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

   1 #include <epoxy/gl.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 using namespace std;
  12
  13 namespace movit {
  14
  15 BlurEffect::BlurEffect()
  16         : num_taps(16),
  17           radius(3.0f),
  18           input_width(1280),
  19           input_height(720)
  20 {
  21         // The first blur pass will forward resolution information to us.
  22         hpass = new SingleBlurPassEffect(this);
  23         CHECK(hpass->set_int("direction", SingleBlurPassEffect::HORIZONTAL));
  24         vpass = new SingleBlurPassEffect(NULL);
  25         CHECK(vpass->set_int("direction", SingleBlurPassEffect::VERTICAL));
  26
  27         update_radius();
  28 }
  29
  30 void BlurEffect::rewrite_graph(EffectChain *graph, Node *self)
  31 {
  32         Node *hpass_node = graph->add_node(hpass);
  33         Node *vpass_node = graph->add_node(vpass);
  34         graph->connect_nodes(hpass_node, vpass_node);
  35         graph->replace_receiver(self, hpass_node);
  36         graph->replace_sender(self, vpass_node);
  37         self->disabled = true;
  38 }
  39
  40 // We get this information forwarded from the first blur pass,
  41 // since we are not part of the chain ourselves.
  42 void BlurEffect::inform_input_size(unsigned input_num, unsigned width, unsigned height)
  43 {
  44         assert(input_num == 0);
  45         assert(width != 0);
  46         assert(height != 0);
  47         input_width = width;
  48         input_height = height;
  49         update_radius();
  50 }
  51
  52 void BlurEffect::update_radius()
  53 {
  54         // We only have 16 taps to work with on each side, and we want that to
  55         // reach out to about 2.5*sigma. Bump up the mipmap levels (giving us
  56         // box blurs) until we have what we need.
  57         unsigned mipmap_width = input_width, mipmap_height = input_height;
  58         float adjusted_radius = radius;
  59         while ((mipmap_width > 1 || mipmap_height > 1) && adjusted_radius * 1.5f > num_taps / 2) {
  60                 // Find the next mipmap size (round down, minimum 1 pixel).
  61                 mipmap_width = max(mipmap_width / 2, 1u);
  62                 mipmap_height = max(mipmap_height / 2, 1u);
  63
  64                 // Approximate when mipmap sizes are odd, but good enough.
  65                 adjusted_radius = radius * float(mipmap_width) / float(input_width);
  66         }
  67
  68         bool ok = hpass->set_float("radius", adjusted_radius);
  69         ok |= hpass->set_int("width", mipmap_width);
  70         ok |= hpass->set_int("height", mipmap_height);
  71         ok |= hpass->set_int("virtual_width", mipmap_width);
  72         ok |= hpass->set_int("virtual_height", mipmap_height);
  73         ok |= hpass->set_int("num_taps", num_taps);
  74
  75         ok |= vpass->set_float("radius", adjusted_radius);
  76         ok |= vpass->set_int("width", mipmap_width);
  77         ok |= vpass->set_int("height", mipmap_height);
  78         ok |= vpass->set_int("virtual_width", input_width);
  79         ok |= vpass->set_int("virtual_height", input_height);
  80         ok |= vpass->set_int("num_taps", num_taps);
  81
  82         assert(ok);
  83 }
  84
  85 bool BlurEffect::set_float(const string &key, float value) {
  86         if (key == "radius") {
  87                 radius = value;
  88                 update_radius();
  89                 return true;
  90         }
  91         return false;
  92 }
  93
  94 bool BlurEffect::set_int(const string &key, int value) {
  95         if (key == "num_taps") {
  96                 if (value < 2 || value % 2 != 0) {
  97                         return false;
  98                 }
  99                 num_taps = value;
 100                 update_radius();
 101                 return true;
 102         }
 103         return false;
 104 }
 105
 106 SingleBlurPassEffect::SingleBlurPassEffect(BlurEffect *parent)
 107         : parent(parent),
 108           num_taps(16),
 109           radius(3.0f),
 110           direction(HORIZONTAL),
 111           width(1280),
 112           height(720)
 113 {
 114         register_float("radius", &radius);
 115         register_int("direction", (int *)&direction);
 116         register_int("width", &width);
 117         register_int("height", &height);
 118         register_int("virtual_width", &virtual_width);
 119         register_int("virtual_height", &virtual_height);
 120         register_int("num_taps", &num_taps);
 121 }
 122
 123 string SingleBlurPassEffect::output_fragment_shader()
 124 {
 125         char buf[256];
 126         sprintf(buf, "#define DIRECTION_VERTICAL %d\n#define NUM_TAPS %d\n",
 127                 (direction == VERTICAL), num_taps);
 128         return buf + read_file("blur_effect.frag");
 129 }
 130
 131 void SingleBlurPassEffect::set_gl_state(GLuint glsl_program_num, const string &prefix, unsigned *sampler_num)
 132 {
 133         Effect::set_gl_state(glsl_program_num, prefix, sampler_num);
 134
 135         // Compute the weights; they will be symmetrical, so we only compute
 136         // the right side.
 137         float* weight = new float[num_taps + 1];
 138         if (radius < 1e-3) {
 139                 weight[0] = 1.0f;
 140                 for (int i = 1; i < num_taps + 1; ++i) {
 141                         weight[i] = 0.0f;
 142                 }
 143         } else {
 144                 float sum = 0.0f;
 145                 for (int i = 0; i < num_taps + 1; ++i) {
 146                         // Gaussian blur is a common, but maybe not the prettiest choice;
 147                         // it can feel a bit too blurry in the fine detail and too little
 148                         // long-tail. This is a simple logistic distribution, which has
 149                         // a narrower peak but longer tails.
 150                         //
 151                         // We interpret the radius as sigma, similar to Gaussian blur.
 152                         // Wikipedia says that sigma² = pi² s² / 3, which yields:
 153                         const float s = (sqrt(3.0) / M_PI) * radius;
 154                         float z = i / (2.0 * s);
 155
 156                         weight[i] = 1.0f / (cosh(z) * cosh(z));
 157
 158                         if (i == 0) {
 159                                 sum += weight[i];
 160                         } else {
 161                                 sum += 2.0f * weight[i];
 162                         }
 163                 }
 164                 for (int i = 0; i < num_taps + 1; ++i) {
 165                         weight[i] /= sum;
 166                 }
 167         }
 168
 169         // Since the GPU gives us bilinear sampling for free, we can get two
 170         // samples for the price of one (for every but the center sample,
 171         // in which case this trick doesn't buy us anything). Simply sample
 172         // between the two pixel centers, and we can do with fewer weights.
 173         // (This is right even in the vertical pass where we don't actually
 174         // sample between the pixels, because we have linear interpolation
 175         // there too.)
 176         //
 177         // We pack the parameters into a float4: The relative sample coordinates
 178         // in (x,y), and the weight in z. w is unused.
 179         float* samples = new float[2 * (num_taps / 2 + 1)];
 180
 181         // Center sample.
 182         samples[2 * 0 + 0] = 0.0f;
 183         samples[2 * 0 + 1] = weight[0];
 184
 185         // All other samples.
 186         for (int i = 1; i < num_taps / 2 + 1; ++i) {
 187                 unsigned base_pos = i * 2 - 1;
 188                 float w1 = weight[base_pos];
 189                 float w2 = weight[base_pos + 1];
 190                 int size;
 191                 if (direction == HORIZONTAL) {
 192                         size = width;
 193                 } else if (direction == VERTICAL) {
 194                         size = height;
 195                 } else {
 196                         assert(false);
 197                 }
 198
 199                 float pos1 = base_pos / (float)size;
 200                 float pos2 = (base_pos + 1) / (float)size;
 201                 float pos, total_weight;
 202                 combine_two_samples(w1, w2, pos1, pos2, size, &pos, &total_weight, NULL);
 203
 204                 samples[2 * i + 0] = pos;
 205                 samples[2 * i + 1] = total_weight;
 206         }
 207
 208         set_uniform_vec2_array(glsl_program_num, prefix, "samples", samples, num_taps / 2 + 1);
 209
 210         delete[] weight;
 211         delete[] samples;
 212 }
 213
 214 void SingleBlurPassEffect::clear_gl_state()
 215 {
 216 }
 217
 218 }  // namespace movit