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 "init.h"
  10 #include "util.h"
  11
  12 using namespace std;
  13
  14 namespace movit {
  15
  16 BlurEffect::BlurEffect()
  17         : num_taps(16),
  18           radius(3.0f),
  19           input_width(1280),
  20           input_height(720)
  21 {
  22         // The first blur pass will forward resolution information to us.
  23         hpass = new SingleBlurPassEffect(this);
  24         CHECK(hpass->set_int("direction", SingleBlurPassEffect::HORIZONTAL));
  25         vpass = new SingleBlurPassEffect(nullptr);
  26         CHECK(vpass->set_int("direction", SingleBlurPassEffect::VERTICAL));
  27
  28         update_radius();
  29 }
  30
  31 void BlurEffect::rewrite_graph(EffectChain *graph, Node *self)
  32 {
  33         Node *hpass_node = graph->add_node(hpass);
  34         Node *vpass_node = graph->add_node(vpass);
  35         graph->connect_nodes(hpass_node, vpass_node);
  36         graph->replace_receiver(self, hpass_node);
  37         graph->replace_sender(self, vpass_node);
  38         self->disabled = true;
  39 }
  40
  41 // We get this information forwarded from the first blur pass,
  42 // since we are not part of the chain ourselves.
  43 void BlurEffect::inform_input_size(unsigned input_num, unsigned width, unsigned height)
  44 {
  45         assert(input_num == 0);
  46         assert(width != 0);
  47         assert(height != 0);
  48         input_width = width;
  49         input_height = height;
  50         update_radius();
  51 }
  52
  53 void BlurEffect::update_radius()
  54 {
  55         // We only have 16 taps to work with on each side, and we want that to
  56         // reach out to about 2.5*sigma. Bump up the mipmap levels (giving us
  57         // box blurs) until we have what we need.
  58         unsigned mipmap_width = input_width, mipmap_height = input_height;
  59         float adjusted_radius = radius;
  60         while ((mipmap_width > 1 || mipmap_height > 1) && adjusted_radius * 1.5f > num_taps / 2) {
  61                 // Find the next mipmap size (round down, minimum 1 pixel).
  62                 mipmap_width = max(mipmap_width / 2, 1u);
  63                 mipmap_height = max(mipmap_height / 2, 1u);
  64
  65                 // Approximate when mipmap sizes are odd, but good enough.
  66                 adjusted_radius = radius * float(mipmap_width) / float(input_width);
  67         }
  68
  69         bool ok = hpass->set_float("radius", adjusted_radius);
  70         ok |= hpass->set_int("width", mipmap_width);
  71         ok |= hpass->set_int("height", mipmap_height);
  72         ok |= hpass->set_int("virtual_width", mipmap_width);
  73         ok |= hpass->set_int("virtual_height", mipmap_height);
  74         ok |= hpass->set_int("num_taps", num_taps);
  75
  76         ok |= vpass->set_float("radius", adjusted_radius);
  77         ok |= vpass->set_int("width", mipmap_width);
  78         ok |= vpass->set_int("height", mipmap_height);
  79         ok |= vpass->set_int("virtual_width", input_width);
  80         ok |= vpass->set_int("virtual_height", input_height);
  81         ok |= vpass->set_int("num_taps", num_taps);
  82
  83         assert(ok);
  84 }
  85
  86 bool BlurEffect::set_float(const string &key, float value) {
  87         if (key == "radius") {
  88                 radius = value;
  89                 update_radius();
  90                 return true;
  91         }
  92         return false;
  93 }
  94
  95 bool BlurEffect::set_int(const string &key, int value) {
  96         if (key == "num_taps") {
  97                 if (value < 2 || value % 2 != 0) {
  98                         return false;
  99                 }
 100                 num_taps = value;
 101                 update_radius();
 102                 return true;
 103         }
 104         return false;
 105 }
 106
 107 SingleBlurPassEffect::SingleBlurPassEffect(BlurEffect *parent)
 108         : parent(parent),
 109           num_taps(16),
 110           radius(3.0f),
 111           direction(HORIZONTAL),
 112           width(1280),
 113           height(720),
 114           uniform_samples(nullptr)
 115 {
 116         register_float("radius", &radius);
 117         register_int("direction", (int *)&direction);
 118         register_int("width", &width);
 119         register_int("height", &height);
 120         register_int("virtual_width", &virtual_width);
 121         register_int("virtual_height", &virtual_height);
 122         register_int("num_taps", &num_taps);
 123 }
 124
 125 SingleBlurPassEffect::~SingleBlurPassEffect()
 126 {
 127         delete[] uniform_samples;
 128 }
 129
 130 string SingleBlurPassEffect::output_fragment_shader()
 131 {
 132         char buf[256];
 133         sprintf(buf, "#define DIRECTION_VERTICAL %d\n#define NUM_TAPS %d\n",
 134                 (direction == VERTICAL), num_taps);
 135         uniform_samples = new float[2 * (num_taps / 2 + 1)];
 136         register_uniform_vec2_array("samples", uniform_samples, num_taps / 2 + 1);
 137         return buf + read_file("blur_effect.frag");
 138 }
 139
 140 void SingleBlurPassEffect::set_gl_state(GLuint glsl_program_num, const string &prefix, unsigned *sampler_num)
 141 {
 142         Effect::set_gl_state(glsl_program_num, prefix, sampler_num);
 143
 144         // Compute the weights; they will be symmetrical, so we only compute
 145         // the right side.
 146         float* weight = new float[num_taps + 1];
 147         if (radius < 1e-3) {
 148                 weight[0] = 1.0f;
 149                 for (int i = 1; i < num_taps + 1; ++i) {
 150                         weight[i] = 0.0f;
 151                 }
 152         } else {
 153                 float sum = 0.0f;
 154                 for (int i = 0; i < num_taps + 1; ++i) {
 155                         // Gaussian blur is a common, but maybe not the prettiest choice;
 156                         // it can feel a bit too blurry in the fine detail and too little
 157                         // long-tail. This is a simple logistic distribution, which has
 158                         // a narrower peak but longer tails.
 159                         //
 160                         // We interpret the radius as sigma, similar to Gaussian blur.
 161                         // Wikipedia says that sigma² = pi² s² / 3, which yields:
 162                         const float s = (sqrt(3.0) / M_PI) * radius;
 163                         float z = i / (2.0 * s);
 164
 165                         weight[i] = 1.0f / (cosh(z) * cosh(z));
 166
 167                         if (i == 0) {
 168                                 sum += weight[i];
 169                         } else {
 170                                 sum += 2.0f * weight[i];
 171                         }
 172                 }
 173                 for (int i = 0; i < num_taps + 1; ++i) {
 174                         weight[i] /= sum;
 175                 }
 176         }
 177
 178         // Since the GPU gives us bilinear sampling for free, we can get two
 179         // samples for the price of one (for every but the center sample,
 180         // in which case this trick doesn't buy us anything). Simply sample
 181         // between the two pixel centers, and we can do with fewer weights.
 182         // (This is right even in the vertical pass where we don't actually
 183         // sample between the pixels, because we have linear interpolation
 184         // there too.)
 185         //
 186         // We pack the parameters into a float4: The relative sample coordinates
 187         // in (x,y), and the weight in z. w is unused.
 188
 189         // Center sample.
 190         uniform_samples[2 * 0 + 0] = 0.0f;
 191         uniform_samples[2 * 0 + 1] = weight[0];
 192
 193         int size;
 194         if (direction == HORIZONTAL) {
 195                 size = width;
 196         } else if (direction == VERTICAL) {
 197                 size = height;
 198         } else {
 199                 assert(false);
 200         }
 201         float num_subtexels = size / movit_texel_subpixel_precision;
 202         float inv_num_subtexels = movit_texel_subpixel_precision / size;
 203
 204         // All other samples.
 205         for (int i = 1; i < num_taps / 2 + 1; ++i) {
 206                 unsigned base_pos = i * 2 - 1;
 207                 float w1 = weight[base_pos];
 208                 float w2 = weight[base_pos + 1];
 209
 210                 float pos1 = base_pos / (float)size;
 211                 float pos, total_weight;
 212                 combine_two_samples(w1, w2, pos1, 1.0 / (float)size, size, num_subtexels, inv_num_subtexels, &pos, &total_weight, nullptr);
 213
 214                 uniform_samples[2 * i + 0] = pos;
 215                 uniform_samples[2 * i + 1] = total_weight;
 216         }
 217
 218         delete[] weight;
 219 }
 220
 221 void SingleBlurPassEffect::clear_gl_state()
 222 {
 223 }
 224
 225 }  // namespace movit