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root/radiance/ray/src/common/spec_rgb.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/common/spec_rgb.c (file contents):
Revision 2.4 by greg, Thu Jul 7 15:21:25 1994 UTC vs.
Revision 2.12 by greg, Tue Feb 25 02:47:22 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1990 Regents of the University of California */
2
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6
4   /*
5   * Convert colors and spectral ranges.
6 + * Added von Kries white-balance calculations 10/01 (GW).
7 + *
8 + * Externals declared in color.h
9   */
10  
11 + #include "copyright.h"
12 +
13   #include "color.h"
14 + #include <string.h>
15  
16 + #define CEPS    1e-4                    /* color epsilon */
17 +
18 + #define CEQ(v1,v2)      ((v1) <= (v2)+CEPS && (v2) <= (v1)+CEPS)
19 +
20 + #define XYEQ(c1,c2)     (CEQ((c1)[CIEX],(c2)[CIEX]) && CEQ((c1)[CIEY],(c2)[CIEY]))
21 +
22 +
23 + RGBPRIMS  stdprims = STDPRIMS;  /* standard primary chromaticities */
24 +
25 + COLOR  cblack = BLKCOLOR;               /* global black color */
26 + COLOR  cwhite = WHTCOLOR;               /* global white color */
27 +
28 + float  xyneu[2] = {1./3., 1./3.};       /* neutral xy chromaticities */
29 +
30   /*
31   *      The following table contains the CIE tristimulus integrals
32   *  for X, Y, and Z.  The table is cumulative, so that
# Line 39 | Line 56 | static BYTE  chroma[3][NINC] = {
56          }
57   };
58  
59 < static float  xyz2rgbmat[3][3] = {      /* XYZ to RGB */
59 > COLORMAT  xyz2rgbmat = {                /* XYZ to RGB (no white balance) */
60          {(CIE_y_g - CIE_y_b - CIE_x_b*CIE_y_g + CIE_y_b*CIE_x_g)/CIE_C_rD,
61           (CIE_x_b - CIE_x_g - CIE_x_b*CIE_y_g + CIE_x_g*CIE_y_b)/CIE_C_rD,
62           (CIE_x_g*CIE_y_b - CIE_x_b*CIE_y_g)/CIE_C_rD},
# Line 51 | Line 68 | static float  xyz2rgbmat[3][3] = {     /* XYZ to RGB */
68           (CIE_x_r*CIE_y_g - CIE_x_g*CIE_y_r)/CIE_C_bD}
69   };
70  
71 < static float  rgb2xyzmat[3][3] = {      /* RGB to XYZ */
71 > COLORMAT  rgb2xyzmat = {                /* RGB to XYZ (no white balance) */
72          {CIE_x_r*CIE_C_rD/CIE_D,CIE_x_g*CIE_C_gD/CIE_D,CIE_x_b*CIE_C_bD/CIE_D},
73          {CIE_y_r*CIE_C_rD/CIE_D,CIE_y_g*CIE_C_gD/CIE_D,CIE_y_b*CIE_C_bD/CIE_D},
74          {(1.-CIE_x_r-CIE_y_r)*CIE_C_rD/CIE_D,
# Line 59 | Line 76 | static float  rgb2xyzmat[3][3] = {     /* RGB to XYZ */
76           (1.-CIE_x_b-CIE_y_b)*CIE_C_bD/CIE_D}
77   };
78  
79 + COLORMAT  vkmat = {             /* Sharp primary matrix */
80 +        { 1.2694, -0.0988, -0.1706},
81 +        {-0.8364,  1.8006,  0.0357},
82 +        { 0.0297, -0.0315,  1.0018}
83 + };
84  
85 + COLORMAT  ivkmat = {            /* inverse Sharp primary matrix */
86 +        { 0.8156,  0.0472,  0.1372},
87 +        { 0.3791,  0.5769,  0.0440},
88 +        {-0.0123,  0.0167,  0.9955}
89 + };
90  
91 +
92 + void
93   spec_rgb(col, s, e)             /* compute RGB color from spectral range */
94   COLOR  col;
95   int  s, e;
# Line 72 | Line 101 | int  s, e;
101   }
102  
103  
104 + void
105   spec_cie(col, s, e)             /* compute a color from a spectral range */
106   COLOR  col;             /* returned color */
107   int  s, e;              /* starting and ending wavelengths */
# Line 84 | Line 114 | int  s, e;             /* starting and ending wavelengths */
114  
115          e -= STARTWL;
116          if (e <= s) {
117 <                col[RED] = col[GRN] = col[BLU] = 0.0;
117 >                col[CIEX] = col[CIEY] = col[CIEZ] = 0.0;
118                  return;
119          }
120          if (e >= INCWL*(NINC - 1))
# Line 100 | Line 130 | int  s, e;             /* starting and ending wavelengths */
130          for (i = 0; i < 3; i++)
131                  col[i] -= chroma[i][d]*(INCWL - r) - chroma[i][d + 1]*r;
132  
133 <        col[RED] = (col[RED] + 0.5) / (256*INCWL);
134 <        col[GRN] = (col[GRN] + 0.5) / (256*INCWL);
135 <        col[BLU] = (col[BLU] + 0.5) / (256*INCWL);
133 >        col[CIEX] = (col[CIEX] + 0.5) * (1./(256*INCWL));
134 >        col[CIEY] = (col[CIEY] + 0.5) * (1./(256*INCWL));
135 >        col[CIEZ] = (col[CIEZ] + 0.5) * (1./(256*INCWL));
136   }
137  
138  
139 < cie_rgb(rgbcolor, ciecolor)             /* convert CIE to RGB */
140 < register COLOR  rgbcolor, ciecolor;
139 > void
140 > cie_rgb(rgb, xyz)               /* convert CIE color to standard RGB */
141 > COLOR   rgb;
142 > COLOR  xyz;
143   {
144 <        register int  i;
144 >        colortrans(rgb, xyz2rgbmat, xyz);
145 >        clipgamut(rgb, xyz[CIEY], CGAMUT_LOWER, cblack, cwhite);
146 > }
147  
148 <        for (i = 0; i < 3; i++) {
149 <                rgbcolor[i] =   xyz2rgbmat[i][0]*ciecolor[0] +
150 <                                xyz2rgbmat[i][1]*ciecolor[1] +
151 <                                xyz2rgbmat[i][2]*ciecolor[2] ;
152 <                if (rgbcolor[i] < 0.0)
153 <                        rgbcolor[i] = 0.0;
148 >
149 > int
150 > clipgamut(col, brt, gamut, lower, upper)        /* clip to gamut cube */
151 > COLOR  col;
152 > double  brt;
153 > int  gamut;
154 > COLOR  lower, upper;
155 > {
156 >        int  rflags = 0;
157 >        double  brtmin, brtmax, v, vv;
158 >        COLOR  cgry;
159 >        register int  i;
160 >                                        /* check for no check */
161 >        if (gamut == 0) return(0);
162 >                                        /* check brightness limits */
163 >        brtmin = 1./3.*(lower[0]+lower[1]+lower[2]);
164 >        if (gamut & CGAMUT_LOWER && brt < brtmin) {
165 >                copycolor(col, lower);
166 >                return(CGAMUT_LOWER);
167          }
168 +        brtmax = 1./3.*(upper[0]+upper[1]+upper[2]);
169 +        if (gamut & CGAMUT_UPPER && brt > brtmax) {
170 +                copycolor(col, upper);
171 +                return(CGAMUT_UPPER);
172 +        }
173 +                                        /* compute equivalent grey */
174 +        v = (brt - brtmin)/(brtmax - brtmin);
175 +        for (i = 0; i < 3; i++)
176 +                cgry[i] = v*upper[i] + (1.-v)*lower[i];
177 +        vv = 1.;                        /* check each limit */
178 +        for (i = 0; i < 3; i++)
179 +                if (gamut & CGAMUT_LOWER && col[i] < lower[i]) {
180 +                        v = (lower[i]+CEPS - cgry[i])/(col[i] - cgry[i]);
181 +                        if (v < vv) vv = v;
182 +                        rflags |= CGAMUT_LOWER;
183 +                } else if (gamut & CGAMUT_UPPER && col[i] > upper[i]) {
184 +                        v = (upper[i]-CEPS - cgry[i])/(col[i] - cgry[i]);
185 +                        if (v < vv) vv = v;
186 +                        rflags |= CGAMUT_UPPER;
187 +                }
188 +        if (rflags)                     /* desaturate to cube face */
189 +                for (i = 0; i < 3; i++)
190 +                        col[i] = vv*col[i] + (1.-vv)*cgry[i];
191 +        return(rflags);
192   }
193  
194  
195 < rgb_cie(ciecolor, rgbcolor)             /* convert RGB to CIE */
196 < register COLOR  ciecolor, rgbcolor;
195 > void
196 > colortrans(c2, mat, c1)         /* convert c1 by mat and put into c2 */
197 > register COLOR  c2;
198 > register COLORMAT  mat;
199 > register COLOR  c1;
200   {
201 <        register int  i;
201 >        COLOR   cout;
202  
203 +        cout[0] = mat[0][0]*c1[0] + mat[0][1]*c1[1] + mat[0][2]*c1[2];
204 +        cout[1] = mat[1][0]*c1[0] + mat[1][1]*c1[1] + mat[1][2]*c1[2];
205 +        cout[2] = mat[2][0]*c1[0] + mat[2][1]*c1[1] + mat[2][2]*c1[2];
206 +
207 +        copycolor(c2, cout);
208 + }
209 +
210 +
211 + void
212 + multcolormat(m3, m2, m1)        /* multiply m1 by m2 and put into m3 */
213 + COLORMAT  m3;                   /* m3 can be either m1 or m2 w/o harm */
214 + COLORMAT  m2, m1;
215 + {
216 +        COLORMAT  mt;
217 +        register int  i, j;
218 +
219          for (i = 0; i < 3; i++)
220 <                ciecolor[i] =   rgb2xyzmat[i][0]*rgbcolor[0] +
221 <                                rgb2xyzmat[i][1]*rgbcolor[1] +
222 <                                rgb2xyzmat[i][2]*rgbcolor[2] ;
220 >                for (j = 0; j < 3; j++)
221 >                        mt[i][j] =      m1[i][0]*m2[0][j] +
222 >                                        m1[i][1]*m2[1][j] +
223 >                                        m1[i][2]*m2[2][j] ;
224 >        cpcolormat(m3, mt);
225 > }
226 >
227 >
228 > void
229 > compxyz2rgbmat(mat, pr)         /* compute conversion from CIE to RGB space */
230 > COLORMAT  mat;
231 > register RGBPRIMS  pr;
232 > {
233 >        double  C_rD, C_gD, C_bD;
234 >
235 >        if (pr == stdprims) {   /* can use xyz2rgbmat */
236 >                cpcolormat(mat, xyz2rgbmat);
237 >                return;
238 >        }
239 >        C_rD = (1./pr[WHT][CIEY]) *
240 >                        ( pr[WHT][CIEX]*(pr[GRN][CIEY] - pr[BLU][CIEY]) -
241 >                          pr[WHT][CIEY]*(pr[GRN][CIEX] - pr[BLU][CIEX]) +
242 >                  pr[GRN][CIEX]*pr[BLU][CIEY] - pr[BLU][CIEX]*pr[GRN][CIEY] ) ;
243 >        C_gD = (1./pr[WHT][CIEY]) *
244 >                        ( pr[WHT][CIEX]*(pr[BLU][CIEY] - pr[RED][CIEY]) -
245 >                          pr[WHT][CIEY]*(pr[BLU][CIEX] - pr[RED][CIEX]) -
246 >                  pr[RED][CIEX]*pr[BLU][CIEY] + pr[BLU][CIEX]*pr[RED][CIEY] ) ;
247 >        C_bD = (1./pr[WHT][CIEY]) *
248 >                        ( pr[WHT][CIEX]*(pr[RED][CIEY] - pr[GRN][CIEY]) -
249 >                          pr[WHT][CIEY]*(pr[RED][CIEX] - pr[GRN][CIEX]) +
250 >                  pr[RED][CIEX]*pr[GRN][CIEY] - pr[GRN][CIEX]*pr[RED][CIEY] ) ;
251 >
252 >        mat[0][0] = (pr[GRN][CIEY] - pr[BLU][CIEY] -
253 >                        pr[BLU][CIEX]*pr[GRN][CIEY] +
254 >                        pr[BLU][CIEY]*pr[GRN][CIEX])/C_rD ;
255 >        mat[0][1] = (pr[BLU][CIEX] - pr[GRN][CIEX] -
256 >                        pr[BLU][CIEX]*pr[GRN][CIEY] +
257 >                        pr[GRN][CIEX]*pr[BLU][CIEY])/C_rD ;
258 >        mat[0][2] = (pr[GRN][CIEX]*pr[BLU][CIEY] -
259 >                        pr[BLU][CIEX]*pr[GRN][CIEY])/C_rD ;
260 >        mat[1][0] = (pr[BLU][CIEY] - pr[RED][CIEY] -
261 >                        pr[BLU][CIEY]*pr[RED][CIEX] +
262 >                        pr[RED][CIEY]*pr[BLU][CIEX])/C_gD ;
263 >        mat[1][1] = (pr[RED][CIEX] - pr[BLU][CIEX] -
264 >                        pr[RED][CIEX]*pr[BLU][CIEY] +
265 >                        pr[BLU][CIEX]*pr[RED][CIEY])/C_gD ;
266 >        mat[1][2] = (pr[BLU][CIEX]*pr[RED][CIEY] -
267 >                        pr[RED][CIEX]*pr[BLU][CIEY])/C_gD ;
268 >        mat[2][0] = (pr[RED][CIEY] - pr[GRN][CIEY] -
269 >                        pr[RED][CIEY]*pr[GRN][CIEX] +
270 >                        pr[GRN][CIEY]*pr[RED][CIEX])/C_bD ;
271 >        mat[2][1] = (pr[GRN][CIEX] - pr[RED][CIEX] -
272 >                        pr[GRN][CIEX]*pr[RED][CIEY] +
273 >                        pr[RED][CIEX]*pr[GRN][CIEY])/C_bD ;
274 >        mat[2][2] = (pr[RED][CIEX]*pr[GRN][CIEY] -
275 >                        pr[GRN][CIEX]*pr[RED][CIEY])/C_bD ;
276 > }
277 >
278 >
279 > void
280 > comprgb2xyzmat(mat, pr)         /* compute conversion from RGB to CIE space */
281 > COLORMAT  mat;
282 > register RGBPRIMS  pr;
283 > {
284 >        double  C_rD, C_gD, C_bD, D;
285 >
286 >        if (pr == stdprims) {   /* can use rgb2xyzmat */
287 >                cpcolormat(mat, rgb2xyzmat);
288 >                return;
289 >        }
290 >        C_rD = (1./pr[WHT][CIEY]) *
291 >                        ( pr[WHT][CIEX]*(pr[GRN][CIEY] - pr[BLU][CIEY]) -
292 >                          pr[WHT][CIEY]*(pr[GRN][CIEX] - pr[BLU][CIEX]) +
293 >                  pr[GRN][CIEX]*pr[BLU][CIEY] - pr[BLU][CIEX]*pr[GRN][CIEY] ) ;
294 >        C_gD = (1./pr[WHT][CIEY]) *
295 >                        ( pr[WHT][CIEX]*(pr[BLU][CIEY] - pr[RED][CIEY]) -
296 >                          pr[WHT][CIEY]*(pr[BLU][CIEX] - pr[RED][CIEX]) -
297 >                  pr[RED][CIEX]*pr[BLU][CIEY] + pr[BLU][CIEX]*pr[RED][CIEY] ) ;
298 >        C_bD = (1./pr[WHT][CIEY]) *
299 >                        ( pr[WHT][CIEX]*(pr[RED][CIEY] - pr[GRN][CIEY]) -
300 >                          pr[WHT][CIEY]*(pr[RED][CIEX] - pr[GRN][CIEX]) +
301 >                  pr[RED][CIEX]*pr[GRN][CIEY] - pr[GRN][CIEX]*pr[RED][CIEY] ) ;
302 >        D = pr[RED][CIEX]*(pr[GRN][CIEY] - pr[BLU][CIEY]) +
303 >                        pr[GRN][CIEX]*(pr[BLU][CIEY] - pr[RED][CIEY]) +
304 >                        pr[BLU][CIEX]*(pr[RED][CIEY] - pr[GRN][CIEY]) ;
305 >        mat[0][0] = pr[RED][CIEX]*C_rD/D;
306 >        mat[0][1] = pr[GRN][CIEX]*C_gD/D;
307 >        mat[0][2] = pr[BLU][CIEX]*C_bD/D;
308 >        mat[1][0] = pr[RED][CIEY]*C_rD/D;
309 >        mat[1][1] = pr[GRN][CIEY]*C_gD/D;
310 >        mat[1][2] = pr[BLU][CIEY]*C_bD/D;
311 >        mat[2][0] = (1.-pr[RED][CIEX]-pr[RED][CIEY])*C_rD/D;
312 >        mat[2][1] = (1.-pr[GRN][CIEX]-pr[GRN][CIEY])*C_gD/D;
313 >        mat[2][2] = (1.-pr[BLU][CIEX]-pr[BLU][CIEY])*C_bD/D;
314 > }
315 >
316 >
317 > void
318 > comprgb2rgbmat(mat, pr1, pr2)   /* compute conversion from RGB1 to RGB2 */
319 > COLORMAT  mat;
320 > RGBPRIMS  pr1, pr2;
321 > {
322 >        COLORMAT  pr1toxyz, xyztopr2;
323 >
324 >        if (pr1 == pr2) {
325 >                mat[0][0] = mat[1][1] = mat[2][2] = 1.0;
326 >                mat[0][1] = mat[0][2] = mat[1][0] =
327 >                mat[1][2] = mat[2][0] = mat[2][1] = 0.0;
328 >                return;
329 >        }
330 >        comprgb2xyzmat(pr1toxyz, pr1);
331 >        compxyz2rgbmat(xyztopr2, pr2);
332 >                                /* combine transforms */
333 >        multcolormat(mat, pr1toxyz, xyztopr2);
334 > }
335 >
336 >
337 > void
338 > compxyzWBmat(mat, wht1, wht2)   /* CIE von Kries transform from wht1 to wht2 */
339 > COLORMAT  mat;
340 > float  wht1[2], wht2[2];
341 > {
342 >        COLOR   cw1, cw2;
343 >        if (XYEQ(wht1,wht2)) {
344 >                mat[0][0] = mat[1][1] = mat[2][2] = 1.0;
345 >                mat[0][1] = mat[0][2] = mat[1][0] =
346 >                mat[1][2] = mat[2][0] = mat[2][1] = 0.0;
347 >                return;
348 >        }
349 >        cw1[RED] = wht1[CIEX]/wht1[CIEY];
350 >        cw1[GRN] = 1.;
351 >        cw1[BLU] = (1. - wht1[CIEX] - wht1[CIEY])/wht1[CIEY];
352 >        colortrans(cw1, vkmat, cw1);
353 >        cw2[RED] = wht2[CIEX]/wht2[CIEY];
354 >        cw2[GRN] = 1.;
355 >        cw2[BLU] = (1. - wht2[CIEX] - wht2[CIEY])/wht2[CIEY];
356 >        colortrans(cw2, vkmat, cw2);
357 >        mat[0][0] = cw2[RED]/cw1[RED];
358 >        mat[1][1] = cw2[GRN]/cw1[GRN];
359 >        mat[2][2] = cw2[BLU]/cw1[BLU];
360 >        mat[0][1] = mat[0][2] = mat[1][0] =
361 >        mat[1][2] = mat[2][0] = mat[2][1] = 0.0;
362 >        multcolormat(mat, vkmat, mat);
363 >        multcolormat(mat, mat, ivkmat);
364 > }
365 >
366 >
367 > void
368 > compxyz2rgbWBmat(mat, pr)       /* von Kries conversion from CIE to RGB space */
369 > COLORMAT  mat;
370 > RGBPRIMS  pr;
371 > {
372 >        COLORMAT        wbmat;
373 >
374 >        compxyz2rgbmat(mat, pr);
375 >        if (XYEQ(pr[WHT],xyneu))
376 >                return;
377 >        compxyzWBmat(wbmat, xyneu, pr[WHT]);
378 >        multcolormat(mat, wbmat, mat);
379 > }
380 >
381 > void
382 > comprgb2xyzWBmat(mat, pr)       /* von Kries conversion from RGB to CIE space */
383 > COLORMAT  mat;
384 > RGBPRIMS  pr;
385 > {
386 >        COLORMAT        wbmat;
387 >        
388 >        comprgb2xyzmat(mat, pr);
389 >        if (XYEQ(pr[WHT],xyneu))
390 >                return;
391 >        compxyzWBmat(wbmat, pr[WHT], xyneu);
392 >        multcolormat(mat, mat, wbmat);
393 > }
394 >
395 > void
396 > comprgb2rgbWBmat(mat, pr1, pr2) /* von Kries conversion from RGB1 to RGB2 */
397 > COLORMAT  mat;
398 > RGBPRIMS  pr1, pr2;
399 > {
400 >        COLORMAT  pr1toxyz, xyztopr2, wbmat;
401 >
402 >        if (pr1 == pr2) {
403 >                mat[0][0] = mat[1][1] = mat[2][2] = 1.0;
404 >                mat[0][1] = mat[0][2] = mat[1][0] =
405 >                mat[1][2] = mat[2][0] = mat[2][1] = 0.0;
406 >                return;
407 >        }
408 >        comprgb2xyzmat(pr1toxyz, pr1);
409 >        compxyzWBmat(wbmat, pr1[WHT], pr2[WHT]);
410 >        compxyz2rgbmat(xyztopr2, pr2);
411 >                                /* combine transforms */
412 >        multcolormat(mat, pr1toxyz, wbmat);
413 >        multcolormat(mat, mat, xyztopr2);
414   }

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