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

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