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     """
 225     Creates colorspace covering the conversion from GH4 picture styles
 226     to ACES based on empirical data
 227
 228     Parameters
 229     ----------
 230     gamut : str
 231         The name of the encoding gamut to use.
 232     transfer_function : str
 233         The name of the transfer function to use
 234     lut_directory : str or unicode
 235         The directory to use when generating LUTs
 236     lut_resolution_1d : int
 237         The resolution of generated 1D LUTs
 238     aliases : list of str
 239         Aliases for this colorspace
 240
 241     Returns
 242     -------
 243     ColorSpace
 244     A ColorSpace container class referencing the LUTs, matrices
 245     and identifying information for the requested colorspace.
 246     """
 247
 248     name = 'GH4-%s - GH4-%s-Gamut' % (transfer_function, gamut)
 249     if transfer_function == '':
 250         name = 'Linear - GH4-%s-Gamut' % gamut
 251     if gamut == '':
 252         name = 'Curve - GH4-%s' % transfer_function
 253
 254     cs = ColorSpace(name)
 255     cs.description = name
 256     cs.aliases = aliases
 257     cs.equality_group = ''
 258     cs.family = 'Input/Panasonic/GH4'
 259     cs.is_data = False
 260
 261     # A linear space needs allocation variables
 262     if transfer_function == '':
 263         cs.allocation_type = ocio.Constants.ALLOCATION_LG2
 264         cs.allocation_vars = [-8, 6, 0.00390625]
 265
 266     cs.to_reference_transforms = []
 267
 268     if transfer_function != '':
 269         f = prepare_photostyle_to_linear(transfer_function)
 270
 271         #data = array.array('f', '\0' * lut_resolution_1d * 4)
 272         #for c in range(lut_resolution_1d):
 273         #    data[c] = v_log_to_linear(float(c) / (lut_resolution_1d - 1))
 274         dom = np.linspace(0.0, 1.0, lut_resolution_1d)
 275         data = f(dom)
 276
 277         # constant extrapolation
 278         data_min = np.nanmin(data)
 279         data_max = np.nanmax(data)
 280         inds = np.where(np.isnan(data))
 281         for i in inds[0]:
 282             if i < lut_resolution_1d/2:
 283                 data[i] = data_min
 284                 #data[i] = 0.0
 285             else:
 286                 data[i] = data_max
 287
 288         lut = 'gh4_%s_to_linear.spi1d' % transfer_function
 289         genlut.write_SPI_1d(
 290             os.path.join(lut_directory, lut),
 291             0.0,
 292             1.0,
 293             data,
 294             lut_resolution_1d,
 295             1)
 296
 297         cs.to_reference_transforms.append({
 298             'type': 'lutFile',
 299             'path': lut,
 300             'interpolation': 'linear',
 301             'direction': 'forward'})
 302
 303     #
 304     # matrix calculations based on:
 305     # http://www.colour-science.org
 306     #
 307
 308     if gamut != '':
 309
 310         # Lin -> XYZ
 311
 312         if gamut == 'V-Log':
 313             cs.to_reference_transforms.append({
 314                 'type': 'matrix',
 315                 # colour.V_GAMUT_COLOURSPACE.RGB_to_XYZ_matrix
 316                 'matrix': [0.679644,  0.152211,  0.1186 , 0.,
 317                            0.260686,  0.774894, -0.03558, 0.,
 318                            -0.00931 , -0.004612,  1.10298, 0.,
 319                            0, 0, 0,  1.],
 320                  'direction': 'forward'})
 321         else:
 322             cs.to_reference_transforms.append({
 323                 'type': 'matrix',
 324                 # colour.sRGB_COLOURSPACE.RGB_to_XYZ_matrix
 325                 'matrix': [0.41238656,  0.35759149,  0.18045049, 0.0,
 326                            0.21263682,  0.71518298,  0.0721802 , 0.0,
 327                            0.01933062,  0.11919716,  0.95037259, 0.0,
 328                            0, 0, 0, 1.0],
 329                 'direction': 'forward'})
 330
 331         # D65 -> D50 adaption
 332         #
 333         # colour.chromatic_adaptation_matrix_VonKries(
 334         #    colour.xy_to_XYZ(c.sRGB_COLOURSPACE.whitepoint),
 335         #    colour.xy_to_XYZ(colour.ILLUMINANTS[
 336         #        'CIE 1931 2 Degree Standard Observer']['D50']), 'CAT02')
 337         #
 338
 339         cs.to_reference_transforms.append({
 340             'type': 'matrix',
 341             'matrix': [1.04251352,  0.03083262, -0.05276445, 0.0,
 342                        0.0221519 ,  1.00187227, -0.02105432, 0.0,
 343                        -0.00116356, -0.00341802,  0.76197255, 0.0,
 344                        0, 0, 0, 1.0],
 345             'direction': 'forward'})
 346
 347         if gamut.endswith('XYZ'):
 348             cs.from_reference_transforms = []
 349             return cs
 350
 351         if gamut.endswith('Calibrated'):
 352             wb = [0.]*16
 353             wb[0] = calibration_wb[style][0]
 354             wb[5] = calibration_wb[style][1]
 355             wb[10] = calibration_wb[style][2]
 356             wb[15] = 1.0
 357             cs.to_reference_transforms.append({
 358                 'type': 'matrix',
 359                 'matrix': wb,
 360                 'direction': 'forward'})
 361             cs.to_reference_transforms.append({
 362                 'type': 'matrix',
 363                 'matrix': (calibration_matrices[style][0] + [0.0] +
 364                            calibration_matrices[style][1] + [0.0] +
 365                            calibration_matrices[style][2] + [0.0] +
 366                            [0, 0, 0, 1.0]),
 367                 'direction': 'forward'})
 368
 369         # D50 -> ACES WP (~D60)
 370
 371         # colour.chromatic_adaptation_matrix_VonKries(
 372         #   colour.xy_to_XYZ(colour.ILLUMINANTS[
 373         #     'CIE 1931 2 Degree Standard Observer']['D50']),
 374         #   colour.xy_to_XYZ(colour.V_GAMUT_COLOURSPACE.whitepoint),
 375         #   'CAT02')
 376
 377         cs.to_reference_transforms.append({
 378             'type': 'matrix',
 379             'matrix': [ 0.95991641, -0.02931741,  0.06566143, 0.0,
 380                         -0.02119542,  0.99887268,  0.02613247, 0.0,
 381                         0.00137075,  0.00443593,  1.31260073, 0.0,
 382                         0, 0, 0, 1.0],
 383             'direction': 'forward'})
 384
 385
 386         # XYZ -> ACES
 387
 388         # colour.ACES_2065_1_COLOURSPACE.XYZ_to_RGB_matrix
 389         cs.to_reference_transforms.append({
 390             'type': 'matrix',
 391             'matrix': [1.04981102e+00,   0.00000000e+00,  -9.74845410e-05, 0.,
 392                        -4.95903023e-01,  1.37331305e+00,   9.82400365e-02, 0.,
 393                        0.00000000e+00,   0.00000000e+00,   9.91252022e-01, 0.,
 394                        0, 0, 0,  1.],
 395             'direction': 'forward'})
 396
 397         #
 398         # matrix given py panasonic / calculated by nuke
 399         # for one step transformation:
 400         #
 401
 402         # if gamut == 'V-Log':
 403         #         cs.to_reference_transforms.append({
 404         #             'type': 'matrix',
 405         #             'matrix': [0.724383  ,  0.166748 ,  0.108497, 0.,
 406         #                        0.021354  ,  0.985138 , -0.006319, 0.,
 407         #                        -0.009234 , -0.001043 ,  1.010273, 0.,
 408         #                        0, 0, 0,  1.],
 409         #              'direction': 'forward'})
 410         # elif gamut != '':
 411         #         cs.to_reference_transforms.append({
 412         #             'type': 'matrix',
 413         #             'matrix': [0.43964687, 0.38298151, 0.17737158, 0.0,
 414         #                        0.08978026, 0.81343973, 0.09677973, 0.0,
 415         #                        0.01754464, 0.11155707, 0.87089837, 0.0,
 416         #                        0, 0, 0, 1.0],
 417         #             'direction': 'forward'})
 418
 419     cs.from_reference_transforms = []
 420     return cs
 421
 422
 423 def create_colorspaces(lut_directory, lut_resolution_1d):
 424     """
 425     Generates the colorspace conversions.
 426
 427     Parameters
 428     ----------
 429     lut_directory : str or unicode
 430         The directory to use when generating LUTs
 431     lut_resolution_1d : int
 432         The resolution of generated 1D LUTs
 433
 434     Returns
 435     -------
 436     list
 437          A list of colorspaces for Panasonic cameras and encodings
 438     """
 439
 440     colorspaces = []
 441
 442     styles_sort = styles.keys()
 443     styles_sort.sort()
 444
 445     for style in styles_sort:
 446
 447         # Full conversion
 448         style_1 = create_gh4_style(
 449             style,
 450             style,
 451             lut_directory,
 452             lut_resolution_1d,
 453             ['gh4_%s_gh4_gamut' % style.lower().replace('-','_')])
 454         colorspaces.append(style_1)
 455
 456         # Linearization Only
 457         style_2 = create_gh4_style(
 458             '',
 459             style,
 460             lut_directory,
 461             lut_resolution_1d,
 462             ['crv_gh4_%s' % style.lower().replace('-','_')])
 463         colorspaces.append(style_2)
 464
 465         # Linearization and XYZ conversion
 466         style_3 = create_gh4_style(
 467             '%s-XYZ' % style,
 468             style,
 469             lut_directory,
 470             lut_resolution_1d,
 471             ['gh4_%s_xyz' % style.lower().replace('-','_')])
 472         colorspaces.append(style_3)
 473
 474         # Primaries Only
 475         style_4 = create_gh4_style(
 476             style,
 477             '',
 478             lut_directory,
 479             lut_resolution_1d,
 480             ['lin_gh4_%s_gamut' % style.lower().replace('-','_')])
 481         colorspaces.append(style_4)
 482
 483         if style != 'BW':
 484
 485             # Full conversion calibrated
 486             style_5 = create_gh4_style(
 487                 '%s-Calibrated' % style,
 488                 style,
 489                 lut_directory,
 490                 lut_resolution_1d,
 491                 ['gh4_%s_gh4_calibrated_gamut'% style.lower().replace('-','_')],
 492                 style)
 493             colorspaces.append(style_5)
 494
 495             # Primaries Only calibrated
 496             style_6 = create_gh4_style(
 497                 '%s-Calibrated' % style,
 498                 '',
 499                 lut_directory,
 500                 lut_resolution_1d,
 501                 ['lin_gh4_%s_calibrated_gamut'%style.lower().replace('-','_')],
 502                 style)
 503             colorspaces.append(style_6)
 504
 505
 506     return colorspaces
 507