ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
root/radiance/ray/src/common/ccolor.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/common/ccolor.c (file contents):
Revision 3.1 by greg, Fri Feb 18 00:40:25 2011 UTC vs.
Revision 3.12 by greg, Thu Jan 4 01:55:42 2024 UTC

# Line 6 | Line 6 | static const char RCSid[] = "$Id$";
6   */
7  
8   #include <stdio.h>
9 + #include <stdlib.h>
10   #include <math.h>
11   #include "ccolor.h"
12  
13 + #undef frand
14 + #define frand() (rand()*(1./(RAND_MAX+.5)))
15  
16 < C_COLOR         c_dfcolor = C_DEFCOLOR;
16 >                                        /* Sharp primary matrix */
17 > float   XYZtoSharp[3][3] = {
18 >        { 1.2694, -0.0988, -0.1706},
19 >        {-0.8364,  1.8006,  0.0357},
20 >        { 0.0297, -0.0315,  1.0018}
21 > };
22 >                                        /* inverse Sharp primary matrix */
23 > float   XYZfromSharp[3][3] = {
24 >        { 0.8156,  0.0472,  0.1372},
25 >        { 0.3791,  0.5769,  0.0440},
26 >        {-0.0123,  0.0167,  0.9955}
27 > };
28  
29 + const C_COLOR   c_dfcolor = C_DEFCOLOR;
30 +
31 + const C_CHROMA  c_dfchroma = 49750;     /* c_encodeChroma(&c_dfcolor) */
32 +
33                                  /* CIE 1931 Standard Observer curves */
34 < static C_COLOR  cie_xf = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY|C_CSEFF,
34 > const C_COLOR   c_x31 = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY|C_CSEFF,
35                          {14,42,143,435,1344,2839,3483,3362,2908,1954,956,
36                          320,49,93,633,1655,2904,4334,5945,7621,9163,10263,
37                          10622,10026,8544,6424,4479,2835,1649,874,468,227,
38                          114,58,29,14,7,3,2,1,0}, 106836L, .467, .368, 362.230
39                          };
40 < static C_COLOR  cie_yf = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY|C_CSEFF,
40 > const C_COLOR   c_y31 = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY|C_CSEFF,
41                          {0,1,4,12,40,116,230,380,600,910,1390,2080,3230,
42                          5030,7100,8620,9540,9950,9950,9520,8700,7570,6310,
43                          5030,3810,2650,1750,1070,610,320,170,82,41,21,10,
44                          5,2,1,1,0,0}, 106856L, .398, .542, 493.525
45                          };
46 < static C_COLOR  cie_zf = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY|C_CSEFF,
46 > const C_COLOR   c_z31 = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY|C_CSEFF,
47                          {65,201,679,2074,6456,13856,17471,17721,16692,
48                          12876,8130,4652,2720,1582,782,422,203,87,39,21,17,
49                          11,8,3,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0},
50                          106770L, .147, .077, 54.363
51                          };
52                                  /* Derived CIE 1931 Primaries (imaginary) */
53 < static C_COLOR  cie_xp = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY,
53 > static const C_COLOR    cie_xp = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY,
54                          {-174,-198,-195,-197,-202,-213,-235,-272,-333,
55                          -444,-688,-1232,-2393,-4497,-6876,-6758,-5256,
56                          -3100,-815,1320,3200,4782,5998,6861,7408,7754,
# Line 40 | Line 58 | static C_COLOR cie_xp = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C
58                          8336,8336,8336,8336,8336,8336},
59                          127424L, 1., .0,
60                          };
61 < static C_COLOR  cie_yp = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY,
61 > static const C_COLOR    cie_yp = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY,
62                          {-451,-431,-431,-430,-427,-417,-399,-366,-312,
63                          -204,57,691,2142,4990,8810,9871,9122,7321,5145,
64                          3023,1123,-473,-1704,-2572,-3127,-3474,-3704,
# Line 48 | Line 66 | static C_COLOR cie_yp = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C
66                          -4066,-4066,-4066,-4066,-4066,-4066},
67                          -23035L, .0, 1.,
68                          };
69 < static C_COLOR  cie_zp = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY,
69 > static const C_COLOR    cie_zp = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C_CSXY,
70                          {4051,4054,4052,4053,4054,4056,4059,4064,4071,
71                          4074,4056,3967,3677,2933,1492,313,-440,-795,
72                          -904,-918,-898,-884,-869,-863,-855,-855,-851,
# Line 57 | Line 75 | static C_COLOR cie_zp = { 1, NULL, C_CDSPEC|C_CSSPEC|C
75                          36057L, .0, .0,
76                          };
77  
78 +
79 + /* convert to sharpened RGB color for low-error operations */
80 + void
81 + c_toSharpRGB(C_COLOR *cin, double cieY, float cout[3])
82 + {
83 +        double  xyz[3];
84 +
85 +        c_ccvt(cin, C_CSXY);
86 +
87 +        xyz[0] = cin->cx/cin->cy * cieY;
88 +        xyz[1] = cieY;
89 +        xyz[2] = (1. - cin->cx - cin->cy)/cin->cy * cieY;
90 +
91 +        cout[0] = XYZtoSharp[0][0]*xyz[0] + XYZtoSharp[0][1]*xyz[1] +
92 +                                XYZtoSharp[0][2]*xyz[2];
93 +        cout[1] = XYZtoSharp[1][0]*xyz[0] + XYZtoSharp[1][1]*xyz[1] +
94 +                                XYZtoSharp[1][2]*xyz[2];
95 +        cout[2] = XYZtoSharp[2][0]*xyz[0] + XYZtoSharp[2][1]*xyz[1] +
96 +                                XYZtoSharp[2][2]*xyz[2];
97 + }
98 +
99 + /* convert back from sharpened RGB color */
100 + double
101 + c_fromSharpRGB(float cin[3], C_COLOR *cout)
102 + {
103 +        double  xyz[3], sf;
104 +
105 +        xyz[1] = XYZfromSharp[1][0]*cin[0] + XYZfromSharp[1][1]*cin[1] +
106 +                                XYZfromSharp[1][2]*cin[2];
107 +        if (xyz[1] <= 1e-6) {
108 +                *cout = c_dfcolor;      /* punting, here... */
109 +                return xyz[1];
110 +        }
111 +        xyz[0] = XYZfromSharp[0][0]*cin[0] + XYZfromSharp[0][1]*cin[1] +
112 +                                XYZfromSharp[0][2]*cin[2];
113 +        xyz[2] = XYZfromSharp[2][0]*cin[0] + XYZfromSharp[2][1]*cin[1] +
114 +                                XYZfromSharp[2][2]*cin[2];
115 +        
116 +        sf = 1./(xyz[0] + xyz[1] + xyz[2]);
117 +
118 +        cout->cx = xyz[0] * sf;
119 +        cout->cy = xyz[1] * sf;
120 +        cout->flags = C_CDXY|C_CSXY;
121 +        
122 +        return(xyz[1]);
123 + }
124 +
125 + /* assign arbitrary spectrum and return Y value */
126 + double
127 + c_sset(C_COLOR *clr, double wlmin, double wlmax, const float spec[], int nwl)
128 + {
129 +        double  yval, scale;
130 +        float   va[C_CNSS];
131 +        int     i, pos, n, imax, wl;
132 +        double  wl0, wlstep;
133 +        double  boxpos, boxstep;
134 +                                        /* check arguments */
135 +        if ((nwl <= 1) | (spec == NULL) | (wlmin >= C_CMAXWL) |
136 +                        (wlmax <= C_CMINWL) | (wlmin >= wlmax))
137 +                return(0.);
138 +        wlstep = (wlmax - wlmin)/(nwl-1.);
139 +        while (wlmin < C_CMINWL) {
140 +                wlmin += wlstep;
141 +                --nwl; ++spec;
142 +        }
143 +        while (wlmax > C_CMAXWL) {
144 +                wlmax -= wlstep;
145 +                --nwl;
146 +        }
147 +        if ((nwl <= 1) | (wlmin >= wlmax))
148 +                return(0.);
149 +        imax = nwl;                     /* box filter if necessary */
150 +        boxpos = 0;
151 +        boxstep = 1;
152 +        if (wlstep < C_CWLI) {
153 +                imax = (wlmax - wlmin)/C_CWLI + 1e-7;
154 +                boxpos = (wlmin - C_CMINWL)/C_CWLI;
155 +                boxstep = wlstep/C_CWLI;
156 +                wlstep = C_CWLI;
157 +        }
158 +        scale = 0.;                     /* get values and maximum */
159 +        yval = 0.;
160 +        pos = 0;
161 +        for (i = 0; i < imax; i++) {
162 +                va[i] = 0.; n = 0;
163 +                while (boxpos < i+.5 && pos < nwl) {
164 +                        va[i] += spec[pos++];
165 +                        n++;
166 +                        boxpos += boxstep;
167 +                }
168 +                if (n > 1)
169 +                        va[i] /= (double)n;
170 +                if (va[i] > scale)
171 +                        scale = va[i];
172 +                else if (va[i] < -scale)
173 +                        scale = -va[i];
174 +                yval += va[i] * c_y31.ssamp[i];
175 +        }
176 +        if (scale <= 1e-7)
177 +                return(0.);
178 +        yval /= (double)c_y31.ssum;
179 +        scale = C_CMAXV / scale;
180 +        clr->ssum = 0;                  /* convert to our spacing */
181 +        wl0 = wlmin;
182 +        pos = 0;
183 +        for (i = 0, wl = C_CMINWL; i < C_CNSS; i++, wl += C_CWLI)
184 +                if ((wl < wlmin) | (wl > wlmax))
185 +                        clr->ssamp[i] = 0;
186 +                else {
187 +                        while (wl0 + wlstep < wl+.01) {
188 +                                wl0 += wlstep;
189 +                                pos++;
190 +                        }
191 +                        if ((wl+.01 >= wl0) & (wl-.01 <= wl0))
192 +                                clr->ssamp[i] = scale*va[pos] + frand();
193 +                        else            /* interpolate if necessary */
194 +                                clr->ssamp[i] = frand() + scale / wlstep *
195 +                                                ( va[pos]*(wl0+wlstep - wl) +
196 +                                                        va[pos+1]*(wl - wl0) );
197 +                        clr->ssum += clr->ssamp[i];
198 +                }
199 +        clr->flags = C_CDSPEC|C_CSSPEC;
200 +        return(yval);
201 + }
202 +
203 +
204 + /* check if colors are equivalent */
205 + int
206 + c_equiv(C_COLOR *c1, C_COLOR *c2)
207 + {
208 +        long    thresh;
209 +        int     i;
210 +
211 +        if (c1 == c2)
212 +                return(1);
213 +        c_ccvt(c1, C_CSXY);             /* first check chromaticities */
214 +        c_ccvt(c2, C_CSXY);
215 +        if (fabs(c1->cx - c2->cx) + fabs(c1->cy - c2->cy) > .015)
216 +                return(0);              /* mismatch means definitely different */
217 +        if (c1->flags & c2->flags & C_CDXY)
218 +                return(1);              /* done if both defined as (x,y) */
219 +        c_ccvt(c1, C_CSSPEC);           /* else compare spectra */
220 +        c_ccvt(c2, C_CSSPEC);
221 +        thresh = C_CMAXV/200*(c1->ssum + c2->ssum);
222 +        for (i = 0; i < C_CNSS; i++)
223 +                if (labs(c1->ssamp[i]*c2->ssum - c2->ssamp[i]*c1->ssum) > thresh)
224 +                        return(0);
225 +        return(1);
226 + }
227 +
228 +
229   /* check if color is grey */
230   int
231   c_isgrey(C_COLOR *clr)
# Line 77 | Line 246 | c_ccvt(C_COLOR *clr, int fl)
246          double  x, y, z;
247          int     i;
248  
249 <        fl &= ~clr->flags;                      /* ignore what's done */
250 <        if (!fl)                                /* everything's done! */
249 >        fl &= ~clr->flags;              /* ignore what's done */
250 >        if (!fl)                        /* everything's done! */
251                  return;
252          if (!(clr->flags & (C_CSXY|C_CSSPEC))) {
253 <                *clr = c_dfcolor;               /* nothing was set! */
253 >                *clr = c_dfcolor;       /* nothing was set! */
254                  return;
255          }
256          if (fl & C_CSXY) {              /* cspec -> cxy */
257                  x = y = z = 0.;
258                  for (i = 0; i < C_CNSS; i++) {
259 <                        x += cie_xf.ssamp[i] * clr->ssamp[i];
260 <                        y += cie_yf.ssamp[i] * clr->ssamp[i];
261 <                        z += cie_zf.ssamp[i] * clr->ssamp[i];
259 >                        x += c_x31.ssamp[i] * clr->ssamp[i];
260 >                        y += c_y31.ssamp[i] * clr->ssamp[i];
261 >                        z += c_z31.ssamp[i] * clr->ssamp[i];
262                  }
263 <                x /= (double)cie_xf.ssum;
264 <                y /= (double)cie_yf.ssum;
265 <                z /= (double)cie_zf.ssum;
263 >                x /= (double)c_x31.ssum;
264 >                y /= (double)c_y31.ssum;
265 >                z /= (double)c_z31.ssum;
266                  z += x + y;
267 <                clr->cx = x / z;
268 <                clr->cy = y / z;
267 >                if (z > 1e-6) {
268 >                        clr->cx = x / z;
269 >                        clr->cy = y / z;
270 >                } else
271 >                        clr->cx = clr->cy = 1./3.;
272                  clr->flags |= C_CSXY;
273 <        } else if (fl & C_CSSPEC) {     /* cxy -> cspec */
273 >        }
274 >        if (fl & C_CSSPEC) {            /* cxy -> cspec */
275                  x = clr->cx;
276                  y = clr->cy;
277                  z = 1. - x - y;
278                  clr->ssum = 0;
279                  for (i = 0; i < C_CNSS; i++) {
280                          clr->ssamp[i] = x*cie_xp.ssamp[i] + y*cie_yp.ssamp[i]
281 <                                        + z*cie_zp.ssamp[i] + .5;
281 >                                        + z*cie_zp.ssamp[i] + frand();
282                          if (clr->ssamp[i] < 0)          /* out of gamut! */
283                                  clr->ssamp[i] = 0;
284                          else
# Line 117 | Line 290 | c_ccvt(C_COLOR *clr, int fl)
290                  if (clr->flags & C_CSSPEC) {            /* from spectrum */
291                          y = 0.;
292                          for (i = 0; i < C_CNSS; i++)
293 <                                y += cie_yf.ssamp[i] * clr->ssamp[i];
294 <                        clr->eff = C_CLPWM * y / clr->ssum;
293 >                                y += c_y31.ssamp[i] * clr->ssamp[i];
294 >                        clr->eff = C_CLPWM * y / (clr->ssum + 0.0001);
295                  } else /* clr->flags & C_CSXY */ {      /* from (x,y) */
296 <                        clr->eff = clr->cx*cie_xf.eff + clr->cy*cie_yf.eff +
297 <                                        (1. - clr->cx - clr->cy)*cie_zf.eff;
296 >                        clr->eff = clr->cx*c_x31.eff + clr->cy*c_y31.eff +
297 >                                        (1. - clr->cx - clr->cy)*c_z31.eff;
298                  }
299                  clr->flags |= C_CSEFF;
300          }
301   }
302  
303 < /* mix two colors according to weights given -- cres can be c1 or c2 */
303 > /* mix two colors according to weights given -- cres may be c1 or c2 */
304   void
305   c_cmix(C_COLOR *cres, double w1, C_COLOR *c1, double w2, C_COLOR *c2)
306   {
307          double  scale;
135 –        float   cmix[C_CNSS];
308          int     i;
309  
310 +        if (w1 == 0) {
311 +                *cres = *c2;
312 +                return;
313 +        }
314 +        if (w2 == 0) {
315 +                *cres = *c1;
316 +                return;
317 +        }
318          if ((c1->flags|c2->flags) & C_CDSPEC) {         /* spectral mixing */
319 +                float   cmix[C_CNSS];
320 +
321                  c_ccvt(c1, C_CSSPEC|C_CSEFF);
322                  c_ccvt(c2, C_CSSPEC|C_CSEFF);
323 +                if (c1->ssum*c2->ssum == 0) {
324 +                        *cres = c_dfcolor;
325 +                        return;
326 +                }
327                  w1 /= c1->eff*c1->ssum;
328                  w2 /= c2->eff*c2->ssum;
329                  scale = 0.;
# Line 145 | Line 331 | c_cmix(C_COLOR *cres, double w1, C_COLOR *c1, double w
331                          cmix[i] = w1*c1->ssamp[i] + w2*c2->ssamp[i];
332                          if (cmix[i] > scale)
333                                  scale = cmix[i];
334 +                        else if (cmix[i] < -scale)
335 +                                scale = -cmix[i];
336                  }
337                  scale = C_CMAXV / scale;
338                  cres->ssum = 0;
339                  for (i = 0; i < C_CNSS; i++)
340 <                        cres->ssum += cres->ssamp[i] = scale*cmix[i] + .5;
340 >                        cres->ssum += cres->ssamp[i] = scale*cmix[i] + frand();
341                  cres->flags = C_CDSPEC|C_CSSPEC;
342          } else {                                        /* CIE xy mixing */
343                  c_ccvt(c1, C_CSXY);
# Line 168 | Line 356 | c_cmix(C_COLOR *cres, double w1, C_COLOR *c1, double w
356          }
357   }
358  
359 + /* multiply two colors -- cres may be c1 or c2 */
360 + double
361 + c_cmult(C_COLOR *cres, C_COLOR *c1, double y1, C_COLOR *c2, double y2)
362 + {
363 +        double  yres;
364 +        int     i;
365 +
366 +        if ((c1->flags|c2->flags) & C_CDSPEC) {
367 +                long    cmix[C_CNSS], cmax = 0;         /* spectral multiply */
368 +
369 +                c_ccvt(c1, C_CSSPEC|C_CSEFF);
370 +                c_ccvt(c2, C_CSSPEC|C_CSEFF);
371 +                for (i = 0; i < C_CNSS; i++) {
372 +                        cmix[i] = c1->ssamp[i] * c2->ssamp[i];
373 +                        if (cmix[i] > cmax)
374 +                                cmax = cmix[i];
375 +                        else if (cmix[i] < -cmax)
376 +                                cmax = -cmix[i];
377 +                }
378 +                cmax /= C_CMAXV;
379 +                if (!cmax) {
380 +                        *cres = c_dfcolor;
381 +                        return(0.);
382 +                }
383 +                cres->ssum = 0;
384 +                for (i = 0; i < C_CNSS; i++)
385 +                        cres->ssum += cres->ssamp[i] = cmix[i] / cmax;
386 +                cres->flags = C_CDSPEC|C_CSSPEC;
387 +
388 +                c_ccvt(cres, C_CSEFF);                  /* below is correct */
389 +                yres = y1 * y2 * c_y31.ssum * C_CLPWM /
390 +                        (c1->eff*c1->ssum * c2->eff*c2->ssum) *
391 +                        cres->eff*( cres->ssum*(double)cmax +
392 +                                                C_CNSS/2.0*(cmax-1) );
393 +        } else {
394 +                float   rgb1[3], rgb2[3];               /* CIE xy multiply */
395 +
396 +                c_toSharpRGB(c1, y1, rgb1);
397 +                c_toSharpRGB(c2, y2, rgb2);
398 +                
399 +                rgb2[0] *= rgb1[0]; rgb2[1] *= rgb1[1]; rgb2[2] *= rgb1[2];
400 +
401 +                yres = c_fromSharpRGB(rgb2, cres);
402 +        }
403 +        return(yres);
404 + }
405 +
406   #define C1              3.741832e-16    /* W-m^2 */
407   #define C2              1.4388e-2       /* m-K */
408  
409   #define bbsp(l,t)       (C1/((l)*(l)*(l)*(l)*(l)*(exp(C2/((t)*(l)))-1.)))
410 < #define bblm(t)         (C2/5./(t))
410 > #define bblm(t)         (C2*0.2/(t))
411  
412   /* set black body spectrum */
413   int
# Line 192 | Line 427 | c_bbtemp(C_COLOR *clr, double tk)
427          clr->ssum = 0;
428          for (i = 0; i < C_CNSS; i++) {
429                  wl = (C_CMINWL + i*C_CWLI)*1e-9;
430 <                clr->ssum += clr->ssamp[i] = sf*bbsp(wl,tk) + .5;
430 >                clr->ssum += clr->ssamp[i] = sf*bbsp(wl,tk) + frand();
431          }
432          clr->flags = C_CDSPEC|C_CSSPEC;
433          return(1);
# Line 202 | Line 437 | c_bbtemp(C_COLOR *clr, double tk)
437   #undef  C2
438   #undef  bbsp
439   #undef  bblm
440 +
441 + #define UV_NORMF        410.
442 +
443 + /* encode (x,y) chromaticity */
444 + C_CHROMA
445 + c_encodeChroma(C_COLOR *clr)
446 + {
447 +        double  df;
448 +        int     ub, vb;
449 +
450 +        c_ccvt(clr, C_CSXY);
451 +        df = UV_NORMF/(-2.*clr->cx + 12.*clr->cy + 3.);
452 +        ub = 4.*clr->cx*df + frand();
453 +        if (ub > 0xff) ub = 0xff;
454 +        else ub *= (ub > 0);
455 +        vb = 9.*clr->cy*df + frand();
456 +        if (vb > 0xff) vb = 0xff;
457 +        else vb *= (vb > 0);
458 +
459 +        return(vb<<8 | ub);
460 + }
461 +
462 + /* decode (x,y) chromaticity */
463 + void
464 + c_decodeChroma(C_COLOR *cres, C_CHROMA ccode)
465 + {
466 +        double  up = (ccode & 0xff)*(1./UV_NORMF);
467 +        double  vp = (ccode>>8 & 0xff)*(1./UV_NORMF);
468 +        double  df = 1./(6.*up - 16.*vp + 12.);
469 +
470 +        cres->cx = 9.*up * df;
471 +        cres->cy = 4.*vp * df;
472 +        cres->flags = C_CDXY|C_CSXY;
473 + }
474 +
475 + #undef  UV_NORMF

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines