git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavutil/color_utils.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2015 Kevin Wheatley <kevin.j.wheatley@gmail.com>
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg 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 GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include <stddef.h>
  22 #include <math.h>
  23
  24 #include "common.h"
  25 #include "libavutil/color_utils.h"
  26 #include "libavutil/pixfmt.h"
  27
  28 double avpriv_get_gamma_from_trc(enum AVColorTransferCharacteristic trc)
  29 {
  30     double gamma;
  31     switch (trc) {
  32         case AVCOL_TRC_BT709:
  33         case AVCOL_TRC_SMPTE170M:
  34         case AVCOL_TRC_SMPTE240M:
  35         case AVCOL_TRC_BT1361_ECG:
  36         case AVCOL_TRC_BT2020_10:
  37         case AVCOL_TRC_BT2020_12:
  38             /* these share a segmented TRC, but gamma 1.961 is a close
  39               approximation, and also more correct for decoding content */
  40             gamma = 1.961;
  41             break;
  42         case AVCOL_TRC_GAMMA22:
  43         case AVCOL_TRC_IEC61966_2_1:
  44             gamma = 2.2;
  45             break;
  46         case AVCOL_TRC_GAMMA28:
  47             gamma = 2.8;
  48             break;
  49         case AVCOL_TRC_LINEAR:
  50             gamma = 1.0;
  51             break;
  52         default:
  53             gamma = 0.0; // Unknown value representation
  54     }
  55     return gamma;
  56 }
  57
  58 #define BT709_alpha 1.099296826809442
  59 #define BT709_beta 0.018053968510807
  60
  61 static double avpriv_trc_bt709(double Lc)
  62 {
  63     const double a = BT709_alpha;
  64     const double b = BT709_beta;
  65
  66     return (0.0 > Lc) ? 0.0
  67          : (  b > Lc) ? 4.500 * Lc
  68          :              a * pow(Lc, 0.45) - (a - 1.0);
  69 }
  70
  71 static double avpriv_trc_gamma22(double Lc)
  72 {
  73     return (0.0 > Lc) ? 0.0 : pow(Lc, 1.0/ 2.2);
  74 }
  75
  76 static double avpriv_trc_gamma28(double Lc)
  77 {
  78     return (0.0 > Lc) ? 0.0 : pow(Lc, 1.0/ 2.8);
  79 }
  80
  81 static double avpriv_trc_smpte240M(double Lc)
  82 {
  83     const double a = 1.1115;
  84     const double b = 0.0228;
  85
  86     return (0.0 > Lc) ? 0.0
  87          : (  b > Lc) ? 4.000 * Lc
  88          :              a * pow(Lc, 0.45) - (a - 1.0);
  89 }
  90
  91 static double avpriv_trc_linear(double Lc)
  92 {
  93     return Lc;
  94 }
  95
  96 static double avpriv_trc_log(double Lc)
  97 {
  98     return (0.01 > Lc) ? 0.0 : 1.0 + log10(Lc) / 2.0;
  99 }
 100
 101 static double avpriv_trc_log_sqrt(double Lc)
 102 {
 103     // sqrt(10) / 1000
 104     return (0.00316227766 > Lc) ? 0.0 : 1.0 + log10(Lc) / 2.5;
 105 }
 106
 107 static double avpriv_trc_iec61966_2_4(double Lc)
 108 {
 109     const double a = BT709_alpha;
 110     const double b = BT709_beta;
 111
 112     return (-b >= Lc) ? -a * pow(-Lc, 0.45) + (a - 1.0)
 113          : ( b >  Lc) ? 4.500 * Lc
 114          :               a * pow( Lc, 0.45) - (a - 1.0);
 115 }
 116
 117 static double avpriv_trc_bt1361(double Lc)
 118 {
 119     const double a = BT709_alpha;
 120     const double b = BT709_beta;
 121
 122     return (-0.0045 >= Lc) ? -(a * pow(-4.0 * Lc, 0.45) + (a - 1.0)) / 4.0
 123          : ( b >  Lc) ? 4.500 * Lc
 124          :               a * pow( Lc, 0.45) - (a - 1.0);
 125 }
 126
 127 static double avpriv_trc_iec61966_2_1(double Lc)
 128 {
 129     const double a = 1.055;
 130     const double b = 0.0031308;
 131
 132     return (0.0 > Lc) ? 0.0
 133          : (  b > Lc) ? 12.92 * Lc
 134          :              a * pow(Lc, 1.0  / 2.4) - (a - 1.0);
 135 }
 136
 137 static double avpriv_trc_smpte_st2084(double Lc)
 138 {
 139     const double c1 =         3424.0 / 4096.0; // c3-c2 + 1
 140     const double c2 =  32.0 * 2413.0 / 4096.0;
 141     const double c3 =  32.0 * 2392.0 / 4096.0;
 142     const double m  = 128.0 * 2523.0 / 4096.0;
 143     const double n  =  0.25 * 2610.0 / 4096.0;
 144     const double L  = Lc / 10000.0;
 145     const double Ln = pow(L, n);
 146
 147     return (0.0 > Lc) ? 0.0
 148          :              pow((c1 + c2 * Ln) / (1.0 + c3 * Ln), m);
 149
 150 }
 151
 152 static double avpriv_trc_smpte_st428_1(double Lc)
 153 {
 154     return (0.0 > Lc) ? 0.0
 155          :              pow(48.0 * Lc / 52.37, 1.0 / 2.6);
 156 }
 157
 158
 159 static double avpriv_trc_arib_std_b67(double Lc) {
 160     // The function uses the definition from HEVC, which assumes that the peak
 161     // white is input level = 1. (this is equivalent to scaling E = Lc * 12 and
 162     // using the definition from the ARIB STD-B67 spec)
 163     const double a = 0.17883277;
 164     const double b = 0.28466892;
 165     const double c = 0.55991073;
 166     return (0.0 > Lc) ? 0.0 :
 167         (Lc <= 1.0 / 12.0 ? sqrt(3.0 * Lc) : a * log(12.0 * Lc - b) + c);
 168 }
 169
 170 avpriv_trc_function avpriv_get_trc_function_from_trc(enum AVColorTransferCharacteristic trc)
 171 {
 172     avpriv_trc_function func = NULL;
 173     switch (trc) {
 174         case AVCOL_TRC_BT709:
 175         case AVCOL_TRC_SMPTE170M:
 176         case AVCOL_TRC_BT2020_10:
 177         case AVCOL_TRC_BT2020_12:
 178             func = avpriv_trc_bt709;
 179             break;
 180
 181         case AVCOL_TRC_GAMMA22:
 182             func = avpriv_trc_gamma22;
 183             break;
 184         case AVCOL_TRC_GAMMA28:
 185             func = avpriv_trc_gamma28;
 186             break;
 187
 188         case AVCOL_TRC_SMPTE240M:
 189             func = avpriv_trc_smpte240M;
 190             break;
 191
 192         case AVCOL_TRC_LINEAR:
 193             func = avpriv_trc_linear;
 194             break;
 195
 196         case AVCOL_TRC_LOG:
 197             func = avpriv_trc_log;
 198             break;
 199
 200         case AVCOL_TRC_LOG_SQRT:
 201             func = avpriv_trc_log_sqrt;
 202             break;
 203
 204         case AVCOL_TRC_IEC61966_2_4:
 205             func = avpriv_trc_iec61966_2_4;
 206             break;
 207
 208         case AVCOL_TRC_BT1361_ECG:
 209             func = avpriv_trc_bt1361;
 210             break;
 211
 212         case AVCOL_TRC_IEC61966_2_1:
 213             func = avpriv_trc_iec61966_2_1;
 214             break;
 215
 216         case AVCOL_TRC_SMPTEST2084:
 217             func = avpriv_trc_smpte_st2084;
 218             break;
 219
 220         case AVCOL_TRC_SMPTEST428_1:
 221             func = avpriv_trc_smpte_st428_1;
 222             break;
 223
 224         case AVCOL_TRC_ARIB_STD_B67:
 225             func = avpriv_trc_arib_std_b67;
 226             break;
 227
 228         case AVCOL_TRC_RESERVED0:
 229         case AVCOL_TRC_UNSPECIFIED:
 230         case AVCOL_TRC_RESERVED:
 231         default:
 232             break;
 233     }
 234     return func;
 235 }