fix(compositor): leave BT.2020 CL on the default path, convert 10-bit samples with 10-bit bounds

Author: EtienneLescot

crates/compositor/src/compositor_macos.rs

@@ -235,14 +235,16 @@ fn swizzled_view(tex: &metal::TextureRef, swizzle: [u8; 4]) -> metal::Texture {
 /// Le swizzle du plan Y qui porte la matrice de la frame, ou `None` pour BT.709 (aussi le
 /// défaut d'un flux non tagué). La matrice vient de `AVFrame::colorspace`, que libavcodec lit
 /// dans le VUI : VideoToolbox ne pose pas `kCVImageBufferYCbCrMatrixKey` sur ses buffers.
-unsafe fn matrix_swizzle(frame: *const AVFrame) -> Option<[u8; 4]> {
-    match (*frame).colorspace {
+/// BT.2020 CL n'est pas une simple matrice : il garde le défaut plutôt qu'un rendu NCL faux.
+///
+/// Alpha à 0 : échantillons 10 bits (P010), que `yuv_matrix` convertit avec les bornes 10 bits.
+fn matrix_swizzle(colorspace: AVColorSpace::Type, ten_bit: bool) -> Option<[u8; 4]> {
+    let depth = if ten_bit { SWZ_ZERO } else { SWZ_ONE };
+    match colorspace {
         AVColorSpace::AVCOL_SPC_BT470BG | AVColorSpace::AVCOL_SPC_SMPTE170M => {
-            Some([SWZ_RED, SWZ_ONE, SWZ_ZERO, SWZ_ONE])
-        }
-        AVColorSpace::AVCOL_SPC_BT2020_NCL | AVColorSpace::AVCOL_SPC_BT2020_CL => {
-            Some([SWZ_RED, SWZ_ZERO, SWZ_ONE, SWZ_ONE])
+            Some([SWZ_RED, SWZ_ONE, SWZ_ZERO, depth])
         }
+        AVColorSpace::AVCOL_SPC_BT2020_NCL => Some([SWZ_RED, SWZ_ZERO, SWZ_ONE, depth]),
         _ => None,
     }
 }
@@ -1230,7 +1232,8 @@ impl Compositor {
         };
         let mut y = cache.make_texture_from_pixel_buffer(pb, 0, y_fmt)?;
         let mut uv = cache.make_texture_from_pixel_buffer(pb, 1, uv_fmt)?;
-        if let Some(swizzle) = matrix_swizzle(frame) {
+        let ten_bit = matches!(pixel_format, CV_420_10_BIPLANAR_VIDEO | CV_420_10_BIPLANAR_FULL);
+        if let Some(swizzle) = matrix_swizzle((*frame).colorspace, ten_bit) {
             y = swizzled_view(&y, swizzle);
         }
         if matches!(pixel_format, CV_420_8_BIPLANAR_FULL | CV_420_10_BIPLANAR_FULL) {
@@ -5451,4 +5454,19 @@ mod tests {
         crate::shader_fx::compile_metal(&gpu.device, &code, &params).expect("compile");
         eprintln!("recompilation d'une source déjà vue : {:.1} ms", t0.elapsed().as_secs_f64() * 1000.0);
     }
+
+    #[test]
+    fn matrix_swizzle_marks_matrix_and_depth() {
+        use AVColorSpace::*;
+        assert_eq!(
+            matrix_swizzle(AVCOL_SPC_SMPTE170M, false),
+            Some([SWZ_RED, SWZ_ONE, SWZ_ZERO, SWZ_ONE])
+        );
+        assert_eq!(
+            matrix_swizzle(AVCOL_SPC_BT2020_NCL, true),
+            Some([SWZ_RED, SWZ_ZERO, SWZ_ONE, SWZ_ZERO])
+        );
+        assert_eq!(matrix_swizzle(AVCOL_SPC_BT709, false), None);
+        assert_eq!(matrix_swizzle(AVCOL_SPC_BT2020_CL, true), None);
+    }
 }

crates/compositor/src/shaders.metal

@@ -155,11 +155,21 @@ inline float3 yuv709_full(float y, float2 cbcr)
 
 // BT.601 / BT.2020 -> RGB. `m` : coefficients Cr->R, Cb->G, Cr->G, Cb->B. BT.709 garde ses
 // deux fonctions à constantes littérales, pour rendre ses frames à l'octet près comme avant.
-inline float3 yuv_matrix(float y, float2 cbcr, float4 m, bool full)
-{
-    float Yf = full ? y : (y * 255.0 - 16.0) / 219.0;
-    float Cb = full ? cbcr.x - 128.0 / 255.0 : (cbcr.x * 255.0 - 128.0) / 224.0;
-    float Cr = full ? cbcr.y - 128.0 / 255.0 : (cbcr.y * 255.0 - 128.0) / 224.0;
+// `ten_bit` : un échantillon P010 lu en `R16Unorm` vaut code10 * 64 / 65535, pas code8 / 255 ;
+// on revient au code 10 bits pour appliquer ses bornes (64..940, chroma 512, pleine 0..1023).
+inline float3 yuv_matrix(float y, float2 cbcr, float4 m, bool full, bool ten_bit)
+{
+    float Yf, Cb, Cr;
+    if (ten_bit) {
+        float code = 65535.0 / 64.0;
+        Yf = full ? y * code / 1023.0 : (y * code - 64.0) / 876.0;
+        Cb = full ? (cbcr.x * code - 512.0) / 1023.0 : (cbcr.x * code - 512.0) / 896.0;
+        Cr = full ? (cbcr.y * code - 512.0) / 1023.0 : (cbcr.y * code - 512.0) / 896.0;
+    } else {
+        Yf = full ? y : (y * 255.0 - 16.0) / 219.0;
+        Cb = full ? cbcr.x - 128.0 / 255.0 : (cbcr.x * 255.0 - 128.0) / 224.0;
+        Cr = full ? cbcr.y - 128.0 / 255.0 : (cbcr.y * 255.0 - 128.0) / 224.0;
+    }
     float3 rgb;
     rgb.r = Yf + m.x * Cr;
     rgb.g = Yf - m.y * Cb - m.z * Cr;
@@ -178,11 +188,13 @@ inline float3 sample_yuv(float2 uv,
     float4 c = texUV.sample(samp, uv);
     // Bleu à 1 sur la vue CbCr : pleine plage (420f, xf20).
     bool full = c.b > 0.5;
-    // Vert ou bleu à 1 sur la vue Y : matrice BT.601 ou BT.2020 posée par `nv12_srvs`.
+    // Vert ou bleu à 1 sur la vue Y : matrice BT.601 ou BT.2020 posée par `nv12_srvs` ;
+    // alpha à 0 sur cette vue : échantillons 10 bits.
+    bool ten_bit = y.a < 0.5;
     if (y.g > 0.5)
-        return yuv_matrix(y.r, c.rg, float4(1.402, 0.344136, 0.714136, 1.772), full);
+        return yuv_matrix(y.r, c.rg, float4(1.402, 0.344136, 0.714136, 1.772), full, ten_bit);
     if (y.b > 0.5)
-        return yuv_matrix(y.r, c.rg, float4(1.4746, 0.164553, 0.571353, 1.8814), full);
+        return yuv_matrix(y.r, c.rg, float4(1.4746, 0.164553, 0.571353, 1.8814), full, ten_bit);
     return full ? yuv709_full(y.r, c.rg) : yuv709_limited(y.r, c.rg);
 }