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         ok |= hpass->set_int("virtual_width", mipmap_width);
  68         ok |= hpass->set_int("virtual_height", mipmap_height);
  69
  70         ok |= vpass->set_float("radius", adjusted_radius);
  71         ok |= vpass->set_int("width", mipmap_width);
  72         ok |= vpass->set_int("height", mipmap_height);
  73         ok |= vpass->set_int("virtual_width", input_width);
  74         ok |= vpass->set_int("virtual_height", input_height);
  75
  76         assert(ok);
  77 }
  78
  79 bool BlurEffect::set_float(const std::string &key, float value) {
  80         if (key == "radius") {
  81                 radius = value;
  82                 update_radius();
  83                 return true;
  84         }
  85         return false;
  86 }
  87
  88 SingleBlurPassEffect::SingleBlurPassEffect(BlurEffect *parent)
  89         : parent(parent),
  90           radius(3.0f),
  91           direction(HORIZONTAL),
  92           width(1280),
  93           height(720)
  94 {
  95         register_float("radius", &radius);
  96         register_int("direction", (int *)&direction);
  97         register_int("width", &width);
  98         register_int("height", &height);
  99         register_int("virtual_width", &virtual_width);
 100         register_int("virtual_height", &virtual_height);
 101 }
 102
 103 std::string SingleBlurPassEffect::output_fragment_shader()
 104 {
 105         return read_file("blur_effect.frag");
 106 }
 107
 108 void SingleBlurPassEffect::set_gl_state(GLuint glsl_program_num, const std::string &prefix, unsigned *sampler_num)
 109 {
 110         Effect::set_gl_state(glsl_program_num, prefix, sampler_num);
 111
 112         // Compute the weights; they will be symmetrical, so we only compute
 113         // the right side.
 114         float weight[NUM_TAPS + 1];
 115         if (radius < 1e-3) {
 116                 weight[0] = 1.0f;
 117                 for (unsigned i = 1; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 118                         weight[i] = 0.0f;
 119                 }
 120         } else {
 121                 float sum = 0.0f;
 122                 for (unsigned i = 0; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 123                         // Gaussian blur is a common, but maybe not the prettiest choice;
 124                         // it can feel a bit too blurry in the fine detail and too little
 125                         // long-tail. This is a simple logistic distribution, which has
 126                         // a narrower peak but longer tails.
 127                         //
 128                         // We interpret the radius as sigma, similar to Gaussian blur.
 129                         // Wikipedia says that sigma² = pi² s² / 3, which yields:
 130                         const float s = (sqrt(3.0) / M_PI) * radius;
 131                         float z = i / (2.0 * s);
 132
 133                         weight[i] = 1.0f / (cosh(z) * cosh(z));
 134
 135                         if (i == 0) {
 136                                 sum += weight[i];
 137                         } else {
 138                                 sum += 2.0f * weight[i];
 139                         }
 140                 }
 141                 for (unsigned i = 0; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 142                         weight[i] /= sum;
 143                 }
 144         }
 145
 146         // Since the GPU gives us bilinear sampling for free, we can get two
 147         // samples for the price of one (for every but the center sample,
 148         // in which case this trick doesn't buy us anything). Simply sample
 149         // between the two pixel centers, and we can do with fewer weights.
 150         // (This is right even in the vertical pass where we don't actually
 151         // sample between the pixels, because we have linear interpolation
 152         // there too.)
 153         //
 154         // We pack the parameters into a float4: The relative sample coordinates
 155         // in (x,y), and the weight in z. w is unused.
 156         float samples[4 * (NUM_TAPS / 2 + 1)];
 157
 158         // Center sample.
 159         samples[4 * 0 + 0] = 0.0f;
 160         samples[4 * 0 + 1] = 0.0f;
 161         samples[4 * 0 + 2] = weight[0];
 162         samples[4 * 0 + 3] = 0.0f;
 163
 164         // All other samples.
 165         for (unsigned i = 1; i < NUM_TAPS / 2 + 1; ++i) {
 166                 unsigned base_pos = i * 2 - 1;
 167                 float w1 = weight[base_pos];
 168                 float w2 = weight[base_pos + 1];
 169
 170                 float offset, total_weight;
 171                 combine_two_samples(w1, w2, &offset, &total_weight, NULL);
 172
 173                 float x = 0.0f, y = 0.0f;
 174
 175                 if (direction == HORIZONTAL) {
 176                         x = (base_pos + offset) / (float)width;
 177                 } else if (direction == VERTICAL) {
 178                         y = (base_pos + offset) / (float)height;
 179                 } else {
 180                         assert(false);
 181                 }
 182
 183                 samples[4 * i + 0] = x;
 184                 samples[4 * i + 1] = y;
 185                 samples[4 * i + 2] = total_weight;
 186                 samples[4 * i + 3] = 0.0f;
 187         }
 188
 189         set_uniform_vec4_array(glsl_program_num, prefix, "samples", samples, NUM_TAPS / 2 + 1);
 190 }
 191
 192 void SingleBlurPassEffect::clear_gl_state()
 193 {
 194 }