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

Comparing ray/src/common/tonemap.c (file contents):
Revision 3.6 by gregl, Mon Nov 17 14:02:12 1997 UTC vs.
Revision 3.49 by greg, Mon Apr 12 22:16:02 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  
19 struct tmStruct *tmTop = NULL;          /* current tone mapping stack */
20
23                                          /* our list of conversion packages */
24   struct tmPackage        *tmPkg[TM_MAXPKG];
25   int     tmNumPkgs = 0;                  /* number of registered packages */
26  
27 < int     tmLastError;                    /* last error incurred by library */
28 < char    *tmLastFunction;                /* error-generating function name */
27 >                                        /* luminance->brightness lookup */
28 > static TMbright         *tmFloat2BrtLUT = NULL;
29  
30 + #define tmCvLumLUfp(pf) tmFloat2BrtLUT[*(int32 *)(pf) >> 15]
31  
29 int
30 tmErrorReturn(func, err)                /* error return (with message) */
31 char    *func;
32 int     err;
33 {
34        tmLastFunction = func;
35        tmLastError = err;
36        if (tmTop != NULL && tmTop->flags & TM_F_NOSTDERR)
37                return(err);
38        fputs(func, stderr);
39        fputs(": ", stderr);
40        fputs(tmErrorMessage[err], stderr);
41        fputs("!\n", stderr);
42        return(err);
43 }
32  
33 <
34 < struct tmStruct *
35 < tmInit(flags, monpri, gamval)           /* initialize new tone mapping */
36 < int     flags;
37 < RGBPRIMP        monpri;
38 < double  gamval;
33 > TMstruct *
34 > tmInit(                                 /* initialize new tone mapping */
35 > int     flags,
36 > RGBPRIMP        monpri,
37 > double  gamval
38 > )
39   {
52        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 78 | 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 86 | Line 75 | double gamval;
75                          tmnew->inpsf = WHTEFFICACY;
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->hbrmin = tmnew->hbrmax = 0;
78 >        tmnew->inpdat = NULL;
79 >        tmnew->hbrmin = 10; tmnew->hbrmax = -10;
80          tmnew->histo = NULL;
81 <        tmnew->mbrmin = tmnew->mbrmax = 0;
81 >        tmnew->mbrmin = 10; tmnew->mbrmax = -10;
82          tmnew->lumap = NULL;
83                                                  /* zero private data */
84          for (i = TM_MAXPKG; i--; )
85                  tmnew->pd[i] = NULL;
86 <                                                /* make tmnew current */
87 <        tmnew->tmprev = tmTop;
88 <        return(tmTop = tmnew);
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;
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.;
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] =
134 <                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;
142 >                        tms->cmat[i][j] *= tms->inpsf;
143                                                  /* set color divisors */
144          for (i = 0; i < 3; i++)
145 <                if (tmTop->clf[i] > .001)
146 <                        tmTop->cdiv[i] =
152 <                                256.*pow(tmTop->clf[i], 1./tmTop->mongam);
153 <                else
154 <                        tmTop->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 (tmTop->pd[i] != NULL && tmPkg[i]->NewSpace != NULL)
150 <                        (*tmPkg[i]->NewSpace)(tmTop);
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((MEM_PTR)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";
193 <        static COLOR    csmall = {1e-6, 1e-6, 1e-6};
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;
185 <        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 (tmNeedMatrix(tmTop))                /* get monitor RGB */
280 <                        colortrans(cmon, tmTop->cmat, scan[i]);
194 <                else {
195 <                        cmon[RED] = tmTop->inpsf*scan[i][RED];
196 <                        cmon[GRN] = tmTop->inpsf*scan[i][GRN];
197 <                        cmon[BLU] = tmTop->inpsf*scan[i][BLU];
198 <                }
199 <                                                        /* world luminance */
200 <                lum =   tmTop->clf[RED]*cmon[RED] +
201 <                        tmTop->clf[GRN]*cmon[GRN] +
202 <                        tmTop->clf[BLU]*cmon[BLU] ;
203 <                                                        /* check range */
204 <                if (clipgamut(cmon, lum, CGAMUT_LOWER, csmall, cwhite))
205 <                        lum =   tmTop->clf[RED]*cmon[RED] +
206 <                                tmTop->clf[GRN]*cmon[GRN] +
207 <                                tmTop->clf[BLU]*cmon[BLU] ;
208 <                if (lum < MINLUM) {
209 <                        ls[i] = MINBRT-1;               /* bogus value */
210 <                        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 :
327 <                                (int)(256.*pow(d, 1./tmTop->mongam));
328 <                d = tmTop->clf[GRN]*cmon[GRN]/lum;
329 <                cs[3*i+1] = d>=.999 ? 255 :
330 <                                (int)(256.*pow(d, 1./tmTop->mongam));
242 <                d = tmTop->clf[BLU]*cmon[BLU]/lum;
243 <                cs[3*i+2] = d>=.999 ? 255 :
244 <                                (int)(256.*pow(d, 1./tmTop->mongam));
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)
261 <                returnErr(TM_E_ILLEGAL);
262 <        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->hbrmin = tmTop->hbrmax = ls[i];
360 >                tms->hbrmin = tms->hbrmax = ls[i];
361                  oldlen = 0;
362          } else {
363 <                oldorig = (tmTop->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
364 <                oldlen = (tmTop->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)
368                          continue;
369 <                if (j < tmTop->hbrmin)
370 <                        tmTop->hbrmin = j;
371 <                else if (j > tmTop->hbrmax)
372 <                        tmTop->hbrmax = j;
369 >                if (j < tms->hbrmin)
370 >                        tms->hbrmin = j;
371 >                else if (j > tms->hbrmax)
372 >                        tms->hbrmax = j;
373          }
374 <        horig = (tmTop->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
375 <        hlen = (tmTop->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 <                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((MEM_PTR)tmTop->histo);
381 >                        memcpy(newhist+(oldorig-horig),
382 >                                        tms->histo, oldlen*sizeof(HIST_TYP));
383 >                        free(tms->histo);
384                  }
385 <                tmTop->histo = newhist;
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 326 | 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 >= 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 >
453 >
454 > int
455 > tmComputeMapping(                       /* compute histogram tone-mapping */
456 > TMstruct        *tms,
457 > double  gamval,
458 > double  Lddyn,
459 > double  Ldmax
460 > )
461 > {
462 >        static const char funcName[] = "tmComputeMapping";
463 >        HIST_TYP        *histo;
464          float   *cumf;
465 <        int     brt0, histlen, histot, threshold, ceiling, trimmings;
466 <        double  logLddyn, Ldmin, Ldavg, Lwavg, Tr, Lw, Ld;
467 <        int4    sum;
468 <        register double d;
469 <        register int    i, j;
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;
471  
472 <        if (tmTop == NULL || tmTop->histo == NULL)
472 >        if (tms == NULL || tms->histo == NULL)
473                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
474                                          /* check arguments */
475          if (Lddyn < MINLDDYN) Lddyn = DEFLDDYN;
476          if (Ldmax < MINLDMAX) Ldmax = DEFLDMAX;
477 <        if (gamval < MINGAM) gamval = tmTop->mongam;
477 >        if (gamval < MINGAM) gamval = tms->mongam;
478                                          /* compute handy values */
479          Ldmin = Ldmax/Lddyn;
480          logLddyn = log(Lddyn);
481 <        Ldavg = sqrt(Ldmax*Ldmin);
482 <        i = (tmTop->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
483 <        brt0 = MINBRT + HISTEP/2 + i*HISTEP;
355 <        histlen = (tmTop->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 += tmTop->histo[i];
489 <                sum += (j -= HISTEP) * tmTop->histo[i];
488 >                histot += tms->histo[i];
489 >                sum += (double)(j -= HISTEP) * tms->histo[i];
490          }
491 <        threshold = histot*.025 + .5;
364 <        if (threshold < 4)
491 >        if (!histot)
492                  returnErr(TM_E_TMFAIL);
493 +        threshold = histot*0.025 + 1.;
494          Lwavg = tmLuminance( (double)sum / histot );
495 <        if (!(tmTop->flags & TM_F_LINEAR)) {    /* clamp histogram */
496 <                histo = (int *)malloc(histlen*sizeof(int));
497 <                cumf = (float *)malloc((histlen+1)*sizeof(float));
498 <                if (histo == NULL | cumf == NULL)
499 <                        returnErr(TM_E_NOMEM);
500 <                for (i = histlen; i--; )        /* make malleable copy */
501 <                        histo[i] = tmTop->histo[i];
502 <                do {                            /* iterate to solution */
503 <                        sum = 0;                /* cumulative probability */
504 <                        for (i = 0; i < histlen; i++) {
505 <                                cumf[i] = (double)sum/histot;
506 <                                sum += histo[i];
495 >                                        /* use linear tone mapping? */
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 = (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 >                                        /* 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] = sum/histot;
511 >                        sum += (double)histo[i];
512 >                }
513 >                cumf[histlen] = 1.;
514 >                Tr = histot * (double)(tms->hbrmax - tms->hbrmin) /
515 >                                ((double)TM_BRTSCALE*histlen*logLddyn);
516 >                ceiling = Tr + 1.;
517 >                trimmings = 0;          /* clip to envelope */
518 >                for (i = histlen; i--; ) {
519 >                        if (tms->flags & TM_F_HCONTR) {
520 >                                Lw = tmLuminance(brt0 + i*HISTEP);
521 >                                Ld = Ldmin * exp( logLddyn *
522 >                                        .5*(cumf[i]+cumf[i+1]) );
523 >                                ceiling = Tr * (htcontrs(Ld) * Lw) /
524 >                                        (htcontrs(Lw) * Ld) + 1.;
525                          }
526 <                        cumf[i] = 1.;
527 <                        Tr = histot * (double)(tmTop->hbrmax - tmTop->hbrmin) /
528 <                                ((double)histlen*TM_BRTSCALE) / logLddyn;
383 <                        ceiling = Tr + 1.;
384 <                        trimmings = 0;                  /* clip to envelope */
385 <                        for (i = histlen; i--; ) {
386 <                                if (tmTop->flags & TM_F_HCONTR) {
387 <                                        Lw = tmLuminance(brt0 + i*HISTEP);
388 <                                        Ld = Ldmin * exp( logLddyn *
389 <                                                .5*(cumf[i]+cumf[i+1]) );
390 <                                        ceiling = Tr * (htcontrs(Ld) * Lw) /
391 <                                                (htcontrs(Lw) * Ld) + 1.;
392 <                                }
393 <                                if (histo[i] > ceiling) {
394 <                                        trimmings += histo[i] - ceiling;
395 <                                        histo[i] = ceiling;
396 <                                }
526 >                        if (histo[i] > ceiling) {
527 >                                trimmings += histo[i] - ceiling;
528 >                                histo[i] = ceiling;
529                          }
398                } while ((histot -= trimmings) > threshold &&
399                                                trimmings > threshold);
400        }
401                                                /* allocate luminance map */
402        if (tmTop->lumap != NULL)
403                free((MEM_PTR)tmTop->lumap);
404        tmTop->mbrmin = tmTop->hbrmin;
405        tmTop->mbrmax = tmTop->hbrmax;
406        tmTop->lumap = (unsigned short *)malloc(
407                (tmTop->mbrmax-tmTop->mbrmin+1)*sizeof(unsigned short) );
408        if (tmTop->lumap == NULL)
409                returnErr(TM_E_NOMEM);
410        if (tmTop->flags & TM_F_LINEAR || histot <= threshold) {
411                                                /* linear tone mapping */
412                if (tmTop->flags & TM_F_HCONTR)
413                        d = htcontrs(Ldavg) / htcontrs(Lwavg);
414                else
415                        d = Ldavg / Lwavg;
416                d = log(d/Ldmax);
417                for (i = tmTop->mbrmax-tmTop->mbrmin+1; i--; )
418                        tmTop->lumap[i] = 256. * exp(
419                                ( d + (tmTop->mbrmin+i)/(double)TM_BRTSCALE )
420                                / gamval );
421        } else {
422                                                /* histogram adjustment */
423                for (i = tmTop->mbrmax-tmTop->mbrmin+1; i--; ) {
424                        j = d = (double)i/(tmTop->mbrmax-tmTop->mbrmin)*histlen;
425                        d -= (double)j;
426                        Ld = Ldmin*exp(logLddyn*((1.-d)*cumf[j]+d*cumf[j+1]));
427                        d = (Ld - Ldmin)/(Ldmax - Ldmin);
428                        tmTop->lumap[i] = 256.*pow(d, 1./gamval);
530                  }
531 +                                        /* check if we're out of data */
532 +                if ((histot -= trimmings) <= threshold) {
533 +                        free(histo);
534 +                        free(cumf);
535 +                        goto linearmap;
536 +                }
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] = TM_BRES*pow(d, 1./gamval);
550          }
551 <        if (!(tmTop->flags & TM_F_LINEAR)) {
552 <                free((MEM_PTR)histo);
433 <                free((MEM_PTR)cumf);
434 <        }
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(sqrt(Ldmax*Ldmin)) / htcontrs(Lwavg);
557 +        else
558 +                d = Ldmax / tmLuminance(tms->hbrmax);
559 +        return(tmFixedMapping(tms, tms->inpsf*d/Ldmax, gamval, Lddyn));
560   }
561  
562  
563   int
564 < tmMapPixels(ps, ls, cs, len)
565 < register BYTE   *ps;
566 < TMbright        *ls;
567 < register BYTE   *cs;
568 < int     len;
564 > tmMapPixels(                    /* apply tone-mapping to pixel(s) */
565 > TMstruct        *tms,
566 > uby8    *ps,
567 > TMbright        *ls,
568 > uby8    *cs,
569 > int     len
570 > )
571   {
572 <        static char     funcName[] = "tmMapPixels";
573 <        register int4   li, pv;
572 >        static const char funcName[] = "tmMapPixels";
573 >        TMbright        lv;
574 >        TMAP_TYP        li;
575 >        int             pv;
576  
577 <        if (tmTop == NULL || tmTop->lumap == NULL)
577 >        if (tms == NULL || tms->lumap == NULL)
578                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
579 <        if (ps == NULL | ls == NULL | len <= 0)
579 >        if ((ps == NULL) | (ls == NULL) | (len < 0))
580                  returnErr(TM_E_ILLEGAL);
581          while (len--) {
582 <                if ((li = *ls++) < tmTop->mbrmin)
583 <                        li = tmTop->mbrmin;
584 <                else if (li > tmTop->mbrmax)
585 <                        li = tmTop->mbrmax;
586 <                li = tmTop->lumap[li - tmTop->mbrmin];
587 <                if (cs == TM_NOCHROM)
588 <                        *ps++ = li>255 ? 255 : li;
589 <                else {
590 <                        pv = *cs++ * li / tmTop->cdiv[RED];
582 >                if ((lv = *ls++) < tms->mbrmin) {
583 >                        li = 0;
584 >                } else {
585 >                        if (lv > tms->mbrmax)
586 >                                lv = tms->mbrmax;
587 >                        li = tms->lumap[lv - tms->mbrmin];
588 >                }
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 / tmTop->cdiv[GRN];
598 >                        pv = *cs++ * li / tms->cdiv[GRN];
599                          *ps++ = pv>255 ? 255 : pv;
600 <                        pv = *cs++ * li / tmTop->cdiv[BLU];
600 >                        pv = *cs++ * li / tms->cdiv[BLU];
601                          *ps++ = pv>255 ? 255 : pv;
602                  }
603          }
# Line 471 | Line 605 | int    len;
605   }
606  
607  
608 < struct tmStruct *
609 < tmPop()                         /* pop top tone mapping off stack */
608 > TMstruct *
609 > tmDup(                          /* duplicate tone mapping */
610 > TMstruct        *tms
611 > )
612   {
477        register struct tmStruct        *tms;
478
479        if ((tms = tmTop) != NULL)
480                tmTop = tms->tmprev;
481        return(tms);
482 }
483
484
485 int
486 tmPull(tms)                     /* pull a tone mapping from stack */
487 register struct tmStruct        *tms;
488 {
489        register struct tmStruct        *tms2;
490                                        /* special cases first */
491        if (tms == NULL | tmTop == NULL)
492                return(0);
493        if (tms == tmTop) {
494                tmTop = tms->tmprev;
495                tms->tmprev = NULL;
496                return(1);
497        }
498        for (tms2 = tmTop; tms2->tmprev != NULL; tms2 = tms2->tmprev)
499                if (tms == tms2->tmprev) {      /* remove it */
500                        tms2->tmprev = tms->tmprev;
501                        tms->tmprev = NULL;
502                        return(1);
503                }
504        return(0);                      /* not found on stack */
505 }
506
507
508 struct tmStruct *
509 tmDup()                         /* duplicate top tone mapping */
510 {
613          int     len;
614 <        register int    i;
615 <        register struct tmStruct        *tmnew;
614 >        int     i;
615 >        TMstruct        *tmnew;
616  
617 <        if (tmTop == NULL)              /* anything to duplicate? */
617 >        if (tms == NULL)                /* anything to duplicate? */
618                  return(NULL);
619 <        tmnew = (struct tmStruct *)malloc(sizeof(struct tmStruct));
619 >        tmnew = (TMstruct *)malloc(sizeof(TMstruct));
620          if (tmnew == NULL)
621                  return(NULL);
622 <        *tmnew = *tmTop;                /* copy everything */
622 >        *tmnew = *tms;          /* copy everything */
623          if (tmnew->histo != NULL) {     /* duplicate histogram */
624 <                len = (tmnew->hbrmax-MINBRT)/HISTEP + 1 -
625 <                                (tmnew->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
524 <                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--; )
527 <                                tmnew->histo[i] = tmTop->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(
532 <                                                len*sizeof(unsigned short) );
631 >                tmnew->lumap = (TMAP_TYP *)malloc(len*sizeof(TMAP_TYP));
632                  if (tmnew->lumap != NULL)
633 <                        for (i = len; i--; )
535 <                                tmnew->lumap[i] = tmTop->lumap[i];
633 >                        memcpy(tmnew->lumap, tms->lumap, len*sizeof(TMAP_TYP));
634          }
635                                          /* clear package data */
636          for (i = tmNumPkgs; i--; )
637                  tmnew->pd[i] = NULL;
638 <        tmnew->tmprev = tmTop;          /* make copy current */
639 <        return(tmTop = tmnew);
638 >                                        /* return copy */
639 >        return(tmnew);
640   }
641  
642  
545 int
546 tmPush(tms)                     /* push tone mapping on top of stack */
547 register struct tmStruct        *tms;
548 {
549        static char     funcName[] = "tmPush";
550                                        /* check validity */
551        if (tms == NULL)
552                returnErr(TM_E_ILLEGAL);
553        if (tms == tmTop)               /* check necessity */
554                returnOK;
555                                        /* pull if already in stack */
556        (void)tmPull(tms);
557                                        /* push it on top */
558        tms->tmprev = tmTop;
559        tmTop = tms;
560        returnOK;
561 }
562
563
643   void
644   tmDone(tms)                     /* done with tone mapping -- destroy it */
645 < register struct tmStruct        *tms;
645 > TMstruct        *tms;
646   {
647 <        register int    i;
648 <                                        /* NULL arg. is equiv. to tmTop */
649 <        if (tms == NULL && (tms = tmTop) == NULL)
647 >        int     i;
648 >                                        /* NULL arg. is equiv. to tms */
649 >        if (tms == NULL)
650                  return;
572                                        /* take out of stack if present */
573        (void)tmPull(tms);
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 > uby8    tmMesofact[BMESUPPER-BMESLOWER];
666 >
667 > void
668 > tmMkMesofact()                          /* build mesopic lookup factor table */
669 > {
670 >        int     i;
671 >
672 >        if (tmMesofact[BMESUPPER-BMESLOWER-1])
673 >                return;
674 >
675 >        for (i = BMESLOWER; i < BMESUPPER; i++)
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 >
706 > int
707 > tmErrorReturn(                          /* error return (with message) */
708 > const char      *func,
709 > TMstruct        *tms,
710 > int     err
711 > )
712 > {
713 >        if (tms != NULL) {
714 >                tms->lastFunc = func;
715 >                tms->lastError = err;
716 >                if (tms->flags & TM_F_NOSTDERR)
717 >                        return(err);
718 >        }
719 >        fputs(func, stderr);
720 >        fputs(": ", stderr);
721 >        fputs(tmErrorMessage[err], stderr);
722 >        fputs("!\n", stderr);
723 >        return(err);
724   }

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