x) + 1, lut3d->lutsize - 1))
 106
 107 /**
 108  * Get the nearest defined point
 109  */
 110 static inline struct rgbvec interp_nearest(const LUT3DContext *lut3d,
 111                                            const struct rgbvec *s)
 112 {
 113     return lut3d->lut[NEAR(s->r)][NEAR(s->g)][NEAR(s->b)];
 114 }
 115
 116 /**
 117  * Interpolate using the 8 vertices of a cube
 118  * @see https://en.wikipedia.org/wiki/Trilinear_interpolation
 119  */
 120 static inline struct rgbvec interp_trilinear(const LUT3DContext *lut3d,
 121                                              const struct rgbvec *s)
 122 {
 123     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
 124     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
 125     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
 126     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
 127     const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 128     const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 129     const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 130     const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 131     const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 132     const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 133     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
 134     const struct rgbvec c00  = lerp(&c000, &c100, d.r);
 135     const struct rgbvec c10  = lerp(&c010, &c110, d.r);
 136     const struct rgbvec c01  = lerp(&c001, &c101, d.r);
 137     const struct rgbvec c11  = lerp(&c011, &c111, d.r);
 138     const struct rgbvec c0   = lerp(&c00,  &c10,  d.g);
 139     const struct rgbvec c1   = lerp(&c01,  &c11,  d.g);
 140     const struct rgbvec c    = lerp(&c0,   &c1,   d.b);
 141     return c;
 142 }
 143
 144 /**
 145  * Tetrahedral interpolation. Based on code found in Truelight Software Library paper.
 146  * @see http://www.filmlight.ltd.uk/pdf/whitepapers/FL-TL-TN-0057-SoftwareLib.pdf
 147  */
 148 static inline struct rgbvec interp_tetrahedral(const LUT3DContext *lut3d,
 149                                                const struct rgbvec *s)
 150 {
 151     const int prev[] = {PREV(s->r), PREV(s->g), PREV(s->b)};
 152     const int next[] = {NEXT(s->r), NEXT(s->g), NEXT(s->b)};
 153     const struct rgbvec d = {s->r - prev[0], s->g - prev[1], s->b - prev[2]};
 154     const struct rgbvec c000 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][prev[2]];
 155     const struct rgbvec c111 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][next[2]];
 156     struct rgbvec c;
 157     if (d.r > d.g) {
 158         if (d.g > d.b) {
 159             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 160             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 161             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.g) * c100.r + (d.g-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
 162             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.g) * c100.g + (d.g-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
 163             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.g) * c100.b + (d.g-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
 164         } else if (d.r > d.b) {
 165             const struct rgbvec c100 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][prev[2]];
 166             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 167             c.r = (1-d.r) * c000.r + (d.r-d.b) * c100.r + (d.b-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
 168             c.g = (1-d.r) * c000.g + (d.r-d.b) * c100.g + (d.b-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
 169             c.b = (1-d.r) * c000.b + (d.r-d.b) * c100.b + (d.b-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
 170         } else {
 171             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 172             const struct rgbvec c101 = lut3d->lut[next[0]][prev[1]][next[2]];
 173             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.r) * c001.r + (d.r-d.g) * c101.r + (d.g) * c111.r;
 174             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.r) * c001.g + (d.r-d.g) * c101.g + (d.g) * c111.g;
 175             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.r) * c001.b + (d.r-d.g) * c101.b + (d.g) * c111.b;
 176         }
 177     } else {
 178         if (d.b > d.g) {
 179             const struct rgbvec c001 = lut3d->lut[prev[0]][prev[1]][next[2]];
 180             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 181             c.r = (1-d.b) * c000.r + (d.b-d.g) * c001.r + (d.g-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
 182             c.g = (1-d.b) * c000.g + (d.b-d.g) * c001.g + (d.g-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
 183             c.b = (1-d.b) * c000.b + (d.b-d.g) * c001.b + (d.g-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
 184         } else if (d.b > d.r) {
 185             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 186             const struct rgbvec c011 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][next[2]];
 187             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.b) * c010.r + (d.b-d.r) * c011.r + (d.r) * c111.r;
 188             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.b) * c010.g + (d.b-d.r) * c011.g + (d.r) * c111.g;
 189             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.b) * c010.b + (d.b-d.r) * c011.b + (d.r) * c111.b;
 190         } else {
 191             const struct rgbvec c010 = lut3d->lut[prev[0]][next[1]][prev[2]];
 192             const struct rgbvec c110 = lut3d->lut[next[0]][next[1]][prev[2]];
 193             c.r = (1-d.g) * c000.r + (d.g-d.r) * c010.r + (d.r-d.b) * c110.r + (d.b) * c111.r;
 194             c.g = (1-d.g) * c000.g + (d.g-d.r) * c010.g + (d.r-d.b) * c110.g + (d.b) * c111.g;
 195             c.b = (1-d.g) * c000.b + (d.g-d.r) * c010.b + (d.r-d.b) * c110.b + (d.b) * c111.b;
 196         }
 197     }
 198     return c;
 199 }
 200
 201 #define DEFINE_INTERP_FUNC(name, nbits)                                                             \
 202 static int interp_##nbits##_##name(AVFilterContext *ctx, void *arg, int jobnr, int nb_jobs)         \
 203 {                                                                                                   \
 204     int x, y;                                                                                       \
 205     const LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;                                                          \
 206     const ThreadData *td = arg;                                                                     \
 207     const AVFrame *in  = td->in;                                                                    \
 208     const AVFrame *out = td->out;                                                                   \
 209     const int direct = out == in;                                                                   \
 210     const int step = lut3d->step;                                                                   \
 211     const uint8_t r = lut3d->rgba_map[R];                                                           \
 212     const uint8_t g = lut3d->rgba_map[G];                                                           \
 213     const uint8_t b = lut3d->rgba_map[B];                                                           \
 214     const uint8_t a = lut3d->rgba_map[A];                                                           \
 215     const int slice_start = (in->height *  jobnr   ) / nb_jobs;                                     \
 216     const int slice_end   = (in->height * (jobnr+1)) / nb_jobs;                                     \
 217     uint8_t       *dstrow = out->data[0] + slice_start * out->linesize[0];                          \
 218     const uint8_t *srcrow = in ->data[0] + slice_start * in ->linesize[0];                          \
 219     const float scale = (1. / ((1<<nbits) - 1)) * (lut3d->lutsize - 1);                             \
 220                                                                                                     \
 221     for (y = slice_start; y < slice_end; y++) {                                                     \
 222         uint##nbits##_t *dst = (uint##nbits##_t *)dstrow;                                           \
 223         const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)srcrow;                               \
 224         for (x = 0; x < in->width * step; x += step) {                                              \
 225             const struct rgbvec scaled_rgb = {src[x + r] * scale,                                   \
 226                                               src[x + g] * scale,                                   \
 227                                               src[x + b] * scale};                                  \
 228             struct rgbvec vec = interp_##name(lut3d, &scaled_rgb);                                  \
 229             dst[x + r] = av_clip_uint##nbits(vec.r * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 230             dst[x + g] = av_clip_uint##nbits(vec.g * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 231             dst[x + b] = av_clip_uint##nbits(vec.b * (float)((1<<nbits) - 1));                      \
 232             if (!direct && step == 4)                                                               \
 233                 dst[x + a] = src[x + a];                                                            \
 234         }                                                                                           \
 235         dstrow += out->linesize[0];                                                                 \
 236         srcrow += in ->linesize[0];                                                                 \
 237     }                                                                                               \
 238     return 0;                                                                                       \
 239 }
 240
 241 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     8)
 242 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   8)
 243 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 8)
 244
 245 DEFINE_INTERP_FUNC(nearest,     16)
 246 DEFINE_INTERP_FUNC(trilinear,   16)
 247 DEFINE_INTERP_FUNC(tetrahedral, 16)
 248
 249 #define MAX_LINE_SIZE 512
 250
 251 static int skip_line(const char *p)
 252 {
 253     while (*p && av_isspace(*p))
 254         p++;
 255     return !*p || *p == '#';
 256 }
 257
 258 #define NEXT_LINE(loop_cond) do {                           \
 259     if (!fgets(line, sizeof(line), f)) {                    \
 260         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unexpected EOF\n");      \
 261         return AVERROR_INVALIDDATA;                         \
 262     }                                                       \
 263 } while (loop_cond)
 264
 265 /* Basically r g and b float values on each line, with a facultative 3DLUTSIZE
 266  * directive; seems to be generated by Davinci */
 267 static int parse_dat(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 268 {
 269     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 270     char line[MAX_LINE_SIZE];
 271     int i, j, k, size;
 272
 273     lut3d->lutsize = size = 33;
 274
 275     NEXT_LINE(skip_line(line));
 276     if (!strncmp(line, "3DLUTSIZE ", 10)) {
 277         size = strtol(line + 10, NULL, 0);
 278         if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
 279             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
 280             return AVERROR(EINVAL);
 281         }
 282         lut3d->lutsize = size;
 283         NEXT_LINE(skip_line(line));
 284     }
 285     for (k = 0; k < size; k++) {
 286         for (j = 0; j < size; j++) {
 287             for (i = 0; i < size; i++) {
 288                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 289                 if (k != 0 || j != 0 || i != 0)
 290                     NEXT_LINE(skip_line(line));
 291                 if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
 292                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 293             }
 294         }
 295     }
 296     return 0;
 297 }
 298
 299 /* Iridas format */
 300 static int parse_cube(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 301 {
 302     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 303     char line[MAX_LINE_SIZE];
 304     float min[3] = {0.0, 0.0, 0.0};
 305     float max[3] = {1.0, 1.0, 1.0};
 306
 307     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
 308         if (!strncmp(line, "LUT_3D_SIZE ", 12)) {
 309             int i, j, k;
 310             const int size = strtol(line + 12, NULL, 0);
 311
 312             if (size < 2 || size > MAX_LEVEL) {
 313                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large or invalid 3D LUT size\n");
 314                 return AVERROR(EINVAL);
 315             }
 316             lut3d->lutsize = size;
 317             for (k = 0; k < size; k++) {
 318                 for (j = 0; j < size; j++) {
 319                     for (i = 0; i < size; i++) {
 320                         struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];
 321
 322                         do {
 323                             NEXT_LINE(0);
 324                             if (!strncmp(line, "DOMAIN_", 7)) {
 325                                 float *vals = NULL;
 326                                 if      (!strncmp(line + 7, "MIN ", 4)) vals = min;
 327                                 else if (!strncmp(line + 7, "MAX ", 4)) vals = max;
 328                                 if (!vals)
 329                                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 330                                 sscanf(line + 11, "%f %f %f", vals, vals + 1, vals + 2);
 331                                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "min: %f %f %f | max: %f %f %f\n",
 332                                        min[0], min[1], min[2], max[0], max[1], max[2]);
 333                                 continue;
 334                             }
 335                         } while (skip_line(line));
 336                         if (sscanf(line, "%f %f %f", &vec->r, &vec->g, &vec->b) != 3)
 337                             return AVERROR_INVALIDDATA;
 338                         vec->r *= max[0] - min[0];
 339                         vec->g *= max[1] - min[1];
 340                         vec->b *= max[2] - min[2];
 341                     }
 342                 }
 343             }
 344             break;
 345         }
 346     }
 347     return 0;
 348 }
 349
 350 /* Assume 17x17x17 LUT with a 16-bit depth
 351  * FIXME: it seems there are various 3dl formats */
 352 static int parse_3dl(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 353 {
 354     char line[MAX_LINE_SIZE];
 355     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 356     int i, j, k;
 357     const int size = 17;
 358     const float scale = 16*16*16;
 359
 360     lut3d->lutsize = size;
 361     NEXT_LINE(skip_line(line));
 362     for (k = 0; k < size; k++) {
 363         for (j = 0; j < size; j++) {
 364             for (i = 0; i < size; i++) {
 365                 int r, g, b;
 366                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 367
 368                 NEXT_LINE(skip_line(line));
 369                 if (sscanf(line, "%d %d %d", &r, &g, &b) != 3)
 370                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 371                 vec->r = r / scale;
 372                 vec->g = g / scale;
 373                 vec->b = b / scale;
 374             }
 375         }
 376     }
 377     return 0;
 378 }
 379
 380 /* Pandora format */
 381 static int parse_m3d(AVFilterContext *ctx, FILE *f)
 382 {
 383     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 384     float scale;
 385     int i, j, k, size, in = -1, out = -1;
 386     char line[MAX_LINE_SIZE];
 387     uint8_t rgb_map[3] = {0, 1, 2};
 388
 389     while (fgets(line, sizeof(line), f)) {
 390         if      (!strncmp(line, "in",  2)) in  = strtol(line + 2, NULL, 0);
 391         else if (!strncmp(line, "out", 3)) out = strtol(line + 3, NULL, 0);
 392         else if (!strncmp(line, "values", 6)) {
 393             const char *p = line + 6;
 394 #define SET_COLOR(id) do {                  \
 395     while (av_isspace(*p))                  \
 396         p++;                                \
 397     switch (*p) {                           \
 398     case 'r': rgb_map[id] = 0; break;       \
 399     case 'g': rgb_map[id] = 1; break;       \
 400     case 'b': rgb_map[id] = 2; break;       \
 401     }                                       \
 402     while (*p && !av_isspace(*p))           \
 403         p++;                                \
 404 } while (0)
 405             SET_COLOR(0);
 406             SET_COLOR(1);
 407             SET_COLOR(2);
 408             break;
 409         }
 410     }
 411
 412     if (in == -1 || out == -1) {
 413         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "in and out must be defined\n");
 414         return AVERROR_INVALIDDATA;
 415     }
 416     if (in < 2 || out < 2 ||
 417         in  > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL ||
 418         out > MAX_LEVEL*MAX_LEVEL*MAX_LEVEL) {
 419         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "invalid in (%d) or out (%d)\n", in, out);
 420         return AVERROR_INVALIDDATA;
 421     }
 422     for (size = 1; size*size*size < in; size++);
 423     lut3d->lutsize = size;
 424     scale = 1. / (out - 1);
 425
 426     for (k = 0; k < size; k++) {
 427         for (j = 0; j < size; j++) {
 428             for (i = 0; i < size; i++) {
 429                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 430                 float val[3];
 431
 432                 NEXT_LINE(0);
 433                 if (sscanf(line, "%f %f %f", val, val + 1, val + 2) != 3)
 434                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 435                 vec->r = val[rgb_map[0]] * scale;
 436                 vec->g = val[rgb_map[1]] * scale;
 437                 vec->b = val[rgb_map[2]] * scale;
 438             }
 439         }
 440     }
 441     return 0;
 442 }
 443
 444 static void set_identity_matrix(LUT3DContext *lut3d, int size)
 445 {
 446     int i, j, k;
 447     const float c = 1. / (size - 1);
 448
 449     lut3d->lutsize = size;
 450     for (k = 0; k < size; k++) {
 451         for (j = 0; j < size; j++) {
 452             for (i = 0; i < size; i++) {
 453                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[k][j][i];
 454                 vec->r = k * c;
 455                 vec->g = j * c;
 456                 vec->b = i * c;
 457             }
 458         }
 459     }
 460 }
 461
 462 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 463 {
 464     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 465         AV_PIX_FMT_RGB24,  AV_PIX_FMT_BGR24,
 466         AV_PIX_FMT_RGBA,   AV_PIX_FMT_BGRA,
 467         AV_PIX_FMT_ARGB,   AV_PIX_FMT_ABGR,
 468         AV_PIX_FMT_0RGB,   AV_PIX_FMT_0BGR,
 469         AV_PIX_FMT_RGB0,   AV_PIX_FMT_BGR0,
 470         AV_PIX_FMT_RGB48,  AV_PIX_FMT_BGR48,
 471         AV_PIX_FMT_RGBA64, AV_PIX_FMT_BGRA64,
 472         AV_PIX_FMT_NONE
 473     };
 474     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 475     if (!fmts_list)
 476         return AVERROR(ENOMEM);
 477     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 478 }
 479
 480 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 481 {
 482     int is16bit = 0;
 483     LUT3DContext *lut3d = inlink->dst->priv;
 484     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 485
 486     switch (inlink->format) {
 487     case AV_PIX_FMT_RGB48:
 488     case AV_PIX_FMT_BGR48:
 489     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
 490     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
 491         is16bit = 1;
 492     }
 493
 494     ff_fill_rgba_map(lut3d->rgba_map, inlink->format);
 495     lut3d->step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> (3 + is16bit);
 496
 497 #define SET_FUNC(name) do {                             \
 498     if (is16bit) lut3d->interp = interp_16_##name;      \
 499     else         lut3d->interp = interp_8_##name;       \
 500 } while (0)
 501
 502     switch (lut3d->interpolation) {
 503     case INTERPOLATE_NEAREST:     SET_FUNC(nearest);        break;
 504     case INTERPOLATE_TRILINEAR:   SET_FUNC(trilinear);      break;
 505     case INTERPOLATE_TETRAHEDRAL: SET_FUNC(tetrahedral);    break;
 506     default:
 507         av_assert0(0);
 508     }
 509
 510     return 0;
 511 }
 512
 513 static AVFrame *apply_lut(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 514 {
 515     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 516     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 517     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 518     AVFrame *out;
 519     ThreadData td;
 520
 521     if (av_frame_is_writable(in)) {
 522         out = in;
 523     } else {
 524         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 525         if (!out) {
 526             av_frame_free(&in);
 527             return NULL;
 528         }
 529         av_frame_copy_props(out, in);
 530     }
 531
 532     td.in  = in;
 533     td.out = out;
 534     ctx->internal->execute(ctx, lut3d->interp, &td, NULL, FFMIN(outlink->h, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 535
 536     if (out != in)
 537         av_frame_free(&in);
 538
 539     return out;
 540 }
 541
 542 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 543 {
 544     AVFilterLink *outlink = inlink->dst->outputs[0];
 545     AVFrame *out = apply_lut(inlink, in);
 546     if (!out)
 547         return AVERROR(ENOMEM);
 548     return ff_filter_frame(outlink, out);
 549 }
 550
 551 #if CONFIG_LUT3D_FILTER
 552 static const AVOption lut3d_options[] = {
 553     { "file", "set 3D LUT file name", OFFSET(file), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, .flags = FLAGS },
 554     COMMON_OPTIONS
 555 };
 556
 557 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lut3d);
 558
 559 static av_cold int lut3d_init(AVFilterContext *ctx)
 560 {
 561     int ret;
 562     FILE *f;
 563     const char *ext;
 564     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 565
 566     if (!lut3d->file) {
 567         set_identity_matrix(lut3d, 32);
 568         return 0;
 569     }
 570
 571     f = fopen(lut3d->file, "r");
 572     if (!f) {
 573         ret = AVERROR(errno);
 574         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", lut3d->file, av_err2str(ret));
 575         return ret;
 576     }
 577
 578     ext = strrchr(lut3d->file, '.');
 579     if (!ext) {
 580         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to guess the format from the extension\n");
 581         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 582         goto end;
 583     }
 584     ext++;
 585
 586     if (!av_strcasecmp(ext, "dat")) {
 587         ret = parse_dat(ctx, f);
 588     } else if (!av_strcasecmp(ext, "3dl")) {
 589         ret = parse_3dl(ctx, f);
 590     } else if (!av_strcasecmp(ext, "cube")) {
 591         ret = parse_cube(ctx, f);
 592     } else if (!av_strcasecmp(ext, "m3d")) {
 593         ret = parse_m3d(ctx, f);
 594     } else {
 595         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unrecognized '.%s' file type\n", ext);
 596         ret = AVERROR(EINVAL);
 597     }
 598
 599     if (!ret && !lut3d->lutsize) {
 600         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "3D LUT is empty\n");
 601         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 602     }
 603
 604 end:
 605     fclose(f);
 606     return ret;
 607 }
 608
 609 static const AVFilterPad lut3d_inputs[] = {
 610     {
 611         .name         = "default",
 612         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 613         .filter_frame = filter_frame,
 614         .config_props = config_input,
 615     },
 616     { NULL }
 617 };
 618
 619 static const AVFilterPad lut3d_outputs[] = {
 620     {
 621         .name = "default",
 622         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 623     },
 624     { NULL }
 625 };
 626
 627 AVFilter ff_vf_lut3d = {
 628     .name          = "lut3d",
 629     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a 3D LUT."),
 630     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
 631     .init          = lut3d_init,
 632     .query_formats = query_formats,
 633     .inputs        = lut3d_inputs,
 634     .outputs       = lut3d_outputs,
 635     .priv_class    = &lut3d_class,
 636     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 637 };
 638 #endif
 639
 640 #if CONFIG_HALDCLUT_FILTER
 641
 642 static void update_clut(LUT3DContext *lut3d, const AVFrame *frame)
 643 {
 644     const uint8_t *data = frame->data[0];
 645     const int linesize  = frame->linesize[0];
 646     const int w = lut3d->clut_width;
 647     const int step = lut3d->clut_step;
 648     const uint8_t *rgba_map = lut3d->clut_rgba_map;
 649     const int level = lut3d->lutsize;
 650
 651 #define LOAD_CLUT(nbits) do {                                           \
 652     int i, j, k, x = 0, y = 0;                                          \
 653                                                                         \
 654     for (k = 0; k < level; k++) {                                       \
 655         for (j = 0; j < level; j++) {                                   \
 656             for (i = 0; i < level; i++) {                               \
 657                 const uint##nbits##_t *src = (const uint##nbits##_t *)  \
 658                     (data + y*linesize + x*step);                       \
 659                 struct rgbvec *vec = &lut3d->lut[i][j][k];              \
 660                 vec->r = src[rgba_map[0]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 661                 vec->g = src[rgba_map[1]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 662                 vec->b = src[rgba_map[2]] / (float)((1<<(nbits)) - 1);  \
 663                 if (++x == w) {                                         \
 664                     x = 0;                                              \
 665                     y++;                                                \
 666                 }                                                       \
 667             }                                                           \
 668         }                                                               \
 669     }                                                                   \
 670 } while (0)
 671
 672     if (!lut3d->clut_is16bit) LOAD_CLUT(8);
 673     else                      LOAD_CLUT(16);
 674 }
 675
 676
 677 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 678 {
 679     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 680     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 681     int ret;
 682
 683     outlink->w = ctx->inputs[0]->w;
 684     outlink->h = ctx->inputs[0]->h;
 685     outlink->time_base = ctx->inputs[0]->time_base;
 686     if ((ret = ff_dualinput_init(ctx, &lut3d->dinput)) < 0)
 687         return ret;
 688     return 0;
 689 }
 690
 691 static int filter_frame_hald(AVFilterLink *inlink, AVFrame *inpicref)
 692 {
 693     LUT3DContext *s = inlink->dst->priv;
 694     return ff_dualinput_filter_frame(&s->dinput, inlink, inpicref);
 695 }
 696
 697 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 698 {
 699     LUT3DContext *s = outlink->src->priv;
 700     return ff_dualinput_request_frame(&s->dinput, outlink);
 701 }
 702
 703 static int config_clut(AVFilterLink *inlink)
 704 {
 705     int size, level, w, h;
 706     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 707     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 708     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 709
 710     av_assert0(desc);
 711
 712     lut3d->clut_is16bit = 0;
 713     switch (inlink->format) {
 714     case AV_PIX_FMT_RGB48:
 715     case AV_PIX_FMT_BGR48:
 716     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
 717     case AV_PIX_FMT_BGRA64:
 718         lut3d->clut_is16bit = 1;
 719     }
 720
 721     lut3d->clut_step = av_get_padded_bits_per_pixel(desc) >> 3;
 722     ff_fill_rgba_map(lut3d->clut_rgba_map, inlink->format);
 723
 724     if (inlink->w > inlink->h)
 725         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding on the right (%dpx) of the "
 726                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->w - inlink->h);
 727     else if (inlink->w < inlink->h)
 728         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Padding at the bottom (%dpx) of the "
 729                "Hald CLUT will be ignored\n", inlink->h - inlink->w);
 730     lut3d->clut_width = w = h = FFMIN(inlink->w, inlink->h);
 731
 732     for (level = 1; level*level*level < w; level++);
 733     size = level*level*level;
 734     if (size != w) {
 735         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "The Hald CLUT width does not match the level\n");
 736         return AVERROR_INVALIDDATA;
 737     }
 738     av_assert0(w == h && w == size);
 739     level *= level;
 740     if (level > MAX_LEVEL) {
 741         const int max_clut_level = sqrt(MAX_LEVEL);
 742         const int max_clut_size  = max_clut_level*max_clut_level*max_clut_level;
 743         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Too large Hald CLUT "
 744                "(maximum level is %d, or %dx%d CLUT)\n",
 745                max_clut_level, max_clut_size, max_clut_size);
 746         return AVERROR(EINVAL);
 747     }
 748     lut3d->lutsize = level;
 749
 750     return 0;
 751 }
 752
 753 static AVFrame *update_apply_clut(AVFilterContext *ctx, AVFrame *main,
 754                                   const AVFrame *second)
 755 {
 756     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 757     update_clut(ctx->priv, second);
 758     return apply_lut(inlink, main);
 759 }
 760
 761 static av_cold int haldclut_init(AVFilterContext *ctx)
 762 {
 763     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 764     lut3d->dinput.process = update_apply_clut;
 765     return 0;
 766 }
 767
 768 static av_cold void haldclut_uninit(AVFilterContext *ctx)
 769 {
 770     LUT3DContext *lut3d = ctx->priv;
 771     ff_dualinput_uninit(&lut3d->dinput);
 772 }
 773
 774 static const AVOption haldclut_options[] = {
 775     { "shortest",   "force termination when the shortest input terminates", OFFSET(dinput.shortest),   AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
 776     { "repeatlast", "continue applying the last clut after eos",            OFFSET(dinput.repeatlast), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 1 }, 0, 1, FLAGS },
 777     COMMON_OPTIONS
 778 };
 779
 780 AVFILTER_DEFINE_CLASS(haldclut);
 781
 782 static const AVFilterPad haldclut_inputs[] = {
 783     {
 784         .name         = "main",
 785         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 786         .filter_frame = filter_frame_hald,
 787         .config_props = config_input,
 788     },{
 789         .name         = "clut",
 790         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 791         .filter_frame = filter_frame_hald,
 792         .config_props = config_clut,
 793     },
 794     { NULL }
 795 };
 796
 797 static const AVFilterPad haldclut_outputs[] = {
 798     {
 799         .name          = "default",
 800         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 801         .request_frame = request_frame,
 802         .config_props  = config_output,
 803     },
 804     { NULL }
 805 };
 806
 807 AVFilter ff_vf_haldclut = {
 808     .name          = "haldclut",
 809     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Adjust colors using a Hald CLUT."),
 810     .priv_size     = sizeof(LUT3DContext),
 811     .init          = haldclut_init,
 812     .uninit        = haldclut_uninit,
 813     .query_formats = query_formats,
 814     .inputs        = haldclut_inputs,
 815     .outputs       = haldclut_outputs,
 816     .priv_class    = &haldclut_class,
 817     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 818 };
 819 #endif