libavfilter/vf_colorspace.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2016 Ronald S. Bultje <rsbultje@gmail.com>
   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  * Convert between colorspaces.
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/avassert.h"
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavutil/pixdesc.h"
  29 #include "libavutil/pixfmt.h"
  30
  31 #include "avfilter.h"
  32 #include "colorspacedsp.h"
  33 #include "formats.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "video.h"
  36
  37 enum DitherMode {
  38     DITHER_NONE,
  39     DITHER_FSB,
  40     DITHER_NB,
  41 };
  42
  43 enum Colorspace {
  44     CS_UNSPECIFIED,
  45     CS_BT470M,
  46     CS_BT470BG,
  47     CS_BT601_6_525,
  48     CS_BT601_6_625,
  49     CS_BT709,
  50     CS_SMPTE170M,
  51     CS_SMPTE240M,
  52     CS_BT2020,
  53     CS_NB,
  54 };
  55
  56 enum Whitepoint {
  57     WP_D65,
  58     WP_C,
  59     WP_NB,
  60 };
  61
  62 enum WhitepointAdaptation {
  63     WP_ADAPT_BRADFORD,
  64     WP_ADAPT_VON_KRIES,
  65     NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY,
  66     WP_ADAPT_IDENTITY = NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY,
  67     NB_WP_ADAPT,
  68 };
  69
  70 static const enum AVColorTransferCharacteristic default_trc[CS_NB + 1] = {
  71     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED,
  72     [CS_BT470M]      = AVCOL_TRC_GAMMA22,
  73     [CS_BT470BG]     = AVCOL_TRC_GAMMA28,
  74     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  75     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  76     [CS_BT709]       = AVCOL_TRC_BT709,
  77     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_TRC_SMPTE170M,
  78     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_TRC_SMPTE240M,
  79     [CS_BT2020]      = AVCOL_TRC_BT2020_10,
  80     [CS_NB]          = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED,
  81 };
  82
  83 static const enum AVColorPrimaries default_prm[CS_NB + 1] = {
  84     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED,
  85     [CS_BT470M]      = AVCOL_PRI_BT470M,
  86     [CS_BT470BG]     = AVCOL_PRI_BT470BG,
  87     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_PRI_SMPTE170M,
  88     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_PRI_BT470BG,
  89     [CS_BT709]       = AVCOL_PRI_BT709,
  90     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_PRI_SMPTE170M,
  91     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_PRI_SMPTE240M,
  92     [CS_BT2020]      = AVCOL_PRI_BT2020,
  93     [CS_NB]          = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED,
  94 };
  95
  96 static const enum AVColorSpace default_csp[CS_NB + 1] = {
  97     [CS_UNSPECIFIED] = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED,
  98     [CS_BT470M]      = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
  99     [CS_BT470BG]     = AVCOL_SPC_BT470BG,
 100     [CS_BT601_6_525] = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 101     [CS_BT601_6_625] = AVCOL_SPC_BT470BG,
 102     [CS_BT709]       = AVCOL_SPC_BT709,
 103     [CS_SMPTE170M]   = AVCOL_SPC_SMPTE170M,
 104     [CS_SMPTE240M]   = AVCOL_SPC_SMPTE240M,
 105     [CS_BT2020]      = AVCOL_SPC_BT2020_NCL,
 106     [CS_NB]          = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED,
 107 };
 108
 109 struct ColorPrimaries {
 110     enum Whitepoint wp;
 111     double xr, yr, xg, yg, xb, yb;
 112 };
 113
 114 struct TransferCharacteristics {
 115     double alpha, beta, gamma, delta;
 116 };
 117
 118 struct LumaCoefficients {
 119     double cr, cg, cb;
 120 };
 121
 122 struct WhitepointCoefficients {
 123     double xw, yw;
 124 };
 125
 126 typedef struct ColorSpaceContext {
 127     const AVClass *class;
 128
 129     ColorSpaceDSPContext dsp;
 130
 131     enum Colorspace user_all, user_iall;
 132     enum AVColorSpace in_csp, out_csp, user_csp, user_icsp;
 133     enum AVColorRange in_rng, out_rng, user_rng, user_irng;
 134     enum AVColorTransferCharacteristic in_trc, out_trc, user_trc, user_itrc;
 135     enum AVColorPrimaries in_prm, out_prm, user_prm, user_iprm;
 136     enum AVPixelFormat in_format, user_format;
 137     int fast_mode;
 138     enum DitherMode dither;
 139     enum WhitepointAdaptation wp_adapt;
 140
 141     int16_t *rgb[3];
 142     ptrdiff_t rgb_stride;
 143     unsigned rgb_sz;
 144     int *dither_scratch[3][2], *dither_scratch_base[3][2];
 145
 146     const struct ColorPrimaries *in_primaries, *out_primaries;
 147     int lrgb2lrgb_passthrough;
 148     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, lrgb2lrgb_coeffs)[3][3][8];
 149
 150     const struct TransferCharacteristics *in_txchr, *out_txchr;
 151     int rgb2rgb_passthrough;
 152     int16_t *lin_lut, *delin_lut;
 153
 154     const struct LumaCoefficients *in_lumacoef, *out_lumacoef;
 155     int yuv2yuv_passthrough, yuv2yuv_fastmode;
 156     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv2rgb_coeffs)[3][3][8];
 157     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, rgb2yuv_coeffs)[3][3][8];
 158     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv2yuv_coeffs)[3][3][8];
 159     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, yuv_offset)[2 /* in, out */][8];
 160     yuv2rgb_fn yuv2rgb;
 161     rgb2yuv_fn rgb2yuv;
 162     rgb2yuv_fsb_fn rgb2yuv_fsb;
 163     yuv2yuv_fn yuv2yuv;
 164     double yuv2rgb_dbl_coeffs[3][3], rgb2yuv_dbl_coeffs[3][3];
 165     int in_y_rng, in_uv_rng, out_y_rng, out_uv_rng;
 166 } ColorSpaceContext;
 167
 168 // FIXME deal with odd width/heights (or just forbid it)
 169 // FIXME faster linearize/delinearize implementation (integer pow)
 170 // FIXME bt2020cl support (linearization between yuv/rgb step instead of between rgb/xyz)
 171 // FIXME test that the values in (de)lin_lut don't exceed their container storage
 172 // type size (only useful if we keep the LUT and don't move to fast integer pow)
 173 // FIXME dithering if bitdepth goes down?
 174 // FIXME bitexact for fate integration?
 175
 176 /*
 177  * All constants explained in e.g. https://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/ch02s06.html
 178  * The older ones (bt470bg/m) are also explained in their respective ITU docs
 179  * (e.g. https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.470-5-199802-S!!PDF-E.pdf)
 180  * whereas the newer ones can typically be copied directly from wikipedia :)
 181  */
 182 static const struct LumaCoefficients luma_coefficients[AVCOL_SPC_NB] = {
 183     [AVCOL_SPC_FCC]        = { 0.30,   0.59,   0.11   },
 184     [AVCOL_SPC_BT470BG]    = { 0.299,  0.587,  0.114  },
 185     [AVCOL_SPC_SMPTE170M]  = { 0.299,  0.587,  0.114  },
 186     [AVCOL_SPC_BT709]      = { 0.2126, 0.7152, 0.0722 },
 187     [AVCOL_SPC_SMPTE240M]  = { 0.212,  0.701,  0.087  },
 188     [AVCOL_SPC_BT2020_NCL] = { 0.2627, 0.6780, 0.0593 },
 189     [AVCOL_SPC_BT2020_CL]  = { 0.2627, 0.6780, 0.0593 },
 190 };
 191
 192 static const struct LumaCoefficients *get_luma_coefficients(enum AVColorSpace csp)
 193 {
 194     const struct LumaCoefficients *coeffs;
 195
 196     if (csp >= AVCOL_SPC_NB)
 197         return NULL;
 198     coeffs = &luma_coefficients[csp];
 199     if (!coeffs->cr)
 200         return NULL;
 201
 202     return coeffs;
 203 }
 204
 205 static void fill_rgb2yuv_table(const struct LumaCoefficients *coeffs,
 206                                double rgb2yuv[3][3])
 207 {
 208     double bscale, rscale;
 209
 210     rgb2yuv[0][0] = coeffs->cr;
 211     rgb2yuv[0][1] = coeffs->cg;
 212     rgb2yuv[0][2] = coeffs->cb;
 213     bscale = 0.5 / (coeffs->cb - 1.0);
 214     rscale = 0.5 / (coeffs->cr - 1.0);
 215     rgb2yuv[1][0] = bscale * coeffs->cr;
 216     rgb2yuv[1][1] = bscale * coeffs->cg;
 217     rgb2yuv[1][2] = 0.5;
 218     rgb2yuv[2][0] = 0.5;
 219     rgb2yuv[2][1] = rscale * coeffs->cg;
 220     rgb2yuv[2][2] = rscale * coeffs->cb;
 221 }
 222
 223 // FIXME I'm pretty sure gamma22/28 also have a linear toe slope, but I can't
 224 // find any actual tables that document their real values...
 225 // See http://www.13thmonkey.org/~boris/gammacorrection/ first graph why it matters
 226 static const struct TransferCharacteristics transfer_characteristics[AVCOL_TRC_NB] = {
 227     [AVCOL_TRC_BT709]     = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 228     [AVCOL_TRC_GAMMA22]   = { 1.0,    0.0,    1.0 / 2.2, 0.0 },
 229     [AVCOL_TRC_GAMMA28]   = { 1.0,    0.0,    1.0 / 2.8, 0.0 },
 230     [AVCOL_TRC_SMPTE170M] = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 231     [AVCOL_TRC_SMPTE240M] = { 1.1115, 0.0228, 0.45, 4.0 },
 232     [AVCOL_TRC_BT2020_10] = { 1.099,  0.018,  0.45, 4.5 },
 233     [AVCOL_TRC_BT2020_12] = { 1.0993, 0.0181, 0.45, 4.5 },
 234 };
 235
 236 static const struct TransferCharacteristics *
 237     get_transfer_characteristics(enum AVColorTransferCharacteristic trc)
 238 {
 239     const struct TransferCharacteristics *coeffs;
 240
 241     if (trc >= AVCOL_TRC_NB)
 242         return NULL;
 243     coeffs = &transfer_characteristics[trc];
 244     if (!coeffs->alpha)
 245         return NULL;
 246
 247     return coeffs;
 248 }
 249
 250 static const struct WhitepointCoefficients whitepoint_coefficients[WP_NB] = {
 251     [WP_D65] = { 0.3127, 0.3290 },
 252     [WP_C]   = { 0.3100, 0.3160 },
 253 };
 254
 255 static const struct ColorPrimaries color_primaries[AVCOL_PRI_NB] = {
 256     [AVCOL_PRI_BT709]     = { WP_D65, 0.640, 0.330, 0.300, 0.600, 0.150, 0.060 },
 257     [AVCOL_PRI_BT470M]    = { WP_C,   0.670, 0.330, 0.210, 0.710, 0.140, 0.080 },
 258     [AVCOL_PRI_BT470BG]   = { WP_D65, 0.640, 0.330, 0.290, 0.600, 0.150, 0.060,},
 259     [AVCOL_PRI_SMPTE170M] = { WP_D65, 0.630, 0.340, 0.310, 0.595, 0.155, 0.070 },
 260     [AVCOL_PRI_SMPTE240M] = { WP_D65, 0.630, 0.340, 0.310, 0.595, 0.155, 0.070 },
 261     [AVCOL_PRI_BT2020]    = { WP_D65, 0.708, 0.292, 0.170, 0.797, 0.131, 0.046 },
 262 };
 263
 264 static const struct ColorPrimaries *get_color_primaries(enum AVColorPrimaries prm)
 265 {
 266     const struct ColorPrimaries *coeffs;
 267
 268     if (prm >= AVCOL_PRI_NB)
 269         return NULL;
 270     coeffs = &color_primaries[prm];
 271     if (!coeffs->xr)
 272         return NULL;
 273
 274     return coeffs;
 275 }
 276
 277 static void invert_matrix3x3(const double in[3][3], double out[3][3])
 278 {
 279     double m00 = in[0][0], m01 = in[0][1], m02 = in[0][2],
 280            m10 = in[1][0], m11 = in[1][1], m12 = in[1][2],
 281            m20 = in[2][0], m21 = in[2][1], m22 = in[2][2];
 282     int i, j;
 283     double det;
 284
 285     out[0][0] =  (m11 * m22 - m21 * m12);
 286     out[0][1] = -(m01 * m22 - m21 * m02);
 287     out[0][2] =  (m01 * m12 - m11 * m02);
 288     out[1][0] = -(m10 * m22 - m20 * m12);
 289     out[1][1] =  (m00 * m22 - m20 * m02);
 290     out[1][2] = -(m00 * m12 - m10 * m02);
 291     out[2][0] =  (m10 * m21 - m20 * m11);
 292     out[2][1] = -(m00 * m21 - m20 * m01);
 293     out[2][2] =  (m00 * m11 - m10 * m01);
 294
 295     det = m00 * out[0][0] + m10 * out[0][1] + m20 * out[0][2];
 296     det = 1.0 / det;
 297
 298     for (i = 0; i < 3; i++) {
 299         for (j = 0; j < 3; j++)
 300             out[i][j] *= det;
 301     }
 302 }
 303
 304 static int fill_gamma_table(ColorSpaceContext *s)
 305 {
 306     int n;
 307     double in_alpha = s->in_txchr->alpha, in_beta = s->in_txchr->beta;
 308     double in_gamma = s->in_txchr->gamma, in_delta = s->in_txchr->delta;
 309     double in_ialpha = 1.0 / in_alpha, in_igamma = 1.0 / in_gamma, in_idelta = 1.0 / in_delta;
 310     double out_alpha = s->out_txchr->alpha, out_beta = s->out_txchr->beta;
 311     double out_gamma = s->out_txchr->gamma, out_delta = s->out_txchr->delta;
 312
 313     s->lin_lut = av_malloc(sizeof(*s->lin_lut) * 32768 * 2);
 314     if (!s->lin_lut)
 315         return AVERROR(ENOMEM);
 316     s->delin_lut = &s->lin_lut[32768];
 317     for (n = 0; n < 32768; n++) {
 318         double v = (n - 2048.0) / 28672.0, d, l;
 319
 320         // delinearize
 321         if (v <= -out_beta) {
 322             d = -out_alpha * pow(-v, out_gamma) + (out_alpha - 1.0);
 323         } else if (v < out_beta) {
 324             d = out_delta * v;
 325         } else {
 326             d = out_alpha * pow(v, out_gamma) - (out_alpha - 1.0);
 327         }
 328         s->delin_lut[n] = av_clip_int16(lrint(d * 28672.0));
 329
 330         // linearize
 331         if (v <= -in_beta) {
 332             l = -pow((1.0 - in_alpha - v) * in_ialpha, in_igamma);
 333         } else if (v < in_beta) {
 334             l = v * in_idelta;
 335         } else {
 336             l = pow((v + in_alpha - 1.0) * in_ialpha, in_igamma);
 337         }
 338         s->lin_lut[n] = av_clip_int16(lrint(l * 28672.0));
 339     }
 340
 341     return 0;
 342 }
 343
 344 /*
 345  * see e.g. http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_RGB_XYZ_Matrix.html
 346  */
 347 static void fill_rgb2xyz_table(const struct ColorPrimaries *coeffs,
 348                                double rgb2xyz[3][3])
 349 {
 350     const struct WhitepointCoefficients *wp = &whitepoint_coefficients[coeffs->wp];
 351     double i[3][3], sr, sg, sb, zw;
 352
 353     rgb2xyz[0][0] = coeffs->xr / coeffs->yr;
 354     rgb2xyz[0][1] = coeffs->xg / coeffs->yg;
 355     rgb2xyz[0][2] = coeffs->xb / coeffs->yb;
 356     rgb2xyz[1][0] = rgb2xyz[1][1] = rgb2xyz[1][2] = 1.0;
 357     rgb2xyz[2][0] = (1.0 - coeffs->xr - coeffs->yr) / coeffs->yr;
 358     rgb2xyz[2][1] = (1.0 - coeffs->xg - coeffs->yg) / coeffs->yg;
 359     rgb2xyz[2][2] = (1.0 - coeffs->xb - coeffs->yb) / coeffs->yb;
 360     invert_matrix3x3(rgb2xyz, i);
 361     zw = 1.0 - wp->xw - wp->yw;
 362     sr = i[0][0] * wp->xw + i[0][1] * wp->yw + i[0][2] * zw;
 363     sg = i[1][0] * wp->xw + i[1][1] * wp->yw + i[1][2] * zw;
 364     sb = i[2][0] * wp->xw + i[2][1] * wp->yw + i[2][2] * zw;
 365     rgb2xyz[0][0] *= sr;
 366     rgb2xyz[0][1] *= sg;
 367     rgb2xyz[0][2] *= sb;
 368     rgb2xyz[1][0] *= sr;
 369     rgb2xyz[1][1] *= sg;
 370     rgb2xyz[1][2] *= sb;
 371     rgb2xyz[2][0] *= sr;
 372     rgb2xyz[2][1] *= sg;
 373     rgb2xyz[2][2] *= sb;
 374 }
 375
 376 static void mul3x3(double dst[3][3], const double src1[3][3], const double src2[3][3])
 377 {
 378     int m, n;
 379
 380     for (m = 0; m < 3; m++)
 381         for (n = 0; n < 3; n++)
 382             dst[m][n] = src2[m][0] * src1[0][n] +
 383                         src2[m][1] * src1[1][n] +
 384                         src2[m][2] * src1[2][n];
 385 }
 386
 387 /*
 388  * See http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_ChromAdapt.html
 389  * This function uses the Bradford mechanism.
 390  */
 391 static void fill_whitepoint_conv_table(double out[3][3], enum WhitepointAdaptation wp_adapt,
 392                                        enum Whitepoint src, enum Whitepoint dst)
 393 {
 394     static const double ma_tbl[NB_WP_ADAPT_NON_IDENTITY][3][3] = {
 395         [WP_ADAPT_BRADFORD] = {
 396             {  0.8951,  0.2664, -0.1614 },
 397             { -0.7502,  1.7135,  0.0367 },
 398             {  0.0389, -0.0685,  1.0296 },
 399         }, [WP_ADAPT_VON_KRIES] = {
 400             {  0.40024,  0.70760, -0.08081 },
 401             { -0.22630,  1.16532,  0.04570 },
 402             {  0.00000,  0.00000,  0.91822 },
 403         },
 404     };
 405     const double (*ma)[3] = ma_tbl[wp_adapt];
 406     const struct WhitepointCoefficients *wp_src = &whitepoint_coefficients[src];
 407     double zw_src = 1.0 - wp_src->xw - wp_src->yw;
 408     const struct WhitepointCoefficients *wp_dst = &whitepoint_coefficients[dst];
 409     double zw_dst = 1.0 - wp_dst->xw - wp_dst->yw;
 410     double mai[3][3], fac[3][3], tmp[3][3];
 411     double rs, gs, bs, rd, gd, bd;
 412
 413     invert_matrix3x3(ma, mai);
 414     rs = ma[0][0] * wp_src->xw + ma[0][1] * wp_src->yw + ma[0][2] * zw_src;
 415     gs = ma[1][0] * wp_src->xw + ma[1][1] * wp_src->yw + ma[1][2] * zw_src;
 416     bs = ma[2][0] * wp_src->xw + ma[2][1] * wp_src->yw + ma[2][2] * zw_src;
 417     rd = ma[0][0] * wp_dst->xw + ma[0][1] * wp_dst->yw + ma[0][2] * zw_dst;
 418     gd = ma[1][0] * wp_dst->xw + ma[1][1] * wp_dst->yw + ma[1][2] * zw_dst;
 419     bd = ma[2][0] * wp_dst->xw + ma[2][1] * wp_dst->yw + ma[2][2] * zw_dst;
 420     fac[0][0] = rd / rs;
 421     fac[1][1] = gd / gs;
 422     fac[2][2] = bd / bs;
 423     fac[0][1] = fac[0][2] = fac[1][0] = fac[1][2] = fac[2][0] = fac[2][1] = 0.0;
 424     mul3x3(tmp, ma, fac);
 425     mul3x3(out, tmp, mai);
 426 }
 427
 428 static void apply_lut(int16_t *buf[3], ptrdiff_t stride,
 429                       int w, int h, const int16_t *lut)
 430 {
 431     int y, x, n;
 432
 433     for (n = 0; n < 3; n++) {
 434         int16_t *data = buf[n];
 435
 436         for (y = 0; y < h; y++) {
 437             for (x = 0; x < w; x++)
 438                 data[x] = lut[av_clip_uintp2(2048 + data[x], 15)];
 439
 440             data += stride;
 441         }
 442     }
 443 }
 444
 445 struct ThreadData {
 446     AVFrame *in, *out;
 447     ptrdiff_t in_linesize[3], out_linesize[3];
 448     int in_ss_h, out_ss_h;
 449 };
 450
 451 static int convert(AVFilterContext *ctx, void *data, int job_nr, int n_jobs)
 452 {
 453     struct ThreadData *td = data;
 454     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 455     uint8_t *in_data[3], *out_data[3];
 456     int16_t *rgb[3];
 457     int h_in = (td->in->height + 1) >> 1;
 458     int h1 = 2 * (job_nr * h_in / n_jobs), h2 = 2 * ((job_nr + 1) * h_in / n_jobs);
 459     int w = td->in->width, h = h2 - h1;
 460
 461     in_data[0]  = td->in->data[0]  + td->in_linesize[0]  *  h1;
 462     in_data[1]  = td->in->data[1]  + td->in_linesize[1]  * (h1 >> td->in_ss_h);
 463     in_data[2]  = td->in->data[2]  + td->in_linesize[2]  * (h1 >> td->in_ss_h);
 464     out_data[0] = td->out->data[0] + td->out_linesize[0] *  h1;
 465     out_data[1] = td->out->data[1] + td->out_linesize[1] * (h1 >> td->out_ss_h);
 466     out_data[2] = td->out->data[2] + td->out_linesize[2] * (h1 >> td->out_ss_h);
 467     rgb[0]      = s->rgb[0]        + s->rgb_stride       *  h1;
 468     rgb[1]      = s->rgb[1]        + s->rgb_stride       *  h1;
 469     rgb[2]      = s->rgb[2]        + s->rgb_stride       *  h1;
 470
 471     // FIXME for simd, also make sure we do pictures with negative stride
 472     // top-down so we don't overwrite lines with padding of data before it
 473     // in the same buffer (same as swscale)
 474
 475     if (s->yuv2yuv_fastmode) {
 476         // FIXME possibly use a fast mode in case only the y range changes?
 477         // since in that case, only the diagonal entries in yuv2yuv_coeffs[]
 478         // are non-zero
 479         s->yuv2yuv(out_data, td->out_linesize, in_data, td->in_linesize, w, h,
 480                    s->yuv2yuv_coeffs, s->yuv_offset);
 481     } else {
 482         // FIXME maybe (for caching effciency) do pipeline per-line instead of
 483         // full buffer per function? (Or, since yuv2rgb requires 2 lines: per
 484         // 2 lines, for yuv420.)
 485         /*
 486          * General design:
 487          * - yuv2rgb converts from whatever range the input was ([16-235/240] or
 488          *   [0,255] or the 10/12bpp equivalents thereof) to an integer version
 489          *   of RGB in psuedo-restricted 15+sign bits. That means that the float
 490          *   range [0.0,1.0] is in [0,28762], and the remainder of the int16_t
 491          *   range is used for overflow/underflow outside the representable
 492          *   range of this RGB type. rgb2yuv is the exact opposite.
 493          * - gamma correction is done using a LUT since that appears to work
 494          *   fairly fast.
 495          * - If the input is chroma-subsampled (420/422), the yuv2rgb conversion
 496          *   (or rgb2yuv conversion) uses nearest-neighbour sampling to read
 497          *   read chroma pixels at luma resolution. If you want some more fancy
 498          *   filter, you can use swscale to convert to yuv444p.
 499          * - all coefficients are 14bit (so in the [-2.0,2.0] range).
 500          */
 501         s->yuv2rgb(rgb, s->rgb_stride, in_data, td->in_linesize, w, h,
 502                    s->yuv2rgb_coeffs, s->yuv_offset[0]);
 503         if (!s->rgb2rgb_passthrough) {
 504             apply_lut(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->lin_lut);
 505             if (!s->lrgb2lrgb_passthrough)
 506                 s->dsp.multiply3x3(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->lrgb2lrgb_coeffs);
 507             apply_lut(rgb, s->rgb_stride, w, h, s->delin_lut);
 508         }
 509         if (s->dither == DITHER_FSB) {
 510             s->rgb2yuv_fsb(out_data, td->out_linesize, rgb, s->rgb_stride, w, h,
 511                            s->rgb2yuv_coeffs, s->yuv_offset[1], s->dither_scratch);
 512         } else {
 513             s->rgb2yuv(out_data, td->out_linesize, rgb, s->rgb_stride, w, h,
 514                        s->rgb2yuv_coeffs, s->yuv_offset[1]);
 515         }
 516     }
 517
 518     return 0;
 519 }
 520
 521 static int get_range_off(int *off, int *y_rng, int *uv_rng,
 522                          enum AVColorRange rng, int depth)
 523 {
 524     switch (rng) {
 525     case AVCOL_RANGE_MPEG:
 526         *off = 16 << (depth - 8);
 527         *y_rng = 219 << (depth - 8);
 528         *uv_rng = 224 << (depth - 8);
 529         break;
 530     case AVCOL_RANGE_JPEG:
 531         *off = 0;
 532         *y_rng = *uv_rng = (256 << (depth - 8)) - 1;
 533         break;
 534     default:
 535         return AVERROR(EINVAL);
 536     }
 537
 538     return 0;
 539 }
 540
 541 static int create_filtergraph(AVFilterContext *ctx,
 542                               const AVFrame *in, const AVFrame *out)
 543 {
 544     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 545     const AVPixFmtDescriptor *in_desc  = av_pix_fmt_desc_get(in->format);
 546     const AVPixFmtDescriptor *out_desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 547     int emms = 0, m, n, o, res, fmt_identical, redo_yuv2rgb = 0, redo_rgb2yuv = 0;
 548
 549 #define supported_depth(d) ((d) == 8 || (d) == 10 || (d) == 12)
 550 #define supported_subsampling(lcw, lch) \
 551     (((lcw) == 0 && (lch) == 0) || ((lcw) == 1 && (lch) == 0) || ((lcw) == 1 && (lch) == 1))
 552 #define supported_format(d) \
 553     ((d) != NULL && (d)->nb_components == 3 && \
 554      !((d)->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_RGB) && \
 555      supported_depth((d)->comp[0].depth) && \
 556      supported_subsampling((d)->log2_chroma_w, (d)->log2_chroma_h))
 557
 558     if (!supported_format(in_desc)) {
 559         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 560                "Unsupported input format %d (%s) or bitdepth (%d)\n",
 561                in->format, av_get_pix_fmt_name(in->format),
 562                in_desc ? in_desc->comp[0].depth : -1);
 563         return AVERROR(EINVAL);
 564     }
 565     if (!supported_format(out_desc)) {
 566         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 567                "Unsupported output format %d (%s) or bitdepth (%d)\n",
 568                out->format, av_get_pix_fmt_name(out->format),
 569                out_desc ? out_desc->comp[0].depth : -1);
 570         return AVERROR(EINVAL);
 571     }
 572
 573     if (in->color_primaries  != s->in_prm)  s->in_primaries  = NULL;
 574     if (out->color_primaries != s->out_prm) s->out_primaries = NULL;
 575     if (in->color_trc        != s->in_trc)  s->in_txchr      = NULL;
 576     if (out->color_trc       != s->out_trc) s->out_txchr     = NULL;
 577     if (in->colorspace       != s->in_csp ||
 578         in->color_range      != s->in_rng)  s->in_lumacoef   = NULL;
 579     if (out->colorspace      != s->out_csp ||
 580         out->color_range     != s->out_rng) s->out_lumacoef  = NULL;
 581
 582     if (!s->out_primaries || !s->in_primaries) {
 583         s->in_prm = in->color_primaries;
 584         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 585             s->in_prm = default_prm[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 586         if (s->user_iprm != AVCOL_PRI_UNSPECIFIED)
 587             s->in_prm = s->user_iprm;
 588         s->in_primaries = get_color_primaries(s->in_prm);
 589         if (!s->in_primaries) {
 590             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 591                    "Unsupported input primaries %d (%s)\n",
 592                    s->in_prm, av_color_primaries_name(s->in_prm));
 593             return AVERROR(EINVAL);
 594         }
 595         s->out_prm = out->color_primaries;
 596         s->out_primaries = get_color_primaries(s->out_prm);
 597         if (!s->out_primaries) {
 598             if (s->out_prm == AVCOL_PRI_UNSPECIFIED) {
 599                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 600                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Please specify output primaries\n");
 601                 } else {
 602                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 603                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 604                 }
 605             } else {
 606                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 607                        "Unsupported output primaries %d (%s)\n",
 608                        s->out_prm, av_color_primaries_name(s->out_prm));
 609             }
 610             return AVERROR(EINVAL);
 611         }
 612         s->lrgb2lrgb_passthrough = !memcmp(s->in_primaries, s->out_primaries,
 613                                            sizeof(*s->in_primaries));
 614         if (!s->lrgb2lrgb_passthrough) {
 615             double rgb2xyz[3][3], xyz2rgb[3][3], rgb2rgb[3][3];
 616
 617             fill_rgb2xyz_table(s->out_primaries, rgb2xyz);
 618             invert_matrix3x3(rgb2xyz, xyz2rgb);
 619             fill_rgb2xyz_table(s->in_primaries, rgb2xyz);
 620             if (s->out_primaries->wp != s->in_primaries->wp &&
 621                 s->wp_adapt != WP_ADAPT_IDENTITY) {
 622                 double wpconv[3][3], tmp[3][3];
 623
 624                 fill_whitepoint_conv_table(wpconv, s->wp_adapt, s->in_primaries->wp,
 625                                            s->out_primaries->wp);
 626                 mul3x3(tmp, rgb2xyz, wpconv);
 627                 mul3x3(rgb2rgb, tmp, xyz2rgb);
 628             } else {
 629                 mul3x3(rgb2rgb, rgb2xyz, xyz2rgb);
 630             }
 631             for (m = 0; m < 3; m++)
 632                 for (n = 0; n < 3; n++) {
 633                     s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][0] = lrint(16384.0 * rgb2rgb[m][n]);
 634                     for (o = 1; o < 8; o++)
 635                         s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][o] = s->lrgb2lrgb_coeffs[m][n][0];
 636                 }
 637
 638             emms = 1;
 639         }
 640     }
 641
 642     if (!s->in_txchr) {
 643         av_freep(&s->lin_lut);
 644         s->in_trc = in->color_trc;
 645         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 646             s->in_trc = default_trc[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 647         if (s->user_itrc != AVCOL_TRC_UNSPECIFIED)
 648             s->in_trc = s->user_itrc;
 649         s->in_txchr = get_transfer_characteristics(s->in_trc);
 650         if (!s->in_txchr) {
 651             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 652                    "Unsupported input transfer characteristics %d (%s)\n",
 653                    s->in_trc, av_color_transfer_name(s->in_trc));
 654             return AVERROR(EINVAL);
 655         }
 656     }
 657
 658     if (!s->out_txchr) {
 659         av_freep(&s->lin_lut);
 660         s->out_trc = out->color_trc;
 661         s->out_txchr = get_transfer_characteristics(s->out_trc);
 662         if (!s->out_txchr) {
 663             if (s->out_trc == AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) {
 664                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 665                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 666                            "Please specify output transfer characteristics\n");
 667                 } else {
 668                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 669                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 670                 }
 671             } else {
 672                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 673                        "Unsupported output transfer characteristics %d (%s)\n",
 674                        s->out_trc, av_color_transfer_name(s->out_trc));
 675             }
 676             return AVERROR(EINVAL);
 677         }
 678     }
 679
 680     s->rgb2rgb_passthrough = s->fast_mode || (s->lrgb2lrgb_passthrough &&
 681                              !memcmp(s->in_txchr, s->out_txchr, sizeof(*s->in_txchr)));
 682     if (!s->rgb2rgb_passthrough && !s->lin_lut) {
 683         res = fill_gamma_table(s);
 684         if (res < 0)
 685             return res;
 686         emms = 1;
 687     }
 688
 689     if (!s->in_lumacoef) {
 690         s->in_csp = in->colorspace;
 691         if (s->user_iall != CS_UNSPECIFIED)
 692             s->in_csp = default_csp[FFMIN(s->user_iall, CS_NB)];
 693         if (s->user_icsp != AVCOL_SPC_UNSPECIFIED)
 694             s->in_csp = s->user_icsp;
 695         s->in_rng = in->color_range;
 696         if (s->user_irng != AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED)
 697             s->in_rng = s->user_irng;
 698         s->in_lumacoef = get_luma_coefficients(s->in_csp);
 699         if (!s->in_lumacoef) {
 700             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 701                    "Unsupported input colorspace %d (%s)\n",
 702                    s->in_csp, av_color_space_name(s->in_csp));
 703             return AVERROR(EINVAL);
 704         }
 705         redo_yuv2rgb = 1;
 706     }
 707
 708     if (!s->out_lumacoef) {
 709         s->out_csp = out->colorspace;
 710         s->out_rng = out->color_range;
 711         s->out_lumacoef = get_luma_coefficients(s->out_csp);
 712         if (!s->out_lumacoef) {
 713             if (s->out_csp == AVCOL_SPC_UNSPECIFIED) {
 714                 if (s->user_all == CS_UNSPECIFIED) {
 715                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 716                            "Please specify output transfer characteristics\n");
 717                 } else {
 718                     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 719                            "Unsupported output color property %d\n", s->user_all);
 720                 }
 721             } else {
 722                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 723                        "Unsupported output transfer characteristics %d (%s)\n",
 724                        s->out_csp, av_color_space_name(s->out_csp));
 725             }
 726             return AVERROR(EINVAL);
 727         }
 728         redo_rgb2yuv = 1;
 729     }
 730
 731     fmt_identical = in_desc->log2_chroma_h == out_desc->log2_chroma_h &&
 732                     in_desc->log2_chroma_w == out_desc->log2_chroma_w;
 733     s->yuv2yuv_fastmode = s->rgb2rgb_passthrough && fmt_identical;
 734     s->yuv2yuv_passthrough = s->yuv2yuv_fastmode && s->in_rng == s->out_rng &&
 735                              !memcmp(s->in_lumacoef, s->out_lumacoef,
 736                                      sizeof(*s->in_lumacoef)) &&
 737                              in_desc->comp[0].depth == out_desc->comp[0].depth;
 738     if (!s->yuv2yuv_passthrough) {
 739         if (redo_yuv2rgb) {
 740             double rgb2yuv[3][3], (*yuv2rgb)[3] = s->yuv2rgb_dbl_coeffs;
 741             int off, bits, in_rng;
 742
 743             res = get_range_off(&off, &s->in_y_rng, &s->in_uv_rng,
 744                                 s->in_rng, in_desc->comp[0].depth);
 745             if (res < 0) {
 746                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 747                        "Unsupported input color range %d (%s)\n",
 748                        s->in_rng, av_color_range_name(s->in_rng));
 749                 return res;
 750             }
 751             for (n = 0; n < 8; n++)
 752                 s->yuv_offset[0][n] = off;
 753             fill_rgb2yuv_table(s->in_lumacoef, rgb2yuv);
 754             invert_matrix3x3(rgb2yuv, yuv2rgb);
 755             bits = 1 << (in_desc->comp[0].depth - 1);
 756             for (n = 0; n < 3; n++) {
 757                 for (in_rng = s->in_y_rng, m = 0; m < 3; m++, in_rng = s->in_uv_rng) {
 758                     s->yuv2rgb_coeffs[n][m][0] = lrint(28672 * bits * yuv2rgb[n][m] / in_rng);
 759                     for (o = 1; o < 8; o++)
 760                         s->yuv2rgb_coeffs[n][m][o] = s->yuv2rgb_coeffs[n][m][0];
 761                 }
 762             }
 763             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][1][0] == 0);
 764             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[2][2][0] == 0);
 765             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][0][0] == s->yuv2rgb_coeffs[1][0][0]);
 766             av_assert2(s->yuv2rgb_coeffs[0][0][0] == s->yuv2rgb_coeffs[2][0][0]);
 767             s->yuv2rgb = s->dsp.yuv2rgb[(in_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 768                                        [in_desc->log2_chroma_h + in_desc->log2_chroma_w];
 769             emms = 1;
 770         }
 771
 772         if (redo_rgb2yuv) {
 773             double (*rgb2yuv)[3] = s->rgb2yuv_dbl_coeffs;
 774             int off, out_rng, bits;
 775
 776             res = get_range_off(&off, &s->out_y_rng, &s->out_uv_rng,
 777                                 s->out_rng, out_desc->comp[0].depth);
 778             if (res < 0) {
 779                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 780                        "Unsupported output color range %d (%s)\n",
 781                        s->out_rng, av_color_range_name(s->out_rng));
 782                 return res;
 783             }
 784             for (n = 0; n < 8; n++)
 785                 s->yuv_offset[1][n] = off;
 786             fill_rgb2yuv_table(s->out_lumacoef, rgb2yuv);
 787             bits = 1 << (29 - out_desc->comp[0].depth);
 788             for (out_rng = s->out_y_rng, n = 0; n < 3; n++, out_rng = s->out_uv_rng) {
 789                 for (m = 0; m < 3; m++) {
 790                     s->rgb2yuv_coeffs[n][m][0] = lrint(bits * out_rng * rgb2yuv[n][m] / 28672);
 791                     for (o = 1; o < 8; o++)
 792                         s->rgb2yuv_coeffs[n][m][o] = s->rgb2yuv_coeffs[n][m][0];
 793                 }
 794             }
 795             av_assert2(s->rgb2yuv_coeffs[1][2][0] == s->rgb2yuv_coeffs[2][0][0]);
 796             s->rgb2yuv = s->dsp.rgb2yuv[(out_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 797                                        [out_desc->log2_chroma_h + out_desc->log2_chroma_w];
 798             s->rgb2yuv_fsb = s->dsp.rgb2yuv_fsb[(out_desc->comp[0].depth - 8) >> 1]
 799                                        [out_desc->log2_chroma_h + out_desc->log2_chroma_w];
 800             emms = 1;
 801         }
 802
 803         if (s->yuv2yuv_fastmode && (redo_yuv2rgb || redo_rgb2yuv)) {
 804             int idepth = in_desc->comp[0].depth, odepth = out_desc->comp[0].depth;
 805             double (*rgb2yuv)[3] = s->rgb2yuv_dbl_coeffs;
 806             double (*yuv2rgb)[3] = s->yuv2rgb_dbl_coeffs;
 807             double yuv2yuv[3][3];
 808             int in_rng, out_rng;
 809
 810             mul3x3(yuv2yuv, yuv2rgb, rgb2yuv);
 811             for (out_rng = s->out_y_rng, m = 0; m < 3; m++, out_rng = s->out_uv_rng) {
 812                 for (in_rng = s->in_y_rng, n = 0; n < 3; n++, in_rng = s->in_uv_rng) {
 813                     s->yuv2yuv_coeffs[m][n][0] =
 814                         lrint(16384 * yuv2yuv[m][n] * out_rng * (1 << idepth) /
 815                               (in_rng * (1 << odepth)));
 816                     for (o = 1; o < 8; o++)
 817                         s->yuv2yuv_coeffs[m][n][o] = s->yuv2yuv_coeffs[m][n][0];
 818                 }
 819             }
 820             av_assert2(s->yuv2yuv_coeffs[1][0][0] == 0);
 821             av_assert2(s->yuv2yuv_coeffs[2][0][0] == 0);
 822             s->yuv2yuv = s->dsp.yuv2yuv[(idepth - 8) >> 1][(odepth - 8) >> 1]
 823                                        [in_desc->log2_chroma_h + in_desc->log2_chroma_w];
 824         }
 825     }
 826
 827     if (emms)
 828         emms_c();
 829
 830     return 0;
 831 }
 832
 833 static int init(AVFilterContext *ctx)
 834 {
 835     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 836
 837     ff_colorspacedsp_init(&s->dsp);
 838
 839     return 0;
 840 }
 841
 842 static void uninit(AVFilterContext *ctx)
 843 {
 844     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 845
 846     av_freep(&s->rgb[0]);
 847     av_freep(&s->rgb[1]);
 848     av_freep(&s->rgb[2]);
 849     s->rgb_sz = 0;
 850     av_freep(&s->dither_scratch_base[0][0]);
 851     av_freep(&s->dither_scratch_base[0][1]);
 852     av_freep(&s->dither_scratch_base[1][0]);
 853     av_freep(&s->dither_scratch_base[1][1]);
 854     av_freep(&s->dither_scratch_base[2][0]);
 855     av_freep(&s->dither_scratch_base[2][1]);
 856
 857     av_freep(&s->lin_lut);
 858 }
 859
 860 static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
 861 {
 862     AVFilterContext *ctx = link->dst;
 863     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 864     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 865     // FIXME if yuv2yuv_passthrough, don't get a new buffer but use the
 866     // input one if it is writable *OR* the actual literal values of in_*
 867     // and out_* are identical (not just their respective properties)
 868     AVFrame *out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 869     int res;
 870     ptrdiff_t rgb_stride = FFALIGN(in->width * sizeof(int16_t), 32);
 871     unsigned rgb_sz = rgb_stride * in->height;
 872     struct ThreadData td;
 873
 874     if (!out) {
 875         av_frame_free(&in);
 876         return AVERROR(ENOMEM);
 877     }
 878     res = av_frame_copy_props(out, in);
 879     if (res < 0) {
 880         av_frame_free(&in);
 881         return res;
 882     }
 883
 884     out->color_primaries = s->user_prm == AVCOL_PRI_UNSPECIFIED ?
 885                            default_prm[FFMIN(s->user_all, CS_NB)] : s->user_prm;
 886     if (s->user_trc == AVCOL_TRC_UNSPECIFIED) {
 887         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 888
 889         out->color_trc   = default_trc[FFMIN(s->user_all, CS_NB)];
 890         if (out->color_trc == AVCOL_TRC_BT2020_10 && desc && desc->comp[0].depth >= 12)
 891             out->color_trc = AVCOL_TRC_BT2020_12;
 892     } else {
 893         out->color_trc   = s->user_trc;
 894     }
 895     out->colorspace      = s->user_csp == AVCOL_SPC_UNSPECIFIED ?
 896                            default_csp[FFMIN(s->user_all, CS_NB)] : s->user_csp;
 897     out->color_range     = s->user_rng == AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED ?
 898                            in->color_range : s->user_rng;
 899     if (rgb_sz != s->rgb_sz) {
 900         const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(out->format);
 901         int uvw = in->width >> desc->log2_chroma_w;
 902
 903         av_freep(&s->rgb[0]);
 904         av_freep(&s->rgb[1]);
 905         av_freep(&s->rgb[2]);
 906         s->rgb_sz = 0;
 907         av_freep(&s->dither_scratch_base[0][0]);
 908         av_freep(&s->dither_scratch_base[0][1]);
 909         av_freep(&s->dither_scratch_base[1][0]);
 910         av_freep(&s->dither_scratch_base[1][1]);
 911         av_freep(&s->dither_scratch_base[2][0]);
 912         av_freep(&s->dither_scratch_base[2][1]);
 913
 914         s->rgb[0] = av_malloc(rgb_sz);
 915         s->rgb[1] = av_malloc(rgb_sz);
 916         s->rgb[2] = av_malloc(rgb_sz);
 917         s->dither_scratch_base[0][0] =
 918             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[0][0]) * (in->width + 4));
 919         s->dither_scratch_base[0][1] =
 920             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[0][1]) * (in->width + 4));
 921         s->dither_scratch_base[1][0] =
 922             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[1][0]) * (uvw + 4));
 923         s->dither_scratch_base[1][1] =
 924             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[1][1]) * (uvw + 4));
 925         s->dither_scratch_base[2][0] =
 926             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[2][0]) * (uvw + 4));
 927         s->dither_scratch_base[2][1] =
 928             av_malloc(sizeof(*s->dither_scratch_base[2][1]) * (uvw + 4));
 929         s->dither_scratch[0][0] = &s->dither_scratch_base[0][0][1];
 930         s->dither_scratch[0][1] = &s->dither_scratch_base[0][1][1];
 931         s->dither_scratch[1][0] = &s->dither_scratch_base[1][0][1];
 932         s->dither_scratch[1][1] = &s->dither_scratch_base[1][1][1];
 933         s->dither_scratch[2][0] = &s->dither_scratch_base[2][0][1];
 934         s->dither_scratch[2][1] = &s->dither_scratch_base[2][1][1];
 935         if (!s->rgb[0] || !s->rgb[1] || !s->rgb[2] ||
 936             !s->dither_scratch_base[0][0] || !s->dither_scratch_base[0][1] ||
 937             !s->dither_scratch_base[1][0] || !s->dither_scratch_base[1][1] ||
 938             !s->dither_scratch_base[2][0] || !s->dither_scratch_base[2][1]) {
 939             uninit(ctx);
 940             return AVERROR(ENOMEM);
 941         }
 942         s->rgb_sz = rgb_sz;
 943     }
 944     res = create_filtergraph(ctx, in, out);
 945     if (res < 0)
 946         return res;
 947     s->rgb_stride = rgb_stride / sizeof(int16_t);
 948     td.in = in;
 949     td.out = out;
 950     td.in_linesize[0] = in->linesize[0];
 951     td.in_linesize[1] = in->linesize[1];
 952     td.in_linesize[2] = in->linesize[2];
 953     td.out_linesize[0] = out->linesize[0];
 954     td.out_linesize[1] = out->linesize[1];
 955     td.out_linesize[2] = out->linesize[2];
 956     td.in_ss_h = av_pix_fmt_desc_get(in->format)->log2_chroma_h;
 957     td.out_ss_h = av_pix_fmt_desc_get(out->format)->log2_chroma_h;
 958     if (s->yuv2yuv_passthrough) {
 959         res = av_frame_copy(out, in);
 960         if (res < 0)
 961             return res;
 962     } else {
 963         ctx->internal->execute(ctx, convert, &td, NULL,
 964                                FFMIN((in->height + 1) >> 1, ff_filter_get_nb_threads(ctx)));
 965     }
 966     av_frame_free(&in);
 967
 968     return ff_filter_frame(outlink, out);
 969 }
 970
 971 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 972 {
 973     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 974         AV_PIX_FMT_YUV420P,   AV_PIX_FMT_YUV422P,   AV_PIX_FMT_YUV444P,
 975         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 976         AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12,
 977         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,  AV_PIX_FMT_YUVJ422P,  AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 978         AV_PIX_FMT_NONE
 979     };
 980     int res;
 981     ColorSpaceContext *s = ctx->priv;
 982     AVFilterFormats *formats = ff_make_format_list(pix_fmts);
 983
 984     if (!formats)
 985         return AVERROR(ENOMEM);
 986     if (s->user_format == AV_PIX_FMT_NONE)
 987         return ff_set_common_formats(ctx, formats);
 988     res = ff_formats_ref(formats, &ctx->inputs[0]->out_formats);
 989     if (res < 0)
 990         return res;
 991     formats = NULL;
 992     res = ff_add_format(&formats, s->user_format);
 993     if (res < 0)
 994         return res;
 995
 996     return ff_formats_ref(formats, &ctx->outputs[0]->in_formats);
 997 }
 998
 999 static int config_props(AVFilterLink *outlink)
1000 {
1001     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
1002
1003     outlink->w = inlink->w;
1004     outlink->h = inlink->h;
1005     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
1006     outlink->time_base = inlink->time_base;
1007
1008     return 0;
1009 }
1010
1011 #define OFFSET(x) offsetof(ColorSpaceContext, x)
1012 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
1013 #define ENUM(x, y, z) { x, "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = y }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, z }
1014
1015 static const AVOption colorspace_options[] = {
1016     { "all",        "Set all color properties together",
1017       OFFSET(user_all),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = CS_UNSPECIFIED },
1018       CS_UNSPECIFIED, CS_NB - 1, FLAGS, "all" },
1019     ENUM("bt470m",      CS_BT470M,             "all"),
1020     ENUM("bt470bg",     CS_BT470BG,            "all"),
1021     ENUM("bt601-6-525", CS_BT601_6_525,        "all"),
1022     ENUM("bt601-6-625", CS_BT601_6_625,        "all"),
1023     ENUM("bt709",       CS_BT709,              "all"),
1024     ENUM("smpte170m",   CS_SMPTE170M,          "all"),
1025     ENUM("smpte240m",   CS_SMPTE240M,          "all"),
1026     ENUM("bt2020",      CS_BT2020,             "all"),
1027
1028     { "space",      "Output colorspace",
1029       OFFSET(user_csp),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED },
1030       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "csp" },
1031     ENUM("bt709",       AVCOL_SPC_BT709,       "csp"),
1032     ENUM("fcc",         AVCOL_SPC_FCC,         "csp"),
1033     ENUM("bt470bg",     AVCOL_SPC_BT470BG,     "csp"),
1034     ENUM("smpte170m",   AVCOL_SPC_SMPTE170M,   "csp"),
1035     ENUM("smpte240m",   AVCOL_SPC_SMPTE240M,   "csp"),
1036     ENUM("bt2020ncl",   AVCOL_SPC_BT2020_NCL,  "csp"),
1037
1038     { "range",      "Output color range",
1039       OFFSET(user_rng),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED },
1040       AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED, AVCOL_RANGE_NB - 1, FLAGS, "rng" },
1041     ENUM("mpeg",        AVCOL_RANGE_MPEG,      "rng"),
1042     ENUM("jpeg",        AVCOL_RANGE_JPEG,      "rng"),
1043
1044     { "primaries",  "Output color primaries",
1045       OFFSET(user_prm),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED },
1046       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "prm" },
1047     ENUM("bt709",        AVCOL_PRI_BT709,      "prm"),
1048     ENUM("bt470m",       AVCOL_PRI_BT470M,     "prm"),
1049     ENUM("bt470bg",      AVCOL_PRI_BT470BG,    "prm"),
1050     ENUM("smpte170m",    AVCOL_PRI_SMPTE170M,  "prm"),
1051     ENUM("smpte240m",    AVCOL_PRI_SMPTE240M,  "prm"),
1052     ENUM("bt2020",       AVCOL_PRI_BT2020,     "prm"),
1053
1054     { "trc",        "Output transfer characteristics",
1055       OFFSET(user_trc),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED },
1056       AVCOL_TRC_RESERVED0, AVCOL_TRC_NB - 1, FLAGS, "trc" },
1057     ENUM("bt709",        AVCOL_TRC_BT709,        "trc"),
1058     ENUM("gamma22",      AVCOL_TRC_GAMMA22,      "trc"),
1059     ENUM("gamma28",      AVCOL_TRC_GAMMA28,      "trc"),
1060     ENUM("smpte170m",    AVCOL_TRC_SMPTE170M,    "trc"),
1061     ENUM("smpte240m",    AVCOL_TRC_SMPTE240M,    "trc"),
1062     ENUM("bt2020-10",    AVCOL_TRC_BT2020_10,    "trc"),
1063     ENUM("bt2020-12",    AVCOL_TRC_BT2020_12,    "trc"),
1064
1065     { "format",   "Output pixel format",
1066       OFFSET(user_format), AV_OPT_TYPE_INT,  { .i64 = AV_PIX_FMT_NONE },
1067       AV_PIX_FMT_NONE, AV_PIX_FMT_GBRAP12LE, FLAGS, "fmt" },
1068     ENUM("yuv420p",   AV_PIX_FMT_YUV420P,   "fmt"),
1069     ENUM("yuv420p10", AV_PIX_FMT_YUV420P10, "fmt"),
1070     ENUM("yuv420p12", AV_PIX_FMT_YUV420P12, "fmt"),
1071     ENUM("yuv422p",   AV_PIX_FMT_YUV422P,   "fmt"),
1072     ENUM("yuv422p10", AV_PIX_FMT_YUV422P10, "fmt"),
1073     ENUM("yuv422p12", AV_PIX_FMT_YUV422P12, "fmt"),
1074     ENUM("yuv444p",   AV_PIX_FMT_YUV444P,   "fmt"),
1075     ENUM("yuv444p10", AV_PIX_FMT_YUV444P10, "fmt"),
1076     ENUM("yuv444p12", AV_PIX_FMT_YUV444P12, "fmt"),
1077
1078     { "fast",     "Ignore primary chromaticity and gamma correction",
1079       OFFSET(fast_mode), AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0    },
1080       0, 1, FLAGS },
1081
1082     { "dither",   "Dithering mode",
1083       OFFSET(dither), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = DITHER_NONE },
1084       DITHER_NONE, DITHER_NB - 1, FLAGS, "dither" },
1085     ENUM("none", DITHER_NONE, "dither"),
1086     ENUM("fsb",  DITHER_FSB,  "dither"),
1087
1088     { "wpadapt", "Whitepoint adaptation method",
1089       OFFSET(wp_adapt), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = WP_ADAPT_BRADFORD },
1090       WP_ADAPT_BRADFORD, NB_WP_ADAPT - 1, FLAGS, "wpadapt" },
1091     ENUM("bradford", WP_ADAPT_BRADFORD, "wpadapt"),
1092     ENUM("vonkries", WP_ADAPT_VON_KRIES, "wpadapt"),
1093     ENUM("identity", WP_ADAPT_IDENTITY, "wpadapt"),
1094
1095     { "iall",       "Set all input color properties together",
1096       OFFSET(user_iall),   AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = CS_UNSPECIFIED },
1097       CS_UNSPECIFIED, CS_NB - 1, FLAGS, "all" },
1098     { "ispace",     "Input colorspace",
1099       OFFSET(user_icsp),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_SPC_UNSPECIFIED },
1100       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "csp" },
1101     { "irange",     "Input color range",
1102       OFFSET(user_irng),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED },
1103       AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED, AVCOL_RANGE_NB - 1, FLAGS, "rng" },
1104     { "iprimaries", "Input color primaries",
1105       OFFSET(user_iprm),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_PRI_UNSPECIFIED },
1106       AVCOL_PRI_RESERVED0, AVCOL_PRI_NB - 1, FLAGS, "prm" },
1107     { "itrc",       "Input transfer characteristics",
1108       OFFSET(user_itrc),  AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = AVCOL_TRC_UNSPECIFIED },
1109       AVCOL_TRC_RESERVED0, AVCOL_TRC_NB - 1, FLAGS, "trc" },
1110
1111     { NULL }
1112 };
1113
1114 AVFILTER_DEFINE_CLASS(colorspace);
1115
1116 static const AVFilterPad inputs[] = {
1117     {
1118         .name         = "default",
1119         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1120         .filter_frame = filter_frame,
1121     },
1122     { NULL }
1123 };
1124
1125 static const AVFilterPad outputs[] = {
1126     {
1127         .name         = "default",
1128         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1129         .config_props = config_props,
1130     },
1131     { NULL }
1132 };
1133
1134 AVFilter ff_vf_colorspace = {
1135     .name            = "colorspace",
1136     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Convert between colorspaces."),
1137     .init            = init,
1138     .uninit          = uninit,
1139     .query_formats   = query_formats,
1140     .priv_size       = sizeof(ColorSpaceContext),
1141     .priv_class      = &colorspace_class,
1142     .inputs          = inputs,
1143     .outputs         = outputs,
1144     .flags           = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_GENERIC | AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
1145 };