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 using namespace std;
  15
  16 BlurEffect::BlurEffect()
  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
  74         ok |= vpass->set_float("radius", adjusted_radius);
  75         ok |= vpass->set_int("width", mipmap_width);
  76         ok |= vpass->set_int("height", mipmap_height);
  77         ok |= vpass->set_int("virtual_width", input_width);
  78         ok |= vpass->set_int("virtual_height", input_height);
  79
  80         assert(ok);
  81 }
  82
  83 bool BlurEffect::set_float(const string &key, float value) {
  84         if (key == "radius") {
  85                 radius = value;
  86                 update_radius();
  87                 return true;
  88         }
  89         return false;
  90 }
  91
  92 SingleBlurPassEffect::SingleBlurPassEffect(BlurEffect *parent)
  93         : parent(parent),
  94           radius(3.0f),
  95           direction(HORIZONTAL),
  96           width(1280),
  97           height(720)
  98 {
  99         register_float("radius", &radius);
 100         register_int("direction", (int *)&direction);
 101         register_int("width", &width);
 102         register_int("height", &height);
 103         register_int("virtual_width", &virtual_width);
 104         register_int("virtual_height", &virtual_height);
 105 }
 106
 107 string SingleBlurPassEffect::output_fragment_shader()
 108 {
 109         return read_file("blur_effect.frag");
 110 }
 111
 112 void SingleBlurPassEffect::set_gl_state(GLuint glsl_program_num, const string &prefix, unsigned *sampler_num)
 113 {
 114         Effect::set_gl_state(glsl_program_num, prefix, sampler_num);
 115
 116         // Compute the weights; they will be symmetrical, so we only compute
 117         // the right side.
 118         float weight[NUM_TAPS + 1];
 119         if (radius < 1e-3) {
 120                 weight[0] = 1.0f;
 121                 for (unsigned i = 1; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 122                         weight[i] = 0.0f;
 123                 }
 124         } else {
 125                 float sum = 0.0f;
 126                 for (unsigned i = 0; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 127                         // Gaussian blur is a common, but maybe not the prettiest choice;
 128                         // it can feel a bit too blurry in the fine detail and too little
 129                         // long-tail. This is a simple logistic distribution, which has
 130                         // a narrower peak but longer tails.
 131                         //
 132                         // We interpret the radius as sigma, similar to Gaussian blur.
 133                         // Wikipedia says that sigma² = pi² s² / 3, which yields:
 134                         const float s = (sqrt(3.0) / M_PI) * radius;
 135                         float z = i / (2.0 * s);
 136
 137                         weight[i] = 1.0f / (cosh(z) * cosh(z));
 138
 139                         if (i == 0) {
 140                                 sum += weight[i];
 141                         } else {
 142                                 sum += 2.0f * weight[i];
 143                         }
 144                 }
 145                 for (unsigned i = 0; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 146                         weight[i] /= sum;
 147                 }
 148         }
 149
 150         // Since the GPU gives us bilinear sampling for free, we can get two
 151         // samples for the price of one (for every but the center sample,
 152         // in which case this trick doesn't buy us anything). Simply sample
 153         // between the two pixel centers, and we can do with fewer weights.
 154         // (This is right even in the vertical pass where we don't actually
 155         // sample between the pixels, because we have linear interpolation
 156         // there too.)
 157         //
 158         // We pack the parameters into a float4: The relative sample coordinates
 159         // in (x,y), and the weight in z. w is unused.
 160         float samples[4 * (NUM_TAPS / 2 + 1)];
 161
 162         // Center sample.
 163         samples[4 * 0 + 0] = 0.0f;
 164         samples[4 * 0 + 1] = 0.0f;
 165         samples[4 * 0 + 2] = weight[0];
 166         samples[4 * 0 + 3] = 0.0f;
 167
 168         // All other samples.
 169         for (unsigned i = 1; i < NUM_TAPS / 2 + 1; ++i) {
 170                 unsigned base_pos = i * 2 - 1;
 171                 float w1 = weight[base_pos];
 172                 float w2 = weight[base_pos + 1];
 173
 174                 float offset, total_weight;
 175                 combine_two_samples(w1, w2, &offset, &total_weight, NULL);
 176
 177                 float x = 0.0f, y = 0.0f;
 178
 179                 if (direction == HORIZONTAL) {
 180                         x = (base_pos + offset) / (float)width;
 181                 } else if (direction == VERTICAL) {
 182                         y = (base_pos + offset) / (float)height;
 183                 } else {
 184                         assert(false);
 185                 }
 186
 187                 samples[4 * i + 0] = x;
 188                 samples[4 * i + 1] = y;
 189                 samples[4 * i + 2] = total_weight;
 190                 samples[4 * i + 3] = 0.0f;
 191         }
 192
 193         set_uniform_vec4_array(glsl_program_num, prefix, "samples", samples, NUM_TAPS / 2 + 1);
 194 }
 195
 196 void SingleBlurPassEffect::clear_gl_state()
 197 {
 198 }