cinelerra-5.1/cinelerra/maskengine.C

   1
   2 /*
   3  * CINELERRA
   4  * Copyright (C) 2008 Adam Williams <broadcast at earthling dot net>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  19  *
  20  */
  21
  22 #include "bcsignals.h"
  23 #include "condition.h"
  24 #include "clip.h"
  25 #include "maskauto.h"
  26 #include "maskautos.h"
  27 #include "maskengine.h"
  28 #include "mutex.h"
  29 #include "transportque.inc"
  30 #include "vframe.h"
  31
  32 #include <math.h>
  33 #include <stdint.h>
  34 #include <string.h>
  35
  36 void write_mask(VFrame *vfrm, const char *fmt, ...)
  37 {
  38   va_list ap;    va_start(ap, fmt);
  39   char fn[256];  vsnprintf(fn, sizeof(fn), fmt, ap);
  40   va_end(ap);
  41   FILE *fp = !strcmp(fn,"-") ? stdout : fopen(fn,"w");
  42   if( fp ) {
  43     int w = vfrm->get_w(), h = vfrm->get_h();
  44     int m = vfrm->get_color_model();
  45     fprintf(fp,"P5\n%d %d\n%d\n",w,h,m==BC_A8? 0xff : 0xffff);
  46     int bpp = m==BC_A8? 1 : 2;
  47     fwrite(vfrm->get_data(),bpp*w,h,fp);  fflush(fp);
  48     if( fp != stdout ) fclose(fp);
  49   }
  50 }
  51
  52 MaskPackage::MaskPackage()
  53 {
  54 }
  55
  56 MaskPackage::~MaskPackage()
  57 {
  58 }
  59
  60 MaskUnit::MaskUnit(MaskEngine *engine)
  61  : LoadClient(engine)
  62 {
  63         this->engine = engine;
  64         spot = 0;
  65         r = 0;
  66 }
  67
  68 MaskUnit::~MaskUnit()
  69 {
  70 }
  71
  72 void MaskUnit::draw_line(int v, int ix1, int iy1, int ix2, int iy2)
  73 {
  74         if( iy1 == iy2 ) return;
  75         int x1 = iy1 < iy2 ? ix1 : ix2;
  76         int y1 = iy1 < iy2 ? iy1 : iy2;
  77         int x2 = iy1 < iy2 ? ix2 : ix1;
  78         int y2 = iy1 < iy2 ? iy2 : iy1;
  79         float slope = (float)(x2-x1) / (y2-y1);
  80         int dy = y1 - start_y;
  81         int i = dy < 0 ? (y1=start_y, -dy) : 0;
  82         if( y2 > end_y ) y2 = end_y;
  83         if( y2 < start_y || y1 >= end_y ) return;
  84
  85         VFrame *temp = engine->temp;
  86         int w1 = temp->get_w()-1;
  87         temp_t **rows = (temp_t **)temp->get_rows();
  88         for( int y=y1; y<y2; ++i,++y ) {
  89                 int x = (int)(i*slope + x1);
  90                 bclamp(x, 0, w1);
  91                 rows[y][x] = rows[y][x] == v ? 0 : v;
  92         }
  93 }
  94
  95 void MaskUnit::draw_fill(int v)
  96 {
  97         VFrame *temp = engine->temp;
  98         int temp_w = temp->get_w();
  99         temp_t **rows = (temp_t**)temp->get_rows();
 100
 101         for( int y=start_y; y<end_y; ++y ) {
 102                 temp_t *row = rows[y];
 103                 int value = 0, total = 0;
 104                 for( int x=0; x<temp_w; ++x )
 105                         if( row[x] == v ) ++total;
 106                 if( total < 2 ) continue;
 107                 if( total & 0x1 ) --total;
 108                 for( int x=0; x<temp_w; ++x ) {
 109                         if( row[x]==v && total>0 ) {
 110                                 --total;
 111                                 value = value ? 0 : v;
 112                         }
 113                         else if( value )
 114                                 row[x] = value;
 115                 }
 116         }
 117 }
 118
 119 void MaskUnit::draw_feather(int ix1,int iy1, int ix2,int iy2)
 120 {
 121         int x1 = iy1 < iy2 ? ix1 : ix2;
 122         int y1 = iy1 < iy2 ? iy1 : iy2;
 123         int x2 = iy1 < iy2 ? ix2 : ix1;
 124         int y2 = iy1 < iy2 ? iy2 : iy1;
 125         VFrame *temp = engine->temp;
 126         int h = temp->get_h();
 127         if( y2 < 0 || y1 >= h ) return;
 128
 129         int x = x1, y = y1;
 130         int dx = x2-x1, dy = y2-y1;
 131         int dx2 = 2*dx, dy2 = 2*dy;
 132         if( dx < 0 ) dx = -dx;
 133         int m = dx > dy ? dx : dy, n = m;
 134         if( dy >= dx ) {
 135                 if( dx2 >= 0 ) do {     /* +Y, +X */
 136                         draw_spot(x, y++);
 137                         if( (m -= dx2) < 0 ) { m += dy2;  ++x; }
 138                 } while( --n >= 0 );
 139                 else do {              /* +Y, -X */
 140                         draw_spot(x, y++);
 141                         if( (m += dx2) < 0 ) { m += dy2;  --x; }
 142                 } while( --n >= 0 );
 143         }
 144         else {
 145                 if( dx2 >= 0 ) do {     /* +X, +Y */
 146                         draw_spot(x++, y);
 147                         if( (m -= dy2) < 0 ) { m += dx2;  ++y; }
 148                 } while( --n >= 0 );
 149                 else do {              /* -X, +Y */
 150                         draw_spot(x--, y);
 151                         if( (m -= dy2) < 0 ) { m -= dx2;  ++y; }
 152                 } while( --n >= 0 );
 153         }
 154 }
 155
 156 void MaskUnit::draw_spot(int ix, int iy)
 157 {
 158         int rr = r * r, n = abs(r), rv = r * v;
 159         if( iy < start_y-n || iy >= end_y+n ) return;
 160         VFrame *temp = engine->temp;
 161         int w1 = temp->get_w()-1, h1 = temp->get_h()-1;
 162         int xs = ix - n;  bclamp(xs, 0, w1);
 163         int xn = ix + n;  bclamp(xn, 0, w1);
 164         int ys = iy - n;  bclamp(ys, 0, h1);
 165         int yn = iy + n;  bclamp(yn, 0, h1);
 166
 167         temp_t **rows = (temp_t**)temp->get_rows();
 168         for( int y=ys ; y<=yn; ++y ) {
 169                 temp_t *row = rows[y];
 170                 for( int x=xs; x<=xn; ++x ) {
 171                         int dx = x-ix, dy = y-iy;
 172                         int dd = dx*dx + dy*dy;
 173                         if( dd >= rr ) continue;
 174                         temp_t *rp = &row[x], a = spot[dd];
 175                         if( rv*(*rp-a) < 0 ) *rp = a;
 176                 }
 177         }
 178 }
 179
 180 void MaskUnit::process_package(LoadPackage *package)
 181 {
 182         MaskPackage *ptr = (MaskPackage*)package;
 183         start_y = ptr->start_y;
 184         end_y = ptr->end_y;
 185         if( start_y >= end_y ) return;
 186         mask_model = engine->mask->get_color_model();
 187         VFrame *temp = engine->temp;
 188         if( engine->recalculate && engine->step == DO_MASK ) {
 189 // Draw masked region of polygons on temp
 190                 for( int k=0; k<engine->edges.size(); ++k ) {
 191                         if( !engine->edges[k] ) continue;
 192                         MaskEdge &edge = *engine->edges[k];
 193                         if( edge.size() < 3 ) continue;
 194                         int v = k + 1;
 195                         for( int i=0; i<edge.size(); ++i ) {
 196                                 MaskCoord a = edge[i];
 197                                 MaskCoord b = i<edge.size()-1 ? edge[i+1] : edge[0];
 198                                 draw_line(v, a.x,a.y, b.x,b.y);
 199                         }
 200                         draw_fill(v);
 201                 }
 202 // map temp to fader alpha
 203                 int temp_w = temp->get_w();
 204                 temp_t **rows = (temp_t**)temp->get_rows();
 205                 temp_t *fade = engine->fade;
 206                 for( int y=start_y; y<end_y; ++y ) {
 207                         temp_t *tp = rows[y];
 208                         for( int i=temp_w; --i>=0; ++tp ) *tp = fade[*tp];
 209                 }
 210         }
 211         if( engine->recalculate && engine->step == DO_FEATHER ) {
 212 // draw feather
 213                 for( int k=0; k<engine->edges.size(); ++k ) {
 214                         if( !(v = engine->faders[k]) ) continue;
 215                         if( !(r = engine->feathers[k]) ) continue;
 216                         MaskEdge &edge = *engine->edges[k];
 217                         if( !edge.size() ) continue;
 218                         float rv = r * v, vv = fabs(v);
 219                         int fg = 0xffff * (rv >= 0 ? vv : 0);
 220                         int bg = 0xffff * (rv >= 0 ? 0 : vv);
 221                         int rr = r*r;  double dr = 1./rr;
 222                         temp_t psf[rr+1];  spot = psf;
 223                         for( int i=0; i<=rr; ++i ) {
 224                                 double d = i*dr;
 225                                 psf[i] = (1-d)*fg + d*bg;
 226                         }
 227                         int n = edge.size();
 228                         for( int i=0; i<n; ++i ) {
 229                                 MaskCoord &a = edge[i];
 230                                 MaskCoord &b = i<edge.size()-1 ? edge[i+1] : edge[0];
 231                                 draw_feather(a.x,a.y, b.x,b.y);
 232                         }
 233                 }
 234
 235 #define REMAP(cmodel, type, expr) case cmodel: { \
 236 type **msk_rows = (type**)engine->mask->get_rows(); \
 237 for( int y=start_y; y<end_y; ++y ) { \
 238         temp_t *rp = rows[y]; \
 239         type *mp = msk_rows[y]; \
 240         for( int i=temp_w; --i>=0; ++rp,++mp ) *mp = expr; \
 241 } } break
 242 // map alpha to mask
 243                 const float to_flt = 1/65535.;
 244                 int temp_w = temp->get_w();
 245                 temp_t **rows = (temp_t**)temp->get_rows();
 246                 switch( mask_model ) {
 247                 REMAP(BC_A8, uint8_t, *rp >> 8);
 248                 REMAP(BC_A16, uint16_t, *rp);
 249                 REMAP(BC_A_FLOAT, float, *rp * to_flt);
 250                 }
 251         }
 252
 253 // Apply mask
 254         if( engine->step == DO_APPLY ) {
 255                 int mask_w = engine->mask->get_w();
 256                 uint8_t **out_rows = engine->output->get_rows();
 257                 uint8_t **msk_rows = engine->mask->get_rows();
 258 #define APPLY_MASK_ALPHA(cmodel, type, max, components, do_yuv) \
 259 case cmodel: \
 260 for( int y=ptr->start_y; y<ptr->end_y; ++y ) { \
 261         type *out_row = (type*)out_rows[y]; \
 262         type *msk_row = (type*)msk_rows[y]; \
 263         type chroma_offset = (int)(max + 1) / 2; \
 264         for( int x=0; x<mask_w; ++x ) { \
 265                 type a = msk_row[x], b = max-a; \
 266                 if( components == 4 ) { \
 267                         out_row[x*4 + 3] = out_row[x*4 + 3]*b / max; \
 268                 } \
 269                 else { \
 270                         out_row[x*3 + 0] = out_row[x*3 + 0]*b / max; \
 271                         out_row[x*3 + 1] = out_row[x*3 + 1]*b / max; \
 272                         out_row[x*3 + 2] = out_row[x*3 + 2]*b / max; \
 273                         if( do_yuv ) { \
 274                                 out_row[x*3 + 1] += chroma_offset*a / max; \
 275                                 out_row[x*3 + 2] += chroma_offset*a / max; \
 276                         } \
 277                 } \
 278         } \
 279 } break
 280
 281                 switch( engine->output->get_color_model() ) { \
 282                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGB888, uint8_t, 0xff, 3, 0); \
 283                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGB_FLOAT, float, 1.0, 3, 0); \
 284                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_YUV888, uint8_t, 0xff, 3, 1); \
 285                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGBA_FLOAT, float, 1.0, 4, 0); \
 286                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_YUVA8888, uint8_t, 0xff, 4, 1); \
 287                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGBA8888, uint8_t, 0xff, 4, 0); \
 288                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGB161616, uint16_t, 0xffff, 3, 0); \
 289                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_YUV161616, uint16_t, 0xffff, 3, 1); \
 290                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_YUVA16161616, uint16_t, 0xffff, 4, 1); \
 291                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGBA16161616, uint16_t, 0xffff, 4, 0); \
 292                 }
 293         }
 294 }
 295
 296
 297 MaskEngine::MaskEngine(int cpus)
 298  : LoadServer(cpus, 2*cpus)
 299 // : LoadServer(1, 1)
 300 {
 301         mask = 0;
 302         temp = 0;
 303 }
 304
 305 MaskEngine::~MaskEngine()
 306 {
 307         delete mask;
 308         delete temp;
 309         for( int i = 0; i < point_sets.total; i++ )
 310                 point_sets[i]->remove_all_objects();
 311         point_sets.remove_all_objects();
 312 }
 313
 314 int MaskEngine::points_equivalent(ArrayList<MaskPoint*> *new_points,
 315         ArrayList<MaskPoint*> *points)
 316 {
 317 //printf("MaskEngine::points_equivalent %d %d\n", new_points->total, points->total);
 318         if( new_points->total != points->total ) return 0;
 319
 320         for( int i = 0; i < new_points->total; i++ ) {
 321                 if( !(*new_points->get(i) == *points->get(i)) ) return 0;
 322         }
 323
 324         return 1;
 325 }
 326
 327 void MaskEngine::draw_edge(MaskEdge &edge, MaskPointSet &points)
 328 {
 329         if( points.size() < 2 ) return;
 330         edge.remove_all();
 331         for( int i=0; i<points.size(); ++i ) {
 332                 MaskPoint *ap = points[i];
 333                 MaskPoint *bp = (i>=points.size()-1) ?
 334                                 points[0] : points[i+1];
 335                 int segments = 0;
 336                 if( ap->control_x2 == 0 && ap->control_y2 == 0 &&
 337                     bp->control_x1 == 0 && bp->control_y1 == 0 )
 338                         segments = 1;
 339                 float x0 = ap->x, y0 = ap->y;
 340                 float x1 = ap->x + ap->control_x2;
 341                 float y1 = ap->y + ap->control_y2;
 342                 float x2 = bp->x + bp->control_x1;
 343                 float y2 = bp->y + bp->control_y1;
 344                 float x3 = bp->x, y3 = bp->y;
 345
 346 // from Playback3D::do_mask_sync
 347                 float cx3 = -  x0 + 3*x1 - 3*x2 + x3;
 348                 float cx2 =  3*x0 - 6*x1 + 3*x2;
 349                 float cx1 = -3*x0 + 3*x1;
 350                 float cx0 =    x0;
 351
 352                 float cy3 = -  y0 + 3*y1 - 3*y2 + y3;
 353                 float cy2 =  3*y0 - 6*y1 + 3*y2;
 354                 float cy1 = -3*y0 + 3*y1;
 355                 float cy0 =    y0;
 356
 357                 if( segments == 0 ) {
 358                         float maxaccel1 = fabs(2*cy2) + fabs(6*cy3);
 359                         float maxaccel2 = fabs(2*cx2) + fabs(6*cx3);
 360                         float maxaccel = maxaccel1 > maxaccel2 ? maxaccel1 : maxaccel2;
 361                         float h = 1.0;
 362                         if( maxaccel > 8.0 ) h = sqrt((8.0) / maxaccel);
 363                         segments = int(1/h);
 364                 }
 365
 366                 for( int j = 0; j <= segments; ++j ) {
 367                         float t = (float)j / segments;
 368                         float x = cx0 + t*(cx1 + t*(cx2 + t*cx3));
 369                         float y = cy0 + t*(cy1 + t*(cy2 + t*cy3));
 370                         edge.append(x, y);
 371                 }
 372         }
 373 }
 374
 375 void MaskEngine::do_mask(VFrame *output,
 376         int64_t start_position_project,
 377         MaskAutos *keyframe_set,
 378         MaskAuto *keyframe,
 379         MaskAuto *default_auto)
 380 {
 381         this->output = output;
 382         recalculate = 0;
 383         int mask_model = 0;
 384
 385         switch( output->get_color_model() ) {
 386         case BC_RGB_FLOAT:
 387         case BC_RGBA_FLOAT:
 388                 mask_model = BC_A_FLOAT;
 389                 break;
 390
 391         case BC_RGB888:
 392         case BC_RGBA8888:
 393         case BC_YUV888:
 394         case BC_YUVA8888:
 395                 mask_model = BC_A8;
 396                 break;
 397
 398         case BC_RGB161616:
 399         case BC_RGBA16161616:
 400         case BC_YUV161616:
 401         case BC_YUVA16161616:
 402                 mask_model = BC_A16;
 403                 break;
 404         }
 405
 406 // Determine if recalculation is needed
 407 SET_TRACE
 408
 409         int mask_w = output->get_w(), mask_h = output->get_h();
 410         if( mask && ( mask->get_color_model() != mask_model ||
 411             mask->get_w() != mask_w || mask->get_h() != mask_h ) ) {
 412                 delete mask;  mask = 0;
 413                 recalculate = 1;
 414         }
 415         if( temp && ( temp->get_w() != mask_w || temp->get_h() != mask_h ) ) {
 416                 delete temp;  temp = 0;
 417         }
 418
 419         total_submasks = keyframe_set->total_submasks(start_position_project, PLAY_FORWARD);
 420         if( total_submasks != point_sets.size() )
 421                 recalculate = 1;
 422
 423         for( int i=0; i<total_submasks && !recalculate; ++i ) {
 424                 float new_fader = keyframe_set->get_fader(start_position_project, i, PLAY_FORWARD);
 425                 if( new_fader != faders[i] ) { recalculate = 1;  break; }
 426                 float new_feather = keyframe_set->get_feather(start_position_project, i, PLAY_FORWARD);
 427                 if( new_feather != feathers[i] ) { recalculate = 1;  break; }
 428                 ArrayList<MaskPoint*> new_points;
 429                 keyframe_set->get_points(&new_points, i,
 430                                 start_position_project, PLAY_FORWARD);
 431                 if( !points_equivalent(&new_points, point_sets[i]) )
 432                         recalculate = 1;
 433                 new_points.remove_all_objects();
 434         }
 435
 436         if( recalculate ) {
 437                 for( int i = 0; i < point_sets.total; i++ ) {
 438                         ArrayList<MaskPoint*> *points = point_sets[i];
 439                         points->remove_all_objects();
 440                 }
 441                 point_sets.remove_all_objects();
 442                 edges.remove_all_objects();
 443                 faders.remove_all();
 444                 feathers.remove_all();
 445                 fade[0] = 0;
 446
 447                 for( int i=0; i<total_submasks; ++i ) {
 448                         float fader = keyframe_set->get_fader(start_position_project, i, PLAY_FORWARD);
 449                         float v = fader / 100;
 450                         faders.append(v);
 451                         temp_t t = fabs(v) * 0xffff;
 452                         if( fader < 0 ) {
 453                                 if( fade[0] < t ) fade[0] = t;
 454                                 t = 0;
 455                         }
 456                         fade[i+1] = t;
 457                         float feather = keyframe_set->get_feather(start_position_project, i, PLAY_FORWARD);
 458                         feathers.append(feather);
 459                         MaskPointSet *new_points = new MaskPointSet();
 460                         keyframe_set->get_points(new_points, i, start_position_project, PLAY_FORWARD);
 461                         point_sets.append(new_points);
 462                         draw_edge(*edges.append(new MaskEdge()), *new_points);
 463                 }
 464 // draw mask
 465                 if( !mask ) mask = new VFrame(mask_w, mask_h, mask_model, 0);
 466                 if( !temp ) temp = new VFrame(mask_w, mask_h, BC_A16, 0);
 467                 mask->clear_frame();
 468                 temp->clear_frame();
 469                 step = DO_MASK;
 470                 process_packages();
 471                 step = DO_FEATHER;
 472                 process_packages();
 473         }
 474 // Run units
 475 SET_TRACE
 476         step = DO_APPLY;
 477         process_packages();
 478 SET_TRACE
 479 }
 480
 481 void MaskEngine::init_packages()
 482 {
 483 SET_TRACE
 484 //printf("MaskEngine::init_packages 1\n");
 485         int x0 = 0, y0 = 0, i = 0, n = get_total_packages();
 486         int out_w = output->get_w(), out_h = output->get_h();
 487 SET_TRACE
 488         while( i < n ) {
 489                 MaskPackage *ptr = (MaskPackage*)get_package(i++);
 490                 int x1 = (out_w * i) / n, y1 = (out_h * i) / n;
 491                 ptr->start_x = x0;  ptr->end_x = x1;
 492                 ptr->start_y = y0;  ptr->end_y = y1;
 493                 x0 = x1;  y0 = y1;
 494         }
 495 SET_TRACE
 496 //printf("MaskEngine::init_packages 2\n");
 497 }
 498
 499 LoadClient* MaskEngine::new_client()
 500 {
 501         return new MaskUnit(this);
 502 }
 503
 504 LoadPackage* MaskEngine::new_package()
 505 {
 506         return new MaskPackage;
 507 }
 508