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 "track.h"
  30 #include "transportque.inc"
  31 #include "vframe.h"
  32
  33 #include <math.h>
  34 #include <stdint.h>
  35 #include <string.h>
  36
  37 void write_mask(VFrame *vfrm, const char *fmt, ...)
  38 {
  39   va_list ap;    va_start(ap, fmt);
  40   char fn[256];  vsnprintf(fn, sizeof(fn), fmt, ap);
  41   va_end(ap);
  42   FILE *fp = !strcmp(fn,"-") ? stdout : fopen(fn,"w");
  43   if( fp ) {
  44     int w = vfrm->get_w(), h = vfrm->get_h();
  45     int m = vfrm->get_color_model();
  46     fprintf(fp,"P5\n%d %d\n%d\n",w,h,m==BC_A8? 0xff : 0xffff);
  47     int bpp = m==BC_A8? 1 : 2;
  48     fwrite(vfrm->get_data(),bpp*w,h,fp);  fflush(fp);
  49     if( fp != stdout ) fclose(fp);
  50   }
  51 }
  52
  53 MaskPackage::MaskPackage()
  54 {
  55 }
  56
  57 MaskPackage::~MaskPackage()
  58 {
  59 }
  60
  61 MaskUnit::MaskUnit(MaskEngine *engine)
  62  : LoadClient(engine)
  63 {
  64         this->engine = engine;
  65         spot = 0;
  66         r = 0;
  67 }
  68
  69 MaskUnit::~MaskUnit()
  70 {
  71 }
  72
  73 void MaskUnit::draw_line(int v, int ix1, int iy1, int ix2, int iy2)
  74 {
  75         if( iy1 == iy2 ) return;
  76         int x1 = iy1 < iy2 ? ix1 : ix2;
  77         int y1 = iy1 < iy2 ? iy1 : iy2;
  78         int x2 = iy1 < iy2 ? ix2 : ix1;
  79         int y2 = iy1 < iy2 ? iy2 : iy1;
  80         float slope = (float)(x2-x1) / (y2-y1);
  81         int dy = y1 - start_y;
  82         int i = dy < 0 ? (y1=start_y, -dy) : 0;
  83         if( y2 > end_y ) y2 = end_y;
  84         if( y2 < start_y || y1 >= end_y ) return;
  85
  86         VFrame *temp = engine->temp;
  87         int w1 = temp->get_w()-1;
  88         temp_t **rows = (temp_t **)temp->get_rows();
  89         for( int y=y1; y<y2; ++i,++y ) {
  90                 int x = (int)(i*slope + x1);
  91                 bclamp(x, 0, w1);
  92                 rows[y][x] = rows[y][x] == v ? 0 : v;
  93         }
  94 }
  95
  96 void MaskUnit::draw_fill(int v)
  97 {
  98         VFrame *temp = engine->temp;
  99         int temp_w = temp->get_w();
 100         temp_t **rows = (temp_t**)temp->get_rows();
 101
 102         for( int y=start_y; y<end_y; ++y ) {
 103                 temp_t *row = rows[y];
 104                 int value = 0, total = 0;
 105                 for( int x=0; x<temp_w; ++x )
 106                         if( row[x] == v ) ++total;
 107                 if( total < 2 ) continue;
 108                 if( total & 0x1 ) --total;
 109                 for( int x=0; x<temp_w; ++x ) {
 110                         if( row[x]==v && total>0 ) {
 111                                 --total;
 112                                 value = value ? 0 : v;
 113                         }
 114                         else if( value )
 115                                 row[x] = value;
 116                 }
 117         }
 118 }
 119
 120 void MaskUnit::draw_feather(int ix1,int iy1, int ix2,int iy2)
 121 {
 122         int x1 = iy1 < iy2 ? ix1 : ix2;
 123         int y1 = iy1 < iy2 ? iy1 : iy2;
 124         int x2 = iy1 < iy2 ? ix2 : ix1;
 125         int y2 = iy1 < iy2 ? iy2 : iy1;
 126         VFrame *temp = engine->temp;
 127         int h = temp->get_h();
 128         if( y2 < 0 || y1 >= h ) return;
 129
 130         int x = x1, y = y1;
 131         int dx = x2-x1, dy = y2-y1;
 132         int dx2 = 2*dx, dy2 = 2*dy;
 133         if( dx < 0 ) dx = -dx;
 134         int m = dx > dy ? dx : dy, n = m;
 135         if( dy >= dx ) {
 136                 if( dx2 >= 0 ) do {     /* +Y, +X */
 137                         draw_spot(x, y++);
 138                         if( (m -= dx2) < 0 ) { m += dy2;  ++x; }
 139                 } while( --n >= 0 );
 140                 else do {              /* +Y, -X */
 141                         draw_spot(x, y++);
 142                         if( (m += dx2) < 0 ) { m += dy2;  --x; }
 143                 } while( --n >= 0 );
 144         }
 145         else {
 146                 if( dx2 >= 0 ) do {     /* +X, +Y */
 147                         draw_spot(x++, y);
 148                         if( (m -= dy2) < 0 ) { m += dx2;  ++y; }
 149                 } while( --n >= 0 );
 150                 else do {              /* -X, +Y */
 151                         draw_spot(x--, y);
 152                         if( (m -= dy2) < 0 ) { m -= dx2;  ++y; }
 153                 } while( --n >= 0 );
 154         }
 155 }
 156
 157 void MaskUnit::draw_spot(int ix, int iy)
 158 {
 159         int rr = r * r, n = abs(r), rv = r * v;
 160         if( iy < start_y-n || iy >= end_y+n ) return;
 161         VFrame *temp = engine->temp;
 162         int w1 = temp->get_w()-1, h1 = temp->get_h()-1;
 163         int xs = ix - n;  bclamp(xs, 0, w1);
 164         int xn = ix + n;  bclamp(xn, 0, w1);
 165         int ys = iy - n;  bclamp(ys, 0, h1);
 166         int yn = iy + n;  bclamp(yn, 0, h1);
 167
 168         temp_t **rows = (temp_t**)temp->get_rows();
 169         for( int y=ys ; y<=yn; ++y ) {
 170                 temp_t *row = rows[y];
 171                 for( int x=xs; x<=xn; ++x ) {
 172                         int dx = x-ix, dy = y-iy;
 173                         int dd = dx*dx + dy*dy;
 174                         if( dd >= rr ) continue;
 175                         temp_t *rp = &row[x], a = spot[dd];
 176                         if( rv*(*rp-a) < 0 ) *rp = a;
 177                 }
 178         }
 179 }
 180
 181 void MaskUnit::process_package(LoadPackage *package)
 182 {
 183         MaskPackage *ptr = (MaskPackage*)package;
 184         start_y = ptr->start_y;
 185         end_y = ptr->end_y;
 186         if( start_y >= end_y ) return;
 187         mask_model = engine->mask->get_color_model();
 188         VFrame *temp = engine->temp;
 189         if( engine->recalculate && engine->step == DO_MASK ) {
 190 // Draw masked region of polygons on temp
 191                 for( int k=0; k<engine->edges.size(); ++k ) {
 192                         if( !engine->edges[k] ) continue;
 193                         MaskEdge &edge = *engine->edges[k];
 194                         if( edge.size() < 3 ) continue;
 195                         int v = k + 1;
 196                         for( int i=0; i<edge.size(); ++i ) {
 197                                 MaskCoord a = edge[i];
 198                                 MaskCoord b = i<edge.size()-1 ? edge[i+1] : edge[0];
 199                                 draw_line(v, a.x,a.y, b.x,b.y);
 200                         }
 201                         draw_fill(v);
 202                 }
 203 // map temp to fader alpha
 204                 int temp_w = temp->get_w();
 205                 temp_t **rows = (temp_t**)temp->get_rows();
 206                 temp_t *fade = engine->fade;
 207                 for( int y=start_y; y<end_y; ++y ) {
 208                         temp_t *tp = rows[y];
 209                         for( int i=temp_w; --i>=0; ++tp ) *tp = fade[*tp];
 210                 }
 211         }
 212         if( engine->recalculate && engine->step == DO_FEATHER ) {
 213 // draw feather
 214                 for( int k=0; k<engine->edges.size(); ++k ) {
 215                         if( !(v = engine->faders[k]) ) continue;
 216                         if( !(r = engine->feathers[k]) ) continue;
 217                         MaskEdge &edge = *engine->edges[k];
 218                         if( !edge.size() ) continue;
 219                         float rv = r * v, vv = fabs(v);
 220                         int fg = 0xffff * (rv >= 0 ? vv : 0);
 221                         int bg = 0xffff * (rv >= 0 ? 0 : vv);
 222                         int rr = r*r;  double dr = 1./rr;
 223                         // gausian, rr is x**2, limit 1/255
 224                         double sig2 = -log(255.0);
 225                         temp_t psf[rr+1];  spot = psf;
 226                         for( int i=0; i<=rr; ++i ) {
 227                                 double d = exp(i*dr * sig2);
 228                                 psf[i] = d*fg + (1-d)*bg;
 229                         }
 230                         int n = edge.size();
 231                         for( int i=0; i<n; ++i ) {
 232                                 MaskCoord &a = edge[i];
 233                                 MaskCoord &b = i<edge.size()-1 ? edge[i+1] : edge[0];
 234                                 draw_feather(a.x,a.y, b.x,b.y);
 235                         }
 236                 }
 237
 238 #define REMAP(cmodel, type, expr) case cmodel: { \
 239 type **msk_rows = (type**)engine->mask->get_rows(); \
 240 for( int y=start_y; y<end_y; ++y ) { \
 241         temp_t *rp = rows[y]; \
 242         type *mp = msk_rows[y]; \
 243         for( int i=temp_w; --i>=0; ++rp,++mp ) *mp = expr; \
 244 } } break
 245 // map alpha to mask
 246                 const float to_flt = 1/65535.;
 247                 int temp_w = temp->get_w();
 248                 temp_t **rows = (temp_t**)temp->get_rows();
 249                 switch( mask_model ) {
 250                 REMAP(BC_A8, uint8_t, *rp >> 8);
 251                 REMAP(BC_A16, uint16_t, *rp);
 252                 REMAP(BC_A_FLOAT, float, *rp * to_flt);
 253                 }
 254         }
 255
 256 // Apply mask
 257         if( engine->step == DO_APPLY ) {
 258                 int mask_w = engine->mask->get_w();
 259                 uint8_t **out_rows = engine->output->get_rows();
 260                 uint8_t **msk_rows = engine->mask->get_rows();
 261 #define APPLY_MASK_ALPHA(cmodel, type, max, components, do_yuv) \
 262 case cmodel: \
 263 for( int y=ptr->start_y; y<ptr->end_y; ++y ) { \
 264         type *out_row = (type*)out_rows[y]; \
 265         type *msk_row = (type*)msk_rows[y]; \
 266         type chroma_offset = (int)(max + 1) / 2; \
 267         for( int x=0; x<mask_w; ++x ) { \
 268                 type a = msk_row[x], b = max-a; \
 269                 if( components == 4 ) { \
 270                         out_row[x*4 + 3] = out_row[x*4 + 3]*b / max; \
 271                 } \
 272                 else { \
 273                         out_row[x*3 + 0] = out_row[x*3 + 0]*b / max; \
 274                         out_row[x*3 + 1] = out_row[x*3 + 1]*b / max; \
 275                         out_row[x*3 + 2] = out_row[x*3 + 2]*b / max; \
 276                         if( do_yuv ) { \
 277                                 out_row[x*3 + 1] += chroma_offset*a / max; \
 278                                 out_row[x*3 + 2] += chroma_offset*a / max; \
 279                         } \
 280                 } \
 281         } \
 282 } break
 283
 284                 switch( engine->output->get_color_model() ) { \
 285                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGB888, uint8_t, 0xff, 3, 0); \
 286                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGB_FLOAT, float, 1.0, 3, 0); \
 287                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_YUV888, uint8_t, 0xff, 3, 1); \
 288                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGBA_FLOAT, float, 1.0, 4, 0); \
 289                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_YUVA8888, uint8_t, 0xff, 4, 1); \
 290                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGBA8888, uint8_t, 0xff, 4, 0); \
 291                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGB161616, uint16_t, 0xffff, 3, 0); \
 292                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_YUV161616, uint16_t, 0xffff, 3, 1); \
 293                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_YUVA16161616, uint16_t, 0xffff, 4, 1); \
 294                 APPLY_MASK_ALPHA(BC_RGBA16161616, uint16_t, 0xffff, 4, 0); \
 295                 }
 296         }
 297 }
 298
 299
 300 MaskEngine::MaskEngine(int cpus)
 301  : LoadServer(cpus, 2*cpus)
 302 // : LoadServer(1, 1)
 303 {
 304         mask = 0;
 305         temp = 0;
 306 }
 307
 308 MaskEngine::~MaskEngine()
 309 {
 310         delete mask;
 311         delete temp;
 312         for( int i = 0; i < point_sets.total; i++ )
 313                 point_sets[i]->remove_all_objects();
 314         point_sets.remove_all_objects();
 315 }
 316
 317 int MaskEngine::points_equivalent(MaskPoints *new_points,
 318         MaskPoints *points)
 319 {
 320 //printf("MaskEngine::points_equivalent %d %d\n", new_points->total, points->total);
 321         if( new_points->total != points->total ) return 0;
 322
 323         for( int i = 0; i < new_points->total; i++ ) {
 324                 if( !(*new_points->get(i) == *points->get(i)) ) return 0;
 325         }
 326
 327         return 1;
 328 }
 329
 330 void MaskEngine::do_mask(VFrame *output,
 331         int64_t start_position_project,
 332         MaskAutos *keyframe_set,
 333         MaskAuto *keyframe,
 334         MaskAuto *default_auto)
 335 {
 336         this->output = output;
 337         recalculate = 0;
 338         int mask_model = 0;
 339
 340         switch( output->get_color_model() ) {
 341         case BC_RGB_FLOAT:
 342         case BC_RGBA_FLOAT:
 343                 mask_model = BC_A_FLOAT;
 344                 break;
 345
 346         case BC_RGB888:
 347         case BC_RGBA8888:
 348         case BC_YUV888:
 349         case BC_YUVA8888:
 350                 mask_model = BC_A8;
 351                 break;
 352
 353         case BC_RGB161616:
 354         case BC_RGBA16161616:
 355         case BC_YUV161616:
 356         case BC_YUVA16161616:
 357                 mask_model = BC_A16;
 358                 break;
 359         }
 360
 361 // Determine if recalculation is needed
 362 SET_TRACE
 363
 364         int mask_w = output->get_w(), mask_h = output->get_h();
 365         if( mask && ( mask->get_color_model() != mask_model ||
 366             mask->get_w() != mask_w || mask->get_h() != mask_h ) ) {
 367                 delete mask;  mask = 0;
 368                 recalculate = 1;
 369         }
 370         if( temp && ( temp->get_w() != mask_w || temp->get_h() != mask_h ) ) {
 371                 delete temp;  temp = 0;
 372         }
 373
 374         total_submasks = keyframe_set->total_submasks(start_position_project, PLAY_FORWARD);
 375         if( total_submasks != point_sets.size() )
 376                 recalculate = 1;
 377
 378         for( int i=0; i<total_submasks && !recalculate; ++i ) {
 379                 float new_fader = keyframe_set->get_fader(start_position_project, i, PLAY_FORWARD);
 380                 if( new_fader != faders[i] ) { recalculate = 1;  break; }
 381                 float new_feather = keyframe_set->get_feather(start_position_project, i, PLAY_FORWARD);
 382                 if( new_feather != feathers[i] ) { recalculate = 1;  break; }
 383                 MaskPoints new_points;
 384                 keyframe_set->get_points(&new_points, i,
 385                                 start_position_project, PLAY_FORWARD);
 386                 if( !points_equivalent(&new_points, point_sets[i]) )
 387                         recalculate = 1;
 388         }
 389
 390         if( recalculate ) {
 391                 for( int i = 0; i < point_sets.total; i++ ) {
 392                         MaskPoints *points = point_sets[i];
 393                         points->remove_all_objects();
 394                 }
 395                 point_sets.remove_all_objects();
 396                 edges.remove_all_objects();
 397                 faders.remove_all();
 398                 feathers.remove_all();
 399                 fade[0] = 0;
 400
 401                 int show_mask = keyframe_set->track->masks;
 402                 for( int i=0; i<total_submasks; ++i ) {
 403                         float fader = keyframe_set->get_fader(start_position_project, i, PLAY_FORWARD);
 404                         float v = fader / 100;
 405                         faders.append(v);
 406                         temp_t t = fabs(v) * 0xffff;
 407                         if( fader < 0 ) {
 408                                 if( fade[0] < t ) fade[0] = t;
 409                                 t = 0;
 410                         }
 411                         fade[i+1] = t;
 412                         float feather = keyframe_set->get_feather(start_position_project, i, PLAY_FORWARD);
 413                         feathers.append(feather);
 414                         MaskPoints *new_points = new MaskPoints();
 415                         keyframe_set->get_points(new_points, i, start_position_project, PLAY_FORWARD);
 416                         point_sets.append(new_points);
 417                         MaskEdge *edge = edges.append(new MaskEdge());
 418                         if( !((show_mask>>i) & 1) ) continue;
 419                         edge->load(*new_points, 0);
 420                 }
 421 // draw mask
 422                 if( !mask ) mask = new VFrame(mask_w, mask_h, mask_model, 0);
 423                 if( !temp ) temp = new VFrame(mask_w, mask_h, BC_A16, 0);
 424                 mask->clear_frame();
 425                 temp->clear_frame();
 426                 step = DO_MASK;
 427                 process_packages();
 428                 step = DO_FEATHER;
 429                 process_packages();
 430         }
 431 // Run units
 432 SET_TRACE
 433         step = DO_APPLY;
 434         process_packages();
 435 SET_TRACE
 436 }
 437
 438 void MaskEngine::init_packages()
 439 {
 440 SET_TRACE
 441 //printf("MaskEngine::init_packages 1\n");
 442         int x0 = 0, y0 = 0, i = 0, n = get_total_packages();
 443         int out_w = output->get_w(), out_h = output->get_h();
 444 SET_TRACE
 445         while( i < n ) {
 446                 MaskPackage *ptr = (MaskPackage*)get_package(i++);
 447                 int x1 = (out_w * i) / n, y1 = (out_h * i) / n;
 448                 ptr->start_x = x0;  ptr->end_x = x1;
 449                 ptr->start_y = y0;  ptr->end_y = y1;
 450                 x0 = x1;  y0 = y1;
 451         }
 452 SET_TRACE
 453 //printf("MaskEngine::init_packages 2\n");
 454 }
 455
 456 LoadClient* MaskEngine::new_client()
 457 {
 458         return new MaskUnit(this);
 459 }
 460
 461 LoadPackage* MaskEngine::new_package()
 462 {
 463         return new MaskPackage;
 464 }
 465