libavfilter/vf_premultiply.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2016 Paul B Mahol
   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 #include "libavutil/imgutils.h"
  22 #include "libavutil/pixdesc.h"
  23 #include "libavutil/opt.h"
  24 #include "avfilter.h"
  25 #include "formats.h"
  26 #include "framesync.h"
  27 #include "internal.h"
  28 #include "video.h"
  29
  30 typedef struct PreMultiplyContext {
  31     const AVClass *class;
  32     int width[4], height[4];
  33     int linesize[4];
  34     int nb_planes;
  35     int planes;
  36     int half, depth, offset;
  37     FFFrameSync fs;
  38
  39     void (*premultiply[4])(const uint8_t *msrc, const uint8_t *asrc,
  40                            uint8_t *dst,
  41                            ptrdiff_t mlinesize, ptrdiff_t alinesize,
  42                            ptrdiff_t dlinesize,
  43                            int w, int h,
  44                            int half, int shift, int offset);
  45 } PreMultiplyContext;
  46
  47 #define OFFSET(x) offsetof(PreMultiplyContext, x)
  48 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  49
  50 static const AVOption premultiply_options[] = {
  51     { "planes", "set planes", OFFSET(planes), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64=0xF}, 0, 0xF, FLAGS },
  52     { NULL }
  53 };
  54
  55 AVFILTER_DEFINE_CLASS(premultiply);
  56
  57 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  58 {
  59     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  60         AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
  61         AV_PIX_FMT_YUV444P9, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
  62         AV_PIX_FMT_YUV444P12, AV_PIX_FMT_YUV444P14,
  63         AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  64         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
  65         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
  66         AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GRAY10, AV_PIX_FMT_GRAY12, AV_PIX_FMT_GRAY16,
  67         AV_PIX_FMT_NONE
  68     };
  69
  70     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
  71 }
  72
  73 static void premultiply8(const uint8_t *msrc, const uint8_t *asrc,
  74                          uint8_t *dst,
  75                          ptrdiff_t mlinesize, ptrdiff_t alinesize,
  76                          ptrdiff_t dlinesize,
  77                          int w, int h,
  78                          int half, int shift, int offset)
  79 {
  80     int x, y;
  81
  82     for (y = 0; y < h; y++) {
  83         for (x = 0; x < w; x++) {
  84             dst[x] = ((msrc[x] * (((asrc[x] >> 1) & 1) + asrc[x])) + 128) >> 8;
  85         }
  86
  87         dst  += dlinesize;
  88         msrc += mlinesize;
  89         asrc += alinesize;
  90     }
  91 }
  92
  93 static void premultiply8yuv(const uint8_t *msrc, const uint8_t *asrc,
  94                             uint8_t *dst,
  95                             ptrdiff_t mlinesize, ptrdiff_t alinesize,
  96                             ptrdiff_t dlinesize,
  97                             int w, int h,
  98                             int half, int shift, int offset)
  99 {
 100     int x, y;
 101
 102     for (y = 0; y < h; y++) {
 103         for (x = 0; x < w; x++) {
 104             dst[x] = ((((msrc[x] - 128) * (((asrc[x] >> 1) & 1) + asrc[x]))) >> 8) + 128;
 105         }
 106
 107         dst  += dlinesize;
 108         msrc += mlinesize;
 109         asrc += alinesize;
 110     }
 111 }
 112
 113 static void premultiply8offset(const uint8_t *msrc, const uint8_t *asrc,
 114                                uint8_t *dst,
 115                                ptrdiff_t mlinesize, ptrdiff_t alinesize,
 116                                ptrdiff_t dlinesize,
 117                                int w, int h,
 118                                int half, int shift, int offset)
 119 {
 120     int x, y;
 121
 122     for (y = 0; y < h; y++) {
 123         for (x = 0; x < w; x++) {
 124             dst[x] = ((((msrc[x] - offset) * (((asrc[x] >> 1) & 1) + asrc[x])) + 128) >> 8) + offset;
 125         }
 126
 127         dst  += dlinesize;
 128         msrc += mlinesize;
 129         asrc += alinesize;
 130     }
 131 }
 132
 133 static void premultiply16(const uint8_t *mmsrc, const uint8_t *aasrc,
 134                           uint8_t *ddst,
 135                           ptrdiff_t mlinesize, ptrdiff_t alinesize,
 136                           ptrdiff_t dlinesize,
 137                           int w, int h,
 138                           int half, int shift, int offset)
 139 {
 140     const uint16_t *msrc = (const uint16_t *)mmsrc;
 141     const uint16_t *asrc = (const uint16_t *)aasrc;
 142     uint16_t *dst = (uint16_t *)ddst;
 143     int x, y;
 144
 145     for (y = 0; y < h; y++) {
 146         for (x = 0; x < w; x++) {
 147             dst[x] = ((msrc[x] * (((asrc[x] >> 1) & 1) + asrc[x])) + half) >> shift;
 148         }
 149
 150         dst  += dlinesize / 2;
 151         msrc += mlinesize / 2;
 152         asrc += alinesize / 2;
 153     }
 154 }
 155
 156 static void premultiply16yuv(const uint8_t *mmsrc, const uint8_t *aasrc,
 157                              uint8_t *ddst,
 158                              ptrdiff_t mlinesize, ptrdiff_t alinesize,
 159                              ptrdiff_t dlinesize,
 160                              int w, int h,
 161                              int half, int shift, int offset)
 162 {
 163     const uint16_t *msrc = (const uint16_t *)mmsrc;
 164     const uint16_t *asrc = (const uint16_t *)aasrc;
 165     uint16_t *dst = (uint16_t *)ddst;
 166     int x, y;
 167
 168     for (y = 0; y < h; y++) {
 169         for (x = 0; x < w; x++) {
 170             dst[x] = ((((msrc[x] - half) * (((asrc[x] >> 1) & 1) + asrc[x]))) >> shift) + half;
 171         }
 172
 173         dst  += dlinesize / 2;
 174         msrc += mlinesize / 2;
 175         asrc += alinesize / 2;
 176     }
 177 }
 178
 179 static void premultiply16offset(const uint8_t *mmsrc, const uint8_t *aasrc,
 180                                 uint8_t *ddst,
 181                                 ptrdiff_t mlinesize, ptrdiff_t alinesize,
 182                                 ptrdiff_t dlinesize,
 183                                 int w, int h,
 184                                 int half, int shift, int offset)
 185 {
 186     const uint16_t *msrc = (const uint16_t *)mmsrc;
 187     const uint16_t *asrc = (const uint16_t *)aasrc;
 188     uint16_t *dst = (uint16_t *)ddst;
 189     int x, y;
 190
 191     for (y = 0; y < h; y++) {
 192         for (x = 0; x < w; x++) {
 193             dst[x] = ((((msrc[x] - offset) * (((asrc[x] >> 1) & 1) + asrc[x])) + half) >> shift) + offset;
 194         }
 195
 196         dst  += dlinesize / 2;
 197         msrc += mlinesize / 2;
 198         asrc += alinesize / 2;
 199     }
 200 }
 201
 202 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
 203 {
 204     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
 205     PreMultiplyContext *s = fs->opaque;
 206     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 207     AVFrame *out, *base, *alpha;
 208     int ret;
 209
 210     if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 0, &base,  0)) < 0 ||
 211         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 1, &alpha, 0)) < 0)
 212         return ret;
 213
 214     if (ctx->is_disabled) {
 215         out = av_frame_clone(base);
 216         if (!out)
 217             return AVERROR(ENOMEM);
 218     } else {
 219         int p, full, limited;
 220
 221         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 222         if (!out)
 223             return AVERROR(ENOMEM);
 224         av_frame_copy_props(out, base);
 225
 226         full = base->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
 227         limited = base->color_range == AVCOL_RANGE_MPEG;
 228
 229         switch (outlink->format) {
 230         case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 231             s->premultiply[0] = full ? premultiply8 : premultiply8offset;
 232             s->premultiply[1] = premultiply8yuv;
 233             s->premultiply[2] = premultiply8yuv;
 234             break;
 235         case AV_PIX_FMT_YUVJ444P:
 236             s->premultiply[0] = premultiply8;
 237             s->premultiply[1] = premultiply8yuv;
 238             s->premultiply[2] = premultiply8yuv;
 239             break;
 240         case AV_PIX_FMT_GBRP:
 241             s->premultiply[0] = limited ? premultiply8offset : premultiply8;
 242             s->premultiply[1] = limited ? premultiply8offset : premultiply8;
 243             s->premultiply[2] = limited ? premultiply8offset : premultiply8;
 244             break;
 245         case AV_PIX_FMT_YUV444P9:
 246         case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 247         case AV_PIX_FMT_YUV444P12:
 248         case AV_PIX_FMT_YUV444P14:
 249         case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
 250             s->premultiply[0] = full ? premultiply16 : premultiply16offset;
 251             s->premultiply[1] = premultiply16yuv;
 252             s->premultiply[2] = premultiply16yuv;
 253             break;
 254         case AV_PIX_FMT_GBRP9:
 255         case AV_PIX_FMT_GBRP10:
 256         case AV_PIX_FMT_GBRP12:
 257         case AV_PIX_FMT_GBRP14:
 258         case AV_PIX_FMT_GBRP16:
 259             s->premultiply[0] = limited ? premultiply16offset : premultiply16;
 260             s->premultiply[1] = limited ? premultiply16offset : premultiply16;
 261             s->premultiply[2] = limited ? premultiply16offset : premultiply16;
 262             break;
 263         case AV_PIX_FMT_GRAY8:
 264             s->premultiply[0] = limited ? premultiply8offset : premultiply8;
 265             break;
 266         case AV_PIX_FMT_GRAY10:
 267         case AV_PIX_FMT_GRAY12:
 268         case AV_PIX_FMT_GRAY16:
 269             s->premultiply[0] = limited ? premultiply16offset : premultiply16;
 270             break;
 271         }
 272
 273         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 274             if (!((1 << p) & s->planes)) {
 275                 av_image_copy_plane(out->data[p], out->linesize[p], base->data[p], base->linesize[p],
 276                                     s->linesize[p], s->height[p]);
 277                 continue;
 278             }
 279
 280             s->premultiply[p](base->data[p], alpha->data[0],
 281                               out->data[p],
 282                               base->linesize[p], alpha->linesize[0],
 283                               out->linesize[p],
 284                               s->width[p], s->height[p],
 285                               s->half, s->depth, s->offset);
 286         }
 287     }
 288     out->pts = av_rescale_q(base->pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 289
 290     return ff_filter_frame(outlink, out);
 291 }
 292
 293 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 294 {
 295     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 296     PreMultiplyContext *s = ctx->priv;
 297     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 298     int vsub, hsub, ret;
 299
 300     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 301
 302     if ((ret = av_image_fill_linesizes(s->linesize, inlink->format, inlink->w)) < 0)
 303         return ret;
 304
 305     hsub = desc->log2_chroma_w;
 306     vsub = desc->log2_chroma_h;
 307     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub);
 308     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
 309     s->width[1]  = s->width[2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, hsub);
 310     s->width[0]  = s->width[3]  = inlink->w;
 311
 312     s->depth = desc->comp[0].depth;
 313     s->half = (1 << s->depth) / 2;
 314     s->offset = 16 << (s->depth - 8);
 315
 316     return 0;
 317 }
 318
 319 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 320 {
 321     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 322     PreMultiplyContext *s = ctx->priv;
 323     AVFilterLink *base = ctx->inputs[0];
 324     AVFilterLink *alpha = ctx->inputs[1];
 325     FFFrameSyncIn *in;
 326     int ret;
 327
 328     if (base->format != alpha->format) {
 329         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "inputs must be of same pixel format\n");
 330         return AVERROR(EINVAL);
 331     }
 332     if (base->w                       != alpha->w ||
 333         base->h                       != alpha->h) {
 334         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "First input link %s parameters "
 335                "(size %dx%d) do not match the corresponding "
 336                "second input link %s parameters (%dx%d) ",
 337                ctx->input_pads[0].name, base->w, base->h,
 338                ctx->input_pads[1].name, alpha->w, alpha->h);
 339         return AVERROR(EINVAL);
 340     }
 341
 342     outlink->w = base->w;
 343     outlink->h = base->h;
 344     outlink->time_base = base->time_base;
 345     outlink->sample_aspect_ratio = base->sample_aspect_ratio;
 346     outlink->frame_rate = base->frame_rate;
 347
 348     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, 2)) < 0)
 349         return ret;
 350
 351     in = s->fs.in;
 352     in[0].time_base = base->time_base;
 353     in[1].time_base = alpha->time_base;
 354     in[0].sync   = 1;
 355     in[0].before = EXT_STOP;
 356     in[0].after  = EXT_INFINITY;
 357     in[1].sync   = 1;
 358     in[1].before = EXT_STOP;
 359     in[1].after  = EXT_INFINITY;
 360     s->fs.opaque   = s;
 361     s->fs.on_event = process_frame;
 362
 363     return ff_framesync_configure(&s->fs);
 364 }
 365
 366 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 367 {
 368     PreMultiplyContext *s = inlink->dst->priv;
 369     return ff_framesync_filter_frame(&s->fs, inlink, buf);
 370 }
 371
 372 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 373 {
 374     PreMultiplyContext *s = outlink->src->priv;
 375     return ff_framesync_request_frame(&s->fs, outlink);
 376 }
 377
 378 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 379 {
 380     PreMultiplyContext *s = ctx->priv;
 381
 382     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 383 }
 384
 385 static const AVFilterPad premultiply_inputs[] = {
 386     {
 387         .name         = "main",
 388         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 389         .filter_frame = filter_frame,
 390         .config_props = config_input,
 391     },
 392     {
 393         .name         = "alpha",
 394         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 395         .filter_frame = filter_frame,
 396     },
 397     { NULL }
 398 };
 399
 400 static const AVFilterPad premultiply_outputs[] = {
 401     {
 402         .name          = "default",
 403         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 404         .config_props  = config_output,
 405         .request_frame = request_frame,
 406     },
 407     { NULL }
 408 };
 409
 410 AVFilter ff_vf_premultiply = {
 411     .name          = "premultiply",
 412     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("PreMultiply first stream with first plane of second stream."),
 413     .priv_size     = sizeof(PreMultiplyContext),
 414     .uninit        = uninit,
 415     .query_formats = query_formats,
 416     .inputs        = premultiply_inputs,
 417     .outputs       = premultiply_outputs,
 418     .priv_class    = &premultiply_class,
 419     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 420 };