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 FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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 FFmpeg 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 /* right-shift and round-up */
  48 #define SHIFTUP(x,shift) (-((-(x))>>(shift)))
  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     int hsub, vsub;
  65 } UnsharpContext;
  66
  67 static void apply_unsharp(      uint8_t *dst, int dst_stride,
  68                           const uint8_t *src, int src_stride,
  69                           int width, int height, FilterParam *fp)
  70 {
  71     uint32_t **sc = fp->sc;
  72     uint32_t sr[(MAX_SIZE * MAX_SIZE) - 1], tmp1, tmp2;
  73
  74     int32_t res;
  75     int x, y, z;
  76     const uint8_t *src2;
  77
  78     if (!fp->amount) {
  79         if (dst_stride == src_stride)
  80             memcpy(dst, src, src_stride * height);
  81         else
  82             for (y = 0; y < height; y++, dst += dst_stride, src += src_stride)
  83                 memcpy(dst, src, width);
  84         return;
  85     }
  86
  87     for (y = 0; y < 2 * fp->steps_y; y++)
  88         memset(sc[y], 0, sizeof(sc[y][0]) * (width + 2 * fp->steps_x));
  89
  90     for (y = -fp->steps_y; y < height + fp->steps_y; y++) {
  91         if (y < height)
  92             src2 = src;
  93
  94         memset(sr, 0, sizeof(sr[0]) * (2 * fp->steps_x - 1));
  95         for (x = -fp->steps_x; x < width + fp->steps_x; x++) {
  96             tmp1 = x <= 0 ? src2[0] : x >= width ? src2[width-1] : src2[x];
  97             for (z = 0; z < fp->steps_x * 2; z += 2) {
  98                 tmp2 = sr[z + 0] + tmp1; sr[z + 0] = tmp1;
  99                 tmp1 = sr[z + 1] + tmp2; sr[z + 1] = tmp2;
 100             }
 101             for (z = 0; z < fp->steps_y * 2; z += 2) {
 102                 tmp2 = sc[z + 0][x + fp->steps_x] + tmp1; sc[z + 0][x + fp->steps_x] = tmp1;
 103                 tmp1 = sc[z + 1][x + fp->steps_x] + tmp2; sc[z + 1][x + fp->steps_x] = tmp2;
 104             }
 105             if (x >= fp->steps_x && y >= fp->steps_y) {
 106                 const uint8_t *srx = src - fp->steps_y * src_stride + x - fp->steps_x;
 107                 uint8_t       *dsx = dst - fp->steps_y * dst_stride + x - fp->steps_x;
 108
 109                 res = (int32_t)*srx + ((((int32_t) * srx - (int32_t)((tmp1 + fp->halfscale) >> fp->scalebits)) * fp->amount) >> 16);
 110                 *dsx = av_clip_uint8(res);
 111             }
 112         }
 113         if (y >= 0) {
 114             dst += dst_stride;
 115             src += src_stride;
 116         }
 117     }
 118 }
 119
 120 static void set_filter_param(FilterParam *fp, int msize_x, int msize_y, double amount)
 121 {
 122     fp->msize_x = msize_x;
 123     fp->msize_y = msize_y;
 124     fp->amount = amount * 65536.0;
 125
 126     fp->steps_x = msize_x / 2;
 127     fp->steps_y = msize_y / 2;
 128     fp->scalebits = (fp->steps_x + fp->steps_y) * 2;
 129     fp->halfscale = 1 << (fp->scalebits - 1);
 130 }
 131
 132 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
 133 {
 134     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 135     int lmsize_x = 5, cmsize_x = 5;
 136     int lmsize_y = 5, cmsize_y = 5;
 137     double lamount = 1.0f, camount = 0.0f;
 138
 139     if (args)
 140         sscanf(args, "%d:%d:%lf:%d:%d:%lf", &lmsize_x, &lmsize_y, &lamount,
 141                                             &cmsize_x, &cmsize_y, &camount);
 142
 143     if ((lamount && (lmsize_x < 2 || lmsize_y < 2)) ||
 144         (camount && (cmsize_x < 2 || cmsize_y < 2))) {
 145         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 146                "Invalid value <2 for lmsize_x:%d or lmsize_y:%d or cmsize_x:%d or cmsize_y:%d\n",
 147                lmsize_x, lmsize_y, cmsize_x, cmsize_y);
 148         return AVERROR(EINVAL);
 149     }
 150
 151     set_filter_param(&unsharp->luma,   lmsize_x, lmsize_y, lamount);
 152     set_filter_param(&unsharp->chroma, cmsize_x, cmsize_y, camount);
 153
 154     return 0;
 155 }
 156
 157 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 158 {
 159     enum PixelFormat pix_fmts[] = {
 160         PIX_FMT_YUV420P,  PIX_FMT_YUV422P,  PIX_FMT_YUV444P,  PIX_FMT_YUV410P,
 161         PIX_FMT_YUV411P,  PIX_FMT_YUV440P,  PIX_FMT_YUVJ420P, PIX_FMT_YUVJ422P,
 162         PIX_FMT_YUVJ444P, PIX_FMT_YUVJ440P, PIX_FMT_NONE
 163     };
 164
 165     avfilter_set_common_pixel_formats(ctx, avfilter_make_format_list(pix_fmts));
 166
 167     return 0;
 168 }
 169
 170 static void init_filter_param(AVFilterContext *ctx, FilterParam *fp, const char *effect_type, int width)
 171 {
 172     int z;
 173     const char *effect;
 174
 175     effect = fp->amount == 0 ? "none" : fp->amount < 0 ? "blur" : "sharpen";
 176
 177     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "effect:%s type:%s msize_x:%d msize_y:%d amount:%0.2f\n",
 178            effect, effect_type, fp->msize_x, fp->msize_y, fp->amount / 65535.0);
 179
 180     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 181         fp->sc[z] = av_malloc(sizeof(*(fp->sc[z])) * (width + 2 * fp->steps_x));
 182 }
 183
 184 static int config_props(AVFilterLink *link)
 185 {
 186     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
 187
 188     unsharp->hsub = av_pix_fmt_descriptors[link->format].log2_chroma_w;
 189     unsharp->vsub = av_pix_fmt_descriptors[link->format].log2_chroma_h;
 190
 191     init_filter_param(link->dst, &unsharp->luma,   "luma",   link->w);
 192     init_filter_param(link->dst, &unsharp->chroma, "chroma", SHIFTUP(link->w, unsharp->hsub));
 193
 194     return 0;
 195 }
 196
 197 static void free_filter_param(FilterParam *fp)
 198 {
 199     int z;
 200
 201     for (z = 0; z < 2 * fp->steps_y; z++)
 202         av_free(fp->sc[z]);
 203 }
 204
 205 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 206 {
 207     UnsharpContext *unsharp = ctx->priv;
 208
 209     free_filter_param(&unsharp->luma);
 210     free_filter_param(&unsharp->chroma);
 211 }
 212
 213 static void end_frame(AVFilterLink *link)
 214 {
 215     UnsharpContext *unsharp = link->dst->priv;
 216     AVFilterBufferRef *in  = link->cur_buf;
 217     AVFilterBufferRef *out = link->dst->outputs[0]->out_buf;
 218     int cw = SHIFTUP(link->w, unsharp->hsub);
 219     int ch = SHIFTUP(link->h, unsharp->vsub);
 220
 221     apply_unsharp(out->data[0], out->linesize[0], in->data[0], in->linesize[0], link->w, link->h, &unsharp->luma);
 222     apply_unsharp(out->data[1], out->linesize[1], in->data[1], in->linesize[1], cw,      ch,      &unsharp->chroma);
 223     apply_unsharp(out->data[2], out->linesize[2], in->data[2], in->linesize[2], cw,      ch,      &unsharp->chroma);
 224
 225     avfilter_unref_buffer(in);
 226     avfilter_draw_slice(link->dst->outputs[0], 0, link->h, 1);
 227     avfilter_end_frame(link->dst->outputs[0]);
 228     avfilter_unref_buffer(out);
 229 }
 230
 231 static void draw_slice(AVFilterLink *link, int y, int h, int slice_dir)
 232 {
 233 }
 234
 235 AVFilter avfilter_vf_unsharp = {
 236     .name      = "unsharp",
 237     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sharpen or blur the input video."),
 238
 239     .priv_size = sizeof(UnsharpContext),
 240
 241     .init = init,
 242     .uninit = uninit,
 243     .query_formats = query_formats,
 244
 245     .inputs    = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 246                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 247                                     .draw_slice       = draw_slice,
 248                                     .end_frame        = end_frame,
 249                                     .config_props     = config_props,
 250                                     .min_perms        = AV_PERM_READ, },
 251                                   { .name = NULL}},
 252
 253     .outputs   = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 254                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, },
 255                                   { .name = NULL}},
 256 };