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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 3.53 by greg, Fri Jan 7 23:01:01 2022 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->hbrmin = 10; tms->hbrmax = -10;
164 >        tms->histo = NULL;
165   }
166  
167  
168 + TMbright
169 + tmCvLuminance(                          /* convert a single luminance */
170 + double  lum
171 + )
172 + {
173 +        double  d;
174 +
175 + #ifdef isfinite
176 +        if (!isfinite(lum) || lum <= TM_NOLUM)
177 + #else
178 +        if (lum <= TM_NOLUM)
179 + #endif
180 +                return(TM_NOBRT);
181 +        d = TM_BRTSCALE*log(lum);
182 +        return((TMbright)(d + .5 - (d < 0.)));
183 + }
184 +
185 +
186   int
187 < tmCvColors(ls, cs, scan, len)           /* convert float colors */
188 < TMbright        *ls;
189 < BYTE    *cs;
190 < COLOR   *scan;
191 < int     len;
187 > tmCvLums(                               /* convert luminances using lookup */
188 > TMbright        *ls,
189 > float           *scan,
190 > int             len
191 > )
192   {
193 <        static char     funcName[] = "tmCvColors";
194 <        static COLOR    csmall = {1e-6, 1e-6, 1e-6};
193 >        if (tmFloat2BrtLUT == NULL) {   /* initialize lookup table */
194 >                int32   i;
195 >                tmFloat2BrtLUT = (TMbright *)malloc(sizeof(TMbright)*0x10000);
196 >                if (tmFloat2BrtLUT == NULL)
197 >                        return(TM_E_NOMEM);
198 >                for (i = 0; i < 0x10000; i++) {
199 >                        int32   l = (i<<1 | 1) << 14;
200 > #ifndef isfinite
201 >                        if ((l & 0x7f800000) == 0x7f800000)
202 >                                tmFloat2BrtLUT[i] = TM_NOBRT;
203 >                        else
204 > #endif
205 >                        tmFloat2BrtLUT[i] = tmCvLuminance(*(float *)&l);
206 >                }
207 >        }
208 >        if (len <= 0)
209 >                return(TM_E_OK);
210 >        if ((ls == NULL) | (scan == NULL))
211 >                return(TM_E_ILLEGAL);
212 >        while (len--) {
213 >                if (*scan <= TM_NOLUM) {
214 >                        *ls++ = TM_NOBRT;
215 >                        ++scan;
216 >                        continue;
217 >                }
218 >                *ls++ = tmCvLumLUfp(scan++);
219 >        }
220 >        return(TM_E_OK);
221 > }
222 >
223 >
224 > int
225 > tmCvGrays(                              /* convert float gray values */
226 > TMstruct        *tms,
227 > TMbright        *ls,
228 > float           *scan,
229 > int             len
230 > )
231 > {
232 >        static const char funcName[] = "tmCvGrays";
233 >        int     i;
234 >
235 >        if (tms == NULL)
236 >                returnErr(TM_E_TMINVAL);
237 >        if ((ls == NULL) | (scan == NULL) | (len < 0))
238 >                returnErr(TM_E_ILLEGAL);
239 >        if (tmFloat2BrtLUT == NULL)                     /* initialize */
240 >                tmCvLums(NULL, NULL, 0);
241 >        for (i = len; i--; ) {
242 >                float   lum = tms->inpsf * scan[i];
243 >                if (lum <= TM_NOLUM)
244 >                        ls[i] = TM_NOBRT;
245 >                else
246 >                        ls[i] = tmCvLumLUfp(&lum);
247 >        }
248 >        returnOK;
249 > }
250 >
251 >
252 > int
253 > tmCvColors(                             /* convert float colors */
254 > TMstruct        *tms,
255 > TMbright        *ls,
256 > uby8    *cs,
257 > COLOR   *scan,
258 > int     len
259 > )
260 > {
261 >        static const char funcName[] = "tmCvColors";
262 >        static uby8     gamtab[1024];
263 >        static double   curgam = .0;
264          COLOR   cmon;
265 <        double  lum, slum;
266 <        register double d;
185 <        register int    i;
265 >        float   lum, slum, d;
266 >        int     i;
267  
268 <        if (tmTop == NULL)
268 >        if (tms == NULL)
269                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
270 <        if (ls == NULL | scan == NULL | len <= 0)
270 >        if ((ls == NULL) | (scan == NULL) | (len < 0))
271                  returnErr(TM_E_ILLEGAL);
272 +        if (tmFloat2BrtLUT == NULL)                     /* initialize */
273 +                tmCvLums(NULL, NULL, 0);
274 +        if (cs != TM_NOCHROM && fabs(tms->mongam - curgam) > .02) {
275 +                curgam = tms->mongam;                   /* (re)build table */
276 +                for (i = 1024; i--; )
277 +                        gamtab[i] = (int)(256.*pow((i+.5)/1024., 1./curgam));
278 +        }
279          for (i = len; i--; ) {
280 <                if (tmNeedMatrix(tmTop))                /* get monitor RGB */
281 <                        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;
280 >                if (tmNeedMatrix(tms)) {                /* get monitor RGB */
281 >                        colortrans(cmon, tms->cmat, scan[i]);
282                  } else {
283 <                        d = TM_BRTSCALE*log(lum);       /* encode it */
284 <                        ls[i] = d>0. ? (int)(d+.5) : (int)(d-.5);
283 >                        cmon[RED] = tms->inpsf*scan[i][RED];
284 >                        cmon[GRN] = tms->inpsf*scan[i][GRN];
285 >                        cmon[BLU] = tms->inpsf*scan[i][BLU];
286                  }
287 + #ifdef isfinite
288 +                if (!isfinite(cmon[RED]) || cmon[RED] < .0f) cmon[RED] = .0f;
289 +                if (!isfinite(cmon[GRN]) || cmon[GRN] < .0f) cmon[GRN] = .0f;
290 +                if (!isfinite(cmon[BLU]) || cmon[BLU] < .0f) cmon[BLU] = .0f;
291 + #else
292 +                if (cmon[RED] < .0f) cmon[RED] = .0f;
293 +                if (cmon[GRN] < .0f) cmon[GRN] = .0f;
294 +                if (cmon[BLU] < .0f) cmon[BLU] = .0f;
295 + #endif
296 +                                                        /* world luminance */
297 +                lum =   tms->clf[RED]*cmon[RED] +
298 +                        tms->clf[GRN]*cmon[GRN] +
299 +                        tms->clf[BLU]*cmon[BLU] ;
300 +                if (lum <= TM_NOLUM) {                  /* convert brightness */
301 +                        lum = cmon[RED] = cmon[GRN] = cmon[BLU] = TM_NOLUM;
302 +                        ls[i] = TM_NOBRT;
303 +                } else
304 +                        ls[i] = tmCvLumLUfp(&lum);
305                  if (cs == TM_NOCHROM)                   /* no color? */
306                          continue;
307 <                if (tmTop->flags & TM_F_MESOPIC && lum < LMESUPPER) {
307 >                if (tms->flags & TM_F_MESOPIC && lum < LMESUPPER) {
308                          slum = scotlum(cmon);           /* mesopic adj. */
309 <                        if (lum < LMESLOWER)
309 >                        if (lum < LMESLOWER) {
310                                  cmon[RED] = cmon[GRN] = cmon[BLU] = slum;
311 <                        else {
311 >                        } else {
312                                  d = (lum - LMESLOWER)/(LMESUPPER - LMESLOWER);
313 <                                if (tmTop->flags & TM_F_BW)
313 >                                if (tms->flags & TM_F_BW)
314                                          cmon[RED] = cmon[GRN] =
315                                                          cmon[BLU] = d*lum;
316                                  else
317                                          scalecolor(cmon, d);
318 <                                d = (1.-d)*slum;
318 >                                d = (1.f-d)*slum;
319                                  cmon[RED] += d;
320                                  cmon[GRN] += d;
321                                  cmon[BLU] += d;
322                          }
323 <                } else if (tmTop->flags & TM_F_BW) {
324 <                        cmon[RED] = cmon[GRN] = cmon[BLU] = lum;
323 >                } else if (tms->flags & TM_F_BW) {
324 >                        int     j = 3;
325 >                        while (j--) cs[3*i+j] = tms->cdiv[j]/(TM_BRES>>8);
326 >                        continue;
327                  }
328 <                d = tmTop->clf[RED]*cmon[RED]/lum;
329 <                cs[3*i  ] = d>=.999 ? 255 :
330 <                                (int)(256.*pow(d, 1./tmTop->mongam));
331 <                d = tmTop->clf[GRN]*cmon[GRN]/lum;
332 <                cs[3*i+1] = d>=.999 ? 255 :
333 <                                (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));
328 >                d = tms->clf[RED]*cmon[RED]/lum;
329 >                cs[3*i  ] = d>=.999f ? 255 : gamtab[(int)(1024.f*d)];
330 >                d = tms->clf[GRN]*cmon[GRN]/lum;
331 >                cs[3*i+1] = d>=.999f ? 255 : gamtab[(int)(1024.f*d)];
332 >                d = tms->clf[BLU]*cmon[BLU]/lum;
333 >                cs[3*i+2] = d>=.999f ? 255 : gamtab[(int)(1024.f*d)];
334          }
335          returnOK;
336   }
337  
338  
339   int
340 < tmAddHisto(ls, len, wt)                 /* add values to histogram */
341 < register TMbright       *ls;
342 < int     len;
343 < int     wt;
340 > tmAddHisto(                             /* add values to histogram */
341 > TMstruct        *tms,
342 > TMbright        *ls,
343 > int     len,
344 > int     wt
345 > )
346   {
347 <        static char     funcName[] = "tmAddHisto";
348 <        int     sum, oldorig, oldlen, horig, hlen;
349 <        register int    i, j;
347 >        static const char funcName[] = "tmAddHisto";
348 >        int     oldorig=0, oldlen, horig, hlen;
349 >        int     i;
350  
351 <        if (len <= 0)
261 <                returnErr(TM_E_ILLEGAL);
262 <        if (tmTop == NULL)
351 >        if (tms == NULL)
352                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
353 +        if (len < 0)
354 +                returnErr(TM_E_ILLEGAL);
355 +        if (len == 0)
356 +                returnOK;
357                                                  /* first, grow limits */
358 <        if (tmTop->histo == NULL) {
358 >        if (tms->histo == NULL) {
359                  for (i = len; i-- && ls[i] < MINBRT; )
360                          ;
361                  if (i < 0)
362                          returnOK;
363 <                tmTop->hbrmin = tmTop->hbrmax = ls[i];
363 >                tms->hbrmin = tms->hbrmax = ls[i];
364                  oldlen = 0;
365          } else {
366 <                oldorig = (tmTop->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
367 <                oldlen = (tmTop->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 < tmTop->hbrmin)
373 <                        tmTop->hbrmin = j;
374 <                else if (j > tmTop->hbrmax)
375 <                        tmTop->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 = (tmTop->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
378 <        hlen = (tmTop->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 <                register 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] = tmTop->histo[--i];
386 <                        free((MEM_PTR)tmTop->histo);
384 >                        memcpy(newhist+(oldorig-horig),
385 >                                        tms->histo, oldlen*sizeof(HIST_TYP));
386 >                        free(tms->histo);
387                  }
388 <                tmTop->histo = newhist;
388 >                tms->histo = newhist;
389          }
390          if (wt == 0)
391                  returnOK;
392          for (i = len; i--; )                    /* add in new counts */
393                  if (ls[i] >= MINBRT)
394 <                        tmTop->histo[ (ls[i]-MINBRT)/HISTEP - horig ] += wt;
394 >                        tms->histo[ HISTI(ls[i]) - horig ] += wt;
395          returnOK;
396   }
397  
398  
399   static double
400 < htcontrs(La)            /* human threshold contrast sensitivity, dL(La) */
401 < double  La;
400 > htcontrs(               /* human threshold contrast sensitivity, dL(La) */
401 > double  La
402 > )
403   {
404          double  l10La, l10dL;
405                                  /* formula taken from Ferwerda et al. [SG96] */
# Line 326 | Line 420 | double La;
420  
421  
422   int
423 < tmComputeMapping(gamval, Lddyn, Ldmax)
424 < double  gamval;
425 < double  Lddyn;
426 < double  Ldmax;
423 > tmFixedMapping(                 /* compute fixed, linear tone-mapping */
424 > TMstruct        *tms,
425 > double  expmult,
426 > double  gamval,
427 > double  Lddyn
428 > )
429   {
430 <        static char     funcName[] = "tmComputeMapping";
431 <        int     *histo;
430 >        static const char funcName[] = "tmFixedMapping";
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 >                                        /* 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 >
456 >
457 > int
458 > tmComputeMapping(                       /* compute histogram tone-mapping */
459 > TMstruct        *tms,
460 > double  gamval,
461 > double  Lddyn,
462 > double  Ldmax
463 > )
464 > {
465 >        static const char funcName[] = "tmComputeMapping";
466 >        HIST_TYP        *histo;
467          float   *cumf;
468 <        int     brt0, histlen, histot, threshold, ceiling, trimmings;
469 <        double  logLddyn, Ldmin, Ldavg, Lwavg, Tr, Lw, Ld;
470 <        int4    sum;
471 <        register double d;
472 <        register int    i, j;
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;
474  
475 <        if (tmTop == NULL || tmTop->histo == NULL)
475 >        if (tms == NULL || tms->histo == NULL)
476                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
477                                          /* check arguments */
478          if (Lddyn < MINLDDYN) Lddyn = DEFLDDYN;
479          if (Ldmax < MINLDMAX) Ldmax = DEFLDMAX;
480 <        if (gamval < MINGAM) gamval = tmTop->mongam;
480 >        if (gamval < MINGAM) gamval = tms->mongam;
481                                          /* compute handy values */
482          Ldmin = Ldmax/Lddyn;
483          logLddyn = log(Lddyn);
484 <        Ldavg = sqrt(Ldmax*Ldmin);
485 <        i = (tmTop->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
486 <        brt0 = MINBRT + HISTEP/2 + i*HISTEP;
355 <        histlen = (tmTop->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 += tmTop->histo[i];
492 <                sum += (j -= HISTEP) * tmTop->histo[i];
491 >                histot += tms->histo[i];
492 >                sum += (double)(j -= HISTEP) * tms->histo[i];
493          }
494 <        threshold = histot*.025 + .5;
364 <        if (threshold < 4)
494 >        if (!histot)
495                  returnErr(TM_E_TMFAIL);
496 +        threshold = histot/500 + 1;
497          Lwavg = tmLuminance( (double)sum / histot );
498 <        if (!(tmTop->flags & TM_F_LINEAR)) {    /* clamp histogram */
499 <                histo = (int *)malloc(histlen*sizeof(int));
500 <                cumf = (float *)malloc((histlen+1)*sizeof(float));
501 <                if (histo == NULL | cumf == NULL)
502 <                        returnErr(TM_E_NOMEM);
503 <                for (i = histlen; i--; )        /* make malleable copy */
504 <                        histo[i] = tmTop->histo[i];
505 <                do {                            /* iterate to solution */
506 <                        sum = 0;                /* cumulative probability */
507 <                        for (i = 0; i < histlen; i++) {
508 <                                cumf[i] = (double)sum/histot;
509 <                                sum += histo[i];
498 >                                        /* use linear tone mapping? */
499 >        if (tms->flags & TM_F_LINEAR ||
500 >                        tms->hbrmax - tms->hbrmin < TM_BRTSCALE*logLddyn)
501 >                goto linearmap;
502 >                                        /* clamp histogram */
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 >                                        /* 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] = sum/histot;
514 >                        sum += (double)histo[i];
515 >                }
516 >                cumf[histlen] = 1.;
517 >                Tr = histot * (double)(tms->hbrmax - tms->hbrmin) /
518 >                                ((double)TM_BRTSCALE*histlen*logLddyn);
519 >                ceiling = Tr + 1.;
520 >                trimmings = 0;          /* clip to envelope */
521 >                for (i = histlen; i--; ) {
522 >                        if (tms->flags & TM_F_HCONTR) {
523 >                                Lw = tmLuminance(brt0 + i*HISTEP);
524 >                                Ld = Ldmin * exp( logLddyn *
525 >                                        .5*(cumf[i]+cumf[i+1]) );
526 >                                ceiling = Tr * (htcontrs(Ld) * Lw) /
527 >                                        (htcontrs(Lw) * Ld) + 1.;
528                          }
529 <                        cumf[i] = 1.;
530 <                        Tr = histot * (double)(tmTop->hbrmax - tmTop->hbrmin) /
531 <                                ((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 <                                }
529 >                        if (histo[i] > ceiling) {
530 >                                trimmings += histo[i] - ceiling;
531 >                                histo[i] = ceiling;
532                          }
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);
533                  }
534 +                                        /* check if we're out of data */
535 +                if ((histot -= trimmings) <= threshold) {
536 +                        free(histo);
537 +                        free(cumf);
538 +                        goto linearmap;
539 +                }
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] = TM_BRES*pow(d, 1./gamval);
551          }
552 <        if (!(tmTop->flags & TM_F_LINEAR)) {
553 <                free((MEM_PTR)histo);
433 <                free((MEM_PTR)cumf);
434 <        }
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(sqrt(Ldmax*Ldmin)) / htcontrs(Lwavg);
558 +        else
559 +                d = Ldmax / tmLuminance(tms->hbrmax);
560 +        return(tmFixedMapping(tms, tms->inpsf*d/Ldmax, gamval, Lddyn));
561   }
562  
563  
564   int
565 < tmMapPixels(ps, ls, cs, len)
566 < register BYTE   *ps;
567 < TMbright        *ls;
568 < register BYTE   *cs;
569 < int     len;
565 > tmMapPixels(                    /* apply tone-mapping to pixel(s) */
566 > TMstruct        *tms,
567 > uby8    *ps,
568 > TMbright        *ls,
569 > uby8    *cs,
570 > int     len
571 > )
572   {
573 <        static char     funcName[] = "tmMapPixels";
574 <        register int4   li, pv;
573 >        static const char funcName[] = "tmMapPixels";
574 >        TMbright        lv;
575 >        TMAP_TYP        li;
576 >        int             pv;
577  
578 <        if (tmTop == NULL || tmTop->lumap == NULL)
578 >        if (tms == NULL || tms->lumap == NULL)
579                  returnErr(TM_E_TMINVAL);
580 <        if (ps == NULL | ls == NULL | len <= 0)
580 >        if ((ps == NULL) | (ls == NULL) | (len < 0))
581                  returnErr(TM_E_ILLEGAL);
582          while (len--) {
583 <                if ((li = *ls++) < tmTop->mbrmin)
584 <                        li = tmTop->mbrmin;
585 <                else if (li > tmTop->mbrmax)
586 <                        li = tmTop->mbrmax;
587 <                li = tmTop->lumap[li - tmTop->mbrmin];
588 <                if (cs == TM_NOCHROM)
589 <                        *ps++ = li>255 ? 255 : li;
590 <                else {
591 <                        pv = *cs++ * li / tmTop->cdiv[RED];
583 >                if ((lv = *ls++) < tms->mbrmin) {
584 >                        li = 0;
585 >                } else {
586 >                        if (lv > tms->mbrmax)
587 >                                lv = tms->mbrmax;
588 >                        li = tms->lumap[lv - tms->mbrmin];
589 >                }
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 / tmTop->cdiv[GRN];
599 >                        pv = *cs++ * li / tms->cdiv[GRN];
600                          *ps++ = pv>255 ? 255 : pv;
601 <                        pv = *cs++ * li / tmTop->cdiv[BLU];
601 >                        pv = *cs++ * li / tms->cdiv[BLU];
602                          *ps++ = pv>255 ? 255 : pv;
603                  }
604          }
# Line 471 | Line 606 | int    len;
606   }
607  
608  
609 < struct tmStruct *
610 < tmPop()                         /* pop top tone mapping off stack */
609 > TMstruct *
610 > tmDup(                          /* duplicate tone mapping */
611 > TMstruct        *tms
612 > )
613   {
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 {
614          int     len;
615 <        register int    i;
616 <        register struct tmStruct        *tmnew;
615 >        int     i;
616 >        TMstruct        *tmnew;
617  
618 <        if (tmTop == NULL)              /* anything to duplicate? */
618 >        if (tms == NULL)                /* anything to duplicate? */
619                  return(NULL);
620 <        tmnew = (struct tmStruct *)malloc(sizeof(struct tmStruct));
620 >        tmnew = (TMstruct *)malloc(sizeof(TMstruct));
621          if (tmnew == NULL)
622                  return(NULL);
623 <        *tmnew = *tmTop;                /* copy everything */
623 >        *tmnew = *tms;          /* copy everything */
624          if (tmnew->histo != NULL) {     /* duplicate histogram */
625 <                len = (tmnew->hbrmax-MINBRT)/HISTEP + 1 -
626 <                                (tmnew->hbrmin-MINBRT)/HISTEP;
524 <                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--; )
527 <                                tmnew->histo[i] = tmTop->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(
532 <                                                len*sizeof(unsigned short) );
632 >                tmnew->lumap = (TMAP_TYP *)malloc(len*sizeof(TMAP_TYP));
633                  if (tmnew->lumap != NULL)
634 <                        for (i = len; i--; )
535 <                                tmnew->lumap[i] = tmTop->lumap[i];
634 >                        memcpy(tmnew->lumap, tms->lumap, len*sizeof(TMAP_TYP));
635          }
636                                          /* clear package data */
637          for (i = tmNumPkgs; i--; )
638                  tmnew->pd[i] = NULL;
639 <        tmnew->tmprev = tmTop;          /* make copy current */
640 <        return(tmTop = tmnew);
639 >                                        /* return copy */
640 >        return(tmnew);
641   }
642  
643  
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
644   void
645   tmDone(tms)                     /* done with tone mapping -- destroy it */
646 < register struct tmStruct        *tms;
646 > TMstruct        *tms;
647   {
648 <        register int    i;
649 <                                        /* NULL arg. is equiv. to tmTop */
650 <        if (tms == NULL && (tms = tmTop) == NULL)
648 >        int     i;
649 >                                        /* NULL arg. is equiv. to tms */
650 >        if (tms == NULL)
651                  return;
572                                        /* take out of stack if present */
573        (void)tmPull(tms);
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 > uby8    tmMesofact[BMESUPPER-BMESLOWER];
667 >
668 > void
669 > tmMkMesofact()                          /* build mesopic lookup factor table */
670 > {
671 >        int     i;
672 >
673 >        if (tmMesofact[BMESUPPER-BMESLOWER-1])
674 >                return;
675 >
676 >        for (i = BMESLOWER; i < BMESUPPER; i++)
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 >
707 > int
708 > tmErrorReturn(                          /* error return (with message) */
709 > const char      *func,
710 > TMstruct        *tms,
711 > int     err
712 > )
713 > {
714 >        if (tms != NULL) {
715 >                tms->lastFunc = func;
716 >                tms->lastError = err;
717 >                if (tms->flags & TM_F_NOSTDERR)
718 >                        return(err);
719 >        }
720 >        fputs(func, stderr);
721 >        fputs(": ", stderr);
722 >        fputs(tmErrorMessage[err], stderr);
723 >        fputs("!\n", stderr);
724 >        return(err);
725   }

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