libavfilter/vf_scale.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2007 Bobby Bingham
   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  * scale video filter
  24  */
  25
  26 #include "avfilter.h"
  27 #include "libavutil/avstring.h"
  28 #include "libavutil/eval.h"
  29 #include "libavutil/mathematics.h"
  30 #include "libavutil/pixdesc.h"
  31 #include "libavutil/avassert.h"
  32 #include "libswscale/swscale.h"
  33
  34 static const char *var_names[] = {
  35     "PI",
  36     "PHI",
  37     "E",
  38     "in_w",   "iw",
  39     "in_h",   "ih",
  40     "out_w",  "ow",
  41     "out_h",  "oh",
  42     "a",
  43     "sar",
  44     "dar",
  45     "hsub",
  46     "vsub",
  47     NULL
  48 };
  49
  50 enum var_name {
  51     VAR_PI,
  52     VAR_PHI,
  53     VAR_E,
  54     VAR_IN_W,   VAR_IW,
  55     VAR_IN_H,   VAR_IH,
  56     VAR_OUT_W,  VAR_OW,
  57     VAR_OUT_H,  VAR_OH,
  58     VAR_A,
  59     VAR_SAR,
  60     VAR_DAR,
  61     VAR_HSUB,
  62     VAR_VSUB,
  63     VARS_NB
  64 };
  65
  66 typedef struct {
  67     struct SwsContext *sws;     ///< software scaler context
  68     struct SwsContext *isws[2]; ///< software scaler context for interlaced material
  69
  70     /**
  71      * New dimensions. Special values are:
  72      *   0 = original width/height
  73      *  -1 = keep original aspect
  74      */
  75     int w, h;
  76     unsigned int flags;         ///sws flags
  77
  78     int hsub, vsub;             ///< chroma subsampling
  79     int slice_y;                ///< top of current output slice
  80     int input_is_pal;           ///< set to 1 if the input format is paletted
  81     int interlaced;
  82
  83     char w_expr[256];           ///< width  expression string
  84     char h_expr[256];           ///< height expression string
  85 } ScaleContext;
  86
  87 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx, const char *args, void *opaque)
  88 {
  89     ScaleContext *scale = ctx->priv;
  90     const char *p;
  91
  92     av_strlcpy(scale->w_expr, "iw", sizeof(scale->w_expr));
  93     av_strlcpy(scale->h_expr, "ih", sizeof(scale->h_expr));
  94
  95     scale->flags = SWS_BILINEAR;
  96     if (args) {
  97         sscanf(args, "%255[^:]:%255[^:]", scale->w_expr, scale->h_expr);
  98         p = strstr(args,"flags=");
  99         if (p) scale->flags = strtoul(p+6, NULL, 0);
 100         if(strstr(args,"interl=1")){
 101             scale->interlaced=1;
 102         }else if(strstr(args,"interl=-1"))
 103             scale->interlaced=-1;
 104     }
 105
 106     return 0;
 107 }
 108
 109 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 110 {
 111     ScaleContext *scale = ctx->priv;
 112     sws_freeContext(scale->sws);
 113     sws_freeContext(scale->isws[0]);
 114     sws_freeContext(scale->isws[1]);
 115     scale->sws = NULL;
 116 }
 117
 118 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 119 {
 120     AVFilterFormats *formats;
 121     enum PixelFormat pix_fmt;
 122     int ret;
 123
 124     if (ctx->inputs[0]) {
 125         formats = NULL;
 126         for (pix_fmt = 0; pix_fmt < PIX_FMT_NB; pix_fmt++)
 127             if (   sws_isSupportedInput(pix_fmt)
 128                 && (ret = avfilter_add_format(&formats, pix_fmt)) < 0) {
 129                 avfilter_formats_unref(&formats);
 130                 return ret;
 131             }
 132         avfilter_formats_ref(formats, &ctx->inputs[0]->out_formats);
 133     }
 134     if (ctx->outputs[0]) {
 135         formats = NULL;
 136         for (pix_fmt = 0; pix_fmt < PIX_FMT_NB; pix_fmt++)
 137             if (    sws_isSupportedOutput(pix_fmt)
 138                 && (ret = avfilter_add_format(&formats, pix_fmt)) < 0) {
 139                 avfilter_formats_unref(&formats);
 140                 return ret;
 141             }
 142         avfilter_formats_ref(formats, &ctx->outputs[0]->in_formats);
 143     }
 144
 145     return 0;
 146 }
 147
 148 static int config_props(AVFilterLink *outlink)
 149 {
 150     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 151     AVFilterLink *inlink = outlink->src->inputs[0];
 152     ScaleContext *scale = ctx->priv;
 153     int64_t w, h;
 154     double var_values[VARS_NB], res;
 155     char *expr;
 156     int ret;
 157
 158     var_values[VAR_PI]    = M_PI;
 159     var_values[VAR_PHI]   = M_PHI;
 160     var_values[VAR_E]     = M_E;
 161     var_values[VAR_IN_W]  = var_values[VAR_IW] = inlink->w;
 162     var_values[VAR_IN_H]  = var_values[VAR_IH] = inlink->h;
 163     var_values[VAR_OUT_W] = var_values[VAR_OW] = NAN;
 164     var_values[VAR_OUT_H] = var_values[VAR_OH] = NAN;
 165     var_values[VAR_A]     = (float) inlink->w / inlink->h;
 166     var_values[VAR_SAR]   = inlink->sample_aspect_ratio.num ?
 167         (float) inlink->sample_aspect_ratio.num / inlink->sample_aspect_ratio.den : 1;
 168     var_values[VAR_DAR]   = var_values[VAR_A] * var_values[VAR_SAR];
 169     var_values[VAR_HSUB]  = 1<<av_pix_fmt_descriptors[inlink->format].log2_chroma_w;
 170     var_values[VAR_VSUB]  = 1<<av_pix_fmt_descriptors[inlink->format].log2_chroma_h;
 171
 172     /* evaluate width and height */
 173     av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = scale->w_expr),
 174                            var_names, var_values,
 175                            NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx);
 176     scale->w = var_values[VAR_OUT_W] = var_values[VAR_OW] = res;
 177     if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = scale->h_expr),
 178                                       var_names, var_values,
 179                                       NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
 180         goto fail;
 181     scale->h = var_values[VAR_OUT_H] = var_values[VAR_OH] = res;
 182     /* evaluate again the width, as it may depend on the output height */
 183     if ((ret = av_expr_parse_and_eval(&res, (expr = scale->w_expr),
 184                                       var_names, var_values,
 185                                       NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, ctx)) < 0)
 186         goto fail;
 187     scale->w = res;
 188
 189     w = scale->w;
 190     h = scale->h;
 191
 192     /* sanity check params */
 193     if (w <  -1 || h <  -1) {
 194         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Size values less than -1 are not acceptable.\n");
 195         return AVERROR(EINVAL);
 196     }
 197     if (w == -1 && h == -1)
 198         scale->w = scale->h = 0;
 199
 200     if (!(w = scale->w))
 201         w = inlink->w;
 202     if (!(h = scale->h))
 203         h = inlink->h;
 204     if (w == -1)
 205         w = av_rescale(h, inlink->w, inlink->h);
 206     if (h == -1)
 207         h = av_rescale(w, inlink->h, inlink->w);
 208
 209     if (w > INT_MAX || h > INT_MAX ||
 210         (h * inlink->w) > INT_MAX  ||
 211         (w * inlink->h) > INT_MAX)
 212         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Rescaled value for width or height is too big.\n");
 213
 214     outlink->w = w;
 215     outlink->h = h;
 216
 217     /* TODO: make algorithm configurable */
 218     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "w:%d h:%d fmt:%s -> w:%d h:%d fmt:%s flags:0x%0x\n",
 219            inlink ->w, inlink ->h, av_pix_fmt_descriptors[ inlink->format].name,
 220            outlink->w, outlink->h, av_pix_fmt_descriptors[outlink->format].name,
 221            scale->flags);
 222
 223     scale->input_is_pal = av_pix_fmt_descriptors[inlink->format].flags & PIX_FMT_PAL;
 224
 225     if (scale->sws)
 226         sws_freeContext(scale->sws);
 227     scale->sws = sws_getContext(inlink ->w, inlink ->h, inlink ->format,
 228                                 outlink->w, outlink->h, outlink->format,
 229                                 scale->flags, NULL, NULL, NULL);
 230     if (scale->isws[0])
 231         sws_freeContext(scale->isws[0]);
 232     scale->isws[0] = sws_getContext(inlink ->w, inlink ->h/2, inlink ->format,
 233                                     outlink->w, outlink->h/2, outlink->format,
 234                                     scale->flags, NULL, NULL, NULL);
 235     if (scale->isws[1])
 236         sws_freeContext(scale->isws[1]);
 237     scale->isws[1] = sws_getContext(inlink ->w, inlink ->h/2, inlink ->format,
 238                                     outlink->w, outlink->h/2, outlink->format,
 239                                     scale->flags, NULL, NULL, NULL);
 240     if (!scale->sws)
 241         return AVERROR(EINVAL);
 242
 243     if (inlink->sample_aspect_ratio.num){
 244         outlink->sample_aspect_ratio = av_mul_q((AVRational){outlink->h * inlink->w, outlink->w * inlink->h}, inlink->sample_aspect_ratio);
 245     } else
 246         outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
 247
 248     return 0;
 249
 250 fail:
 251     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR,
 252            "Error when evaluating the expression '%s'\n", expr);
 253     return ret;
 254 }
 255
 256 static void start_frame(AVFilterLink *link, AVFilterBufferRef *picref)
 257 {
 258     ScaleContext *scale = link->dst->priv;
 259     AVFilterLink *outlink = link->dst->outputs[0];
 260     AVFilterBufferRef *outpicref;
 261
 262     scale->hsub = av_pix_fmt_descriptors[link->format].log2_chroma_w;
 263     scale->vsub = av_pix_fmt_descriptors[link->format].log2_chroma_h;
 264
 265     outpicref = avfilter_get_video_buffer(outlink, AV_PERM_WRITE, outlink->w, outlink->h);
 266     avfilter_copy_buffer_ref_props(outpicref, picref);
 267     outpicref->video->w = outlink->w;
 268     outpicref->video->h = outlink->h;
 269
 270     outlink->out_buf = outpicref;
 271
 272     av_reduce(&outpicref->video->sample_aspect_ratio.num, &outpicref->video->sample_aspect_ratio.den,
 273               (int64_t)picref->video->sample_aspect_ratio.num * outlink->h * link->w,
 274               (int64_t)picref->video->sample_aspect_ratio.den * outlink->w * link->h,
 275               INT_MAX);
 276
 277     scale->slice_y = 0;
 278     avfilter_start_frame(outlink, avfilter_ref_buffer(outpicref, ~0));
 279 }
 280
 281 static int scale_slice(AVFilterLink *link, struct SwsContext *sws, int y, int h, int mul, int field)
 282 {
 283     ScaleContext *scale = link->dst->priv;
 284     AVFilterBufferRef *cur_pic = link->cur_buf;
 285     AVFilterBufferRef *out_buf = link->dst->outputs[0]->out_buf;
 286     const uint8_t *in[4];
 287     uint8_t *out[4];
 288     int in_stride[4],out_stride[4];
 289     int i;
 290
 291     for(i=0; i<4; i++){
 292         int vsub= ((i+1)&2) ? scale->vsub : 0;
 293          in_stride[i] = cur_pic->linesize[i] * mul;
 294         out_stride[i] = out_buf->linesize[i] * mul;
 295          in[i] = cur_pic->data[i] + ((y>>vsub)+field) * cur_pic->linesize[i];
 296         out[i] = out_buf->data[i] +            field  * out_buf->linesize[i];
 297     }
 298     if(scale->input_is_pal){
 299          in[1] = cur_pic->data[1];
 300         out[1] = out_buf->data[1];
 301     }
 302
 303     return sws_scale(sws, in, in_stride, y/mul, h,
 304                          out,out_stride);
 305 }
 306
 307 static void draw_slice(AVFilterLink *link, int y, int h, int slice_dir)
 308 {
 309     ScaleContext *scale = link->dst->priv;
 310     int out_h;
 311
 312     if (scale->slice_y == 0 && slice_dir == -1)
 313         scale->slice_y = link->dst->outputs[0]->h;
 314
 315     if(scale->interlaced>0 || (scale->interlaced<0 && link->cur_buf->video->interlaced)){
 316         av_assert0(y%4 == 0);
 317         out_h = scale_slice(link, scale->isws[0], y, (h+1)/2, 2, 0);
 318         out_h+= scale_slice(link, scale->isws[1], y,  h   /2, 2, 1);
 319     }else{
 320         out_h = scale_slice(link, scale->sws, y, h, 1, 0);
 321     }
 322
 323     if (slice_dir == -1)
 324         scale->slice_y -= out_h;
 325     avfilter_draw_slice(link->dst->outputs[0], scale->slice_y, out_h, slice_dir);
 326     if (slice_dir == 1)
 327         scale->slice_y += out_h;
 328 }
 329
 330 AVFilter avfilter_vf_scale = {
 331     .name      = "scale",
 332     .description = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Scale the input video to width:height size and/or convert the image format."),
 333
 334     .init      = init,
 335     .uninit    = uninit,
 336
 337     .query_formats = query_formats,
 338
 339     .priv_size = sizeof(ScaleContext),
 340
 341     .inputs    = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 342                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 343                                     .start_frame      = start_frame,
 344                                     .draw_slice       = draw_slice,
 345                                     .min_perms        = AV_PERM_READ, },
 346                                   { .name = NULL}},
 347     .outputs   = (AVFilterPad[]) {{ .name             = "default",
 348                                     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 349                                     .config_props     = config_props, },
 350                                   { .name = NULL}},
 351 };