Merge branch 'master' into blender2.8
[blender.git] / source / blender / blenfont / intern / blf_glyph.c
1 /*
2  * ***** BEGIN GPL LICENSE BLOCK *****
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU General Public License
6  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
7  * of the License, or (at your option) any later version. 
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
16  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.
17  *
18  * The Original Code is Copyright (C) 2009 Blender Foundation.
19  * All rights reserved.
20  *
21  * 
22  * Contributor(s): Blender Foundation
23  *
24  * ***** END GPL LICENSE BLOCK *****
25  */
26
27 /** \file blender/blenfont/intern/blf_glyph.c
28  *  \ingroup blf
29  *
30  * Glyph rendering, texturing and caching. Wraps Freetype and OpenGL functions.
31  */
32
33
34 #include <stdio.h>
35 #include <stdlib.h>
36 #include <string.h>
37 #include <math.h>
38
39 #include <ft2build.h>
40
41 #include FT_FREETYPE_H
42 #include FT_GLYPH_H
43 #include FT_OUTLINE_H
44 #include FT_BITMAP_H
45
46 #include "MEM_guardedalloc.h"
47
48 #include "DNA_vec_types.h"
49 #include "DNA_userdef_types.h"
50
51 #include "BLI_listbase.h"
52 #include "BLI_rect.h"
53 #include "BLI_threads.h"
54
55 #include "BIF_gl.h"
56 #include "BLF_api.h"
57
58 #ifndef BLF_STANDALONE
59 #include "GPU_immediate.h"
60 #endif
61
62 #include "blf_internal_types.h"
63 #include "blf_internal.h"
64
65 #include "BLI_strict_flags.h"
66
67 GlyphCacheBLF *blf_glyph_cache_find(FontBLF *font, unsigned int size, unsigned int dpi)
68 {
69         GlyphCacheBLF *p;
70
71         p = (GlyphCacheBLF *)font->cache.first;
72         while (p) {
73                 if (p->size == size && p->dpi == dpi)
74                         return p;
75                 p = p->next;
76         }
77         return NULL;
78 }
79
80 /* Create a new glyph cache for the current size and dpi. */
81 GlyphCacheBLF *blf_glyph_cache_new(FontBLF *font)
82 {
83         GlyphCacheBLF *gc;
84
85         gc = (GlyphCacheBLF *)MEM_callocN(sizeof(GlyphCacheBLF), "blf_glyph_cache_new");
86         gc->next = NULL;
87         gc->prev = NULL;
88         gc->size = font->size;
89         gc->dpi = font->dpi;
90
91         memset(gc->glyph_ascii_table, 0, sizeof(gc->glyph_ascii_table));
92         memset(gc->bucket, 0, sizeof(gc->bucket));
93
94         gc->textures = (GLuint *)MEM_mallocN(sizeof(GLuint) * 256, __func__);
95         gc->ntex = 256;
96         gc->cur_tex = BLF_CURTEX_UNSET;
97         gc->x_offs = 0;
98         gc->y_offs = 0;
99         gc->pad = 3;
100
101         gc->num_glyphs = (int)font->face->num_glyphs;
102         gc->rem_glyphs = (int)font->face->num_glyphs;
103         gc->ascender = ((float)font->face->size->metrics.ascender) / 64.0f;
104         gc->descender = ((float)font->face->size->metrics.descender) / 64.0f;
105
106         if (FT_IS_SCALABLE(font->face)) {
107                 gc->max_glyph_width = (int)((float)(font->face->bbox.xMax - font->face->bbox.xMin) *
108                                             (((float)font->face->size->metrics.x_ppem) /
109                                              ((float)font->face->units_per_EM)));
110
111                 gc->max_glyph_height = (int)((float)(font->face->bbox.yMax - font->face->bbox.yMin) *
112                                              (((float)font->face->size->metrics.y_ppem) /
113                                               ((float)font->face->units_per_EM)));
114         }
115         else {
116                 gc->max_glyph_width = (int)(((float)font->face->size->metrics.max_advance) / 64.0f);
117                 gc->max_glyph_height = (int)(((float)font->face->size->metrics.height) / 64.0f);
118         }
119
120         /* can happen with size 1 fonts */
121         CLAMP_MIN(gc->max_glyph_width, 1);
122         CLAMP_MIN(gc->max_glyph_height, 1);
123
124         gc->p2_width = 0;
125         gc->p2_height = 0;
126
127         BLI_addhead(&font->cache, gc);
128         return gc;
129 }
130
131 void blf_glyph_cache_clear(FontBLF *font)
132 {
133         GlyphCacheBLF *gc;
134
135         while ((gc = BLI_pophead(&font->cache))) {
136                 blf_glyph_cache_free(gc);
137         }
138         font->glyph_cache = NULL;
139 }
140
141 void blf_glyph_cache_free(GlyphCacheBLF *gc)
142 {
143         GlyphBLF *g;
144         int i;
145
146         for (i = 0; i < 257; i++) {
147                 while ((g = BLI_pophead(&gc->bucket[i]))) {
148                         blf_glyph_free(g);
149                 }
150         }
151
152         if (gc->cur_tex != BLF_CURTEX_UNSET)
153                 glDeleteTextures((int)gc->cur_tex + 1, gc->textures);
154         MEM_freeN((void *)gc->textures);
155         MEM_freeN(gc);
156 }
157
158 static void blf_glyph_cache_texture(FontBLF *font, GlyphCacheBLF *gc)
159 {
160         int i;
161
162         /* move the index. */
163         gc->cur_tex++;
164
165         if (UNLIKELY(gc->cur_tex >= gc->ntex)) {
166                 gc->ntex *= 2;
167                 gc->textures = (GLuint *)MEM_reallocN((void *)gc->textures, sizeof(GLuint) * gc->ntex);
168         }
169
170         gc->p2_width = (int)blf_next_p2((unsigned int)((gc->rem_glyphs * gc->max_glyph_width) + (gc->pad * 2)));
171         if (gc->p2_width > font->max_tex_size)
172                 gc->p2_width = font->max_tex_size;
173
174         i = (int)((gc->p2_width - (gc->pad * 2)) / gc->max_glyph_width);
175         gc->p2_height = (int)blf_next_p2((unsigned int)(((gc->num_glyphs / i) + 1) * gc->max_glyph_height));
176
177         if (gc->p2_height > font->max_tex_size)
178                 gc->p2_height = font->max_tex_size;
179
180         glGenTextures(1, &gc->textures[gc->cur_tex]);
181         glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, (font->tex_bind_state = gc->textures[gc->cur_tex]));
182         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
183         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
184         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
185         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
186         glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_ALPHA8, gc->p2_width, gc->p2_height, 0, GL_ALPHA, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);
187 }
188
189 GlyphBLF *blf_glyph_search(GlyphCacheBLF *gc, unsigned int c)
190 {
191         GlyphBLF *p;
192         unsigned int key;
193
194         key = blf_hash(c);
195         p = gc->bucket[key].first;
196         while (p) {
197                 if (p->c == c)
198                         return p;
199                 p = p->next;
200         }
201         return NULL;
202 }
203
204 GlyphBLF *blf_glyph_add(FontBLF *font, unsigned int index, unsigned int c)
205 {
206         FT_GlyphSlot slot;
207         GlyphBLF *g;
208         FT_Error err;
209         FT_Bitmap bitmap, tempbitmap;
210         const bool is_sharp = (U.text_render & USER_TEXT_DISABLE_AA) != 0;
211         int flags = FT_LOAD_TARGET_NORMAL | FT_LOAD_NO_HINTING | FT_LOAD_NO_BITMAP;
212         FT_BBox bbox;
213         unsigned int key;
214
215         g = blf_glyph_search(font->glyph_cache, c);
216         if (g)
217                 return g;
218
219         /* glyphs are dynamically created as needed by font rendering. this means that
220          * to make font rendering thread safe we have to do locking here. note that this
221          * must be a lock for the whole library and not just per font, because the font
222          * renderer uses a shared buffer internally */
223         BLI_spin_lock(font->ft_lib_mutex);
224
225         /* search again after locking */
226         g = blf_glyph_search(font->glyph_cache, c);
227         if (g) {
228                 BLI_spin_unlock(font->ft_lib_mutex);
229                 return g;
230         }
231
232         if (font->flags & BLF_HINTING)
233                 flags &= ~FT_LOAD_NO_HINTING;
234         
235         if (is_sharp)
236                 err = FT_Load_Glyph(font->face, (FT_UInt)index, FT_LOAD_TARGET_MONO);
237         else
238                 err = FT_Load_Glyph(font->face, (FT_UInt)index, flags);  
239
240         if (err) {
241                 BLI_spin_unlock(font->ft_lib_mutex);
242                 return NULL;
243         }
244
245         /* get the glyph. */
246         slot = font->face->glyph;
247
248         if (is_sharp) {
249                 err = FT_Render_Glyph(slot, FT_RENDER_MODE_MONO);
250
251                 /* Convert result from 1 bit per pixel to 8 bit per pixel */
252                 /* Accum errors for later, fine if not interested beyond "ok vs any error" */
253                 FT_Bitmap_New(&tempbitmap);
254                 err += FT_Bitmap_Convert(font->ft_lib, &slot->bitmap, &tempbitmap, 1); /* Does Blender use Pitch 1 always? It works so far */
255                 err += FT_Bitmap_Copy(font->ft_lib, &tempbitmap, &slot->bitmap);
256                 err += FT_Bitmap_Done(font->ft_lib, &tempbitmap);
257         }
258         else {
259                 err = FT_Render_Glyph(slot, FT_RENDER_MODE_NORMAL);
260         }
261
262         if (err || slot->format != FT_GLYPH_FORMAT_BITMAP) {
263                 BLI_spin_unlock(font->ft_lib_mutex);
264                 return NULL;
265         }
266
267         g = (GlyphBLF *)MEM_callocN(sizeof(GlyphBLF), "blf_glyph_add");
268         g->c = c;
269         g->idx = (FT_UInt)index;
270         g->xoff = -1;
271         g->yoff = -1;
272         bitmap = slot->bitmap;
273         g->width = (int)bitmap.width;
274         g->height = (int)bitmap.rows;
275
276         if (g->width && g->height) {
277                 if (is_sharp) {
278                         /* Font buffer uses only 0 or 1 values, Blender expects full 0..255 range */
279                         int i;
280                         for (i = 0; i < (g->width * g->height); i++) {
281                                 bitmap.buffer[i] = bitmap.buffer[i] ? 255 : 0;
282                         }
283                 }
284
285                 g->bitmap = (unsigned char *)MEM_mallocN((size_t)(g->width * g->height), "glyph bitmap");
286                 memcpy((void *)g->bitmap, (void *)bitmap.buffer, (size_t)(g->width * g->height));
287         }
288
289         g->advance = ((float)slot->advance.x) / 64.0f;
290         g->advance_i = (int)g->advance;
291         g->pos_x = (float)slot->bitmap_left;
292         g->pos_y = (float)slot->bitmap_top;
293         g->pitch = slot->bitmap.pitch;
294
295         FT_Outline_Get_CBox(&(slot->outline), &bbox);
296         g->box.xmin = ((float)bbox.xMin) / 64.0f;
297         g->box.xmax = ((float)bbox.xMax) / 64.0f;
298         g->box.ymin = ((float)bbox.yMin) / 64.0f;
299         g->box.ymax = ((float)bbox.yMax) / 64.0f;
300
301         key = blf_hash(g->c);
302         BLI_addhead(&(font->glyph_cache->bucket[key]), g);
303
304         BLI_spin_unlock(font->ft_lib_mutex);
305
306         return g;
307 }
308
309 void blf_glyph_free(GlyphBLF *g)
310 {
311         /* don't need free the texture, the GlyphCache already
312          * have a list of all the texture and free it.
313          */
314         if (g->bitmap)
315                 MEM_freeN(g->bitmap);
316         MEM_freeN(g);
317 }
318
319 static void blf_texture_draw(const unsigned char color[4], float uv[2][2], float dx, float y1, float dx1, float y2)
320 {
321         /* First triangle. */
322         immAttrib2f(BLF_COORD_ID, uv[0][0], uv[0][1]);
323         immSkipAttrib(BLF_COLOR_ID); /* skip color of most vertices */
324         immVertex2f(BLF_POS_ID, dx, y1);
325
326         immAttrib2f(BLF_COORD_ID, uv[0][0], uv[1][1]);
327         immSkipAttrib(BLF_COLOR_ID);
328         immVertex2f(BLF_POS_ID, dx, y2);
329
330         immAttrib2f(BLF_COORD_ID, uv[1][0], uv[1][1]);
331         immAttrib4ubv(BLF_COLOR_ID, color); /* set color of provoking vertex */
332         immVertex2f(BLF_POS_ID, dx1, y2);
333
334         /* Second triangle. */
335         immAttrib2f(BLF_COORD_ID, uv[0][0], uv[0][1]);
336         immSkipAttrib(BLF_COLOR_ID); /* skip color of most vertices */
337         immVertex2f(BLF_POS_ID, dx, y1);
338
339         immAttrib2f(BLF_COORD_ID, uv[1][0], uv[1][1]);
340         immSkipAttrib(BLF_COLOR_ID);
341         immVertex2f(BLF_POS_ID, dx1, y2);
342
343         immAttrib2f(BLF_COORD_ID, uv[1][0], uv[0][1]);
344         immAttrib4ubv(BLF_COLOR_ID, color); /* set color of provoking vertex */
345         immVertex2f(BLF_POS_ID, dx1, y1);
346 }
347
348 static void blf_texture5_draw(const unsigned char color_in[4], float uv[2][2], float x1, float y1, float x2, float y2)
349 {
350         const float soft[25] = {1 / 60.0f, 1 / 60.0f, 2 / 60.0f, 1 / 60.0f, 1 / 60.0f,
351                                 1 / 60.0f, 3 / 60.0f, 5 / 60.0f, 3 / 60.0f, 1 / 60.0f,
352                                 2 / 60.0f, 5 / 60.0f, 8 / 60.0f, 5 / 60.0f, 2 / 60.0f,
353                                 1 / 60.0f, 3 / 60.0f, 5 / 60.0f, 3 / 60.0f, 1 / 60.0f,
354                                 1 / 60.0f, 1 / 60.0f, 2 / 60.0f, 1 / 60.0f, 1 / 60.0f};
355
356         const float *fp = soft;
357         unsigned char color[4];
358         float dx, dy;
359
360         color[0] = color_in[0];
361         color[1] = color_in[1];
362         color[2] = color_in[2];
363
364         const float alpha_in = (1 / 255.0f) * color_in[3];
365
366         for (dx = -2; dx < 3; dx++) {
367                 for (dy = -2; dy < 3; dy++, fp++) {
368                         color[3] = FTOCHAR(*fp * alpha_in);
369                         blf_texture_draw(color, uv, x1 + dx, y1 + dy, x2 + dx, y2 + dy);
370                 }
371         }
372 }
373
374 static void blf_texture3_draw(const unsigned char color_in[4], float uv[2][2], float x1, float y1, float x2, float y2)
375 {
376         const float soft[9] = {1 / 16.0f, 2 / 16.0f, 1 / 16.0f,
377                                2 / 16.0f, 4 / 16.0f, 2 / 16.0f,
378                                1 / 16.0f, 2 / 16.0f, 1 / 16.0f};
379
380         const float *fp = soft;
381         unsigned char color[4];
382         float dx, dy;
383
384         color[0] = color_in[0];
385         color[1] = color_in[1];
386         color[2] = color_in[2];
387
388         const float alpha_in = (1 / 255.0f) * color_in[3];
389
390         for (dx = -1; dx < 2; dx++) {
391                 for (dy = -1; dy < 2; dy++, fp++) {
392                         color[3] = FTOCHAR(*fp * alpha_in);
393                         blf_texture_draw(color, uv, x1 + dx, y1 + dy, x2 + dx, y2 + dy);
394                 }
395         }
396 }
397
398 static void blf_glyph_calc_rect(rctf *rect, GlyphBLF *g, float x, float y)
399 {
400         rect->xmin = floorf(x + g->pos_x);
401         rect->xmax = rect->xmin + (float)g->width;
402         rect->ymin = y + g->pos_y;
403         rect->ymax = y + g->pos_y - (float)g->height;
404 }
405
406 void blf_glyph_render(FontBLF *font, GlyphBLF *g, float x, float y)
407 {
408         rctf rect;
409
410         if ((!g->width) || (!g->height))
411                 return;
412
413         if (g->build_tex == 0) {
414                 GlyphCacheBLF *gc = font->glyph_cache;
415
416                 if (font->max_tex_size == -1)
417                         glGetIntegerv(GL_MAX_TEXTURE_SIZE, (GLint *)&font->max_tex_size);
418
419                 if (gc->cur_tex == BLF_CURTEX_UNSET) {
420                         blf_glyph_cache_texture(font, gc);
421                         gc->x_offs = gc->pad;
422                         gc->y_offs = 0;
423                 }
424
425                 if (gc->x_offs > (gc->p2_width - gc->max_glyph_width)) {
426                         gc->x_offs = gc->pad;
427                         gc->y_offs += gc->max_glyph_height;
428
429                         if (gc->y_offs > (gc->p2_height - gc->max_glyph_height)) {
430                                 gc->y_offs = 0;
431                                 blf_glyph_cache_texture(font, gc);
432                         }
433                 }
434
435                 g->tex = gc->textures[gc->cur_tex];
436                 g->xoff = gc->x_offs;
437                 g->yoff = gc->y_offs;
438
439                 /* prevent glTexSubImage2D from failing if the character
440                  * asks for pixels out of bounds, this tends only to happen
441                  * with very small sizes (5px high or less) */
442                 if (UNLIKELY((g->xoff + g->width)  > gc->p2_width)) {
443                         g->width  -= (g->xoff + g->width)  - gc->p2_width;
444                         BLI_assert(g->width > 0);
445                 }
446                 if (UNLIKELY((g->yoff + g->height) > gc->p2_height)) {
447                         g->height -= (g->yoff + g->height) - gc->p2_height;
448                         BLI_assert(g->height > 0);
449                 }
450
451
452                 GLint lsb_first, row_length, alignment;
453                 glGetIntegerv(GL_UNPACK_LSB_FIRST, &lsb_first);
454                 glGetIntegerv(GL_UNPACK_ROW_LENGTH, &row_length);
455                 glGetIntegerv(GL_UNPACK_ALIGNMENT, &alignment);
456
457                 glPixelStorei(GL_UNPACK_LSB_FIRST, GL_FALSE);
458                 glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH, 0);
459                 glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);
460
461                 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, g->tex);
462                 glTexSubImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, g->xoff, g->yoff, g->width, g->height, GL_ALPHA, GL_UNSIGNED_BYTE, g->bitmap);
463
464                 glPixelStorei(GL_UNPACK_LSB_FIRST, lsb_first);
465                 glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH, row_length);
466                 glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, alignment);
467
468                 g->uv[0][0] = ((float)g->xoff) / ((float)gc->p2_width);
469                 g->uv[0][1] = ((float)g->yoff) / ((float)gc->p2_height);
470                 g->uv[1][0] = ((float)(g->xoff + g->width)) / ((float)gc->p2_width);
471                 g->uv[1][1] = ((float)(g->yoff + g->height)) / ((float)gc->p2_height);
472
473                 /* update the x offset for the next glyph. */
474                 gc->x_offs += (int)BLI_rctf_size_x(&g->box) + gc->pad;
475
476                 gc->rem_glyphs--;
477                 g->build_tex = 1;
478         }
479
480         blf_glyph_calc_rect(&rect, g, x, y);
481
482         if (font->flags & BLF_CLIPPING) {
483                 /* intentionally check clipping without shadow offset */
484                 rctf rect_test = rect;
485                 BLI_rctf_translate(&rect_test, font->pos[0], font->pos[1]);
486
487                 if (!BLI_rctf_inside_rctf(&font->clip_rec, &rect_test)) {
488                         return;
489                 }
490         }
491
492         if (font->tex_bind_state != g->tex) {
493                 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, (font->tex_bind_state = g->tex));
494         }
495
496         /* TODO: blur & shadow in shader, single quad per glyph */
497
498         if (font->flags & BLF_SHADOW) {
499                 rctf rect_ofs;
500                 blf_glyph_calc_rect(&rect_ofs, g,
501                                     x + (float)font->shadow_x,
502                                     y + (float)font->shadow_y);
503
504                 if (font->shadow == 0) {
505                         blf_texture_draw(font->shadow_color, g->uv, rect_ofs.xmin, rect_ofs.ymin, rect_ofs.xmax, rect_ofs.ymax);
506                 }
507                 else if (font->shadow <= 4) {
508                         blf_texture3_draw(font->shadow_color, g->uv, rect_ofs.xmin, rect_ofs.ymin, rect_ofs.xmax, rect_ofs.ymax);
509                 }
510                 else {
511                         blf_texture5_draw(font->shadow_color, g->uv, rect_ofs.xmin, rect_ofs.ymin, rect_ofs.xmax, rect_ofs.ymax);
512                 }
513         }
514
515 #if BLF_BLUR_ENABLE
516         switch (font->blur) {
517                 case 3:
518                         blf_texture3_draw(font->color, g->uv, rect.xmin, rect.ymin, rect.xmax, rect.ymax);
519                         break;
520                 case 5:
521                         blf_texture5_draw(font->color, g->uv, rect.xmin, rect.ymin, rect.xmax, rect.ymax);
522                         break;
523                 default:
524                         blf_texture_draw(font->color, g->uv, rect.xmin, rect.ymin, rect.xmax, rect.ymax);
525         }
526 #else
527         blf_texture_draw(font->color, g->uv, rect.xmin, rect.ymin, rect.xmax, rect.ymax);
528 #endif
529 }