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

Comparing ray/src/common/tonemap.c (file contents):
Revision 3.2 by greg, Tue Apr 15 20:04:43 1997 UTC vs.
Revision 3.47 by greg, Wed Apr 7 21:13:52 2021 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1997 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   * Tone mapping functions.
6   * See tonemap.h for detailed function descriptions.
7 + * Added von Kries white-balance calculations 10/01 (GW).
8 + *
9 + * Externals declared in tonemap.h
10   */
11  
12 + #include "copyright.h"
13 +
14   #include        <stdio.h>
15 + #include        <stdlib.h>
16   #include        <math.h>
17 + #include        <string.h>
18   #include        "tmprivat.h"
19   #include        "tmerrmsg.h"
20  
21   #define exp10(x)        exp(M_LN10*(x))
22  
23 < struct tmStruct *tmTop = NULL;          /* current tone mapping stack */
23 >                                        /* our list of conversion packages */
24 > struct tmPackage        *tmPkg[TM_MAXPKG];
25 > int     tmNumPkgs = 0;                  /* number of registered packages */
26  
27 +                                        /* luminance->brightness lookup */
28 + static TMbright         *tmFloat2BrtLUT = NULL;
29  
30 < int
23 < tmErrorReturn(func, err)                /* error return (with message) */
24 < char    *func;
25 < int     err;
26 < {
27 <        if (tmTop != NULL && tmTop->flags & TM_F_NOSTDERR)
28 <                return(err);
29 <        fputs(func, stderr);
30 <        fputs(": ", stderr);
31 <        fputs(tmErrorMessage[err], stderr);
32 <        fputs("!\n", stderr);
33 <        return(err);
34 < }
30 > #define tmCvLumLUfp(pf) tmFloat2BrtLUT[*(int32 *)(pf) >> 15]
31  
32  
33 < struct tmStruct *
34 < tmInit(flags, monpri, gamval)           /* initialize new tone mapping */
35 < int     flags;
36 < RGBPRIMP        monpri;
37 < double  gamval;
33 > TMstruct *
34 > tmInit(                                 /* initialize new tone mapping */
35 > int     flags,
36 > RGBPRIMP        monpri,
37 > double  gamval
38 > )
39   {
43 –        static char     funcName[] = "tmInit";
40          COLORMAT        cmat;
41 <        register struct tmStruct        *tmnew;
42 <        register int    i;
41 >        TMstruct        *tmnew;
42 >        int     i;
43                                                  /* allocate structure */
44 <        tmnew = (struct tmStruct *)malloc(sizeof(struct tmStruct));
44 >        tmnew = (TMstruct *)malloc(sizeof(TMstruct));
45          if (tmnew == NULL)
46                  return(NULL);
47  
48          tmnew->flags = flags & ~TM_F_UNIMPL;
49 +        if (tmnew->flags & TM_F_BW)
50 +                tmnew->flags &= ~TM_F_MESOPIC;
51                                                  /* set monitor transform */
52          if (monpri == NULL || monpri == stdprims || tmnew->flags & TM_F_BW) {
53                  tmnew->monpri = stdprims;
# Line 62 | Line 60 | double gamval;
60                  tmnew->clf[GRN] = cmat[1][1];
61                  tmnew->clf[BLU] = cmat[1][2];
62          }
65 –        tmnew->clfb[RED] = 256.*tmnew->clf[RED] + .5;
66 –        tmnew->clfb[GRN] = 256.*tmnew->clf[GRN] + .5;
67 –        tmnew->clfb[BLU] = 256.*tmnew->clf[BLU] + .5;
68 –        tmnew->clfb[EXP] = COLXS;
63                                                  /* set gamma value */
64          if (gamval < MINGAM)
65                  tmnew->mongam = DEFGAM;
66          else
67                  tmnew->mongam = gamval;
68 <        for (i = TM_GAMTSZ; i--; )
69 <                tmnew->gamb[i] = 256.*pow((i+.5)/TM_GAMTSZ, 1./tmnew->mongam);
68 >                                                /* set color divisors */
69 >        for (i = 0; i < 3; i++)
70 >                tmnew->cdiv[i] = TM_BRES*pow(tmnew->clf[i], 1./tmnew->mongam);
71 >
72                                                  /* set input transform */
73          tmnew->inppri = tmnew->monpri;
74          tmnew->cmat[0][0] = tmnew->cmat[1][1] = tmnew->cmat[2][2] =
75                          tmnew->inpsf = WHTEFFICACY;
80 –        tmnew->inpsfb = TM_BRTSCALE*log(tmnew->inpsf) + .5;
76          tmnew->cmat[0][1] = tmnew->cmat[0][2] = tmnew->cmat[1][0] =
77          tmnew->cmat[1][2] = tmnew->cmat[2][0] = tmnew->cmat[2][1] = 0.;
78 <        tmnew->flags &= ~TM_F_NEEDMAT;
79 <        tmnew->brmin = tmnew->brmax = 0;
78 >        tmnew->inpdat = NULL;
79 >        tmnew->hbrmin = 10; tmnew->hbrmax = -10;
80          tmnew->histo = NULL;
81 +        tmnew->mbrmin = 10; tmnew->mbrmax = -10;
82          tmnew->lumap = NULL;
83 <        tmnew->tmprev = NULL;
84 <
85 <        tmnew->flags |= TM_F_INITED;
86 <                                                /* make it current */
87 <        tmnew->tmprev = tmTop;
88 <        return(tmTop = tmnew);
83 >                                                /* zero private data */
84 >        for (i = TM_MAXPKG; i--; )
85 >                tmnew->pd[i] = NULL;
86 >        tmnew->lastError = TM_E_OK;
87 >        tmnew->lastFunc = "NoErr";
88 >                                                /* return new TMstruct */
89 >        return(tmnew);
90   }
91  
92  
93   int
94 < tmSetSpace(pri, sf)             /* set input color space for conversions */
95 < RGBPRIMP        pri;
96 < double  sf;
94 > tmSetSpace(                     /* set input color space for conversions */
95 > TMstruct        *tms,
96 > RGBPRIMP        pri,
97 > double  sf,
98 > MEM_PTR dat
99 > )
100   {
101 <        static char     funcName[] = "tmSetSpace";
102 <        register int    i, j;
101 >        static const char funcName[] = "tmSetSpace";
102 >        int     i, j;
103                                                  /* error check */
104 <        if (tmTop == NULL)
104 >        if (tms == NULL)
105                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
106          if (sf <= 1e-12)
107                  returnErr(TM_E_ILLEGAL);
108                                                  /* check if no change */
109 <        if (pri == tmTop->inppri && FEQ(sf, tmTop->inpsf))
109 >        if (pri == tms->inppri && FEQ(sf, tms->inpsf) && dat == tms->inpdat)
110                  returnOK;
111 <        tmTop->inppri = pri;                    /* let's set it */
112 <        tmTop->inpsf = sf;
113 <        tmTop->inpsfb = TM_BRTSCALE*log(sf) + (sf>=1. ? .5 : -.5);
111 >        tms->inppri = pri;                      /* let's set it */
112 >        tms->inpsf = sf;
113 >        tms->inpdat = dat;
114  
115 <        if (tmTop->flags & TM_F_BW) {           /* color doesn't matter */
116 <                tmTop->monpri = tmTop->inppri;          /* eliminate xform */
117 <                if (tmTop->inppri == TM_XYZPRIM) {
118 <                        tmTop->clf[CIEX] = tmTop->clf[CIEZ] = 0.;
119 <                        tmTop->clf[CIEY] = 1.;
120 <                        tmTop->clfb[CIEX] = tmTop->clfb[CIEZ] = 0;
121 <                        tmTop->clfb[CIEY] = 255;
115 >        if (tms->flags & TM_F_BW) {             /* color doesn't matter */
116 >                tms->monpri = tms->inppri;              /* eliminate xform */
117 >                if (tms->inppri == TM_XYZPRIM) {
118 >                        tms->clf[CIEX] = tms->clf[CIEZ] = 0.;
119 >                        tms->clf[CIEY] = 1.;
120                  } else {
121 <                        comprgb2xyzmat(tmTop->cmat, tmTop->monpri);
122 <                        tmTop->clf[RED] = tmTop->cmat[1][0];
123 <                        tmTop->clf[GRN] = tmTop->cmat[1][1];
124 <                        tmTop->clf[BLU] = tmTop->cmat[1][2];
121 >                        comprgb2xyzmat(tms->cmat, tms->monpri);
122 >                        tms->clf[RED] = tms->cmat[1][0];
123 >                        tms->clf[GRN] = tms->cmat[1][1];
124 >                        tms->clf[BLU] = tms->cmat[1][2];
125                  }
126 <                tmTop->cmat[0][0] = tmTop->cmat[1][1] = tmTop->cmat[2][2] =
127 <                                tmTop->inpsf;
128 <                tmTop->cmat[0][1] = tmTop->cmat[0][2] = tmTop->cmat[1][0] =
131 <                tmTop->cmat[1][2] = tmTop->cmat[2][0] = tmTop->cmat[2][1] = 0.;
126 >                tms->cmat[0][0] = tms->cmat[1][1] = tms->cmat[2][2] = 1.;
127 >                tms->cmat[0][1] = tms->cmat[0][2] = tms->cmat[1][0] =
128 >                tms->cmat[1][2] = tms->cmat[2][0] = tms->cmat[2][1] = 0.;
129  
130 <        } else if (tmTop->inppri == TM_XYZPRIM) /* input is XYZ */
131 <                compxyz2rgbmat(tmTop->cmat, tmTop->monpri);
130 >        } else if (tms->inppri == TM_XYZPRIM) {         /* input is XYZ */
131 >                compxyz2rgbWBmat(tms->cmat, tms->monpri);
132  
133 <        else {                                  /* input is RGB */
134 <                if (tmTop->inppri != tmTop->monpri &&
135 <                                PRIMEQ(tmTop->inppri, tmTop->monpri))
136 <                        tmTop->inppri = tmTop->monpri;  /* no xform */
137 <                comprgb2rgbmat(tmTop->cmat, tmTop->inppri, tmTop->monpri);
133 >        } else {                                        /* input is RGB */
134 >                if (tms->inppri != tms->monpri &&
135 >                                PRIMEQ(tms->inppri, tms->monpri))
136 >                        tms->inppri = tms->monpri;      /* no xform */
137 >                if (!comprgb2rgbWBmat(tms->cmat, tms->inppri, tms->monpri))
138 >                        returnErr(TM_E_ILLEGAL);
139          }
140          for (i = 0; i < 3; i++)
141                  for (j = 0; j < 3; j++)
142 <                        tmTop->cmat[i][j] *= tmTop->inpsf;
143 <        if (tmTop->inppri != tmTop->monpri)
144 <                tmTop->flags |= TM_F_NEEDMAT;
145 <        else
146 <                tmTop->flags &= ~TM_F_NEEDMAT;
142 >                        tms->cmat[i][j] *= tms->inpsf;
143 >                                                /* set color divisors */
144 >        for (i = 0; i < 3; i++)
145 >                tms->cdiv[i] = TM_BRES*pow(tms->clf[i] < .001 ? .001 :
146 >                                                tms->clf[i], 1./tms->mongam);
147 >                                                /* notify packages */
148 >        for (i = tmNumPkgs; i--; )
149 >                if (tms->pd[i] != NULL && tmPkg[i]->NewSpace != NULL)
150 >                        (*tmPkg[i]->NewSpace)(tms);
151          returnOK;
152   }
153  
154  
155   void
156 < tmClearHisto()                  /* clear current histogram */
156 > tmClearHisto(                           /* clear current histogram */
157 > TMstruct        *tms
158 > )
159   {
160 <        if (tmTop == NULL || tmTop->histo == NULL)
160 >        if (tms == NULL || tms->histo == NULL)
161                  return;
162 <        free((char *)tmTop->histo);
163 <        tmTop->histo = NULL;
162 >        free(tms->histo);
163 >        tms->histo = NULL;
164   }
165  
166  
167 + TMbright
168 + tmCvLuminance(                          /* convert a single luminance */
169 + double  lum
170 + )
171 + {
172 +        double  d;
173 +
174 + #ifdef isfinite
175 +        if (!isfinite(lum) || lum <= TM_NOLUM)
176 + #else
177 +        if (lum <= TM_NOLUM)
178 + #endif
179 +                return(TM_NOBRT);
180 +        d = TM_BRTSCALE*log(lum);
181 +        return((TMbright)(d + .5 - (d < 0.)));
182 + }
183 +
184 +
185   int
186 < tmCvColors(ls, cs, scan, len)           /* convert float colors */
187 < TMbright        *ls;
188 < BYTE    *cs;
189 < COLOR   *scan;
190 < int     len;
186 > tmCvLums(                               /* convert luminances using lookup */
187 > TMbright        *ls,
188 > float           *scan,
189 > int             len
190 > )
191   {
192 <        static char     funcName[] = "tmCvColors";
192 >        if (tmFloat2BrtLUT == NULL) {   /* initialize lookup table */
193 >                int32   i;
194 >                tmFloat2BrtLUT = (TMbright *)malloc(sizeof(TMbright)*0x10000);
195 >                if (tmFloat2BrtLUT == NULL)
196 >                        return(TM_E_NOMEM);
197 >                for (i = 0; i < 0x10000; i++) {
198 >                        int32   l = (i<<1 | 1) << 14;
199 > #ifndef isfinite
200 >                        if ((l & 0x7f800000) == 0x7f800000)
201 >                                tmFloat2BrtLUT[i] = TM_NOBRT;
202 >                        else
203 > #endif
204 >                        tmFloat2BrtLUT[i] = tmCvLuminance(*(float *)&l);
205 >                }
206 >        }
207 >        if (len <= 0)
208 >                return(TM_E_OK);
209 >        if ((ls == NULL) | (scan == NULL))
210 >                return(TM_E_ILLEGAL);
211 >        while (len--) {
212 >                if (*scan <= TM_NOLUM) {
213 >                        *ls++ = TM_NOBRT;
214 >                        ++scan;
215 >                        continue;
216 >                }
217 >                *ls++ = tmCvLumLUfp(scan++);
218 >        }
219 >        return(TM_E_OK);
220 > }
221 >
222 >
223 > int
224 > tmCvGrays(                              /* convert float gray values */
225 > TMstruct        *tms,
226 > TMbright        *ls,
227 > float           *scan,
228 > int             len
229 > )
230 > {
231 >        static const char funcName[] = "tmCvGrays";
232 >        int     i;
233 >
234 >        if (tms == NULL)
235 >                returnErr(TM_E_TMINVAL);
236 >        if ((ls == NULL) | (scan == NULL) | (len < 0))
237 >                returnErr(TM_E_ILLEGAL);
238 >        if (tmFloat2BrtLUT == NULL)                     /* initialize */
239 >                tmCvLums(NULL, NULL, 0);
240 >        for (i = len; i--; ) {
241 >                float   lum = tms->inpsf * scan[i];
242 >                if (lum <= TM_NOLUM)
243 >                        ls[i] = TM_NOBRT;
244 >                else
245 >                        ls[i] = tmCvLumLUfp(&lum);
246 >        }
247 >        returnOK;
248 > }
249 >
250 >
251 > int
252 > tmCvColors(                             /* convert float colors */
253 > TMstruct        *tms,
254 > TMbright        *ls,
255 > uby8    *cs,
256 > COLOR   *scan,
257 > int     len
258 > )
259 > {
260 >        static const char funcName[] = "tmCvColors";
261 >        static uby8     gamtab[1024];
262 >        static double   curgam = .0;
263          COLOR   cmon;
264 <        double  lum, slum;
265 <        register double d;
174 <        register int    i;
264 >        float   lum, slum, d;
265 >        int     i;
266  
267 <        if (tmTop == NULL)
267 >        if (tms == NULL)
268                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
269 <        if (ls == NULL | scan == NULL | len <= 0)
269 >        if ((ls == NULL) | (scan == NULL) | (len < 0))
270                  returnErr(TM_E_ILLEGAL);
271 +        if (tmFloat2BrtLUT == NULL)                     /* initialize */
272 +                tmCvLums(NULL, NULL, 0);
273 +        if (cs != TM_NOCHROM && fabs(tms->mongam - curgam) > .02) {
274 +                curgam = tms->mongam;                   /* (re)build table */
275 +                for (i = 1024; i--; )
276 +                        gamtab[i] = (int)(256.*pow((i+.5)/1024., 1./curgam));
277 +        }
278          for (i = len; i--; ) {
279 <                if (tmTop->flags & TM_F_NEEDMAT)        /* get monitor RGB */
280 <                        colortrans(cmon, tmTop->cmat, scan[i]);
183 <                else {
184 <                        cmon[RED] = tmTop->inpsf*scan[i][RED];
185 <                        cmon[GRN] = tmTop->inpsf*scan[i][GRN];
186 <                        cmon[BLU] = tmTop->inpsf*scan[i][BLU];
187 <                }
188 <                                                        /* world luminance */
189 <                lum =   tmTop->clf[RED]*cmon[RED] +
190 <                        tmTop->clf[GRN]*cmon[GRN] +
191 <                        tmTop->clf[BLU]*cmon[BLU] ;
192 <                                                        /* check range */
193 <                if (clipgamut(cmon, lum, CGAMUT_LOWER, cblack, cwhite))
194 <                        lum =   tmTop->clf[RED]*cmon[RED] +
195 <                                tmTop->clf[GRN]*cmon[GRN] +
196 <                                tmTop->clf[BLU]*cmon[BLU] ;
197 <                if (lum < MINLUM) {
198 <                        ls[i] = MINBRT-1;               /* bogus value */
199 <                        lum = MINLUM;
279 >                if (tmNeedMatrix(tms)) {                /* get monitor RGB */
280 >                        colortrans(cmon, tms->cmat, scan[i]);
281                  } else {
282 <                        d = TM_BRTSCALE*log(lum);       /* encode it */
283 <                        ls[i] = d>0. ? (int)(d+.5) : (int)(d-.5);
282 >                        cmon[RED] = tms->inpsf*scan[i][RED];
283 >                        cmon[GRN] = tms->inpsf*scan[i][GRN];
284 >                        cmon[BLU] = tms->inpsf*scan[i][BLU];
285                  }
286 + #ifdef isfinite
287 +                if (!isfinite(cmon[RED]) || cmon[RED] < .0f) cmon[RED] = .0f;
288 +                if (!isfinite(cmon[GRN]) || cmon[GRN] < .0f) cmon[GRN] = .0f;
289 +                if (!isfinite(cmon[BLU]) || cmon[BLU] < .0f) cmon[BLU] = .0f;
290 + #else
291 +                if (cmon[RED] < .0f) cmon[RED] = .0f;
292 +                if (cmon[GRN] < .0f) cmon[GRN] = .0f;
293 +                if (cmon[BLU] < .0f) cmon[BLU] = .0f;
294 + #endif
295 +                                                        /* world luminance */
296 +                lum =   tms->clf[RED]*cmon[RED] +
297 +                        tms->clf[GRN]*cmon[GRN] +
298 +                        tms->clf[BLU]*cmon[BLU] ;
299 +                if (lum <= TM_NOLUM) {                  /* convert brightness */
300 +                        lum = cmon[RED] = cmon[GRN] = cmon[BLU] = TM_NOLUM;
301 +                        ls[i] = TM_NOBRT;
302 +                } else
303 +                        ls[i] = tmCvLumLUfp(&lum);
304                  if (cs == TM_NOCHROM)                   /* no color? */
305                          continue;
306 <                if (tmTop->flags & TM_F_MESOPIC && lum < LMESUPPER) {
306 >                if (tms->flags & TM_F_MESOPIC && lum < LMESUPPER) {
307                          slum = scotlum(cmon);           /* mesopic adj. */
308 <                        if (lum < LMESLOWER)
308 >                        if (lum < LMESLOWER) {
309                                  cmon[RED] = cmon[GRN] = cmon[BLU] = slum;
310 <                        else {
310 >                        } else {
311                                  d = (lum - LMESLOWER)/(LMESUPPER - LMESLOWER);
312 <                                if (tmTop->flags & TM_F_BW)
312 >                                if (tms->flags & TM_F_BW)
313                                          cmon[RED] = cmon[GRN] =
314                                                          cmon[BLU] = d*lum;
315                                  else
316                                          scalecolor(cmon, d);
317 <                                d = (1.-d)*slum;
317 >                                d = (1.f-d)*slum;
318                                  cmon[RED] += d;
319                                  cmon[GRN] += d;
320                                  cmon[BLU] += d;
321                          }
322 <                } else if (tmTop->flags & TM_F_BW) {
322 >                } else if (tms->flags & TM_F_BW) {
323                          cmon[RED] = cmon[GRN] = cmon[BLU] = lum;
324                  }
325 <                d = tmTop->clf[RED]*cmon[RED]/lum;
326 <                /* cs[3*i  ] = d>.999 ? 255 : 256.*pow(d, 1./tmTop->mongam); */
327 <                cs[3*i  ] = d>.999 ? 255 : tmTop->gamb[(int)(d*TM_GAMTSZ)];
328 <                d = tmTop->clf[GRN]*cmon[GRN]/lum;
329 <                /* cs[3*i+1] = d>.999 ? 255 : 256.*pow(d, 1./tmTop->mongam); */
330 <                cs[3*i+1] = d>.999 ? 255 : tmTop->gamb[(int)(d*TM_GAMTSZ)];
231 <                d = tmTop->clf[BLU]*cmon[BLU]/lum;
232 <                /* cs[3*i+2] = d>.999 ? 255 : 256.*pow(d, 1./tmTop->mongam); */
233 <                cs[3*i+2] = d>.999 ? 255 : tmTop->gamb[(int)(d*TM_GAMTSZ)];
325 >                d = tms->clf[RED]*cmon[RED]/lum;
326 >                cs[3*i  ] = d>=.999f ? 255 : gamtab[(int)(1024.f*d)];
327 >                d = tms->clf[GRN]*cmon[GRN]/lum;
328 >                cs[3*i+1] = d>=.999f ? 255 : gamtab[(int)(1024.f*d)];
329 >                d = tms->clf[BLU]*cmon[BLU]/lum;
330 >                cs[3*i+2] = d>=.999f ? 255 : gamtab[(int)(1024.f*d)];
331          }
332          returnOK;
333   }
334  
335  
336   int
337 < tmAddHisto(ls, len, wt)                 /* add values to histogram */
338 < register TMbright       *ls;
339 < int     len;
340 < int     wt;
337 > tmAddHisto(                             /* add values to histogram */
338 > TMstruct        *tms,
339 > TMbright        *ls,
340 > int     len,
341 > int     wt
342 > )
343   {
344 <        static char     funcName[] = "tmAddHisto";
345 <        int     sum, oldorig, oldlen, horig, hlen;
346 <        register int    i, j;
344 >        static const char funcName[] = "tmAddHisto";
345 >        int     oldorig=0, oldlen, horig, hlen;
346 >        int     i, j;
347  
348 <        if (len <= 0)
250 <                returnErr(TM_E_ILLEGAL);
251 <        if (tmTop == NULL)
348 >        if (tms == NULL)
349                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
350 +        if (len < 0)
351 +                returnErr(TM_E_ILLEGAL);
352 +        if (len == 0)
353 +                returnOK;
354                                                  /* first, grow limits */
355 <        if (tmTop->histo == NULL) {
355 >        if (tms->histo == NULL) {
356                  for (i = len; i-- && ls[i] < MINBRT; )
357                          ;
358                  if (i < 0)
359                          returnOK;
360 <                tmTop->brmin = tmTop->brmax = ls[i];
360 >                tms->hbrmin = tms->hbrmax = ls[i];
361                  oldlen = 0;
362          } else {
363 <                oldorig = (tmTop->brmin-MINBRT)/HISTEP;
364 <                oldlen = (tmTop->brmax-MINBRT)/HISTEP + 1 - oldorig;
363 >                oldorig = HISTI(tms->hbrmin);
364 >                oldlen = HISTI(tms->hbrmax) + 1 - oldorig;
365          }
366          for (i = len; i--; ) {
367                  if ((j = ls[i]) < MINBRT)
368                          continue;
369 <                if (j < tmTop->brmin)
370 <                        tmTop->brmin = j;
371 <                else if (j > tmTop->brmax)
372 <                        tmTop->brmax = j;
369 >                if (j < tms->hbrmin)
370 >                        tms->hbrmin = j;
371 >                else if (j > tms->hbrmax)
372 >                        tms->hbrmax = j;
373          }
374 <        horig = (tmTop->brmin-MINBRT)/HISTEP;
375 <        hlen = (tmTop->brmax-MINBRT)/HISTEP + 1 - horig;
374 >        horig = HISTI(tms->hbrmin);
375 >        hlen = HISTI(tms->hbrmax) + 1 - horig;
376          if (hlen > oldlen) {                    /* (re)allocate histogram */
377 <                register int    *newhist = (int *)calloc(hlen, sizeof(int));
377 >                HIST_TYP  *newhist = (HIST_TYP *)calloc(hlen, sizeof(HIST_TYP));
378                  if (newhist == NULL)
379                          returnErr(TM_E_NOMEM);
380                  if (oldlen) {                   /* copy and free old */
381 <                        for (i = oldlen, j = i+oldorig-horig; i; )
382 <                                newhist[--j] = tmTop->histo[--i];
383 <                        free((char *)tmTop->histo);
381 >                        memcpy(newhist+(oldorig-horig),
382 >                                        tms->histo, oldlen*sizeof(HIST_TYP));
383 >                        free(tms->histo);
384                  }
385 <                tmTop->histo = newhist;
285 <                if (tmTop->lumap != NULL) {     /* invalid tone map */
286 <                        free((char *)tmTop->lumap);
287 <                        tmTop->lumap = NULL;
288 <                }
385 >                tms->histo = newhist;
386          }
387          if (wt == 0)
388                  returnOK;
389          for (i = len; i--; )                    /* add in new counts */
390                  if (ls[i] >= MINBRT)
391 <                        tmTop->histo[ (ls[i]-MINBRT)/HISTEP - horig ] += wt;
391 >                        tms->histo[ HISTI(ls[i]) - horig ] += wt;
392          returnOK;
393   }
394  
395  
396   static double
397 < htcontrs(La)            /* human threshold contrast sensitivity, dL(La) */
398 < double  La;
397 > htcontrs(               /* human threshold contrast sensitivity, dL(La) */
398 > double  La
399 > )
400   {
401          double  l10La, l10dL;
402                                  /* formula taken from Ferwerda et al. [SG96] */
# Line 319 | Line 417 | double La;
417  
418  
419   int
420 < tmComputeMapping(gamval, Lddyn, Ldmax)
421 < double  gamval;
422 < double  Lddyn;
423 < double  Ldmax;
420 > tmFixedMapping(                 /* compute fixed, linear tone-mapping */
421 > TMstruct        *tms,
422 > double  expmult,
423 > double  gamval,
424 > double  Lddyn
425 > )
426   {
427 <        static char     funcName[] = "tmComputeMapping";
428 <        int     *histo;
427 >        static const char funcName[] = "tmFixedMapping";
428 >        const int       maxV = (1L<<(8*sizeof(TMAP_TYP))) - 1;
429 >        double          minD;
430 >        int             i;
431 >        
432 >        if (!tmNewMap(tms))
433 >                returnErr(TM_E_NOMEM);
434 >                                        /* check arguments */
435 >        if (expmult <= .0) expmult = 1.;
436 >        if (gamval < MINGAM) gamval = tms->mongam;
437 >        if (Lddyn < MINLDDYN) Lddyn = DEFLDDYN;
438 >        minD = 1./Lddyn;
439 >        for (i = tms->mbrmax-tms->mbrmin+1; i--; ) {
440 >                double  d;
441 >                d = expmult/tms->inpsf * tmLuminance(tms->mbrmin + i);
442 >                if (d <= minD)
443 >                        break;          /* map initialized to zeroes */
444 >                d = (d - minD)/(1. - minD);
445 >                d = TM_BRES*pow(d, 1./gamval);
446 >                tms->lumap[i] = (d > maxV) ? maxV : (int)d;
447 >        }
448 >        returnOK;
449 > }
450 >
451 >
452 > int
453 > tmComputeMapping(                       /* compute histogram tone-mapping */
454 > TMstruct        *tms,
455 > double  gamval,
456 > double  Lddyn,
457 > double  Ldmax
458 > )
459 > {
460 >        static const char funcName[] = "tmComputeMapping";
461 >        HIST_TYP        *histo;
462          float   *cumf;
463 <        int     brt0, histlen, histot, threshold, ceiling, trimmings;
464 <        double  logLddyn, Ldmin, Ldavg, Lwavg, Tr, Lw, Ld;
465 <        int4    sum;
466 <        register double d;
467 <        register int    i, j;
463 >        int     brt0, histlen;
464 >        HIST_TYP        threshold, ceiling, trimmings, histot;
465 >        double  logLddyn, Ldmin, Lwavg, Tr, Lw, Ld;
466 >        double  sum;
467 >        double  d;
468 >        int     i, j;
469  
470 <        if (tmTop == NULL || tmTop->histo == NULL)
470 >        if (tms == NULL || tms->histo == NULL)
471                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
472                                          /* check arguments */
473          if (Lddyn < MINLDDYN) Lddyn = DEFLDDYN;
474          if (Ldmax < MINLDMAX) Ldmax = DEFLDMAX;
475 <        if (gamval < MINGAM) gamval = tmTop->mongam;
475 >        if (gamval < MINGAM) gamval = tms->mongam;
476                                          /* compute handy values */
477          Ldmin = Ldmax/Lddyn;
478          logLddyn = log(Lddyn);
479 <        Ldavg = sqrt(Ldmax*Ldmin);
480 <        i = (tmTop->brmin-MINBRT)/HISTEP;
481 <        brt0 = MINBRT + HISTEP/2 + i*HISTEP;
348 <        histlen = (tmTop->brmax-MINBRT)/HISTEP + 1 - i;
479 >        i = HISTI(tms->hbrmin);
480 >        brt0 = HISTV(i);
481 >        histlen = HISTI(tms->hbrmax) + 1 - i;
482                                          /* histogram total and mean */
483          histot = 0; sum = 0;
484          j = brt0 + histlen*HISTEP;
485          for (i = histlen; i--; ) {
486 <                histot += tmTop->histo[i];
487 <                sum += (j -= HISTEP) * tmTop->histo[i];
486 >                histot += tms->histo[i];
487 >                sum += (double)(j -= HISTEP) * tms->histo[i];
488          }
489 <        threshold = histot*.025 + .5;
490 <        if (threshold < 4)
489 >        threshold = histot*0.002 + .5;
490 >        if (!histot)
491                  returnErr(TM_E_TMFAIL);
492          Lwavg = tmLuminance( (double)sum / histot );
493 <        if (!(tmTop->flags & TM_F_LINEAR)) {    /* clamp histogram */
494 <                histo = (int *)malloc(histlen*sizeof(int));
495 <                cumf = (float *)malloc((histlen+1)*sizeof(float));
496 <                if (histo == NULL | cumf == NULL)
497 <                        returnErr(TM_E_NOMEM);
498 <                for (i = histlen; i--; )        /* make malleable copy */
499 <                        histo[i] = tmTop->histo[i];
500 <                do {                            /* iterate to solution */
501 <                        sum = 0;                /* cumulative probability */
502 <                        for (i = 0; i < histlen; i++) {
503 <                                cumf[i] = (double)sum/histot;
504 <                                sum += histo[i];
493 >                                        /* use linear tone mapping? */
494 >        if (tms->flags & TM_F_LINEAR || threshold < 4 ||
495 >                        tms->hbrmax - tms->hbrmin < TM_BRTSCALE*logLddyn)
496 >                goto linearmap;
497 >                                        /* clamp histogram */
498 >        histo = (HIST_TYP *)malloc(histlen*sizeof(HIST_TYP));
499 >        cumf = (float *)malloc((histlen+2)*sizeof(float));
500 >        if ((histo == NULL) | (cumf == NULL))
501 >                returnErr(TM_E_NOMEM);
502 >        cumf[histlen+1] = 1.;           /* guard for assignment code */
503 >                                        /* make malleable copy */
504 >        memcpy(histo, tms->histo, histlen*sizeof(HIST_TYP));
505 >        do {                            /* iterate to solution */
506 >                sum = 0;                /* cumulative probability */
507 >                for (i = 0; i < histlen; i++) {
508 >                        cumf[i] = sum/histot;
509 >                        sum += (double)histo[i];
510 >                }
511 >                cumf[histlen] = 1.;
512 >                Tr = histot * (double)(tms->hbrmax - tms->hbrmin) /
513 >                                ((double)TM_BRTSCALE*histlen*logLddyn);
514 >                ceiling = Tr + 1.;
515 >                trimmings = 0;          /* clip to envelope */
516 >                for (i = histlen; i--; ) {
517 >                        if (tms->flags & TM_F_HCONTR) {
518 >                                Lw = tmLuminance(brt0 + i*HISTEP);
519 >                                Ld = Ldmin * exp( logLddyn *
520 >                                        .5*(cumf[i]+cumf[i+1]) );
521 >                                ceiling = Tr * (htcontrs(Ld) * Lw) /
522 >                                        (htcontrs(Lw) * Ld) + 1.;
523                          }
524 <                        cumf[i] = 1.;
525 <                        Tr = histot * (double)(tmTop->brmax - tmTop->brmin) /
526 <                                ((double)histlen*TM_BRTSCALE) / logLddyn;
376 <                        ceiling = Tr + 1.;
377 <                        trimmings = 0;                  /* clip to envelope */
378 <                        for (i = histlen; i--; ) {
379 <                                if (tmTop->flags & TM_F_HCONTR) {
380 <                                        Lw = tmLuminance(brt0 + i*HISTEP);
381 <                                        Ld = Ldmin * exp( logLddyn *
382 <                                                .5*(cumf[i]+cumf[i+1]) );
383 <                                        ceiling = Tr * (htcontrs(Ld) * Lw) /
384 <                                                (htcontrs(Lw) * Ld) + 1.;
385 <                                }
386 <                                if (histo[i] > ceiling) {
387 <                                        trimmings += histo[i] - ceiling;
388 <                                        histo[i] = ceiling;
389 <                                }
524 >                        if (histo[i] > ceiling) {
525 >                                trimmings += histo[i] - ceiling;
526 >                                histo[i] = ceiling;
527                          }
391 –                } while ((histot -= trimmings) > threshold &&
392 –                                                trimmings > threshold);
393 –        }
394 –                                                /* allocate luminance map */
395 –        if (tmTop->lumap == NULL) {
396 –                tmTop->lumap = (unsigned short *)malloc(
397 –                        (tmTop->brmax-tmTop->brmin+1)*sizeof(unsigned short) );
398 –                if (tmTop->lumap == NULL)
399 –                        returnErr(TM_E_NOMEM);
400 –        }
401 –        if (tmTop->flags & TM_F_LINEAR || histot <= threshold) {
402 –                                                /* linear tone mapping */
403 –                if (tmTop->flags & TM_F_HCONTR)
404 –                        d = htcontrs(Ldavg) / htcontrs(Lwavg);
405 –                else
406 –                        d = Ldavg / Lwavg;
407 –                d = log(d/Ldmax);
408 –                for (i = tmTop->brmax-tmTop->brmin+1; i--; )
409 –                        tmTop->lumap[i] = 256. * exp(
410 –                                ( d + (tmTop->brmin+i)/(double)TM_BRTSCALE )
411 –                                / gamval );
412 –        } else {
413 –                                                /* histogram adjustment */
414 –                for (i = tmTop->brmax-tmTop->brmin+1; i--; ) {
415 –                        j = d = (double)i/(tmTop->brmax-tmTop->brmin)*histlen;
416 –                        d -= (double)j;
417 –                        Ld = Ldmin*exp(logLddyn*((1.-d)*cumf[j]+d*cumf[j+1]));
418 –                        d = (Ld - Ldmin)/(Ldmax - Ldmin);
419 –                        tmTop->lumap[i] = 256.*pow(d, 1./gamval);
528                  }
529 +                                        /* check if we're out of data */
530 +                if ((histot -= trimmings) <= threshold) {
531 +                        free(histo);
532 +                        free(cumf);
533 +                        goto linearmap;
534 +                }
535 +        } while (trimmings > threshold);
536 +                                        /* allocate space for mapping */
537 +        if (!tmNewMap(tms))
538 +                returnErr(TM_E_NOMEM);
539 +                                        /* assign tone-mapping */
540 +        for (i = tms->mbrmax-tms->mbrmin+1; i--; ) {
541 +                j = d = (double)i/(tms->mbrmax-tms->mbrmin)*histlen;
542 +                d -= (double)j;
543 +                Ld = Ldmin*exp(logLddyn*((1.-d)*cumf[j]+d*cumf[j+1]));
544 +                d = (Ld - Ldmin)/(Ldmax - Ldmin);
545 +                tms->lumap[i] = TM_BRES*pow(d, 1./gamval);
546          }
547 <        if (!(tmTop->flags & TM_F_LINEAR)) {
548 <                free((char *)histo);
424 <                free((char *)cumf);
425 <        }
547 >        free(histo);                    /* clean up and return */
548 >        free(cumf);
549          returnOK;
550 + linearmap:                              /* linear tone-mapping */
551 +        if (tms->flags & TM_F_HCONTR)
552 +                d = htcontrs(sqrt(Ldmax*Ldmin)) / htcontrs(Lwavg);
553 +        else
554 +                d = Ldmax / tmLuminance(tms->hbrmax);
555 +        return(tmFixedMapping(tms, tms->inpsf*d/Ldmax, gamval, Lddyn));
556   }
557  
558  
559   int
560 < tmMapPixels(ps, ls, cs, len)
561 < register BYTE   *ps;
562 < TMbright        *ls;
563 < register BYTE   *cs;
564 < int     len;
560 > tmMapPixels(                    /* apply tone-mapping to pixel(s) */
561 > TMstruct        *tms,
562 > uby8    *ps,
563 > TMbright        *ls,
564 > uby8    *cs,
565 > int     len
566 > )
567   {
568 <        static char     funcName[] = "tmMapPixels";
569 <        int     rdiv, gdiv, bdiv;
570 <        register int    li, pv;
568 >        static const char funcName[] = "tmMapPixels";
569 >        TMbright        lv;
570 >        TMAP_TYP        li;
571 >        int             pv;
572  
573 <        if (tmTop == NULL || tmTop->lumap == NULL)
573 >        if (tms == NULL || tms->lumap == NULL)
574                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
575 <        if (ps == NULL | ls == NULL | len <= 0)
575 >        if ((ps == NULL) | (ls == NULL) | (len < 0))
576                  returnErr(TM_E_ILLEGAL);
445 –        rdiv = tmTop->gamb[((int4)TM_GAMTSZ*tmTop->clfb[RED])>>8];
446 –        gdiv = tmTop->gamb[((int4)TM_GAMTSZ*tmTop->clfb[GRN])>>8];
447 –        bdiv = tmTop->gamb[((int4)TM_GAMTSZ*tmTop->clfb[BLU])>>8];
577          while (len--) {
578 <                if ((li = *ls++) < tmTop->brmin)
579 <                        li = tmTop->brmin;
580 <                else if (li > tmTop->brmax)
581 <                        li = tmTop->brmax;
582 <                li = tmTop->lumap[li - tmTop->brmin];
583 <                if (cs == TM_NOCHROM)
584 <                        *ps++ = li>255 ? 255 : li;
585 <                else {
586 <                        pv = *cs++ * li / rdiv;
578 >                if ((lv = *ls++) < tms->mbrmin) {
579 >                        li = 0;
580 >                } else {
581 >                        if (lv > tms->mbrmax)
582 >                                lv = tms->mbrmax;
583 >                        li = tms->lumap[lv - tms->mbrmin];
584 >                }
585 >                if (cs == TM_NOCHROM) {
586 > #if !(TM_BRES & 0xff)
587 >                        *ps++ = li>=TM_BRES ? 255 : li/(TM_BRES>>8);
588 > #else
589 >                        *ps++ = li>=TM_BRES ? 255 : (li<<8)/TM_BRES;
590 > #endif
591 >                } else {
592 >                        pv = *cs++ * li / tms->cdiv[RED];
593                          *ps++ = pv>255 ? 255 : pv;
594 <                        pv = *cs++ * li / gdiv;
594 >                        pv = *cs++ * li / tms->cdiv[GRN];
595                          *ps++ = pv>255 ? 255 : pv;
596 <                        pv = *cs++ * li / bdiv;
596 >                        pv = *cs++ * li / tms->cdiv[BLU];
597                          *ps++ = pv>255 ? 255 : pv;
598                  }
599          }
# Line 466 | Line 601 | int    len;
601   }
602  
603  
604 < struct tmStruct *
605 < tmPop()                         /* pop top tone mapping off stack */
604 > TMstruct *
605 > tmDup(                          /* duplicate tone mapping */
606 > TMstruct        *tms
607 > )
608   {
609 <        register struct tmStruct        *tms;
609 >        int     len;
610 >        int     i;
611 >        TMstruct        *tmnew;
612  
613 <        if ((tms = tmTop) != NULL)
614 <                tmTop = tms->tmprev;
615 <        return(tms);
613 >        if (tms == NULL)                /* anything to duplicate? */
614 >                return(NULL);
615 >        tmnew = (TMstruct *)malloc(sizeof(TMstruct));
616 >        if (tmnew == NULL)
617 >                return(NULL);
618 >        *tmnew = *tms;          /* copy everything */
619 >        if (tmnew->histo != NULL) {     /* duplicate histogram */
620 >                len = HISTI(tmnew->hbrmax) + 1 - HISTI(tmnew->hbrmin);
621 >                tmnew->histo = (HIST_TYP *)malloc(len*sizeof(HIST_TYP));
622 >                if (tmnew->histo != NULL)
623 >                        memcpy(tmnew->histo, tms->histo, len*sizeof(HIST_TYP));
624 >        }
625 >        if (tmnew->lumap != NULL) {     /* duplicate luminance mapping */
626 >                len = tmnew->mbrmax-tmnew->mbrmin+1;
627 >                tmnew->lumap = (TMAP_TYP *)malloc(len*sizeof(TMAP_TYP));
628 >                if (tmnew->lumap != NULL)
629 >                        memcpy(tmnew->lumap, tms->lumap, len*sizeof(TMAP_TYP));
630 >        }
631 >                                        /* clear package data */
632 >        for (i = tmNumPkgs; i--; )
633 >                tmnew->pd[i] = NULL;
634 >                                        /* return copy */
635 >        return(tmnew);
636   }
637  
638  
639 < int
640 < tmPull(tms)                     /* pull a tone mapping from stack */
641 < register struct tmStruct        *tms;
639 > void
640 > tmDone(tms)                     /* done with tone mapping -- destroy it */
641 > TMstruct        *tms;
642   {
643 <        register struct tmStruct        *tms2;
644 <                                        /* special cases first */
645 <        if (tms == NULL | tmTop == NULL)
646 <                return(0);
647 <        if (tms == tmTop) {
648 <                tmTop = tms->tmprev;
649 <                tms->tmprev = NULL;
650 <                return(1);
651 <        }
652 <        for (tms2 = tmTop; tms2->tmprev != NULL; tms2 = tms2->tmprev)
653 <                if (tms == tms2->tmprev) {      /* remove it */
654 <                        tms2->tmprev = tms->tmprev;
655 <                        tms->tmprev = NULL;
656 <                        return(1);
498 <                }
499 <        return(0);                      /* not found on stack */
643 >        int     i;
644 >                                        /* NULL arg. is equiv. to tms */
645 >        if (tms == NULL)
646 >                return;
647 >                                        /* free tables */
648 >        if (tms->histo != NULL)
649 >                free(tms->histo);
650 >        if (tms->lumap != NULL)
651 >                free(tms->lumap);
652 >                                        /* free private data */
653 >        for (i = tmNumPkgs; i--; )
654 >                if (tms->pd[i] != NULL)
655 >                        (*tmPkg[i]->Free)(tms->pd[i]);
656 >        free(tms);                      /* free basic structure */
657   }
658  
659 + /******************** Shared but Private library routines *********************/
660  
661 + uby8    tmMesofact[BMESUPPER-BMESLOWER];
662 +
663 + void
664 + tmMkMesofact()                          /* build mesopic lookup factor table */
665 + {
666 +        int     i;
667 +
668 +        if (tmMesofact[BMESUPPER-BMESLOWER-1])
669 +                return;
670 +
671 +        for (i = BMESLOWER; i < BMESUPPER; i++)
672 +                tmMesofact[i-BMESLOWER] = 256. *
673 +                                (tmLuminance(i) - LMESLOWER) /
674 +                                (LMESUPPER - LMESLOWER);
675 + }
676 +
677 +
678   int
679 < tmPush(tms)                     /* push tone mapping on top of stack */
680 < register struct tmStruct        *tms;
679 > tmNewMap(                       /* allocate new tone-mapping array */
680 > TMstruct        *tms
681 > )
682   {
683 <        static char     funcName[] = "tmPush";
684 <                                        /* check validity */
685 <        if (tms == NULL || !(tms->flags & TM_F_INITED))
686 <                returnErr(TM_E_ILLEGAL);
687 <        if (tms == tmTop)               /* check necessity */
688 <                returnOK;
689 <                                        /* pull if already in stack */
690 <        (void)tmPull(tms);
691 <                                        /* push it on top */
692 <        tms->tmprev = tmTop;
693 <        tmTop = tms;
694 <        returnOK;
683 >        if (tms->lumap != NULL && (tms->mbrmax - tms->mbrmin) !=
684 >                                        (tms->hbrmax - tms->hbrmin)) {
685 >                free(tms->lumap);
686 >                tms->lumap = NULL;
687 >        }
688 >        tms->mbrmin = tms->hbrmin;
689 >        tms->mbrmax = tms->hbrmax;
690 >        if (tms->mbrmin > tms->mbrmax)
691 >                return(0);
692 >        if (tms->lumap == NULL)
693 >                tms->lumap = (TMAP_TYP *)calloc(tms->mbrmax-tms->mbrmin+1,
694 >                                                sizeof(TMAP_TYP));
695 >        else
696 >                memset(tms->lumap, 0, (tms->mbrmax-tms->mbrmin+1)*sizeof(TMAP_TYP));
697 >
698 >        return(tms->lumap != NULL);
699   }
700  
701  
702 < void
703 < tmDone(tms)                     /* done with tone mapping -- destroy it */
704 < register struct tmStruct        *tms;
702 > int
703 > tmErrorReturn(                          /* error return (with message) */
704 > const char      *func,
705 > TMstruct        *tms,
706 > int     err
707 > )
708   {
709 <                                        /* NULL arg. is equiv. to tmTop */
710 <        if (tms == NULL && (tms = tmTop) == NULL)
711 <                return;
712 <                                        /* take out of stack if present */
713 <        (void)tmPull(tms);
714 <                                        /* free tables */
715 <        if (tms->histo != NULL)
716 <                free((char *)tms->histo);
717 <        if (tms->lumap != NULL)
718 <                free((char *)tms->lumap);
719 <        tms->flags = 0;
537 <        free((char *)tms);              /* free basic structure */
709 >        if (tms != NULL) {
710 >                tms->lastFunc = func;
711 >                tms->lastError = err;
712 >                if (tms->flags & TM_F_NOSTDERR)
713 >                        return(err);
714 >        }
715 >        fputs(func, stderr);
716 >        fputs(": ", stderr);
717 >        fputs(tmErrorMessage[err], stderr);
718 >        fputs("!\n", stderr);
719 >        return(err);
720   }

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> Changed lines