Support conversion to and from the XYZ color space.
[movit] / colorspace_conversion_effect.cpp
1 #include <assert.h>
2
3 #include "colorspace_conversion_effect.h"
4 #include "util.h"
5
6 // Color coordinates from Rec. 709; sRGB uses the same primaries.
7 double rec709_x_R = 0.640,  rec709_x_G = 0.300,  rec709_x_B = 0.150;
8 double rec709_y_R = 0.330,  rec709_y_G = 0.600,  rec709_y_B = 0.060;
9 double rec709_Y_R = 0.2126, rec709_Y_G = 0.7152, rec709_Y_B = 0.0722;
10
11 // Color coordinates from Rec. 601. (Separate for 525- and 625-line systems.)
12 double rec601_525_x_R = 0.630, rec601_525_x_G = 0.310, rec601_525_x_B = 0.155;
13 double rec601_525_y_R = 0.340, rec601_525_y_G = 0.595, rec601_525_y_B = 0.070;
14 double rec601_625_x_R = 0.640, rec601_625_x_G = 0.290, rec601_625_x_B = 0.150;
15 double rec601_625_y_R = 0.330, rec601_625_y_G = 0.600, rec601_625_y_B = 0.060;
16 double rec601_Y_R = 0.299, rec601_Y_G = 0.587, rec601_Y_B = 0.114;
17
18 ColorSpaceConversionEffect::ColorSpaceConversionEffect()
19         : source_space(COLORSPACE_sRGB),
20           destination_space(COLORSPACE_sRGB)
21 {
22         register_int("source_space", (int *)&source_space);
23         register_int("destination_space", (int *)&destination_space);
24 }
25
26 void get_xyz_matrix(ColorSpace space, Matrix3x3 m)
27 {
28         if (space == COLORSPACE_XYZ) {
29                 m[0] = 1.0f; m[3] = 0.0f; m[6] = 0.0f;
30                 m[1] = 0.0f; m[4] = 1.0f; m[7] = 0.0f;
31                 m[2] = 0.0f; m[5] = 0.0f; m[8] = 1.0f;
32                 return;
33         }
34
35         double x_R, x_G, x_B;
36         double y_R, y_G, y_B;
37         double Y_R, Y_G, Y_B;
38
39         switch (space) {
40         case COLORSPACE_REC_709:  // And sRGB.
41                 x_R = rec709_x_R; x_G = rec709_x_G; x_B = rec709_x_B;
42                 y_R = rec709_y_R; y_G = rec709_y_G; y_B = rec709_y_B;
43                 Y_R = rec709_Y_R; Y_G = rec709_Y_G; Y_B = rec709_Y_B;
44                 break;
45         case COLORSPACE_REC_601_525:
46                 x_R = rec601_525_x_R; x_G = rec601_525_x_G; x_B = rec601_525_x_B;
47                 y_R = rec601_525_y_R; y_G = rec601_525_y_G; y_B = rec601_525_y_B;
48                 Y_R = rec601_Y_R;     Y_G = rec601_Y_G;     Y_B = rec601_Y_B;
49                 break;
50         case COLORSPACE_REC_601_625:
51                 x_R = rec601_625_x_R; x_G = rec601_625_x_G; x_B = rec601_625_x_B;
52                 y_R = rec601_625_y_R; y_G = rec601_625_y_G; y_B = rec601_625_y_B;
53                 Y_R = rec601_Y_R;     Y_G = rec601_Y_G;     Y_B = rec601_Y_B;
54                 break;
55         default:
56                 assert(false);
57         }
58
59         // Convert xyY -> XYZ.
60         double X_R, X_G, X_B;
61         X_R = Y_R * x_R / y_R;
62         X_G = Y_G * x_G / y_G;
63         X_B = Y_B * x_B / y_B;
64         
65         double Z_R, Z_G, Z_B;
66         Z_R = Y_R * (1.0f - x_R - y_R) / y_R;
67         Z_G = Y_G * (1.0f - x_G - y_G) / y_G;
68         Z_B = Y_B * (1.0f - x_B - y_B) / y_B;
69
70         m[0] = X_R; m[3] = X_G; m[6] = X_B;
71         m[1] = Y_R; m[4] = Y_G; m[7] = Y_B;
72         m[2] = Z_R; m[5] = Z_G; m[8] = Z_B;
73 }
74
75 std::string ColorSpaceConversionEffect::output_fragment_shader()
76 {
77         // Create a matrix to convert from source space -> XYZ,
78         // another matrix to convert from XYZ -> destination space,
79         // and then concatenate the two.
80         //
81         // Since we right-multiply the RGB column vector, the matrix
82         // concatenation order needs to be the opposite of the operation order.
83         Matrix3x3 m;
84
85         Matrix3x3 source_space_to_xyz;
86         Matrix3x3 destination_space_to_xyz;
87         Matrix3x3 xyz_to_destination_space;
88
89         get_xyz_matrix(source_space, source_space_to_xyz);
90         get_xyz_matrix(destination_space, destination_space_to_xyz);
91         invert_3x3_matrix(destination_space_to_xyz, xyz_to_destination_space);
92         
93         multiply_3x3_matrices(xyz_to_destination_space, source_space_to_xyz, m);
94
95         char buf[1024];
96         sprintf(buf,
97                 "const mat3 PREFIX(conversion_matrix) = mat3(\n"
98                 "    %.8f, %.8f, %.8f,\n"
99                 "    %.8f, %.8f, %.8f,\n"
100                 "    %.8f, %.8f, %.8f);\n\n",
101                 m[0], m[1], m[2],
102                 m[3], m[4], m[5],
103                 m[6], m[7], m[8]);
104         return buf + read_file("colorspace_conversion_effect.frag");
105 }