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 "util.h"
   9
  10 // Must match blur_effect.frag.
  11 #define NUM_TAPS 16
  12
  13 BlurEffect::BlurEffect()
  14         : radius(3.0f),
  15           input_width(1280),
  16           input_height(720)
  17 {
  18         // The first blur pass will forward resolution information to us.
  19         hpass = new SingleBlurPassEffect(this);
  20         CHECK(hpass->set_int("direction", SingleBlurPassEffect::HORIZONTAL));
  21         vpass = new SingleBlurPassEffect(NULL);
  22         CHECK(vpass->set_int("direction", SingleBlurPassEffect::VERTICAL));
  23
  24         update_radius();
  25 }
  26
  27 void BlurEffect::rewrite_graph(EffectChain *graph, Node *self)
  28 {
  29         Node *hpass_node = graph->add_node(hpass);
  30         Node *vpass_node = graph->add_node(vpass);
  31         graph->connect_nodes(hpass_node, vpass_node);
  32         graph->replace_receiver(self, hpass_node);
  33         graph->replace_sender(self, vpass_node);
  34         self->disabled = true;
  35 }
  36
  37 // We get this information forwarded from the first blur pass,
  38 // since we are not part of the chain ourselves.
  39 void BlurEffect::inform_input_size(unsigned input_num, unsigned width, unsigned height)
  40 {
  41         assert(input_num == 0);
  42         assert(width != 0);
  43         assert(height != 0);
  44         input_width = width;
  45         input_height = height;
  46         update_radius();
  47 }
  48
  49 void BlurEffect::update_radius()
  50 {
  51         // We only have 16 taps to work with on each side, and we want that to
  52         // reach out to about 2.5*sigma. Bump up the mipmap levels (giving us
  53         // box blurs) until we have what we need.
  54         unsigned mipmap_width = input_width, mipmap_height = input_height;
  55         float adjusted_radius = radius;
  56         while ((mipmap_width > 1 || mipmap_height > 1) && adjusted_radius * 1.5f > NUM_TAPS / 2) {
  57                 // Find the next mipmap size (round down, minimum 1 pixel).
  58                 mipmap_width = std::max(mipmap_width / 2, 1u);
  59                 mipmap_height = std::max(mipmap_height / 2, 1u);
  60
  61                 // Approximate when mipmap sizes are odd, but good enough.
  62                 adjusted_radius = radius * float(mipmap_width) / float(input_width);
  63         }
  64
  65         bool ok = hpass->set_float("radius", adjusted_radius);
  66         ok |= hpass->set_int("width", mipmap_width);
  67         ok |= hpass->set_int("height", mipmap_height);
  68         ok |= hpass->set_int("virtual_width", mipmap_width);
  69         ok |= hpass->set_int("virtual_height", mipmap_height);
  70
  71         ok |= vpass->set_float("radius", adjusted_radius);
  72         ok |= vpass->set_int("width", mipmap_width);
  73         ok |= vpass->set_int("height", mipmap_height);
  74         ok |= vpass->set_int("virtual_width", input_width);
  75         ok |= vpass->set_int("virtual_height", input_height);
  76
  77         assert(ok);
  78 }
  79
  80 bool BlurEffect::set_float(const std::string &key, float value) {
  81         if (key == "radius") {
  82                 radius = value;
  83                 update_radius();
  84                 return true;
  85         }
  86         return false;
  87 }
  88
  89 SingleBlurPassEffect::SingleBlurPassEffect(BlurEffect *parent)
  90         : parent(parent),
  91           radius(3.0f),
  92           direction(HORIZONTAL),
  93           width(1280),
  94           height(720)
  95 {
  96         register_float("radius", &radius);
  97         register_int("direction", (int *)&direction);
  98         register_int("width", &width);
  99         register_int("height", &height);
 100         register_int("virtual_width", &virtual_width);
 101         register_int("virtual_height", &virtual_height);
 102 }
 103
 104 std::string SingleBlurPassEffect::output_fragment_shader()
 105 {
 106         return read_file("blur_effect.frag");
 107 }
 108
 109 void SingleBlurPassEffect::set_gl_state(GLuint glsl_program_num, const std::string &prefix, unsigned *sampler_num)
 110 {
 111         Effect::set_gl_state(glsl_program_num, prefix, sampler_num);
 112
 113         // Compute the weights; they will be symmetrical, so we only compute
 114         // the right side.
 115         float weight[NUM_TAPS + 1];
 116         if (radius < 1e-3) {
 117                 weight[0] = 1.0f;
 118                 for (unsigned i = 1; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 119                         weight[i] = 0.0f;
 120                 }
 121         } else {
 122                 float sum = 0.0f;
 123                 for (unsigned i = 0; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 124                         // Gaussian blur is a common, but maybe not the prettiest choice;
 125                         // it can feel a bit too blurry in the fine detail and too little
 126                         // long-tail. This is a simple logistic distribution, which has
 127                         // a narrower peak but longer tails.
 128                         //
 129                         // We interpret the radius as sigma, similar to Gaussian blur.
 130                         // Wikipedia says that sigma² = pi² s² / 3, which yields:
 131                         const float s = (sqrt(3.0) / M_PI) * radius;
 132                         float z = i / (2.0 * s);
 133
 134                         weight[i] = 1.0f / (cosh(z) * cosh(z));
 135
 136                         if (i == 0) {
 137                                 sum += weight[i];
 138                         } else {
 139                                 sum += 2.0f * weight[i];
 140                         }
 141                 }
 142                 for (unsigned i = 0; i < NUM_TAPS + 1; ++i) {
 143                         weight[i] /= sum;
 144                 }
 145         }
 146
 147         // Since the GPU gives us bilinear sampling for free, we can get two
 148         // samples for the price of one (for every but the center sample,
 149         // in which case this trick doesn't buy us anything). Simply sample
 150         // between the two pixel centers, and we can do with fewer weights.
 151         // (This is right even in the vertical pass where we don't actually
 152         // sample between the pixels, because we have linear interpolation
 153         // there too.)
 154         //
 155         // We pack the parameters into a float4: The relative sample coordinates
 156         // in (x,y), and the weight in z. w is unused.
 157         float samples[4 * (NUM_TAPS / 2 + 1)];
 158
 159         // Center sample.
 160         samples[4 * 0 + 0] = 0.0f;
 161         samples[4 * 0 + 1] = 0.0f;
 162         samples[4 * 0 + 2] = weight[0];
 163         samples[4 * 0 + 3] = 0.0f;
 164
 165         // All other samples.
 166         for (unsigned i = 1; i < NUM_TAPS / 2 + 1; ++i) {
 167                 unsigned base_pos = i * 2 - 1;
 168                 float w1 = weight[base_pos];
 169                 float w2 = weight[base_pos + 1];
 170
 171                 float offset, total_weight;
 172                 combine_two_samples(w1, w2, &offset, &total_weight, NULL);
 173
 174                 float x = 0.0f, y = 0.0f;
 175
 176                 if (direction == HORIZONTAL) {
 177                         x = (base_pos + offset) / (float)width;
 178                 } else if (direction == VERTICAL) {
 179                         y = (base_pos + offset) / (float)height;
 180                 } else {
 181                         assert(false);
 182                 }
 183
 184                 samples[4 * i + 0] = x;
 185                 samples[4 * i + 1] = y;
 186                 samples[4 * i + 2] = total_weight;
 187                 samples[4 * i + 3] = 0.0f;
 188         }
 189
 190         set_uniform_vec4_array(glsl_program_num, prefix, "samples", samples, NUM_TAPS / 2 + 1);
 191 }
 192
 193 void SingleBlurPassEffect::clear_gl_state()
 194 {
 195 }