test/colour_conversion_test.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2014 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
   3
   4     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7     (at your option) any later version.
   8
   9     This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12     GNU General Public License for more details.
  13
  14     You should have received a copy of the GNU General Public License
  15     along with this program; if not, write to the Free Software
  16     Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  17
  18 */
  19
  20 #include "gamma_transfer_function.h"
  21 #include "colour_conversion.h"
  22 #include "modified_gamma_transfer_function.h"
  23 #include <boost/test/unit_test.hpp>
  24 #include <cmath>
  25
  26 using std::pow;
  27 using boost::shared_ptr;
  28 using namespace dcp;
  29
  30 static void
  31 check_gamma (shared_ptr<const TransferFunction> tf, int bit_depth, bool inverse, float gamma)
  32 {
  33         double const * lut = tf->lut (bit_depth, inverse);
  34         int const count = rint (pow (2.0, bit_depth));
  35
  36         for (int i = 0; i < count; ++i) {
  37                 BOOST_CHECK_CLOSE (lut[i], pow (float(i) / (count - 1), gamma), 0.001);
  38         }
  39 }
  40
  41 static void
  42 check_modified_gamma (shared_ptr<const TransferFunction> tf, int bit_depth, bool inverse, double power, double threshold, double A, double B)
  43 {
  44         double const * lut = tf->lut (bit_depth, inverse);
  45         int const count = rint (pow (2.0, bit_depth));
  46
  47         for (int i = 0; i < count; ++i) {
  48                 double const x = double(i) / (count - 1);
  49                 if (x > threshold) {
  50                         BOOST_CHECK_CLOSE (lut[i], pow ((x + A) / (1 + A), power), 0.001);
  51                 } else {
  52                         BOOST_CHECK_CLOSE (lut[i], (x / B), 0.001);
  53                 }
  54         }
  55 }
  56
  57 /** Check that the gamma correction LUTs are right for sRGB */
  58 BOOST_AUTO_TEST_CASE (colour_conversion_test1)
  59 {
  60         ColourConversion cc = ColourConversion::srgb_to_xyz ();
  61
  62         check_modified_gamma (cc.in(), 8, false, 2.4, 0.04045, 0.055, 12.92);
  63         check_modified_gamma (cc.in(), 12, false, 2.4, 0.04045, 0.055, 12.92);
  64         check_modified_gamma (cc.in(), 16, false, 2.4, 0.04045, 0.055, 12.92);
  65
  66         check_gamma (cc.out(), 8, true, 1 / 2.6);
  67         check_gamma (cc.out(), 12, true, 1 / 2.6);
  68         check_gamma (cc.out(), 16, true, 1 / 2.6);
  69 }
  70
  71 /** Check that the gamma correction LUTs are right for REC709 */
  72 BOOST_AUTO_TEST_CASE (colour_conversion_test2)
  73 {
  74         ColourConversion cc = ColourConversion::rec709_to_xyz ();
  75
  76         check_gamma (cc.in(), 8, false, 2.2);
  77         check_gamma (cc.in(), 12, false, 2.2);
  78         check_gamma (cc.in(), 16, false, 2.2);
  79
  80         check_gamma (cc.out(), 8, true, 1 / 2.6);
  81         check_gamma (cc.out(), 12, true, 1 / 2.6);
  82         check_gamma (cc.out(), 16, true, 1 / 2.6);
  83 }
  84
  85 /** Check that the xyz_to_rgb matrix is the inverse of the rgb_to_xyz one */
  86 BOOST_AUTO_TEST_CASE (colour_conversion_matrix_test)
  87 {
  88         ColourConversion c = ColourConversion::srgb_to_xyz ();
  89
  90         boost::numeric::ublas::matrix<double> A = c.rgb_to_xyz ();
  91         boost::numeric::ublas::matrix<double> B = c.xyz_to_rgb ();
  92
  93         BOOST_CHECK_CLOSE (A(0, 0) * B(0, 0) + A(0, 1) * B(1, 0) + A(0, 2) * B(2, 0), 1, 0.1);
  94         BOOST_CHECK (fabs (A(0, 0) * B(0, 1) + A(0, 1) * B(1, 1) + A(0, 2) * B(2, 1)) < 1e-6);
  95         BOOST_CHECK (fabs (A(0, 0) * B(0, 2) + A(0, 1) * B(1, 2) + A(0, 2) * B(2, 2)) < 1e-6);
  96
  97         BOOST_CHECK (fabs (A(1, 0) * B(0, 0) + A(1, 1) * B(1, 0) + A(1, 2) * B(2, 0)) < 1e-6);
  98         BOOST_CHECK_CLOSE (A(1, 0) * B(0, 1) + A(1, 1) * B(1, 1) + A(1, 2) * B(2, 1), 1, 0.1);
  99         BOOST_CHECK (fabs (A(1, 0) * B(0, 2) + A(1, 1) * B(1, 2) + A(1, 2) * B(2, 2)) < 1e-6);
 100
 101         BOOST_CHECK (fabs (A(2, 0) * B(0, 0) + A(2, 1) * B(1, 0) + A(2, 2) * B(2, 0)) < 1e-6);
 102         BOOST_CHECK (fabs (A(2, 0) * B(0, 1) + A(2, 1) * B(1, 1) + A(2, 2) * B(2, 1)) < 1e-6);
 103         BOOST_CHECK_CLOSE (A(2, 0) * B(0, 2) + A(2, 1) * B(1, 2) + A(2, 2) * B(2, 2), 1, 0.1);
 104 }
 105
 106 BOOST_AUTO_TEST_CASE (colour_conversion_bradford_test)
 107 {
 108         ColourConversion c = ColourConversion::srgb_to_xyz ();
 109
 110         /* CIE "A" illuminant from http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_ChromAdapt.html
 111            un-normalised using a factor k where k = 1 / (1 + x + z)
 112         */
 113         c.set_adjusted_white (Chromaticity (0.447576324, 0.407443172));
 114
 115         boost::numeric::ublas::matrix<double> b = c.bradford ();
 116
 117         /* Check the conversion matrix against the one quoted on brucelindbloom.com */
 118         BOOST_CHECK_CLOSE (b(0, 0), 1.2164557, 0.1);
 119         BOOST_CHECK_CLOSE (b(0, 1), 0.1109905, 0.1);
 120         BOOST_CHECK_CLOSE (b(0, 2), -0.1549325, 0.1);
 121         BOOST_CHECK_CLOSE (b(1, 0), 0.1533326, 0.1);
 122         BOOST_CHECK_CLOSE (b(1, 1), 0.9152313, 0.1);
 123         BOOST_CHECK_CLOSE (b(1, 2), -0.0559953, 0.1);
 124         BOOST_CHECK_CLOSE (b(2, 0), -0.0239469, 0.1);
 125         BOOST_CHECK_CLOSE (b(2, 1), 0.0358984, 0.1);
 126         BOOST_CHECK_CLOSE (b(2, 2), 0.3147529, 0.1);
 127
 128         /* Same for CIE "B" illuminant */
 129         c.set_adjusted_white (Chromaticity (0.99072 * 0.351747305, 0.351747305));
 130
 131         b = c.bradford ();
 132
 133         BOOST_CHECK_CLOSE (b(0, 0), 1.0641402, 0.1);
 134         BOOST_CHECK_CLOSE (b(0, 1), 0.0325780, 0.1);
 135         BOOST_CHECK_CLOSE (b(0, 2), -0.0489436, 0.1);
 136         BOOST_CHECK_CLOSE (b(1, 0), 0.0446103, 0.1);
 137         BOOST_CHECK_CLOSE (b(1, 1), 0.9766379, 0.1);
 138         BOOST_CHECK_CLOSE (b(1, 2), -0.0174854, 0.1);
 139         BOOST_CHECK_CLOSE (b(2, 0), -0.0078485, 0.1);
 140         BOOST_CHECK_CLOSE (b(2, 1), 0.0119945, 0.1);
 141         BOOST_CHECK_CLOSE (b(2, 2), 0.7785377, 0.1);
 142 }