Merge branch 'tizen' into devel/new_mesh
[platform/core/uifw/dali-toolkit.git] / dali-toolkit / devel-api / shader-effects / motion-stretch-effect.h
index 5cc7bcf..22aa719 100644 (file)
@@ -19,7 +19,7 @@
  */
 
 // EXTERNAL INCLUDES
-#include <dali/public-api/actors/renderable-actor.h>
+#include <dali/public-api/actors/image-actor.h>
 #include <dali/public-api/shader-effects/shader-effect.h>
 
 namespace Dali
@@ -29,136 +29,180 @@ namespace Toolkit
 {
 
 /**
+ * @brief Creates a new MotionStretchEffect
  *
- * Class for motion stretch shader that works on a per object basis. Objects will stretch in the direction of motion when they move, or if the camera moves. Can be applied
+ * Motion stretch shader works on a per object basis. Objects will stretch in the direction of motion when they move, or if the camera moves. Can be applied
  * to ImageActor or TextActor only.
  *
  * Usage example:-
  *
  * // Create shader used for doing motion stretch\n
- * MotionStretchEffect MotionStretchEffect = MotionStretchEffect::New();
+ * ShaderEffect MotionStretchEffect = CreateMotionStretchEffect();
  *
  * // set actor shader to the stretch one\n
- * Actor Actor = Actor::New( ... );\n
- * Actor.SetShaderEffect( MotionStretchEffect );
+ * Actor actor = Actor::New( ... );\n
+ * actor.SetShaderEffect( MotionStretchEffect );
  *
+ * // Constrain "uModelLastFrame" to be the same as the actor's world matrix\n
+ * Dali::Property::Index uModelProperty = MotionBlurEffect.GetPropertyIndex( "uModelLastFrame" );
+ * Constraint constraint = Constraint::New<Matrix>( MotionBlurEffect, uModelProperty, EqualToConstraint() );\n
+ * constraint.AddSource( Source( actor , Actor::Property::WORLD_MATRIX ) );\n
+ * constraint.Apply();\n
+ *
+ * Animatable/Constrainable uniforms:
+ *  "uGeometryStretchFactor"  - This scales the amount the geometry stretches along the motion velocity vector.
+ *                              A smaller value means the geometry stretches less, larger it stretches more. Default 0.5.
+ *  "uSpeedScalingFactor"     - This value is used to control how much to fade the actor near the edges, based on the
+ *                              speed the actor is moving. When the actor is at rest this is not applied. Default 0.5.
+ *  "uObjectFadeStart"        - The displacement from the centre of the actor that the actor will start to fade towards
+ *                              its edges. This is used to prevent an unsightly hard edge between the stretched actor and
+ *                              the scene. Depends on the values of the vertices in the vertex stream. When the actor is at
+ *                              rest this is not applied. Default Vector2(0.25, 0.25), which is half way towards the edge for
+ *                              an ImageRenderer::QUAD.
+ *  "uObjectFadeEnd"          - The displacement from the centre of the actor that the actor will finish fading towards its edges.
+ *                              This is used to prevent an unsightly hard edge between the stretched actor and the scene. Depends
+ *                              on the values of the vertices in the vertex stream. When the actor is at rest this is not applied.
+ *                              Default 0.5, which is all the way towards the edge for an ImageRenderer::QUAD.
+ *  "uAlphaScale"             - Global scaler applied to the alpha of the actor. Used to make the stretched actor a bit more subtle
+ *                              and reveal a bit of the background behind it as it moves. When the actor is at rest this is not
+ *                              applied. Default 0.75.
+ *  "uModelLastFrame"         - The model to world space transformation matrix of the actor in the previous frame.
+ *
+ * @return A handle to a newly allocated ShaderEffect
  */
-class DALI_IMPORT_API MotionStretchEffect : public ShaderEffect
+inline ShaderEffect CreateMotionStretchEffect()
 {
-
-public:
-
-  /**
-   * Create an uninitialized MotionStretchEffect; this can be initialized with MotionStretchEffect::New()
-   * Calling member functions with an uninitialized Dali::Object is not allowed.
-   */
-  MotionStretchEffect();
-
-  /**
-   * @brief Destructor
-   *
-   * This is non-virtual since derived Handle types must not contain data or virtual methods.
-   */
-  ~MotionStretchEffect();
-
-  /**
-   * Create an initialized MotionStretchEffect
-   * @return A handle to a newly allocated Dali resource.
-   */
-  static MotionStretchEffect New();
-
-  /**
-   * Create a  MotionStretchEffect and attach it to the specified actor
-   * @param renderable actor to apply the effect to
-   * @return A handle to a newly allocated Dali resource.
-   */
-  static MotionStretchEffect Apply( RenderableActor renderable );
-
-  /**
-   * Set geometry stretch factor property. This scales the amount the geometry
-   * stretches along the motion velocity vector. A smaller value means the geometry
-   * stretches less, larger it stretches more. Default 0.5.
-   * @param scalingFactor The scaling factor that extrudes the geometry forwards along the motion velocity vector.
-   */
-  void SetGeometryStretchFactor( float scalingFactor );
-
-  /**
-   * Set speed scaling factor property. This value is used to control how much
-   * to fade the actor near the edges, based on the speed the actor is moving.
-   * When the actor is at rest this is not applied. Default 0.5.
-   * @param scalingFactor The scaling factor that controls the edge fade of the actor.
-   */
-  void SetSpeedScalingFactor( float scalingFactor );
-
-  /**
-   * Set the displacement from the centre of the actor that the actor will start to
-   * fade towards its edges. This is used to prevent an unsightly hard edge
-   * between the stretched actor and the scene. Depends on the values of the
-   * vertices in the vertex stream. When the actor is at rest this is not applied.
-   * Default Vector2(0.25, 0.25), which is half way towards the edge for an ImageRenderer::QUAD.
-   * @param displacement The displacement from the centre of the actor that the actor will start to edge fade.
-   */
-  void SetObjectFadeStart( Vector2 displacement );
-
-  /**
-   * Set the displacement from the centre of the actor that the actor will
-   * finish fading towards its edges. This is used to prevent an unsightly hard
-   * edge between the stretched actor and the scene. Depends on the values of
-   * the vertices in the vertex stream. When the actor is at rest this is not applied.
-   * Default 0.5, which is all the way towards the edge for an ImageRenderer::QUAD.
-   * @param displacement The displacement from the centre of the actor that the actor will finish edge fading.
-   */
-  void SetObjectFadeEnd( Vector2 displacement );
-
-  /**
-   * Set a global scaler applied to the alpha of the actor. Used to make the
-   * stretched actor a bit more subtle and reveal a bit of the background behind
-   * it as it moves. When the actor is at rest this is not applied. Default 0.75.
-   * @param alphaScale The scaling factor which multiplies the alpha of each pixel of the actor.
-   */
-  void SetAlphaScale( float alphaScale );
-
-
-  /**
-   * Get the name for the texcoord scale property. Useful for animation.
-   * @return A std::string containing the property name
-   */
-  const std::string& GetTexcoordScalePropertyName() const;
-
-  /**
-   * Get the name for the geometry stretching property. Useful for animation.
-   * @return A std::string containing the property name
-   */
-  const std::string& GetGeometryStretchFactorPropertyName() const;
-
-  /**
-   * Get the name for the speed scaling property. Useful for animation.
-   * @return A std::string containing the property name
-   */
-  const std::string& GetSpeedScalingFactorPropertyName() const;
-
-  /**
-   * Get the name for the fade start X property. Useful for animation.
-   * @return A std::string containing the property name
-   */
-  const std::string& GetObjectFadeStartPropertyName() const;
-
-  /**
-   * Get the name for the fade end X property. Useful for animation.
-   * @return A std::string containing the property name
-   */
-  const std::string& GetObjectFadeEndPropertyName() const;
-
-  /**
-   * Get the name for the alpha scale property. Useful for animation.
-   * @return A std::string containing the property name
-   */
-  const std::string& GetAlphaScalePropertyName() const;
-
-private:
-  // Not intended for application developers
-  DALI_INTERNAL MotionStretchEffect( ShaderEffect handle );
-};
+  // Dali vertexSource prefix for reference:
+  // precision highp float;
+  // attribute vec3  aPosition;
+  // attribute vec2  aTexCoord;
+  // uniform   mat4  uMvpMatrix;
+  // uniform   mat4  uModelView;
+  // uniform   mat3  uNormalMatrix;
+  // uniform   mat4  uProjection;
+  // uniform   vec4  uColor;
+  // varying   vec2  vTexCoord;
+  std::string vertexSource;
+  vertexSource =
+      "precision mediump float;\n"
+      "uniform mat4  uModelLastFrame;\n"
+      "uniform float uTimeDelta;\n"
+
+      "uniform float uGeometryStretchFactor;\n"
+      "uniform float uSpeedScalingFactor;\n"
+
+      // outputs
+      "varying vec2 vModelSpaceCenterToPos;\n"
+      "varying vec2 vScreenSpaceVelocityVector;\n"
+      "varying float vSpeed;\n"
+
+      "void main()\n"
+      "{\n"
+      // get view space position of vertex this frame and last frame
+      " vec4 vertex = vec4(aPosition, 1.0);\n"
+      " vec4 viewSpaceVertex = uModelView * vertex;\n"
+      " vec4 viewSpaceVertexLastFrame = uViewMatrix * uModelLastFrame * vertex;\n"
+
+      // work out vertex's last movement in view space
+      " vec3 viewSpacePosDelta = viewSpaceVertex.xyz - viewSpaceVertexLastFrame.xyz;\n"
+      " float reciprocalTimeDelta = 1.0 / ((uTimeDelta > 0.0) ? uTimeDelta : 0.01);\n"
+
+      // get clip space position of vertex this frame and last frame
+      " vec4 clipSpaceVertex = uMvpMatrix * vertex;\n"
+      " vec4 clipSpaceVertexLastFrame = uProjection * viewSpaceVertexLastFrame;\n"
+
+      // decide how much this vertex is 'trailing', i.e. at the back of the object relative to its direction of motion. We do this
+      // by assuming the objects model space origin is at its center and taking the dot product of the vector from center to vertex with the motion direction
+      " float t = 0.0;\n"
+      " float posDeltaLength = length(viewSpacePosDelta);\n"
+      " if(posDeltaLength > 0.001)\n" // avoid div by 0 if object has barely moved
+      " {\n"
+      "   vec4 viewSpaceCenterToPos = uModelView * vec4(aPosition, 0.0);\n"
+      "   float centerToVertexDist = length(viewSpaceCenterToPos);\n"
+      "   if(centerToVertexDist > 0.001)\n" // avoid div by 0 if object has vertex at model space origin
+      "   {\n"
+      "     vec3 viewSpacePosDeltaNormalised = viewSpacePosDelta / posDeltaLength;\n"
+      "     vec3 viewSpaceCenterToPosNormalised = viewSpaceCenterToPos.xyz / centerToVertexDist;\n"
+      "     t = (dot(viewSpacePosDeltaNormalised, viewSpaceCenterToPosNormalised) * 0.5 ) + 0.5;\n" // scale and bias from [-1..1] to [0..1]
+      "   }\n"
+      " }\n"
+      // output vertex position lerped with its last position, based on how much it is trailing,
+      // this stretches the geom back along where it has just been, giving a warping effect
+      // We raise t to a power in order that non-trailing vertices are effected much more than trailing ones
+      // Note: we must take account of time delta to convert position delta into a velocity, so changes are smooth (take into account frame time correctly)
+      " gl_Position = mix(clipSpaceVertexLastFrame, clipSpaceVertex, t * t * t * uGeometryStretchFactor * reciprocalTimeDelta);\n"
+
+      // work out vertex's last movement in normalised device coordinates [-1..1] space, i.e. perspective divide
+      " vec2 ndcVertex = clipSpaceVertex.xy / clipSpaceVertex.w;\n"
+      " vec2 ndcVertexLastFrame = clipSpaceVertexLastFrame.xy / clipSpaceVertexLastFrame.w;\n"
+      // scale and bias so that a value of 1.0 corresponds to screen size (NDC is [-1..1] = 2)
+      " vScreenSpaceVelocityVector = ((ndcVertex - ndcVertexLastFrame) * 0.5 * reciprocalTimeDelta);\n"
+      " vScreenSpaceVelocityVector.y = -vScreenSpaceVelocityVector.y;\n" // TODO negated due to y being inverted in our coordinate system?
+      // calculate a scaling factor proportional to velocity, which we can use to tweak how things look
+      " vSpeed = length(vScreenSpaceVelocityVector) * uSpeedScalingFactor;\n"
+      " vSpeed = clamp(vSpeed, 0.0, 1.0);\n"
+
+      // provide fragment shader with vector from center of object to pixel (assumes the objects model space origin is at its center and verts have same z)
+      " vModelSpaceCenterToPos = aPosition.xy;\n"
+
+      " vTexCoord = aTexCoord;\n"
+      "}\n";
+
+
+  // Dali fragmentSource prefix for reference:
+  // precision highp     float;
+  // uniform   sampler2D sTexture;
+  // uniform   sampler2D sEffect;
+  // uniform   vec4      uColor;
+  // varying   vec2      vTexCoord;
+  std::string fragmentSource;
+  fragmentSource =
+      "precision mediump float;\n"
+
+      "uniform vec2 uObjectFadeStart;\n"
+      "uniform vec2 uObjectFadeEnd;\n"
+      "uniform float uAlphaScale;\n"
+
+      // inputs
+      "varying vec2 vModelSpaceCenterToPos;\n"
+      "varying vec2 vScreenSpaceVelocityVector;\n"
+      "varying float vSpeed;\n"
+
+      "void main()\n"
+      "{\n"
+      // calculate an alpha value that will fade the object towards its extremities, we need this to avoid an unsightly hard edge between color values of
+      // the stretched object and the background. Use smoothstep also to hide any hard edges (discontinuities) in rate of change of this alpha gradient
+      " vec2 centerToPixel = abs( vModelSpaceCenterToPos );\n"
+      " vec2 fadeToEdges = smoothstep(0.0, 1.0, 1.0 - ((centerToPixel - uObjectFadeStart) / (uObjectFadeEnd - uObjectFadeStart)));\n"
+      " float fadeToEdgesScale = fadeToEdges.x * fadeToEdges.y * uAlphaScale;\n" // apply global scaler
+      " fadeToEdgesScale = mix(1.0, fadeToEdgesScale, vSpeed);\n" // fade proportional to speed, so opaque when at rest
+
+      // standard actor texel
+      " vec4 colActor = texture2D(sTexture, vTexCoord);\n"
+      " gl_FragColor = colActor;\n"
+      " gl_FragColor.a *= fadeToEdgesScale;\n" // fade actor to its edges based on speed of motion
+      " gl_FragColor *= uColor;\n"
+      "}";
+
+  // NOTE: we must turn on alpha blending for the actor (HINT_BLENDING)
+  ShaderEffect shaderEffect = ShaderEffect::New(
+      vertexSource, fragmentSource, GeometryType( GEOMETRY_TYPE_IMAGE ),
+      ShaderEffect::GeometryHints( ShaderEffect::HINT_BLENDING | ShaderEffect::HINT_GRID ) );
+
+
+  //////////////////////////////////////
+  // Register uniform properties
+  //
+  //
+  shaderEffect.SetUniform( "uGeometryStretchFactor",  0.5f );
+  shaderEffect.SetUniform( "uSpeedScalingFactor",     0.5f );
+  shaderEffect.SetUniform( "uObjectFadeStart",        Vector2( 0.25f, 0.25f ) );
+  shaderEffect.SetUniform( "uObjectFadeEnd",          Vector2( 0.5f, 0.5f ) );
+  shaderEffect.SetUniform( "uAlphaScale",             0.75f );
+  shaderEffect.SetUniform( "uModelLastFrame",         Matrix::IDENTITY );
+
+  return shaderEffect;
+}
 
 }