cal/cal/xyz_rgb.cal

{ RCSid $Id: xyz_rgb.cal,v 1.5 2012/03/20 16:24:06 greg Exp $ }
{
        Convert between XYZ and RGB coordinates.

        2/17/95

        Be sure that CIE_x_r, etc. definitions are consistent with
        those in ray/src/common/color.h.
}

CIE_Radiance(i) = select(i, 0.640,0.330, 0.290,0.600, 0.150,0.060, 1/3,1/3);
CIE_Sharp(i) = select(i, 0.6898,0.3206, 0.0736,0.9003, 0.1166,0.0374, 1/3,1/3);
CIE_Adobe(i) = select(i, 0.640,0.330, 0.210,0.710, 0.150,0.060, 0.3127,0.3290);
CIE_RIMM(i) = select(i, 0.7347,0.2653, 0.1596,0.8404, 0.0366,0.0001, 0.3457,0.3585);
CIE_709(i) = select(i, 0.640,0.330, 0.300,0.600, 0.150,0.060, 0.3127,0.3290);
CIE_P3(i) = select(i, 0.680,0.320, 0.265,0.690, 0.150,0.060, 0.314,0.351);
CIE_2020(i) = select(i, 0.708,0.292, 0.170,0.797, 0.131,0.046, 0.3127,0.3290);

CIE_pri(i) = CIE_Radiance(i);

{*** The whole calculation is based on the CIE (x,y) chromaticities below ***}

CIE_x_r =       CIE_pri(1);
CIE_y_r =       CIE_pri(2);
CIE_x_g =       CIE_pri(3);
CIE_y_g =       CIE_pri(4);
CIE_x_b =       CIE_pri(5);
CIE_y_b =       CIE_pri(6);
CIE_x_w =       CIE_pri(7);
CIE_y_w =       CIE_pri(8);

WHTEFFICACY :   179. ;          { luminous efficacy of uniform white light }

{ Derived constants }

CIE_D =         CIE_x_r*(CIE_y_g - CIE_y_b) +
                                CIE_x_g*(CIE_y_b - CIE_y_r) +
                                CIE_x_b*(CIE_y_r - CIE_y_g) ;

CIE_C_rD =      (1./CIE_y_w) *  ( CIE_x_w*(CIE_y_g - CIE_y_b) -
                                  CIE_y_w*(CIE_x_g - CIE_x_b) +
                                  CIE_x_g*CIE_y_b - CIE_x_b*CIE_y_g     ) ;

CIE_C_gD =      (1./CIE_y_w) *  ( CIE_x_w*(CIE_y_b - CIE_y_r) -
                                  CIE_y_w*(CIE_x_b - CIE_x_r) -
                                  CIE_x_r*CIE_y_b + CIE_x_b*CIE_y_r     ) ;

CIE_C_bD =      (1./CIE_y_w) *  ( CIE_x_w*(CIE_y_r - CIE_y_g) -
                                  CIE_y_w*(CIE_x_r - CIE_x_g) +
                                  CIE_x_r*CIE_y_g - CIE_x_g*CIE_y_r     ) ;

{ Convert CIE XYZ coordinates to RGB }

XYZ2RGB(i,j) = select(i*3+j+1,
        (CIE_y_g - CIE_y_b - CIE_x_b*CIE_y_g + CIE_y_b*CIE_x_g)/CIE_C_rD,
        (CIE_x_b - CIE_x_g - CIE_x_b*CIE_y_g + CIE_x_g*CIE_y_b)/CIE_C_rD,
        (CIE_x_g*CIE_y_b - CIE_x_b*CIE_y_g)/CIE_C_rD,
        (CIE_y_b - CIE_y_r - CIE_y_b*CIE_x_r + CIE_y_r*CIE_x_b)/CIE_C_gD,
        (CIE_x_r - CIE_x_b - CIE_x_r*CIE_y_b + CIE_x_b*CIE_y_r)/CIE_C_gD,
        (CIE_x_b*CIE_y_r - CIE_x_r*CIE_y_b)/CIE_C_gD,
        (CIE_y_r - CIE_y_g - CIE_y_r*CIE_x_g + CIE_y_g*CIE_x_r)/CIE_C_bD,
        (CIE_x_g - CIE_x_r - CIE_x_g*CIE_y_r + CIE_x_r*CIE_y_g)/CIE_C_bD,
        (CIE_x_r*CIE_y_g - CIE_x_g*CIE_y_r)/CIE_C_bD
);

noneg(x) : if(x, x, 0);

R(X,Y,Z) =      noneg(XYZ2RGB(0,0)*X + XYZ2RGB(0,1)*Y + XYZ2RGB(0,2)*Z);
G(X,Y,Z) =      noneg(XYZ2RGB(1,0)*X + XYZ2RGB(1,1)*Y + XYZ2RGB(1,2)*Z);
B(X,Y,Z) =      noneg(XYZ2RGB(2,0)*X + XYZ2RGB(2,1)*Y + XYZ2RGB(2,2)*Z);

{ Convert RGB to CIE XYZ coordinates }

RGB2XYZ(i,j) = select(i*3+j+1,
        CIE_x_r*CIE_C_rD/CIE_D,CIE_x_g*CIE_C_gD/CIE_D,CIE_x_b*CIE_C_bD/CIE_D,
        CIE_y_r*CIE_C_rD/CIE_D,CIE_y_g*CIE_C_gD/CIE_D,CIE_y_b*CIE_C_bD/CIE_D,
        (1.-CIE_x_r-CIE_y_r)*CIE_C_rD/CIE_D,
        (1.-CIE_x_g-CIE_y_g)*CIE_C_gD/CIE_D,
        (1.-CIE_x_b-CIE_y_b)*CIE_C_bD/CIE_D
);

X(R,G,B) =      RGB2XYZ(0,0)*R + RGB2XYZ(0,1)*G + RGB2XYZ(0,2)*B;
Y(R,G,B) =      RGB2XYZ(1,0)*R + RGB2XYZ(1,1)*G + RGB2XYZ(1,2)*B;
Z(R,G,B) =      RGB2XYZ(2,0)*R + RGB2XYZ(2,1)*G + RGB2XYZ(2,2)*B;

{ Convert spectral radiance in watts/sr/m^2 to luminance in cd/m^2 }

luminance(r,g,b) = WHTEFFICACY * Y(r,g,b) ;
Revision:	1.6
Committed:	Tue Jun 18 20:07:46 2013 UTC (10 years, 10 months ago) by greg
Branch:	MAIN
CVS Tags:	rad5R4, rad5R2, rad4R2P2, rad5R0, rad5R1, rad4R2, rad4R2P1, rad5R3, HEAD
Changes since 1.5:	+2 -1 lines
Log Message:	Added Rec. 2020 color primaries
#	User	Rev	Content
1	greg	1.6	{ RCSid $Id: xyz_rgb.cal,v 1.5 2012/03/20 16:24:06 greg Exp $ }
2	greg	1.1	{
3			Convert between XYZ and RGB coordinates.
4
5			2/17/95
6
7			Be sure that CIE_x_r, etc. definitions are consistent with
8			those in ray/src/common/color.h.
9			}
10
11	greg	1.4	CIE_Radiance(i) = select(i, 0.640,0.330, 0.290,0.600, 0.150,0.060, 1/3,1/3);
12			CIE_Sharp(i) = select(i, 0.6898,0.3206, 0.0736,0.9003, 0.1166,0.0374, 1/3,1/3);
13			CIE_Adobe(i) = select(i, 0.640,0.330, 0.210,0.710, 0.150,0.060, 0.3127,0.3290);
14			CIE_RIMM(i) = select(i, 0.7347,0.2653, 0.1596,0.8404, 0.0366,0.0001, 0.3457,0.3585);
15			CIE_709(i) = select(i, 0.640,0.330, 0.300,0.600, 0.150,0.060, 0.3127,0.3290);
16	greg	1.5	CIE_P3(i) = select(i, 0.680,0.320, 0.265,0.690, 0.150,0.060, 0.314,0.351);
17	greg	1.6	CIE_2020(i) = select(i, 0.708,0.292, 0.170,0.797, 0.131,0.046, 0.3127,0.3290);
18	greg	1.4
19			CIE_pri(i) = CIE_Radiance(i);
20	greg	1.2
21	greg	1.1	{* The whole calculation is based on the CIE (x,y) chromaticities below *}
22
23	greg	1.3	CIE_x_r = CIE_pri(1);
24			CIE_y_r = CIE_pri(2);
25			CIE_x_g = CIE_pri(3);
26			CIE_y_g = CIE_pri(4);
27			CIE_x_b = CIE_pri(5);
28			CIE_y_b = CIE_pri(6);
29			CIE_x_w = CIE_pri(7);
30			CIE_y_w = CIE_pri(8);
31	greg	1.1
32			WHTEFFICACY : 179. ; { luminous efficacy of uniform white light }
33
34			{ Derived constants }
35
36	greg	1.2	CIE_D = CIE_x_r*(CIE_y_g - CIE_y_b) +
37	greg	1.1	CIE_x_g*(CIE_y_b - CIE_y_r) +
38			CIE_x_b*(CIE_y_r - CIE_y_g) ;
39
40	greg	1.2	CIE_C_rD = (1./CIE_y_w) * ( CIE_x_w*(CIE_y_g - CIE_y_b) -
41	greg	1.1	CIE_y_w*(CIE_x_g - CIE_x_b) +
42			CIE_x_gCIE_y_b - CIE_x_bCIE_y_g ) ;
43
44	greg	1.2	CIE_C_gD = (1./CIE_y_w) * ( CIE_x_w*(CIE_y_b - CIE_y_r) -
45	greg	1.1	CIE_y_w*(CIE_x_b - CIE_x_r) -
46			CIE_x_rCIE_y_b + CIE_x_bCIE_y_r ) ;
47
48	greg	1.2	CIE_C_bD = (1./CIE_y_w) * ( CIE_x_w*(CIE_y_r - CIE_y_g) -
49	greg	1.1	CIE_y_w*(CIE_x_r - CIE_x_g) +
50			CIE_x_rCIE_y_g - CIE_x_gCIE_y_r ) ;
51
52			{ Convert CIE XYZ coordinates to RGB }
53
54	greg	1.2	XYZ2RGB(i,j) = select(i*3+j+1,
55	greg	1.1	(CIE_y_g - CIE_y_b - CIE_x_bCIE_y_g + CIE_y_bCIE_x_g)/CIE_C_rD,
56			(CIE_x_b - CIE_x_g - CIE_x_bCIE_y_g + CIE_x_gCIE_y_b)/CIE_C_rD,
57			(CIE_x_gCIE_y_b - CIE_x_bCIE_y_g)/CIE_C_rD,
58			(CIE_y_b - CIE_y_r - CIE_y_bCIE_x_r + CIE_y_rCIE_x_b)/CIE_C_gD,
59			(CIE_x_r - CIE_x_b - CIE_x_rCIE_y_b + CIE_x_bCIE_y_r)/CIE_C_gD,
60			(CIE_x_bCIE_y_r - CIE_x_rCIE_y_b)/CIE_C_gD,
61			(CIE_y_r - CIE_y_g - CIE_y_rCIE_x_g + CIE_y_gCIE_x_r)/CIE_C_bD,
62			(CIE_x_g - CIE_x_r - CIE_x_gCIE_y_r + CIE_x_rCIE_y_g)/CIE_C_bD,
63			(CIE_x_rCIE_y_g - CIE_x_gCIE_y_r)/CIE_C_bD
64			);
65
66			noneg(x) : if(x, x, 0);
67
68	greg	1.2	R(X,Y,Z) = noneg(XYZ2RGB(0,0)X + XYZ2RGB(0,1)Y + XYZ2RGB(0,2)*Z);
69			G(X,Y,Z) = noneg(XYZ2RGB(1,0)X + XYZ2RGB(1,1)Y + XYZ2RGB(1,2)*Z);
70			B(X,Y,Z) = noneg(XYZ2RGB(2,0)X + XYZ2RGB(2,1)Y + XYZ2RGB(2,2)*Z);
71	greg	1.1
72			{ Convert RGB to CIE XYZ coordinates }
73
74	greg	1.2	RGB2XYZ(i,j) = select(i*3+j+1,
75	greg	1.1	CIE_x_rCIE_C_rD/CIE_D,CIE_x_gCIE_C_gD/CIE_D,CIE_x_b*CIE_C_bD/CIE_D,
76			CIE_y_rCIE_C_rD/CIE_D,CIE_y_gCIE_C_gD/CIE_D,CIE_y_b*CIE_C_bD/CIE_D,
77			(1.-CIE_x_r-CIE_y_r)*CIE_C_rD/CIE_D,
78			(1.-CIE_x_g-CIE_y_g)*CIE_C_gD/CIE_D,
79			(1.-CIE_x_b-CIE_y_b)*CIE_C_bD/CIE_D
80			);
81
82	greg	1.2	X(R,G,B) = RGB2XYZ(0,0)R + RGB2XYZ(0,1)G + RGB2XYZ(0,2)*B;
83			Y(R,G,B) = RGB2XYZ(1,0)R + RGB2XYZ(1,1)G + RGB2XYZ(1,2)*B;
84			Z(R,G,B) = RGB2XYZ(2,0)R + RGB2XYZ(2,1)G + RGB2XYZ(2,2)*B;
85	greg	1.1
86			{ Convert spectral radiance in watts/sr/m^2 to luminance in cd/m^2 }
87
88			luminance(r,g,b) = WHTEFFICACY * Y(r,g,b) ;