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

Comparing ray/src/common/spec_rgb.c (file contents):
Revision 2.6 by greg, Wed Oct 2 11:05:18 1996 UTC vs.
Revision 2.23 by greg, Fri May 20 02:06:38 2011 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 <stdio.h>
14 + #include <string.h>
15   #include "color.h"
16  
17 + #define CEPS    1e-4                    /* color epsilon */
18  
19 < RGBPRIMS  stdprims = STDPRIMS;          /* standard primary chromaticities */
19 > #define CEQ(v1,v2)      ((v1) <= (v2)+CEPS && (v2) <= (v1)+CEPS)
20  
21 + #define XYEQ(c1,c2)     (CEQ((c1)[CIEX],(c2)[CIEX]) && CEQ((c1)[CIEY],(c2)[CIEY]))
22 +
23 +
24 + RGBPRIMS  stdprims = STDPRIMS;  /* standard primary chromaticities */
25 +
26 + COLOR  cblack = BLKCOLOR;               /* global black color */
27 + COLOR  cwhite = WHTCOLOR;               /* global white color */
28 +
29 + float  xyneu[2] = {1./3., 1./3.};       /* neutral xy chromaticities */
30 +
31   /*
32   *      The following table contains the CIE tristimulus integrals
33   *  for X, Y, and Z.  The table is cumulative, so that
# Line 23 | Line 38 | RGBPRIMS  stdprims = STDPRIMS;         /* standard primary ch
38   #define  INCWL          10              /* wavelength increment */
39   #define  NINC           40              /* # of values */
40  
41 < static BYTE  chroma[3][NINC] = {
41 > static uby8  chroma[3][NINC] = {
42          {                                                       /* X */
43                  0,   0,   0,   2,   6,   13,  22,  30,  36,  41,
44                  42,  43,  43,  44,  46,  52,  60,  71,  87,  106,
# Line 42 | Line 57 | static BYTE  chroma[3][NINC] = {
57          }
58   };
59  
60 < COLORMAT  xyz2rgbmat = {                /* XYZ to RGB */
60 > COLORMAT  xyz2rgbmat = {                /* XYZ to RGB (no white balance) */
61          {(CIE_y_g - CIE_y_b - CIE_x_b*CIE_y_g + CIE_y_b*CIE_x_g)/CIE_C_rD,
62           (CIE_x_b - CIE_x_g - CIE_x_b*CIE_y_g + CIE_x_g*CIE_y_b)/CIE_C_rD,
63           (CIE_x_g*CIE_y_b - CIE_x_b*CIE_y_g)/CIE_C_rD},
# Line 54 | Line 69 | COLORMAT  xyz2rgbmat = {               /* XYZ to RGB */
69           (CIE_x_r*CIE_y_g - CIE_x_g*CIE_y_r)/CIE_C_bD}
70   };
71  
72 < COLORMAT  rgb2xyzmat = {                /* RGB to XYZ */
72 > COLORMAT  rgb2xyzmat = {                /* RGB to XYZ (no white balance) */
73          {CIE_x_r*CIE_C_rD/CIE_D,CIE_x_g*CIE_C_gD/CIE_D,CIE_x_b*CIE_C_bD/CIE_D},
74          {CIE_y_r*CIE_C_rD/CIE_D,CIE_y_g*CIE_C_gD/CIE_D,CIE_y_b*CIE_C_bD/CIE_D},
75          {(1.-CIE_x_r-CIE_y_r)*CIE_C_rD/CIE_D,
# Line 62 | Line 77 | COLORMAT  rgb2xyzmat = {               /* RGB to XYZ */
77           (1.-CIE_x_b-CIE_y_b)*CIE_C_bD/CIE_D}
78   };
79  
80 + COLORMAT  vkmat = {             /* Sharp primary matrix */
81 +        { 1.2694, -0.0988, -0.1706},
82 +        {-0.8364,  1.8006,  0.0357},
83 +        { 0.0297, -0.0315,  1.0018}
84 + };
85  
86 + COLORMAT  ivkmat = {            /* inverse Sharp primary matrix */
87 +        { 0.8156,  0.0472,  0.1372},
88 +        { 0.3791,  0.5769,  0.0440},
89 +        {-0.0123,  0.0167,  0.9955}
90 + };
91  
92 < spec_rgb(col, s, e)             /* compute RGB color from spectral range */
93 < COLOR  col;
94 < int  s, e;
92 >
93 > void
94 > spec_rgb(                       /* compute RGB color from spectral range */
95 > COLOR  col,
96 > int  s,
97 > int  e
98 > )
99   {
100          COLOR  ciecolor;
101  
# Line 75 | Line 104 | int  s, e;
104   }
105  
106  
107 < spec_cie(col, s, e)             /* compute a color from a spectral range */
108 < COLOR  col;             /* returned color */
109 < int  s, e;              /* starting and ending wavelengths */
107 > void
108 > spec_cie(                       /* compute a color from a spectral range */
109 > COLOR  col,             /* returned color */
110 > int  s,                 /* starting and ending wavelengths */
111 > int  e
112 > )
113   {
114          register int  i, d, r;
115          
# Line 109 | Line 141 | int  s, e;             /* starting and ending wavelengths */
141   }
142  
143  
144 < colortrans(c2, mat, c1)         /* convert c1 by mat and put into c2 */
145 < register COLORMAT  mat;
146 < register COLOR  c1, c2;
144 > void
145 > cie_rgb(                        /* convert CIE color to standard RGB */
146 > COLOR   rgb,
147 > COLOR  xyz
148 > )
149   {
150 <        static float  cout[3];
150 >        colortrans(rgb, xyz2rgbmat, xyz);
151 >        clipgamut(rgb, xyz[CIEY], CGAMUT_LOWER, cblack, cwhite);
152 > }
153  
154 +
155 + int
156 + clipgamut(                      /* clip to gamut cube */
157 + COLOR  col,
158 + double  brt,
159 + int  gamut,
160 + COLOR  lower,
161 + COLOR  upper
162 + )
163 + {
164 +        int  rflags = 0;
165 +        double  brtmin, brtmax, v, vv;
166 +        COLOR  cgry;
167 +        register int  i;
168 +                                        /* check for no check */
169 +        if (gamut == 0) return(0);
170 +                                        /* check brightness limits */
171 +        brtmin = 1./3.*(lower[0]+lower[1]+lower[2]);
172 +        if (gamut & CGAMUT_LOWER && brt < brtmin) {
173 +                copycolor(col, lower);
174 +                return(CGAMUT_LOWER);
175 +        }
176 +        brtmax = 1./3.*(upper[0]+upper[1]+upper[2]);
177 +        if (gamut & CGAMUT_UPPER && brt > brtmax) {
178 +                copycolor(col, upper);
179 +                return(CGAMUT_UPPER);
180 +        }
181 +                                        /* compute equivalent grey */
182 +        v = (brt - brtmin)/(brtmax - brtmin);
183 +        for (i = 0; i < 3; i++)
184 +                cgry[i] = v*upper[i] + (1.-v)*lower[i];
185 +        vv = 1.;                        /* check each limit */
186 +        for (i = 0; i < 3; i++)
187 +                if (gamut & CGAMUT_LOWER && col[i] < lower[i]) {
188 +                        v = (lower[i] - cgry[i])/(col[i] - cgry[i]);
189 +                        if (v < vv) vv = v;
190 +                        rflags |= CGAMUT_LOWER;
191 +                } else if (gamut & CGAMUT_UPPER && col[i] > upper[i]) {
192 +                        v = (upper[i] - cgry[i])/(col[i] - cgry[i]);
193 +                        if (v < vv) vv = v;
194 +                        rflags |= CGAMUT_UPPER;
195 +                }
196 +        if (rflags)                     /* desaturate to cube face */
197 +                for (i = 0; i < 3; i++)
198 +                        col[i] = vv*col[i] + (1.-vv)*cgry[i];
199 +        return(rflags);
200 + }
201 +
202 +
203 + void
204 + colortrans(                     /* convert c1 by mat and put into c2 */
205 + register COLOR  c2,
206 + register COLORMAT  mat,
207 + register COLOR  c1
208 + )
209 + {
210 +        COLOR   cout;
211 +
212          cout[0] = mat[0][0]*c1[0] + mat[0][1]*c1[1] + mat[0][2]*c1[2];
213          cout[1] = mat[1][0]*c1[0] + mat[1][1]*c1[1] + mat[1][2]*c1[2];
214          cout[2] = mat[2][0]*c1[0] + mat[2][1]*c1[1] + mat[2][2]*c1[2];
215 <        if((c2[0] = cout[0]) < 0.) c2[0] = 0.;
216 <        if((c2[1] = cout[1]) < 0.) c2[1] = 0.;
123 <        if((c2[2] = cout[2]) < 0.) c2[2] = 0.;
215 >
216 >        copycolor(c2, cout);
217   }
218  
219  
220 < multcolormat(m3, m2, m1)        /* multiply m1 by m2 and put into m3 */
221 < COLORMAT  m1, m2, m3;           /* m3 can be either m1 or m2 w/o harm */
220 > void
221 > multcolormat(                   /* multiply m1 by m2 and put into m3 */
222 > COLORMAT  m3,                   /* m3 can be either m1 or m2 w/o harm */
223 > COLORMAT  m2,
224 > COLORMAT  m1
225 > )
226   {
227          COLORMAT  mt;
228          register int  i, j;
# Line 139 | Line 236 | COLORMAT  m1, m2, m3;          /* m3 can be either m1 or m2 w/
236   }
237  
238  
239 < compxyz2rgbmat(mat, pr)         /* compute conversion from CIE to RGB space */
240 < COLORMAT  mat;
241 < register RGBPRIMS  pr;
239 > int
240 > colorprimsOK(                   /* are color primaries reasonable? */
241 > RGBPRIMS  pr
242 > )
243   {
244 +        int     i, j;
245 +        
246 +        for (i = 0; i < 3; i++) {
247 +                if ((pr[i][CIEX] <= -1.) | (pr[i][CIEY] <= -1.))
248 +                        return(0);
249 +                if ((pr[i][CIEX] >= 2.) | (pr[i][CIEY] >= 2.))
250 +                        return(0);
251 +                if (pr[i][CIEX] + pr[i][CIEY] <= -1.)
252 +                        return(0);
253 +                if (pr[i][CIEX] + pr[i][CIEY] >= 2.)
254 +                        return(0);
255 +        }
256 +        if ((pr[3][CIEX] <= 0.) | (pr[3][CIEX] >= 1.) |
257 +                        (pr[3][CIEY] <= 0.) | (pr[3][CIEY] >= 1.))
258 +                return(0);
259 +        for (i = 0; i < 4; i++)
260 +                for (j = i+1; j < 4; j++)
261 +                        if (CEQ(pr[i][CIEX],pr[j][CIEX]) &&
262 +                                        CEQ(pr[i][CIEY],pr[j][CIEY]))
263 +                                return(0);
264 +        return(1);
265 + }
266 +
267 +
268 +
269 + int
270 + compxyz2rgbmat(                 /* compute conversion from CIE to RGB space */
271 + COLORMAT  mat,
272 + register RGBPRIMS  pr
273 + )
274 + {
275          double  C_rD, C_gD, C_bD;
276  
277          if (pr == stdprims) {   /* can use xyz2rgbmat */
278                  cpcolormat(mat, xyz2rgbmat);
279 <                return;
279 >                return(1);
280          }
281 +        if (CEQ(pr[WHT][CIEX],0.) | CEQ(pr[WHT][CIEY],0.))
282 +                return(0);
283          C_rD = (1./pr[WHT][CIEY]) *
284                          ( pr[WHT][CIEX]*(pr[GRN][CIEY] - pr[BLU][CIEY]) -
285                            pr[WHT][CIEY]*(pr[GRN][CIEX] - pr[BLU][CIEX]) +
286                    pr[GRN][CIEX]*pr[BLU][CIEY] - pr[BLU][CIEX]*pr[GRN][CIEY] ) ;
287 +        if (CEQ(C_rD,0.))
288 +                return(0);
289          C_gD = (1./pr[WHT][CIEY]) *
290                          ( pr[WHT][CIEX]*(pr[BLU][CIEY] - pr[RED][CIEY]) -
291                            pr[WHT][CIEY]*(pr[BLU][CIEX] - pr[RED][CIEX]) -
292                    pr[RED][CIEX]*pr[BLU][CIEY] + pr[BLU][CIEX]*pr[RED][CIEY] ) ;
293 +        if (CEQ(C_gD,0.))
294 +                return(0);
295          C_bD = (1./pr[WHT][CIEY]) *
296                          ( pr[WHT][CIEX]*(pr[RED][CIEY] - pr[GRN][CIEY]) -
297                            pr[WHT][CIEY]*(pr[RED][CIEX] - pr[GRN][CIEX]) +
298                    pr[RED][CIEX]*pr[GRN][CIEY] - pr[GRN][CIEX]*pr[RED][CIEY] ) ;
299 <
299 >        if (CEQ(C_bD,0.))
300 >                return(0);
301          mat[0][0] = (pr[GRN][CIEY] - pr[BLU][CIEY] -
302                          pr[BLU][CIEX]*pr[GRN][CIEY] +
303                          pr[BLU][CIEY]*pr[GRN][CIEX])/C_rD ;
# Line 186 | Line 322 | register RGBPRIMS  pr;
322                          pr[RED][CIEX]*pr[GRN][CIEY])/C_bD ;
323          mat[2][2] = (pr[RED][CIEX]*pr[GRN][CIEY] -
324                          pr[GRN][CIEX]*pr[RED][CIEY])/C_bD ;
325 +        return(1);
326   }
327  
328  
329 < comprgb2xyzmat(mat, pr)         /* compute conversion from RGB to CIE space */
330 < COLORMAT  mat;
331 < register RGBPRIMS  pr;
329 > int
330 > comprgb2xyzmat(                 /* compute conversion from RGB to CIE space */
331 > COLORMAT  mat,
332 > register RGBPRIMS  pr
333 > )
334   {
335          double  C_rD, C_gD, C_bD, D;
336  
337          if (pr == stdprims) {   /* can use rgb2xyzmat */
338                  cpcolormat(mat, rgb2xyzmat);
339 <                return;
339 >                return(1);
340          }
341 +        if (CEQ(pr[WHT][CIEX],0.) | CEQ(pr[WHT][CIEY],0.))
342 +                return(0);
343          C_rD = (1./pr[WHT][CIEY]) *
344                          ( pr[WHT][CIEX]*(pr[GRN][CIEY] - pr[BLU][CIEY]) -
345                            pr[WHT][CIEY]*(pr[GRN][CIEX] - pr[BLU][CIEX]) +
# Line 214 | Line 355 | register RGBPRIMS  pr;
355          D = pr[RED][CIEX]*(pr[GRN][CIEY] - pr[BLU][CIEY]) +
356                          pr[GRN][CIEX]*(pr[BLU][CIEY] - pr[RED][CIEY]) +
357                          pr[BLU][CIEX]*(pr[RED][CIEY] - pr[GRN][CIEY]) ;
358 +        if (CEQ(D,0.))
359 +                return(0);
360          mat[0][0] = pr[RED][CIEX]*C_rD/D;
361          mat[0][1] = pr[GRN][CIEX]*C_gD/D;
362          mat[0][2] = pr[BLU][CIEX]*C_bD/D;
# Line 223 | Line 366 | register RGBPRIMS  pr;
366          mat[2][0] = (1.-pr[RED][CIEX]-pr[RED][CIEY])*C_rD/D;
367          mat[2][1] = (1.-pr[GRN][CIEX]-pr[GRN][CIEY])*C_gD/D;
368          mat[2][2] = (1.-pr[BLU][CIEX]-pr[BLU][CIEY])*C_bD/D;
369 +        return(1);
370   }
371  
372  
373 < comprgb2rgbmat(mat, pr1, pr2)   /* compute conversion from RGB1 to RGB2 */
374 < COLORMAT  mat;
375 < RGBPRIMS  pr1, pr2;
373 > int
374 > comprgb2rgbmat(                 /* compute conversion from RGB1 to RGB2 */
375 > COLORMAT  mat,
376 > RGBPRIMS  pr1,
377 > RGBPRIMS  pr2
378 > )
379   {
380          COLORMAT  pr1toxyz, xyztopr2;
381  
# Line 236 | Line 383 | RGBPRIMS  pr1, pr2;
383                  mat[0][0] = mat[1][1] = mat[2][2] = 1.0;
384                  mat[0][1] = mat[0][2] = mat[1][0] =
385                  mat[1][2] = mat[2][0] = mat[2][1] = 0.0;
386 <                return;
386 >                return(1);
387          }
388 <        comprgb2xyzmat(pr1toxyz, pr1);
389 <        compxyz2rgbmat(xyztopr2, pr2);
388 >        if (!comprgb2xyzmat(pr1toxyz, pr1))
389 >                return(0);
390 >        if (!compxyz2rgbmat(xyztopr2, pr2))
391 >                return(0);
392                                  /* combine transforms */
393          multcolormat(mat, pr1toxyz, xyztopr2);
394 +        return(1);
395 + }
396 +
397 +
398 + int
399 + compxyzWBmat(                   /* CIE von Kries transform from wht1 to wht2 */
400 + COLORMAT  mat,
401 + float  wht1[2],
402 + float  wht2[2]
403 + )
404 + {
405 +        COLOR   cw1, cw2;
406 +        if (XYEQ(wht1,wht2)) {
407 +                mat[0][0] = mat[1][1] = mat[2][2] = 1.0;
408 +                mat[0][1] = mat[0][2] = mat[1][0] =
409 +                mat[1][2] = mat[2][0] = mat[2][1] = 0.0;
410 +                return(1);
411 +        }
412 +        if (CEQ(wht1[CIEX],0.) | CEQ(wht1[CIEY],0.))
413 +                return(0);
414 +        cw1[RED] = wht1[CIEX]/wht1[CIEY];
415 +        cw1[GRN] = 1.;
416 +        cw1[BLU] = (1. - wht1[CIEX] - wht1[CIEY])/wht1[CIEY];
417 +        colortrans(cw1, vkmat, cw1);
418 +        if (CEQ(wht2[CIEX],0.) | CEQ(wht2[CIEY],0.))
419 +                return(0);
420 +        cw2[RED] = wht2[CIEX]/wht2[CIEY];
421 +        cw2[GRN] = 1.;
422 +        cw2[BLU] = (1. - wht2[CIEX] - wht2[CIEY])/wht2[CIEY];
423 +        colortrans(cw2, vkmat, cw2);
424 +        if (CEQ(cw1[RED],0.) | CEQ(cw1[GRN],0.) | CEQ(cw1[BLU],0.))
425 +                return(0);
426 +        mat[0][0] = cw2[RED]/cw1[RED];
427 +        mat[1][1] = cw2[GRN]/cw1[GRN];
428 +        mat[2][2] = cw2[BLU]/cw1[BLU];
429 +        mat[0][1] = mat[0][2] = mat[1][0] =
430 +        mat[1][2] = mat[2][0] = mat[2][1] = 0.0;
431 +        multcolormat(mat, vkmat, mat);
432 +        multcolormat(mat, mat, ivkmat);
433 +        return(1);
434 + }
435 +
436 +
437 + int
438 + compxyz2rgbWBmat(               /* von Kries conversion from CIE to RGB space */
439 + COLORMAT  mat,
440 + RGBPRIMS  pr
441 + )
442 + {
443 +        COLORMAT        wbmat;
444 +
445 +        if (!compxyz2rgbmat(mat, pr))
446 +                return(0);
447 +        if (XYEQ(pr[WHT],xyneu))
448 +                return(1);
449 +        if (!compxyzWBmat(wbmat, xyneu, pr[WHT]))
450 +                return(0);
451 +        multcolormat(mat, wbmat, mat);
452 +        return(1);
453 + }
454 +
455 + int
456 + comprgb2xyzWBmat(               /* von Kries conversion from RGB to CIE space */
457 + COLORMAT  mat,
458 + RGBPRIMS  pr
459 + )
460 + {
461 +        COLORMAT        wbmat;
462 +        
463 +        if (!comprgb2xyzmat(mat, pr))
464 +                return(0);
465 +        if (XYEQ(pr[WHT],xyneu))
466 +                return(1);
467 +        if (!compxyzWBmat(wbmat, pr[WHT], xyneu))
468 +                return(0);
469 +        multcolormat(mat, mat, wbmat);
470 +        return(1);
471 + }
472 +
473 + int
474 + comprgb2rgbWBmat(               /* von Kries conversion from RGB1 to RGB2 */
475 + COLORMAT  mat,
476 + RGBPRIMS  pr1,
477 + RGBPRIMS  pr2
478 + )
479 + {
480 +        COLORMAT  pr1toxyz, xyztopr2, wbmat;
481 +
482 +        if (pr1 == pr2) {
483 +                mat[0][0] = mat[1][1] = mat[2][2] = 1.0;
484 +                mat[0][1] = mat[0][2] = mat[1][0] =
485 +                mat[1][2] = mat[2][0] = mat[2][1] = 0.0;
486 +                return(1);
487 +        }
488 +        if (!comprgb2xyzmat(pr1toxyz, pr1))
489 +                return(0);
490 +        if (!compxyzWBmat(wbmat, pr1[WHT], pr2[WHT]))
491 +                return(0);
492 +        if (!compxyz2rgbmat(xyztopr2, pr2))
493 +                return(0);
494 +                                /* combine transforms */
495 +        multcolormat(mat, pr1toxyz, wbmat);
496 +        multcolormat(mat, mat, xyztopr2);
497 +        return(1);
498   }

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