libavfilter/vf_pp7.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2005 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  * Copyright (c) 2014 Arwa Arif <arwaarif1994@gmail.com>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10  * (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg 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
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  18  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  19  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Postprocessing filter - 7
  25  *
  26  * Originally written by Michael Niedermayer for the MPlayer
  27  * project, and ported by Arwa Arif for FFmpeg.
  28  */
  29
  30 #include "libavutil/avassert.h"
  31 #include "libavutil/imgutils.h"
  32 #include "libavutil/opt.h"
  33 #include "libavutil/pixdesc.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "vf_pp7.h"
  36
  37 enum mode {
  38     MODE_HARD,
  39     MODE_SOFT,
  40     MODE_MEDIUM
  41 };
  42
  43 #define OFFSET(x) offsetof(PP7Context, x)
  44 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  45 static const AVOption pp7_options[] = {
  46     { "qp", "force a constant quantizer parameter", OFFSET(qp), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, 64, FLAGS },
  47     { "mode", "set thresholding mode", OFFSET(mode), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = MODE_MEDIUM}, 0, 2, FLAGS, "mode" },
  48         { "hard",   "hard thresholding",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_HARD},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
  49         { "soft",   "soft thresholding",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_SOFT},   INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
  50         { "medium", "medium thresholding", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_MEDIUM}, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "mode" },
  51     { NULL }
  52 };
  53
  54 AVFILTER_DEFINE_CLASS(pp7);
  55
  56 DECLARE_ALIGNED(8, static const uint8_t, dither)[8][8] = {
  57     {  0,  48,  12,  60,   3,  51,  15,  63, },
  58     { 32,  16,  44,  28,  35,  19,  47,  31, },
  59     {  8,  56,   4,  52,  11,  59,   7,  55, },
  60     { 40,  24,  36,  20,  43,  27,  39,  23, },
  61     {  2,  50,  14,  62,   1,  49,  13,  61, },
  62     { 34,  18,  46,  30,  33,  17,  45,  29, },
  63     { 10,  58,   6,  54,   9,  57,   5,  53, },
  64     { 42,  26,  38,  22,  41,  25,  37,  21, },
  65 };
  66
  67 #define N0 4
  68 #define N1 5
  69 #define N2 10
  70 #define SN0 2
  71 #define SN1 2.2360679775
  72 #define SN2 3.16227766017
  73 #define N (1 << 16)
  74
  75 static const int factor[16] = {
  76     N / (N0 * N0), N / (N0 * N1), N / (N0 * N0), N / (N0 * N2),
  77     N / (N1 * N0), N / (N1 * N1), N / (N1 * N0), N / (N1 * N2),
  78     N / (N0 * N0), N / (N0 * N1), N / (N0 * N0), N / (N0 * N2),
  79     N / (N2 * N0), N / (N2 * N1), N / (N2 * N0), N / (N2 * N2),
  80 };
  81
  82 static void init_thres2(PP7Context *p)
  83 {
  84     int qp, i;
  85     int bias = 0; //FIXME
  86
  87     for (qp = 0; qp < 99; qp++) {
  88         for (i = 0; i < 16; i++) {
  89             p->thres2[qp][i] = ((i&1) ? SN2 : SN0) * ((i&4) ? SN2 : SN0) * FFMAX(1, qp) * (1<<2) - 1 - bias;
  90         }
  91     }
  92 }
  93
  94 static inline void dctA_c(int16_t *dst, uint8_t *src, int stride)
  95 {
  96     int i;
  97
  98     for (i = 0; i < 4; i++) {
  99         int s0 = src[0 * stride] + src[6 * stride];
 100         int s1 = src[1 * stride] + src[5 * stride];
 101         int s2 = src[2 * stride] + src[4 * stride];
 102         int s3 = src[3 * stride];
 103         int s = s3 + s3;
 104         s3 = s  - s0;
 105         s0 = s  + s0;
 106         s  = s2 + s1;
 107         s2 = s2 - s1;
 108         dst[0] = s0 + s;
 109         dst[2] = s0 - s;
 110         dst[1] = 2 * s3 +     s2;
 111         dst[3] =     s3 - 2 * s2;
 112         src++;
 113         dst += 4;
 114     }
 115 }
 116
 117 static void dctB_c(int16_t *dst, int16_t *src)
 118 {
 119     int i;
 120
 121     for (i = 0; i < 4; i++) {
 122         int s0 = src[0 * 4] + src[6 * 4];
 123         int s1 = src[1 * 4] + src[5 * 4];
 124         int s2 = src[2 * 4] + src[4 * 4];
 125         int s3 = src[3 * 4];
 126         int s = s3 + s3;
 127         s3 = s  - s0;
 128         s0 = s  + s0;
 129         s  = s2 + s1;
 130         s2 = s2 - s1;
 131         dst[0 * 4] = s0 + s;
 132         dst[2 * 4] = s0 - s;
 133         dst[1 * 4] = 2 * s3 +     s2;
 134         dst[3 * 4] =     s3 - 2 * s2;
 135         src++;
 136         dst++;
 137     }
 138 }
 139
 140 static int hardthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 141 {
 142     int i;
 143     int a;
 144
 145     a = src[0] * factor[0];
 146     for (i = 1; i < 16; i++) {
 147         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 148         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 149         int level = src[i];
 150         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2)
 151             a += level * factor[i];
 152     }
 153     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 154 }
 155
 156 static int mediumthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 157 {
 158     int i;
 159     int a;
 160
 161     a = src[0] * factor[0];
 162     for (i = 1; i < 16; i++) {
 163         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 164         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 165         int level = src[i];
 166         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 167             if (((unsigned)(level + 2 * threshold1)) > 2 * threshold2)
 168                 a += level * factor[i];
 169             else {
 170                 if (level > 0)
 171                     a += 2 * (level - (int)threshold1) * factor[i];
 172                 else
 173                     a += 2 * (level + (int)threshold1) * factor[i];
 174             }
 175         }
 176     }
 177     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 178 }
 179
 180 static int softthresh_c(PP7Context *p, int16_t *src, int qp)
 181 {
 182     int i;
 183     int a;
 184
 185     a = src[0] * factor[0];
 186     for (i = 1; i < 16; i++) {
 187         unsigned int threshold1 = p->thres2[qp][i];
 188         unsigned int threshold2 = threshold1 << 1;
 189         int level = src[i];
 190         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 191             if (level > 0)
 192                 a += (level - (int)threshold1) * factor[i];
 193             else
 194                 a += (level + (int)threshold1) * factor[i];
 195         }
 196     }
 197     return (a + (1 << 11)) >> 12;
 198 }
 199
 200 static void filter(PP7Context *p, uint8_t *dst, uint8_t *src,
 201                    int dst_stride, int src_stride,
 202                    int width, int height,
 203                    uint8_t *qp_store, int qp_stride, int is_luma)
 204 {
 205     int x, y;
 206     const int stride = is_luma ? p->temp_stride : ((width + 16 + 15) & (~15));
 207     uint8_t *p_src = p->src + 8 * stride;
 208     int16_t *block = (int16_t *)p->src;
 209     int16_t *temp  = (int16_t *)(p->src + 32);
 210
 211     if (!src || !dst) return;
 212     for (y = 0; y < height; y++) {
 213         int index = 8 + 8 * stride + y * stride;
 214         memcpy(p_src + index, src + y * src_stride, width);
 215         for (x = 0; x < 8; x++) {
 216             p_src[index         - x - 1]= p_src[index +         x    ];
 217             p_src[index + width + x    ]= p_src[index + width - x - 1];
 218         }
 219     }
 220     for (y = 0; y < 8; y++) {
 221         memcpy(p_src + (    7 - y     ) * stride, p_src + (    y + 8     ) * stride, stride);
 222         memcpy(p_src + (height + 8 + y) * stride, p_src + (height - y + 7) * stride, stride);
 223     }
 224     //FIXME (try edge emu)
 225
 226     for (y = 0; y < height; y++) {
 227         for (x = -8; x < 0; x += 4) {
 228             const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
 229             uint8_t *src  = p_src + index;
 230             int16_t *tp   = temp + 4 * x;
 231
 232             dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
 233         }
 234         for (x = 0; x < width; ) {
 235             const int qps = 3 + is_luma;
 236             int qp;
 237             int end = FFMIN(x + 8, width);
 238
 239             if (p->qp)
 240                 qp = p->qp;
 241             else {
 242                 qp = qp_store[ (FFMIN(x, width - 1) >> qps) + (FFMIN(y, height - 1) >> qps) * qp_stride];
 243                 qp = ff_norm_qscale(qp, p->qscale_type);
 244             }
 245             for (; x < end; x++) {
 246                 const int index = x + y * stride + (8 - 3) * (1 + stride) + 8; //FIXME silly offset
 247                 uint8_t *src = p_src + index;
 248                 int16_t *tp  = temp + 4 * x;
 249                 int v;
 250
 251                 if ((x & 3) == 0)
 252                     dctA_c(tp + 4 * 8, src, stride);
 253
 254                 p->dctB(block, tp);
 255
 256                 v = p->requantize(p, block, qp);
 257                 v = (v + dither[y & 7][x & 7]) >> 6;
 258                 if ((unsigned)v > 255)
 259                     v = (-v) >> 31;
 260                 dst[x + y * dst_stride] = v;
 261             }
 262         }
 263     }
 264 }
 265
 266 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 267 {
 268     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 269         AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUV422P,
 270         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUV411P,
 271         AV_PIX_FMT_YUV410P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,
 272         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
 273         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
 274         AV_PIX_FMT_GBRP,
 275         AV_PIX_FMT_GRAY8,    AV_PIX_FMT_NONE
 276     };
 277
 278     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
 279     if (!fmts_list)
 280         return AVERROR(ENOMEM);
 281     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
 282 }
 283
 284 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 285 {
 286     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 287     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 288     const int h = FFALIGN(inlink->h + 16, 16);
 289     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 290
 291     pp7->hsub = desc->log2_chroma_w;
 292     pp7->vsub = desc->log2_chroma_h;
 293
 294     pp7->temp_stride = FFALIGN(inlink->w + 16, 16);
 295     pp7->src = av_malloc_array(pp7->temp_stride,  (h + 8) * sizeof(uint8_t));
 296
 297     if (!pp7->src)
 298         return AVERROR(ENOMEM);
 299
 300     init_thres2(pp7);
 301
 302     switch (pp7->mode) {
 303         case 0: pp7->requantize = hardthresh_c; break;
 304         case 1: pp7->requantize = softthresh_c; break;
 305         default:
 306         case 2: pp7->requantize = mediumthresh_c; break;
 307     }
 308
 309     pp7->dctB = dctB_c;
 310
 311     if (ARCH_X86)
 312         ff_pp7_init_x86(pp7);
 313
 314     return 0;
 315 }
 316
 317 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 318 {
 319     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 320     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 321     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 322     AVFrame *out = in;
 323
 324     int qp_stride = 0;
 325     uint8_t *qp_table = NULL;
 326
 327     if (!pp7->qp)
 328         qp_table = av_frame_get_qp_table(in, &qp_stride, &pp7->qscale_type);
 329
 330     if (!ctx->is_disabled) {
 331         const int cw = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, pp7->hsub);
 332         const int ch = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, pp7->vsub);
 333
 334         /* get a new frame if in-place is not possible or if the dimensions
 335         * are not multiple of 8 */
 336         if (!av_frame_is_writable(in) || (inlink->w & 7) || (inlink->h & 7)) {
 337             const int aligned_w = FFALIGN(inlink->w, 8);
 338             const int aligned_h = FFALIGN(inlink->h, 8);
 339
 340             out = ff_get_video_buffer(outlink, aligned_w, aligned_h);
 341             if (!out) {
 342                 av_frame_free(&in);
 343                 return AVERROR(ENOMEM);
 344             }
 345             av_frame_copy_props(out, in);
 346             out->width = in->width;
 347             out->height = in->height;
 348         }
 349
 350         if (qp_table || pp7->qp) {
 351
 352             filter(pp7, out->data[0], in->data[0], out->linesize[0], in->linesize[0],
 353                    inlink->w, inlink->h, qp_table, qp_stride, 1);
 354             filter(pp7, out->data[1], in->data[1], out->linesize[1], in->linesize[1],
 355                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
 356             filter(pp7, out->data[2], in->data[2], out->linesize[2], in->linesize[2],
 357                    cw,        ch,        qp_table, qp_stride, 0);
 358             emms_c();
 359         }
 360     }
 361
 362     if (in != out) {
 363         if (in->data[3])
 364             av_image_copy_plane(out->data[3], out->linesize[3],
 365                                 in ->data[3], in ->linesize[3],
 366                                 inlink->w, inlink->h);
 367         av_frame_free(&in);
 368     }
 369     return ff_filter_frame(outlink, out);
 370 }
 371
 372 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 373 {
 374     PP7Context *pp7 = ctx->priv;
 375     av_freep(&pp7->src);
 376 }
 377
 378 static const AVFilterPad pp7_inputs[] = {
 379     {
 380         .name         = "default",
 381         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 382         .config_props = config_input,
 383         .filter_frame = filter_frame,
 384     },
 385     { NULL }
 386 };
 387
 388 static const AVFilterPad pp7_outputs[] = {
 389     {
 390         .name = "default",
 391         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 392     },
 393     { NULL }
 394 };
 395
 396 AVFilter ff_vf_pp7 = {
 397     .name            = "pp7",
 398     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply Postprocessing 7 filter."),
 399     .priv_size       = sizeof(PP7Context),
 400     .uninit          = uninit,
 401     .query_formats   = query_formats,
 402     .inputs          = pp7_inputs,
 403     .outputs         = pp7_outputs,
 404     .priv_class      = &pp7_class,
 405     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 406 };