experiments with fresnel and shadergraph
[WindSway-HDRP.git] / Library / PackageCache / com.unity.postprocessing@2.1.6 / PostProcessing / Shaders / Builtins / SubpixelMorphologicalAntialiasing.hlsl
blob5e05061b08c105993e14642ec8aab642f616b9e7
1 // Ported to Unity & tweaked by Thomas Hourdel (thomas@hourdel.com)
2 #include "../Colors.hlsl"
4 /**
5  * Copyright (C) 2013 Jorge Jimenez (jorge@iryoku.com)
6  * Copyright (C) 2013 Jose I. Echevarria (joseignacioechevarria@gmail.com)
7  * Copyright (C) 2013 Belen Masia (bmasia@unizar.es)
8  * Copyright (C) 2013 Fernando Navarro (fernandn@microsoft.com)
9  * Copyright (C) 2013 Diego Gutierrez (diegog@unizar.es)
10  *
11  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
12  * this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in
13  * the Software without restriction, including without limitation the rights to
14  * use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies
15  * of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to
16  * do so, subject to the following conditions:
17  *
18  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
19  * all copies or substantial portions of the Software. As clarification, there
20  * is no requirement that the copyright notice and permission be included in
21  * binary distributions of the Software.
22  *
23  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
24  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
25  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
26  * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
27  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
28  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
29  * SOFTWARE.
30  */
33 /**
34  *                  _______  ___  ___       ___           ___
35  *                 /       ||   \/   |     /   \         /   \
36  *                |   (---- |  \  /  |    /  ^  \       /  ^  \
37  *                 \   \    |  |\/|  |   /  /_\  \     /  /_\  \
38  *              ----)   |   |  |  |  |  /  _____  \   /  _____  \
39  *             |_______/    |__|  |__| /__/     \__\ /__/     \__\
40  *
41  *                               E N H A N C E D
42  *       S U B P I X E L   M O R P H O L O G I C A L   A N T I A L I A S I N G
43  *
44  *                         http://www.iryoku.com/smaa/
45  *
46  * Hi, welcome aboard!
47  *
48  * Here you'll find instructions to get the shader up and running as fast as
49  * possible.
50  *
51  * IMPORTANTE NOTICE: when updating, remember to update both this file and the
52  * precomputed textures! They may change from version to version.
53  *
54  * The shader has three passes, chained together as follows:
55  *
56  *                           |input|------------------�
57  *                              v                     |
58  *                    [ SMAA*EdgeDetection ]          |
59  *                              v                     |
60  *                          |edgesTex|                |
61  *                              v                     |
62  *              [ SMAABlendingWeightCalculation ]     |
63  *                              v                     |
64  *                          |blendTex|                |
65  *                              v                     |
66  *                [ SMAANeighborhoodBlending ] <------�
67  *                              v
68  *                           |output|
69  *
70  * Note that each [pass] has its own vertex and pixel shader. Remember to use
71  * oversized triangles instead of quads to avoid overshading along the
72  * diagonal.
73  *
74  * You've three edge detection methods to choose from: luma, color or depth.
75  * They represent different quality/performance and anti-aliasing/sharpness
76  * tradeoffs, so our recommendation is for you to choose the one that best
77  * suits your particular scenario:
78  *
79  * - Depth edge detection is usually the fastest but it may miss some edges.
80  *
81  * - Luma edge detection is usually more expensive than depth edge detection,
82  *   but catches visible edges that depth edge detection can miss.
83  *
84  * - Color edge detection is usually the most expensive one but catches
85  *   chroma-only edges.
86  *
87  * For quickstarters: just use luma edge detection.
88  *
89  * The general advice is to not rush the integration process and ensure each
90  * step is done correctly (don't try to integrate SMAA T2x with predicated edge
91  * detection from the start!). Ok then, let's go!
92  *
93  *  1. The first step is to create two RGBA temporal render targets for holding
94  *     |edgesTex| and |blendTex|.
95  *
96  *     In DX10 or DX11, you can use a RG render target for the edges texture.
97  *     In the case of NVIDIA GPUs, using RG render targets seems to actually be
98  *     slower.
99  *
100  *     On the Xbox 360, you can use the same render target for resolving both
101  *     |edgesTex| and |blendTex|, as they aren't needed simultaneously.
103  *  2. Both temporal render targets |edgesTex| and |blendTex| must be cleared
104  *     each frame. Do not forget to clear the alpha channel!
106  *  3. The next step is loading the two supporting precalculated textures,
107  *     'areaTex' and 'searchTex'. You'll find them in the 'Textures' folder as
108  *     C++ headers, and also as regular DDS files. They'll be needed for the
109  *     'SMAABlendingWeightCalculation' pass.
111  *     If you use the C++ headers, be sure to load them in the format specified
112  *     inside of them.
114  *     You can also compress 'areaTex' and 'searchTex' using BC5 and BC4
115  *     respectively, if you have that option in your content processor pipeline.
116  *     When compressing then, you get a non-perceptible quality decrease, and a
117  *     marginal performance increase.
119  *  4. All samplers must be set to linear filtering and clamp.
121  *     After you get the technique working, remember that 64-bit inputs have
122  *     half-rate linear filtering on GCN.
124  *     If SMAA is applied to 64-bit color buffers, switching to point filtering
125  *     when accesing them will increase the performance. Search for
126  *     'SMAASamplePoint' to see which textures may benefit from point
127  *     filtering, and where (which is basically the color input in the edge
128  *     detection and resolve passes).
130  *  5. All texture reads and buffer writes must be non-sRGB, with the exception
131  *     of the input read and the output write in
132  *     'SMAANeighborhoodBlending' (and only in this pass!). If sRGB reads in
133  *     this last pass are not possible, the technique will work anyway, but
134  *     will perform antialiasing in gamma space.
136  *     IMPORTANT: for best results the input read for the color/luma edge
137  *     detection should *NOT* be sRGB.
139  *  6. Before including SMAA.h you'll have to setup the render target metrics,
140  *     the target and any optional configuration defines. Optionally you can
141  *     use a preset.
143  *     You have the following targets available:
144  *         SMAA_HLSL_3
145  *         SMAA_HLSL_4
146  *         SMAA_HLSL_4_1
147  *         SMAA_GLSL_3 *
148  *         SMAA_GLSL_4 *
150  *         * (See SMAA_INCLUDE_VS and SMAA_INCLUDE_PS below).
152  *     And four presets:
153  *         SMAA_PRESET_LOW          (%60 of the quality)
154  *         SMAA_PRESET_MEDIUM       (%80 of the quality)
155  *         SMAA_PRESET_HIGH         (%95 of the quality)
156  *         SMAA_PRESET_ULTRA        (%99 of the quality)
158  *     For example:
159  *         #define SMAA_RT_METRICS float4(1.0 / 1280.0, 1.0 / 720.0, 1280.0, 720.0)
160  *         #define SMAA_HLSL_4
161  *         #define SMAA_PRESET_HIGH
162  *         #include "SMAA.h"
164  *     Note that SMAA_RT_METRICS doesn't need to be a macro, it can be a
165  *     uniform variable. The code is designed to minimize the impact of not
166  *     using a constant value, but it is still better to hardcode it.
168  *     Depending on how you encoded 'areaTex' and 'searchTex', you may have to
169  *     add (and customize) the following defines before including SMAA.h:
170  *          #define SMAA_AREATEX_SELECT(sample) sample.rg
171  *          #define SMAA_SEARCHTEX_SELECT(sample) sample.r
173  *     If your engine is already using porting macros, you can define
174  *     SMAA_CUSTOM_SL, and define the porting functions by yourself.
176  *  7. Then, you'll have to setup the passes as indicated in the scheme above.
177  *     You can take a look into SMAA.fx, to see how we did it for our demo.
178  *     Checkout the function wrappers, you may want to copy-paste them!
180  *  8. It's recommended to validate the produced |edgesTex| and |blendTex|.
181  *     You can use a screenshot from your engine to compare the |edgesTex|
182  *     and |blendTex| produced inside of the engine with the results obtained
183  *     with the reference demo.
185  *  9. After you get the last pass to work, it's time to optimize. You'll have
186  *     to initialize a stencil buffer in the first pass (discard is already in
187  *     the code), then mask execution by using it the second pass. The last
188  *     pass should be executed in all pixels.
191  * After this point you can choose to enable predicated thresholding,
192  * temporal supersampling and motion blur integration:
194  * a) If you want to use predicated thresholding, take a look into
195  *    SMAA_PREDICATION; you'll need to pass an extra texture in the edge
196  *    detection pass.
198  * b) If you want to enable temporal supersampling (SMAA T2x):
200  * 1. The first step is to render using subpixel jitters. I won't go into
201  *    detail, but it's as simple as moving each vertex position in the
202  *    vertex shader, you can check how we do it in our DX10 demo.
204  * 2. Then, you must setup the temporal resolve. You may want to take a look
205  *    into SMAAResolve for resolving 2x modes. After you get it working, you'll
206  *    probably see ghosting everywhere. But fear not, you can enable the
207  *    CryENGINE temporal reprojection by setting the SMAA_REPROJECTION macro.
208  *    Check out SMAA_DECODE_VELOCITY if your velocity buffer is encoded.
210  * 3. The next step is to apply SMAA to each subpixel jittered frame, just as
211  *    done for 1x.
213  * 4. At this point you should already have something usable, but for best
214  *    results the proper area textures must be set depending on current jitter.
215  *    For this, the parameter 'subsampleIndices' of
216  *    'SMAABlendingWeightCalculationPS' must be set as follows, for our T2x
217  *    mode:
219  *    @SUBSAMPLE_INDICES
221  *    | S# |  Camera Jitter   |  subsampleIndices    |
222  *    +----+------------------+---------------------+
223  *    |  0 |  ( 0.25, -0.25)  |  float4(1, 1, 1, 0)  |
224  *    |  1 |  (-0.25,  0.25)  |  float4(2, 2, 2, 0)  |
226  *    These jitter positions assume a bottom-to-top y axis. S# stands for the
227  *    sample number.
229  * More information about temporal supersampling here:
230  *    http://iryoku.com/aacourse/downloads/13-Anti-Aliasing-Methods-in-CryENGINE-3.pdf
232  * c) If you want to enable spatial multisampling (SMAA S2x):
234  * 1. The scene must be rendered using MSAA 2x. The MSAA 2x buffer must be
235  *    created with:
236  *      - DX10:     see below (*)
237  *      - DX10.1:   D3D10_STANDARD_MULTISAMPLE_PATTERN or
238  *      - DX11:     D3D11_STANDARD_MULTISAMPLE_PATTERN
240  *    This allows to ensure that the subsample order matches the table in
241  *    @SUBSAMPLE_INDICES.
243  *    (*) In the case of DX10, we refer the reader to:
244  *      - SMAA::detectMSAAOrder and
245  *      - SMAA::msaaReorder
247  *    These functions allow to match the standard multisample patterns by
248  *    detecting the subsample order for a specific GPU, and reordering
249  *    them appropriately.
251  * 2. A shader must be run to output each subsample into a separate buffer
252  *    (DX10 is required). You can use SMAASeparate for this purpose, or just do
253  *    it in an existing pass (for example, in the tone mapping pass, which has
254  *    the advantage of feeding tone mapped subsamples to SMAA, which will yield
255  *    better results).
257  * 3. The full SMAA 1x pipeline must be run for each separated buffer, storing
258  *    the results in the final buffer. The second run should alpha blend with
259  *    the existing final buffer using a blending factor of 0.5.
260  *    'subsampleIndices' must be adjusted as in the SMAA T2x case (see point
261  *    b).
263  * d) If you want to enable temporal supersampling on top of SMAA S2x
264  *    (which actually is SMAA 4x):
266  * 1. SMAA 4x consists on temporally jittering SMAA S2x, so the first step is
267  *    to calculate SMAA S2x for current frame. In this case, 'subsampleIndices'
268  *    must be set as follows:
270  *    | F# | S# |   Camera Jitter    |    Net Jitter     |   subsampleIndices   |
271  *    +----+----+--------------------+-------------------+----------------------+
272  *    |  0 |  0 |  ( 0.125,  0.125)  |  ( 0.375, -0.125) |  float4(5, 3, 1, 3)  |
273  *    |  0 |  1 |  ( 0.125,  0.125)  |  (-0.125,  0.375) |  float4(4, 6, 2, 3)  |
274  *    +----+----+--------------------+-------------------+----------------------+
275  *    |  1 |  2 |  (-0.125, -0.125)  |  ( 0.125, -0.375) |  float4(3, 5, 1, 4)  |
276  *    |  1 |  3 |  (-0.125, -0.125)  |  (-0.375,  0.125) |  float4(6, 4, 2, 4)  |
278  *    These jitter positions assume a bottom-to-top y axis. F# stands for the
279  *    frame number. S# stands for the sample number.
281  * 2. After calculating SMAA S2x for current frame (with the new subsample
282  *    indices), previous frame must be reprojected as in SMAA T2x mode (see
283  *    point b).
285  * e) If motion blur is used, you may want to do the edge detection pass
286  *    together with motion blur. This has two advantages:
288  * 1. Pixels under heavy motion can be omitted from the edge detection process.
289  *    For these pixels we can just store "no edge", as motion blur will take
290  *    care of them.
291  * 2. The center pixel tap is reused.
293  * Note that in this case depth testing should be used instead of stenciling,
294  * as we have to write all the pixels in the motion blur pass.
296  * That's it!
297  */
299 //-----------------------------------------------------------------------------
300 // SMAA Presets
303  * Note that if you use one of these presets, the following configuration
304  * macros will be ignored if set in the "Configurable Defines" section.
305  */
307 #if defined(SMAA_PRESET_LOW)
308 #define SMAA_THRESHOLD 0.15
309 #define SMAA_MAX_SEARCH_STEPS 4
310 #define SMAA_DISABLE_DIAG_DETECTION
311 #define SMAA_DISABLE_CORNER_DETECTION
312 #elif defined(SMAA_PRESET_MEDIUM)
313 #define SMAA_THRESHOLD 0.1
314 #define SMAA_MAX_SEARCH_STEPS 8
315 #define SMAA_DISABLE_DIAG_DETECTION
316 #define SMAA_DISABLE_CORNER_DETECTION
317 #elif defined(SMAA_PRESET_HIGH)
318 #define SMAA_THRESHOLD 0.1
319 #define SMAA_MAX_SEARCH_STEPS 16
320 #define SMAA_MAX_SEARCH_STEPS_DIAG 8
321 #define SMAA_CORNER_ROUNDING 25
322 #elif defined(SMAA_PRESET_ULTRA)
323 #define SMAA_THRESHOLD 0.05
324 #define SMAA_MAX_SEARCH_STEPS 32
325 #define SMAA_MAX_SEARCH_STEPS_DIAG 16
326 #define SMAA_CORNER_ROUNDING 25
327 #endif
329 //-----------------------------------------------------------------------------
330 // Configurable Defines
333  * SMAA_THRESHOLD specifies the threshold or sensitivity to edges.
334  * Lowering this value you will be able to detect more edges at the expense of
335  * performance.
337  * Range: [0, 0.5]
338  *   0.1 is a reasonable value, and allows to catch most visible edges.
339  *   0.05 is a rather overkill value, that allows to catch 'em all.
341  *   If temporal supersampling is used, 0.2 could be a reasonable value, as low
342  *   contrast edges are properly filtered by just 2x.
343  */
344 #ifndef SMAA_THRESHOLD
345 #define SMAA_THRESHOLD 0.1
346 #endif
349  * SMAA_DEPTH_THRESHOLD specifies the threshold for depth edge detection.
351  * Range: depends on the depth range of the scene.
352  */
353 #ifndef SMAA_DEPTH_THRESHOLD
354 #define SMAA_DEPTH_THRESHOLD (0.1 * SMAA_THRESHOLD)
355 #endif
358  * SMAA_MAX_SEARCH_STEPS specifies the maximum steps performed in the
359  * horizontal/vertical pattern searches, at each side of the pixel.
361  * In number of pixels, it's actually the double. So the maximum line length
362  * perfectly handled by, for example 16, is 64 (by perfectly, we meant that
363  * longer lines won't look as good, but still antialiased).
365  * Range: [0, 112]
366  */
367 #ifndef SMAA_MAX_SEARCH_STEPS
368 #define SMAA_MAX_SEARCH_STEPS 16
369 #endif
372  * SMAA_MAX_SEARCH_STEPS_DIAG specifies the maximum steps performed in the
373  * diagonal pattern searches, at each side of the pixel. In this case we jump
374  * one pixel at time, instead of two.
376  * Range: [0, 20]
378  * On high-end machines it is cheap (between a 0.8x and 0.9x slower for 16
379  * steps), but it can have a significant impact on older machines.
381  * Define SMAA_DISABLE_DIAG_DETECTION to disable diagonal processing.
382  */
383 #ifndef SMAA_MAX_SEARCH_STEPS_DIAG
384 #define SMAA_MAX_SEARCH_STEPS_DIAG 8
385 #endif
388  * SMAA_CORNER_ROUNDING specifies how much sharp corners will be rounded.
390  * Range: [0, 100]
392  * Define SMAA_DISABLE_CORNER_DETECTION to disable corner processing.
393  */
394 #ifndef SMAA_CORNER_ROUNDING
395 #define SMAA_CORNER_ROUNDING 25
396 #endif
399  * If there is an neighbor edge that has SMAA_LOCAL_CONTRAST_FACTOR times
400  * bigger contrast than current edge, current edge will be discarded.
402  * This allows to eliminate spurious crossing edges, and is based on the fact
403  * that, if there is too much contrast in a direction, that will hide
404  * perceptually contrast in the other neighbors.
405  */
406 #ifndef SMAA_LOCAL_CONTRAST_ADAPTATION_FACTOR
407 #define SMAA_LOCAL_CONTRAST_ADAPTATION_FACTOR 2.0
408 #endif
411  * Predicated thresholding allows to better preserve texture details and to
412  * improve performance, by decreasing the number of detected edges using an
413  * additional buffer like the light accumulation buffer, object ids or even the
414  * depth buffer (the depth buffer usage may be limited to indoor or short range
415  * scenes).
417  * It locally decreases the luma or color threshold if an edge is found in an
418  * additional buffer (so the global threshold can be higher).
420  * This method was developed by Playstation EDGE MLAA team, and used in
421  * Killzone 3, by using the light accumulation buffer. More information here:
422  *     http://iryoku.com/aacourse/downloads/06-MLAA-on-PS3.pptx
423  */
424 #ifndef SMAA_PREDICATION
425 #define SMAA_PREDICATION 0
426 #endif
429  * Threshold to be used in the additional predication buffer.
431  * Range: depends on the input, so you'll have to find the magic number that
432  * works for you.
433  */
434 #ifndef SMAA_PREDICATION_THRESHOLD
435 #define SMAA_PREDICATION_THRESHOLD 0.01
436 #endif
439  * How much to scale the global threshold used for luma or color edge
440  * detection when using predication.
442  * Range: [1, 5]
443  */
444 #ifndef SMAA_PREDICATION_SCALE
445 #define SMAA_PREDICATION_SCALE 2.0
446 #endif
449  * How much to locally decrease the threshold.
451  * Range: [0, 1]
452  */
453 #ifndef SMAA_PREDICATION_STRENGTH
454 #define SMAA_PREDICATION_STRENGTH 0.4
455 #endif
458  * Temporal reprojection allows to remove ghosting artifacts when using
459  * temporal supersampling. We use the CryEngine 3 method which also introduces
460  * velocity weighting. This feature is of extreme importance for totally
461  * removing ghosting. More information here:
462  *    http://iryoku.com/aacourse/downloads/13-Anti-Aliasing-Methods-in-CryENGINE-3.pdf
464  * Note that you'll need to setup a velocity buffer for enabling reprojection.
465  * For static geometry, saving the previous depth buffer is a viable
466  * alternative.
467  */
468 #ifndef SMAA_REPROJECTION
469 #define SMAA_REPROJECTION 0
470 #endif
473  * Temporal reprojection allows to remove ghosting artifacts when using
474  * temporal supersampling. However, the default reprojection requires a velocity buffer
475  * in order to function properly.
477  * A velocity buffer might not always be available (hi Unity 5!). To handle such cases
478  * we provide a UV-based approximation for calculating motion vectors on the fly.
479  */
480 #ifndef SMAA_UV_BASED_REPROJECTION
481 #define SMAA_UV_BASED_REPROJECTION 0
482 #endif
485  * SMAA_REPROJECTION_WEIGHT_SCALE controls the velocity weighting. It allows to
486  * remove ghosting trails behind the moving object, which are not removed by
487  * just using reprojection. Using low values will exhibit ghosting, while using
488  * high values will disable temporal supersampling under motion.
490  * Behind the scenes, velocity weighting removes temporal supersampling when
491  * the velocity of the subsamples differs (meaning they are different objects).
493  * Range: [0, 80]
494  */
495 #ifndef SMAA_REPROJECTION_WEIGHT_SCALE
496 #define SMAA_REPROJECTION_WEIGHT_SCALE 30.0
497 #endif
500  * On some compilers, discard cannot be used in vertex shaders. Thus, they need
501  * to be compiled separately.
502  */
503 #ifndef SMAA_INCLUDE_VS
504 #define SMAA_INCLUDE_VS 1
505 #endif
506 #ifndef SMAA_INCLUDE_PS
507 #define SMAA_INCLUDE_PS 1
508 #endif
510 //-----------------------------------------------------------------------------
511 // Texture Access Defines
513 #ifndef SMAA_AREATEX_SELECT
514 #if defined(SMAA_HLSL_3)
515 #define SMAA_AREATEX_SELECT(sample) sample.ra
516 #else
517 #define SMAA_AREATEX_SELECT(sample) sample.rg
518 #endif
519 #endif
521 #ifndef SMAA_SEARCHTEX_SELECT
522 #define SMAA_SEARCHTEX_SELECT(sample) sample.r
523 #endif
525 #ifndef SMAA_DECODE_VELOCITY
526 #define SMAA_DECODE_VELOCITY(sample) sample.rg
527 #endif
529 //-----------------------------------------------------------------------------
530 // Non-Configurable Defines
532 #define SMAA_AREATEX_MAX_DISTANCE 16
533 #define SMAA_AREATEX_MAX_DISTANCE_DIAG 20
534 #define SMAA_AREATEX_PIXEL_SIZE (1.0 / float2(160.0, 560.0))
535 #define SMAA_AREATEX_SUBTEX_SIZE (1.0 / 7.0)
536 #define SMAA_SEARCHTEX_SIZE float2(66.0, 33.0)
537 #define SMAA_SEARCHTEX_PACKED_SIZE float2(64.0, 16.0)
538 #define SMAA_CORNER_ROUNDING_NORM (float(SMAA_CORNER_ROUNDING) / 100.0)
540 //-----------------------------------------------------------------------------
541 // Porting Functions
543 #if defined(SMAA_HLSL_3)
544 #define SMAATexture2D(tex) sampler2D tex
545 #define SMAATexturePass2D(tex) tex
546 #define SMAASampleLevelZero(tex, coord) tex2Dlod(tex, float4(coord, 0.0, 0.0))
547 #define SMAASampleLevelZeroPoint(tex, coord) tex2Dlod(tex, float4(coord, 0.0, 0.0))
548 #define SMAASampleLevelZeroOffset(tex, coord, offset) tex2Dlod(tex, float4(coord + offset * SMAA_RT_METRICS.xy, 0.0, 0.0))
549 #define SMAASample(tex, coord) tex2D(tex, coord)
550 #define SMAASamplePoint(tex, coord) tex2D(tex, coord)
551 #define SMAASampleOffset(tex, coord, offset) tex2D(tex, coord + offset * SMAA_RT_METRICS.xy)
552 //#define SMAA_FLATTEN [flatten]
553 //#define SMAA_BRANCH [branch]
554 #define SMAA_FLATTEN
555 #define SMAA_BRANCH
556 #endif
557 #if defined(SMAA_HLSL_4) || defined(SMAA_HLSL_4_1)
558 //SamplerState LinearSampler { Filter = MIN_MAG_LINEAR_MIP_POINT; AddressU = Clamp; AddressV = Clamp; };
559 //SamplerState PointSampler { Filter = MIN_MAG_MIP_POINT; AddressU = Clamp; AddressV = Clamp; };
560 #define SMAATexture2D(tex) Texture2D tex
561 #define SMAATexturePass2D(tex) tex
562 #define SMAASampleLevelZero(tex, coord) tex.SampleLevel(LinearSampler, coord, 0)
563 #define SMAASampleLevelZeroPoint(tex, coord) tex.SampleLevel(PointSampler, coord, 0)
564 #define SMAASampleLevelZeroOffset(tex, coord, offset) tex.SampleLevel(LinearSampler, coord, 0, offset)
565 #define SMAASample(tex, coord) tex.Sample(LinearSampler, coord)
566 #define SMAASamplePoint(tex, coord) tex.Sample(PointSampler, coord)
567 #define SMAASampleOffset(tex, coord, offset) tex.Sample(LinearSampler, coord, offset)
568 #define SMAA_FLATTEN [flatten]
569 #define SMAA_BRANCH [branch]
570 #define SMAATexture2DMS2(tex) Texture2DMS<float4, 2> tex
571 #define SMAALoad(tex, pos, sample) tex.Load(pos, sample)
572 #if defined(SMAA_HLSL_4_1)
573 #define SMAAGather(tex, coord) tex.Gather(LinearSampler, coord, 0)
574 #endif
575 #endif
576 #if defined(SMAA_GLSL_3) || defined(SMAA_GLSL_4)
577 #define SMAATexture2D(tex) sampler2D tex
578 #define SMAATexturePass2D(tex) tex
579 #define SMAASampleLevelZero(tex, coord) textureLod(tex, coord, 0.0)
580 #define SMAASampleLevelZeroPoint(tex, coord) textureLod(tex, coord, 0.0)
581 #define SMAASampleLevelZeroOffset(tex, coord, offset) textureLodOffset(tex, coord, 0.0, offset)
582 #define SMAASample(tex, coord) texture(tex, coord)
583 #define SMAASamplePoint(tex, coord) texture(tex, coord)
584 #define SMAASampleOffset(tex, coord, offset) texture(tex, coord, offset)
585 #define SMAA_FLATTEN
586 #define SMAA_BRANCH
587 #define lerp(a, b, t) mix(a, b, t)
588 #define saturate(a) clamp(a, 0.0, 1.0)
589 #if defined(SMAA_GLSL_4)
590 #define mad(a, b, c) fma(a, b, c)
591 #define SMAAGather(tex, coord) textureGather(tex, coord)
592 #else
593 #define mad(a, b, c) (a * b + c)
594 #endif
595 #define float2 vec2
596 #define float3 vec3
597 #define float4 vec4
598 #define int2 ivec2
599 #define int3 ivec3
600 #define int4 ivec4
601 #define bool2 bvec2
602 #define bool3 bvec3
603 #define bool4 bvec4
604 #endif
606 #if !defined(SMAA_HLSL_3) && !defined(SMAA_HLSL_4) && !defined(SMAA_HLSL_4_1) && !defined(SMAA_GLSL_3) && !defined(SMAA_GLSL_4) && !defined(SMAA_CUSTOM_SL)
607 #error you must define the shading language: SMAA_HLSL_*, SMAA_GLSL_* or SMAA_CUSTOM_SL
608 #endif
610 //-----------------------------------------------------------------------------
611 // Misc functions
614  * Gathers current pixel, and the top-left neighbors.
615  */
616 float3 SMAAGatherNeighbours(float2 texcoord,
617                             float4 offset[3],
618                             SMAATexture2D(tex)) {
619     #ifdef SMAAGather
620     return SMAAGather(tex, texcoord + SMAA_RT_METRICS.xy * float2(-0.5, -0.5)).grb;
621     #else
622     float P = SMAASamplePoint(tex, texcoord).r;
623     float Pleft = SMAASamplePoint(tex, offset[0].xy).r;
624     float Ptop  = SMAASamplePoint(tex, offset[0].zw).r;
625     return float3(P, Pleft, Ptop);
626     #endif
630  * Adjusts the threshold by means of predication.
631  */
632 float2 SMAACalculatePredicatedThreshold(float2 texcoord,
633                                         float4 offset[3],
634                                         SMAATexture2D(predicationTex)) {
635     float3 neighbours = SMAAGatherNeighbours(texcoord, offset, SMAATexturePass2D(predicationTex));
636     float2 delta = abs(neighbours.xx - neighbours.yz);
637     float2 edges = step(SMAA_PREDICATION_THRESHOLD, delta);
638     return SMAA_PREDICATION_SCALE * SMAA_THRESHOLD * (1.0 - SMAA_PREDICATION_STRENGTH * edges);
642  * Conditional move:
643  */
644 void SMAAMovc(bool2 cond, inout float2 variable, float2 value) {
645     SMAA_FLATTEN if (cond.x) variable.x = value.x;
646     SMAA_FLATTEN if (cond.y) variable.y = value.y;
649 void SMAAMovc(bool4 cond, inout float4 variable, float4 value) {
650     SMAAMovc(cond.xy, variable.xy, value.xy);
651     SMAAMovc(cond.zw, variable.zw, value.zw);
655 #if SMAA_INCLUDE_VS
656 //-----------------------------------------------------------------------------
657 // Vertex Shaders
660  * Edge Detection Vertex Shader
661  */
662 void SMAAEdgeDetectionVS(float2 texcoord,
663                          out float4 offset[3]) {
664     offset[0] = mad(SMAA_RT_METRICS.xyxy, float4(-1.0, 0.0, 0.0, -1.0), texcoord.xyxy);
665     offset[1] = mad(SMAA_RT_METRICS.xyxy, float4( 1.0, 0.0, 0.0,  1.0), texcoord.xyxy);
666     offset[2] = mad(SMAA_RT_METRICS.xyxy, float4(-2.0, 0.0, 0.0, -2.0), texcoord.xyxy);
670  * Blend Weight Calculation Vertex Shader
671  */
672 void SMAABlendingWeightCalculationVS(float2 texcoord,
673                                      out float2 pixcoord,
674                                      out float4 offset[3]) {
675     pixcoord = texcoord * SMAA_RT_METRICS.zw;
677     // We will use these offsets for the searches later on (see @PSEUDO_GATHER4):
678     offset[0] = mad(SMAA_RT_METRICS.xyxy, float4(-0.25, -0.125,  1.25, -0.125), texcoord.xyxy);
679     offset[1] = mad(SMAA_RT_METRICS.xyxy, float4(-0.125, -0.25, -0.125,  1.25), texcoord.xyxy);
681     // And these for the searches, they indicate the ends of the loops:
682     offset[2] = mad(SMAA_RT_METRICS.xxyy,
683                     float4(-2.0, 2.0, -2.0, 2.0) * float(SMAA_MAX_SEARCH_STEPS),
684                     float4(offset[0].xz, offset[1].yw));
688  * Neighborhood Blending Vertex Shader
689  */
690 void SMAANeighborhoodBlendingVS(float2 texcoord,
691                                 out float4 offset) {
692     offset = mad(SMAA_RT_METRICS.xyxy, float4( 1.0, 0.0, 0.0,  1.0), texcoord.xyxy);
694 #endif // SMAA_INCLUDE_VS
696 #if SMAA_INCLUDE_PS
697 //-----------------------------------------------------------------------------
698 // Edge Detection Pixel Shaders (First Pass)
701  * Luma Edge Detection
703  * IMPORTANT NOTICE: luma edge detection requires gamma-corrected colors, and
704  * thus 'colorTex' should be a non-sRGB texture.
705  */
706 float2 SMAALumaEdgeDetectionPS(float2 texcoord,
707                                float4 offset[3],
708                                SMAATexture2D(colorTex)
709                                #if SMAA_PREDICATION
710                                , SMAATexture2D(predicationTex)
711                                #endif
712                                ) {
713     // Calculate the threshold:
714     #if SMAA_PREDICATION
715     float2 threshold = SMAACalculatePredicatedThreshold(texcoord, offset, SMAATexturePass2D(predicationTex));
716     #else
717     float2 threshold = float2(SMAA_THRESHOLD, SMAA_THRESHOLD);
718     #endif
720     // Calculate lumas:
721     float3 weights = float3(0.2126, 0.7152, 0.0722);
722     float L = dot(SMAASamplePoint(colorTex, texcoord).rgb, weights);
724     float Lleft = dot(SMAASamplePoint(colorTex, offset[0].xy).rgb, weights);
725     float Ltop  = dot(SMAASamplePoint(colorTex, offset[0].zw).rgb, weights);
727     // We do the usual threshold:
728     float4 delta;
729     delta.xy = abs(L - float2(Lleft, Ltop));
730     float2 edges = step(threshold, delta.xy);
732     // Then discard if there is no edge:
733     if (dot(edges, float2(1.0, 1.0)) == 0.0)
734         discard;
736     // Calculate right and bottom deltas:
737     float Lright = dot(SMAASamplePoint(colorTex, offset[1].xy).rgb, weights);
738     float Lbottom  = dot(SMAASamplePoint(colorTex, offset[1].zw).rgb, weights);
739     delta.zw = abs(L - float2(Lright, Lbottom));
741     // Calculate the maximum delta in the direct neighborhood:
742     float2 maxDelta = max(delta.xy, delta.zw);
744     // Calculate left-left and top-top deltas:
745     float Lleftleft = dot(SMAASamplePoint(colorTex, offset[2].xy).rgb, weights);
746     float Ltoptop = dot(SMAASamplePoint(colorTex, offset[2].zw).rgb, weights);
747     delta.zw = abs(float2(Lleft, Ltop) - float2(Lleftleft, Ltoptop));
749     // Calculate the final maximum delta:
750     maxDelta = max(maxDelta.xy, delta.zw);
751     float finalDelta = max(maxDelta.x, maxDelta.y);
753     // Local contrast adaptation:
754 #if !defined(SHADER_API_OPENGL)
755    edges.xy *= step(finalDelta, SMAA_LOCAL_CONTRAST_ADAPTATION_FACTOR * delta.xy);
756 #endif
758     return edges;
762  * Color Edge Detection
764  * IMPORTANT NOTICE: color edge detection requires gamma-corrected colors, and
765  * thus 'colorTex' should be a non-sRGB texture.
766  */
767 float2 SMAAColorEdgeDetectionPS(float2 texcoord,
768                                 float4 offset[3],
769                                 SMAATexture2D(colorTex)
770                                 #if SMAA_PREDICATION
771                                 , SMAATexture2D(predicationTex)
772                                 #endif
773                                 ) {
774     // Calculate the threshold:
775     #if SMAA_PREDICATION
776     float2 threshold = SMAACalculatePredicatedThreshold(texcoord, offset, predicationTex);
777     #else
778     float2 threshold = float2(SMAA_THRESHOLD, SMAA_THRESHOLD);
779     #endif
781     // Calculate color deltas:
782     float4 delta;
783     float3 C = SMAASamplePoint(colorTex, texcoord).rgb;
785     float3 Cleft = SMAASamplePoint(colorTex, offset[0].xy).rgb;
786     float3 t = abs(C - Cleft);
787     delta.x = max(max(t.r, t.g), t.b);
789     float3 Ctop  = SMAASamplePoint(colorTex, offset[0].zw).rgb;
790     t = abs(C - Ctop);
791     delta.y = max(max(t.r, t.g), t.b);
793     // We do the usual threshold:
794     float2 edges = step(threshold, delta.xy);
796     // Then discard if there is no edge:
797     if (dot(edges, float2(1.0, 1.0)) == 0.0)
798         discard;
800     // Calculate right and bottom deltas:
801     float3 Cright = SMAASamplePoint(colorTex, offset[1].xy).rgb;
802     t = abs(C - Cright);
803     delta.z = max(max(t.r, t.g), t.b);
805     float3 Cbottom  = SMAASamplePoint(colorTex, offset[1].zw).rgb;
806     t = abs(C - Cbottom);
807     delta.w = max(max(t.r, t.g), t.b);
809     // Calculate the maximum delta in the direct neighborhood:
810     float2 maxDelta = max(delta.xy, delta.zw);
812     // Calculate left-left and top-top deltas:
813     float3 Cleftleft  = SMAASamplePoint(colorTex, offset[2].xy).rgb;
814     t = abs(Cleft - Cleftleft);
815     delta.z = max(max(t.r, t.g), t.b);
817     float3 Ctoptop = SMAASamplePoint(colorTex, offset[2].zw).rgb;
818     t = abs(Ctop - Ctoptop);
819     delta.w = max(max(t.r, t.g), t.b);
821     // Calculate the final maximum delta:
822     maxDelta = max(maxDelta.xy, delta.zw);
823     float finalDelta = max(maxDelta.x, maxDelta.y);
825     // Local contrast adaptation:
826 #if !defined(SHADER_API_OPENGL)
827     edges.xy *= step(finalDelta, SMAA_LOCAL_CONTRAST_ADAPTATION_FACTOR * delta.xy);
828 #endif
830     return edges;
834  * Depth Edge Detection
835  */
836 float2 SMAADepthEdgeDetectionPS(float2 texcoord,
837                                 float4 offset[3],
838                                 SMAATexture2D(depthTex)) {
839     float3 neighbours = SMAAGatherNeighbours(texcoord, offset, SMAATexturePass2D(depthTex));
840     float2 delta = abs(neighbours.xx - float2(neighbours.y, neighbours.z));
841     float2 edges = step(SMAA_DEPTH_THRESHOLD, delta);
843     if (dot(edges, float2(1.0, 1.0)) == 0.0)
844         discard;
846     return edges;
849 //-----------------------------------------------------------------------------
850 // Diagonal Search Functions
852 #if !defined(SMAA_DISABLE_DIAG_DETECTION)
855  * Allows to decode two binary values from a bilinear-filtered access.
856  */
857 float2 SMAADecodeDiagBilinearAccess(float2 e) {
858     // Bilinear access for fetching 'e' have a 0.25 offset, and we are
859     // interested in the R and G edges:
860     //
861     // +---G---+-------+
862     // |   x o R   x   |
863     // +-------+-------+
864     //
865     // Then, if one of these edge is enabled:
866     //   Red:   (0.75 * X + 0.25 * 1) => 0.25 or 1.0
867     //   Green: (0.75 * 1 + 0.25 * X) => 0.75 or 1.0
868     //
869     // This function will unpack the values (mad + mul + round):
870     // wolframalpha.com: round(x * abs(5 * x - 5 * 0.75)) plot 0 to 1
871     e.r = e.r * abs(5.0 * e.r - 5.0 * 0.75);
872     return round(e);
875 float4 SMAADecodeDiagBilinearAccess(float4 e) {
876     e.rb = e.rb * abs(5.0 * e.rb - 5.0 * 0.75);
877     return round(e);
881  * These functions allows to perform diagonal pattern searches.
882  */
883 float2 SMAASearchDiag1(SMAATexture2D(edgesTex), float2 texcoord, float2 dir, out float2 e) {
884     float4 coord = float4(texcoord, -1.0, 1.0);
885     float3 t = float3(SMAA_RT_METRICS.xy, 1.0);
886     while (coord.z < float(SMAA_MAX_SEARCH_STEPS_DIAG - 1) &&
887            coord.w > 0.9) {
888         coord.xyz = mad(t, float3(dir, 1.0), coord.xyz);
889         e = SMAASampleLevelZero(edgesTex, coord.xy).rg;
890         coord.w = dot(e, float2(0.5, 0.5));
891     }
892     return coord.zw;
895 float2 SMAASearchDiag2(SMAATexture2D(edgesTex), float2 texcoord, float2 dir, out float2 e) {
896     float4 coord = float4(texcoord, -1.0, 1.0);
897     coord.x += 0.25 * SMAA_RT_METRICS.x; // See @SearchDiag2Optimization
898     float3 t = float3(SMAA_RT_METRICS.xy, 1.0);
899     while (coord.z < float(SMAA_MAX_SEARCH_STEPS_DIAG - 1) &&
900            coord.w > 0.9) {
901         coord.xyz = mad(t, float3(dir, 1.0), coord.xyz);
903         // @SearchDiag2Optimization
904         // Fetch both edges at once using bilinear filtering:
905         e = SMAASampleLevelZero(edgesTex, coord.xy).rg;
906         e = SMAADecodeDiagBilinearAccess(e);
908         // Non-optimized version:
909         // e.g = SMAASampleLevelZero(edgesTex, coord.xy).g;
910         // e.r = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coord.xy, int2(1, 0)).r;
912         coord.w = dot(e, float2(0.5, 0.5));
913     }
914     return coord.zw;
918  * Similar to SMAAArea, this calculates the area corresponding to a certain
919  * diagonal distance and crossing edges 'e'.
920  */
921 float2 SMAAAreaDiag(SMAATexture2D(areaTex), float2 dist, float2 e, float offset) {
922     float2 texcoord = mad(float2(SMAA_AREATEX_MAX_DISTANCE_DIAG, SMAA_AREATEX_MAX_DISTANCE_DIAG), e, dist);
924     // We do a scale and bias for mapping to texel space:
925     texcoord = mad(SMAA_AREATEX_PIXEL_SIZE, texcoord, 0.5 * SMAA_AREATEX_PIXEL_SIZE);
927     // Diagonal areas are on the second half of the texture:
928     texcoord.x += 0.5;
930     // Move to proper place, according to the subpixel offset:
931     texcoord.y += SMAA_AREATEX_SUBTEX_SIZE * offset;
933     // Do it!
934     return SMAA_AREATEX_SELECT(SMAASampleLevelZero(areaTex, texcoord));
938  * This searches for diagonal patterns and returns the corresponding weights.
939  */
940 float2 SMAACalculateDiagWeights(SMAATexture2D(edgesTex), SMAATexture2D(areaTex), float2 texcoord, float2 e, float4 subsampleIndices) {
941     float2 weights = float2(0.0, 0.0);
943     // Search for the line ends:
944     float4 d;
945     float2 end;
946     if (e.r > 0.0) {
947         d.xz = SMAASearchDiag1(SMAATexturePass2D(edgesTex), texcoord, float2(-1.0,  1.0), end);
948         d.x += float(end.y > 0.9);
949     } else
950         d.xz = float2(0.0, 0.0);
951     d.yw = SMAASearchDiag1(SMAATexturePass2D(edgesTex), texcoord, float2(1.0, -1.0), end);
953     SMAA_BRANCH
954     if (d.x + d.y > 2.0) { // d.x + d.y + 1 > 3
955         // Fetch the crossing edges:
956         float4 coords = mad(float4(-d.x + 0.25, d.x, d.y, -d.y - 0.25), SMAA_RT_METRICS.xyxy, texcoord.xyxy);
957         float4 c;
958         c.xy = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.xy, int2(-1,  0)).rg;
959         c.zw = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.zw, int2( 1,  0)).rg;
960         c.yxwz = SMAADecodeDiagBilinearAccess(c.xyzw);
962         // Non-optimized version:
963         // float4 coords = mad(float4(-d.x, d.x, d.y, -d.y), SMAA_RT_METRICS.xyxy, texcoord.xyxy);
964         // float4 c;
965         // c.x = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.xy, int2(-1,  0)).g;
966         // c.y = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.xy, int2( 0,  0)).r;
967         // c.z = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.zw, int2( 1,  0)).g;
968         // c.w = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.zw, int2( 1, -1)).r;
970         // Merge crossing edges at each side into a single value:
971         float2 cc = mad(float2(2.0, 2.0), c.xz, c.yw);
973         // Remove the crossing edge if we didn't found the end of the line:
974         SMAAMovc(bool2(step(float2(0.9, 0.9), d.zw)), cc, float2(0.0, 0.0));
976         // Fetch the areas for this line:
977         weights += SMAAAreaDiag(SMAATexturePass2D(areaTex), d.xy, cc, subsampleIndices.z);
978     }
980     // Search for the line ends:
981     d.xz = SMAASearchDiag2(SMAATexturePass2D(edgesTex), texcoord, float2(-1.0, -1.0), end);
982     if (SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, texcoord, int2(1, 0)).r > 0.0) {
983         d.yw = SMAASearchDiag2(SMAATexturePass2D(edgesTex), texcoord, float2(1.0, 1.0), end);
984         d.y += float(end.y > 0.9);
985     } else
986         d.yw = float2(0.0, 0.0);
988     SMAA_BRANCH
989     if (d.x + d.y > 2.0) { // d.x + d.y + 1 > 3
990         // Fetch the crossing edges:
991         float4 coords = mad(float4(-d.x, -d.x, d.y, d.y), SMAA_RT_METRICS.xyxy, texcoord.xyxy);
992         float4 c;
993         c.x  = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.xy, int2(-1,  0)).g;
994         c.y  = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.xy, int2( 0, -1)).r;
995         c.zw = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.zw, int2( 1,  0)).gr;
996         float2 cc = mad(float2(2.0, 2.0), c.xz, c.yw);
998         // Remove the crossing edge if we didn't found the end of the line:
999         SMAAMovc(bool2(step(float2(0.9, 0.9), d.zw)), cc, float2(0.0, 0.0));
1001         // Fetch the areas for this line:
1002         weights += SMAAAreaDiag(SMAATexturePass2D(areaTex), d.xy, cc, subsampleIndices.w).gr;
1003     }
1005     return weights;
1007 #endif
1009 //-----------------------------------------------------------------------------
1010 // Horizontal/Vertical Search Functions
1013  * This allows to determine how much length should we add in the last step
1014  * of the searches. It takes the bilinearly interpolated edge (see
1015  * @PSEUDO_GATHER4), and adds 0, 1 or 2, depending on which edges and
1016  * crossing edges are active.
1017  */
1018 float SMAASearchLength(SMAATexture2D(searchTex), float2 e, float offset) {
1019     // The texture is flipped vertically, with left and right cases taking half
1020     // of the space horizontally:
1021     float2 scale = SMAA_SEARCHTEX_SIZE * float2(0.5, -1.0);
1022     float2 bias = SMAA_SEARCHTEX_SIZE * float2(offset, 1.0);
1024     // Scale and bias to access texel centers:
1025     scale += float2(-1.0,  1.0);
1026     bias  += float2( 0.5, -0.5);
1028     // Convert from pixel coordinates to texcoords:
1029     // (We use SMAA_SEARCHTEX_PACKED_SIZE because the texture is cropped)
1030     scale *= 1.0 / SMAA_SEARCHTEX_PACKED_SIZE;
1031     bias *= 1.0 / SMAA_SEARCHTEX_PACKED_SIZE;
1033     // Lookup the search texture:
1034     return SMAA_SEARCHTEX_SELECT(SMAASampleLevelZero(searchTex, mad(scale, e, bias)));
1038  * Horizontal/vertical search functions for the 2nd pass.
1039  */
1040 float SMAASearchXLeft(SMAATexture2D(edgesTex), SMAATexture2D(searchTex), float2 texcoord, float end) {
1041     /**
1042      * @PSEUDO_GATHER4
1043      * This texcoord has been offset by (-0.25, -0.125) in the vertex shader to
1044      * sample between edge, thus fetching four edges in a row.
1045      * Sampling with different offsets in each direction allows to disambiguate
1046      * which edges are active from the four fetched ones.
1047      */
1048     float2 e = float2(0.0, 1.0);
1049     while (texcoord.x > end &&
1050            e.g > 0.8281 && // Is there some edge not activated?
1051            e.r == 0.0) { // Or is there a crossing edge that breaks the line?
1052         e = SMAASampleLevelZero(edgesTex, texcoord).rg;
1053         texcoord = mad(-float2(2.0, 0.0), SMAA_RT_METRICS.xy, texcoord);
1054     }
1056     float offset = mad(-(255.0 / 127.0), SMAASearchLength(SMAATexturePass2D(searchTex), e, 0.0), 3.25);
1057     return mad(SMAA_RT_METRICS.x, offset, texcoord.x);
1059     // Non-optimized version:
1060     // We correct the previous (-0.25, -0.125) offset we applied:
1061     // texcoord.x += 0.25 * SMAA_RT_METRICS.x;
1063     // The searches are bias by 1, so adjust the coords accordingly:
1064     // texcoord.x += SMAA_RT_METRICS.x;
1066     // Disambiguate the length added by the last step:
1067     // texcoord.x += 2.0 * SMAA_RT_METRICS.x; // Undo last step
1068     // texcoord.x -= SMAA_RT_METRICS.x * (255.0 / 127.0) * SMAASearchLength(SMAATexturePass2D(searchTex), e, 0.0);
1069     // return mad(SMAA_RT_METRICS.x, offset, texcoord.x);
1072 float SMAASearchXRight(SMAATexture2D(edgesTex), SMAATexture2D(searchTex), float2 texcoord, float end) {
1073     float2 e = float2(0.0, 1.0);
1074     while (texcoord.x < end &&
1075            e.g > 0.8281 && // Is there some edge not activated?
1076            e.r == 0.0) { // Or is there a crossing edge that breaks the line?
1077         e = SMAASampleLevelZero(edgesTex, texcoord).rg;
1078         texcoord = mad(float2(2.0, 0.0), SMAA_RT_METRICS.xy, texcoord);
1079     }
1080     float offset = mad(-(255.0 / 127.0), SMAASearchLength(SMAATexturePass2D(searchTex), e, 0.5), 3.25);
1081     return mad(-SMAA_RT_METRICS.x, offset, texcoord.x);
1084 float SMAASearchYUp(SMAATexture2D(edgesTex), SMAATexture2D(searchTex), float2 texcoord, float end) {
1085     float2 e = float2(1.0, 0.0);
1086     while (texcoord.y > end &&
1087            e.r > 0.8281 && // Is there some edge not activated?
1088            e.g == 0.0) { // Or is there a crossing edge that breaks the line?
1089         e = SMAASampleLevelZero(edgesTex, texcoord).rg;
1090         texcoord = mad(-float2(0.0, 2.0), SMAA_RT_METRICS.xy, texcoord);
1091     }
1092     float offset = mad(-(255.0 / 127.0), SMAASearchLength(SMAATexturePass2D(searchTex), e.gr, 0.0), 3.25);
1093     return mad(SMAA_RT_METRICS.y, offset, texcoord.y);
1096 float SMAASearchYDown(SMAATexture2D(edgesTex), SMAATexture2D(searchTex), float2 texcoord, float end) {
1097     float2 e = float2(1.0, 0.0);
1098     while (texcoord.y < end &&
1099            e.r > 0.8281 && // Is there some edge not activated?
1100            e.g == 0.0) { // Or is there a crossing edge that breaks the line?
1101         e = SMAASampleLevelZero(edgesTex, texcoord).rg;
1102         texcoord = mad(float2(0.0, 2.0), SMAA_RT_METRICS.xy, texcoord);
1103     }
1104     float offset = mad(-(255.0 / 127.0), SMAASearchLength(SMAATexturePass2D(searchTex), e.gr, 0.5), 3.25);
1105     return mad(-SMAA_RT_METRICS.y, offset, texcoord.y);
1109  * Ok, we have the distance and both crossing edges. So, what are the areas
1110  * at each side of current edge?
1111  */
1112 float2 SMAAArea(SMAATexture2D(areaTex), float2 dist, float e1, float e2, float offset) {
1113     // Rounding prevents precision errors of bilinear filtering:
1114     float2 texcoord = mad(float2(SMAA_AREATEX_MAX_DISTANCE, SMAA_AREATEX_MAX_DISTANCE), round(4.0 * float2(e1, e2)), dist);
1116     // We do a scale and bias for mapping to texel space:
1117     texcoord = mad(SMAA_AREATEX_PIXEL_SIZE, texcoord, 0.5 * SMAA_AREATEX_PIXEL_SIZE);
1119     // Move to proper place, according to the subpixel offset:
1120     texcoord.y = mad(SMAA_AREATEX_SUBTEX_SIZE, offset, texcoord.y);
1122     // Do it!
1123     return SMAA_AREATEX_SELECT(SMAASampleLevelZero(areaTex, texcoord));
1126 //-----------------------------------------------------------------------------
1127 // Corner Detection Functions
1129 void SMAADetectHorizontalCornerPattern(SMAATexture2D(edgesTex), inout float2 weights, float4 texcoord, float2 d) {
1130     #if !defined(SMAA_DISABLE_CORNER_DETECTION)
1131     float2 leftRight = step(d.xy, d.yx);
1132     float2 rounding = (1.0 - SMAA_CORNER_ROUNDING_NORM) * leftRight;
1134     rounding /= leftRight.x + leftRight.y; // Reduce blending for pixels in the center of a line.
1136     float2 factor = float2(1.0, 1.0);
1137     factor.x -= rounding.x * SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, texcoord.xy, int2(0,  1)).r;
1138     factor.x -= rounding.y * SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, texcoord.zw, int2(1,  1)).r;
1139     factor.y -= rounding.x * SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, texcoord.xy, int2(0, -2)).r;
1140     factor.y -= rounding.y * SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, texcoord.zw, int2(1, -2)).r;
1142     weights *= saturate(factor);
1143     #endif
1146 void SMAADetectVerticalCornerPattern(SMAATexture2D(edgesTex), inout float2 weights, float4 texcoord, float2 d) {
1147     #if !defined(SMAA_DISABLE_CORNER_DETECTION)
1148     float2 leftRight = step(d.xy, d.yx);
1149     float2 rounding = (1.0 - SMAA_CORNER_ROUNDING_NORM) * leftRight;
1151     rounding /= leftRight.x + leftRight.y;
1153     float2 factor = float2(1.0, 1.0);
1154     factor.x -= rounding.x * SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, texcoord.xy, int2( 1, 0)).g;
1155     factor.x -= rounding.y * SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, texcoord.zw, int2( 1, 1)).g;
1156     factor.y -= rounding.x * SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, texcoord.xy, int2(-2, 0)).g;
1157     factor.y -= rounding.y * SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, texcoord.zw, int2(-2, 1)).g;
1159     weights *= saturate(factor);
1160     #endif
1164 //-----------------------------------------------------------------------------
1165 // Blending Weight Calculation Pixel Shader (Second Pass)
1167 float4 SMAABlendingWeightCalculationPS(float2 texcoord,
1168                                        float2 pixcoord,
1169                                        float4 offset[3],
1170                                        SMAATexture2D(edgesTex),
1171                                        SMAATexture2D(areaTex),
1172                                        SMAATexture2D(searchTex),
1173                                        float4 subsampleIndices) { // Just pass zero for SMAA 1x, see @SUBSAMPLE_INDICES.
1174     float4 weights = float4(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
1176     float2 e = SMAASample(edgesTex, texcoord).rg;
1178     SMAA_BRANCH
1179     if (e.g > 0.0) { // Edge at north
1180         #if !defined(SMAA_DISABLE_DIAG_DETECTION)
1181         // Diagonals have both north and west edges, so searching for them in
1182         // one of the boundaries is enough.
1183         weights.rg = SMAACalculateDiagWeights(SMAATexturePass2D(edgesTex), SMAATexturePass2D(areaTex), texcoord, e, subsampleIndices);
1185         // We give priority to diagonals, so if we find a diagonal we skip
1186         // horizontal/vertical processing.
1187         SMAA_BRANCH
1188         if (weights.r == -weights.g) { // weights.r + weights.g == 0.0
1189         #endif
1191         float2 d;
1193         // Find the distance to the left:
1194         float3 coords;
1195         coords.x = SMAASearchXLeft(SMAATexturePass2D(edgesTex), SMAATexturePass2D(searchTex), offset[0].xy, offset[2].x);
1196         coords.y = offset[1].y; // offset[1].y = texcoord.y - 0.25 * SMAA_RT_METRICS.y (@CROSSING_OFFSET)
1197         d.x = coords.x;
1199         // Now fetch the left crossing edges, two at a time using bilinear
1200         // filtering. Sampling at -0.25 (see @CROSSING_OFFSET) enables to
1201         // discern what value each edge has:
1202         float e1 = SMAASampleLevelZero(edgesTex, coords.xy).r;
1204         // Find the distance to the right:
1205         coords.z = SMAASearchXRight(SMAATexturePass2D(edgesTex), SMAATexturePass2D(searchTex), offset[0].zw, offset[2].y);
1206         d.y = coords.z;
1208         // We want the distances to be in pixel units (doing this here allow to
1209         // better interleave arithmetic and memory accesses):
1210         d = abs(round(mad(SMAA_RT_METRICS.zz, d, -pixcoord.xx)));
1212         // SMAAArea below needs a sqrt, as the areas texture is compressed
1213         // quadratically:
1214         float2 sqrt_d = sqrt(d);
1216         // Fetch the right crossing edges:
1217         float e2 = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.zy, int2(1, 0)).r;
1219         // Ok, we know how this pattern looks like, now it is time for getting
1220         // the actual area:
1221         weights.rg = SMAAArea(SMAATexturePass2D(areaTex), sqrt_d, e1, e2, subsampleIndices.y);
1223         // Fix corners:
1224         coords.y = texcoord.y;
1225         SMAADetectHorizontalCornerPattern(SMAATexturePass2D(edgesTex), weights.rg, coords.xyzy, d);
1227         #if !defined(SMAA_DISABLE_DIAG_DETECTION)
1228         } else
1229             e.r = 0.0; // Skip vertical processing.
1230         #endif
1231     }
1233     SMAA_BRANCH
1234     if (e.r > 0.0) { // Edge at west
1235         float2 d;
1237         // Find the distance to the top:
1238         float3 coords;
1239         coords.y = SMAASearchYUp(SMAATexturePass2D(edgesTex), SMAATexturePass2D(searchTex), offset[1].xy, offset[2].z);
1240         coords.x = offset[0].x; // offset[1].x = texcoord.x - 0.25 * SMAA_RT_METRICS.x;
1241         d.x = coords.y;
1243         // Fetch the top crossing edges:
1244         float e1 = SMAASampleLevelZero(edgesTex, coords.xy).g;
1246         // Find the distance to the bottom:
1247         coords.z = SMAASearchYDown(SMAATexturePass2D(edgesTex), SMAATexturePass2D(searchTex), offset[1].zw, offset[2].w);
1248         d.y = coords.z;
1250         // We want the distances to be in pixel units:
1251         d = abs(round(mad(SMAA_RT_METRICS.ww, d, -pixcoord.yy)));
1253         // SMAAArea below needs a sqrt, as the areas texture is compressed
1254         // quadratically:
1255         float2 sqrt_d = sqrt(d);
1257         // Fetch the bottom crossing edges:
1258         float e2 = SMAASampleLevelZeroOffset(edgesTex, coords.xz, int2(0, 1)).g;
1260         // Get the area for this direction:
1261         weights.ba = SMAAArea(SMAATexturePass2D(areaTex), sqrt_d, e1, e2, subsampleIndices.x);
1263         // Fix corners:
1264         coords.x = texcoord.x;
1265         SMAADetectVerticalCornerPattern(SMAATexturePass2D(edgesTex), weights.ba, coords.xyxz, d);
1266     }
1268     return weights;
1271 //-----------------------------------------------------------------------------
1272 // UV-based reprojection functions
1274 #if SMAA_UV_BASED_REPROJECTION
1275 float2 SMAAReproject(float2 texcoord)
1277     // UV to clip-position:
1278     // -- This must be sampled at exactly mip 0 due to possible gradient divergence
1279     // -- as this function is called within a control flow block down below.
1280     float depth = SMAASampleLevelZero(_CameraDepthTexture, texcoord).r;
1281     float3 clipPosition = float3(2. * texcoord - 1., depth);
1283     // Reproject
1284     float4 previousClipPosition = mul(_ReprojectionMatrix, float4(clipPosition, 1.));
1285     previousClipPosition.xyz /= previousClipPosition.w;
1287     // Clip-position to UV
1288     return (.5 * previousClipPosition.xy + .5);
1290 #endif
1292 //-----------------------------------------------------------------------------
1293 // Neighborhood Blending Pixel Shader (Third Pass)
1295 float4 SMAANeighborhoodBlendingPS(float2 texcoord,
1296                                   float4 offset,
1297                                   SMAATexture2D(colorTex),
1298                                   SMAATexture2D(blendTex)
1299                                   #if SMAA_REPROJECTION
1300                                   , SMAATexture2D(velocityTex)
1301                                   #endif
1302                                   ) {
1303     // Fetch the blending weights for current pixel:
1304     float4 a;
1305     a.x = SMAASample(blendTex, offset.xy).a; // Right
1306     a.y = SMAASample(blendTex, offset.zw).g; // Top
1307     a.wz = SMAASample(blendTex, texcoord).xz; // Bottom / Left
1309     // Is there any blending weight with a value greater than 0.0?
1310     SMAA_BRANCH
1311     if (dot(a, float4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)) < 1e-5) {
1312         float4 color = SMAASampleLevelZero(colorTex, texcoord);
1314         #if SMAA_REPROJECTION
1315         float2 velocity = SMAA_DECODE_VELOCITY(SMAASampleLevelZero(velocityTex, texcoord));
1316         #elif SMAA_UV_BASED_REPROJECTION
1317         float2 velocity = texcoord - SMAAReproject(texcoord);
1318         #endif
1320         #if (SMAA_REPROJECTION || SMAA_UV_BASED_REPROJECTION)
1321         // Pack velocity into the alpha channel:
1322         color.a = sqrt(5.0 * length(velocity));
1323         #endif
1325         return color;
1326     } else {
1327         bool h = max(a.x, a.z) > max(a.y, a.w); // max(horizontal) > max(vertical)
1329         // Calculate the blending offsets:
1330         float4 blendingOffset = float4(0.0, a.y, 0.0, a.w);
1331         float2 blendingWeight = a.yw;
1332         SMAAMovc(bool4(h, h, h, h), blendingOffset, float4(a.x, 0.0, a.z, 0.0));
1333         SMAAMovc(bool2(h, h), blendingWeight, a.xz);
1334         blendingWeight /= dot(blendingWeight, float2(1.0, 1.0));
1336         // Calculate the texture coordinates:
1337         float4 blendingCoord = mad(blendingOffset, float4(SMAA_RT_METRICS.xy, -SMAA_RT_METRICS.xy), texcoord.xyxy);
1339         // We exploit bilinear filtering to mix current pixel with the chosen
1340         // neighbor:
1341         float4 color = blendingWeight.x * SMAASampleLevelZero(colorTex, blendingCoord.xy);
1342         color += blendingWeight.y * SMAASampleLevelZero(colorTex, blendingCoord.zw);
1344         #if SMAA_REPROJECTION
1345         // Antialias velocity for proper reprojection in a later stage:
1346         float2 velocity = blendingWeight.x * SMAA_DECODE_VELOCITY(SMAASampleLevelZero(velocityTex, blendingCoord.xy));
1347         velocity += blendingWeight.y * SMAA_DECODE_VELOCITY(SMAASampleLevelZero(velocityTex, blendingCoord.zw));
1348         #elif SMAA_UV_BASED_REPROJECTION
1349         // Antialias velocity for proper reprojection in a later stage:
1350         float2 velocity = blendingWeight.x * (blendingCoord.xy - SMAAReproject(blendingCoord.xy));
1351         velocity += blendingWeight.y * (blendingCoord.zw - SMAAReproject(blendingCoord.zw));
1352         #endif
1354         #if (SMAA_REPROJECTION || SMAA_UV_BASED_REPROJECTION)
1355         // Pack velocity into the alpha channel:
1356         color.a = sqrt(5.0 * length(velocity));
1357         #endif
1359         return color;
1360     }
1363 //-----------------------------------------------------------------------------
1364 // Temporal Resolve Pixel Shader (Optional Pass)
1366 float4 SMAAResolvePS(float2 texcoord,
1367                      SMAATexture2D(currentColorTex),
1368                      SMAATexture2D(previousColorTex)
1369                      #if SMAA_REPROJECTION
1370                      , SMAATexture2D(velocityTex)
1371                      #endif
1372                      ) {
1373     #if SMAA_REPROJECTION
1374     // Velocity is assumed to be calculated for motion blur, so we need to
1375     // inverse it for reprojection:
1376     float2 velocity = -SMAA_DECODE_VELOCITY(SMAASamplePoint(velocityTex, texcoord).rg);
1377     #elif SMAA_UV_BASED_REPROJECTION
1378     float2 velocity = SMAAReproject(texcoord) - texcoord;
1379     #endif
1381     #if (SMAA_REPROJECTION || SMAA_UV_BASED_REPROJECTION)
1382     // Fetch current pixel:
1383     float4 current = SMAASamplePoint(currentColorTex, texcoord);
1385     // Reproject current coordinates and fetch previous pixel:
1386     float4 previous = SMAASamplePoint(previousColorTex, texcoord + velocity);
1388     // Attenuate the previous pixel if the velocity is different:
1389     float delta = abs(current.a * current.a - previous.a * previous.a) / 5.0;
1390     float weight = 0.5 * saturate(1.0 - sqrt(delta) * SMAA_REPROJECTION_WEIGHT_SCALE);
1392     // Blend the pixels according to the calculated weight:
1393     // return lerp(current, previous, weight);
1395     // Neighbour clamp
1396     // Contributed by pommak
1397     float4 n0 = SMAASampleOffset(currentColorTex, texcoord, float2(-1, -1));
1398     float4 n1 = SMAASampleOffset(currentColorTex, texcoord, float2(+1, -1));
1399     float4 n2 = SMAASampleOffset(currentColorTex, texcoord, float2(-1, +1));
1400     float4 n3 = SMAASampleOffset(currentColorTex, texcoord, float2(+1, +1));
1401     float4 cmax = max(n0, max(n1, max(n2, n3)));
1402     float4 cmin = min(n0, min(n1, min(n2, n3)));
1403     float4 avg = 0.25 * (n0+n1+n2+n3);
1404     float4 wk = abs(avg - current);
1405     float blend = saturate(lerp(0.35, 0.85, wk));
1407     // Clamp previous to neighbours colors
1408     float4 previousClamped = clamp(previous, cmin, cmax);
1410     float4 color = lerp(lerp(current, previousClamped, 0.5*weight), previousClamped, weight);
1411     return color;
1412     #else
1413     // Just blend the pixels:
1414     float4 current = SMAASamplePoint(currentColorTex, texcoord);
1415     float4 previous = SMAASamplePoint(previousColorTex, texcoord);
1416     return lerp(current, previous, 0.5);
1417     #endif
1420 //-----------------------------------------------------------------------------
1421 // Separate Multisamples Pixel Shader (Optional Pass)
1423 #ifdef SMAALoad
1424 void SMAASeparatePS(float4 position,
1425                     float2 texcoord,
1426                     out float4 target0,
1427                     out float4 target1,
1428                     SMAATexture2DMS2(colorTexMS)) {
1429     int2 pos = int2(position.xy);
1430     target0 = SMAALoad(colorTexMS, pos, 0);
1431     target1 = SMAALoad(colorTexMS, pos, 1);
1433 #endif
1435 //-----------------------------------------------------------------------------
1436 #endif // SMAA_INCLUDE_PS