libavfilter/vf_threshold.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 /**
  22  * @file
  23  * threshold video filter
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/imgutils.h"
  27 #include "libavutil/internal.h"
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29 #include "libavutil/pixdesc.h"
  30 #include "avfilter.h"
  31 #include "framesync.h"
  32 #include "internal.h"
  33 #include "video.h"
  34
  35 typedef struct ThresholdContext {
  36     const AVClass *class;
  37
  38     int planes;
  39     int bpc;
  40
  41     int nb_planes;
  42     int width[4], height[4];
  43
  44     void (*threshold)(const uint8_t *in, const uint8_t *threshold,
  45                       const uint8_t *min, const uint8_t *max,
  46                       uint8_t *out,
  47                       ptrdiff_t ilinesize, ptrdiff_t tlinesize,
  48                       ptrdiff_t flinesize, ptrdiff_t slinesize,
  49                       ptrdiff_t olinesize,
  50                       int w, int h);
  51
  52     AVFrame *frames[4];
  53     FFFrameSync fs;
  54 } ThresholdContext;
  55
  56 #define OFFSET(x) offsetof(ThresholdContext, x)
  57 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
  58
  59 static const AVOption threshold_options[] = {
  60     { "planes", "set planes to filter", OFFSET(planes), AV_OPT_TYPE_INT,  {.i64=15}, 0, 15, FLAGS},
  61     { NULL }
  62 };
  63
  64 AVFILTER_DEFINE_CLASS(threshold);
  65
  66 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  67 {
  68     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  69         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUV440P,
  70         AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
  71         AV_PIX_FMT_YUVA422P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P, AV_PIX_FMT_YUV420P,
  72         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
  73         AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV410P,
  74         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
  75         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
  76         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  77         AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P9,
  78         AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P10,
  79         AV_PIX_FMT_YUVA420P16, AV_PIX_FMT_YUVA422P16, AV_PIX_FMT_YUVA444P16,
  80         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRP9, AV_PIX_FMT_GBRP10,
  81         AV_PIX_FMT_GBRP12, AV_PIX_FMT_GBRP14, AV_PIX_FMT_GBRP16,
  82         AV_PIX_FMT_GBRAP, AV_PIX_FMT_GBRAP16,
  83         AV_PIX_FMT_GRAY8,  AV_PIX_FMT_GRAY10,
  84         AV_PIX_FMT_GRAY12, AV_PIX_FMT_GRAY16,
  85         AV_PIX_FMT_NONE
  86     };
  87
  88     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
  89 }
  90
  91 static int process_frame(FFFrameSync *fs)
  92 {
  93     AVFilterContext *ctx = fs->parent;
  94     ThresholdContext *s = fs->opaque;
  95     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
  96     AVFrame *out, *in, *threshold, *min, *max;
  97     int ret;
  98
  99     if ((ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 0, &in,        0)) < 0 ||
 100         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 1, &threshold, 0)) < 0 ||
 101         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 2, &min,       0)) < 0 ||
 102         (ret = ff_framesync_get_frame(&s->fs, 3, &max,       0)) < 0)
 103         return ret;
 104
 105     if (ctx->is_disabled) {
 106         out = av_frame_clone(in);
 107         if (!out)
 108             return AVERROR(ENOMEM);
 109     } else {
 110         int p;
 111
 112         out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 113         if (!out)
 114             return AVERROR(ENOMEM);
 115         av_frame_copy_props(out, in);
 116
 117         for (p = 0; p < s->nb_planes; p++) {
 118             if (!(s->planes & (1 << p))) {
 119                 av_image_copy_plane(out->data[p], out->linesize[p],
 120                                     in->data[p], in->linesize[p],
 121                                     s->width[p] * s->bpc,
 122                                     s->height[p]);
 123                 continue;
 124             }
 125             s->threshold(in->data[p], threshold->data[p],
 126                          min->data[p], max->data[p],
 127                          out->data[p],
 128                          in->linesize[p], threshold->linesize[p],
 129                          min->linesize[p], max->linesize[p],
 130                          out->linesize[p],
 131                          s->width[p], s->height[p]);
 132         }
 133     }
 134
 135     out->pts = av_rescale_q(s->fs.pts, s->fs.time_base, outlink->time_base);
 136
 137     return ff_filter_frame(outlink, out);
 138 }
 139
 140 static void threshold8(const uint8_t *in, const uint8_t *threshold,
 141                        const uint8_t *min, const uint8_t *max,
 142                        uint8_t *out,
 143                        ptrdiff_t ilinesize, ptrdiff_t tlinesize,
 144                        ptrdiff_t flinesize, ptrdiff_t slinesize,
 145                        ptrdiff_t olinesize,
 146                        int w, int h)
 147 {
 148     int x, y;
 149
 150     for (y = 0; y < h; y++) {
 151         for (x = 0; x < w; x++) {
 152             out[x] = in[x] < threshold[x] ? min[x] : max[x];
 153         }
 154
 155         in        += ilinesize;
 156         threshold += tlinesize;
 157         min       += flinesize;
 158         max       += flinesize;
 159         out       += olinesize;
 160     }
 161 }
 162
 163 static void threshold16(const uint8_t *iin, const uint8_t *tthreshold,
 164                         const uint8_t *ffirst, const uint8_t *ssecond,
 165                         uint8_t *oout,
 166                         ptrdiff_t ilinesize, ptrdiff_t tlinesize,
 167                         ptrdiff_t flinesize, ptrdiff_t slinesize,
 168                         ptrdiff_t olinesize,
 169                         int w, int h)
 170 {
 171     const uint16_t *in = (const uint16_t *)iin;
 172     const uint16_t *threshold = (const uint16_t *)tthreshold;
 173     const uint16_t *min = (const uint16_t *)ffirst;
 174     const uint16_t *max = (const uint16_t *)ssecond;
 175     uint16_t *out = (uint16_t *)oout;
 176     int x, y;
 177
 178     for (y = 0; y < h; y++) {
 179         for (x = 0; x < w; x++) {
 180             out[x] = in[x] < threshold[x] ? min[x] : max[x];
 181         }
 182
 183         in        += ilinesize / 2;
 184         threshold += tlinesize / 2;
 185         min       += flinesize / 2;
 186         max       += flinesize / 2;
 187         out       += olinesize / 2;
 188     }
 189 }
 190
 191 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
 192 {
 193     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 194     ThresholdContext *s = ctx->priv;
 195     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 196     int vsub, hsub;
 197
 198     s->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 199
 200     hsub = desc->log2_chroma_w;
 201     vsub = desc->log2_chroma_h;
 202     s->height[1] = s->height[2] = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->h, vsub);
 203     s->height[0] = s->height[3] = inlink->h;
 204     s->width[1]  = s->width[2]  = AV_CEIL_RSHIFT(inlink->w, hsub);
 205     s->width[0]  = s->width[3]  = inlink->w;
 206
 207     if (desc->comp[0].depth == 8) {
 208         s->threshold = threshold8;
 209         s->bpc = 1;
 210     } else {
 211         s->threshold = threshold16;
 212         s->bpc = 2;
 213     }
 214
 215     return 0;
 216 }
 217
 218 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 219 {
 220     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 221     ThresholdContext *s = ctx->priv;
 222     AVFilterLink *base = ctx->inputs[0];
 223     AVFilterLink *threshold = ctx->inputs[1];
 224     AVFilterLink *min = ctx->inputs[2];
 225     AVFilterLink *max = ctx->inputs[3];
 226     FFFrameSyncIn *in;
 227     int ret;
 228
 229     if (base->format != threshold->format ||
 230         base->format != min->format ||
 231         base->format != max->format) {
 232         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "inputs must be of same pixel format\n");
 233         return AVERROR(EINVAL);
 234     }
 235     if (base->w                       != threshold->w ||
 236         base->h                       != threshold->h ||
 237         base->w                       != min->w ||
 238         base->h                       != min->h ||
 239         base->w                       != max->w ||
 240         base->h                       != max->h) {
 241         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "First input link %s parameters "
 242                "(size %dx%d) do not match the corresponding "
 243                "second input link %s parameters (%dx%d) "
 244                "and/or third input link %s parameters (%dx%d) "
 245                "and/or fourth input link %s parameters (%dx%d)\n",
 246                ctx->input_pads[0].name, base->w, base->h,
 247                ctx->input_pads[1].name, threshold->w, threshold->h,
 248                ctx->input_pads[2].name, min->w, min->h,
 249                ctx->input_pads[3].name, max->w, max->h);
 250         return AVERROR(EINVAL);
 251     }
 252
 253     outlink->w = base->w;
 254     outlink->h = base->h;
 255     outlink->time_base = base->time_base;
 256     outlink->sample_aspect_ratio = base->sample_aspect_ratio;
 257     outlink->frame_rate = base->frame_rate;
 258
 259     if ((ret = ff_framesync_init(&s->fs, ctx, 4)) < 0)
 260         return ret;
 261
 262     in = s->fs.in;
 263     in[0].time_base = base->time_base;
 264     in[1].time_base = threshold->time_base;
 265     in[2].time_base = min->time_base;
 266     in[3].time_base = max->time_base;
 267     in[0].sync   = 1;
 268     in[0].before = EXT_STOP;
 269     in[0].after  = EXT_STOP;
 270     in[1].sync   = 1;
 271     in[1].before = EXT_STOP;
 272     in[1].after  = EXT_STOP;
 273     in[2].sync   = 1;
 274     in[2].before = EXT_STOP;
 275     in[2].after  = EXT_STOP;
 276     in[3].sync   = 1;
 277     in[3].before = EXT_STOP;
 278     in[3].after  = EXT_STOP;
 279     s->fs.opaque   = s;
 280     s->fs.on_event = process_frame;
 281
 282     return ff_framesync_configure(&s->fs);
 283 }
 284
 285 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *buf)
 286 {
 287     ThresholdContext *s = inlink->dst->priv;
 288     return ff_framesync_filter_frame(&s->fs, inlink, buf);
 289 }
 290
 291 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 292 {
 293     ThresholdContext *s = outlink->src->priv;
 294     return ff_framesync_request_frame(&s->fs, outlink);
 295 }
 296
 297 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 298 {
 299     ThresholdContext *s = ctx->priv;
 300
 301     ff_framesync_uninit(&s->fs);
 302 }
 303
 304 static const AVFilterPad inputs[] = {
 305     {
 306         .name         = "default",
 307         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 308         .filter_frame = filter_frame,
 309         .config_props = config_input,
 310     },
 311     {
 312         .name         = "threshold",
 313         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 314         .filter_frame = filter_frame,
 315     },
 316     {
 317         .name         = "min",
 318         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 319         .filter_frame = filter_frame,
 320     },
 321     {
 322         .name         = "max",
 323         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 324         .filter_frame = filter_frame,
 325     },
 326     { NULL }
 327 };
 328
 329 static const AVFilterPad outputs[] = {
 330     {
 331         .name          = "default",
 332         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 333         .config_props  = config_output,
 334         .request_frame = request_frame,
 335     },
 336     { NULL }
 337 };
 338
 339 AVFilter ff_vf_threshold = {
 340     .name          = "threshold",
 341     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Threshold first video stream using other video streams."),
 342     .priv_size     = sizeof(ThresholdContext),
 343     .priv_class    = &threshold_class,
 344     .uninit        = uninit,
 345     .query_formats = query_formats,
 346     .inputs        = inputs,
 347     .outputs       = outputs,
 348     .flags         = AVFILTER_FLAG_SUPPORT_TIMELINE_INTERNAL,
 349 };