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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 3.54 by greg, Sat Jan 15 16:57:46 2022 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 93 | Line 95 | tmSetSpace(                    /* set input color space for conversions
95   TMstruct        *tms,
96   RGBPRIMP        pri,
97   double  sf,
98 < MEM_PTR dat
98 > void    *dat
99   )
100   {
101          static const char funcName[] = "tmSetSpace";
# 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->hbrmin = 10; tms->hbrmax = -10;
164          tms->histo = NULL;
165   }
166  
# Line 179 | Line 179 | double lum
179   #endif
180                  return(TM_NOBRT);
181          d = TM_BRTSCALE*log(lum);
182 <        if (d > 0.)
183 <                return((TMbright)(d+.5));
184 <        return((TMbright)(d-.5));
182 >        return((TMbright)(d + .5 - (d < 0.)));
183   }
184  
185  
# Line 255 | Line 253 | int
253   tmCvColors(                             /* convert float colors */
254   TMstruct        *tms,
255   TMbright        *ls,
256 < BYTE    *cs,
256 > uby8    *cs,
257   COLOR   *scan,
258   int     len
259   )
260   {
261          static const char funcName[] = "tmCvColors";
262 <        static BYTE     gamtab[1024];
262 >        static uby8     gamtab[1024];
263          static double   curgam = .0;
264          COLOR   cmon;
265          float   lum, slum, d;
# Line 323 | Line 321 | int    len
321                                  cmon[BLU] += d;
322                          }
323                  } else if (tms->flags & TM_F_BW) {
324 <                        cmon[RED] = cmon[GRN] = cmon[BLU] = lum;
324 >                        int     j = 3;
325 >                        while (j--) cs[3*i+j] = tms->cdiv[j]/(TM_BRES>>8);
326 >                        continue;
327                  }
328                  d = tms->clf[RED]*cmon[RED]/lum;
329                  cs[3*i  ] = d>=.999f ? 255 : gamtab[(int)(1024.f*d)];
# Line 346 | Line 346 | int    wt
346   {
347          static const char funcName[] = "tmAddHisto";
348          int     oldorig=0, oldlen, horig, hlen;
349 <        int     i, j;
349 >        int     i;
350  
351          if (tms == NULL)
352                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
# Line 363 | Line 363 | int    wt
363                  tms->hbrmin = tms->hbrmax = ls[i];
364                  oldlen = 0;
365          } else {
366 <                oldorig = (tms->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
367 <                oldlen = (tms->hbrmax-MINBRT)/HISTEP + 1 - oldorig;
366 >                oldorig = HISTI(tms->hbrmin);
367 >                oldlen = HISTI(tms->hbrmax) + 1 - oldorig;
368          }
369          for (i = len; i--; ) {
370 <                if ((j = ls[i]) < MINBRT)
370 >                if (ls[i] < MINBRT)
371                          continue;
372 <                if (j < tms->hbrmin)
373 <                        tms->hbrmin = j;
374 <                else if (j > tms->hbrmax)
375 <                        tms->hbrmax = j;
372 >                if (ls[i] < tms->hbrmin)
373 >                        tms->hbrmin = ls[i];
374 >                else if (ls[i] > tms->hbrmax)
375 >                        tms->hbrmax = ls[i];
376          }
377 <        horig = (tms->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
378 <        hlen = (tms->hbrmax-MINBRT)/HISTEP + 1 - horig;
377 >        horig = HISTI(tms->hbrmin);
378 >        hlen = HISTI(tms->hbrmax) + 1 - horig;
379          if (hlen > oldlen) {                    /* (re)allocate histogram */
380 <                int     *newhist = (int *)calloc(hlen, sizeof(int));
380 >                HIST_TYP  *newhist = (HIST_TYP *)calloc(hlen, sizeof(HIST_TYP));
381                  if (newhist == NULL)
382                          returnErr(TM_E_NOMEM);
383                  if (oldlen) {                   /* copy and free old */
384 <                        for (i = oldlen, j = i+oldorig-horig; i; )
385 <                                newhist[--j] = tms->histo[--i];
386 <                        free((MEM_PTR)tms->histo);
384 >                        memcpy(newhist+(oldorig-horig),
385 >                                        tms->histo, oldlen*sizeof(HIST_TYP));
386 >                        free(tms->histo);
387                  }
388                  tms->histo = newhist;
389          }
# Line 391 | Line 391 | int    wt
391                  returnOK;
392          for (i = len; i--; )                    /* add in new counts */
393                  if (ls[i] >= MINBRT)
394 <                        tms->histo[ (ls[i]-MINBRT)/HISTEP - horig ] += wt;
394 >                        tms->histo[ HISTI(ls[i]) - horig ] += wt;
395          returnOK;
396   }
397  
# Line 419 | Line 419 | double La
419   }
420  
421  
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 –
422   int
423   tmFixedMapping(                 /* compute fixed, linear tone-mapping */
424   TMstruct        *tms,
425   double  expmult,
426 < double  gamval
426 > double  gamval,
427 > double  Lddyn
428   )
429   {
430          static const char funcName[] = "tmFixedMapping";
431 <        double          d;
432 <        int     i;
431 >        const int       maxV = (1L<<(8*sizeof(TMAP_TYP))) - 1;
432 >        double          minD;
433 >        int             i;
434          
435          if (!tmNewMap(tms))
436                  returnErr(TM_E_NOMEM);
437 <        if (expmult <= .0)
438 <                expmult = 1.;
439 <        if (gamval < MINGAM)
440 <                gamval = tms->mongam;
441 <        d = log(expmult/tms->inpsf);
442 <        for (i = tms->mbrmax-tms->mbrmin+1; i--; )
443 <                tms->lumap[i] = 256. * exp(
444 <                        ( d + (tms->mbrmin+i)*(1./TM_BRTSCALE) )
445 <                        / gamval );
437 >                                        /* check arguments */
438 >        if (expmult <= .0) expmult = 1.;
439 >        if (gamval < MINGAM) gamval = tms->mongam;
440 >        if (Lddyn < MINLDDYN) Lddyn = DEFLDDYN;
441 >        minD = 1./Lddyn;
442 >        for (i = tms->mbrmax-tms->mbrmin+1; i--; ) {
443 >                double  d;
444 >                d = expmult/tms->inpsf * tmLuminance(tms->mbrmin + i);
445 >                if (d >= 2.*minD)
446 >                        d -= minD;
447 >                else                    /* soft black crushing */
448 >                        d *= d/(4.*minD);
449 >                d /= 1. - minD;
450 >                d = TM_BRES*pow(d, 1./gamval);
451 >                tms->lumap[i] = (d > maxV) ? maxV : (int)d;
452 >        }
453          returnOK;
454   }
455  
# Line 475 | Line 463 | double Ldmax
463   )
464   {
465          static const char funcName[] = "tmComputeMapping";
466 <        int     *histo;
466 >        HIST_TYP        *histo;
467          float   *cumf;
468 <        int     brt0, histlen, threshold, ceiling, trimmings;
469 <        double  logLddyn, Ldmin, Ldavg, Lwavg, Tr, Lw, Ld;
470 <        int32   histot;
468 >        int     brt0, histlen;
469 >        HIST_TYP        threshold, ceiling, trimmings, histot;
470 >        double  logLddyn, Ldmin, Lwavg, Tr, Lw, Ld;
471          double  sum;
472          double  d;
473          int     i, j;
# Line 493 | Line 481 | double Ldmax
481                                          /* compute handy values */
482          Ldmin = Ldmax/Lddyn;
483          logLddyn = log(Lddyn);
484 <        Ldavg = sqrt(Ldmax*Ldmin);
485 <        i = (tms->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
486 <        brt0 = MINBRT + HISTEP/2 + i*HISTEP;
499 <        histlen = (tms->hbrmax-MINBRT)/HISTEP + 1 - i;
484 >        i = HISTI(tms->hbrmin);
485 >        brt0 = HISTV(i);
486 >        histlen = HISTI(tms->hbrmax) + 1 - i;
487                                          /* histogram total and mean */
488          histot = 0; sum = 0;
489          j = brt0 + histlen*HISTEP;
490          for (i = histlen; i--; ) {
491                  histot += tms->histo[i];
492 <                sum += (j -= HISTEP) * tms->histo[i];
492 >                sum += (double)(j -= HISTEP) * tms->histo[i];
493          }
494 <        threshold = histot*0.005 + .5;
508 <        if (threshold < 4)
494 >        if (!histot)
495                  returnErr(TM_E_TMFAIL);
496 +        threshold = histot/500 + 1;
497          Lwavg = tmLuminance( (double)sum / histot );
511 –                                        /* allocate space for mapping */
512 –        if (!tmNewMap(tms))
513 –                returnErr(TM_E_NOMEM);
498                                          /* use linear tone mapping? */
499 <        if (tms->flags & TM_F_LINEAR)
499 >        if (tms->flags & TM_F_LINEAR ||
500 >                        tms->hbrmax - tms->hbrmin < TM_BRTSCALE*logLddyn)
501                  goto linearmap;
502                                          /* clamp histogram */
503 <        histo = (int *)malloc(histlen*sizeof(int));
503 >        histo = (HIST_TYP *)malloc(histlen*sizeof(HIST_TYP));
504          cumf = (float *)malloc((histlen+2)*sizeof(float));
505          if ((histo == NULL) | (cumf == NULL))
506                  returnErr(TM_E_NOMEM);
507          cumf[histlen+1] = 1.;           /* guard for assignment code */
508 <        for (i = histlen; i--; )        /* make malleable copy */
509 <                histo[i] = tms->histo[i];
508 >                                        /* make malleable copy */
509 >        memcpy(histo, tms->histo, histlen*sizeof(HIST_TYP));
510          do {                            /* iterate to solution */
511                  sum = 0;                /* cumulative probability */
512                  for (i = 0; i < histlen; i++) {
513 <                        cumf[i] = (double)sum/histot;
514 <                        sum += histo[i];
513 >                        cumf[i] = sum/histot;
514 >                        sum += (double)histo[i];
515                  }
516                  cumf[histlen] = 1.;
517                  Tr = histot * (double)(tms->hbrmax - tms->hbrmin) /
518 <                        ((double)histlen*TM_BRTSCALE) / logLddyn;
518 >                                ((double)TM_BRTSCALE*histlen*logLddyn);
519                  ceiling = Tr + 1.;
520                  trimmings = 0;          /* clip to envelope */
521                  for (i = histlen; i--; ) {
# Line 548 | Line 533 | double Ldmax
533                  }
534                                          /* check if we're out of data */
535                  if ((histot -= trimmings) <= threshold) {
536 <                        free((MEM_PTR)histo);
537 <                        free((MEM_PTR)cumf);
536 >                        free(histo);
537 >                        free(cumf);
538                          goto linearmap;
539                  }
540 <        } while (trimmings > threshold);
540 >        } while (40*trimmings > histot);
541 >                                        /* allocate space for mapping */
542 >        if (!tmNewMap(tms))
543 >                returnErr(TM_E_NOMEM);
544                                          /* assign tone-mapping */
545          for (i = tms->mbrmax-tms->mbrmin+1; i--; ) {
546                  j = d = (double)i/(tms->mbrmax-tms->mbrmin)*histlen;
547                  d -= (double)j;
548                  Ld = Ldmin*exp(logLddyn*((1.-d)*cumf[j]+d*cumf[j+1]));
549                  d = (Ld - Ldmin)/(Ldmax - Ldmin);
550 <                tms->lumap[i] = 256.*pow(d, 1./gamval);
550 >                tms->lumap[i] = TM_BRES*pow(d, 1./gamval);
551          }
552 <        free((MEM_PTR)histo);           /* clean up and return */
553 <        free((MEM_PTR)cumf);
552 >        free(histo);                    /* clean up and return */
553 >        free(cumf);
554          returnOK;
555   linearmap:                              /* linear tone-mapping */
556          if (tms->flags & TM_F_HCONTR)
557 <                d = htcontrs(Ldavg) / htcontrs(Lwavg);
557 >                d = htcontrs(sqrt(Ldmax*Ldmin)) / htcontrs(Lwavg);
558          else
559 <                d = Ldavg / Lwavg;
560 <        return(tmFixedMapping(tms, tms->inpsf*d/Ldmax, gamval));
559 >                d = Ldmax / tmLuminance(tms->hbrmax);
560 >        return(tmFixedMapping(tms, tms->inpsf*d/Ldmax, gamval, Lddyn));
561   }
562  
563  
564   int
565   tmMapPixels(                    /* apply tone-mapping to pixel(s) */
566   TMstruct        *tms,
567 < BYTE    *ps,
567 > uby8    *ps,
568   TMbright        *ls,
569 < BYTE    *cs,
569 > uby8    *cs,
570   int     len
571   )
572   {
573          static const char funcName[] = "tmMapPixels";
574 <        int32   li, pv;
574 >        TMbright        lv;
575 >        TMAP_TYP        li;
576 >        int             pv;
577  
578          if (tms == NULL || tms->lumap == NULL)
579                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
580          if ((ps == NULL) | (ls == NULL) | (len < 0))
581                  returnErr(TM_E_ILLEGAL);
582          while (len--) {
583 <                if ((li = *ls++) < tms->mbrmin) {
583 >                if ((lv = *ls++) < tms->mbrmin) {
584                          li = 0;
585                  } else {
586 <                        if (li > tms->mbrmax)
587 <                                li = tms->mbrmax;
588 <                        li = tms->lumap[li - tms->mbrmin];
586 >                        if (lv > tms->mbrmax)
587 >                                lv = tms->mbrmax;
588 >                        li = tms->lumap[lv - tms->mbrmin];
589                  }
590 <                if (cs == TM_NOCHROM)
591 <                        *ps++ = li>255 ? 255 : li;
592 <                else {
590 >                if (cs == TM_NOCHROM) {
591 > #if !(TM_BRES & 0xff)
592 >                        *ps++ = li>=TM_BRES ? 255 : li/(TM_BRES>>8);
593 > #else
594 >                        *ps++ = li>=TM_BRES ? 255 : (li<<8)/TM_BRES;
595 > #endif
596 >                } else {
597                          pv = *cs++ * li / tms->cdiv[RED];
598                          *ps++ = pv>255 ? 255 : pv;
599                          pv = *cs++ * li / tms->cdiv[GRN];
# Line 612 | Line 606 | int    len
606   }
607  
608  
615 –
616 –
609   TMstruct *
610 < tmDup(                          /* duplicate top tone mapping */
610 > tmDup(                          /* duplicate tone mapping */
611   TMstruct        *tms
612   )
613   {
# Line 630 | Line 622 | TMstruct       *tms
622                  return(NULL);
623          *tmnew = *tms;          /* copy everything */
624          if (tmnew->histo != NULL) {     /* duplicate histogram */
625 <                len = (tmnew->hbrmax-MINBRT)/HISTEP + 1 -
626 <                                (tmnew->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
635 <                tmnew->histo = (int *)malloc(len*sizeof(int));
625 >                len = HISTI(tmnew->hbrmax) + 1 - HISTI(tmnew->hbrmin);
626 >                tmnew->histo = (HIST_TYP *)malloc(len*sizeof(HIST_TYP));
627                  if (tmnew->histo != NULL)
628 <                        for (i = len; i--; )
638 <                                tmnew->histo[i] = tms->histo[i];
628 >                        memcpy(tmnew->histo, tms->histo, len*sizeof(HIST_TYP));
629          }
630          if (tmnew->lumap != NULL) {     /* duplicate luminance mapping */
631                  len = tmnew->mbrmax-tmnew->mbrmin+1;
632 <                tmnew->lumap = (unsigned short *)malloc(
643 <                                                len*sizeof(unsigned short) );
632 >                tmnew->lumap = (TMAP_TYP *)malloc(len*sizeof(TMAP_TYP));
633                  if (tmnew->lumap != NULL)
634 <                        for (i = len; i--; )
646 <                                tmnew->lumap[i] = tms->lumap[i];
634 >                        memcpy(tmnew->lumap, tms->lumap, len*sizeof(TMAP_TYP));
635          }
636                                          /* clear package data */
637          for (i = tmNumPkgs; i--; )
# Line 663 | Line 651 | TMstruct       *tms;
651                  return;
652                                          /* free tables */
653          if (tms->histo != NULL)
654 <                free((MEM_PTR)tms->histo);
654 >                free(tms->histo);
655          if (tms->lumap != NULL)
656 <                free((MEM_PTR)tms->lumap);
656 >                free(tms->lumap);
657                                          /* free private data */
658          for (i = tmNumPkgs; i--; )
659                  if (tms->pd[i] != NULL)
660                          (*tmPkg[i]->Free)(tms->pd[i]);
661 <        free((MEM_PTR)tms);             /* free basic structure */
661 >        free(tms);                      /* free basic structure */
662   }
663  
664   /******************** Shared but Private library routines *********************/
665  
666 < BYTE    tmMesofact[BMESUPPER-BMESLOWER];
666 > uby8    tmMesofact[BMESUPPER-BMESLOWER];
667  
668   void
669   tmMkMesofact()                          /* build mesopic lookup factor table */
# Line 689 | Line 677 | tmMkMesofact()                         /* build mesopic lookup factor table
677                  tmMesofact[i-BMESLOWER] = 256. *
678                                  (tmLuminance(i) - LMESLOWER) /
679                                  (LMESUPPER - LMESLOWER);
680 + }
681 +
682 +
683 + int
684 + tmNewMap(                       /* allocate new tone-mapping array */
685 + TMstruct        *tms
686 + )
687 + {
688 +        if (tms->lumap != NULL && (tms->mbrmax - tms->mbrmin) !=
689 +                                        (tms->hbrmax - tms->hbrmin)) {
690 +                free(tms->lumap);
691 +                tms->lumap = NULL;
692 +        }
693 +        tms->mbrmin = tms->hbrmin;
694 +        tms->mbrmax = tms->hbrmax;
695 +        if (tms->mbrmin > tms->mbrmax)
696 +                return(0);
697 +        if (tms->lumap == NULL)
698 +                tms->lumap = (TMAP_TYP *)calloc(tms->mbrmax-tms->mbrmin+1,
699 +                                                sizeof(TMAP_TYP));
700 +        else
701 +                memset(tms->lumap, 0, (tms->mbrmax-tms->mbrmin+1)*sizeof(TMAP_TYP));
702 +
703 +        return(tms->lumap != NULL);
704   }
705  
706  

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