src/display/nr-filter-gaussian.cpp

   1 #define __NR_FILTER_GAUSSIAN_CPP__
   2
   3 /*
   4  * Gaussian blur renderer
   5  *
   6  * Authors:
   7  *   Niko Kiirala <niko@kiirala.com>
   8  *   bulia byak
   9  *   Jasper van de Gronde <th.v.d.gronde@hccnet.nl>
  10  *
  11  * Copyright (C) 2006 authors
  12  *
  13  * Released under GNU GPL, read the file 'COPYING' for more information
  14  */
  15
  16 #include "config.h" // Needed for HAVE_OPENMP
  17
  18 #include <algorithm>
  19 #include <cmath>
  20 #include <complex>
  21 #include <cstdlib>
  22 #include <glib.h>
  23 #include <limits>
  24 #if HAVE_OPENMP
  25 #include <omp.h>
  26 #endif //HAVE_OPENMP
  27
  28 #include "2geom/isnan.h"
  29
  30 #include "display/nr-filter-primitive.h"
  31 #include "display/nr-filter-gaussian.h"
  32 #include "display/nr-filter-types.h"
  33 #include "display/nr-filter-units.h"
  34 #include "libnr/nr-blit.h"
  35 #include "libnr/nr-pixblock.h"
  36 #include <2geom/matrix.h>
  37 #include "util/fixed_point.h"
  38 #include "preferences.h"
  39
  40 #ifndef INK_UNUSED
  41 #define INK_UNUSED(x) ((void)(x))
  42 #endif
  43
  44 // IIR filtering method based on:
  45 // L.J. van Vliet, I.T. Young, and P.W. Verbeek, Recursive Gaussian Derivative Filters,
  46 // in: A.K. Jain, S. Venkatesh, B.C. Lovell (eds.),
  47 // ICPR'98, Proc. 14th Int. Conference on Pattern Recognition (Brisbane, Aug. 16-20),
  48 // IEEE Computer Society Press, Los Alamitos, 1998, 509-514.
  49 //
  50 // Using the backwards-pass initialization procedure from:
  51 // Boundary Conditions for Young - van Vliet Recursive Filtering
  52 // Bill Triggs, Michael Sdika
  53 // IEEE Transactions on Signal Processing, Volume 54, Number 5 - may 2006
  54
  55 // Number of IIR filter coefficients used. Currently only 3 is supported.
  56 // "Recursive Gaussian Derivative Filters" says this is enough though (and
  57 // some testing indeed shows that the quality doesn't improve much if larger
  58 // filters are used).
  59 static size_t const N = 3;
  60
  61 template<typename InIt, typename OutIt, typename Size>
  62 inline void copy_n(InIt beg_in, Size N, OutIt beg_out) {
  63     std::copy(beg_in, beg_in+N, beg_out);
  64 }
  65
  66 // Type used for IIR filter coefficients (can be 10.21 signed fixed point, see Anisotropic Gaussian Filtering Using Fixed Point Arithmetic, Christoph H. Lampert & Oliver Wirjadi, 2006)
  67 typedef double IIRValue;
  68
  69 // Type used for FIR filter coefficients (can be 16.16 unsigned fixed point, should have 8 or more bits in the fractional part, the integer part should be capable of storing approximately 20*255)
  70 typedef Inkscape::Util::FixedPoint<unsigned int,16> FIRValue;
  71
  72 template<typename T> static inline T sqr(T const& v) { return v*v; }
  73
  74 template<typename T> static inline T clip(T const& v, T const& a, T const& b) {
  75     if ( v < a ) return a;
  76     if ( v > b ) return b;
  77     return v;
  78 }
  79
  80 template<typename Tt, typename Ts>
  81 static inline Tt round_cast(Ts const& v) {
  82     static Ts const rndoffset(.5);
  83     return static_cast<Tt>(v+rndoffset);
  84 }
  85
  86 template<typename Tt, typename Ts>
  87 static inline Tt clip_round_cast(Ts const& v, Tt const minval=std::numeric_limits<Tt>::min(), Tt const maxval=std::numeric_limits<Tt>::max()) {
  88     if ( v < minval ) return minval;
  89     if ( v > maxval ) return maxval;
  90     return round_cast<Tt>(v);
  91 }
  92
  93 namespace NR {
  94
  95 FilterGaussian::FilterGaussian()
  96 {
  97     _deviation_x = _deviation_y = 0.0;
  98 }
  99
 100 FilterPrimitive *FilterGaussian::create()
 101 {
 102     return new FilterGaussian();
 103 }
 104
 105 FilterGaussian::~FilterGaussian()
 106 {
 107     // Nothing to do here
 108 }
 109
 110 static int
 111 _effect_area_scr(double const deviation)
 112 {
 113     return (int)std::ceil(deviation * 3.0);
 114 }
 115
 116 static void
 117 _make_kernel(FIRValue *const kernel, double const deviation)
 118 {
 119     int const scr_len = _effect_area_scr(deviation);
 120     double const d_sq = sqr(deviation) * 2;
 121     double k[scr_len+1]; // This is only called for small kernel sizes (above approximately 10 coefficients the IIR filter is used)
 122
 123     // Compute kernel and sum of coefficients
 124     // Note that actually only half the kernel is computed, as it is symmetric
 125     double sum = 0;
 126     for ( int i = scr_len; i >= 0 ; i-- ) {
 127         k[i] = std::exp(-sqr(i) / d_sq);
 128         if ( i > 0 ) sum += k[i];
 129     }
 130     // the sum of the complete kernel is twice as large (plus the center element which we skipped above to prevent counting it twice)
 131     sum = 2*sum + k[0];
 132
 133     // Normalize kernel (making sure the sum is exactly 1)
 134     double ksum = 0;
 135     FIRValue kernelsum = 0;
 136     for ( int i = scr_len; i >= 1 ; i-- ) {
 137         ksum += k[i]/sum;
 138         kernel[i] = ksum-static_cast<double>(kernelsum);
 139         kernelsum += kernel[i];
 140     }
 141     kernel[0] = FIRValue(1)-2*kernelsum;
 142 }
 143
 144 // Return value (v) should satisfy:
 145 //  2^(2*v)*255<2^32
 146 //  255<2^(32-2*v)
 147 //  2^8<=2^(32-2*v)
 148 //  8<=32-2*v
 149 //  2*v<=24
 150 //  v<=12
 151 static int
 152 _effect_subsample_step_log2(double const deviation, int const quality)
 153 {
 154     // To make sure FIR will always be used (unless the kernel is VERY big):
 155     //  deviation/step <= 3
 156     //  deviation/3 <= step
 157     //  log(deviation/3) <= log(step)
 158     // So when x below is >= 1/3 FIR will almost always be used.
 159     // This means IIR is almost only used with the modes BETTER or BEST.
 160     int stepsize_l2;
 161     switch (quality) {
 162         case BLUR_QUALITY_WORST:
 163             // 2 == log(x*8/3))
 164             // 2^2 == x*2^3/3
 165             // x == 3/2
 166             stepsize_l2 = clip(static_cast<int>(log(deviation*(3./2.))/log(2.)), 0, 12);
 167             break;
 168         case BLUR_QUALITY_WORSE:
 169             // 2 == log(x*16/3))
 170             // 2^2 == x*2^4/3
 171             // x == 3/2^2
 172             stepsize_l2 = clip(static_cast<int>(log(deviation*(3./4.))/log(2.)), 0, 12);
 173             break;
 174         case BLUR_QUALITY_BETTER:
 175             // 2 == log(x*32/3))
 176             // 2 == x*2^5/3
 177             // x == 3/2^4
 178             stepsize_l2 = clip(static_cast<int>(log(deviation*(3./16.))/log(2.)), 0, 12);
 179             break;
 180         case BLUR_QUALITY_BEST:
 181             stepsize_l2 = 0; // no subsampling at all
 182             break;
 183         case BLUR_QUALITY_NORMAL:
 184         default:
 185             // 2 == log(x*16/3))
 186             // 2 == x*2^4/3
 187             // x == 3/2^3
 188             stepsize_l2 = clip(static_cast<int>(log(deviation*(3./8.))/log(2.)), 0, 12);
 189             break;
 190     }
 191     return stepsize_l2;
 192 }
 193
 194 /**
 195  * Sanity check function for indexing pixblocks.
 196  * Catches reading and writing outside the pixblock area.
 197  * When enabled, decreases filter rendering speed massively.
 198  */
 199 static inline void
 200 _check_index(NRPixBlock const * const pb, int const location, int const line)
 201 {
 202     if (false) {
 203         int max_loc = pb->rs * (pb->area.y1 - pb->area.y0);
 204         if (location < 0 || location >= max_loc)
 205             g_warning("Location %d out of bounds (0 ... %d) at line %d", location, max_loc, line);
 206     }
 207 }
 208
 209 static void calcFilter(double const sigma, double b[N]) {
 210     assert(N==3);
 211     std::complex<double> const d1_org(1.40098,  1.00236);
 212     double const d3_org = 1.85132;
 213     double qbeg = 1; // Don't go lower than sigma==2 (we'd probably want a normal convolution in that case anyway)
 214     double qend = 2*sigma;
 215     double const sigmasqr = sqr(sigma);
 216     double s;
 217     do { // Binary search for right q (a linear interpolation scheme is suggested, but this should work fine as well)
 218         double const q = (qbeg+qend)/2;
 219         // Compute scaled filter coefficients
 220         std::complex<double> const d1 = pow(d1_org, 1.0/q);
 221         double const d3 = pow(d3_org, 1.0/q);
 222         // Compute actual sigma^2
 223         double const ssqr = 2*(2*(d1/sqr(d1-1.)).real()+d3/sqr(d3-1.));
 224         if ( ssqr < sigmasqr ) {
 225             qbeg = q;
 226         } else {
 227             qend = q;
 228         }
 229         s = sqrt(ssqr);
 230     } while(qend-qbeg>(sigma/(1<<30)));
 231     // Compute filter coefficients
 232     double const q = (qbeg+qend)/2;
 233     std::complex<double> const d1 = pow(d1_org, 1.0/q);
 234     double const d3 = pow(d3_org, 1.0/q);
 235     double const absd1sqr = std::norm(d1); // d1*d2 = d1*conj(d1) = |d1|^2 = std::norm(d1)
 236     double const re2d1 = 2*d1.real(); // d1+d2 = d1+conj(d1) = 2*real(d1)
 237     double const bscale = 1.0/(absd1sqr*d3);
 238     b[2] = -bscale;
 239     b[1] =  bscale*(d3+re2d1);
 240     b[0] = -bscale*(absd1sqr+d3*re2d1);
 241 }
 242
 243 static void calcTriggsSdikaM(double const b[N], double M[N*N]) {
 244     assert(N==3);
 245     double a1=b[0], a2=b[1], a3=b[2];
 246     double const Mscale = 1.0/((1+a1-a2+a3)*(1-a1-a2-a3)*(1+a2+(a1-a3)*a3));
 247     M[0] = 1-a2-a1*a3-sqr(a3);
 248     M[1] = (a1+a3)*(a2+a1*a3);
 249     M[2] = a3*(a1+a2*a3);
 250     M[3] = a1+a2*a3;
 251     M[4] = (1-a2)*(a2+a1*a3);
 252     M[5] = a3*(1-a2-a1*a3-sqr(a3));
 253     M[6] = a1*(a1+a3)+a2*(1-a2);
 254     M[7] = a1*(a2-sqr(a3))+a3*(1+a2*(a2-1)-sqr(a3));
 255     M[8] = a3*(a1+a2*a3);
 256     for(unsigned int i=0; i<9; i++) M[i] *= Mscale;
 257 }
 258
 259 template<unsigned int SIZE>
 260 static void calcTriggsSdikaInitialization(double const M[N*N], IIRValue const uold[N][SIZE], IIRValue const uplus[SIZE], IIRValue const vplus[SIZE], IIRValue const alpha, IIRValue vold[N][SIZE]) {
 261     for(unsigned int c=0; c<SIZE; c++) {
 262         double uminp[N];
 263         for(unsigned int i=0; i<N; i++) uminp[i] = uold[i][c] - uplus[c];
 264         for(unsigned int i=0; i<N; i++) {
 265             double voldf = 0;
 266             for(unsigned int j=0; j<N; j++) {
 267                 voldf += uminp[j]*M[i*N+j];
 268             }
 269             // Properly takes care of the scaling coefficient alpha and vplus (which is already appropriately scaled)
 270             // This was arrived at by starting from a version of the blur filter that ignored the scaling coefficient
 271             // (and scaled the final output by alpha^2) and then gradually reintroducing the scaling coefficient.
 272             vold[i][c] = voldf*alpha;
 273             vold[i][c] += vplus[c];
 274         }
 275     }
 276 }
 277
 278 // Filters over 1st dimension
 279 template<typename PT, unsigned int PC, bool PREMULTIPLIED_ALPHA>
 280 static void
 281 filter2D_IIR(PT *const dest, int const dstr1, int const dstr2,
 282              PT const *const src, int const sstr1, int const sstr2,
 283              int const n1, int const n2, IIRValue const b[N+1], double const M[N*N],
 284              IIRValue *const tmpdata[], int const num_threads)
 285 {
 286 #if HAVE_OPENMP
 287 #pragma omp parallel for num_threads(num_threads)
 288 #else
 289     INK_UNUSED(num_threads);
 290 #endif // HAVE_OPENMP
 291     for ( int c2 = 0 ; c2 < n2 ; c2++ ) {
 292 #if HAVE_OPENMP
 293         unsigned int tid = omp_get_thread_num();
 294 #else
 295         unsigned int tid = 0;
 296 #endif // HAVE_OPENMP
 297         // corresponding line in the source and output buffer
 298         PT const * srcimg = src  + c2*sstr2;
 299         PT       * dstimg = dest + c2*dstr2 + n1*dstr1;
 300         // Border constants
 301         IIRValue imin[PC];  copy_n(srcimg + (0)*sstr1, PC, imin);
 302         IIRValue iplus[PC]; copy_n(srcimg + (n1-1)*sstr1, PC, iplus);
 303         // Forward pass
 304         IIRValue u[N+1][PC];
 305         for(unsigned int i=0; i<N; i++) copy_n(imin, PC, u[i]);
 306         for ( int c1 = 0 ; c1 < n1 ; c1++ ) {
 307             for(unsigned int i=N; i>0; i--) copy_n(u[i-1], PC, u[i]);
 308             copy_n(srcimg, PC, u[0]);
 309             srcimg += sstr1;
 310             for(unsigned int c=0; c<PC; c++) u[0][c] *= b[0];
 311             for(unsigned int i=1; i<N+1; i++) {
 312                 for(unsigned int c=0; c<PC; c++) u[0][c] += u[i][c]*b[i];
 313             }
 314             copy_n(u[0], PC, tmpdata[tid]+c1*PC);
 315         }
 316         // Backward pass
 317         IIRValue v[N+1][PC];
 318         calcTriggsSdikaInitialization<PC>(M, u, iplus, iplus, b[0], v);
 319         dstimg -= dstr1;
 320         if ( PREMULTIPLIED_ALPHA ) {
 321             dstimg[PC-1] = clip_round_cast<PT>(v[0][PC-1]);
 322             for(unsigned int c=0; c<PC-1; c++) dstimg[c] = clip_round_cast<PT>(v[0][c], std::numeric_limits<PT>::min(), dstimg[PC-1]);
 323         } else {
 324             for(unsigned int c=0; c<PC; c++) dstimg[c] = clip_round_cast<PT>(v[0][c]);
 325         }
 326         int c1=n1-1;
 327         while(c1-->0) {
 328             for(unsigned int i=N; i>0; i--) copy_n(v[i-1], PC, v[i]);
 329             copy_n(tmpdata[tid]+c1*PC, PC, v[0]);
 330             for(unsigned int c=0; c<PC; c++) v[0][c] *= b[0];
 331             for(unsigned int i=1; i<N+1; i++) {
 332                 for(unsigned int c=0; c<PC; c++) v[0][c] += v[i][c]*b[i];
 333             }
 334             dstimg -= dstr1;
 335             if ( PREMULTIPLIED_ALPHA ) {
 336                 dstimg[PC-1] = clip_round_cast<PT>(v[0][PC-1]);
 337                 for(unsigned int c=0; c<PC-1; c++) dstimg[c] = clip_round_cast<PT>(v[0][c], std::numeric_limits<PT>::min(), dstimg[PC-1]);
 338             } else {
 339                 for(unsigned int c=0; c<PC; c++) dstimg[c] = clip_round_cast<PT>(v[0][c]);
 340             }
 341         }
 342     }
 343 }
 344
 345 // Filters over 1st dimension
 346 // Assumes kernel is symmetric
 347 // scr_len should be size of kernel - 1
 348 template<typename PT, unsigned int PC>
 349 static void
 350 filter2D_FIR(PT *const dst, int const dstr1, int const dstr2,
 351              PT const *const src, int const sstr1, int const sstr2,
 352              int const n1, int const n2, FIRValue const *const kernel, int const scr_len, int const num_threads)
 353 {
 354     // Past pixels seen (to enable in-place operation)
 355     PT history[scr_len+1][PC];
 356
 357 #if HAVE_OPENMP
 358 #pragma omp parallel for num_threads(num_threads) private(history)
 359 #else
 360     INK_UNUSED(num_threads);
 361 #endif // HAVE_OPENMP
 362     for ( int c2 = 0 ; c2 < n2 ; c2++ ) {
 363
 364         // corresponding line in the source buffer
 365         int const src_line = c2 * sstr2;
 366
 367         // current line in the output buffer
 368         int const dst_line = c2 * dstr2;
 369
 370         int skipbuf[4] = {INT_MIN, INT_MIN, INT_MIN, INT_MIN};
 371
 372         // history initialization
 373         PT imin[PC]; copy_n(src + src_line, PC, imin);
 374         for(int i=0; i<scr_len; i++) copy_n(imin, PC, history[i]);
 375
 376         for ( int c1 = 0 ; c1 < n1 ; c1++ ) {
 377
 378             int const src_disp = src_line + c1 * sstr1;
 379             int const dst_disp = dst_line + c1 * sstr1;
 380
 381             // update history
 382             for(int i=scr_len; i>0; i--) copy_n(history[i-1], PC, history[i]);
 383             copy_n(src + src_disp, PC, history[0]);
 384
 385             // for all bytes of the pixel
 386             for ( unsigned int byte = 0 ; byte < PC ; byte++) {
 387
 388                 if(skipbuf[byte] > c1) continue;
 389
 390                 FIRValue sum = 0;
 391                 int last_in = -1;
 392                 int different_count = 0;
 393
 394                 // go over our point's neighbours in the history
 395                 for ( int i = 0 ; i <= scr_len ; i++ ) {
 396                     // value at the pixel
 397                     PT in_byte = history[i][byte];
 398
 399                     // is it the same as last one we saw?
 400                     if(in_byte != last_in) different_count++;
 401                     last_in = in_byte;
 402
 403                     // sum pixels weighted by the kernel
 404                     sum += in_byte * kernel[i];
 405                 }
 406
 407                 // go over our point's neighborhood on x axis in the in buffer
 408                 int nb_src_disp = src_disp + byte;
 409                 for ( int i = 1 ; i <= scr_len ; i++ ) {
 410                     // the pixel we're looking at
 411                     int c1_in = c1 + i;
 412                     if (c1_in >= n1) {
 413                         c1_in = n1 - 1;
 414                     } else {
 415                         nb_src_disp += sstr1;
 416                     }
 417
 418                     // value at the pixel
 419                     PT in_byte = src[nb_src_disp];
 420
 421                     // is it the same as last one we saw?
 422                     if(in_byte != last_in) different_count++;
 423                     last_in = in_byte;
 424
 425                     // sum pixels weighted by the kernel
 426                     sum += in_byte * kernel[i];
 427                 }
 428
 429                 // store the result in bufx
 430                 dst[dst_disp + byte] = round_cast<PT>(sum);
 431
 432                 // optimization: if there was no variation within this point's neighborhood,
 433                 // skip ahead while we keep seeing the same last_in byte:
 434                 // blurring flat color would not change it anyway
 435                 if (different_count <= 1) {
 436                     int pos = c1 + 1;
 437                     int nb_src_disp = src_disp + (1+scr_len)*sstr1 + byte; // src_line + (pos+scr_len) * sstr1 + byte
 438                     int nb_dst_disp = dst_disp + (1)        *dstr1 + byte; // dst_line + (pos) * sstr1 + byte
 439                     while(pos + scr_len < n1 && src[nb_src_disp] == last_in) {
 440                         dst[nb_dst_disp] = last_in;
 441                         pos++;
 442                         nb_src_disp += sstr1;
 443                         nb_dst_disp += sstr1;
 444                     }
 445                     skipbuf[byte] = pos;
 446                 }
 447             }
 448         }
 449     }
 450 }
 451
 452 template<typename PT, unsigned int PC>
 453 static void
 454 downsample(PT *const dst, int const dstr1, int const dstr2, int const dn1, int const dn2,
 455            PT const *const src, int const sstr1, int const sstr2, int const sn1, int const sn2,
 456            int const step1_l2, int const step2_l2)
 457 {
 458     unsigned int const divisor_l2 = step1_l2+step2_l2; // step1*step2=2^(step1_l2+step2_l2)
 459     unsigned int const round_offset = (1<<divisor_l2)/2;
 460     int const step1 = 1<<step1_l2;
 461     int const step2 = 1<<step2_l2;
 462     int const step1_2 = step1/2;
 463     int const step2_2 = step2/2;
 464     for(int dc2 = 0 ; dc2 < dn2 ; dc2++) {
 465         int const sc2_begin = (dc2<<step2_l2)-step2_2;
 466         int const sc2_end = sc2_begin+step2;
 467         for(int dc1 = 0 ; dc1 < dn1 ; dc1++) {
 468             int const sc1_begin = (dc1<<step1_l2)-step1_2;
 469             int const sc1_end = sc1_begin+step1;
 470             unsigned int sum[PC];
 471             std::fill_n(sum, PC, 0);
 472             for(int sc2 = sc2_begin ; sc2 < sc2_end ; sc2++) {
 473                 for(int sc1 = sc1_begin ; sc1 < sc1_end ; sc1++) {
 474                     for(unsigned int ch = 0 ; ch < PC ; ch++) {
 475                         sum[ch] += src[clip(sc2,0,sn2-1)*sstr2+clip(sc1,0,sn1-1)*sstr1+ch];
 476                     }
 477                 }
 478             }
 479             for(unsigned int ch = 0 ; ch < PC ; ch++) {
 480                 dst[dc2*dstr2+dc1*dstr1+ch] = static_cast<PT>((sum[ch]+round_offset)>>divisor_l2);
 481             }
 482         }
 483     }
 484 }
 485
 486 template<typename PT, unsigned int PC>
 487 static void
 488 upsample(PT *const dst, int const dstr1, int const dstr2, unsigned int const dn1, unsigned int const dn2,
 489          PT const *const src, int const sstr1, int const sstr2, unsigned int const sn1, unsigned int const sn2,
 490          unsigned int const step1_l2, unsigned int const step2_l2)
 491 {
 492     assert(((sn1-1)<<step1_l2)>=dn1 && ((sn2-1)<<step2_l2)>=dn2); // The last pixel of the source image should fall outside the destination image
 493     unsigned int const divisor_l2 = step1_l2+step2_l2; // step1*step2=2^(step1_l2+step2_l2)
 494     unsigned int const round_offset = (1<<divisor_l2)/2;
 495     unsigned int const step1 = 1<<step1_l2;
 496     unsigned int const step2 = 1<<step2_l2;
 497     for ( unsigned int sc2 = 0 ; sc2 < sn2-1 ; sc2++ ) {
 498         unsigned int const dc2_begin = (sc2 << step2_l2);
 499         unsigned int const dc2_end = std::min(dn2, dc2_begin+step2);
 500         for ( unsigned int sc1 = 0 ; sc1 < sn1-1 ; sc1++ ) {
 501             unsigned int const dc1_begin = (sc1 << step1_l2);
 502             unsigned int const dc1_end = std::min(dn1, dc1_begin+step1);
 503             for ( unsigned int byte = 0 ; byte < PC ; byte++) {
 504
 505                 // get 4 values at the corners of the pixel from src
 506                 PT a00 = src[sstr2* sc2    + sstr1* sc1    + byte];
 507                 PT a10 = src[sstr2* sc2    + sstr1*(sc1+1) + byte];
 508                 PT a01 = src[sstr2*(sc2+1) + sstr1* sc1    + byte];
 509                 PT a11 = src[sstr2*(sc2+1) + sstr1*(sc1+1) + byte];
 510
 511                 // initialize values for linear interpolation
 512                 unsigned int a0 = a00*step2/*+a01*0*/;
 513                 unsigned int a1 = a10*step2/*+a11*0*/;
 514
 515                 // iterate over the rectangle to be interpolated
 516                 for ( unsigned int dc2 = dc2_begin ; dc2 < dc2_end ; dc2++ ) {
 517
 518                     // prepare linear interpolation for this row
 519                     unsigned int a = a0*step1/*+a1*0*/+round_offset;
 520
 521                     for ( unsigned int dc1 = dc1_begin ; dc1 < dc1_end ; dc1++ ) {
 522
 523                         // simple linear interpolation
 524                         dst[dstr2*dc2 + dstr1*dc1 + byte] = static_cast<PT>(a>>divisor_l2);
 525
 526                         // compute a = a0*(ix-1)+a1*(xi+1)+round_offset
 527                         a = a - a0 + a1;
 528                     }
 529
 530                     // compute a0 = a00*(iy-1)+a01*(yi+1) and similar for a1
 531                     a0 = a0 - a00 + a01;
 532                     a1 = a1 - a10 + a11;
 533                 }
 534             }
 535         }
 536     }
 537 }
 538
 539 int FilterGaussian::render(FilterSlot &slot, FilterUnits const &units)
 540 {
 541     /* in holds the input pixblock */
 542     NRPixBlock *in = slot.get(_input);
 543     if (!in) {
 544         g_warning("Missing source image for feGaussianBlur (in=%d)", _input);
 545         return 1;
 546     }
 547
 548     Geom::Matrix trans = units.get_matrix_primitiveunits2pb();
 549
 550     /* If to either direction, the standard deviation is zero or
 551      * input image is not defined,
 552      * a transparent black image should be returned. */
 553     if (_deviation_x <= 0 || _deviation_y <= 0 || in == NULL) {
 554         NRPixBlock *out = new NRPixBlock;
 555         if (in == NULL) {
 556             // A bit guessing here, but source graphic is likely to be of
 557             // right size
 558             in = slot.get(NR_FILTER_SOURCEGRAPHIC);
 559         }
 560         nr_pixblock_setup_fast(out, in->mode, in->area.x0, in->area.y0,
 561                                in->area.x1, in->area.y1, true);
 562         if (out->data.px != NULL) {
 563             out->empty = false;
 564             slot.set(_output, out);
 565         }
 566         return 0;
 567     }
 568
 569     // Some common constants
 570     Inkscape::Preferences *prefs = Inkscape::Preferences::get();
 571     int const width_org = in->area.x1-in->area.x0, height_org = in->area.y1-in->area.y0;
 572     double const deviation_x_org = _deviation_x * trans.expansionX();
 573     double const deviation_y_org = _deviation_y * trans.expansionY();
 574     int const PC = NR_PIXBLOCK_BPP(in);
 575 #if HAVE_OPENMP
 576     int const NTHREADS = std::max(1,std::min(8,prefs->getInt("/options/threading/numthreads",omp_get_num_procs())));
 577 #else
 578     int const NTHREADS = 1;
 579 #endif // HAVE_OPENMP
 580
 581     // Subsampling constants
 582     int const quality = prefs->getInt("/options/blurquality/value");
 583     int const x_step_l2 = _effect_subsample_step_log2(deviation_x_org, quality);
 584     int const y_step_l2 = _effect_subsample_step_log2(deviation_y_org, quality);
 585     int const x_step = 1<<x_step_l2;
 586     int const y_step = 1<<y_step_l2;
 587     bool const resampling = x_step > 1 || y_step > 1;
 588     int const width = resampling ? static_cast<int>(ceil(static_cast<double>(width_org)/x_step))+1 : width_org;
 589     int const height = resampling ? static_cast<int>(ceil(static_cast<double>(height_org)/y_step))+1 : height_org;
 590     double const deviation_x = deviation_x_org / x_step;
 591     double const deviation_y = deviation_y_org / y_step;
 592     int const scr_len_x = _effect_area_scr(deviation_x);
 593     int const scr_len_y = _effect_area_scr(deviation_y);
 594
 595     // Decide which filter to use for X and Y
 596     // This threshold was determined by trial-and-error for one specific machine,
 597     // so there's a good chance that it's not optimal.
 598     // Whatever you do, don't go below 1 (and preferrably not even below 2), as
 599     // the IIR filter gets unstable there.
 600     bool const use_IIR_x = deviation_x > 3;
 601     bool const use_IIR_y = deviation_y > 3;
 602
 603     // new buffer for the subsampled output
 604     NRPixBlock *out = new NRPixBlock;
 605     nr_pixblock_setup_fast(out, in->mode, in->area.x0/x_step,       in->area.y0/y_step,
 606                                           in->area.x0/x_step+width, in->area.y0/y_step+height, true);
 607     if (out->size != NR_PIXBLOCK_SIZE_TINY && out->data.px == NULL) {
 608         // alas, we've accomplished a lot, but ran out of memory - so abort
 609         return 0;
 610     }
 611     // Temporary storage for IIR filter
 612     // NOTE: This can be eliminated, but it reduces the precision a bit
 613     IIRValue * tmpdata[NTHREADS];
 614     std::fill_n(tmpdata, NTHREADS, (IIRValue*)0);
 615     if ( use_IIR_x || use_IIR_y ) {
 616         for(int i=0; i<NTHREADS; i++) {
 617             tmpdata[i] = new IIRValue[std::max(width,height)*PC];
 618             if (tmpdata[i] == NULL) {
 619                 nr_pixblock_release(out);
 620                 while(i-->0) {
 621                     delete[] tmpdata[i];
 622                 }
 623                 delete out;
 624                 return 0;
 625             }
 626         }
 627     }
 628     NRPixBlock *ssin = in;
 629     if ( resampling ) {
 630         ssin = out;
 631         // Downsample
 632         switch(in->mode) {
 633         case NR_PIXBLOCK_MODE_A8:        ///< Grayscale
 634             downsample<unsigned char,1>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 1, out->rs, width, height, NR_PIXBLOCK_PX(in), 1, in->rs, width_org, height_org, x_step_l2, y_step_l2);
 635             break;
 636         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8:    ///< 8 bit RGB
 637             downsample<unsigned char,3>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 3, out->rs, width, height, NR_PIXBLOCK_PX(in), 3, in->rs, width_org, height_org, x_step_l2, y_step_l2);
 638             break;
 639         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8N: ///< Normal 8 bit RGBA
 640             downsample<unsigned char,4>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 4, out->rs, width, height, NR_PIXBLOCK_PX(in), 4, in->rs, width_org, height_org, x_step_l2, y_step_l2);
 641             break;
 642         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8P:  ///< Premultiplied 8 bit RGBA
 643             downsample<unsigned char,4>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 4, out->rs, width, height, NR_PIXBLOCK_PX(in), 4, in->rs, width_org, height_org, x_step_l2, y_step_l2);
 644             break;
 645         default:
 646             assert(false);
 647         };
 648     }
 649
 650     if (use_IIR_x) {
 651         // Filter variables
 652         IIRValue b[N+1];  // scaling coefficient + filter coefficients (can be 10.21 fixed point)
 653         double bf[N];  // computed filter coefficients
 654         double M[N*N]; // matrix used for initialization procedure (has to be double)
 655
 656         // Compute filter (x)
 657         calcFilter(deviation_x, bf);
 658         for(size_t i=0; i<N; i++) bf[i] = -bf[i];
 659         b[0] = 1; // b[0] == alpha (scaling coefficient)
 660         for(size_t i=0; i<N; i++) {
 661             b[i+1] = bf[i];
 662             b[0] -= b[i+1];
 663         }
 664
 665         // Compute initialization matrix (x)
 666         calcTriggsSdikaM(bf, M);
 667
 668         // Filter (x)
 669         switch(in->mode) {
 670         case NR_PIXBLOCK_MODE_A8:        ///< Grayscale
 671             filter2D_IIR<unsigned char,1,false>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 1, out->rs, NR_PIXBLOCK_PX(ssin), 1, ssin->rs, width, height, b, M, tmpdata, NTHREADS);
 672             break;
 673         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8:    ///< 8 bit RGB
 674             filter2D_IIR<unsigned char,3,false>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 3, out->rs, NR_PIXBLOCK_PX(ssin), 3, ssin->rs, width, height, b, M, tmpdata, NTHREADS);
 675             break;
 676         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8N: ///< Normal 8 bit RGBA
 677             filter2D_IIR<unsigned char,4,false>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 4, out->rs, NR_PIXBLOCK_PX(ssin), 4, ssin->rs, width, height, b, M, tmpdata, NTHREADS);
 678             break;
 679         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8P:  ///< Premultiplied 8 bit RGBA
 680             filter2D_IIR<unsigned char,4,true >(NR_PIXBLOCK_PX(out), 4, out->rs, NR_PIXBLOCK_PX(ssin), 4, ssin->rs, width, height, b, M, tmpdata, NTHREADS);
 681             break;
 682         default:
 683             assert(false);
 684         };
 685     } else if ( scr_len_x > 1 ) { // !use_IIR_x
 686         // Filter kernel for x direction
 687         FIRValue kernel[scr_len_x];
 688         _make_kernel(kernel, deviation_x);
 689
 690         // Filter (x)
 691         switch(in->mode) {
 692         case NR_PIXBLOCK_MODE_A8:        ///< Grayscale
 693             filter2D_FIR<unsigned char,1>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 1, out->rs, NR_PIXBLOCK_PX(ssin), 1, ssin->rs, width, height, kernel, scr_len_x, NTHREADS);
 694             break;
 695         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8:    ///< 8 bit RGB
 696             filter2D_FIR<unsigned char,3>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 3, out->rs, NR_PIXBLOCK_PX(ssin), 3, ssin->rs, width, height, kernel, scr_len_x, NTHREADS);
 697             break;
 698         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8N: ///< Normal 8 bit RGBA
 699             filter2D_FIR<unsigned char,4>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 4, out->rs, NR_PIXBLOCK_PX(ssin), 4, ssin->rs, width, height, kernel, scr_len_x, NTHREADS);
 700             break;
 701         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8P:  ///< Premultiplied 8 bit RGBA
 702             filter2D_FIR<unsigned char,4>(NR_PIXBLOCK_PX(out), 4, out->rs, NR_PIXBLOCK_PX(ssin), 4, ssin->rs, width, height, kernel, scr_len_x, NTHREADS);
 703             break;
 704         default:
 705             assert(false);
 706         };
 707     } else if ( out != ssin ) { // out can be equal to ssin if resampling is used
 708         nr_blit_pixblock_pixblock(out, ssin);
 709     }
 710
 711     if (use_IIR_y) {
 712         // Filter variables
 713         IIRValue b[N+1];  // scaling coefficient + filter coefficients (can be 10.21 fixed point)
 714         double bf[N];  // computed filter coefficients
 715         double M[N*N]; // matrix used for initialization procedure (has to be double)
 716
 717         // Compute filter (y)
 718         calcFilter(deviation_y, bf);
 719         for(size_t i=0; i<N; i++) bf[i] = -bf[i];
 720         b[0] = 1; // b[0] == alpha (scaling coefficient)
 721         for(size_t i=0; i<N; i++) {
 722             b[i+1] = bf[i];
 723             b[0] -= b[i+1];
 724         }
 725
 726         // Compute initialization matrix (y)
 727         calcTriggsSdikaM(bf, M);
 728
 729         // Filter (y)
 730         switch(in->mode) {
 731         case NR_PIXBLOCK_MODE_A8:        ///< Grayscale
 732             filter2D_IIR<unsigned char,1,false>(NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 1, NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 1, height, width, b, M, tmpdata, NTHREADS);
 733             break;
 734         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8:    ///< 8 bit RGB
 735             filter2D_IIR<unsigned char,3,false>(NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 3, NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 3, height, width, b, M, tmpdata, NTHREADS);
 736             break;
 737         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8N: ///< Normal 8 bit RGBA
 738             filter2D_IIR<unsigned char,4,false>(NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 4, NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 4, height, width, b, M, tmpdata, NTHREADS);
 739             break;
 740         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8P:  ///< Premultiplied 8 bit RGBA
 741             filter2D_IIR<unsigned char,4,true >(NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 4, NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 4, height, width, b, M, tmpdata, NTHREADS);
 742             break;
 743         default:
 744             assert(false);
 745         };
 746     } else if ( scr_len_y > 1 ) { // !use_IIR_y
 747         // Filter kernel for y direction
 748         FIRValue kernel[scr_len_y];
 749         _make_kernel(kernel, deviation_y);
 750
 751         // Filter (y)
 752         switch(in->mode) {
 753         case NR_PIXBLOCK_MODE_A8:        ///< Grayscale
 754             filter2D_FIR<unsigned char,1>(NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 1, NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 1, height, width, kernel, scr_len_y, NTHREADS);
 755             break;
 756         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8:    ///< 8 bit RGB
 757             filter2D_FIR<unsigned char,3>(NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 3, NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 3, height, width, kernel, scr_len_y, NTHREADS);
 758             break;
 759         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8N: ///< Normal 8 bit RGBA
 760             filter2D_FIR<unsigned char,4>(NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 4, NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 4, height, width, kernel, scr_len_y, NTHREADS);
 761             break;
 762         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8P:  ///< Premultiplied 8 bit RGBA
 763             filter2D_FIR<unsigned char,4>(NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 4, NR_PIXBLOCK_PX(out), out->rs, 4, height, width, kernel, scr_len_y, NTHREADS);
 764             break;
 765         default:
 766             assert(false);
 767         };
 768     }
 769
 770     for(int i=0; i<NTHREADS; i++) {
 771         delete[] tmpdata[i]; // deleting a nullptr has no effect, so this is safe
 772     }
 773
 774     if ( !resampling ) {
 775         // No upsampling needed
 776         out->empty = FALSE;
 777         slot.set(_output, out);
 778     } else {
 779         // New buffer for the final output, same resolution as the in buffer
 780         NRPixBlock *finalout = new NRPixBlock;
 781         nr_pixblock_setup_fast(finalout, in->mode, in->area.x0, in->area.y0,
 782                                                    in->area.x1, in->area.y1, true);
 783         if (finalout->size != NR_PIXBLOCK_SIZE_TINY && finalout->data.px == NULL) {
 784             // alas, we've accomplished a lot, but ran out of memory - so abort
 785             nr_pixblock_release(out);
 786             delete out;
 787             return 0;
 788         }
 789
 790         // Upsample
 791         switch(in->mode) {
 792         case NR_PIXBLOCK_MODE_A8:        ///< Grayscale
 793             upsample<unsigned char,1>(NR_PIXBLOCK_PX(finalout), 1, finalout->rs, width_org, height_org, NR_PIXBLOCK_PX(out), 1, out->rs, width, height, x_step_l2, y_step_l2);
 794             break;
 795         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8:    ///< 8 bit RGB
 796             upsample<unsigned char,3>(NR_PIXBLOCK_PX(finalout), 3, finalout->rs, width_org, height_org, NR_PIXBLOCK_PX(out), 3, out->rs, width, height, x_step_l2, y_step_l2);
 797             break;
 798         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8N: ///< Normal 8 bit RGBA
 799             upsample<unsigned char,4>(NR_PIXBLOCK_PX(finalout), 4, finalout->rs, width_org, height_org, NR_PIXBLOCK_PX(out), 4, out->rs, width, height, x_step_l2, y_step_l2);
 800             break;
 801         case NR_PIXBLOCK_MODE_R8G8B8A8P:  ///< Premultiplied 8 bit RGBA
 802             upsample<unsigned char,4>(NR_PIXBLOCK_PX(finalout), 4, finalout->rs, width_org, height_org, NR_PIXBLOCK_PX(out), 4, out->rs, width, height, x_step_l2, y_step_l2);
 803             break;
 804         default:
 805             assert(false);
 806         };
 807
 808         // We don't need the out buffer anymore
 809         nr_pixblock_release(out);
 810         delete out;
 811
 812         // The final out buffer gets returned
 813         finalout->empty = FALSE;
 814         slot.set(_output, finalout);
 815     }
 816
 817     return 0;
 818 }
 819
 820 void FilterGaussian::area_enlarge(NRRectL &area, Geom::Matrix const &trans)
 821 {
 822     int area_x = _effect_area_scr(_deviation_x * trans.expansionX());
 823     int area_y = _effect_area_scr(_deviation_y * trans.expansionY());
 824     // maximum is used because rotations can mix up these directions
 825     // TODO: calculate a more tight-fitting rendering area
 826     int area_max = std::max(area_x, area_y);
 827     area.x0 -= area_max;
 828     area.x1 += area_max;
 829     area.y0 -= area_max;
 830     area.y1 += area_max;
 831 }
 832
 833 FilterTraits FilterGaussian::get_input_traits() {
 834     return TRAIT_PARALLER;
 835 }
 836
 837 void FilterGaussian::set_deviation(double deviation)
 838 {
 839     if(IS_FINITE(deviation) && deviation >= 0) {
 840         _deviation_x = _deviation_y = deviation;
 841     }
 842 }
 843
 844 void FilterGaussian::set_deviation(double x, double y)
 845 {
 846     if(IS_FINITE(x) && x >= 0 && IS_FINITE(y) && y >= 0) {
 847         _deviation_x = x;
 848         _deviation_y = y;
 849     }
 850 }
 851
 852 } /* namespace NR */
 853
 854 /*
 855   Local Variables:
 856   mode:c++
 857   c-file-style:"stroustrup"
 858   c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0)(case-label . +))
 859   indent-tabs-mode:nil
 860   fill-column:99
 861   End:
 862 */
 863 // vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=8:softtabstop=4:encoding=utf-8:textwidth=99 :