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

Comparing ray/src/common/tonemap.c (file contents):
Revision 3.27 by schorsch, Wed Jun 7 17:52:03 2006 UTC vs.
Revision 3.49 by greg, Mon Apr 12 22:16:02 2021 UTC

# Line 12 | Line 12 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
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  
# Line 65 | Line 67 | double gamval
67                  tmnew->mongam = gamval;
68                                                  /* set color divisors */
69          for (i = 0; i < 3; i++)
70 <                tmnew->cdiv[i] = 256.*pow(tmnew->clf[i], 1./tmnew->mongam);
70 >                tmnew->cdiv[i] = TM_BRES*pow(tmnew->clf[i], 1./tmnew->mongam);
71  
72                                                  /* set input transform */
73          tmnew->inppri = tmnew->monpri;
# Line 121 | Line 123 | MEM_PTR        dat
123                          tms->clf[GRN] = tms->cmat[1][1];
124                          tms->clf[BLU] = tms->cmat[1][2];
125                  }
126 <                tms->cmat[0][0] = tms->cmat[1][1] = tms->cmat[2][2] =
125 <                                tms->inpsf;
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 (tms->inppri == TM_XYZPRIM)   /* input is XYZ */
130 >        } else if (tms->inppri == TM_XYZPRIM) {         /* input is XYZ */
131                  compxyz2rgbWBmat(tms->cmat, tms->monpri);
132  
133 <        else {                                  /* input is RGB */
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 <                comprgb2rgbWBmat(tms->cmat, tms->inppri, tms->monpri);
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                          tms->cmat[i][j] *= tms->inpsf;
143                                                  /* set color divisors */
144          for (i = 0; i < 3; i++)
145 <                if (tms->clf[i] > .001)
146 <                        tms->cdiv[i] =
145 <                                256.*pow(tms->clf[i], 1./tms->mongam);
146 <                else
147 <                        tms->cdiv[i] = 1;
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)
# Line 160 | Line 159 | TMstruct       *tms
159   {
160          if (tms == NULL || tms->histo == NULL)
161                  return;
162 <        free((MEM_PTR)tms->histo);
162 >        free(tms->histo);
163          tms->histo = NULL;
164   }
165  
# Line 179 | Line 178 | double lum
178   #endif
179                  return(TM_NOBRT);
180          d = TM_BRTSCALE*log(lum);
181 <        if (d > 0.)
183 <                return((TMbright)(d+.5));
184 <        return((TMbright)(d-.5));
181 >        return((TMbright)(d + .5 - (d < 0.)));
182   }
183  
184  
# Line 255 | Line 252 | int
252   tmCvColors(                             /* convert float colors */
253   TMstruct        *tms,
254   TMbright        *ls,
255 < BYTE    *cs,
255 > uby8    *cs,
256   COLOR   *scan,
257   int     len
258   )
259   {
260          static const char funcName[] = "tmCvColors";
261 <        static BYTE     gamtab[1024];
261 >        static uby8     gamtab[1024];
262          static double   curgam = .0;
263          COLOR   cmon;
264          float   lum, slum, d;
# Line 363 | Line 360 | int    wt
360                  tms->hbrmin = tms->hbrmax = ls[i];
361                  oldlen = 0;
362          } else {
363 <                oldorig = (tms->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
364 <                oldlen = (tms->hbrmax-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)
# Line 374 | Line 371 | int    wt
371                  else if (j > tms->hbrmax)
372                          tms->hbrmax = j;
373          }
374 <        horig = (tms->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
375 <        hlen = (tms->hbrmax-MINBRT)/HISTEP + 1 - horig;
374 >        horig = HISTI(tms->hbrmin);
375 >        hlen = HISTI(tms->hbrmax) + 1 - horig;
376          if (hlen > oldlen) {                    /* (re)allocate histogram */
377 <                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] = tms->histo[--i];
383 <                        free((MEM_PTR)tms->histo);
381 >                        memcpy(newhist+(oldorig-horig),
382 >                                        tms->histo, oldlen*sizeof(HIST_TYP));
383 >                        free(tms->histo);
384                  }
385                  tms->histo = newhist;
386          }
# Line 391 | Line 388 | int    wt
388                  returnOK;
389          for (i = len; i--; )                    /* add in new counts */
390                  if (ls[i] >= MINBRT)
391 <                        tms->histo[ (ls[i]-MINBRT)/HISTEP - horig ] += wt;
391 >                        tms->histo[ HISTI(ls[i]) - horig ] += wt;
392          returnOK;
393   }
394  
# Line 419 | Line 416 | double La
416   }
417  
418  
422 – static int
423 – tmNewMap(                       /* allocate new tone-mapping array */
424 – TMstruct        *tms
425 – )
426 – {
427 –        if (tms->lumap != NULL && (tms->mbrmax - tms->mbrmin) !=
428 –                                        (tms->hbrmax - tms->hbrmin)) {
429 –                free((MEM_PTR)tms->lumap);
430 –                tms->lumap = NULL;
431 –        }
432 –        tms->mbrmin = tms->hbrmin;
433 –        tms->mbrmax = tms->hbrmax;
434 –        if (tms->mbrmin > tms->mbrmax)
435 –                return 0;
436 –        if (tms->lumap == NULL)
437 –                tms->lumap = (unsigned short *)malloc(sizeof(unsigned short)*
438 –                                        (tms->mbrmax-tms->mbrmin+1));
439 –        return(tms->lumap != NULL);
440 – }
441 –
442 –
419   int
420   tmFixedMapping(                 /* compute fixed, linear tone-mapping */
421   TMstruct        *tms,
422   double  expmult,
423 < double  gamval
423 > double  gamval,
424 > double  Lddyn
425   )
426   {
427          static const char funcName[] = "tmFixedMapping";
428 <        double          d;
429 <        int     i;
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 <        if (expmult <= .0)
435 <                expmult = 1.;
436 <        if (gamval < MINGAM)
437 <                gamval = tms->mongam;
438 <        d = log(expmult/tms->inpsf);
439 <        for (i = tms->mbrmax-tms->mbrmin+1; i--; )
440 <                tms->lumap[i] = 256. * exp(
441 <                        ( d + (tms->mbrmin+i)*(1./TM_BRTSCALE) )
442 <                        / gamval );
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 >= 2.*minD)
443 >                        d -= minD;
444 >                else                    /* soft black crushing */
445 >                        d *= d/(4.*minD);
446 >                d /= 1. - minD;
447 >                d = TM_BRES*pow(d, 1./gamval);
448 >                tms->lumap[i] = (d > maxV) ? maxV : (int)d;
449 >        }
450          returnOK;
451   }
452  
# Line 475 | Line 460 | double Ldmax
460   )
461   {
462          static const char funcName[] = "tmComputeMapping";
463 <        int     *histo;
463 >        HIST_TYP        *histo;
464          float   *cumf;
465 <        int     brt0, histlen, threshold, ceiling, trimmings;
466 <        double  logLddyn, Ldmin, Ldavg, Lwavg, Tr, Lw, Ld;
467 <        int32   histot;
465 >        int     brt0, histlen;
466 >        HIST_TYP        threshold, ceiling, trimmings, histot;
467 >        double  logLddyn, Ldmin, Lwavg, Tr, Lw, Ld;
468          double  sum;
469          double  d;
470          int     i, j;
# Line 493 | Line 478 | double Ldmax
478                                          /* compute handy values */
479          Ldmin = Ldmax/Lddyn;
480          logLddyn = log(Lddyn);
481 <        Ldavg = sqrt(Ldmax*Ldmin);
482 <        i = (tms->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
483 <        brt0 = MINBRT + HISTEP/2 + i*HISTEP;
499 <        histlen = (tms->hbrmax-MINBRT)/HISTEP + 1 - i;
481 >        i = HISTI(tms->hbrmin);
482 >        brt0 = HISTV(i);
483 >        histlen = HISTI(tms->hbrmax) + 1 - i;
484                                          /* histogram total and mean */
485          histot = 0; sum = 0;
486          j = brt0 + histlen*HISTEP;
487          for (i = histlen; i--; ) {
488                  histot += tms->histo[i];
489 <                sum += (j -= HISTEP) * tms->histo[i];
489 >                sum += (double)(j -= HISTEP) * tms->histo[i];
490          }
491 <        threshold = histot*0.005 + .5;
508 <        if (threshold < 4)
491 >        if (!histot)
492                  returnErr(TM_E_TMFAIL);
493 +        threshold = histot*0.025 + 1.;
494          Lwavg = tmLuminance( (double)sum / histot );
511 –                                        /* allocate space for mapping */
512 –        if (!tmNewMap(tms))
513 –                returnErr(TM_E_NOMEM);
495                                          /* use linear tone mapping? */
496 <        if (tms->flags & TM_F_LINEAR)
496 >        if (tms->flags & TM_F_LINEAR || threshold < 4 ||
497 >                        tms->hbrmax - tms->hbrmin < TM_BRTSCALE*logLddyn)
498                  goto linearmap;
499                                          /* clamp histogram */
500 <        histo = (int *)malloc(histlen*sizeof(int));
500 >        histo = (HIST_TYP *)malloc(histlen*sizeof(HIST_TYP));
501          cumf = (float *)malloc((histlen+2)*sizeof(float));
502          if ((histo == NULL) | (cumf == NULL))
503                  returnErr(TM_E_NOMEM);
504          cumf[histlen+1] = 1.;           /* guard for assignment code */
505 <        for (i = histlen; i--; )        /* make malleable copy */
506 <                histo[i] = tms->histo[i];
505 >                                        /* make malleable copy */
506 >        memcpy(histo, tms->histo, histlen*sizeof(HIST_TYP));
507          do {                            /* iterate to solution */
508                  sum = 0;                /* cumulative probability */
509                  for (i = 0; i < histlen; i++) {
510 <                        cumf[i] = (double)sum/histot;
511 <                        sum += histo[i];
510 >                        cumf[i] = sum/histot;
511 >                        sum += (double)histo[i];
512                  }
513                  cumf[histlen] = 1.;
514                  Tr = histot * (double)(tms->hbrmax - tms->hbrmin) /
515 <                        ((double)histlen*TM_BRTSCALE) / logLddyn;
515 >                                ((double)TM_BRTSCALE*histlen*logLddyn);
516                  ceiling = Tr + 1.;
517                  trimmings = 0;          /* clip to envelope */
518                  for (i = histlen; i--; ) {
# Line 548 | Line 530 | double Ldmax
530                  }
531                                          /* check if we're out of data */
532                  if ((histot -= trimmings) <= threshold) {
533 <                        free((MEM_PTR)histo);
534 <                        free((MEM_PTR)cumf);
533 >                        free(histo);
534 >                        free(cumf);
535                          goto linearmap;
536                  }
537 <        } while (trimmings > threshold);
537 >                threshold = 0.025*histot + 1.;
538 >
539 >        } while ((threshold > 4) & (trimmings > threshold));
540 >                                        /* allocate space for mapping */
541 >        if (!tmNewMap(tms))
542 >                returnErr(TM_E_NOMEM);
543                                          /* assign tone-mapping */
544          for (i = tms->mbrmax-tms->mbrmin+1; i--; ) {
545                  j = d = (double)i/(tms->mbrmax-tms->mbrmin)*histlen;
546                  d -= (double)j;
547                  Ld = Ldmin*exp(logLddyn*((1.-d)*cumf[j]+d*cumf[j+1]));
548                  d = (Ld - Ldmin)/(Ldmax - Ldmin);
549 <                tms->lumap[i] = 256.*pow(d, 1./gamval);
549 >                tms->lumap[i] = TM_BRES*pow(d, 1./gamval);
550          }
551 <        free((MEM_PTR)histo);           /* clean up and return */
552 <        free((MEM_PTR)cumf);
551 >        free(histo);                    /* clean up and return */
552 >        free(cumf);
553          returnOK;
554   linearmap:                              /* linear tone-mapping */
555          if (tms->flags & TM_F_HCONTR)
556 <                d = htcontrs(Ldavg) / htcontrs(Lwavg);
556 >                d = htcontrs(sqrt(Ldmax*Ldmin)) / htcontrs(Lwavg);
557          else
558 <                d = Ldavg / Lwavg;
559 <        return(tmFixedMapping(tms, tms->inpsf*d/Ldmax, gamval));
558 >                d = Ldmax / tmLuminance(tms->hbrmax);
559 >        return(tmFixedMapping(tms, tms->inpsf*d/Ldmax, gamval, Lddyn));
560   }
561  
562  
563   int
564   tmMapPixels(                    /* apply tone-mapping to pixel(s) */
565   TMstruct        *tms,
566 < BYTE    *ps,
566 > uby8    *ps,
567   TMbright        *ls,
568 < BYTE    *cs,
568 > uby8    *cs,
569   int     len
570   )
571   {
572          static const char funcName[] = "tmMapPixels";
573 <        int32   li, pv;
573 >        TMbright        lv;
574 >        TMAP_TYP        li;
575 >        int             pv;
576  
577          if (tms == NULL || tms->lumap == NULL)
578                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
579          if ((ps == NULL) | (ls == NULL) | (len < 0))
580                  returnErr(TM_E_ILLEGAL);
581          while (len--) {
582 <                if ((li = *ls++) < tms->mbrmin) {
582 >                if ((lv = *ls++) < tms->mbrmin) {
583                          li = 0;
584                  } else {
585 <                        if (li > tms->mbrmax)
586 <                                li = tms->mbrmax;
587 <                        li = tms->lumap[li - tms->mbrmin];
585 >                        if (lv > tms->mbrmax)
586 >                                lv = tms->mbrmax;
587 >                        li = tms->lumap[lv - tms->mbrmin];
588                  }
589 <                if (cs == TM_NOCHROM)
590 <                        *ps++ = li>255 ? 255 : li;
591 <                else {
589 >                if (cs == TM_NOCHROM) {
590 > #if !(TM_BRES & 0xff)
591 >                        *ps++ = li>=TM_BRES ? 255 : li/(TM_BRES>>8);
592 > #else
593 >                        *ps++ = li>=TM_BRES ? 255 : (li<<8)/TM_BRES;
594 > #endif
595 >                } else {
596                          pv = *cs++ * li / tms->cdiv[RED];
597                          *ps++ = pv>255 ? 255 : pv;
598                          pv = *cs++ * li / tms->cdiv[GRN];
# Line 612 | Line 605 | int    len
605   }
606  
607  
615 –
616 –
608   TMstruct *
609 < tmDup(                          /* duplicate top tone mapping */
609 > tmDup(                          /* duplicate tone mapping */
610   TMstruct        *tms
611   )
612   {
# Line 630 | Line 621 | TMstruct       *tms
621                  return(NULL);
622          *tmnew = *tms;          /* copy everything */
623          if (tmnew->histo != NULL) {     /* duplicate histogram */
624 <                len = (tmnew->hbrmax-MINBRT)/HISTEP + 1 -
625 <                                (tmnew->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
635 <                tmnew->histo = (int *)malloc(len*sizeof(int));
624 >                len = HISTI(tmnew->hbrmax) + 1 - HISTI(tmnew->hbrmin);
625 >                tmnew->histo = (HIST_TYP *)malloc(len*sizeof(HIST_TYP));
626                  if (tmnew->histo != NULL)
627 <                        for (i = len; i--; )
638 <                                tmnew->histo[i] = tms->histo[i];
627 >                        memcpy(tmnew->histo, tms->histo, len*sizeof(HIST_TYP));
628          }
629          if (tmnew->lumap != NULL) {     /* duplicate luminance mapping */
630                  len = tmnew->mbrmax-tmnew->mbrmin+1;
631 <                tmnew->lumap = (unsigned short *)malloc(
643 <                                                len*sizeof(unsigned short) );
631 >                tmnew->lumap = (TMAP_TYP *)malloc(len*sizeof(TMAP_TYP));
632                  if (tmnew->lumap != NULL)
633 <                        for (i = len; i--; )
646 <                                tmnew->lumap[i] = tms->lumap[i];
633 >                        memcpy(tmnew->lumap, tms->lumap, len*sizeof(TMAP_TYP));
634          }
635                                          /* clear package data */
636          for (i = tmNumPkgs; i--; )
# Line 663 | Line 650 | TMstruct       *tms;
650                  return;
651                                          /* free tables */
652          if (tms->histo != NULL)
653 <                free((MEM_PTR)tms->histo);
653 >                free(tms->histo);
654          if (tms->lumap != NULL)
655 <                free((MEM_PTR)tms->lumap);
655 >                free(tms->lumap);
656                                          /* free private data */
657          for (i = tmNumPkgs; i--; )
658                  if (tms->pd[i] != NULL)
659                          (*tmPkg[i]->Free)(tms->pd[i]);
660 <        free((MEM_PTR)tms);             /* free basic structure */
660 >        free(tms);                      /* free basic structure */
661   }
662  
663   /******************** Shared but Private library routines *********************/
664  
665 < BYTE    tmMesofact[BMESUPPER-BMESLOWER];
665 > uby8    tmMesofact[BMESUPPER-BMESLOWER];
666  
667   void
668   tmMkMesofact()                          /* build mesopic lookup factor table */
# Line 689 | Line 676 | tmMkMesofact()                         /* build mesopic lookup factor table
676                  tmMesofact[i-BMESLOWER] = 256. *
677                                  (tmLuminance(i) - LMESLOWER) /
678                                  (LMESUPPER - LMESLOWER);
679 + }
680 +
681 +
682 + int
683 + tmNewMap(                       /* allocate new tone-mapping array */
684 + TMstruct        *tms
685 + )
686 + {
687 +        if (tms->lumap != NULL && (tms->mbrmax - tms->mbrmin) !=
688 +                                        (tms->hbrmax - tms->hbrmin)) {
689 +                free(tms->lumap);
690 +                tms->lumap = NULL;
691 +        }
692 +        tms->mbrmin = tms->hbrmin;
693 +        tms->mbrmax = tms->hbrmax;
694 +        if (tms->mbrmin > tms->mbrmax)
695 +                return(0);
696 +        if (tms->lumap == NULL)
697 +                tms->lumap = (TMAP_TYP *)calloc(tms->mbrmax-tms->mbrmin+1,
698 +                                                sizeof(TMAP_TYP));
699 +        else
700 +                memset(tms->lumap, 0, (tms->mbrmax-tms->mbrmin+1)*sizeof(TMAP_TYP));
701 +
702 +        return(tms->lumap != NULL);
703   }
704  
705  

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– Removed lines
+ Added lines
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> Changed lines