e9ea19f226006e8f30584b7dbc9c1ee95cfd350d
[movit] / dither_effect.cpp
1 #include <GL/glew.h>
2 #include <assert.h>
3 #include <stdio.h>
4 #include <algorithm>
5
6 #include "dither_effect.h"
7 #include "effect_util.h"
8 #include "init.h"
9 #include "util.h"
10
11 using namespace std;
12
13 namespace movit {
14
15 namespace {
16
17 // A simple LCG (linear congruental generator) random generator.
18 // We implement our own so we can be deterministic from frame to frame
19 // and run to run; we don't have special needs for speed or quality,
20 // as long as the period is reasonably long. The output is in range
21 // [0, 2^31>.
22 //
23 // This comes from http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_congruential_generator.
24 unsigned lcg_rand(unsigned x)
25 {
26         return (x * 1103515245U + 12345U) & ((1U << 31) - 1);
27
28
29 }  // namespace
30
31 DitherEffect::DitherEffect()
32         : width(1280), height(720), num_bits(8),
33           last_width(-1), last_height(-1), last_num_bits(-1)
34 {
35         register_int("output_width", &width);
36         register_int("output_height", &height);
37         register_int("num_bits", &num_bits);
38
39         glGenTextures(1, &texnum);
40 }
41
42 DitherEffect::~DitherEffect()
43 {
44         glDeleteTextures(1, &texnum);
45 }
46
47 string DitherEffect::output_fragment_shader()
48 {
49         char buf[256];
50         sprintf(buf, "#define NEED_EXPLICIT_ROUND %d\n", (movit_num_wrongly_rounded > 0 && movit_shader_rounding_supported));
51         return buf + read_file("dither_effect.frag");
52 }
53
54 void DitherEffect::update_texture(GLuint glsl_program_num, const string &prefix, unsigned *sampler_num)
55 {
56         float *dither_noise = new float[width * height];
57         float dither_double_amplitude = 1.0f / (1 << num_bits);
58
59         // We don't need a strictly nonrepeating dither; reducing the resolution
60         // to max 128x128 saves a lot of texture bandwidth, without causing any
61         // noticeable harm to the dither's performance.
62         texture_width = min(width, 128);
63         texture_height = min(height, 128);
64
65         // Using the resolution as a seed gives us a consistent dither from frame to frame.
66         // It also gives a different dither for e.g. different aspect ratios, which _feels_
67         // good, but probably shouldn't matter.
68         unsigned seed = (width << 16) ^ height;
69         for (int i = 0; i < texture_width * texture_height; ++i) {
70                 seed = lcg_rand(seed);
71                 float normalized_rand = seed * (1.0f / (1U << 31)) - 0.5;  // [-0.5, 0.5>
72                 dither_noise[i] = dither_double_amplitude * normalized_rand;
73         }
74
75         glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + *sampler_num);
76         check_error();
77         glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texnum);
78         check_error();
79         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
80         check_error();
81         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
82         check_error();
83         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
84         check_error();
85         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
86         check_error();
87         glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_LUMINANCE16F_ARB, texture_width, texture_height, 0, GL_LUMINANCE, GL_FLOAT, dither_noise);
88         check_error();
89
90         delete[] dither_noise;
91 }
92
93 void DitherEffect::set_gl_state(GLuint glsl_program_num, const string &prefix, unsigned *sampler_num)
94 {
95         Effect::set_gl_state(glsl_program_num, prefix, sampler_num);
96
97         assert(width > 0);
98         assert(height > 0);
99         assert(num_bits > 0);
100
101         if (width != last_width || height != last_height || num_bits != last_num_bits) {
102                 update_texture(glsl_program_num, prefix, sampler_num);
103                 last_width = width;
104                 last_height = height;
105                 last_num_bits = num_bits;
106         }
107
108         glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + *sampler_num);
109         check_error();
110         glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texnum);
111         check_error();
112
113         set_uniform_int(glsl_program_num, prefix, "dither_tex", *sampler_num);
114         ++sampler_num;
115
116         // In theory, we should adjust for the texel centers that have moved here as well,
117         // but since we use GL_NEAREST and we don't really care a lot what texel we sample,
118         // we don't have to worry about it.     
119         float tc_scale[] = { float(width) / float(texture_width), float(height) / float(texture_height) };
120         set_uniform_vec2(glsl_program_num, prefix, "tc_scale", tc_scale);
121
122         // Used if the shader needs to do explicit rounding.
123         int round_fac = (1 << num_bits) - 1;
124         set_uniform_float(glsl_program_num, prefix, "round_fac", round_fac);
125         set_uniform_float(glsl_program_num, prefix, "inv_round_fac", 1.0f / round_fac);
126 }
127
128 }  // namespace movit