Convertire la frequenza della luce in RGB?


Risposte:


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Ecco una spiegazione dettagliata dell'intero processo di conversione: http://www.fourmilab.ch/documents/specrend/ . Codice sorgente incluso!


5
E l'articolo di Fourmilab sottolinea il punto importante che alcuni colori non sono rappresentabili in RGB (arance luminose è un buon esempio) perché non puoi "creare" colori di luce arbitrari aggiungendo tre colori primari insieme, qualunque cosa i nostri insegnanti di fisica possano averci detto ( bene il mio ha fatto). Peccato, ma in pratica di solito non fatale.
Francis Davey,

1
Inoltre: en.wikipedia.org/wiki/Srgb L'articolo è stato scritto prima che lo standard sRGB fosse ampiamente adottato. Notare anche la frase "I calcoli assumono la frase 2 ° osservatore colorimetrico standard", il che significa che dovrebbe essere utilizzata la tabella CIE 1931 trovata nella fonte allegata al documento e non CIE 1964.
GrayFace

Sarebbe bello fornire qualche esempio su come utilizzare il codice. Richiede una funzione come argomento, usa la temperatura per calcolare i colori e cose del genere. Uno sarebbe felice di sapere cosa eliminare e modificare per farlo funzionare.
Tomáš Zato - Ripristina Monica

2
Vale la pena notare che solo un piccolo sottoinsieme di tutte le possibili lunghezze d'onda visibili può essere rappresentato esattamente nello spazio colore RGB. Il processo di conversione è piuttosto intricato e ambiguo. Vedi physics.stackexchange.com/a/94446/5089 e physics.stackexchange.com/a/419628/5089
Violet Giraffe il

28

Per i pigri (come me), ecco un'implementazione in java del codice trovato nella risposta di @ user151323 (ovvero, solo una semplice traduzione dal codice pascal trovato in Spectra Lab Report ):

static private final double Gamma = 0.80;
static private final double IntensityMax = 255;

/**
 * Taken from Earl F. Glynn's web page:
 * <a href="http://www.efg2.com/Lab/ScienceAndEngineering/Spectra.htm">Spectra Lab Report</a>
 */
public static int[] waveLengthToRGB(double Wavelength) {
    double factor;
    double Red, Green, Blue;

    if((Wavelength >= 380) && (Wavelength < 440)) {
        Red = -(Wavelength - 440) / (440 - 380);
        Green = 0.0;
        Blue = 1.0;
    } else if((Wavelength >= 440) && (Wavelength < 490)) {
        Red = 0.0;
        Green = (Wavelength - 440) / (490 - 440);
        Blue = 1.0;
    } else if((Wavelength >= 490) && (Wavelength < 510)) {
        Red = 0.0;
        Green = 1.0;
        Blue = -(Wavelength - 510) / (510 - 490);
    } else if((Wavelength >= 510) && (Wavelength < 580)) {
        Red = (Wavelength - 510) / (580 - 510);
        Green = 1.0;
        Blue = 0.0;
    } else if((Wavelength >= 580) && (Wavelength < 645)) {
        Red = 1.0;
        Green = -(Wavelength - 645) / (645 - 580);
        Blue = 0.0;
    } else if((Wavelength >= 645) && (Wavelength < 781)) {
        Red = 1.0;
        Green = 0.0;
        Blue = 0.0;
    } else {
        Red = 0.0;
        Green = 0.0;
        Blue = 0.0;
    }

    // Let the intensity fall off near the vision limits

    if((Wavelength >= 380) && (Wavelength < 420)) {
        factor = 0.3 + 0.7 * (Wavelength - 380) / (420 - 380);
    } else if((Wavelength >= 420) && (Wavelength < 701)) {
        factor = 1.0;
    } else if((Wavelength >= 701) && (Wavelength < 781)) {
        factor = 0.3 + 0.7 * (780 - Wavelength) / (780 - 700);
    } else {
        factor = 0.0;
    }


    int[] rgb = new int[3];

    // Don't want 0^x = 1 for x <> 0
    rgb[0] = Red == 0.0 ? 0 : (int)Math.round(IntensityMax * Math.pow(Red * factor, Gamma));
    rgb[1] = Green == 0.0 ? 0 : (int)Math.round(IntensityMax * Math.pow(Green * factor, Gamma));
    rgb[2] = Blue == 0.0 ? 0 : (int)Math.round(IntensityMax * Math.pow(Blue * factor, Gamma));

    return rgb;
}

3
Sembra che ci sia un bug nel tuo codice. Se la lunghezza d'onda è ad esempio 439,5, la funzione restituisce il nero. Il codice originale sul sito funzionava con numeri interi, credo (non conosco affatto Pascal). Suggerisco di passare Wavelength<=439a Wavelength<440.
Hassedev

2
Hai ragione! Grazie per avermelo fatto notare :) Già corretto.
Tarc

Ci si aspetta che abbia ripetuto RFB su alcune frequenze? (ROSSO): 652 - rgb (255, 0, 0) | 660 - rgb (255, 0, 0) | 692 - rgb (255, 0, 0) | 700 - rgb (255, 0, 0) | ...
Rodrigo Borba

14

Idea generale:

  1. Usa le funzioni di corrispondenza dei colori CEI per convertire la lunghezza d'onda nel colore XYZ .
  2. Converti XYZ in RGB
  3. Ritaglia i componenti su [0..1] e moltiplica per 255 per adattarli all'intervallo di byte senza segno.

I passaggi 1 e 2 possono variare.

Sono disponibili diverse funzioni di corrispondenza dei colori, disponibili come tabelle o come approssimazioni analitiche (suggerite da @Tarc e @Haochen Xie). Le tabelle sono le migliori se hai bisogno di un risultato di precisione regolare.

Non esiste un singolo spazio colore RGB. Matrici di trasformazione multiplePossono essere utilizzate e diversi tipi di correzione gamma.

Di seguito è riportato il codice C # che ho creato di recente. Utilizza l'interpolazione lineare sulla tabella "osservatore standard CIE 1964" e matrice sRGB + correzione gamma .

static class RgbCalculator {

    const int
         LEN_MIN = 380,
         LEN_MAX = 780,
         LEN_STEP = 5;

    static readonly double[]
        X = {
                0.000160, 0.000662, 0.002362, 0.007242, 0.019110, 0.043400, 0.084736, 0.140638, 0.204492, 0.264737,
                0.314679, 0.357719, 0.383734, 0.386726, 0.370702, 0.342957, 0.302273, 0.254085, 0.195618, 0.132349,
                0.080507, 0.041072, 0.016172, 0.005132, 0.003816, 0.015444, 0.037465, 0.071358, 0.117749, 0.172953,
                0.236491, 0.304213, 0.376772, 0.451584, 0.529826, 0.616053, 0.705224, 0.793832, 0.878655, 0.951162,
                1.014160, 1.074300, 1.118520, 1.134300, 1.123990, 1.089100, 1.030480, 0.950740, 0.856297, 0.754930,
                0.647467, 0.535110, 0.431567, 0.343690, 0.268329, 0.204300, 0.152568, 0.112210, 0.081261, 0.057930,
                0.040851, 0.028623, 0.019941, 0.013842, 0.009577, 0.006605, 0.004553, 0.003145, 0.002175, 0.001506,
                0.001045, 0.000727, 0.000508, 0.000356, 0.000251, 0.000178, 0.000126, 0.000090, 0.000065, 0.000046,
                0.000033
            },

        Y = {
                0.000017, 0.000072, 0.000253, 0.000769, 0.002004, 0.004509, 0.008756, 0.014456, 0.021391, 0.029497,
                0.038676, 0.049602, 0.062077, 0.074704, 0.089456, 0.106256, 0.128201, 0.152761, 0.185190, 0.219940,
                0.253589, 0.297665, 0.339133, 0.395379, 0.460777, 0.531360, 0.606741, 0.685660, 0.761757, 0.823330,
                0.875211, 0.923810, 0.961988, 0.982200, 0.991761, 0.999110, 0.997340, 0.982380, 0.955552, 0.915175,
                0.868934, 0.825623, 0.777405, 0.720353, 0.658341, 0.593878, 0.527963, 0.461834, 0.398057, 0.339554,
                0.283493, 0.228254, 0.179828, 0.140211, 0.107633, 0.081187, 0.060281, 0.044096, 0.031800, 0.022602,
                0.015905, 0.011130, 0.007749, 0.005375, 0.003718, 0.002565, 0.001768, 0.001222, 0.000846, 0.000586,
                0.000407, 0.000284, 0.000199, 0.000140, 0.000098, 0.000070, 0.000050, 0.000036, 0.000025, 0.000018,
                0.000013
            },

        Z = {
                0.000705, 0.002928, 0.010482, 0.032344, 0.086011, 0.197120, 0.389366, 0.656760, 0.972542, 1.282500,
                1.553480, 1.798500, 1.967280, 2.027300, 1.994800, 1.900700, 1.745370, 1.554900, 1.317560, 1.030200,
                0.772125, 0.570060, 0.415254, 0.302356, 0.218502, 0.159249, 0.112044, 0.082248, 0.060709, 0.043050,
                0.030451, 0.020584, 0.013676, 0.007918, 0.003988, 0.001091, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000,
                0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000,
                0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000,
                0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000,
                0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000,
                0.000000
            };

    static readonly double[]
        MATRIX_SRGB_D65 = {
             3.2404542, -1.5371385, -0.4985314,
            -0.9692660,  1.8760108,  0.0415560,
             0.0556434, -0.2040259,  1.0572252
        };

    public static byte[] Calc(double len) {
        if(len < LEN_MIN || len > LEN_MAX)
            return new byte[3];

        len -= LEN_MIN;
        var index = (int)Math.Floor(len / LEN_STEP);
        var offset = len - LEN_STEP * index;

        var x = Interpolate(X, index, offset);
        var y = Interpolate(Y, index, offset);
        var z = Interpolate(Z, index, offset);

        var m = MATRIX_SRGB_D65;

        var r = m[0] * x + m[1] * y + m[2] * z;
        var g = m[3] * x + m[4] * y + m[5] * z;
        var b = m[6] * x + m[7] * y + m[8] * z;

        r = Clip(GammaCorrect_sRGB(r));
        g = Clip(GammaCorrect_sRGB(g));
        b = Clip(GammaCorrect_sRGB(b));

        return new[] { 
            (byte)(255 * r),
            (byte)(255 * g),
            (byte)(255 * b)
        };
    }

    static double Interpolate(double[] values, int index, double offset) {
        if(offset == 0)
            return values[index];

        var x0 = index * LEN_STEP;
        var x1 = x0 + LEN_STEP;
        var y0 = values[index];
        var y1 = values[1 + index];

        return y0 + offset * (y1 - y0) / (x1 - x0);
    }

    static double GammaCorrect_sRGB(double c) {
        if(c <= 0.0031308)
            return 12.92 * c;

        var a = 0.055;
        return (1 + a) * Math.Pow(c, 1 / 2.4) - a;
    }

    static double Clip(double c) {
        if(c < 0)
            return 0;
        if(c > 1)
            return 1;
        return c;
    }
}

Risultato per l'intervallo 400-700 nm:

inserisci qui la descrizione dell'immagine


Questo è davvero interessante per me. Ho un'idea di usare qualcosa di simile per dare una risposta normale, ma usa una risposta WXYZ per imitare la risposta dei tetracromatici che hanno un quarto cono che risponde a una frequenza abbastanza lontana da uno qualsiasi degli altri tre tipi normali di coni. Ciò potrebbe permettermi di prendere immagini di origine e dedurre le differenze che vedono. NB non vedono nuovi colori, è che le luci che si fondono, (somma), ad esempio, a un particolare giallo sembrano identiche a un giallo di una particolare frequenza per la maggior parte di noi, ma per loro la luce non si fonderebbe a quel giallo a tutti.
phorgan1

Ovviamente, per un particolare colore RGB, avrebbe potuto essere ottenuto in molti modi. Il verde di una foglia potrebbe derivare dal filtraggio di tutto tranne il verde, oppure il verde potrebbe essere stato filtrato, ma le nanoparticolarità potrebbero far riflettere il blu e il giallo e apparire identici al verde. Data un'immagine piuttosto che la luce, c'è un modo per differenziarla?
phorgan1

10

Sebbene questa sia una vecchia domanda e riceva già una manciata di buone risposte, quando ho provato a implementare tale funzionalità di conversione nella mia applicazione non ero soddisfatto degli algoritmi già elencati qui e ho fatto le mie ricerche, il che mi ha dato dei buoni risultati. Quindi posterò una nuova risposta.

Dopo alcune ricerche mi sono imbattuto in questo documento, Approssimazioni analitiche semplici alle funzioni di corrispondenza del colore XYZ CIE , e ho provato ad adottare l'algoritmo di adattamento gaussiano a tratti multi-lobo introdotto nella mia applicazione. L'articolo descriveva solo le funzioni per convertire una lunghezza d'onda nei valori XYZ corrispondenti , quindi ho implementato una funzione per convertire XYZ in RGB nello spazio colore sRGB e le ho combinate. Il risultato è fantastico e vale la pena condividerlo:

/**
 * Convert a wavelength in the visible light spectrum to a RGB color value that is suitable to be displayed on a
 * monitor
 *
 * @param wavelength wavelength in nm
 * @return RGB color encoded in int. each color is represented with 8 bits and has a layout of
 * 00000000RRRRRRRRGGGGGGGGBBBBBBBB where MSB is at the leftmost
 */
public static int wavelengthToRGB(double wavelength){
    double[] xyz = cie1931WavelengthToXYZFit(wavelength);
    double[] rgb = srgbXYZ2RGB(xyz);

    int c = 0;
    c |= (((int) (rgb[0] * 0xFF)) & 0xFF) << 16;
    c |= (((int) (rgb[1] * 0xFF)) & 0xFF) << 8;
    c |= (((int) (rgb[2] * 0xFF)) & 0xFF) << 0;

    return c;
}

/**
 * Convert XYZ to RGB in the sRGB color space
 * <p>
 * The conversion matrix and color component transfer function is taken from http://www.color.org/srgb.pdf, which
 * follows the International Electrotechnical Commission standard IEC 61966-2-1 "Multimedia systems and equipment -
 * Colour measurement and management - Part 2-1: Colour management - Default RGB colour space - sRGB"
 *
 * @param xyz XYZ values in a double array in the order of X, Y, Z. each value in the range of [0.0, 1.0]
 * @return RGB values in a double array, in the order of R, G, B. each value in the range of [0.0, 1.0]
 */
public static double[] srgbXYZ2RGB(double[] xyz) {
    double x = xyz[0];
    double y = xyz[1];
    double z = xyz[2];

    double rl =  3.2406255 * x + -1.537208  * y + -0.4986286 * z;
    double gl = -0.9689307 * x +  1.8757561 * y +  0.0415175 * z;
    double bl =  0.0557101 * x + -0.2040211 * y +  1.0569959 * z;

    return new double[] {
            srgbXYZ2RGBPostprocess(rl),
            srgbXYZ2RGBPostprocess(gl),
            srgbXYZ2RGBPostprocess(bl)
    };
}

/**
 * helper function for {@link #srgbXYZ2RGB(double[])}
 */
private static double srgbXYZ2RGBPostprocess(double c) {
    // clip if c is out of range
    c = c > 1 ? 1 : (c < 0 ? 0 : c);

    // apply the color component transfer function
    c = c <= 0.0031308 ? c * 12.92 : 1.055 * Math.pow(c, 1. / 2.4) - 0.055;

    return c;
}

/**
 * A multi-lobe, piecewise Gaussian fit of CIE 1931 XYZ Color Matching Functions by Wyman el al. from Nvidia. The
 * code here is adopted from the Listing 1 of the paper authored by Wyman et al.
 * <p>
 * Reference: Chris Wyman, Peter-Pike Sloan, and Peter Shirley, Simple Analytic Approximations to the CIE XYZ Color
 * Matching Functions, Journal of Computer Graphics Techniques (JCGT), vol. 2, no. 2, 1-11, 2013.
 *
 * @param wavelength wavelength in nm
 * @return XYZ in a double array in the order of X, Y, Z. each value in the range of [0.0, 1.0]
 */
public static double[] cie1931WavelengthToXYZFit(double wavelength) {
    double wave = wavelength;

    double x;
    {
        double t1 = (wave - 442.0) * ((wave < 442.0) ? 0.0624 : 0.0374);
        double t2 = (wave - 599.8) * ((wave < 599.8) ? 0.0264 : 0.0323);
        double t3 = (wave - 501.1) * ((wave < 501.1) ? 0.0490 : 0.0382);

        x =   0.362 * Math.exp(-0.5 * t1 * t1)
            + 1.056 * Math.exp(-0.5 * t2 * t2)
            - 0.065 * Math.exp(-0.5 * t3 * t3);
    }

    double y;
    {
        double t1 = (wave - 568.8) * ((wave < 568.8) ? 0.0213 : 0.0247);
        double t2 = (wave - 530.9) * ((wave < 530.9) ? 0.0613 : 0.0322);

        y =   0.821 * Math.exp(-0.5 * t1 * t1)
            + 0.286 * Math.exp(-0.5 * t2 * t2);
    }

    double z;
    {
        double t1 = (wave - 437.0) * ((wave < 437.0) ? 0.0845 : 0.0278);
        double t2 = (wave - 459.0) * ((wave < 459.0) ? 0.0385 : 0.0725);

        z =   1.217 * Math.exp(-0.5 * t1 * t1)
            + 0.681 * Math.exp(-0.5 * t2 * t2);
    }

    return new double[] { x, y, z };
}

il mio codice è scritto in Java 8, ma non dovrebbe essere difficile portarlo su versioni inferiori di Java e altri linguaggi.


1
@ Addack, hai ragione: è solo un modo stravagante per fare qualche ulteriore trasformazione sui valori calcolati. Non ricordo esattamente, ma penso che prima applichi una correzione gamma, quindi tagli i valori fuori intervallo. Forse avrei dovuto farlo con un metodo separato, ma in realtà non stavo pensando di condividere il codice mentre lo scrivevo, ed era un progetto giocattolo in cui avevo bisogno di questa conversione.
Haochen Xie

1
@Baddack ho tirato fuori il progetto per cui avevo bisogno di questa conversione e ho riscritto questa parte senza usare java 8 lambda in modo che il codice sia più chiaro. In realtà mi sono ricordato in modo errato di ciò che transferstava facendo DoubleUnaryOperator (quindi la spiegazione nel mio commento precedente non è corretta), quindi controlla il nuovo codice.
Haochen Xie

1
@Baddack sono contento che il codice ti aiuti. e se non ti dispiace, potresti per favore votarlo in modo che possa potenzialmente aiutare più persone?
Haochen Xie

1
@Baddack Math.pow (c, 1. / 2.4) = c ^ (1 / 2.4), cioè elevare c alla potenza di 1 / 2.4; 1.è solo 1 ma il tipo sarà doubleinvece diint
Haochen Xie

3
@Ruslan poiché questo algoritmo è un adattamento analitico dell'osservatore standard CIE (che potrebbe essere considerato il modello "preciso"), ci sono errori. Ma dal documento, se guardi la Figura 1 a pagina 7 (confronta (d) con (f)), questo metodo fornisce un'approssimazione piuttosto ravvicinata. Soprattutto se guardi (f), potresti vedere che c'è anche una linea bluastra anche nel modello standard. Inoltre, la percezione del colore della sorgente di luce pura varia personalmente, quindi questo livello di errore è probabilmente trascurabile.
Haochen Xie

7

Stai parlando di convertire dalla lunghezza d'onda a un valore RGB.

Guarda qui, probabilmente risponderà alla tua domanda. Hai un'utilità per farlo con il codice sorgente e alcune spiegazioni.

WaveLengthToRGB


1
Sto solo leggendo la stessa pagina "Non esiste una mappatura uno-a-uno tra lunghezza d'onda e valori RGB", quindi sei bloccato con una tabella di ricerca e l'euristica. Come primo taglio, esaminerei le conversioni da HSV a RGB poiché la "tonalità" varia dal blu al rosso. Con forse un leggero spostamento poiché nel dominio RGB rosso + blu = viola e viola ha la lunghezza d'onda visibile più corta.
whatnick

3
non è praticamente la stessa cosa? freq = c / lunghezza d'onda
Mauricio Scheffer

1
@Mauricio Scheffer Sì, è ESATTAMENTE lo stesso.
Joseph Gordon

l'algoritmo di questo Bruton è piuttosto estetico che realistico
mykhal

8
@ Joseph Gordon - Assolutamente in disaccordo. Si consideri un raggio verdastro di 400 nm emesso nell'aria che colpisce la superficie dell'acqua e poi si propaga nell'acqua. Il coefficiente di rifrazione dell'acqua è, diciamo, 1,33, quindi la lunghezza d'onda di un raggio nell'acqua ora è di 300 nm, il che ovviamente non cambia il suo colore. La materia che "colora" i raggi è la frequenza, non la lunghezza d'onda. Nella stessa sostanza (vuoto, aria, acqua) le frequenze (colori) si mappano alle stesse lunghezze d'onda. In diversi media - no.
mbaitoff

3

Immagino che potrei anche dare seguito al mio commento con una risposta formale. L'opzione migliore è utilizzare lo spazio colore HSV, sebbene la tonalità rappresenti la lunghezza d'onda, non è un confronto uno a uno.


1
Il tuo collegamento è morto.
Ruslan

3

Ho eseguito un adattamento lineare dei valori di tonalità e delle frequenze note (eliminando il rosso e il viola perché si estendono così lontano nei valori di frequenza da distorcere un po 'le cose) e ho ottenuto un'equazione di conversione approssimativa.

Va come
frequenza (in THz) = 474 + (3/4) (Angolo tonalità (in gradi))

Ho provato a guardarmi intorno e vedere se qualcuno ha escogitato questa equazione, ma a maggio 2010 non ho trovato nulla.


2

Metodo 1

Questo è un po 'ripulito e testato la versione C ++ 11 di @ haochen-xie. Ho anche aggiunto una funzione che converte il valore da 0 a 1 in una lunghezza d'onda nello spettro visibile utilizzabile con questo metodo. Puoi semplicemente mettere sotto in un file di intestazione e usarlo senza dipendenze. Questa versione verrà mantenuta qui .

#ifndef common_utils_OnlineStats_hpp
#define common_utils_OnlineStats_hpp

namespace common_utils {

class ColorUtils {
public:

    static void valToRGB(double val0To1, unsigned char& r, unsigned char& g, unsigned char& b)
    {
        //actual visible spectrum is 375 to 725 but outside of 400-700 things become too dark
        wavelengthToRGB(val0To1 * (700 - 400) + 400, r, g, b);
    }

    /**
    * Convert a wavelength in the visible light spectrum to a RGB color value that is suitable to be displayed on a
    * monitor
    *
    * @param wavelength wavelength in nm
    * @return RGB color encoded in int. each color is represented with 8 bits and has a layout of
    * 00000000RRRRRRRRGGGGGGGGBBBBBBBB where MSB is at the leftmost
    */
    static void wavelengthToRGB(double wavelength, unsigned char& r, unsigned char& g, unsigned char& b) {
        double x, y, z;
        cie1931WavelengthToXYZFit(wavelength, x, y, z);
        double dr, dg, db;
        srgbXYZ2RGB(x, y, z, dr, dg, db);

        r = static_cast<unsigned char>(static_cast<int>(dr * 0xFF) & 0xFF);
        g = static_cast<unsigned char>(static_cast<int>(dg * 0xFF) & 0xFF);
        b = static_cast<unsigned char>(static_cast<int>(db * 0xFF) & 0xFF);
    }

    /**
    * Convert XYZ to RGB in the sRGB color space
    * <p>
    * The conversion matrix and color component transfer function is taken from http://www.color.org/srgb.pdf, which
    * follows the International Electrotechnical Commission standard IEC 61966-2-1 "Multimedia systems and equipment -
    * Colour measurement and management - Part 2-1: Colour management - Default RGB colour space - sRGB"
    *
    * @param xyz XYZ values in a double array in the order of X, Y, Z. each value in the range of [0.0, 1.0]
    * @return RGB values in a double array, in the order of R, G, B. each value in the range of [0.0, 1.0]
    */
    static void srgbXYZ2RGB(double x, double y, double z, double& r, double& g, double& b) {
        double rl = 3.2406255 * x + -1.537208  * y + -0.4986286 * z;
        double gl = -0.9689307 * x + 1.8757561 * y + 0.0415175 * z;
        double bl = 0.0557101 * x + -0.2040211 * y + 1.0569959 * z;

        r = srgbXYZ2RGBPostprocess(rl);
        g = srgbXYZ2RGBPostprocess(gl);
        b = srgbXYZ2RGBPostprocess(bl);
    }

    /**
    * helper function for {@link #srgbXYZ2RGB(double[])}
    */
    static double srgbXYZ2RGBPostprocess(double c) {
        // clip if c is out of range
        c = c > 1 ? 1 : (c < 0 ? 0 : c);

        // apply the color component transfer function
        c = c <= 0.0031308 ? c * 12.92 : 1.055 * std::pow(c, 1. / 2.4) - 0.055;

        return c;
    }

    /**
    * A multi-lobe, piecewise Gaussian fit of CIE 1931 XYZ Color Matching Functions by Wyman el al. from Nvidia. The
    * code here is adopted from the Listing 1 of the paper authored by Wyman et al.
    * <p>
    * Reference: Chris Wyman, Peter-Pike Sloan, and Peter Shirley, Simple Analytic Approximations to the CIE XYZ Color
    * Matching Functions, Journal of Computer Graphics Techniques (JCGT), vol. 2, no. 2, 1-11, 2013.
    *
    * @param wavelength wavelength in nm
    * @return XYZ in a double array in the order of X, Y, Z. each value in the range of [0.0, 1.0]
    */
    static void cie1931WavelengthToXYZFit(double wavelength, double& x, double& y, double& z) {
        double wave = wavelength;

        {
            double t1 = (wave - 442.0) * ((wave < 442.0) ? 0.0624 : 0.0374);
            double t2 = (wave - 599.8) * ((wave < 599.8) ? 0.0264 : 0.0323);
            double t3 = (wave - 501.1) * ((wave < 501.1) ? 0.0490 : 0.0382);

            x = 0.362 * std::exp(-0.5 * t1 * t1)
                + 1.056 * std::exp(-0.5 * t2 * t2)
                - 0.065 * std::exp(-0.5 * t3 * t3);
        }

        {
            double t1 = (wave - 568.8) * ((wave < 568.8) ? 0.0213 : 0.0247);
            double t2 = (wave - 530.9) * ((wave < 530.9) ? 0.0613 : 0.0322);

            y = 0.821 * std::exp(-0.5 * t1 * t1)
                + 0.286 * std::exp(-0.5 * t2 * t2);
        }

        {
            double t1 = (wave - 437.0) * ((wave < 437.0) ? 0.0845 : 0.0278);
            double t2 = (wave - 459.0) * ((wave < 459.0) ? 0.0385 : 0.0725);

            z = 1.217 * std::exp(-0.5 * t1 * t1)
                + 0.681 * std::exp(-0.5 * t2 * t2);
        }
    }

};

} //namespace

#endif

La trama dei colori da 375 nm a 725 nm appare come di seguito:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Un problema con questo metodo è il fatto che funziona solo tra 400-700 nm e al di fuori di questo cade bruscamente al nero. Un altro problema è il blu più stretto.

Per confronto, di seguito sono riportati i colori delle domande frequenti su Vision su maxmax.com:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

L'ho usato per visualizzare la mappa di profondità in cui ogni pixel rappresenta il valore di profondità in metri e questo appare come di seguito:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Metodo 2

Questo è implementato come parte della libreria di sola intestazione di file bitmap_image da Aeash Partow:

inline rgb_t convert_wave_length_nm_to_rgb(const double wave_length_nm)
{
   // Credits: Dan Bruton http://www.physics.sfasu.edu/astro/color.html
   double red   = 0.0;
   double green = 0.0;
   double blue  = 0.0;

   if ((380.0 <= wave_length_nm) && (wave_length_nm <= 439.0))
   {
      red   = -(wave_length_nm - 440.0) / (440.0 - 380.0);
      green = 0.0;
      blue  = 1.0;
   }
   else if ((440.0 <= wave_length_nm) && (wave_length_nm <= 489.0))
   {
      red   = 0.0;
      green = (wave_length_nm - 440.0) / (490.0 - 440.0);
      blue  = 1.0;
   }
   else if ((490.0 <= wave_length_nm) && (wave_length_nm <= 509.0))
   {
      red   = 0.0;
      green = 1.0;
      blue  = -(wave_length_nm - 510.0) / (510.0 - 490.0);
   }
   else if ((510.0 <= wave_length_nm) && (wave_length_nm <= 579.0))
   {
      red   = (wave_length_nm - 510.0) / (580.0 - 510.0);
      green = 1.0;
      blue  = 0.0;
   }
   else if ((580.0 <= wave_length_nm) && (wave_length_nm <= 644.0))
   {
      red   = 1.0;
      green = -(wave_length_nm - 645.0) / (645.0 - 580.0);
      blue  = 0.0;
   }
   else if ((645.0 <= wave_length_nm) && (wave_length_nm <= 780.0))
   {
      red   = 1.0;
      green = 0.0;
      blue  = 0.0;
   }

   double factor = 0.0;

   if ((380.0 <= wave_length_nm) && (wave_length_nm <= 419.0))
      factor = 0.3 + 0.7 * (wave_length_nm - 380.0) / (420.0 - 380.0);
   else if ((420.0 <= wave_length_nm) && (wave_length_nm <= 700.0))
      factor = 1.0;
   else if ((701.0 <= wave_length_nm) && (wave_length_nm <= 780.0))
      factor = 0.3 + 0.7 * (780.0 - wave_length_nm) / (780.0 - 700.0);
   else
      factor = 0.0;

   rgb_t result;

   const double gamma         =   0.8;
   const double intensity_max = 255.0;

   #define round(d) std::floor(d + 0.5)

   result.red   = static_cast<unsigned char>((red   == 0.0) ? red   : round(intensity_max * std::pow(red   * factor, gamma)));
   result.green = static_cast<unsigned char>((green == 0.0) ? green : round(intensity_max * std::pow(green * factor, gamma)));
   result.blue  = static_cast<unsigned char>((blue  == 0.0) ? blue  : round(intensity_max * std::pow(blue  * factor, gamma)));

   #undef round

   return result;
}

Il grafico della lunghezza d'onda da 375 a 725 nm appare come di seguito:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Quindi questo è più utilizzabile in 400-725 nm. Quando visualizzo la stessa mappa di profondità del metodo 1, ottengo di seguito. C'è un ovvio problema di quelle linee nere che penso indichi un bug minore in questo codice che non ho esaminato più a fondo. Anche le viole sono un po 'più strette in questo metodo, il che causa meno contrasto per oggetti lontani.

inserisci qui la descrizione dell'immagine


0

Proiettare il CIExy della lunghezza d'onda verso il bianco D65 sulla gamma sRGB

#!/usr/bin/ghci
ångstrømsfromTHz terahertz = 2997924.58 / terahertz
tristimulusXYZfromÅngstrøms å=map(sum.map(stimulus))[
 [[1056,5998,379,310],[362,4420,160,267],[-65,5011,204,262]],
 [[821,5688,469,405],[286,5309,163,311]],
 [[1217,4370,118,360],[681,4590,260,138]]]
 where stimulus[ω,μ,ς,σ]=ω/1000*exp(-((å-μ)/if å<μ then ς else σ)^2/2)

standardRGBfromTristimulusXYZ xyz=
 map(gamma.sum.zipWith(*)(gamutConfine xyz))[
 [3.2406,-1.5372,-0.4986],[-0.9689,1.8758,0.0415],[0.0557,-0.2040,1.057]]
gamma u=if u<=0.0031308 then 12.92*u else (u**(5/12)*211-11)/200
[red,green,blue,black]=
 [[0.64,0.33],[0.3,0.6],[0.15,0.06],[0.3127,0.3290,0]]
ciexyYfromXYZ xyz=if xyz!!1==0 then black else map(/sum xyz)xyz
cieXYZfromxyY[x,y,l]=if y==0 then black else[x*l/y,l,(1-x-y)*l/y]
gamutConfine xyz=last$xyz:[cieXYZfromxyY[x0+t*(x1-x0),y0+t*(y1-y0),xyz!!1]|
 x0:y0:_<-[black],x1:y1:_<-[ciexyYfromXYZ xyz],i<-[0..2],
 [x2,y2]:[x3,y3]:_<-[drop i[red,green,blue,red]],
 det<-[(x0-x1)*(y2-y3)-(y0-y1)*(x2-x3)],
 t <-[((x0-x2)*(y2-y3)-(y0-y2)*(x2-x3))/det|det/=0],0<=t,t<=1]

sRGBfromÅ=standardRGBfromTristimulusXYZ.tristimulusXYZfromÅngstrøms
x s rgb=concat["\ESC[48;2;",
               intercalate";"$map(show.(17*).round.(15*).max 0.min 1)rgb,
               "m",s,"\ESC[49m"]
spectrum=concatMap(x" ".sRGBfromÅ)$takeWhile(<7000)$iterate(+60)4000
main=putStrLn spectrum
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