src/lib/render_text.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2014-2021 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
   3
   4     This file is part of DCP-o-matic.
   5
   6     DCP-o-matic is free software; you can redistribute it and/or modify
   7     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9     (at your option) any later version.
  10
  11     DCP-o-matic is distributed in the hope that it will be useful,
  12     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14     GNU General Public License for more details.
  15
  16     You should have received a copy of the GNU General Public License
  17     along with DCP-o-matic.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18
  19 */
  20
  21
  22 #include "cross.h"
  23 #include "dcpomatic_assert.h"
  24 #include "font.h"
  25 #include "font_config.h"
  26 #include "image.h"
  27 #include "render_text.h"
  28 #include "types.h"
  29 #include "util.h"
  30 #include <dcp/raw_convert.h>
  31 #include <dcp/warnings.h>
  32 #include <cairomm/cairomm.h>
  33 LIBDCP_DISABLE_WARNINGS
  34 #include <pangomm.h>
  35 LIBDCP_ENABLE_WARNINGS
  36 #include <pango/pangocairo.h>
  37 #include <boost/algorithm/string.hpp>
  38 #include <iostream>
  39
  40
  41 using std::cerr;
  42 using std::cout;
  43 using std::list;
  44 using std::make_pair;
  45 using std::make_shared;
  46 using std::max;
  47 using std::min;
  48 using std::pair;
  49 using std::shared_ptr;
  50 using std::string;
  51 using namespace dcpomatic;
  52
  53
  54 /** Create a Pango layout using a dummy context which we can use to calculate the size
  55  *  of the text we will render.  Then we can transfer the layout over to the real context
  56  *  for the actual render.
  57  */
  58 static Glib::RefPtr<Pango::Layout>
  59 create_layout()
  60 {
  61         auto c_font_map = pango_cairo_font_map_new ();
  62         DCPOMATIC_ASSERT (c_font_map);
  63         auto font_map = Glib::wrap (c_font_map);
  64         auto c_context = pango_font_map_create_context (c_font_map);
  65         DCPOMATIC_ASSERT (c_context);
  66         auto context = Glib::wrap (c_context);
  67         return Pango::Layout::create (context);
  68 }
  69
  70
  71 static void
  72 setup_layout (Glib::RefPtr<Pango::Layout> layout, string font_name, string markup)
  73 {
  74         layout->set_alignment (Pango::ALIGN_LEFT);
  75         Pango::FontDescription font (font_name);
  76         layout->set_font_description (font);
  77         layout->set_markup (markup);
  78 }
  79
  80
  81 string
  82 marked_up (list<StringText> subtitles, int target_height, float fade_factor, string font_name)
  83 {
  84         auto constexpr pixels_to_1024ths_point = 72 * 1024 / 96;
  85
  86         auto make_span = [target_height, fade_factor](StringText const& subtitle, string text, string extra_attribute) {
  87                 string span;
  88                 span += "<span ";
  89                 if (subtitle.italic()) {
  90                         span += "style=\"italic\" ";
  91                 }
  92                 if (subtitle.bold()) {
  93                         span += "weight=\"bold\" ";
  94                 }
  95                 if (subtitle.underline()) {
  96                         span += "underline=\"single\" ";
  97                 }
  98                 span += "size=\"" + dcp::raw_convert<string>(lrintf(subtitle.size_in_pixels(target_height) * pixels_to_1024ths_point)) + "\" ";
  99                 /* Between 1-65535 inclusive, apparently... */
 100                 span += "alpha=\"" + dcp::raw_convert<string>(int(floor(fade_factor * 65534)) + 1) + "\" ";
 101                 span += "color=\"#" + subtitle.colour().to_rgb_string() + "\"";
 102                 if (!extra_attribute.empty()) {
 103                         span += " " + extra_attribute;
 104                 }
 105                 span += ">";
 106                 span += text;
 107                 span += "</span>";
 108                 return span;
 109         };
 110
 111         string out;
 112         for (auto const& i: subtitles) {
 113                 if (std::abs(i.space_before()) > dcp::SPACE_BEFORE_EPSILON) {
 114                         /* We need to insert some horizontal space into the layout.  The only way I can find to do this
 115                          * is to write a " " with some special letter_spacing.  As far as I can see, such a space will
 116                          * be written with letter_spacing either side.  This means that to get a horizontal space x we
 117                          * need to write a " " with letter spacing (x - s) / 2, where s is the width of the " ".
 118                          */
 119                         auto layout = create_layout();
 120                         setup_layout(layout, font_name, make_span(i, " ", {}));
 121                         int space_width;
 122                         int dummy;
 123                         layout->get_pixel_size(space_width, dummy);
 124                         auto spacing = ((i.space_before() * i.size_in_pixels(target_height) - space_width) / 2) * pixels_to_1024ths_point;
 125                         out += make_span(i, " ", "letter_spacing=\"" + dcp::raw_convert<string>(spacing) + "\"");
 126                 }
 127
 128                 out += make_span(i, i.text(), {});
 129         }
 130
 131         return out;
 132 }
 133
 134
 135 static void
 136 set_source_rgba (Cairo::RefPtr<Cairo::Context> context, dcp::Colour colour, float fade_factor)
 137 {
 138         context->set_source_rgba (float(colour.r) / 255, float(colour.g) / 255, float(colour.b) / 255, fade_factor);
 139 }
 140
 141
 142 static shared_ptr<Image>
 143 create_image (dcp::Size size)
 144 {
 145         /* FFmpeg BGRA means first byte blue, second byte green, third byte red, fourth byte alpha.
 146          * This must be COMPACT as we're using it with Cairo::ImageSurface::create
 147          */
 148         auto image = make_shared<Image>(AV_PIX_FMT_BGRA, size, Image::Alignment::COMPACT);
 149         image->make_black ();
 150         return image;
 151 }
 152
 153
 154 static Cairo::RefPtr<Cairo::ImageSurface>
 155 create_surface (shared_ptr<Image> image)
 156 {
 157         /* XXX: I don't think it's guaranteed that format_stride_for_width will return a stride without any padding,
 158          * so it's lucky that this works.
 159          */
 160         DCPOMATIC_ASSERT (image->alignment() == Image::Alignment::COMPACT);
 161         DCPOMATIC_ASSERT (image->pixel_format() == AV_PIX_FMT_BGRA);
 162         return Cairo::ImageSurface::create (
 163                 image->data()[0],
 164                 Cairo::FORMAT_ARGB32,
 165                 image->size().width,
 166                 image->size().height,
 167                 /* Cairo ARGB32 means first byte blue, second byte green, third byte red, fourth byte alpha */
 168                 Cairo::ImageSurface::format_stride_for_width (Cairo::FORMAT_ARGB32, image->size().width)
 169                 );
 170 }
 171
 172
 173 static string
 174 setup_font (StringText const& subtitle)
 175 {
 176         auto font_file = default_font_file ();
 177
 178         if (subtitle.font && subtitle.font->file()) {
 179                 font_file = *subtitle.font->file();
 180         }
 181
 182         return FontConfig::instance()->make_font_available(font_file);
 183 }
 184
 185
 186 static float
 187 calculate_fade_factor (StringText const& first, DCPTime time, int frame_rate)
 188 {
 189         float fade_factor = 1;
 190
 191         /* Round the fade start/end to the nearest frame start.  Otherwise if a subtitle starts just after
 192            the start of a frame it will be faded out.
 193         */
 194         auto const fade_in_start = DCPTime::from_seconds(first.in().as_seconds()).round(frame_rate);
 195         auto const fade_in_end = fade_in_start + DCPTime::from_seconds (first.fade_up_time().as_seconds ());
 196
 197         if (fade_in_start <= time && time <= fade_in_end && fade_in_start != fade_in_end) {
 198                 fade_factor *= DCPTime(time - fade_in_start).seconds() / DCPTime(fade_in_end - fade_in_start).seconds();
 199         }
 200
 201         if (time < fade_in_start) {
 202                 fade_factor = 0;
 203         }
 204
 205         /* first.out() may be zero if we don't know when this subtitle will finish.  We can only think about
 206          * fading out if we _do_ know when it will finish.
 207          */
 208         if (first.out() != dcp::Time()) {
 209                 auto const fade_out_end = DCPTime::from_seconds (first.out().as_seconds()).round(frame_rate);
 210                 auto const fade_out_start = fade_out_end - DCPTime::from_seconds(first.fade_down_time().as_seconds());
 211
 212                 if (fade_out_start <= time && time <= fade_out_end && fade_out_start != fade_out_end) {
 213                         fade_factor *= 1 - DCPTime(time - fade_out_start).seconds() / DCPTime(fade_out_end - fade_out_start).seconds();
 214                 }
 215                 if (time > fade_out_end) {
 216                         fade_factor = 0;
 217                 }
 218         }
 219
 220         return fade_factor;
 221 }
 222
 223
 224 static int
 225 x_position (StringText const& first, int target_width, int layout_width)
 226 {
 227         int x = 0;
 228         switch (first.h_align()) {
 229         case dcp::HAlign::LEFT:
 230                 /* h_position is distance between left of frame and left of subtitle */
 231                 x = first.h_position() * target_width;
 232                 break;
 233         case dcp::HAlign::CENTER:
 234                 /* h_position is distance between centre of frame and centre of subtitle */
 235                 x = (0.5 + first.h_position()) * target_width - layout_width / 2;
 236                 break;
 237         case dcp::HAlign::RIGHT:
 238                 /* h_position is distance between right of frame and right of subtitle */
 239                 x = (1.0 - first.h_position()) * target_width - layout_width;
 240                 break;
 241         }
 242
 243         return x;
 244 }
 245
 246
 247 static int
 248 y_position (StringText const& first, int target_height, int baseline_to_bottom, int layout_height)
 249 {
 250         int y = 0;
 251         switch (first.valign_standard) {
 252         case dcp::Standard::INTEROP:
 253                 switch (first.v_align()) {
 254                 case dcp::VAlign::TOP:
 255                         /* v_position is distance from top of frame to subtitle baseline */
 256                         y = first.v_position() * target_height - (layout_height - baseline_to_bottom);
 257                         break;
 258                 case dcp::VAlign::CENTER:
 259                         /* v_position is distance from centre of frame to subtitle baseline */
 260                         y = (0.5 + first.v_position()) * target_height - (layout_height - baseline_to_bottom);
 261                         break;
 262                 case dcp::VAlign::BOTTOM:
 263                         /* v_position is distance from bottom of frame to subtitle baseline */
 264                         y = (1.0 - first.v_position()) * target_height - (layout_height - baseline_to_bottom);
 265                         break;
 266                 }
 267                 break;
 268         case dcp::Standard::SMPTE:
 269                 switch (first.v_align()) {
 270                 case dcp::VAlign::TOP:
 271                         /* v_position is distance from top of frame to top of subtitle */
 272                         y = first.v_position() * target_height;
 273                         break;
 274                 case dcp::VAlign::CENTER:
 275                         /* v_position is distance from centre of frame to centre of subtitle */
 276                         y = (0.5 + first.v_position()) * target_height - layout_height / 2;
 277                         break;
 278                 case dcp::VAlign::BOTTOM:
 279                         /* v_position is distance from bottom of frame to bottom of subtitle */
 280                         y = (1.0 - first.v_position()) * target_height - layout_height;
 281                         break;
 282                 }
 283         }
 284
 285         return y;
 286 }
 287
 288
 289 /** @param subtitles A list of subtitles that are all on the same line,
 290  *  at the same time and with the same fade in/out.
 291  */
 292 static PositionImage
 293 render_line (list<StringText> subtitles, dcp::Size target, DCPTime time, int frame_rate)
 294 {
 295         /* XXX: this method can only handle italic / bold changes mid-line,
 296            nothing else yet.
 297         */
 298
 299         DCPOMATIC_ASSERT (!subtitles.empty ());
 300         auto const& first = subtitles.front ();
 301
 302         auto const font_name = setup_font (first);
 303         auto const fade_factor = calculate_fade_factor (first, time, frame_rate);
 304         auto const markup = marked_up (subtitles, target.height, fade_factor, font_name);
 305         auto layout = create_layout ();
 306         setup_layout (layout, font_name, markup);
 307         auto ink = layout->get_ink_extents();
 308         dcp::Size size{ink.get_width() / Pango::SCALE, ink.get_height() / Pango::SCALE};
 309
 310         /* Calculate x and y scale factors.  These are only used to stretch
 311            the font away from its normal aspect ratio.
 312         */
 313         float x_scale = 1;
 314         float y_scale = 1;
 315         if (fabs (first.aspect_adjust() - 1.0) > dcp::ASPECT_ADJUST_EPSILON) {
 316                 if (first.aspect_adjust() < 1) {
 317                         x_scale = max (0.25f, first.aspect_adjust ());
 318                         y_scale = 1;
 319                 } else {
 320                         x_scale = 1;
 321                         y_scale = 1 / min (4.0f, first.aspect_adjust ());
 322                 }
 323         }
 324
 325         auto const border_width = first.effect() == dcp::Effect::BORDER ? (first.outline_width * target.width / 2048.0) : 0;
 326         size.width += 2 * ceil (border_width);
 327         size.height += 2 * ceil (border_width);
 328
 329         size.width *= x_scale;
 330         size.height *= y_scale;
 331
 332         /* Shuffle the subtitle over by the border width (if we have any) so it's not cut off */
 333         int const x_offset = (-ink.get_x() / Pango::SCALE) + ceil(border_width);
 334         int const y_offset = -ink.get_y() / Pango::SCALE + ceil(border_width);
 335
 336         auto image = create_image (size);
 337         auto surface = create_surface (image);
 338         auto context = Cairo::Context::create (surface);
 339
 340         context->set_line_width (1);
 341         context->scale (x_scale, y_scale);
 342         layout->update_from_cairo_context (context);
 343
 344         if (first.effect() == dcp::Effect::SHADOW) {
 345                 /* Drop-shadow effect */
 346                 set_source_rgba (context, first.effect_colour(), fade_factor);
 347                 context->move_to (x_offset + 4, y_offset + 4);
 348                 layout->add_to_cairo_context (context);
 349                 context->fill ();
 350         }
 351
 352         if (first.effect() == dcp::Effect::BORDER) {
 353                 /* Border effect */
 354                 set_source_rgba (context, first.effect_colour(), fade_factor);
 355                 context->set_line_width (border_width);
 356                 context->set_line_join (Cairo::LINE_JOIN_ROUND);
 357                 context->move_to (x_offset, y_offset);
 358                 layout->add_to_cairo_context (context);
 359                 context->stroke ();
 360         }
 361
 362         /* The actual subtitle */
 363
 364         set_source_rgba (context, first.colour(), fade_factor);
 365
 366         context->move_to (x_offset, y_offset);
 367         layout->add_to_cairo_context (context);
 368         context->fill ();
 369
 370         context->set_line_width (0.5);
 371         context->move_to (x_offset, y_offset);
 372         layout->add_to_cairo_context (context);
 373         context->stroke ();
 374
 375         int const x = x_position (first, target.width, size.width);
 376         int const y = y_position (first, target.height, ink.get_y() / Pango::SCALE, size.height);
 377         return PositionImage (image, Position<int>(max (0, x), max(0, y)));
 378 }
 379
 380
 381 /** @param time Time of the frame that these subtitles are going on.
 382  *  @param target Size of the container that this subtitle will end up in.
 383  *  @param frame_rate DCP frame rate.
 384  */
 385 list<PositionImage>
 386 render_text (list<StringText> subtitles, dcp::Size target, DCPTime time, int frame_rate)
 387 {
 388         list<StringText> pending;
 389         list<PositionImage> images;
 390
 391         for (auto const& i: subtitles) {
 392                 if (!pending.empty() && (i.v_align() != pending.back().v_align() || fabs(i.v_position() - pending.back().v_position()) > 1e-4)) {
 393                         images.push_back(render_line(pending, target, time, frame_rate));
 394                         pending.clear ();
 395                 }
 396                 pending.push_back (i);
 397         }
 398
 399         if (!pending.empty()) {
 400                 images.push_back(render_line(pending, target, time, frame_rate));
 401         }
 402
 403         return images;
 404 }