subprojects/gst-plugins-base/ext/gl/gstgltransformation.c

   1 /*
   2  * GStreamer
   3  * Copyright (C) 2014 Lubosz Sarnecki <lubosz@gmail.com>
   4  * Copyright (C) 2016 Matthew Waters <matthew@centricular.com>
   5  *
   6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Library General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This library 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 GNU
  14  * Library General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  17  * License along with this library; if not, write to the
  18  * Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor,
  19  * Boston, MA 02110-1301, USA.
  20  */
  21
  22 /**
  23  * SECTION:element-gltransformation
  24  * @title: gltransformation
  25  *
  26  * Transforms video on the GPU.
  27  *
  28  * ## Examples
  29  * |[
  30  * gst-launch-1.0 gltestsrc ! gltransformation rotation-z=45 ! glimagesink
  31  * ]| A pipeline to rotate by 45 degrees
  32  * |[
  33  * gst-launch-1.0 gltestsrc ! gltransformation translation-x=0.5 ! glimagesink
  34  * ]| Translate the video by 0.5
  35  * |[
  36  * gst-launch-1.0 gltestsrc ! gltransformation scale-y=0.5 scale-x=0.5 ! glimagesink
  37  * ]| Resize the video by 0.5
  38  * |[
  39  * gst-launch-1.0 gltestsrc ! gltransformation rotation-x=-45 ortho=True ! glimagesink
  40  * ]| Rotate the video around the X-Axis by -45° with an orthographic projection
  41  *
  42  */
  43
  44 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  45 #include "config.h"
  46 #endif
  47
  48 #include "gstglelements.h"
  49 #include "gstgltransformation.h"
  50
  51 #include <gst/gl/gstglapi.h>
  52 #include <graphene-gobject.h>
  53 #include "gstglutils.h"
  54
  55 #define GST_CAT_DEFAULT gst_gl_transformation_debug
  56 GST_DEBUG_CATEGORY_STATIC (GST_CAT_DEFAULT);
  57
  58 #define gst_gl_transformation_parent_class parent_class
  59
  60 #define VEC4_FORMAT "%f,%f,%f,%f"
  61 #define VEC4_ARGS(v) graphene_vec4_get_x (v), graphene_vec4_get_y (v), graphene_vec4_get_z (v), graphene_vec4_get_w (v)
  62 #define VEC3_FORMAT "%f,%f,%f"
  63 #define VEC3_ARGS(v) graphene_vec3_get_x (v), graphene_vec3_get_y (v), graphene_vec3_get_z (v)
  64 #define VEC2_FORMAT "%f,%f"
  65 #define VEC2_ARGS(v) graphene_vec2_get_x (v), graphene_vec2_get_y (v)
  66 #define POINT3D_FORMAT "%f,%f,%f"
  67 #define POINT3D_ARGS(p) (p)->x, (p)->y, (p)->z
  68
  69 enum
  70 {
  71   PROP_0,
  72   PROP_FOV,
  73   PROP_ORTHO,
  74   PROP_TRANSLATION_X,
  75   PROP_TRANSLATION_Y,
  76   PROP_TRANSLATION_Z,
  77   PROP_ROTATION_X,
  78   PROP_ROTATION_Y,
  79   PROP_ROTATION_Z,
  80   PROP_SCALE_X,
  81   PROP_SCALE_Y,
  82   PROP_MVP,
  83   PROP_PIVOT_X,
  84   PROP_PIVOT_Y,
  85   PROP_PIVOT_Z,
  86 };
  87
  88 #define DEBUG_INIT \
  89     GST_DEBUG_CATEGORY_INIT (gst_gl_transformation_debug, "gltransformation", 0, "gltransformation element");
  90
  91 G_DEFINE_TYPE_WITH_CODE (GstGLTransformation, gst_gl_transformation,
  92     GST_TYPE_GL_FILTER, DEBUG_INIT);
  93 GST_ELEMENT_REGISTER_DEFINE_WITH_CODE (gltransformation, "gltransformation",
  94     GST_RANK_NONE, GST_TYPE_GL_TRANSFORMATION, gl_element_init (plugin));
  95
  96 static void gst_gl_transformation_set_property (GObject * object, guint prop_id,
  97     const GValue * value, GParamSpec * pspec);
  98 static void gst_gl_transformation_get_property (GObject * object, guint prop_id,
  99     GValue * value, GParamSpec * pspec);
 100
 101 static gboolean gst_gl_transformation_set_caps (GstGLFilter * filter,
 102     GstCaps * incaps, GstCaps * outcaps);
 103 static gboolean gst_gl_transformation_src_event (GstBaseTransform * trans,
 104     GstEvent * event);
 105 static gboolean gst_gl_transformation_filter_meta (GstBaseTransform * trans,
 106     GstQuery * query, GType api, const GstStructure * params);
 107 static gboolean gst_gl_transformation_decide_allocation (GstBaseTransform *
 108     trans, GstQuery * query);
 109
 110 static void gst_gl_transformation_gl_stop (GstGLBaseFilter * filter);
 111 static gboolean gst_gl_transformation_gl_start (GstGLBaseFilter * base_filter);
 112 static gboolean gst_gl_transformation_callback (gpointer stuff);
 113 static void gst_gl_transformation_build_mvp (GstGLTransformation *
 114     transformation);
 115
 116 static GstFlowReturn
 117 gst_gl_transformation_prepare_output_buffer (GstBaseTransform * trans,
 118     GstBuffer * inbuf, GstBuffer ** outbuf);
 119 static gboolean gst_gl_transformation_filter (GstGLFilter * filter,
 120     GstBuffer * inbuf, GstBuffer * outbuf);
 121 static gboolean gst_gl_transformation_filter_texture (GstGLFilter * filter,
 122     GstGLMemory * in_tex, GstGLMemory * out_tex);
 123
 124 static void
 125 gst_gl_transformation_class_init (GstGLTransformationClass * klass)
 126 {
 127   GObjectClass *gobject_class;
 128   GstElementClass *element_class;
 129   GstBaseTransformClass *base_transform_class;
 130
 131   gobject_class = (GObjectClass *) klass;
 132   element_class = GST_ELEMENT_CLASS (klass);
 133   base_transform_class = GST_BASE_TRANSFORM_CLASS (klass);
 134
 135   gst_gl_filter_add_rgba_pad_templates (GST_GL_FILTER_CLASS (klass));
 136
 137   gobject_class->set_property = gst_gl_transformation_set_property;
 138   gobject_class->get_property = gst_gl_transformation_get_property;
 139
 140   base_transform_class->src_event = gst_gl_transformation_src_event;
 141   base_transform_class->decide_allocation =
 142       gst_gl_transformation_decide_allocation;
 143   base_transform_class->filter_meta = gst_gl_transformation_filter_meta;
 144
 145   GST_GL_BASE_FILTER_CLASS (klass)->gl_start = gst_gl_transformation_gl_start;
 146   GST_GL_BASE_FILTER_CLASS (klass)->gl_stop = gst_gl_transformation_gl_stop;
 147
 148   GST_GL_FILTER_CLASS (klass)->set_caps = gst_gl_transformation_set_caps;
 149   GST_GL_FILTER_CLASS (klass)->filter = gst_gl_transformation_filter;
 150   GST_GL_FILTER_CLASS (klass)->filter_texture =
 151       gst_gl_transformation_filter_texture;
 152   GST_BASE_TRANSFORM_CLASS (klass)->prepare_output_buffer =
 153       gst_gl_transformation_prepare_output_buffer;
 154
 155   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_FOV,
 156       g_param_spec_float ("fov", "Fov", "Field of view angle in degrees",
 157           0.0, G_MAXFLOAT, 90.0, G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 158
 159   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_ORTHO,
 160       g_param_spec_boolean ("ortho", "Orthographic",
 161           "Use orthographic projection", FALSE,
 162           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 163
 164   /* Rotation */
 165   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_ROTATION_X,
 166       g_param_spec_float ("rotation-x", "X Rotation",
 167           "Rotates the video around the X-Axis in degrees.",
 168           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 0.0,
 169           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 170
 171   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_ROTATION_Y,
 172       g_param_spec_float ("rotation-y", "Y Rotation",
 173           "Rotates the video around the Y-Axis in degrees.",
 174           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 0.0,
 175           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 176
 177   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_ROTATION_Z,
 178       g_param_spec_float ("rotation-z", "Z Rotation",
 179           "Rotates the video around the Z-Axis in degrees.",
 180           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 0.0,
 181           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 182
 183   /* Translation */
 184   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_TRANSLATION_X,
 185       g_param_spec_float ("translation-x", "X Translation",
 186           "Translates the video at the X-Axis, in universal [0-1] coordinate.",
 187           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 0.0,
 188           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 189
 190   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_TRANSLATION_Y,
 191       g_param_spec_float ("translation-y", "Y Translation",
 192           "Translates the video at the Y-Axis, in universal [0-1] coordinate.",
 193           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 0.0,
 194           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 195
 196   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_TRANSLATION_Z,
 197       g_param_spec_float ("translation-z", "Z Translation",
 198           "Translates the video at the Z-Axis, in universal [0-1] coordinate.",
 199           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 0.0,
 200           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 201
 202   /* Scale */
 203   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_SCALE_X,
 204       g_param_spec_float ("scale-x", "X Scale",
 205           "Scale multiplier for the X-Axis.",
 206           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 1.0,
 207           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 208
 209   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_SCALE_Y,
 210       g_param_spec_float ("scale-y", "Y Scale",
 211           "Scale multiplier for the Y-Axis.",
 212           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 1.0,
 213           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 214
 215   /* Pivot */
 216   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_PIVOT_X,
 217       g_param_spec_float ("pivot-x", "X Pivot",
 218           "Rotation pivot point X coordinate, where 0 is the center,"
 219           " -1 the left border, +1 the right border and <-1, >1 outside.",
 220           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 0.0,
 221           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 222
 223   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_PIVOT_Y,
 224       g_param_spec_float ("pivot-y", "Y Pivot",
 225           "Rotation pivot point X coordinate, where 0 is the center,"
 226           " -1 the left border, +1 the right border and <-1, >1 outside.",
 227           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 0.0,
 228           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 229
 230   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_PIVOT_Z,
 231       g_param_spec_float ("pivot-z", "Z Pivot",
 232           "Relevant for rotation in 3D space. You look into the negative Z axis direction",
 233           -G_MAXFLOAT, G_MAXFLOAT, 0.0,
 234           G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 235
 236   /* MVP */
 237   g_object_class_install_property (gobject_class, PROP_MVP,
 238       g_param_spec_boxed ("mvp-matrix",
 239           "Modelview Projection Matrix",
 240           "The final Graphene 4x4 Matrix for transformation",
 241           GRAPHENE_TYPE_MATRIX, G_PARAM_READWRITE | G_PARAM_STATIC_STRINGS));
 242
 243   gst_element_class_set_metadata (element_class, "OpenGL transformation filter",
 244       "Filter/Effect/Video", "Transform video on the GPU",
 245       "Lubosz Sarnecki <lubosz@gmail.com>\n"
 246       "Matthew Waters <matthew@centricular.com>");
 247
 248   GST_GL_BASE_FILTER_CLASS (klass)->supported_gl_api =
 249       GST_GL_API_OPENGL | GST_GL_API_OPENGL3 | GST_GL_API_GLES2;
 250 }
 251
 252 static void
 253 gst_gl_transformation_init (GstGLTransformation * filter)
 254 {
 255   filter->shader = NULL;
 256   filter->fov = 90;
 257   filter->aspect = 1.0;
 258   filter->znear = 0.1f;
 259   filter->zfar = 100.0;
 260
 261   filter->xscale = 1.0;
 262   filter->yscale = 1.0;
 263
 264   filter->in_tex = 0;
 265
 266   gst_gl_transformation_build_mvp (filter);
 267 }
 268
 269 static void
 270 gst_gl_transformation_build_mvp (GstGLTransformation * transformation)
 271 {
 272   GstGLFilter *filter = GST_GL_FILTER (transformation);
 273   graphene_matrix_t modelview_matrix;
 274
 275   if (!filter->out_info.finfo) {
 276     graphene_matrix_init_identity (&transformation->model_matrix);
 277     graphene_matrix_init_identity (&transformation->view_matrix);
 278     graphene_matrix_init_identity (&transformation->projection_matrix);
 279   } else {
 280     graphene_point3d_t translation_vector =
 281         GRAPHENE_POINT3D_INIT (transformation->xtranslation * 2.0 *
 282         transformation->aspect,
 283         transformation->ytranslation * 2.0,
 284         transformation->ztranslation * 2.0);
 285
 286     graphene_point3d_t pivot_vector =
 287         GRAPHENE_POINT3D_INIT (-transformation->xpivot * transformation->aspect,
 288         transformation->ypivot,
 289         -transformation->zpivot);
 290
 291     graphene_point3d_t negative_pivot_vector;
 292
 293     graphene_vec3_t center;
 294     graphene_vec3_t up;
 295
 296     gboolean current_passthrough;
 297     gboolean passthrough;
 298
 299     graphene_vec3_init (&transformation->camera_position, 0.f, 0.f, 1.f);
 300     graphene_vec3_init (&center, 0.f, 0.f, 0.f);
 301     graphene_vec3_init (&up, 0.f, 1.f, 0.f);
 302
 303     /* Translate into pivot origin */
 304     graphene_matrix_init_translate (&transformation->model_matrix,
 305         &pivot_vector);
 306
 307     /* Scale */
 308     graphene_matrix_scale (&transformation->model_matrix,
 309         transformation->xscale, transformation->yscale, 1.0f);
 310
 311     /* Rotation */
 312     graphene_matrix_rotate (&transformation->model_matrix,
 313         transformation->xrotation, graphene_vec3_x_axis ());
 314     graphene_matrix_rotate (&transformation->model_matrix,
 315         transformation->yrotation, graphene_vec3_y_axis ());
 316     graphene_matrix_rotate (&transformation->model_matrix,
 317         transformation->zrotation, graphene_vec3_z_axis ());
 318
 319     /* Translate back from pivot origin */
 320     graphene_point3d_scale (&pivot_vector, -1.0, &negative_pivot_vector);
 321     graphene_matrix_translate (&transformation->model_matrix,
 322         &negative_pivot_vector);
 323
 324     /* Translation */
 325     graphene_matrix_translate (&transformation->model_matrix,
 326         &translation_vector);
 327
 328     if (transformation->ortho) {
 329       graphene_matrix_init_ortho (&transformation->projection_matrix,
 330           -transformation->aspect, transformation->aspect,
 331           -1, 1, transformation->znear, transformation->zfar);
 332     } else {
 333       graphene_matrix_init_perspective (&transformation->projection_matrix,
 334           transformation->fov,
 335           transformation->aspect, transformation->znear, transformation->zfar);
 336     }
 337
 338     graphene_matrix_init_look_at (&transformation->view_matrix,
 339         &transformation->camera_position, &center, &up);
 340
 341     current_passthrough =
 342         gst_base_transform_is_passthrough (GST_BASE_TRANSFORM (transformation));
 343     passthrough = transformation->xtranslation == 0.
 344         && transformation->ytranslation == 0.
 345         && transformation->ztranslation == 0. && transformation->xrotation == 0.
 346         && transformation->yrotation == 0. && transformation->zrotation == 0.
 347         && transformation->xscale == 1. && transformation->yscale == 1.
 348         && gst_video_info_is_equal (&filter->in_info, &filter->out_info);
 349     gst_base_transform_set_passthrough (GST_BASE_TRANSFORM (transformation),
 350         passthrough);
 351     if (current_passthrough != passthrough) {
 352       gst_base_transform_reconfigure_src (GST_BASE_TRANSFORM (transformation));
 353     }
 354   }
 355
 356   graphene_matrix_multiply (&transformation->model_matrix,
 357       &transformation->view_matrix, &modelview_matrix);
 358   graphene_matrix_multiply (&modelview_matrix,
 359       &transformation->projection_matrix, &transformation->mvp_matrix);
 360
 361   graphene_matrix_inverse (&transformation->model_matrix,
 362       &transformation->inv_model_matrix);
 363   graphene_matrix_inverse (&transformation->view_matrix,
 364       &transformation->inv_view_matrix);
 365   graphene_matrix_inverse (&transformation->projection_matrix,
 366       &transformation->inv_projection_matrix);
 367 }
 368
 369 static void
 370 gst_gl_transformation_set_property (GObject * object, guint prop_id,
 371     const GValue * value, GParamSpec * pspec)
 372 {
 373   GstGLTransformation *filter = GST_GL_TRANSFORMATION (object);
 374
 375   switch (prop_id) {
 376     case PROP_FOV:
 377       filter->fov = g_value_get_float (value);
 378       break;
 379     case PROP_ORTHO:
 380       filter->ortho = g_value_get_boolean (value);
 381       break;
 382     case PROP_TRANSLATION_X:
 383       filter->xtranslation = g_value_get_float (value);
 384       break;
 385     case PROP_TRANSLATION_Y:
 386       filter->ytranslation = g_value_get_float (value);
 387       break;
 388     case PROP_TRANSLATION_Z:
 389       filter->ztranslation = g_value_get_float (value);
 390       break;
 391     case PROP_ROTATION_X:
 392       filter->xrotation = g_value_get_float (value);
 393       break;
 394     case PROP_ROTATION_Y:
 395       filter->yrotation = g_value_get_float (value);
 396       break;
 397     case PROP_ROTATION_Z:
 398       filter->zrotation = g_value_get_float (value);
 399       break;
 400     case PROP_SCALE_X:
 401       filter->xscale = g_value_get_float (value);
 402       break;
 403     case PROP_SCALE_Y:
 404       filter->yscale = g_value_get_float (value);
 405       break;
 406     case PROP_PIVOT_X:
 407       filter->xpivot = g_value_get_float (value);
 408       break;
 409     case PROP_PIVOT_Y:
 410       filter->ypivot = g_value_get_float (value);
 411       break;
 412     case PROP_PIVOT_Z:
 413       filter->zpivot = g_value_get_float (value);
 414       break;
 415     default:
 416       G_OBJECT_WARN_INVALID_PROPERTY_ID (object, prop_id, pspec);
 417       break;
 418   }
 419   gst_gl_transformation_build_mvp (filter);
 420 }
 421
 422 static void
 423 gst_gl_transformation_get_property (GObject * object, guint prop_id,
 424     GValue * value, GParamSpec * pspec)
 425 {
 426   GstGLTransformation *filter = GST_GL_TRANSFORMATION (object);
 427
 428   switch (prop_id) {
 429     case PROP_FOV:
 430       g_value_set_float (value, filter->fov);
 431       break;
 432     case PROP_ORTHO:
 433       g_value_set_boolean (value, filter->ortho);
 434       break;
 435     case PROP_TRANSLATION_X:
 436       g_value_set_float (value, filter->xtranslation);
 437       break;
 438     case PROP_TRANSLATION_Y:
 439       g_value_set_float (value, filter->ytranslation);
 440       break;
 441     case PROP_TRANSLATION_Z:
 442       g_value_set_float (value, filter->ztranslation);
 443       break;
 444     case PROP_ROTATION_X:
 445       g_value_set_float (value, filter->xrotation);
 446       break;
 447     case PROP_ROTATION_Y:
 448       g_value_set_float (value, filter->yrotation);
 449       break;
 450     case PROP_ROTATION_Z:
 451       g_value_set_float (value, filter->zrotation);
 452       break;
 453     case PROP_SCALE_X:
 454       g_value_set_float (value, filter->xscale);
 455       break;
 456     case PROP_SCALE_Y:
 457       g_value_set_float (value, filter->yscale);
 458       break;
 459     case PROP_PIVOT_X:
 460       g_value_set_float (value, filter->xpivot);
 461       break;
 462     case PROP_PIVOT_Y:
 463       g_value_set_float (value, filter->ypivot);
 464       break;
 465     case PROP_PIVOT_Z:
 466       g_value_set_float (value, filter->zpivot);
 467       break;
 468     case PROP_MVP:
 469       /* FIXME: need to decompose this to support navigation events */
 470       g_value_set_boxed (value, (gconstpointer) & filter->mvp_matrix);
 471       break;
 472     default:
 473       G_OBJECT_WARN_INVALID_PROPERTY_ID (object, prop_id, pspec);
 474       break;
 475   }
 476 }
 477
 478 static gboolean
 479 gst_gl_transformation_set_caps (GstGLFilter * filter, GstCaps * incaps,
 480     GstCaps * outcaps)
 481 {
 482   GstGLTransformation *transformation = GST_GL_TRANSFORMATION (filter);
 483
 484   transformation->aspect =
 485       (gdouble) GST_VIDEO_INFO_WIDTH (&filter->out_info) /
 486       (gdouble) GST_VIDEO_INFO_HEIGHT (&filter->out_info);
 487
 488   transformation->caps_change = TRUE;
 489
 490   gst_gl_transformation_build_mvp (transformation);
 491
 492   return TRUE;
 493 }
 494
 495 static void
 496 _intersect_plane_and_ray (graphene_plane_t * video_plane, graphene_ray_t * ray,
 497     graphene_point3d_t * result)
 498 {
 499   float t = graphene_ray_get_distance_to_plane (ray, video_plane);
 500   GST_TRACE ("Calculated a distance of %f to the plane", t);
 501   graphene_ray_get_position_at (ray, t, result);
 502 }
 503
 504 static void
 505 _screen_coord_to_world_ray (GstGLTransformation * transformation, float x,
 506     float y, graphene_ray_t * ray)
 507 {
 508   GstGLFilter *filter = GST_GL_FILTER (transformation);
 509   gfloat w = (gfloat) GST_VIDEO_INFO_WIDTH (&filter->in_info);
 510   gfloat h = (gfloat) GST_VIDEO_INFO_HEIGHT (&filter->in_info);
 511   graphene_vec3_t ray_eye_vec3, ray_world_dir, *ray_origin, *ray_direction;
 512   graphene_vec3_t ray_ortho_dir;
 513   graphene_point3d_t ray_clip, ray_eye;
 514   graphene_vec2_t screen_coord;
 515
 516   /* GL is y-flipped. i.e. 0, 0 is the bottom left corner in screen space */
 517   graphene_vec2_init (&screen_coord, (2. * x / w - 1.) / transformation->aspect,
 518       1. - 2. * y / h);
 519
 520   graphene_point3d_init (&ray_clip, graphene_vec2_get_x (&screen_coord),
 521       graphene_vec2_get_y (&screen_coord), -1.);
 522   graphene_matrix_transform_point3d (&transformation->inv_projection_matrix,
 523       &ray_clip, &ray_eye);
 524
 525   graphene_vec3_init (&ray_eye_vec3, ray_eye.x, ray_eye.y, -1.);
 526
 527   if (transformation->ortho) {
 528     graphene_vec3_init (&ray_ortho_dir, 0., 0., 1.);
 529
 530     ray_origin = &ray_eye_vec3;
 531     ray_direction = &ray_ortho_dir;
 532   } else {
 533     graphene_matrix_transform_vec3 (&transformation->inv_view_matrix,
 534         &ray_eye_vec3, &ray_world_dir);
 535     graphene_vec3_normalize (&ray_world_dir, &ray_world_dir);
 536
 537     ray_origin = &transformation->camera_position;
 538     ray_direction = &ray_world_dir;
 539   }
 540
 541   graphene_ray_init_from_vec3 (ray, ray_origin, ray_direction);
 542
 543   GST_TRACE_OBJECT (transformation, "Calculated ray origin: " VEC3_FORMAT
 544       " direction: " VEC3_FORMAT " from screen coordinates: " VEC2_FORMAT
 545       " with %s projection",
 546       VEC3_ARGS (ray_origin), VEC3_ARGS (ray_direction),
 547       VEC2_ARGS (&screen_coord),
 548       transformation->ortho ? "ortho" : "perspection");
 549 }
 550
 551 static void
 552 _init_world_video_plane (GstGLTransformation * transformation,
 553     graphene_plane_t * video_plane)
 554 {
 555   graphene_point3d_t bottom_left, bottom_right, top_left, top_right;
 556   graphene_point3d_t world_bottom_left, world_bottom_right;
 557   graphene_point3d_t world_top_left, world_top_right;
 558
 559   graphene_point3d_init (&top_left, -transformation->aspect, 1., 0.);
 560   graphene_point3d_init (&top_right, transformation->aspect, 1., 0.);
 561   graphene_point3d_init (&bottom_left, -transformation->aspect, -1., 0.);
 562   graphene_point3d_init (&bottom_right, transformation->aspect, -1., 0.);
 563
 564   graphene_matrix_transform_point3d (&transformation->model_matrix,
 565       &bottom_left, &world_bottom_left);
 566   graphene_matrix_transform_point3d (&transformation->model_matrix,
 567       &bottom_right, &world_bottom_right);
 568   graphene_matrix_transform_point3d (&transformation->model_matrix,
 569       &top_left, &world_top_left);
 570   graphene_matrix_transform_point3d (&transformation->model_matrix,
 571       &top_right, &world_top_right);
 572
 573   graphene_plane_init_from_points (video_plane, &world_bottom_left,
 574       &world_top_right, &world_top_left);
 575 }
 576
 577 static gboolean
 578 _screen_coord_to_model_coord (GstGLTransformation * transformation,
 579     double x, double y, double *res_x, double *res_y)
 580 {
 581   GstGLFilter *filter = GST_GL_FILTER (transformation);
 582   double w = (double) GST_VIDEO_INFO_WIDTH (&filter->in_info);
 583   double h = (double) GST_VIDEO_INFO_HEIGHT (&filter->in_info);
 584   graphene_point3d_t world_point, model_coord;
 585   graphene_plane_t video_plane;
 586   graphene_ray_t ray;
 587   double new_x, new_y;
 588
 589   _init_world_video_plane (transformation, &video_plane);
 590   _screen_coord_to_world_ray (transformation, x, y, &ray);
 591   _intersect_plane_and_ray (&video_plane, &ray, &world_point);
 592   graphene_matrix_transform_point3d (&transformation->inv_model_matrix,
 593       &world_point, &model_coord);
 594
 595   /* ndc to pixels.  We render the frame Y-flipped so need to unflip the
 596    * y coordinate */
 597   new_x = (model_coord.x + 1.) * w / 2;
 598   new_y = (1. - model_coord.y) * h / 2;
 599
 600   if (new_x < 0. || new_x > w || new_y < 0. || new_y > h)
 601     /* coords off video surface */
 602     return FALSE;
 603
 604   GST_DEBUG_OBJECT (transformation, "converted %f,%f to %f,%f", x, y, new_x,
 605       new_y);
 606
 607   if (res_x)
 608     *res_x = new_x;
 609   if (res_y)
 610     *res_y = new_y;
 611
 612   return TRUE;
 613 }
 614
 615 #if 0
 616 /* debugging facilities for transforming vertices from model space to screen
 617  * space */
 618 static void
 619 _ndc_to_viewport (GstGLTransformation * transformation, graphene_vec3_t * ndc,
 620     int x, int y, int w, int h, float near, float far, graphene_vec3_t * result)
 621 {
 622   GstGLFilter *filter = GST_GL_FILTER (transformation);
 623   /* center of the viewport */
 624   int o_x = x + w / 2;
 625   int o_y = y + h / 2;
 626
 627   graphene_vec3_init (result, graphene_vec3_get_x (ndc) * w / 2 + o_x,
 628       graphene_vec3_get_y (ndc) * h / 2 + o_y,
 629       (far - near) * graphene_vec3_get_z (ndc) / 2 + (far + near) / 2);
 630 }
 631
 632 static void
 633 _perspective_division (graphene_vec4_t * clip, graphene_vec3_t * result)
 634 {
 635   float w = graphene_vec4_get_w (clip);
 636
 637   graphene_vec3_init (result, graphene_vec4_get_x (clip) / w,
 638       graphene_vec4_get_y (clip) / w, graphene_vec4_get_z (clip) / w);
 639 }
 640
 641 static void
 642 _vertex_to_screen_coord (GstGLTransformation * transformation,
 643     graphene_vec4_t * vertex, graphene_vec3_t * view)
 644 {
 645   GstGLFilter *filter = GST_GL_FILTER (transformation);
 646   gint w = GST_VIDEO_INFO_WIDTH (&filter->in_info);
 647   gint h = GST_VIDEO_INFO_HEIGHT (&filter->in_info);
 648   graphene_vec4_t clip;
 649   graphene_vec3_t ndc;
 650
 651   graphene_matrix_transform_vec4 (&transformation->mvp_matrix, vertex, &clip);
 652   _perspective_division (&clip, &ndc);
 653   _ndc_to_viewport (transformation, &ndc, 0, 0, w, h, 0., 1., view);
 654 }
 655 #endif
 656
 657 static gboolean
 658 gst_gl_transformation_src_event (GstBaseTransform * trans, GstEvent * event)
 659 {
 660   GstGLTransformation *transformation = GST_GL_TRANSFORMATION (trans);
 661   GstStructure *structure;
 662   gboolean ret;
 663
 664   GST_DEBUG_OBJECT (trans, "handling %s event", GST_EVENT_TYPE_NAME (event));
 665
 666   switch (GST_EVENT_TYPE (event)) {
 667     case GST_EVENT_NAVIGATION:{
 668       gdouble x, y;
 669       event =
 670           GST_EVENT (gst_mini_object_make_writable (GST_MINI_OBJECT (event)));
 671
 672       structure = (GstStructure *) gst_event_get_structure (event);
 673       if (gst_structure_get_double (structure, "pointer_x", &x) &&
 674           gst_structure_get_double (structure, "pointer_y", &y)) {
 675         gdouble new_x, new_y;
 676
 677         if (!_screen_coord_to_model_coord (transformation, x, y, &new_x,
 678                 &new_y)) {
 679           gst_event_unref (event);
 680           return TRUE;
 681         }
 682
 683         gst_structure_set (structure, "pointer_x", G_TYPE_DOUBLE, new_x,
 684             "pointer_y", G_TYPE_DOUBLE, new_y, NULL);
 685       }
 686       break;
 687     }
 688     default:
 689       break;
 690   }
 691
 692   ret = GST_BASE_TRANSFORM_CLASS (parent_class)->src_event (trans, event);
 693
 694   return ret;
 695 }
 696
 697 static gboolean
 698 gst_gl_transformation_filter_meta (GstBaseTransform * trans, GstQuery * query,
 699     GType api, const GstStructure * params)
 700 {
 701   if (api == GST_VIDEO_AFFINE_TRANSFORMATION_META_API_TYPE)
 702     return TRUE;
 703
 704   if (api == GST_GL_SYNC_META_API_TYPE)
 705     return TRUE;
 706
 707   return FALSE;
 708 }
 709
 710 static gboolean
 711 gst_gl_transformation_decide_allocation (GstBaseTransform * trans,
 712     GstQuery * query)
 713 {
 714   GstGLTransformation *transformation = GST_GL_TRANSFORMATION (trans);
 715
 716   if (!GST_BASE_TRANSFORM_CLASS (parent_class)->decide_allocation (trans,
 717           query))
 718     return FALSE;
 719
 720   if (gst_query_find_allocation_meta (query,
 721           GST_VIDEO_AFFINE_TRANSFORMATION_META_API_TYPE, NULL)) {
 722     transformation->downstream_supports_affine_meta = TRUE;
 723   } else {
 724     transformation->downstream_supports_affine_meta = FALSE;
 725   }
 726
 727   return TRUE;
 728 }
 729
 730 static void
 731 gst_gl_transformation_gl_stop (GstGLBaseFilter * base_filter)
 732 {
 733   GstGLTransformation *transformation = GST_GL_TRANSFORMATION (base_filter);
 734   const GstGLFuncs *gl = base_filter->context->gl_vtable;
 735
 736   if (transformation->vao) {
 737     gl->DeleteVertexArrays (1, &transformation->vao);
 738     transformation->vao = 0;
 739   }
 740
 741   if (transformation->vertex_buffer) {
 742     gl->DeleteBuffers (1, &transformation->vertex_buffer);
 743     transformation->vertex_buffer = 0;
 744   }
 745
 746   if (transformation->vbo_indices) {
 747     gl->DeleteBuffers (1, &transformation->vbo_indices);
 748     transformation->vbo_indices = 0;
 749   }
 750
 751   if (transformation->shader) {
 752     gst_object_unref (transformation->shader);
 753     transformation->shader = NULL;
 754   }
 755
 756   GST_GL_BASE_FILTER_CLASS (parent_class)->gl_stop (base_filter);
 757 }
 758
 759 static gboolean
 760 gst_gl_transformation_gl_start (GstGLBaseFilter * base_filter)
 761 {
 762   GstGLTransformation *transformation = GST_GL_TRANSFORMATION (base_filter);
 763
 764   if (!GST_GL_BASE_FILTER_CLASS (parent_class)->gl_start (base_filter))
 765     return FALSE;
 766
 767   if (gst_gl_context_get_gl_api (base_filter->context)) {
 768     gchar *frag_str;
 769     gboolean ret;
 770
 771     frag_str =
 772         gst_gl_shader_string_fragment_get_default (base_filter->context,
 773         GST_GLSL_VERSION_NONE,
 774         GST_GLSL_PROFILE_ES | GST_GLSL_PROFILE_COMPATIBILITY);
 775
 776     /* blocking call, wait until the opengl thread has compiled the shader */
 777     ret = gst_gl_context_gen_shader (base_filter->context,
 778         gst_gl_shader_string_vertex_mat4_vertex_transform,
 779         frag_str, &transformation->shader);
 780
 781     g_free (frag_str);
 782
 783     return ret;
 784   }
 785   return TRUE;
 786 }
 787
 788 static GstFlowReturn
 789 gst_gl_transformation_prepare_output_buffer (GstBaseTransform * trans,
 790     GstBuffer * inbuf, GstBuffer ** outbuf)
 791 {
 792   GstGLTransformation *transformation = GST_GL_TRANSFORMATION (trans);
 793   GstGLFilter *filter = GST_GL_FILTER (trans);
 794
 795   if (transformation->downstream_supports_affine_meta &&
 796       gst_video_info_is_equal (&filter->in_info, &filter->out_info)) {
 797     GstVideoAffineTransformationMeta *af_meta;
 798     graphene_matrix_t upstream_matrix, tmp, tmp2, inv_aspect, yflip;
 799     float upstream[16], downstream[16];
 800
 801     *outbuf = gst_buffer_make_writable (inbuf);
 802
 803     af_meta = gst_buffer_get_video_affine_transformation_meta (inbuf);
 804     if (!af_meta)
 805       af_meta = gst_buffer_add_video_affine_transformation_meta (*outbuf);
 806
 807     GST_LOG_OBJECT (trans, "applying transformation to existing affine "
 808         "transformation meta");
 809
 810     gst_gl_get_affine_transformation_meta_as_ndc (af_meta, upstream);
 811
 812     /* apply the transformation to the existing affine meta */
 813     graphene_matrix_init_from_float (&upstream_matrix, upstream);
 814     graphene_matrix_init_scale (&inv_aspect, transformation->aspect, -1., 1.);
 815     graphene_matrix_init_scale (&yflip, 1., -1., 1.);
 816
 817     /* invert the aspect effects */
 818     graphene_matrix_multiply (&upstream_matrix, &inv_aspect, &tmp2);
 819     /* apply the transformation */
 820     graphene_matrix_multiply (&tmp2, &transformation->mvp_matrix, &tmp);
 821     /* and undo yflip */
 822     graphene_matrix_multiply (&tmp, &yflip, &tmp2);
 823
 824     graphene_matrix_to_float (&tmp2, downstream);
 825     gst_gl_set_affine_transformation_meta_from_ndc (af_meta, downstream);
 826
 827     return GST_FLOW_OK;
 828   }
 829
 830   return GST_BASE_TRANSFORM_CLASS (parent_class)->prepare_output_buffer (trans,
 831       inbuf, outbuf);
 832 }
 833
 834 static gboolean
 835 gst_gl_transformation_filter (GstGLFilter * filter,
 836     GstBuffer * inbuf, GstBuffer * outbuf)
 837 {
 838   GstGLTransformation *transformation = GST_GL_TRANSFORMATION (filter);
 839
 840   if (transformation->downstream_supports_affine_meta &&
 841       gst_video_info_is_equal (&filter->in_info, &filter->out_info)) {
 842     return TRUE;
 843   } else {
 844     return gst_gl_filter_filter_texture (filter, inbuf, outbuf);
 845   }
 846 }
 847
 848 static gboolean
 849 gst_gl_transformation_filter_texture (GstGLFilter * filter,
 850     GstGLMemory * in_tex, GstGLMemory * out_tex)
 851 {
 852   GstGLTransformation *transformation = GST_GL_TRANSFORMATION (filter);
 853
 854   transformation->in_tex = in_tex;
 855
 856   gst_gl_framebuffer_draw_to_texture (filter->fbo, out_tex,
 857       (GstGLFramebufferFunc) gst_gl_transformation_callback, transformation);
 858
 859   return TRUE;
 860 }
 861
 862 static const GLushort indices[] = { 0, 1, 2, 0, 2, 3 };
 863
 864 static void
 865 _upload_vertices (GstGLTransformation * transformation)
 866 {
 867   const GstGLFuncs *gl =
 868       GST_GL_BASE_FILTER (transformation)->context->gl_vtable;
 869
 870 /* *INDENT-OFF* */
 871   GLfloat vertices[] = {
 872      -transformation->aspect, -1.0,  0.0, 1.0, 0.0, 0.0,
 873       transformation->aspect, -1.0,  0.0, 1.0, 1.0, 0.0,
 874       transformation->aspect,  1.0,  0.0, 1.0, 1.0, 1.0,
 875      -transformation->aspect,  1.0,  0.0, 1.0, 0.0, 1.0,
 876   };
 877   /* *INDENT-ON* */
 878
 879   gl->BindBuffer (GL_ARRAY_BUFFER, transformation->vertex_buffer);
 880
 881   gl->BufferData (GL_ARRAY_BUFFER, 4 * 6 * sizeof (GLfloat), vertices,
 882       GL_STATIC_DRAW);
 883 }
 884
 885 static void
 886 _bind_buffer (GstGLTransformation * transformation)
 887 {
 888   const GstGLFuncs *gl =
 889       GST_GL_BASE_FILTER (transformation)->context->gl_vtable;
 890
 891   gl->BindBuffer (GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, transformation->vbo_indices);
 892   gl->BindBuffer (GL_ARRAY_BUFFER, transformation->vertex_buffer);
 893
 894   /* Load the vertex position */
 895   gl->VertexAttribPointer (transformation->attr_position, 4, GL_FLOAT,
 896       GL_FALSE, 6 * sizeof (GLfloat), (void *) 0);
 897
 898   /* Load the texture coordinate */
 899   gl->VertexAttribPointer (transformation->attr_texture, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE,
 900       6 * sizeof (GLfloat), (void *) (4 * sizeof (GLfloat)));
 901
 902   gl->EnableVertexAttribArray (transformation->attr_position);
 903   gl->EnableVertexAttribArray (transformation->attr_texture);
 904 }
 905
 906 static void
 907 _unbind_buffer (GstGLTransformation * transformation)
 908 {
 909   const GstGLFuncs *gl =
 910       GST_GL_BASE_FILTER (transformation)->context->gl_vtable;
 911
 912   gl->BindBuffer (GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0);
 913   gl->BindBuffer (GL_ARRAY_BUFFER, 0);
 914
 915   gl->DisableVertexAttribArray (transformation->attr_position);
 916   gl->DisableVertexAttribArray (transformation->attr_texture);
 917 }
 918
 919 static gboolean
 920 gst_gl_transformation_callback (gpointer stuff)
 921 {
 922   GstGLFilter *filter = GST_GL_FILTER (stuff);
 923   GstGLTransformation *transformation = GST_GL_TRANSFORMATION (filter);
 924   GstGLFuncs *gl = GST_GL_BASE_FILTER (filter)->context->gl_vtable;
 925
 926   GLfloat temp_matrix[16];
 927
 928   gst_gl_context_clear_shader (GST_GL_BASE_FILTER (filter)->context);
 929   gl->BindTexture (GL_TEXTURE_2D, 0);
 930
 931   gl->ClearColor (0.f, 0.f, 0.f, 0.f);
 932   gl->Clear (GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 933
 934   gst_gl_shader_use (transformation->shader);
 935
 936   gl->ActiveTexture (GL_TEXTURE0);
 937   gl->BindTexture (GL_TEXTURE_2D, transformation->in_tex->tex_id);
 938   gst_gl_shader_set_uniform_1i (transformation->shader, "texture", 0);
 939
 940   graphene_matrix_to_float (&transformation->mvp_matrix, temp_matrix);
 941   gst_gl_shader_set_uniform_matrix_4fv (transformation->shader,
 942       "u_transformation", 1, GL_FALSE, temp_matrix);
 943
 944   if (!transformation->vertex_buffer) {
 945     transformation->attr_position =
 946         gst_gl_shader_get_attribute_location (transformation->shader,
 947         "a_position");
 948
 949     transformation->attr_texture =
 950         gst_gl_shader_get_attribute_location (transformation->shader,
 951         "a_texcoord");
 952
 953     if (gl->GenVertexArrays) {
 954       gl->GenVertexArrays (1, &transformation->vao);
 955       gl->BindVertexArray (transformation->vao);
 956     }
 957
 958     gl->GenBuffers (1, &transformation->vertex_buffer);
 959
 960     gl->GenBuffers (1, &transformation->vbo_indices);
 961     gl->BindBuffer (GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, transformation->vbo_indices);
 962     gl->BufferData (GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof (indices), indices,
 963         GL_STATIC_DRAW);
 964
 965     transformation->caps_change = TRUE;
 966   }
 967
 968   if (gl->GenVertexArrays)
 969     gl->BindVertexArray (transformation->vao);
 970
 971   if (transformation->caps_change)
 972     _upload_vertices (transformation);
 973   _bind_buffer (transformation);
 974
 975   gl->DrawElements (GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_SHORT, 0);
 976
 977   if (gl->GenVertexArrays)
 978     gl->BindVertexArray (0);
 979   else
 980     _unbind_buffer (transformation);
 981
 982   gst_gl_context_clear_shader (GST_GL_BASE_FILTER (filter)->context);
 983   transformation->caps_change = FALSE;
 984
 985   return TRUE;
 986 }