test/rgb_xyz_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 "image.h"
  21 #include "rgb_xyz.h"
  22 #include "xyz_frame.h"
  23 #include "colour_conversion.h"
  24 #include <boost/test/unit_test.hpp>
  25 #include <boost/bind.hpp>
  26
  27 using std::max;
  28 using std::list;
  29 using std::string;
  30 using boost::shared_ptr;
  31 using boost::optional;
  32
  33 class SimpleImage : public dcp::Image
  34 {
  35 public:
  36         SimpleImage (dcp::Size size)
  37                 : Image (size)
  38         {
  39                 /* 48bpp */
  40                 _stride[0] = _size.width * 6;
  41                 _data[0] = new uint8_t[size.height * stride()[0]];
  42         }
  43
  44         ~SimpleImage ()
  45         {
  46                 delete[] _data[0];
  47         }
  48
  49         uint8_t * const * data () const {
  50                 return _data;
  51         }
  52
  53         int const * stride () const {
  54                 return _stride;
  55         }
  56
  57 private:
  58         uint8_t* _data[1];
  59         int _stride[1];
  60 };
  61
  62 /** Convert a test image from sRGB to XYZ and check that the transforms are right */
  63 BOOST_AUTO_TEST_CASE (rgb_xyz_test)
  64 {
  65         unsigned int seed = 0;
  66         dcp::Size const size (640, 480);
  67
  68         shared_ptr<const dcp::Image> rgb (new SimpleImage (size));
  69         for (int y = 0; y < size.height; ++y) {
  70                 uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb->data()[0] + y * rgb->stride()[0]);
  71                 for (int x = 0; x < size.width; ++x) {
  72                         /* Write a 12-bit random number for each component */
  73                         for (int c = 0; c < 3; ++c) {
  74                                 *p = (rand_r (&seed) & 0xfff) << 4;
  75                                 ++p;
  76                         }
  77                 }
  78         }
  79
  80         shared_ptr<dcp::XYZFrame> xyz = dcp::rgb_to_xyz (rgb, dcp::ColourConversion::srgb_to_xyz ());
  81
  82         for (int y = 0; y < size.height; ++y) {
  83                 uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*> (rgb->data()[0] + y * rgb->stride()[0]);
  84                 for (int x = 0; x < size.width; ++x) {
  85
  86                         double cr = *p++ / 65535.0;
  87                         double cg = *p++ / 65535.0;
  88                         double cb = *p++ / 65535.0;
  89
  90                         /* Input gamma */
  91
  92                         if (cr < 0.04045) {
  93                                 cr /= 12.92;
  94                         } else {
  95                                 cr = pow ((cr + 0.055) / 1.055, 2.4);
  96                         }
  97
  98                         if (cg < 0.04045) {
  99                                 cg /= 12.92;
 100                         } else {
 101                                 cg = pow ((cg + 0.055) / 1.055, 2.4);
 102                         }
 103
 104                         if (cb < 0.04045) {
 105                                 cb /= 12.92;
 106                         } else {
 107                                 cb = pow ((cb + 0.055) / 1.055, 2.4);
 108                         }
 109
 110                         /* Matrix */
 111
 112                         double cx = cr * 0.4124564 + cg * 0.3575761 + cb * 0.1804375;
 113                         double cy = cr * 0.2126729 + cg * 0.7151522 + cb * 0.0721750;
 114                         double cz = cr * 0.0193339 + cg * 0.1191920 + cb * 0.9503041;
 115
 116                         /* Compand */
 117
 118                         cx *= 48 / 52.37;
 119                         cy *= 48 / 52.37;
 120                         cz *= 48 / 52.37;
 121
 122                         /* Output gamma */
 123
 124                         cx = pow (cx, 1 / 2.6);
 125                         cy = pow (cy, 1 / 2.6);
 126                         cz = pow (cz, 1 / 2.6);
 127
 128                         BOOST_REQUIRE_CLOSE (cx * 4095, xyz->data(0)[y * size.width + x], 1);
 129                         BOOST_REQUIRE_CLOSE (cy * 4095, xyz->data(1)[y * size.width + x], 1);
 130                         BOOST_REQUIRE_CLOSE (cz * 4095, xyz->data(2)[y * size.width + x], 1);
 131                 }
 132         }
 133 }
 134
 135 static list<string> notes;
 136
 137 static void
 138 note_handler (dcp::NoteType n, string s)
 139 {
 140         BOOST_REQUIRE_EQUAL (n, dcp::DCP_NOTE);
 141         notes.push_back (s);
 142 }
 143
 144 /** Check that xyz_to_rgb clamps XYZ values correctly */
 145 BOOST_AUTO_TEST_CASE (xyz_rgb_range_test)
 146 {
 147         shared_ptr<dcp::XYZFrame> xyz (new dcp::XYZFrame (dcp::Size (2, 2)));
 148
 149         xyz->data(0)[0] = -4;
 150         xyz->data(0)[1] = 6901;
 151         xyz->data(0)[2] = 0;
 152         xyz->data(0)[3] = 4095;
 153         xyz->data(1)[0] = -4;
 154         xyz->data(1)[1] = 6901;
 155         xyz->data(1)[2] = 0;
 156         xyz->data(1)[3] = 4095;
 157         xyz->data(2)[0] = -4;
 158         xyz->data(2)[1] = 6901;
 159         xyz->data(2)[2] = 0;
 160         xyz->data(2)[3] = 4095;
 161
 162         shared_ptr<SimpleImage> image (new SimpleImage (dcp::Size (2, 2)));
 163
 164         notes.clear ();
 165         dcp::xyz_to_rgb (xyz, dcp::ColourConversion::xyz_to_srgb (), image, boost::optional<dcp::NoteHandler> (boost::bind (&note_handler, _1, _2)));
 166
 167         /* The 6 out-of-range samples should have been noted */
 168         BOOST_REQUIRE_EQUAL (notes.size(), 6);
 169         list<string>::const_iterator i = notes.begin ();
 170         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value -4 out of range");
 171         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value -4 out of range");
 172         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value -4 out of range");
 173         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value 6901 out of range");
 174         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value 6901 out of range");
 175         BOOST_REQUIRE_EQUAL (*i++, "XYZ value 6901 out of range");
 176
 177         /* And those samples should have been clamped, so check that they give the same result
 178            as inputs at the extremes (0 and 4095).
 179         */
 180
 181         uint16_t* buffer = reinterpret_cast<uint16_t*> (image->data()[0]);
 182         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[0 * 3 + 0], buffer[2 * 3 + 1]);
 183         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[0 * 3 + 1], buffer[2 * 3 + 1]);
 184         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[0 * 3 + 2], buffer[2 * 3 + 2]);
 185
 186         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[1 * 3 + 0], buffer[3 * 3 + 0]);
 187         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[1 * 3 + 1], buffer[3 * 3 + 1]);
 188         BOOST_REQUIRE_EQUAL (buffer[1 * 3 + 2], buffer[3 * 3 + 2]);
 189 }