Tweaks to test setup; don't always compute coverage.
[libdcp.git] / src / rgb_xyz.cc
index 22b2bdecb17ed09fe4b45fe453afeac55c940d70..a3f7b424d49e7c5a7300581c8a646733febc8fd3 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
-    Copyright (C) 2013 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
+    Copyright (C) 2013-2014 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
 
     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
     it under the terms of the GNU General Public License as published by
 #include "rgb_xyz.h"
 #include "argb_frame.h"
 #include "xyz_frame.h"
-#include "gamma_lut.h"
 #include "image.h"
 #include "colour_matrix.h"
+#include "colour_conversion.h"
+#include "transfer_function.h"
+#include "dcp_assert.h"
+#include <cmath>
 
 using std::min;
 using std::max;
 using boost::shared_ptr;
-using namespace libdcp;
+using namespace dcp;
 
 #define DCI_COEFFICIENT (48.0 / 52.37)
 
-/** Convert an openjpeg XYZ image to RGB.
+/** Convert an openjpeg XYZ image to RGBA.
  *  @param xyz_frame Frame in XYZ.
  *  @return RGB image.
  */
 shared_ptr<ARGBFrame>
-libdcp::xyz_to_rgb (shared_ptr<const XYZFrame> xyz_frame, shared_ptr<const LUT> lut_in, shared_ptr<const LUT> lut_out)
+dcp::xyz_to_rgba (
+       boost::shared_ptr<const XYZFrame> xyz_frame,
+       ColourConversion const & conversion
+       )
 {
-       int const max_colour = pow (2, lut_out->bit_depth()) - 1;
+       int const max_colour = pow (2, 12) - 1;
 
        struct {
                double x, y, z;
@@ -53,19 +59,22 @@ libdcp::xyz_to_rgb (shared_ptr<const XYZFrame> xyz_frame, shared_ptr<const LUT>
        int* xyz_z = xyz_frame->data (2);
 
        shared_ptr<ARGBFrame> argb_frame (new ARGBFrame (xyz_frame->size ()));
-
        uint8_t* argb = argb_frame->data ();
        
+       double const * lut_in = conversion.in()->lut (16);
+       double const * lut_out = conversion.out()->lut (12);
+       boost::numeric::ublas::matrix<double> matrix = conversion.matrix ();
+
        for (int y = 0; y < xyz_frame->size().height; ++y) {
                uint8_t* argb_line = argb;
                for (int x = 0; x < xyz_frame->size().width; ++x) {
 
-                       assert (*xyz_x >= 0 && *xyz_y >= 0 && *xyz_z >= 0 && *xyz_x < 4096 && *xyz_x < 4096 && *xyz_z < 4096);
+                       DCP_ASSERT (*xyz_x >= 0 && *xyz_y >= 0 && *xyz_z >= 0 && *xyz_x < 4096 && *xyz_y < 4096 && *xyz_z < 4096);
                        
                        /* In gamma LUT */
-                       s.x = lut_in->lut()[*xyz_x++];
-                       s.y = lut_in->lut()[*xyz_y++];
-                       s.z = lut_in->lut()[*xyz_z++];
+                       s.x = lut_in[*xyz_x++];
+                       s.y = lut_in[*xyz_y++];
+                       s.z = lut_in[*xyz_z++];
 
                        /* DCI companding */
                        s.x /= DCI_COEFFICIENT;
@@ -73,9 +82,9 @@ libdcp::xyz_to_rgb (shared_ptr<const XYZFrame> xyz_frame, shared_ptr<const LUT>
                        s.z /= DCI_COEFFICIENT;
 
                        /* XYZ to RGB */
-                       d.r = ((s.x * colour_matrix::xyz_to_rgb[0][0]) + (s.y * colour_matrix::xyz_to_rgb[0][1]) + (s.z * colour_matrix::xyz_to_rgb[0][2]));
-                       d.g = ((s.x * colour_matrix::xyz_to_rgb[1][0]) + (s.y * colour_matrix::xyz_to_rgb[1][1]) + (s.z * colour_matrix::xyz_to_rgb[1][2]));
-                       d.b = ((s.x * colour_matrix::xyz_to_rgb[2][0]) + (s.y * colour_matrix::xyz_to_rgb[2][1]) + (s.z * colour_matrix::xyz_to_rgb[2][2]));
+                       d.r = ((s.x * matrix(0, 0)) + (s.y * matrix(0, 1)) + (s.z * matrix(0, 2)));
+                       d.g = ((s.x * matrix(1, 0)) + (s.y * matrix(1, 1)) + (s.z * matrix(1, 2)));
+                       d.b = ((s.x * matrix(2, 0)) + (s.y * matrix(2, 1)) + (s.z * matrix(2, 2)));
                        
                        d.r = min (d.r, 1.0);
                        d.r = max (d.r, 0.0);
@@ -87,9 +96,9 @@ libdcp::xyz_to_rgb (shared_ptr<const XYZFrame> xyz_frame, shared_ptr<const LUT>
                        d.b = max (d.b, 0.0);
                        
                        /* Out gamma LUT */
-                       *argb_line++ = lut_out->lut()[(int) (d.b * max_colour)] * 0xff;
-                       *argb_line++ = lut_out->lut()[(int) (d.g * max_colour)] * 0xff;
-                       *argb_line++ = lut_out->lut()[(int) (d.r * max_colour)] * 0xff;
+                       *argb_line++ = lut_out[int(rint(d.b * max_colour))] * 0xff;
+                       *argb_line++ = lut_out[int(rint(d.g * max_colour))] * 0xff;
+                       *argb_line++ = lut_out[int(rint(d.r * max_colour))] * 0xff;
                        *argb_line++ = 0xff;
                }
                
@@ -99,12 +108,85 @@ libdcp::xyz_to_rgb (shared_ptr<const XYZFrame> xyz_frame, shared_ptr<const LUT>
        return argb_frame;
 }
 
-shared_ptr<libdcp::XYZFrame>
-libdcp::rgb_to_xyz (shared_ptr<const Image> rgb, shared_ptr<const LUT> lut_in, shared_ptr<const LUT> lut_out, float const colour_matrix[3][3])
+/** Convert an openjpeg XYZ image to RGB.
+ *  @param xyz_frame Frame in XYZ.
+ *  @param conversion Colour conversion to use.
+ *  @param buffer Buffer to write RGB data to; rgb will be packed RGB
+ *  16:16:16, 48bpp, 16R, 16G, 16B, with the 2-byte value for each
+ *  R/G/B component stored as little-endian; i.e. AV_PIX_FMT_RGB48LE.
+ */
+void
+dcp::xyz_to_rgb (
+       boost::shared_ptr<const XYZFrame> xyz_frame,
+       ColourConversion const & conversion,
+       uint16_t* buffer
+       )
 {
-       assert (lut_in->bit_depth() == 12);
-       assert (lut_out->bit_depth() == 16);
+       struct {
+               double x, y, z;
+       } s;
+       
+       struct {
+               double r, g, b;
+       } d;
+
+       /* These should be 12-bit values from 0-4095 */
+       int* xyz_x = xyz_frame->data (0);
+       int* xyz_y = xyz_frame->data (1);
+       int* xyz_z = xyz_frame->data (2);
+
+       double const * lut_in = conversion.in()->lut (12);
+       double const * lut_out = conversion.out()->lut (16);
+       boost::numeric::ublas::matrix<double> matrix = conversion.matrix ();
        
+       for (int y = 0; y < xyz_frame->size().height; ++y) {
+               uint16_t* buffer_line = buffer;
+               for (int x = 0; x < xyz_frame->size().width; ++x) {
+
+                       DCP_ASSERT (*xyz_x >= 0 && *xyz_y >= 0 && *xyz_z >= 0 && *xyz_x < 4096 && *xyz_y < 4096 && *xyz_z < 4096);
+
+                       /* In gamma LUT */
+                       s.x = lut_in[*xyz_x++];
+                       s.y = lut_in[*xyz_y++];
+                       s.z = lut_in[*xyz_z++];
+
+                       /* DCI companding */
+                       s.x /= DCI_COEFFICIENT;
+                       s.y /= DCI_COEFFICIENT;
+                       s.z /= DCI_COEFFICIENT;
+
+                       /* XYZ to RGB */
+                       d.r = ((s.x * matrix(0, 0)) + (s.y * matrix(0, 1)) + (s.z * matrix(0, 2)));
+                       d.g = ((s.x * matrix(1, 0)) + (s.y * matrix(1, 1)) + (s.z * matrix(1, 2)));
+                       d.b = ((s.x * matrix(2, 0)) + (s.y * matrix(2, 1)) + (s.z * matrix(2, 2)));
+                       
+                       d.r = min (d.r, 1.0);
+                       d.r = max (d.r, 0.0);
+                       
+                       d.g = min (d.g, 1.0);
+                       d.g = max (d.g, 0.0);
+                       
+                       d.b = min (d.b, 1.0);
+                       d.b = max (d.b, 0.0);
+
+                       *buffer_line++ = rint(lut_out[int(rint(d.r * 65535))] * 65535);
+                       *buffer_line++ = rint(lut_out[int(rint(d.g * 65535))] * 65535);
+                       *buffer_line++ = rint(lut_out[int(rint(d.b * 65535))] * 65535);
+               }
+               
+               buffer += xyz_frame->size().width * 3;
+       }
+}
+
+/** rgb must be packed RGB 16:16:16, 48bpp, 16R, 16G, 16B, with the 2-byte value for each R/G/B component stored as little-endian;
+ *  i.e. AV_PIX_FMT_RGB48LE.
+ */
+shared_ptr<dcp::XYZFrame>
+dcp::rgb_to_xyz (
+       boost::shared_ptr<const Image> rgb,
+       ColourConversion const & conversion
+       )
+{
        shared_ptr<XYZFrame> xyz (new XYZFrame (rgb->size ()));
 
        struct {
@@ -115,38 +197,38 @@ libdcp::rgb_to_xyz (shared_ptr<const Image> rgb, shared_ptr<const LUT> lut_in, s
                double x, y, z;
        } d;
 
+       double const * lut_in = conversion.in()->lut (12);
+       double const * lut_out = conversion.out()->lut (16);
+       boost::numeric::ublas::matrix<double> matrix = conversion.matrix ();
+
        int jn = 0;
        for (int y = 0; y < rgb->size().height; ++y) {
-               uint8_t* p = rgb->data()[0] + y * rgb->stride()[0];
+               uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb->data()[0] + y * rgb->stride()[0]);
                for (int x = 0; x < rgb->size().width; ++x) {
 
-                       /* In gamma LUT (converting 8-bit input to 12-bit) */
-                       s.r = lut_in->lut()[*p++ << 4];
-                       s.g = lut_in->lut()[*p++ << 4];
-                       s.b = lut_in->lut()[*p++ << 4];
-                       
+                       /* In gamma LUT (converting 16-bit to 12-bit) */
+                       s.r = lut_in[*p++ >> 4];
+                       s.g = lut_in[*p++ >> 4];
+                       s.b = lut_in[*p++ >> 4];
+
                        /* RGB to XYZ Matrix */
-                       d.x = ((s.r * colour_matrix[0][0]) +
-                              (s.g * colour_matrix[0][1]) +
-                              (s.b * colour_matrix[0][2]));
-                       
-                       d.y = ((s.r * colour_matrix[1][0]) +
-                              (s.g * colour_matrix[1][1]) +
-                              (s.b * colour_matrix[1][2]));
-                       
-                       d.z = ((s.r * colour_matrix[2][0]) +
-                              (s.g * colour_matrix[2][1]) +
-                              (s.b * colour_matrix[2][2]));
+                       d.x = ((s.r * matrix(0, 0)) + (s.g * matrix(0, 1)) + (s.b * matrix(0, 2)));
+                       d.y = ((s.r * matrix(1, 0)) + (s.g * matrix(1, 1)) + (s.b * matrix(1, 2)));
+                       d.z = ((s.r * matrix(2, 0)) + (s.g * matrix(2, 1)) + (s.b * matrix(2, 2)));
                        
                        /* DCI companding */
                        d.x = d.x * DCI_COEFFICIENT * 65535;
                        d.y = d.y * DCI_COEFFICIENT * 65535;
                        d.z = d.z * DCI_COEFFICIENT * 65535;
+
+                       DCP_ASSERT (d.x >= 0 && d.x < 65536);
+                       DCP_ASSERT (d.y >= 0 && d.y < 65536);
+                       DCP_ASSERT (d.z >= 0 && d.z < 65536);
                        
                        /* Out gamma LUT */
-                       xyz->data(0)[jn] = lut_out->lut()[(int) d.x] * 4096;
-                       xyz->data(1)[jn] = lut_out->lut()[(int) d.y] * 4096;
-                       xyz->data(2)[jn] = lut_out->lut()[(int) d.z] * 4096;
+                       xyz->data(0)[jn] = lut_out[int(rint(d.x))] * 4095;
+                       xyz->data(1)[jn] = lut_out[int(rint(d.y))] * 4095;
+                       xyz->data(2)[jn] = lut_out[int(rint(d.z))] * 4095;
 
                        ++jn;
                }
@@ -154,3 +236,27 @@ libdcp::rgb_to_xyz (shared_ptr<const Image> rgb, shared_ptr<const LUT> lut_in, s
 
        return xyz;
 }
+
+
+/** Image must be packed RGB 16:16:16, 48bpp, 16R, 16G, 16B, with the 2-byte value for each R/G/B component stored as little-endian;
+ *  i.e. AV_PIX_FMT_RGB48LE.
+ */
+shared_ptr<dcp::XYZFrame>
+dcp::xyz_to_xyz (shared_ptr<const Image> xyz_16)
+{
+       shared_ptr<XYZFrame> xyz_12 (new XYZFrame (xyz_16->size ()));
+
+       int jn = 0;
+       for (int y = 0; y < xyz_16->size().height; ++y) {
+               uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (xyz_16->data()[0] + y * xyz_16->stride()[0]);
+               for (int x = 0; x < xyz_16->size().width; ++x) {
+                       /* Truncate 16-bit to 12-bit */
+                       xyz_12->data(0)[jn] = *p++ >> 4;
+                       xyz_12->data(1)[jn] = *p++ >> 4;
+                       xyz_12->data(2)[jn] = *p++ >> 4;
+                       ++jn;
+               }
+       }
+       
+       return xyz_12;
+}