git.sesse.net Git - movit/blob - blur_effect.cpp

   1 #include <GL/glew.h>
   2 #include <assert.h>
   3 #include <math.h>
   4 #include <algorithm>
   5
   6 #include "blur_effect.h"
   7 #include "effect_chain.h"
   8 #include "effect_util.h"
   9 #include "util.h"
  10
  11 // Must match blur_effect.frag.
  12 #define NUM_TAPS 16
  13
  14 BlurEffect::BlurEffect()
  15         : radius(3.0f),
  16           input_width(1280),
  17           input_height(720)
  18 {
  19         // The first blur pass will forward resolution information to us.
  20         hpass = new SingleBlurPassEffect(this);
  21         CHECK(hpass->set_int("direction", SingleBlurPassEffect::HORIZONTAL));
  22         vpass = new SingleBlurPassEffect(NULL);
  23         CHECK(vpass->set_int("direction", SingleBlurPassEffect::VERTICAL));
  24
  25         update_radius();
  26 }
  27
  28 void BlurEffect::rewrite_graph(EffectChain *graph, Node *self)
  29 {
  30         Node *hpass_node = graph->add_node(hpass);
  31         Node *vpass_node = graph->add_node(vpass);
  32         graph->connect_nodes(hpass_node, vpass_node);
  33         graph->replace_receiver(self, hpass_node);
  34         graph->replace_sender(self, vpass_node);
  35         self->disabled = true;
  36 }
  37
  38 // We get this information forwarded from the first blur pass,
  39 // since we are not part of the chain ourselves.
  40 void BlurEffect::inform_input_size(unsigned input_num, unsigned width, unsigned height)
  41 {
  42         assert(input_num == 0);
  43         assert(width != 0);
  44         assert(height != 0);
  45         input_width = width;
  46         input_height = height;
  47         update_radius();
  48 }
  49
  50 void BlurEffect::update_radius()
  51 {
  52         // We only have 16 taps to work with on each side, and we want that to
  53         // reach out to about 2.5*sigma. Bump up the mipmap levels (giving us
  54         // box blurs) until we have what we need.
  55         unsigned mipmap_width = input_width, mipmap_height = input_height;
  56         float adjusted_radius = radius;
  57         while ((mipmap_width > 1 || mipmap_height > 1) && adjusted_radius * 1.5f > NUM_TAPS / 2) {
  58                 // Find the next mipmap size (round down, minimum 1 pixel).
  59                 mipmap_width = std::max(mipmap_width / 2, 1u);
  60                 mipmap_height = std::max(mipmap_height / 2, 1u);
  61
  62                 // Approximate when mipmap sizes are odd, but good enough.
  63                 adjusted_radius = radius * float(mipmap_width) / float(input_width);
  64         }
  65
  66         bool ok = hpass->set_float("radius", adjusted_radius);
  67         ok |= hpass->set_int("width", mipmap_width);
  68         ok |= hpass->set_int("height", mipmap_height);
  69         ok |= hpass->set_int("virtual_width", mipmap_width);
  70         ok |= hpass->set_int("virtual_height", mipmap_height);
  71
  72         ok |= vpass->set_float("radius", adjusted_radius);
  73         ok |= vpass->set_int("width", mipmap_width);
  74         ok |= vpass->set_int("height", mipmap_height);
  75         ok |= vpass->set_int("virtual_width", input_width);
  76         ok |= vpass->set_int("virtual_height", input_height);
  77
  78         assert(ok);
  79 }
  80
  81 bool BlurEffect::set_float(const std::string &key, float value) {
  82         if (key == "radius") {
  83                 radius = value;
  84                 update_radius();
  85                 return true;
  86         }
  87         return false;
  88 }
  89
  90 SingleBlurPassEffect::SingleBlurPassEffect(BlurEffect *parent)
  91         : parent(parent),
  92           radius(3.0f),
  93           direction(HORIZONTAL),
  94           width(1280),
  95           height(720)
  96 {
  97         register_float("radius", &radius);
  98         register_int("direction", (int *)&direction);
  99         register_int("width", &width);
 100         register_int("height", &height);
 101         register_int("virtual_width", &virtual_width);
 102         register_int("virtual_height", &virtual_height);
 103 }
 104
 105 std::string SingleBlurPassEffect::output_fragment_shader()
 106 {
 107         return read_file("blur_effect.frag");
 108 }
 109
 110 void SingleBlurPassEffect::set_gl_state(GLuint glsl_program_num, const std::string &prefix, unsigned *sampler_num)
 111 {
 112         Effect::set_gl_state(glsl_program_num, prefix, sampler_num);
 113
 114         // Compute the weights; they will be symmetrical, so we only compute
 115         // the right side.
 116         float weight[NUM_TAPS + 1];
 117         if (radius < 1e-3) {
 118                 weight[0] = 1.0f;
 119                 for (unsigned i = 1; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 120                         weight[i] = 0.0f;
 121                 }
 122         } else {
 123                 float sum = 0.0f;
 124                 for (unsigned i = 0; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 125                         // Gaussian blur is a common, but maybe not the prettiest choice;
 126                         // it can feel a bit too blurry in the fine detail and too little
 127                         // long-tail. This is a simple logistic distribution, which has
 128                         // a narrower peak but longer tails.
 129                         //
 130                         // We interpret the radius as sigma, similar to Gaussian blur.
 131                         // Wikipedia says that sigma² = pi² s² / 3, which yields:
 132                         const float s = (sqrt(3.0) / M_PI) * radius;
 133                         float z = i / (2.0 * s);
 134
 135                         weight[i] = 1.0f / (cosh(z) * cosh(z));
 136
 137                         if (i == 0) {
 138                                 sum += weight[i];
 139                         } else {
 140                                 sum += 2.0f * weight[i];
 141                         }
 142                 }
 143                 for (unsigned i = 0; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 144                         weight[i] /= sum;
 145                 }
 146         }
 147
 148         // Since the GPU gives us bilinear sampling for free, we can get two
 149         // samples for the price of one (for every but the center sample,
 150         // in which case this trick doesn't buy us anything). Simply sample
 151         // between the two pixel centers, and we can do with fewer weights.
 152         // (This is right even in the vertical pass where we don't actually
 153         // sample between the pixels, because we have linear interpolation
 154         // there too.)
 155         //
 156         // We pack the parameters into a float4: The relative sample coordinates
 157         // in (x,y), and the weight in z. w is unused.
 158         float samples[4 * (NUM_TAPS / 2 + 1)];
 159
 160         // Center sample.
 161         samples[4 * 0 + 0] = 0.0f;
 162         samples[4 * 0 + 1] = 0.0f;
 163         samples[4 * 0 + 2] = weight[0];
 164         samples[4 * 0 + 3] = 0.0f;
 165
 166         // All other samples.
 167         for (unsigned i = 1; i < NUM_TAPS / 2 + 1; ++i) {
 168                 unsigned base_pos = i * 2 - 1;
 169                 float w1 = weight[base_pos];
 170                 float w2 = weight[base_pos + 1];
 171
 172                 float offset, total_weight;
 173                 combine_two_samples(w1, w2, &offset, &total_weight, NULL);
 174
 175                 float x = 0.0f, y = 0.0f;
 176
 177                 if (direction == HORIZONTAL) {
 178                         x = (base_pos + offset) / (float)width;
 179                 } else if (direction == VERTICAL) {
 180                         y = (base_pos + offset) / (float)height;
 181                 } else {
 182                         assert(false);
 183                 }
 184
 185                 samples[4 * i + 0] = x;
 186                 samples[4 * i + 1] = y;
 187                 samples[4 * i + 2] = total_weight;
 188                 samples[4 * i + 3] = 0.0f;
 189         }
 190
 191         set_uniform_vec4_array(glsl_program_num, prefix, "samples", samples, NUM_TAPS / 2 + 1);
 192 }
 193
 194 void SingleBlurPassEffect::clear_gl_state()
 195 {
 196 }