test/rgb_xyz_test.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2014-2015 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 "rgb_xyz.h"
  21 #include "openjpeg_image.h"
  22 #include "colour_conversion.h"
  23 #include <boost/test/unit_test.hpp>
  24 #include <boost/bind.hpp>
  25 #include <boost/scoped_array.hpp>
  26
  27 using std::max;
  28 using std::list;
  29 using std::string;
  30 using std::cout;
  31 using boost::shared_ptr;
  32 using boost::optional;
  33 using boost::scoped_array;
  34
  35 /** Convert a test image from sRGB to XYZ and check that the transforms are right */
  36 BOOST_AUTO_TEST_CASE (rgb_xyz_test)
  37 {
  38         unsigned int seed = 0;
  39         dcp::Size const size (640, 480);
  40
  41         scoped_array<uint8_t> rgb (new uint8_t[size.width * size.height * 6]);
  42         for (int y = 0; y < size.height; ++y) {
  43                 uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb.get() + y * size.width * 6);
  44                 for (int x = 0; x < size.width; ++x) {
  45                         /* Write a 12-bit random number for each component */
  46                         for (int c = 0; c < 3; ++c) {
  47                                 *p = (rand_r (&seed) & 0xfff) << 4;
  48                                 ++p;
  49                         }
  50                 }
  51         }
  52
  53         shared_ptr<dcp::OpenJPEGImage> xyz = dcp::rgb_to_xyz (rgb.get(), size, size.width * 6, dcp::ColourConversion::srgb_to_xyz ());
  54
  55         for (int y = 0; y < size.height; ++y) {
  56                 uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb.get() + y * size.width * 6);
  57                 for (int x = 0; x < size.width; ++x) {
  58
  59                         double cr = *p++ / 65535.0;
  60                         double cg = *p++ / 65535.0;
  61                         double cb = *p++ / 65535.0;
  62
  63                         /* Input gamma */
  64
  65                         if (cr < 0.04045) {
  66                                 cr /= 12.92;
  67                         } else {
  68                                 cr = pow ((cr + 0.055) / 1.055, 2.4);
  69                         }
  70
  71                         if (cg < 0.04045) {
  72                                 cg /= 12.92;
  73                         } else {
  74                                 cg = pow ((cg + 0.055) / 1.055, 2.4);
  75                         }
  76
  77                         if (cb < 0.04045) {
  78                                 cb /= 12.92;
  79                         } else {
  80                                 cb = pow ((cb + 0.055) / 1.055, 2.4);
  81                         }
  82
  83                         /* Matrix */
  84
  85                         double cx = cr * 0.4124564 + cg * 0.3575761 + cb * 0.1804375;
  86                         double cy = cr * 0.2126729 + cg * 0.7151522 + cb * 0.0721750;
  87                         double cz = cr * 0.0193339 + cg * 0.1191920 + cb * 0.9503041;
  88
  89                         /* Compand */
  90
  91                         cx *= 48 / 52.37;
  92                         cy *= 48 / 52.37;
  93                         cz *= 48 / 52.37;
  94
  95                         /* Output gamma */
  96
  97                         cx = pow (cx, 1 / 2.6);
  98                         cy = pow (cy, 1 / 2.6);
  99                         cz = pow (cz, 1 / 2.6);
 100
 101                         BOOST_REQUIRE_CLOSE (cx * 4095, xyz->data(0)[y * size.width + x], 1);
 102                         BOOST_REQUIRE_CLOSE (cy * 4095, xyz->data(1)[y * size.width + x], 1);
 103                         BOOST_REQUIRE_CLOSE (cz * 4095, xyz->data(2)[y * size.width + x], 1);
 104                 }
 105         }
 106 }
 107
 108 static list<string> notes;
 109
 110 static void
 111 note_handler (dcp::NoteType n, string s)
 112 {
 113         BOOST_REQUIRE_EQUAL (n, dcp::DCP_NOTE);
 114         notes.push_back (s);
 115 }
 116
 117 /** Check that xyz_to_rgb clamps XYZ values correctly */
 118 BOOST_AUTO_TEST_CASE (xyz_rgb_range_test)
 119 {
 120         shared_ptr<dcp::OpenJPEGImage> xyz (new dcp::OpenJPEGImage (dcp::Size (2, 2)));
 121
 122         xyz->data(0)[0] = -4;
 123         xyz->data(0)[1] = 6901;
 124         xyz->data(0)[2] = 0;
 125         xyz->data(0)[3] = 4095;
 126         xyz->data(1)[0] = -4;
 127         xyz->data(1)[1] = 6901;
 128         xyz->data(1)[2] = 0;
 129         xyz->data(1)[3] = 4095;
 130         xyz->data(2)[0] = -4;
 131         xyz->data(2)[1] = 6901;
 132         xyz->data(2)[2] = 0;
 133         xyz->data(2)[3] = 4095;
 134
 135         scoped_array<uint8_t> rgb (new uint8_t[2 * 2 * 6]);
 136
 137         notes.clear ();
 138         dcp::xyz_to_rgb (
 139                 xyz, dcp::ColourConversion::srgb_to_xyz (), rgb.get(), 2 * 6, boost::optional<dcp::NoteHandler> (boost::bind (&note_handler, _1, _2))
 140                 );
 141
 142         /* The 6 out-of-range samples should have been noted */
 143         BOOST_REQUIRE_EQUAL (notes.size(), 6);
 144         list<string>::const_iterator i = notes.begin ();
 145         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value -4 out of range");
 146         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value -4 out of range");
 147         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value -4 out of range");
 148         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value 6901 out of range");
 149         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value 6901 out of range");
 150         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value 6901 out of range");
 151
 152         /* And those samples should have been clamped, so check that they give the same result
 153            as inputs at the extremes (0 and 4095).
 154         */
 155
 156         uint16_t* buffer = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb.get ());
 157         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[0 * 3 + 0], buffer[2 * 3 + 1]);
 158         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[0 * 3 + 1], buffer[2 * 3 + 1]);
 159         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[0 * 3 + 2], buffer[2 * 3 + 2]);
 160
 161         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[1 * 3 + 0], buffer[3 * 3 + 0]);
 162         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[1 * 3 + 1], buffer[3 * 3 + 1]);
 163         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[1 * 3 + 2], buffer[3 * 3 + 2]);
 164 }
 165
 166 /** Convert an image from RGB to XYZ and back again */
 167 BOOST_AUTO_TEST_CASE (rgb_xyz_round_trip_test)
 168 {
 169         unsigned int seed = 0;
 170         dcp::Size const size (640, 480);
 171
 172         scoped_array<uint8_t> rgb (new uint8_t[size.width * size.height * 6]);
 173         for (int y = 0; y < size.height; ++y) {
 174                 uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb.get() + y * size.width * 6);
 175                 for (int x = 0; x < size.width; ++x) {
 176                         /* Write a 12-bit random number for each component */
 177                         for (int c = 0; c < 3; ++c) {
 178                                 *p = (rand_r (&seed) & 0xfff) << 4;
 179                                 ++p;
 180                         }
 181                 }
 182         }
 183
 184         shared_ptr<dcp::OpenJPEGImage> xyz = dcp::rgb_to_xyz (rgb.get(), size, size.width * 6, dcp::ColourConversion::srgb_to_xyz ());
 185         scoped_array<uint8_t> back (new uint8_t[size.width * size.height * 6]);
 186         dcp::xyz_to_rgb (xyz, dcp::ColourConversion::srgb_to_xyz (), back.get(), size.width * 6);
 187
 188         uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb.get ());
 189         uint16_t* q = reinterpret_cast<uint16_t*> (back.get ());
 190         for (int i = 0; i < (size.width * size.height); ++i) {
 191                 /* XXX: doesn't quite work */
 192                 // BOOST_REQUIRE_EQUAL (*p++, *q++);
 193         }
 194 }