Update to MPlayer SVN rev 29134 and FFmpeg SVN rev 18324.
[vaapi:mplayer.git] / libmpcodecs / vf_ow.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2007 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
3  *
4  * This file is part of MPlayer.
5  *
6  * MPlayer is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  * (at your option) any later version.
10  *
11  * MPlayer 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
14  * GNU General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
17  * with MPlayer; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
19  */
20
21 /**
22  * @todo try to change to int
23  * @todo try lifting based implementation
24  * @todo optimize optimize optimize
25  * @todo hard tresholding
26  * @todo use QP to decide filter strength
27  * @todo wavelet normalization / least squares optimal signal vs. noise thresholds
28  */
29  
30 #include <stdio.h>
31 #include <string.h>
32 #include <inttypes.h>
33 #include <math.h>
34
35 #include "mp_msg.h"
36 #include "img_format.h"
37 #include "mp_image.h"
38 #include "vf.h"
39
40 //===========================================================================//
41 static const uint8_t  __attribute__((aligned(8))) dither[8][8]={
42 {  0,  48,  12,  60,   3,  51,  15,  63, },
43 { 32,  16,  44,  28,  35,  19,  47,  31, },
44 {  8,  56,   4,  52,  11,  59,   7,  55, },
45 { 40,  24,  36,  20,  43,  27,  39,  23, },
46 {  2,  50,  14,  62,   1,  49,  13,  61, },
47 { 34,  18,  46,  30,  33,  17,  45,  29, },
48 { 10,  58,   6,  54,   9,  57,   5,  53, },
49 { 42,  26,  38,  22,  41,  25,  37,  21, },
50 };
51 //FIXME the above is duplicated in many filters
52
53 struct vf_priv_s {
54     float strength[2];
55     float delta;
56     int mode;
57     int depth;
58     float *plane[16][4];
59     int stride;
60 };
61
62 #define S 1.41421356237 //sqrt(2)
63
64 static const double coeff[2][5]={
65     {
66          0.6029490182363579  *S,
67          0.2668641184428723  *S,
68         -0.07822326652898785 *S,
69         -0.01686411844287495 *S,
70          0.02674875741080976 *S
71     },{
72          1.115087052456994   /S,
73         -0.5912717631142470  /S,
74         -0.05754352622849957 /S,
75          0.09127176311424948 /S
76     }
77 };
78
79 static const double icoeff[2][5]={
80     {
81          1.115087052456994   /S,
82          0.5912717631142470  /S,
83         -0.05754352622849957 /S,
84         -0.09127176311424948 /S
85     },{
86          0.6029490182363579  *S,
87         -0.2668641184428723  *S,
88         -0.07822326652898785 *S,
89          0.01686411844287495 *S,
90          0.02674875741080976 *S
91     }
92 };
93 #undef S
94
95 static inline int mirror(int x, int w){
96     while((unsigned)x > (unsigned)w){
97         x=-x;
98         if(x<0) x+= 2*w;
99     }
100     return x;
101 }
102
103 static inline void decompose(float *dstL, float *dstH, float *src, int stride, int w){
104     int x, i;
105     for(x=0; x<w; x++){
106         double sumL= src[x*stride] * coeff[0][0];
107         double sumH= src[x*stride] * coeff[1][0];
108         for(i=1; i<=4; i++){
109             double s= (src[mirror(x-i, w-1)*stride] + src[mirror(x+i, w-1)*stride]);
110
111             sumL+= coeff[0][i]*s;
112             sumH+= coeff[1][i]*s;
113         }
114         dstL[x*stride]= sumL;
115         dstH[x*stride]= sumH;
116     }
117 }
118
119 static inline void compose(float *dst, float *srcL, float *srcH, int stride, int w){
120     int x, i;
121     for(x=0; x<w; x++){
122         double sumL= srcL[x*stride] * icoeff[0][0];
123         double sumH= srcH[x*stride] * icoeff[1][0];
124         for(i=1; i<=4; i++){
125             int x0= mirror(x-i, w-1)*stride;
126             int x1= mirror(x+i, w-1)*stride;
127
128             sumL+= icoeff[0][i]*(srcL[x0] + srcL[x1]);
129             sumH+= icoeff[1][i]*(srcH[x0] + srcH[x1]);
130         }
131         dst[x*stride]= (sumL + sumH)*0.5;
132     }
133 }
134
135 static inline void decompose2D(float *dstL, float *dstH, float *src, int xstride, int ystride, int step, int w, int h){
136     int y, x;
137     for(y=0; y<h; y++)
138         for(x=0; x<step; x++)
139             decompose(dstL + ystride*y + xstride*x, dstH + ystride*y + xstride*x, src + ystride*y + xstride*x, step*xstride, (w-x+step-1)/step);
140 }
141
142 static inline void compose2D(float *dst, float *srcL, float *srcH, int xstride, int ystride, int step, int w, int h){
143     int y, x;
144     for(y=0; y<h; y++)
145         for(x=0; x<step; x++)
146             compose(dst + ystride*y + xstride*x, srcL + ystride*y + xstride*x, srcH + ystride*y + xstride*x, step*xstride, (w-x+step-1)/step);
147 }
148
149 static void decompose2D2(float *dst[4], float *src, float *temp[2], int stride, int step, int w, int h){
150     decompose2D(temp[0], temp[1], src    , 1, stride, step  , w, h);
151     decompose2D( dst[0],  dst[1], temp[0], stride, 1, step  , h, w);
152     decompose2D( dst[2],  dst[3], temp[1], stride, 1, step  , h, w);
153 }
154
155 static void compose2D2(float *dst, float *src[4], float *temp[2], int stride, int step, int w, int h){
156     compose2D(temp[0],  src[0],  src[1], stride, 1, step  , h, w);
157     compose2D(temp[1],  src[2],  src[3], stride, 1, step  , h, w);
158     compose2D(dst    , temp[0], temp[1], 1, stride, step  , w, h);
159 }
160
161 static void filter(struct vf_priv_s *p, uint8_t *dst, uint8_t *src, int dst_stride, int src_stride, int width, int height, int is_luma){
162     int x,y, i, j;
163 //    double sum=0;
164     double s= p->strength[!is_luma];
165     int depth= p->depth;
166
167     while(1<<depth > width || 1<<depth > height)
168         depth--;
169
170     for(y=0; y<height; y++)
171         for(x=0; x<width; x++)
172             p->plane[0][0][x + y*p->stride]= src[x + y*src_stride];
173
174     for(i=0; i<depth; i++){
175         decompose2D2(p->plane[i+1], p->plane[i][0], p->plane[0]+1,p->stride, 1<<i, width, height);
176     }
177     for(i=0; i<depth; i++){
178         for(j=1; j<4; j++){
179             for(y=0; y<height; y++){
180                 for(x=0; x<width; x++){
181                     double v= p->plane[i+1][j][x + y*p->stride];
182                     if     (v> s) v-=s;
183                     else if(v<-s) v+=s;
184                     else          v =0;
185                     p->plane[i+1][j][x + y*p->stride]= v;
186                 }
187             }
188         }
189     }
190     for(i=depth-1; i>=0; i--){
191         compose2D2(p->plane[i][0], p->plane[i+1], p->plane[0]+1, p->stride, 1<<i, width, height);
192     }
193
194     for(y=0; y<height; y++)
195         for(x=0; x<width; x++){
196             i= p->plane[0][0][x + y*p->stride] + dither[x&7][y&7]*(1.0/64) + 1.0/128; //yes the rounding is insane but optimal :)
197 //            double e= i - src[x + y*src_stride];
198 //            sum += e*e;
199             if((unsigned)i > 255U) i= ~(i>>31);
200             dst[x + y*dst_stride]= i;
201         }
202
203 //    printf("%f\n", sum/height/width);
204 }
205
206 static int config(struct vf_instance_s* vf, int width, int height, int d_width, int d_height, unsigned int flags, unsigned int outfmt){
207     int h= (height+15)&(~15);
208     int i,j;
209
210     vf->priv->stride= (width+15)&(~15);
211     for(j=0; j<4; j++){
212         for(i=0; i<=vf->priv->depth; i++)
213             vf->priv->plane[i][j]= malloc(vf->priv->stride*h*sizeof(vf->priv->plane[0][0][0]));
214     }
215
216     return vf_next_config(vf,width,height,d_width,d_height,flags,outfmt);
217 }
218
219 static void get_image(struct vf_instance_s* vf, mp_image_t *mpi){
220     if(mpi->flags&MP_IMGFLAG_PRESERVE) return; // don't change
221     // ok, we can do pp in-place (or pp disabled):
222     vf->dmpi=vf_get_image(vf->next,mpi->imgfmt,
223         mpi->type, mpi->flags | MP_IMGFLAG_READABLE, mpi->width, mpi->height);
224     mpi->planes[0]=vf->dmpi->planes[0];
225     mpi->stride[0]=vf->dmpi->stride[0];
226     mpi->width=vf->dmpi->width;
227     if(mpi->flags&MP_IMGFLAG_PLANAR){
228         mpi->planes[1]=vf->dmpi->planes[1];
229         mpi->planes[2]=vf->dmpi->planes[2];
230         mpi->stride[1]=vf->dmpi->stride[1];
231         mpi->stride[2]=vf->dmpi->stride[2];
232     }
233     mpi->flags|=MP_IMGFLAG_DIRECT;
234 }
235
236 static int put_image(struct vf_instance_s* vf, mp_image_t *mpi, double pts){
237     mp_image_t *dmpi;
238
239     if(!(mpi->flags&MP_IMGFLAG_DIRECT)){
240         // no DR, so get a new image! hope we'll get DR buffer:
241         dmpi=vf_get_image(vf->next,mpi->imgfmt,
242             MP_IMGTYPE_TEMP,
243             MP_IMGFLAG_ACCEPT_STRIDE|MP_IMGFLAG_PREFER_ALIGNED_STRIDE,
244             mpi->width,mpi->height);
245         vf_clone_mpi_attributes(dmpi, mpi);
246     }else{
247         dmpi=vf->dmpi;
248     }
249
250     filter(vf->priv, dmpi->planes[0], mpi->planes[0], dmpi->stride[0], mpi->stride[0], mpi->w, mpi->h, 1);
251     filter(vf->priv, dmpi->planes[1], mpi->planes[1], dmpi->stride[1], mpi->stride[1], mpi->w>>mpi->chroma_x_shift, mpi->h>>mpi->chroma_y_shift, 0);
252     filter(vf->priv, dmpi->planes[2], mpi->planes[2], dmpi->stride[2], mpi->stride[2], mpi->w>>mpi->chroma_x_shift, mpi->h>>mpi->chroma_y_shift, 0);
253
254     return vf_next_put_image(vf,dmpi, pts);
255 }
256
257 static void uninit(struct vf_instance_s* vf){
258     int i,j;
259     if(!vf->priv) return;
260
261     for(j=0; j<4; j++){
262         for(i=0; i<16; i++){
263             free(vf->priv->plane[i][j]);
264             vf->priv->plane[i][j]= NULL;
265         }
266     }
267
268     free(vf->priv);
269     vf->priv=NULL;
270 }
271
272 //===========================================================================//
273 static int query_format(struct vf_instance_s* vf, unsigned int fmt){
274     switch(fmt){
275         case IMGFMT_YVU9:
276         case IMGFMT_IF09:
277         case IMGFMT_YV12:
278         case IMGFMT_I420:
279         case IMGFMT_IYUV:
280         case IMGFMT_CLPL:
281         case IMGFMT_Y800:
282         case IMGFMT_Y8:
283         case IMGFMT_444P:
284         case IMGFMT_422P:
285         case IMGFMT_411P:
286             return vf_next_query_format(vf,fmt);
287     }
288     return 0;
289 }
290
291
292 static int open(vf_instance_t *vf, char* args){
293     vf->config=config;
294     vf->put_image=put_image;
295     vf->get_image=get_image;
296     vf->query_format=query_format;
297     vf->uninit=uninit;
298     vf->priv=malloc(sizeof(struct vf_priv_s));
299     memset(vf->priv, 0, sizeof(struct vf_priv_s));
300
301     vf->priv->depth= 8;
302     vf->priv->strength[0]= 1.0;
303     vf->priv->strength[1]= 1.0;
304     vf->priv->delta= 1.0;
305
306     if (args) sscanf(args, "%d:%f:%f:%d:%f", &vf->priv->depth,
307                      &vf->priv->strength[0],
308                      &vf->priv->strength[1],
309                      &vf->priv->mode,
310                      &vf->priv->delta);
311
312     return 1;
313 }
314
315 const vf_info_t vf_info_ow = {
316     "overcomplete wavelet denoiser",
317     "ow",
318     "Michael Niedermayer",
319     "",
320     open,
321     NULL
322 };