aces_1.0.1/python/aces_ocio/colorspaces/panasonic_gh4.py

   1 #!/usr/bin/env python
   2 # -*- coding: utf-8 -*-
   3
   4 """
   5 Implements support for *Panasonic GH4* colorspaces conversions and transfer
   6 functions based on empirical data.
   7 """
   8 from panasonic_gh4_data import *
   9
  10 import numpy as np
  11 from scipy import interpolate
  12 import matplotlib.pyplot as plt
  13 import math, sys
  14
  15 import array
  16 import os
  17
  18 import PyOpenColorIO as ocio
  19
  20 import aces_ocio.generate_lut as genlut
  21 from aces_ocio.utilities import ColorSpace
  22
  23 __author__ = 'Martin Schitter'
  24 __copyright__ = 'Copyright (C) 2015 - Martin Schitter'
  25 __license__ = 'GNU General Public License'
  26 __maintainer__ = 'Martin Schitter'
  27 __email__ = 'ms+aces@mur.at'
  28 __status__ = 'Experimental'
  29
  30 __all__ = ['create_gh4_style',
  31            'create_colorspaces']
  32 styles = {
  33     'Scenery': [0.0079310344827586213, 0.017241379310344827,
  34     0.053448275862068968, 0.27517241379310342, 0.7501724137931034,
  35     1.3010344827586207, 2.1315517241379309, 3.0501724137931037,
  36     4.3113793103448277, 5.8546551724137927, 7.9153448275862068,
  37     10.296551724137931, 13.276896551724137, 16.769310344827588,
  38     21.641896551724138, 27.386034482758621, 34.62258620689655,
  39     43.353448275862071, 53.682931034482756, 65.670000000000002,
  40     80.268275862068961, 102.43344827586206, 116.53896551724138,
  41     134.62586206896552, 156.84931034482759, 170.11293103448276,
  42     184.20775862068965, 196.58258620689656, 207.89155172413794,
  43     217.53241379310344, 227.18224137931034, 236.08120689655172,
  44     244.85396551724139, 252.55293103448275, 254.95758620689656,
  45     255.0, 255.0, 255.0, 255.0, 255.0],
  46
  47     'Natural': [0.032758620689655175, 0.048275862068965517,
  48     0.16224137931034482, 0.4613793103448276, 1.0034482758620689,
  49     1.7708620689655172, 2.6732758620689654, 3.9575862068965519,
  50     5.5139655172413793, 7.4403448275862072, 9.6510344827586199,
  51     12.639310344827587, 16.452758620689654, 20.901551724137931,
  52     26.867241379310343, 34.115862068965519, 43.008448275862072,
  53     52.998448275862067, 64.548103448275867, 76.758448275862065,
  54     90.370862068965522, 109.64431034482759, 121.71120689655173,
  55     137.56103448275863, 157.60396551724139, 169.77672413793104,
  56     182.39965517241379, 194.02293103448275, 205.00258620689655,
  57     214.89431034482757, 224.41034482758621, 233.6396551724138,
  58     242.20258620689654, 250.67862068965516, 254.0, 254.0, 254.0,
  59     254.0, 254.0, 254.0],
  60
  61     'Vivid': [0.0013793103448275861, 0.0025862068965517241,
  62     0.024482758620689656, 0.11120689655172414, 0.16810344827586207,
  63     0.79741379310344829, 1.2001724137931034, 1.9437931034482758,
  64     2.9256896551724139, 4.0244827586206897, 5.4912068965517244,
  65     7.490344827586207, 10.088448275862069, 13.246379310344828,
  66     17.292586206896551, 22.015862068965518, 28.217068965517242,
  67     35.784310344827588, 44.731379310344828, 56.00931034482759,
  68     70.820689655172416, 93.825344827586207, 108.79879310344828,
  69     128.2251724137931, 152.32620689655172, 166.44137931034481,
  70     181.00758620689655, 193.65810344827585, 205.37741379310344,
  71     215.1153448275862, 224.87586206896552, 234.14637931034483,
  72     242.44327586206896, 250.86465517241379, 254.98724137931035,
  73     255.0, 255.0, 255.0, 255.0, 255.0],
  74
  75     'Cinelike-D': [0.21293103448275863, 0.27379310344827584,
  76     0.55500000000000005, 1.0448275862068965, 1.5686206896551724,
  77     2.7260344827586205, 3.9756896551724137, 5.5051724137931037,
  78     7.6129310344827585, 10.310344827586206, 13.517931034482759,
  79     17.027586206896551, 21.260862068965519, 25.73741379310345,
  80     30.967241379310344, 37.214310344827588, 44.142931034482757,
  81     51.230689655172412, 58.622068965517244, 66.37155172413793,
  82     75.241034482758621, 88.354310344827582, 96.904655172413797,
  83     108.34051724137932, 125.1453448275862, 136.35637931034483,
  84     150.76827586206898, 168.86913793103449, 185.40758620689655,
  85     200.0305172413793, 213.47120689655173, 227.06482758620689,
  86     242.42689655172413, 253.55879310344827, 254.97620689655173,
  87     255.0, 255.0, 255.0, 255.0, 255.0],
  88
  89     'V-Log': [31.429137931034482, 31.752758620689654,
  90     31.977413793103448, 32.531551724137934, 32.976551724137934,
  91     33.822586206896553, 34.706206896551727, 36.100344827586206,
  92     37.966551724137929, 40.231724137931032, 42.8301724137931,
  93     46.389482758620687, 50.373103448275863, 54.91965517241379,
  94     60.101724137931036, 65.1351724137931, 70.557586206896545,
  95     76.224827586206899, 81.544655172413798, 87.275517241379305,
  96     93.204999999999998, 100.89396551724138, 105.2244827586207,
  97     111.05396551724138, 118.80051724137931, 123.33396551724138,
  98     129.31517241379311, 135.62620689655174, 141.68793103448274,
  99     148.09086206896552, 154.73741379310346, 160.67603448275861,
 100     167.00999999999999, 173.17275862068965, 179.17706896551724,
 101     185.62896551724137, 190.93706896551726, 191.0, 191.0, 191.0],
 102
 103     'Standard': [0.019827586206896553, 0.030344827586206897,
 104     0.1296551724137931, 0.39862068965517239, 0.84431034482758616,
 105     1.5265517241379309, 2.3403448275862071, 3.3762068965517242,
 106     4.9127586206896554, 6.6224137931034486, 8.8127586206896549,
 107     11.51948275862069, 14.727241379310344, 18.599482758620688,
 108     23.895862068965517, 30.157413793103448, 38.333275862068966,
 109     47.146724137931038, 57.659999999999997, 68.3953448275862,
 110     81.231034482758616, 99.765517241379314, 111.80913793103448,
 111     127.22586206896551, 147.36137931034483, 160.73448275862069,
 112     174.77620689655171, 188.09258620689656, 200.56137931034482,
 113     212.24275862068964, 222.05310344827586, 231.96775862068966,
 114     240.85534482758621, 250.1894827586207, 255.0, 255.0, 255.0,
 115     255.0, 255.0, 255.0],
 116
 117     'BW': [0.012068965517241379, 0.03017241379310345,
 118     0.15879310344827585, 0.40379310344827585, 1.039655172413793,
 119     1.5532758620689655, 2.5448275862068965, 3.6275862068965519,
 120     5.1298275862068969, 7.1593103448275865, 9.1227586206896554,
 121     12.219482758620689, 15.602413793103448, 19.667068965517242,
 122     25.558793103448277, 32.138103448275864, 40.762413793103448,
 123     50.295862068965519, 61.059655172413791, 72.762758620689652,
 124     86.235172413793109, 105.61879310344827, 118.42362068965517,
 125     134.05362068965516, 155.23034482758621, 168.7403448275862,
 126     182.65913793103448, 195.72913793103447, 208.67896551724138,
 127     220.05086206896553, 229.83293103448275, 238.34137931034482,
 128     246.78810344827585, 254.53086206896552, 255.0, 255.0, 255.0,
 129     255.0, 255.0, 255.0],
 130
 131     'Cinelike-V': [0.0, 0.0, 0.00034482758620689653,
 132     0.017586206896551725, 0.16534482758620689, 0.71965517241379307,
 133     1.0924137931034483, 1.8994827586206897, 2.7312068965517242,
 134     3.7174137931034483, 5.0798275862068962, 7.0439655172413795,
 135     9.4998275862068962, 12.756379310344828, 17.174827586206895,
 136     22.375, 29.295000000000002, 37.235344827586204,
 137     47.138448275862068, 58.181034482758619, 71.008103448275861,
 138     89.295000000000002, 101.09810344827586, 117.49913793103448,
 139     138.71793103448275, 152.10293103448276, 166.64051724137931,
 140     181.39448275862068, 194.29568965517242, 206.1453448275862,
 141     218.05224137931035, 229.84310344827585, 243.2646551724138,
 142     254.25103448275863, 254.99310344827586, 255.0, 255.0, 255.0,
 143     255.0, 255.0],
 144
 145     'Portrait': [0.044999999999999998, 0.10706896551724138,
 146     0.21482758620689654, 0.61827586206896556, 1.258448275862069,
 147     1.9755172413793103, 2.8977586206896553, 4.243620689655172,
 148     5.7982758620689658, 7.8572413793103451, 10.573620689655172,
 149     13.566896551724138, 17.62396551724138, 22.091724137931035,
 150     28.537068965517243, 36.138103448275864, 45.346551724137932,
 151     55.862241379310348, 67.451379310344834, 79.880689655172418,
 152     94.139827586206891, 113.69862068965517, 126.13396551724138,
 153     141.94724137931036, 161.84068965517241, 173.89344827586206,
 154     186.02206896551724, 196.99051724137931, 207.93103448275863,
 155     217.54758620689654, 227.05655172413793, 235.96586206896552,
 156     245.08810344827586, 253.00948275862069, 253.97603448275862,
 157     254.0, 254.0, 254.0, 254.0, 254.0],
 158
 159     'Custom': [0.039310344827586205, 0.1, 0.31086206896551727,
 160     0.73482758620689659, 1.3484482758620691, 2.046551724137931,
 161     3.1565517241379308, 4.5710344827586207, 6.1872413793103451,
 162     8.3953448275862073, 10.947068965517241, 14.126724137931035,
 163     18.054827586206898, 22.778965517241378, 29.185689655172414,
 164     36.938448275862072, 45.952931034482759, 56.380000000000003,
 165     67.094310344827591, 79.601724137931029, 93.560000000000002,
 166     113.16017241379311, 125.54551724137932, 141.44189655172414,
 167     162.21155172413793, 174.12517241379311, 186.3755172413793,
 168     199.36862068965516, 211.13103448275862, 221.01068965517243,
 169     230.70120689655172, 239.67758620689656, 249.01879310344827,
 170     254.96413793103449, 255.0, 255.0, 255.0, 255.0, 255.0, 255.0]
 171 }
 172
 173 def prepare_photostyle_to_linear(style, corr=None, debug_plot=False):
 174
 175     # 18% gray card correction
 176     corr = 16.5
 177
 178     #if not corr:
 179     #    if style == 'V-Log':
 180     #        corr = 16.5
 181     #    else:
 182     #        #corr = 17.3
 183     #        corr = 16.5
 184
 185     exp = np.linspace( (corr-39)/3.0, corr/3.0, 40)
 186     l = np.power(2, exp) * 0.18
 187     vals = np.array(styles[style])
 188     vals = vals/255
 189
 190     # remove visible edges at some exposure values
 191     print 'DIR:', dir()
 192     for n in [24, 21, 4]:
 193         if debug_plot:
 194             plt.semilogy(vals[n], l[n], 'bx' )
 195         vals = np.delete(vals, n)
 196         l = np.delete(l, n)
 197
 198     # modify equal values to get an invertable monotone function
 199     force_monotone = np.linspace(0,0.00001,len(vals))
 200     vals = vals+force_monotone
 201
 202     #interp = interpolate.Akima1DInterpolator(vals, l)
 203     interp = interpolate.PchipInterpolator(vals, l, extrapolate=False)
 204
 205     if debug_plot:
 206         plt.semilogy(vals, l, 'b+' )
 207         x = np.linspace(0., 1.0, 4096)
 208         y = interp(x)
 209         plt.semilogy(x, y, 'r.', ms=1 )
 210         x = np.linspace(0., 1.0, 256)
 211         y = interp(x)
 212         plt.semilogy(x, y, 'bo', ms=2 )
 213         plt.show()
 214
 215     return interp
 216
 217
 218 def create_gh4_style(gamut,
 219                      transfer_function,
 220                      lut_directory,
 221                      lut_resolution_1d,
 222                      aliases,
 223                      style=None,
 224                      variant=''):
 225     """
 226     Creates colorspace covering the conversion from GH4 picture styles
 227     to ACES based on empirical data
 228
 229     Parameters
 230     ----------
 231     gamut : str
 232         The name of the encoding gamut to use.
 233     transfer_function : str
 234         The name of the transfer function to use
 235     lut_directory : str or unicode
 236         The directory to use when generating LUTs
 237     lut_resolution_1d : int
 238         The resolution of generated 1D LUTs
 239     aliases : list of str
 240         Aliases for this colorspace
 241     style : str
 242         Associated Photo Style
 243     variant : str
 244         Variant of processing
 245
 246     Returns
 247     -------
 248     ColorSpace
 249     A ColorSpace container class referencing the LUTs, matrices
 250     and identifying information for the requested colorspace.
 251     """
 252
 253     name = ('GH4-%s - GH4-%s-Gamut %s' % (transfer_function, gamut, variant)).strip()
 254     if transfer_function == '':
 255         name = ('Linear - GH4-%s-Gamut %s' % (gamut, variant)).strip()
 256     if gamut == '':
 257         name = 'Curve - GH4-%s' % transfer_function
 258
 259     cs = ColorSpace(name)
 260     cs.description = name
 261     cs.aliases = aliases
 262     cs.equality_group = ''
 263     cs.family = 'Input/Panasonic/GH4'
 264     cs.is_data = False
 265
 266     # A linear space needs allocation variables
 267     if transfer_function == '':
 268         cs.allocation_type = ocio.Constants.ALLOCATION_LG2
 269         cs.allocation_vars = [-8, 6, 0.00390625]
 270
 271     cs.to_reference_transforms = []
 272
 273     if transfer_function != '':
 274         f = prepare_photostyle_to_linear(transfer_function)
 275
 276         #data = array.array('f', '\0' * lut_resolution_1d * 4)
 277         #for c in range(lut_resolution_1d):
 278         #    data[c] = v_log_to_linear(float(c) / (lut_resolution_1d - 1))
 279         dom = np.linspace(0.0, 1.0, lut_resolution_1d)
 280         data = f(dom)
 281
 282         # constant extrapolation
 283         data_min = np.nanmin(data)
 284         data_max = np.nanmax(data)
 285         inds = np.where(np.isnan(data))
 286         for i in inds[0]:
 287             if i < lut_resolution_1d/2:
 288                 data[i] = data_min
 289                 #data[i] = 0.0
 290             else:
 291                 data[i] = data_max
 292
 293         lut = 'gh4_%s_to_linear.spi1d' % transfer_function
 294         genlut.write_SPI_1d(
 295             os.path.join(lut_directory, lut),
 296             0.0,
 297             1.0,
 298             data,
 299             lut_resolution_1d,
 300             1)
 301
 302         cs.to_reference_transforms.append({
 303             'type': 'lutFile',
 304             'path': lut,
 305             'interpolation': 'linear',
 306             'direction': 'forward'})
 307
 308     #
 309     # matrix calculations based on:
 310     # http://www.colour-science.org
 311     #
 312
 313     if gamut != '':
 314
 315         # Lin -> XYZ
 316
 317         if gamut == 'V-Log':
 318             cs.to_reference_transforms.append({
 319                 'type': 'matrix',
 320                 # colour.V_GAMUT_COLOURSPACE.RGB_to_XYZ_matrix
 321                 'matrix': [0.679644,  0.152211,  0.1186 , 0.,
 322                            0.260686,  0.774894, -0.03558, 0.,
 323                            -0.00931 , -0.004612,  1.10298, 0.,
 324                            0, 0, 0,  1.],
 325                  'direction': 'forward'})
 326         else:
 327             cs.to_reference_transforms.append({
 328                 'type': 'matrix',
 329                 # colour.sRGB_COLOURSPACE.RGB_to_XYZ_matrix
 330                 'matrix': [0.41238656,  0.35759149,  0.18045049, 0.0,
 331                            0.21263682,  0.71518298,  0.0721802 , 0.0,
 332                            0.01933062,  0.11919716,  0.95037259, 0.0,
 333                            0, 0, 0, 1.0],
 334                 'direction': 'forward'})
 335
 336         # D65 -> D50 adaption
 337         #
 338         # colour.chromatic_adaptation_matrix_VonKries(
 339         #    colour.xy_to_XYZ(c.sRGB_COLOURSPACE.whitepoint),
 340         #    colour.xy_to_XYZ(colour.ILLUMINANTS[
 341         #        'CIE 1931 2 Degree Standard Observer']['D50']), 'CAT02')
 342         #
 343
 344         cs.to_reference_transforms.append({
 345             'type': 'matrix',
 346             'matrix': [1.04251352,  0.03083262, -0.05276445, 0.0,
 347                        0.0221519 ,  1.00187227, -0.02105432, 0.0,
 348                        -0.00116356, -0.00341802,  0.76197255, 0.0,
 349                        0, 0, 0, 1.0],
 350             'direction': 'forward'})
 351
 352         if variant == ('XYZ'):
 353             cs.from_reference_transforms = []
 354             return cs
 355
 356         if variant == ('Calibrated'):
 357             wb = [0.]*16
 358             wb[0] = 1/calibration_wb[style][0]
 359             wb[5] = 1/calibration_wb[style][1]
 360             wb[10] = 1/calibration_wb[style][2]
 361             wb[15] = 1.0
 362             cs.to_reference_transforms.append({
 363                 'type': 'matrix',
 364                 'matrix': wb,
 365                 'direction': 'forward'})
 366
 367             # calibrat_matrices = clibration_matrices_argyll
 368
 369             cs.to_reference_transforms.append({
 370                 'type': 'matrix',
 371                 'matrix': (calibration_matrices[style][0] + [0.0] +
 372                            calibration_matrices[style][1] + [0.0] +
 373                            calibration_matrices[style][2] + [0.0] +
 374                            [0, 0, 0, 1.0]),
 375                 'direction': 'forward'})
 376
 377         # D50 -> ACES WP (~D60)
 378
 379         # colour.chromatic_adaptation_matrix_VonKries(
 380         #   colour.xy_to_XYZ(colour.ILLUMINANTS[
 381         #     'CIE 1931 2 Degree Standard Observer']['D50']),
 382         #   colour.xy_to_XYZ(colour.ACES_2065_1_COLOURSPACE.whitepoint),
 383         #   'CAT02')
 384
 385         cs.to_reference_transforms.append({
 386             'type': 'matrix',
 387             'matrix': [ 9.71197151e-01,  -2.17328334e-02,  4.59761326e-02, 0.0,
 388                         -1.56890302e-02,  1.00002082e+00,  1.83070138e-02, 0.0,
 389                         9.70076767e-04,   3.08175255e-03,  1.21767128e+00, 0.0,
 390                         0, 0, 0, 1.0],
 391             'direction': 'forward'})
 392
 393
 394         # XYZ -> ACES
 395
 396         # colour.ACES_2065_1_COLOURSPACE.XYZ_to_RGB_matrix
 397         cs.to_reference_transforms.append({
 398             'type': 'matrix',
 399             'matrix': [1.04981102e+00,   0.00000000e+00,  -9.74845410e-05, 0.,
 400                        -4.95903023e-01,  1.37331305e+00,   9.82400365e-02, 0.,
 401                        0.00000000e+00,   0.00000000e+00,   9.91252022e-01, 0.,
 402                        0, 0, 0,  1.],
 403             'direction': 'forward'})
 404
 405         #
 406         # matrix given py panasonic / calculated by nuke
 407         # for one step transformation:
 408         #
 409
 410         # if gamut == 'V-Log':
 411         #         cs.to_reference_transforms.append({
 412         #             'type': 'matrix',
 413         #             'matrix': [0.724383  ,  0.166748 ,  0.108497, 0.,
 414         #                        0.021354  ,  0.985138 , -0.006319, 0.,
 415         #                        -0.009234 , -0.001043 ,  1.010273, 0.,
 416         #                        0, 0, 0,  1.],
 417         #              'direction': 'forward'})
 418         # elif gamut != '':
 419         #         cs.to_reference_transforms.append({
 420         #             'type': 'matrix',
 421         #             'matrix': [0.43964687, 0.38298151, 0.17737158, 0.0,
 422         #                        0.08978026, 0.81343973, 0.09677973, 0.0,
 423         #                        0.01754464, 0.11155707, 0.87089837, 0.0,
 424         #                        0, 0, 0, 1.0],
 425         #             'direction': 'forward'})
 426
 427     cs.from_reference_transforms = []
 428     return cs
 429
 430
 431 def create_colorspaces(lut_directory, lut_resolution_1d):
 432     """
 433     Generates the colorspace conversions.
 434
 435     Parameters
 436     ----------
 437     lut_directory : str or unicode
 438         The directory to use when generating LUTs
 439     lut_resolution_1d : int
 440         The resolution of generated 1D LUTs
 441
 442     Returns
 443     -------
 444     list
 445          A list of colorspaces for Panasonic cameras and encodings
 446     """
 447
 448     colorspaces = []
 449
 450     styles_sort = styles.keys()
 451     styles_sort.sort()
 452
 453     for style in styles_sort:
 454
 455         # Full conversion
 456         style_1 = create_gh4_style(
 457             style,
 458             style,
 459             lut_directory,
 460             lut_resolution_1d,
 461             ['gh4_%s_gh4_gamut' % style.lower().replace('-','_')])
 462         colorspaces.append(style_1)
 463
 464         # Linearization Only
 465         style_2 = create_gh4_style(
 466             '',
 467             style,
 468             lut_directory,
 469             lut_resolution_1d,
 470             ['crv_gh4_%s' % style.lower().replace('-','_')])
 471         colorspaces.append(style_2)
 472
 473         # Linearization and XYZ conversion
 474         style_3 = create_gh4_style(
 475             '%s' % style,
 476             style,
 477             lut_directory,
 478             lut_resolution_1d,
 479             ['gh4_%s_xyz' % style.lower().replace('-','_')],
 480             variant='XYZ')
 481         colorspaces.append(style_3)
 482
 483         # Primaries Only
 484         style_4 = create_gh4_style(
 485             style,
 486             '',
 487             lut_directory,
 488             lut_resolution_1d,
 489             ['lin_gh4_%s_gamut' % style.lower().replace('-','_')])
 490         colorspaces.append(style_4)
 491
 492         if style != 'BW':
 493
 494             # Full conversion calibrated
 495             style_5 = create_gh4_style(
 496                 '%s' % style,
 497                 style,
 498                 lut_directory,
 499                 lut_resolution_1d,
 500                 ['gh4_%s_gh4_calibrated_gamut'% style.lower().replace('-','_')],
 501                 style,
 502                 variant='Calibrated')
 503             colorspaces.append(style_5)
 504
 505             # Primaries Only calibrated
 506             style_6 = create_gh4_style(
 507                 '%s-Calibrated' % style,
 508                 '',
 509                 lut_directory,
 510                 lut_resolution_1d,
 511                 ['lin_gh4_%s_calibrated_gamut'%style.lower().replace('-','_')],
 512                 style,
 513                 variant='Calibrated')
 514             colorspaces.append(style_6)
 515
 516
 517     return colorspaces