drivers/media/platform/vivid/vivid-tpg-colors.c

   1 /*
   2  * vivid-color.c - A table that converts colors to various colorspaces
   3  *
   4  * The test pattern generator uses the tpg_colors for its test patterns.
   5  * For testing colorspaces the first 8 colors of that table need to be
   6  * converted to their equivalent in the target colorspace.
   7  *
   8  * The tpg_csc_colors[] table is the result of that conversion and since
   9  * it is precalculated the colorspace conversion is just a simple table
  10  * lookup.
  11  *
  12  * This source also contains the code used to generate the tpg_csc_colors
  13  * table. Run the following command to compile it:
  14  *
  15  *      gcc vivid-colors.c -DCOMPILE_APP -o gen-colors -lm
  16  *
  17  * and run the utility.
  18  *
  19  * Note that the converted colors are in the range 0x000-0xff0 (so times 16)
  20  * in order to preserve precision.
  21  *
  22  * Copyright 2014 Cisco Systems, Inc. and/or its affiliates. All rights reserved.
  23  *
  24  * This program is free software; you may redistribute it and/or modify
  25  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  26  * the Free Software Foundation; version 2 of the License.
  27  *
  28  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  29  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  30  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  31  * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
  32  * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
  33  * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
  34  * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
  35  * SOFTWARE.
  36  */
  37
  38 #include <linux/videodev2.h>
  39
  40 #include "vivid-tpg-colors.h"
  41
  42 /* sRGB colors with range [0-255] */
  43 const struct color tpg_colors[TPG_COLOR_MAX] = {
  44         /*
  45          * Colors to test colorspace conversion: converting these colors
  46          * to other colorspaces will never lead to out-of-gamut colors.
  47          */
  48         { 191, 191, 191 }, /* TPG_COLOR_CSC_WHITE */
  49         { 191, 191,  50 }, /* TPG_COLOR_CSC_YELLOW */
  50         {  50, 191, 191 }, /* TPG_COLOR_CSC_CYAN */
  51         {  50, 191,  50 }, /* TPG_COLOR_CSC_GREEN */
  52         { 191,  50, 191 }, /* TPG_COLOR_CSC_MAGENTA */
  53         { 191,  50,  50 }, /* TPG_COLOR_CSC_RED */
  54         {  50,  50, 191 }, /* TPG_COLOR_CSC_BLUE */
  55         {  50,  50,  50 }, /* TPG_COLOR_CSC_BLACK */
  56
  57         /* 75% colors */
  58         { 191, 191,   0 }, /* TPG_COLOR_75_YELLOW */
  59         {   0, 191, 191 }, /* TPG_COLOR_75_CYAN */
  60         {   0, 191,   0 }, /* TPG_COLOR_75_GREEN */
  61         { 191,   0, 191 }, /* TPG_COLOR_75_MAGENTA */
  62         { 191,   0,   0 }, /* TPG_COLOR_75_RED */
  63         {   0,   0, 191 }, /* TPG_COLOR_75_BLUE */
  64
  65         /* 100% colors */
  66         { 255, 255, 255 }, /* TPG_COLOR_100_WHITE */
  67         { 255, 255,   0 }, /* TPG_COLOR_100_YELLOW */
  68         {   0, 255, 255 }, /* TPG_COLOR_100_CYAN */
  69         {   0, 255,   0 }, /* TPG_COLOR_100_GREEN */
  70         { 255,   0, 255 }, /* TPG_COLOR_100_MAGENTA */
  71         { 255,   0,   0 }, /* TPG_COLOR_100_RED */
  72         {   0,   0, 255 }, /* TPG_COLOR_100_BLUE */
  73         {   0,   0,   0 }, /* TPG_COLOR_100_BLACK */
  74
  75         {   0,   0,   0 }, /* TPG_COLOR_RANDOM placeholder */
  76 };
  77
  78 #ifndef COMPILE_APP
  79
  80 /* Generated table */
  81 const struct color16 tpg_csc_colors[V4L2_COLORSPACE_SRGB + 1][TPG_COLOR_CSC_BLACK + 1] = {
  82         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M][0] = { 2953, 2939, 2939 },
  83         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M][1] = { 2954, 2963, 585 },
  84         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M][2] = { 84, 2967, 2937 },
  85         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M][3] = { 93, 2990, 575 },
  86         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M][4] = { 3030, 259, 2933 },
  87         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M][5] = { 3031, 406, 557 },
  88         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M][6] = { 544, 428, 2931 },
  89         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M][7] = { 551, 547, 547 },
  90         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M][0] = { 2926, 2926, 2926 },
  91         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M][1] = { 2926, 2926, 857 },
  92         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M][2] = { 1594, 2901, 2901 },
  93         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M][3] = { 1594, 2901, 774 },
  94         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M][4] = { 2484, 618, 2858 },
  95         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M][5] = { 2484, 618, 617 },
  96         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M][6] = { 507, 507, 2832 },
  97         [V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M][7] = { 507, 507, 507 },
  98         [V4L2_COLORSPACE_REC709][0] = { 2939, 2939, 2939 },
  99         [V4L2_COLORSPACE_REC709][1] = { 2939, 2939, 547 },
 100         [V4L2_COLORSPACE_REC709][2] = { 547, 2939, 2939 },
 101         [V4L2_COLORSPACE_REC709][3] = { 547, 2939, 547 },
 102         [V4L2_COLORSPACE_REC709][4] = { 2939, 547, 2939 },
 103         [V4L2_COLORSPACE_REC709][5] = { 2939, 547, 547 },
 104         [V4L2_COLORSPACE_REC709][6] = { 547, 547, 2939 },
 105         [V4L2_COLORSPACE_REC709][7] = { 547, 547, 547 },
 106         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M][0] = { 2894, 2988, 2808 },
 107         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M][1] = { 2847, 3070, 843 },
 108         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M][2] = { 1656, 2962, 2783 },
 109         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M][3] = { 1572, 3045, 763 },
 110         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M][4] = { 2477, 229, 2743 },
 111         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M][5] = { 2422, 672, 614 },
 112         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M][6] = { 725, 63, 2718 },
 113         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M][7] = { 534, 561, 509 },
 114         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG][0] = { 2939, 2939, 2939 },
 115         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG][1] = { 2939, 2939, 621 },
 116         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG][2] = { 786, 2939, 2939 },
 117         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG][3] = { 786, 2939, 621 },
 118         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG][4] = { 2879, 547, 2923 },
 119         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG][5] = { 2879, 547, 547 },
 120         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG][6] = { 547, 547, 2923 },
 121         [V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG][7] = { 547, 547, 547 },
 122         [V4L2_COLORSPACE_SRGB][0] = { 3056, 3056, 3056 },
 123         [V4L2_COLORSPACE_SRGB][1] = { 3056, 3056, 800 },
 124         [V4L2_COLORSPACE_SRGB][2] = { 800, 3056, 3056 },
 125         [V4L2_COLORSPACE_SRGB][3] = { 800, 3056, 800 },
 126         [V4L2_COLORSPACE_SRGB][4] = { 3056, 800, 3056 },
 127         [V4L2_COLORSPACE_SRGB][5] = { 3056, 800, 800 },
 128         [V4L2_COLORSPACE_SRGB][6] = { 800, 800, 3056 },
 129         [V4L2_COLORSPACE_SRGB][7] = { 800, 800, 800 },
 130 };
 131
 132 #else
 133
 134 /* This code generates the table above */
 135
 136 #include <math.h>
 137 #include <stdio.h>
 138 #include <stdlib.h>
 139
 140 static const double rec709_to_ntsc1953[3][3] = {
 141         { 0.6698, 0.2678,  0.0323 },
 142         { 0.0185, 1.0742, -0.0603 },
 143         { 0.0162, 0.0432,  0.8551 }
 144 };
 145
 146 static const double rec709_to_ebu[3][3] = {
 147         { 0.9578, 0.0422, 0      },
 148         { 0     , 1     , 0      },
 149         { 0     , 0.0118, 0.9882 }
 150 };
 151
 152 static const double rec709_to_170m[3][3] = {
 153         {  1.0654, -0.0554, -0.0010 },
 154         { -0.0196,  1.0364, -0.0167 },
 155         {  0.0016,  0.0044,  0.9940 }
 156 };
 157
 158 static const double rec709_to_240m[3][3] = {
 159         { 0.7151, 0.2849, 0      },
 160         { 0.0179, 0.9821, 0      },
 161         { 0.0177, 0.0472, 0.9350 }
 162 };
 163
 164
 165 static void mult_matrix(double *r, double *g, double *b, const double m[3][3])
 166 {
 167         double ir, ig, ib;
 168
 169         ir = m[0][0] * (*r) + m[0][1] * (*g) + m[0][2] * (*b);
 170         ig = m[1][0] * (*r) + m[1][1] * (*g) + m[1][2] * (*b);
 171         ib = m[2][0] * (*r) + m[2][1] * (*g) + m[2][2] * (*b);
 172         *r = ir;
 173         *g = ig;
 174         *b = ib;
 175 }
 176
 177 static double transfer_srgb_to_rgb(double v)
 178 {
 179         return (v <= 0.03928) ? v / 12.92 : pow((v + 0.055) / 1.055, 2.4);
 180 }
 181
 182 static double transfer_rgb_to_smpte240m(double v)
 183 {
 184         return (v <= 0.0228) ? v * 4.0 : 1.1115 * pow(v, 0.45) - 0.1115;
 185 }
 186
 187 static double transfer_rgb_to_rec709(double v)
 188 {
 189         return (v < 0.018) ? v * 4.5 : 1.099 * pow(v, 0.45) - 0.099;
 190 }
 191
 192 static double transfer_srgb_to_rec709(double v)
 193 {
 194         return transfer_rgb_to_rec709(transfer_srgb_to_rgb(v));
 195 }
 196
 197 static void csc(enum v4l2_colorspace colorspace, double *r, double *g, double *b)
 198 {
 199         /* Convert the primaries of Rec. 709 Linear RGB */
 200         switch (colorspace) {
 201         case V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M:
 202                 *r = transfer_srgb_to_rgb(*r);
 203                 *g = transfer_srgb_to_rgb(*g);
 204                 *b = transfer_srgb_to_rgb(*b);
 205                 mult_matrix(r, g, b, rec709_to_240m);
 206                 break;
 207         case V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M:
 208                 *r = transfer_srgb_to_rgb(*r);
 209                 *g = transfer_srgb_to_rgb(*g);
 210                 *b = transfer_srgb_to_rgb(*b);
 211                 mult_matrix(r, g, b, rec709_to_170m);
 212                 break;
 213         case V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG:
 214                 *r = transfer_srgb_to_rgb(*r);
 215                 *g = transfer_srgb_to_rgb(*g);
 216                 *b = transfer_srgb_to_rgb(*b);
 217                 mult_matrix(r, g, b, rec709_to_ebu);
 218                 break;
 219         case V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M:
 220                 *r = transfer_srgb_to_rgb(*r);
 221                 *g = transfer_srgb_to_rgb(*g);
 222                 *b = transfer_srgb_to_rgb(*b);
 223                 mult_matrix(r, g, b, rec709_to_ntsc1953);
 224                 break;
 225         case V4L2_COLORSPACE_SRGB:
 226         case V4L2_COLORSPACE_REC709:
 227         default:
 228                 break;
 229         }
 230
 231         *r = ((*r) < 0) ? 0 : (((*r) > 1) ? 1 : (*r));
 232         *g = ((*g) < 0) ? 0 : (((*g) > 1) ? 1 : (*g));
 233         *b = ((*b) < 0) ? 0 : (((*b) > 1) ? 1 : (*b));
 234
 235         /* Encode to gamma corrected colorspace */
 236         switch (colorspace) {
 237         case V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M:
 238                 *r = transfer_rgb_to_smpte240m(*r);
 239                 *g = transfer_rgb_to_smpte240m(*g);
 240                 *b = transfer_rgb_to_smpte240m(*b);
 241                 break;
 242         case V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M:
 243         case V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M:
 244         case V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG:
 245                 *r = transfer_rgb_to_rec709(*r);
 246                 *g = transfer_rgb_to_rec709(*g);
 247                 *b = transfer_rgb_to_rec709(*b);
 248                 break;
 249         case V4L2_COLORSPACE_SRGB:
 250                 break;
 251         case V4L2_COLORSPACE_REC709:
 252         default:
 253                 *r = transfer_srgb_to_rec709(*r);
 254                 *g = transfer_srgb_to_rec709(*g);
 255                 *b = transfer_srgb_to_rec709(*b);
 256                 break;
 257         }
 258 }
 259
 260 int main(int argc, char **argv)
 261 {
 262         static const unsigned colorspaces[] = {
 263                 0,
 264                 V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M,
 265                 V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M,
 266                 V4L2_COLORSPACE_REC709,
 267                 0,
 268                 V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M,
 269                 V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG,
 270                 0,
 271                 V4L2_COLORSPACE_SRGB,
 272         };
 273         static const char * const colorspace_names[] = {
 274                 "",
 275                 "V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M",
 276                 "V4L2_COLORSPACE_SMPTE240M",
 277                 "V4L2_COLORSPACE_REC709",
 278                 "",
 279                 "V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_M",
 280                 "V4L2_COLORSPACE_470_SYSTEM_BG",
 281                 "",
 282                 "V4L2_COLORSPACE_SRGB",
 283         };
 284         int i;
 285         int c;
 286
 287         printf("/* Generated table */\n");
 288         printf("const struct color16 tpg_csc_colors[V4L2_COLORSPACE_SRGB + 1][TPG_COLOR_CSC_BLACK + 1] = {\n");
 289         for (c = 0; c <= V4L2_COLORSPACE_SRGB; c++) {
 290                 for (i = 0; i <= TPG_COLOR_CSC_BLACK; i++) {
 291                         double r, g, b;
 292
 293                         if (colorspaces[c] == 0)
 294                                 continue;
 295
 296                         r = tpg_colors[i].r / 255.0;
 297                         g = tpg_colors[i].g / 255.0;
 298                         b = tpg_colors[i].b / 255.0;
 299
 300                         csc(c, &r, &g, &b);
 301
 302                         printf("\t[%s][%d] = { %d, %d, %d },\n", colorspace_names[c], i,
 303                                 (int)(r * 4080), (int)(g * 4080), (int)(b * 4080));
 304                 }
 305         }
 306         printf("};\n\n");
 307         return 0;
 308 }
 309
 310 #endif