test/rgb_xyz_test.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2014-2019 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
   3
   4     This file is part of libdcp.
   5
   6     libdcp is free software; you can redistribute it and/or modify
   7     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9     (at your option) any later version.
  10
  11     libdcp is distributed in the hope that it will be useful,
  12     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14     GNU General Public License for more details.
  15
  16     You should have received a copy of the GNU General Public License
  17     along with libdcp.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18
  19     In addition, as a special exception, the copyright holders give
  20     permission to link the code of portions of this program with the
  21     OpenSSL library under certain conditions as described in each
  22     individual source file, and distribute linked combinations
  23     including the two.
  24
  25     You must obey the GNU General Public License in all respects
  26     for all of the code used other than OpenSSL.  If you modify
  27     file(s) with this exception, you may extend this exception to your
  28     version of the file(s), but you are not obligated to do so.  If you
  29     do not wish to do so, delete this exception statement from your
  30     version.  If you delete this exception statement from all source
  31     files in the program, then also delete it here.
  32 */
  33
  34 #include "rgb_xyz.h"
  35 #include "openjpeg_image.h"
  36 #include "colour_conversion.h"
  37 #include <boost/test/unit_test.hpp>
  38 #include <boost/bind.hpp>
  39 #include <boost/scoped_array.hpp>
  40
  41 using std::max;
  42 using std::list;
  43 using std::string;
  44 using std::cout;
  45 using boost::shared_ptr;
  46 using boost::optional;
  47 using boost::scoped_array;
  48
  49 /** Convert a test image from sRGB to XYZ and check that the transforms are right */
  50 BOOST_AUTO_TEST_CASE (rgb_xyz_test)
  51 {
  52         srand (0);
  53         dcp::Size const size (640, 480);
  54
  55         scoped_array<uint8_t> rgb (new uint8_t[size.width * size.height * 6]);
  56         for (int y = 0; y < size.height; ++y) {
  57                 uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb.get() + y * size.width * 6);
  58                 for (int x = 0; x < size.width; ++x) {
  59                         /* Write a 12-bit random number for each component */
  60                         for (int c = 0; c < 3; ++c) {
  61                                 *p = (rand () & 0xfff) << 4;
  62                                 ++p;
  63                         }
  64                 }
  65         }
  66
  67         shared_ptr<dcp::OpenJPEGImage> xyz = dcp::rgb_to_xyz (rgb.get(), size, size.width * 6, dcp::ColourConversion::srgb_to_xyz ());
  68
  69         for (int y = 0; y < size.height; ++y) {
  70                 uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb.get() + y * size.width * 6);
  71                 for (int x = 0; x < size.width; ++x) {
  72
  73                         double cr = *p++ / 65535.0;
  74                         double cg = *p++ / 65535.0;
  75                         double cb = *p++ / 65535.0;
  76
  77                         /* Input gamma */
  78
  79                         if (cr < 0.04045) {
  80                                 cr /= 12.92;
  81                         } else {
  82                                 cr = pow ((cr + 0.055) / 1.055, 2.4);
  83                         }
  84
  85                         if (cg < 0.04045) {
  86                                 cg /= 12.92;
  87                         } else {
  88                                 cg = pow ((cg + 0.055) / 1.055, 2.4);
  89                         }
  90
  91                         if (cb < 0.04045) {
  92                                 cb /= 12.92;
  93                         } else {
  94                                 cb = pow ((cb + 0.055) / 1.055, 2.4);
  95                         }
  96
  97                         /* Matrix */
  98
  99                         double cx = cr * 0.4124564 + cg * 0.3575761 + cb * 0.1804375;
 100                         double cy = cr * 0.2126729 + cg * 0.7151522 + cb * 0.0721750;
 101                         double cz = cr * 0.0193339 + cg * 0.1191920 + cb * 0.9503041;
 102
 103                         /* Compand */
 104
 105                         cx *= 48 / 52.37;
 106                         cy *= 48 / 52.37;
 107                         cz *= 48 / 52.37;
 108
 109                         /* Output gamma */
 110
 111                         cx = pow (cx, 1 / 2.6);
 112                         cy = pow (cy, 1 / 2.6);
 113                         cz = pow (cz, 1 / 2.6);
 114
 115                         BOOST_REQUIRE_CLOSE (cx * 4095, xyz->data(0)[y * size.width + x], 1);
 116                         BOOST_REQUIRE_CLOSE (cy * 4095, xyz->data(1)[y * size.width + x], 1);
 117                         BOOST_REQUIRE_CLOSE (cz * 4095, xyz->data(2)[y * size.width + x], 1);
 118                 }
 119         }
 120 }
 121
 122 static list<string> notes;
 123
 124 static void
 125 note_handler (dcp::NoteType n, string s)
 126 {
 127         BOOST_REQUIRE_EQUAL (n, dcp::DCP_NOTE);
 128         notes.push_back (s);
 129 }
 130
 131 /** Check that xyz_to_rgb clamps XYZ values correctly */
 132 BOOST_AUTO_TEST_CASE (xyz_rgb_range_test)
 133 {
 134         shared_ptr<dcp::OpenJPEGImage> xyz (new dcp::OpenJPEGImage (dcp::Size (2, 2)));
 135
 136         xyz->data(0)[0] = -4;
 137         xyz->data(0)[1] = 6901;
 138         xyz->data(0)[2] = 0;
 139         xyz->data(0)[3] = 4095;
 140         xyz->data(1)[0] = -4;
 141         xyz->data(1)[1] = 6901;
 142         xyz->data(1)[2] = 0;
 143         xyz->data(1)[3] = 4095;
 144         xyz->data(2)[0] = -4;
 145         xyz->data(2)[1] = 6901;
 146         xyz->data(2)[2] = 0;
 147         xyz->data(2)[3] = 4095;
 148
 149         scoped_array<uint8_t> rgb (new uint8_t[2 * 2 * 6]);
 150
 151         notes.clear ();
 152         dcp::xyz_to_rgb (
 153                 xyz, dcp::ColourConversion::srgb_to_xyz (), rgb.get(), 2 * 6, boost::optional<dcp::NoteHandler> (boost::bind (&note_handler, _1, _2))
 154                 );
 155
 156         /* The 6 out-of-range samples should have been noted */
 157         BOOST_REQUIRE_EQUAL (notes.size(), 6);
 158         list<string>::const_iterator i = notes.begin ();
 159         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value -4 out of range");
 160         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value -4 out of range");
 161         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value -4 out of range");
 162         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value 6901 out of range");
 163         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value 6901 out of range");
 164         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value 6901 out of range");
 165
 166         /* And those samples should have been clamped, so check that they give the same result
 167            as inputs at the extremes (0 and 4095).
 168         */
 169
 170         uint16_t* buffer = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb.get ());
 171         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[0 * 3 + 0], buffer[2 * 3 + 1]);
 172         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[0 * 3 + 1], buffer[2 * 3 + 1]);
 173         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[0 * 3 + 2], buffer[2 * 3 + 2]);
 174
 175         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[1 * 3 + 0], buffer[3 * 3 + 0]);
 176         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[1 * 3 + 1], buffer[3 * 3 + 1]);
 177         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[1 * 3 + 2], buffer[3 * 3 + 2]);
 178 }
 179
 180 /** Convert an image from RGB to XYZ and back again */
 181 BOOST_AUTO_TEST_CASE (rgb_xyz_round_trip_test)
 182 {
 183         srand (0);
 184         dcp::Size const size (640, 480);
 185
 186         scoped_array<uint8_t> rgb (new uint8_t[size.width * size.height * 6]);
 187         for (int y = 0; y < size.height; ++y) {
 188                 uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb.get() + y * size.width * 6);
 189                 for (int x = 0; x < size.width; ++x) {
 190                         /* Write a 12-bit random number for each component */
 191                         for (int c = 0; c < 3; ++c) {
 192                                 *p = (rand () & 0xfff) << 4;
 193                                 ++p;
 194                         }
 195                 }
 196         }
 197
 198         shared_ptr<dcp::OpenJPEGImage> xyz = dcp::rgb_to_xyz (rgb.get(), size, size.width * 6, dcp::ColourConversion::srgb_to_xyz ());
 199         scoped_array<uint8_t> back (new uint8_t[size.width * size.height * 6]);
 200         dcp::xyz_to_rgb (xyz, dcp::ColourConversion::srgb_to_xyz (), back.get(), size.width * 6);
 201
 202 #if 0
 203         uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb.get ());
 204         uint16_t* q = reinterpret_cast<uint16_t*> (back.get ());
 205         for (int i = 0; i < (size.width * size.height); ++i) {
 206                 /* XXX: doesn't quite work */
 207                 // BOOST_REQUIRE_EQUAL (*p++, *q++);
 208         }
 209 #endif
 210 }