libavfilter/vf_unsharp.c

   1 /*
   2  * Original copyright (c) 2002 Remi Guyomarch <rguyom@pobox.com>
   3  * Port copyright (c) 2010 Daniel G. Taylor <dan@programmer-art.org>
   4  * Relicensed to the LGPL with permission from Remi Guyomarch.
   5  *
   6  * This file is part of Libav.
   7  *
   8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * blur / sharpen filter, ported to Libav from MPlayer
  26  * libmpcodecs/unsharp.c.
  27  *
  28  * This code is based on:
  29  *
  30  * An Efficient algorithm for Gaussian blur using finite-state machines
  31  * Frederick M. Waltz and John W. V. Miller
  32  *
  33  * SPIE Conf. on Machine Vision Systems for Inspection and Metrology VII
  34  * Originally published Boston, Nov 98
  35  *
  36  * http://www.engin.umd.umich.edu/~jwvm/ece581/21_GBlur.pdf
  37  */
  38
  39 #include "avfilter.h"
  40 #include "libavutil/common.h"
  41 #include "libavutil/mem.h"
  42 #include "libavutil/pixdesc.h"
  43
  44 #define MIN_SIZE 3
  45 #define MAX_SIZE 13
  46
  47 #define CHROMA_WIDTH(link)  -((-link->w) >> av_pix_fmt_descriptors[link->format].log2_chroma_w)
  48 #define CHROMA_HEIGHT(link) -((-link->h) >> av_pix_fmt_descriptors[link->format].log2_chroma_h)
  49
  50 typedef struct FilterParam {
  51     int msize_x;                             ///< matrix width
  52     int msize_y;                             ///< matrix height
  53     int amount;                              ///< effect amount
  54     int steps_x;                             ///< horizontal step count
  55     int steps_y;                             ///< vertical step count
  56     int scalebits;                           ///< bits to shift pixel
  57     int32_t halfscale;                       ///< amount to add to pixel
  58     uint32_t *sc[(MAX_SIZE * MAX_SIZE) - 1]; ///< finite state machine storage
  59 } FilterParam;
  60
  61 typedef struct {
  62     FilterParam luma;   ///< luma parameters (width, height, amount)
  63     FilterParam chroma; ///< chroma parameters (width, height, amount)
  64 } UnsharpContext;
  65
  66 static void unsharpen(uint8_t *dst, uint8_t *src, int dst_stride, int src_stride, int width, int height, FilterParam *fp)
  67 {
  68     uint32_t **sc = fp->sc;
  69     uint32_t sr[(MAX_SIZE * MAX_SIZE) - 1], tmp1, tmp2;
  70
  71     int32_t res;
  72     int x, y, z;
  73
  74     if (!fp->amount) {
  75         if (dst_stride == src_stride)
  76             memcpy(dst, src, src_stride * height);
  77         else
  78             for (y = 0; y < height; y++, dst += dst_stride, src += src_stride)
  79                 memcpy(dst, src, width);
  80         return;
  81     }
  82
  83     for (y = 0; y < 2 * fp->steps_y; y++)
  84         memset(sc[y], 0, sizeof(sc[y][0]) * (width + 2 * fp->steps_x));
  85
  86     for (y = -fp->steps_y; y < height + fp->steps_y; y++) {
  87         memset(sr, 0, sizeof(sr[0]) * (2 * fp->steps_x - 1));
  88         for (x = -fp->steps_x; x < width + fp->steps_x; x++) {
  89             tmp1 = x <= 0 ? src[0] : x >= width ? src[width-1] : src[x];
  90             for (z = 0; z < fp->steps_x * 2; z += 2) {
  91                 tmp2 = sr[z + 0] + tmp1; sr[z + 0] = tmp1;
  92                 tmp1 = sr[z + 1] + tmp2; sr[z + 1] = tmp2;
  93             }
  94             for (z = 0; z < fp->steps_y * 2; z += 2) {
  95                 tmp2 = sc[z + 0][x + fp->steps_x] + tmp1; sc[z + 0][x + fp->steps_x] = tmp1;
  96                 tmp1 = sc[z + 1][x + fp->steps_x] + tmp2; sc[z + 1][x + fp->steps_x] = tmp2;
  97             }
  98             if (x >= fp->steps_x && y >= fp->steps_y) {
  99                 uint8_t* srx = src - fp->steps_y * src_stride + x - fp->steps_x;
 100                 uint8_t* dsx = dst - fp->steps_y * dst_stride + x - fp->steps_x;
 101
 102                 res = (int32_t)*srx + ((((int32_t) * srx - (int32_t)((tmp1 + fp->halfscale) >> fp->scalebits)) * fp->amount) >> 16);
 103                 *dsx = av_clip_uint8(res);
 104             }
 105         }
 106         if (y >= 0) {
 107             dst += dst_stride;
 108             src += src_stride;
 109         }
 110     }
 111 }
 112
 113 static void set_filter_param(FilterParam *fp, int msize_x, int msize_y, double amount)
 114 {
 115     fp->msize_x = msize_x;
 116     fp->msize_y = msize_y;
 117     fp->amount = amount * 65536.0;
 118
 119     fp->steps_x = msize_x / 2;
 120     fp->steps_y = msize_y / 2;
 121     fp->scalebits = (fp->steps_x + fp->steps_y) * 2;
 122     fp->halfscale = 1 << (fp->scalebits - 1);
 123 }
 124
 125 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
 126 {
 127     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 128     int lmsize_x = 5, cmsize_x = 0;
 129     int lmsize_y = 5, cmsize_y = 0;
 130     double lamount = 1.0f, camount = 0.0f;
 131
 132     if (args)
 133         sscanf(args, "%d:%d:%lf:%d:%d:%lf", &lmsize_x, &lmsize_y, &lamount,
 134                                             &cmsize_x, &cmsize_y, &camount);
 135
 136     if ((lamount && (lmsize_x < 2 || lmsize_y < 2)) ||
 137         (camount && (cmsize_x < 2 || cmsize_y < 2))) {
 138         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 139                "Invalid value <2 for lmsize_x:%d or lmsize_y:%d or cmsize_x:%d or cmsize_y:%d\n",
 140                lmsize_x, lmsize_y, cmsize_x, cmsize_y);
 141         return AVERROR(EINVAL);
 142     }
 143
 144     set_filter_param(&unsharp->luma,   lmsize_x, lmsize_y, lamount);
 145     set_filter_param(&unsharp->chroma, cmsize_x, cmsize_y, camount);
 146
 147     return 0;
 148 }
 149
 150 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 151 {
 152     enum PixelFormat pix_fmts[] = {
 153         PIX_FMT_YUV420P,  PIX_FMT_YUV422P,  PIX_FMT_YUV444P,  PIX_FMT_YUV410P,
 154         PIX_FMT_YUV411P,  PIX_FMT_YUV440P,  PIX_FMT_YUVJ420P, PIX_FMT_YUVJ422P,
 155         PIX_FMT_YUVJ444P, PIX_FMT_YUVJ440P, PIX_FMT_NONE
 156     };
 157
 158     avfilter_set_common_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
 159
 160     return 0;
 161 }
 162
 163 static void init_filter_param(AVFilterContext *ctx, FilterParam *fp, const char *effect_type, int width)
 164 {
 165     int z;
 166     const char *effect;
 167
 168     effect = fp->amount == 0 ? "none" : fp->amount < 0 ? "blur" : "sharpen";
 169
 170     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "effect:%s type:%s msize_x:%d msize_y:%d amount:%0.2f\n",
 171            effect, effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y, fp->amount / 65535.0);
 172
 173     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 174         fp->sc[z] = av_malloc(sizeof(*(fp->sc[z])) * (width + 2 * fp->steps_x));
 175 }
 176
 177 static int config_props(AVFilterLink *link)
 178 {
 179     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
 180
 181     init_filter_param(link->dst, &unsharp->luma,   "luma",   link->w);
 182     init_filter_param(link->dst, &unsharp->chroma, "chroma", CHROMA_WIDTH(link));
 183
 184     return 0;
 185 }
 186
 187 static void free_filter_param(FilterParam *fp)
 188 {
 189     int z;
 190
 191     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 192         av_free(fp->sc[z]);
 193 }
 194
 195 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 196 {
 197     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 198
 199     free_filter_param(&unsharp->luma);
 200     free_filter_param(&unsharp->chroma);
 201 }
 202
 203 static void end_frame(AVFilterLink *link)
 204 {
 205     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
 206     AVFilterBufferRef *in  = link->cur_buf;
 207     AVFilterBufferRef *out = link->dst->outputs[0]->out_buf;
 208
 209     unsharpen(out->data[0], in->data[0], out->linesize[0], in->linesize[0], link->w,            link->h,             &unsharp->luma);
 210     unsharpen(out->data[1], in->data[1], out->linesize[1], in->linesize[1], CHROMA_WIDTH(link), CHROMA_HEIGHT(link), &unsharp->chroma);
 211     unsharpen(out->data[2], in->data[2], out->linesize[2], in->linesize[2], CHROMA_WIDTH(link), CHROMA_HEIGHT(link), &unsharp->chroma);
 212
 213     avfilter_unref_buffer(in);
 214     avfilter_draw_slice(link->dst->outputs[0], 0, link->h, 1);
 215     avfilter_end_frame(link->dst->outputs[0]);
 216     avfilter_unref_buffer(out);
 217 }
 218
 219 static void draw_slice(AVFilterLink *link, int y, int h, int slice_dir)
 220 {
 221 }
 222
 223 AVFilter avfilter_vf_unsharp = {
 224     .name      = "unsharp",
 225     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sharpen or blur the input video."),
 226
 227     .priv_size = sizeof(UnsharpContext),
 228
 229     .init = init,
 230     .uninit = uninit,
 231     .query_formats = query_formats,
 232
 233     .inputs    = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 234                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 235                                     .draw_slice       = draw_slice,
 236                                     .end_frame        = end_frame,
 237                                     .config_props     = config_props,
 238                                     .min_perms        = AV_PERM_READ, },
 239                                   { .name = NULL}},
 240
 241     .outputs   = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 242                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, },
 243                                   { .name = NULL}},
 244 };