source: trunk/src/lol/image/color.h @ 2193

Last change on this file since 2193 was 2193, checked in by sam, 7 years ago

color: implement HSV to RGB transformation and a CIEDE2000 distance
function for CIE L*a*b* values.

File size: 5.9 KB
Line 
1//
2// Lol Engine
3//
4// Copyright: (c) 2010-2012 Sam Hocevar <sam@hocevar.net>
5//   This program is free software; you can redistribute it and/or
6//   modify it under the terms of the Do What The Fuck You Want To
7//   Public License, Version 2, as published by Sam Hocevar. See
8//   http://www.wtfpl.net/ for more details.
9//
10
11//
12// The Color class
13// ---------------
14// Provides various color conversion routines.
15//
16
17#if !defined __LOL_IMAGE_COLOR_H__
18#define __LOL_IMAGE_COLOR_H__
19
20#include <lol/math/vector.h>
21
22namespace lol
23{
24
25class Color
26{
27public:
28    /*
29     * Convert linear RGB to sRGB
30     */
31    static vec3 LinearRGBTosRGB(vec3 src)
32    {
33        vec3 ret = 12.92f * src;
34        if (src.r > 0.0031308f)
35            ret.r = 1.055f * pow(src.r, 1.0f / 2.4f) - 0.055f;
36        if (src.g > 0.0031308f)
37            ret.g = 1.055f * pow(src.g, 1.0f / 2.4f) - 0.055f;
38        if (src.b > 0.0031308f)
39            ret.b = 1.055f * pow(src.b, 1.0f / 2.4f) - 0.055f;
40        return ret;
41    }
42
43    static vec4 LinearRGBTosRGB(vec4 src)
44    {
45        return vec4(LinearRGBTosRGB(src.rgb), src.a);
46    }
47
48    /*
49     * Convert sRGB to linear RGB
50     */
51    static vec3 sRGBToLinearRGB(vec3 src)
52    {
53        vec3 ret = 1.0f / 12.92f * src;
54        if (src.r > 0.04045f)
55            ret.r = pow(src.r + 0.055f, 2.4f) / pow(1.055f, 2.4f);
56        if (src.g > 0.04045f)
57            ret.g = pow(src.g + 0.055f, 2.4f) / pow(1.055f, 2.4f);
58        if (src.b > 0.04045f)
59            ret.b = pow(src.b + 0.055f, 2.4f) / pow(1.055f, 2.4f);
60        return ret;
61    }
62
63    static vec4 sRGBToLinearRGB(vec4 src)
64    {
65        return vec4(sRGBToLinearRGB(src.rgb), src.a);
66    }
67
68    /*
69     * Convert linear HSV to linear RGB
70     */
71    static vec3 HSVToLinearRGB(vec3 src)
72    {
73        vec3 tmp = abs(fract(vec3(src.x) + vec3(3.f, 2.f, 1.f) / 3.f) * 6.f - vec3(3.f));
74        return mix(vec3(1.f), clamp(tmp - vec3(1.f), 0.f, 1.f), src.y) * src.z;
75    }
76
77    static vec4 HSVToLinearRGB(vec4 src)
78    {
79        return vec4(HSVToLinearRGB(src.rgb), src.a);
80    }
81
82    /*
83     * Convert linear RGB to CIE XYZ
84     */
85    static vec3 LinearRGBToCIEXYZ(vec3 src)
86    {
87        mat3 m(vec3(3.2406f, -0.9689f, 0.0557f),
88               vec3(-1.5372f, 1.8758f, -0.2040f),
89               vec3(-0.4986f, 0.0415f, 1.0570f));
90        return m * src;
91    }
92
93    static vec4 LinearRGBToCIEXYZ(vec4 src)
94    {
95        return vec4(LinearRGBToCIEXYZ(src.rgb), src.a);
96    }
97
98    /*
99     * Convert CIE XYZ to linear RGB
100     */
101    static vec3 CIEXYZToLinearRGB(vec3 src)
102    {
103        mat3 m(vec3(0.4124f, 0.2126f, 0.0193f),
104               vec3(0.3576f, 0.7152f, 0.1192f),
105               vec3(0.1805f, 0.0722f, 0.9505f));
106        return m * src;
107    }
108
109    static vec4 CIEXYZToLinearRGB(vec4 src)
110    {
111        return vec4(CIEXYZToLinearRGB(src.rgb), src.a);
112    }
113
114    /*
115     * Convert CIE XYZ to CIE L*a*b*
116     * Note: XYZ values should be normalised, ie. divided by the
117     * corresponding components for white.
118     */
119    static vec3 CIEXYZToCIELab(vec3 src)
120    {
121        float const a = (6.0 * 6.0 * 6.0) / (29 * 29 * 29);
122        float const b = (29.0 * 29.0) / (3 * 6 * 6);
123        float const c = 4.0 / 29;
124        float const d = 1.0 / 3;
125
126        vec3 f = b * src + vec3(c);
127        if (src.x > a)
128            f.x = pow(src.x, d);
129        if (src.y > a)
130            f.y = pow(src.y, d);
131        if (src.z > a)
132            f.z = pow(src.z, d);
133
134        return vec3(116.f * f.y - 16.f,
135                    500.f * (f.x - f.y),
136                    200.f * (f.y - f.z));
137    }
138
139    static vec4 CIEXYZToCIELab(vec4 src)
140    {
141        return vec4(CIEXYZToLinearRGB(src.rgb), src.a);
142    }
143
144    /*
145     * Return distance using the CIEDE2000 metric,
146     * input should be in CIE L*a*b*.
147     */
148    static float DistanceCIEDE2000(vec3 lab1, vec3 lab2)
149    {
150        float const deg2rad = 6.28318530718f / 360.f;
151        float const rad2deg = 360.f / 6.28318530718f;
152
153        float C1 = length(lab1.yz);
154        float C2 = length(lab2.yz);
155        float C_ = 0.5f * (C1 + C2);
156
157        float L1 = lab1.x;
158        float L2 = lab2.x;
159        float dLp = L2 - L1;
160        float L_ = 0.5f * (L1 + L2);
161
162        float tmp1 = pow(C_, 7.f);
163        float tmp2 = 1.5f - 0.5f * sqrt(tmp1 / (tmp1 + pow(25.f, 7.f)));
164        float ap1 = lab1.y * tmp2;
165        float ap2 = lab2.y * tmp2;
166        float Cp1 = sqrt(ap1 * ap1 + lab1.z * lab1.z);
167        float Cp2 = sqrt(ap2 * ap2 + lab2.z * lab2.z);
168        float dCp = Cp2 - Cp1;
169        float Cp_ = 0.5f * (Cp1 + Cp2);
170
171        float hp1 = fmod(atan2(lab1.z, ap1) * rad2deg, 360.f);
172        if (hp1 < 0.f)
173            hp1 += 360.f;
174        float hp2 = fmod(atan2(lab2.z, ap2) * rad2deg, 360.f);
175        if (hp2 < 0.f)
176            hp2 += 360.f;
177        float dhp;
178        if (abs(hp1 - hp2) <= 180.f)
179            dhp = hp2 - hp1;
180        else if (hp2 <= hp1)
181            dhp = hp2 - hp1 + 360.f;
182        else
183            dhp = hp2 - hp1 - 360.f;
184        float dHp = 2.f * sqrt(Cp1 * Cp2) * sin(dhp / 2.f * deg2rad);
185        float Hp_;
186        if (abs(hp1 - hp2) > 180.f)
187            Hp_ = 0.5f * (hp1 + hp2 + 360.f);
188        else
189            Hp_ = 0.5f * (hp1 + hp2);
190
191        float T = 1.f - 0.17f * cos((Hp_ - 30.f) * deg2rad)
192                      + 0.24f * cos(2 * Hp_ * deg2rad)
193                      + 0.32f * cos((3.f * Hp_ + 6.f) * deg2rad)
194                      - 0.20f * cos((4.f * Hp_ - 63.f) * deg2rad);
195        float SL = 1.f + 0.015f * (L_ - 50) * (L_ - 50)
196                                / sqrt(20.f + (L_ - 50) * (L_ - 50));
197        float SC = 1.f + 0.045f * Cp_;
198        float SH = 1.f + 0.015f * Cp_ * T;
199        float RT = -2.f * sqrt(pow(Cp_, 7.f) / (pow(Cp_, 7.f) + pow(25.f, 7.f)))
200                        * sin(60.f * deg2rad * exp(-pow((Hp_ - 275.f) / 25.f, 2.f)));
201
202        dLp /= SL;
203        dCp /= SC;
204        dHp /= SH;
205
206        return sqrt(dLp * dLp + dCp * dCp + dHp * dHp + RT * dCp * dHp);
207    }
208};
209
210} /* namespace lol */
211
212#endif // __LOL_IMAGE_COLOR_H__
213
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.