Мне нужен алгоритм или функция для сопоставления каждой длины волны видимого диапазона спектра с его эквивалентными значениями RGB.
Есть ли структурная связь между системой RGB и длиной волны света?
как это изображение:
(источник: км на www1.appstate.edu)
извините, если это не имеет значения: -]
Существует взаимосвязь между частотой и тем, что известно как Hue, но по сложным причинам восприятия, гаммы монитора и калибровки лучшее, что вы можете достичь за пределами дорогого лабораторного оборудования, является грубым приближением.
См. http://en.wikipedia.org/wiki/HSL_and_HSV для математики, и обратите внимание, что вам придётся придумать ваше лучшее предположение для Hue ⇔ Отображение частоты, Я ожидаю, что это эмпирическое отображение будет чем угодно, но линейным.
Вот выпрямленный вывод моей:
Ниже приведены графики RGB:
Это слияние обоих графиков:
Теперь код:
void spectral_color(double &r,double &g,double &b,double l) // RGB <0,1> <- lambda l <400,700> [nm]
{
double t; r=0.0; g=0.0; b=0.0;
if ((l>=400.0)&&(l<410.0)) { t=(l-400.0)/(410.0-400.0); r= +(0.33*t)-(0.20*t*t); }
else if ((l>=410.0)&&(l<475.0)) { t=(l-410.0)/(475.0-410.0); r=0.14 -(0.13*t*t); }
else if ((l>=545.0)&&(l<595.0)) { t=(l-545.0)/(595.0-545.0); r= +(1.98*t)-( t*t); }
else if ((l>=595.0)&&(l<650.0)) { t=(l-595.0)/(650.0-595.0); r=0.98+(0.06*t)-(0.40*t*t); }
else if ((l>=650.0)&&(l<700.0)) { t=(l-650.0)/(700.0-650.0); r=0.65-(0.84*t)+(0.20*t*t); }
if ((l>=415.0)&&(l<475.0)) { t=(l-415.0)/(475.0-415.0); g= +(0.80*t*t); }
else if ((l>=475.0)&&(l<590.0)) { t=(l-475.0)/(590.0-475.0); g=0.8 +(0.76*t)-(0.80*t*t); }
else if ((l>=585.0)&&(l<639.0)) { t=(l-585.0)/(639.0-585.0); g=0.84-(0.84*t) ; }
if ((l>=400.0)&&(l<475.0)) { t=(l-400.0)/(475.0-400.0); b= +(2.20*t)-(1.50*t*t); }
else if ((l>=475.0)&&(l<560.0)) { t=(l-475.0)/(560.0-475.0); b=0.7 -( t)+(0.30*t*t); }
}
//--------------------------------------------------------------------------
Где
l - длина волны в [nm] полезной величине a l = < 400.0 , 700.0 >r,g,b возвращают цветовые компоненты в диапазоне < 0.0 , 1.0 >Частичное "Приблизительные значения RGB для видимых длин волн"
Предоставлено: Дэн Брутон - Color Science
Оригинальный код FORTRAN @(http://www.physics.sfasu.edu/astro/color/spectra.html)
Вернет ровный (непрерывный) спектр, тяжелый с красной стороны.
w - длина волны, R, G и B - цветовые составляющие
Игнорирование гамма и интенсивности простых листьев:
if w >= 380 and w < 440:
R = -(w - 440.) / (440. - 380.)
G = 0.0
B = 1.0
elif w >= 440 and w < 490:
R = 0.0
G = (w - 440.) / (490. - 440.)
B = 1.0
elif w >= 490 and w < 510:
R = 0.0
G = 1.0
B = -(w - 510.) / (510. - 490.)
elif w >= 510 and w < 580:
R = (w - 510.) / (580. - 510.)
G = 1.0
B = 0.0
elif w >= 580 and w < 645:
R = 1.0
G = -(w - 645.) / (645. - 580.)
B = 0.0
elif w >= 645 and w <= 780:
R = 1.0
G = 0.0
B = 0.0
else:
R = 0.0
G = 0.0
B = 0.0
Я думаю, что ответы не могут решить проблему с фактическим вопросом.
Значения RGB обычно выводятся из цветового пространства XYZ, которое представляет собой комбинацию стандартной функции человеческого наблюдателя, освещенности и относительной мощности образца на каждой длине волны в диапазоне ~ 360-830.
Я не уверен, чего вы пытаетесь достичь здесь, но можно было бы вычислить относительно "точное" значение RGB для образца, где каждая дискретная полоса спектра @говорит, что 10 нм полностью насыщена. Преобразование выглядит как этот Spectrum ->XYZ->RGB. Посмотрите на сайт Брюса Линдблома для математики. Из XYZ вы также можете легко вычислить значения hue, chroma или colorimetric, такие как L*a*b*.
Если вы хотите точное совпадение, единственным решением является выполнение свертки функций согласования цвета x, y, z со своими спектральными значениями, чтобы вы, наконец, получили (не зависящее от устройства) представление цвета XYZ, которое впоследствии можно преобразовать в (зависит от устройства) RGB.
Это описано здесь: http://www.cs.rit.edu/~ncs/color/t_spectr.html
Здесь вы можете найти функцию согласования цвета x, y, z для свертки: http://cvrl.ioo.ucl.ac.uk/cmfs.htm
Это больше всего связано с цветными профилями. В основном, для данного устройства (сканера, камеры, монитора, принтера и т.д.) Цветовой профиль сообщает, какие фактические цвета света будут производиться с помощью определенного набора входов.
Также обратите внимание, что для большинства реальных устройств вы имеете дело только с несколькими дискретными длинами волн света, а промежуточные цвета производятся не путем создания этой длины волны напрямую, а путем смешивания различных количеств двух соседних длин волн, которые доступны. Учитывая, что мы воспринимаем цвет таким же образом, это не проблема, но в зависимости от того, почему вы заботитесь, в любом случае, возможно, стоит знать.
Без цветового профиля (или эквивалентной информации) вам не хватает информации, необходимой для сопоставления значения RGB с цветами. Значение RGB чистого красного цвета обычно будет отображаться на самый красный цвет, который устройство может производить/воспринимать (а также чисто синим до самого синего цвета), но что "красноватый" или "голубой" может и будет меняться (широко) на основе устройства.
Сначала вы обратитесь к диаграмме Дополнительного стандартного колориметрического наблюдателя CIE 1964 (архив)
и найдите значения функции соответствия цвета CIE для нужной длины волны.
Например, я хочу получить цвет света 455 нм:
Для нашей желаемой длины волны:
| nm | CIE color matching functions | Chromacity coordinates |
| nm | X | Y | Z | x | y | z |
|-----|----------|----------|---------|---------|---------|---------|
| 455 | 0.342957 | 0.106256 | 1.90070 | 0.14594 | 0.04522 | 0.80884 |
Примечание: Координаты цветности просто рассчитываются из функций соответствия цветов CIE:
x = X / (X+Y+Z)
y = Y / (X+Y+Z)
z = Z / (Z+Y+Z)
Учитывая, что:
X+Y+Z = 0.342257+0.106256+1.90070 = 2.349913
мы рассчитываем:
x = 0.342257 / 2.349913 = 0.145945
y = 0.106256 / 2.349913 = 0.045217
z = 1.900700 / 2.349913 = 0.808838
Ваш источник света 455 нм указан в двух разных цветовых пространствах:
Мы также можем добавить третье цветовое пространство: xyY
x = x = 0.145945
y = y = 0.045217
Y = y = 0.045217
Теперь у нас есть свет 455 нм, указанный в 3 разных цветовых пространствах:
Итак, мы преобразовали длину волны чистого монохроматического излучаемого света в цвет XYZ. Теперь мы хотим преобразовать это в RGB.
XYZ, xyz и xyY - это абсолютные цветовые пространства, которые описывают цвета с использованием абсолютной физики.
Между тем, каждое практическое цветовое пространство, которое используют люди:
зависит какая-то белая точка. Затем цвета описываются как относящиеся к этой белой точке.
Например,
Но нет такого цвета, как белый. Как вы определяете белый? Цвет солнечного света?
Некоторые люди используют белый цвет своих (ужасно оранжевых) ламп накаливания для обозначения белого. Некоторые люди используют цвет своих флуоресцентных ламп. Не существует абсолютного физического определения белого - белое в наших мозгах.
Мы должны выбрать белый. (На самом деле вы должны выбрать белый.) И есть из чего выбрать:
Я выберу белый для вас. Тот же самый белый, который использует sRGB:
D65 (цвет которого близок к 6504K, но не совсем из-за атмосферы Земли) имеет цвет:
При этом вы можете преобразовать свой XYZ в Lab (или Luv) - цветовое пространство, в равной степени способное выразить все теоретические цвета. И теперь у нас есть 4-е представление цветового пространства нашего 445 нм монохроматического излучения света:
Lab (и Luv) - это цветовые пространства, относящиеся к некоторой белой точке. Даже если вы были вынуждены выбрать произвольную белую точку, вы все равно можете представить все возможные цвета.
RGB не такой. С RGB:
Если вы указываете цвет RGB (255, 0, 0), вы говорите, что хотите "просто красный". Но нет определения красного. Нет такой вещи как "красный", "зеленый" или "синий". Радуга непрерывна и не имеет стрелки, гласящей:
Это красный
И снова это означает, что мы должны выбрать три выбрать три основных цвета. Вы должны выбрать три основных цвета, чтобы сказать, что такое "красный", "зеленый" и "синий". И снова у вас есть много разных определений красного, зеленого и синего цветов:
Я выберу для тебя. Я выберу эти три цвета:
Это были также праймериз, выбранные международным комитетом в 1996 году.
Они создали стандарт, который сказал, что каждый должен использовать:
И они назвали этот стандарт sRGB.
Теперь, когда мы выбрали наш
Теперь мы можем преобразовать цвет XYZ в RGB:
К сожалению, есть некоторые проблемы с этим значением RGB:
Итак, мы должны округлить:
И теперь мы имеем ближайшее приближение sRGB длины волны 455 нм света:
Patapom имеет почти право: для каждой длины волны вы вычисляете значения CIE XYZ, а затем конвертируете их в (скажем) sRGB с использованием стандартных формул (если вам повезет, вы найдете код, который вы можете использовать для этого преобразования), Таким образом, ключевым шагом является получение значений XYZ. К счастью, для одноволнового света это легко: функции согласования цвета XYZ - это просто таблицы, в которых перечислены значения XYZ для заданной длины волны. Так что просто посмотри. Если бы у вас был свет с более сложным спектром, может быть, с черным телом, тогда вам пришлось бы усреднять время ответа XYZ на количество каждой длины волны в свете.
Код VBA получен из приблизительных "значений RGB для видимых длин волн" Дэн Брутон ([email protected]). Ссылка на его исходный код Fortran: http://www.physics.sfasu.edu/astro/color/spectra.html Программа Spectra: http://www.efg2.com/Lab/ScienceAndEngineering/Spectra.htm
Sub Wavelength_To_RGB()
'Purpose: Loop thru the wavelengths in the visible spectrum of light
' and output the RGB values and colors to a worksheet.
' Wavelength range: 380nm and 780nm
Dim j As Long, CellRow As Long
Dim R As Double, G As Double, B As Double
Dim iR As Integer, iG As Integer, iB As Integer
Dim WL As Double
Dim Gamma As Double
Dim SSS As Double
Gamma = 0.8
CellRow = 1
For j = 380 To 780
WL = j
Select Case WL
Case 380 To 440
R = -(WL - 440#) / (440# - 380#)
G = 0#
B = 1#
Case 440 To 490
R = 0#
G = ((WL - 440#) / (490# - 440#))
B = 1#
Case 490 To 510
R = 0#
G = 1#
B = (-(WL - 510#) / (510# - 490#))
Case 510 To 580
R = ((WL - 510#) / (580# - 510#))
G = 1#
B = 0#
Case 580 To 645
R = 1#
G = (-(WL - 645#) / (645# - 580#))
B = 0#
Case 645 To 780
R = 1#
G = 0#
B = 0#
Case Else
R = 0#
G = 0#
B = 0#
End Select
'LET THE INTENSITY SSS FALL OFF NEAR THE VISION LIMITS
If WL > 700 Then
SSS = 0.3 + 0.7 * (780# - WL) / (780# - 700#)
ElseIf WL < 420 Then
SSS = 0.3 + 0.7 * (WL - 380#) / (420# - 380#)
Else
SSS = 1#
End If
'GAMMA ADJUST
R = (SSS * R) ^ Gamma
G = (SSS * G) ^ Gamma
B = (SSS * B) ^ Gamma
'Multiply by 255
R = R * 255
G = G * 255
B = B * 255
'Change RGB data type from Double to Integer.
iR = CInt(R)
iG = CInt(G)
iB = CInt(B)
'Output to worksheet
Cells(CellRow, 1).Interior.Color = RGB(iR, iG, iB)
Cells(CellRow, 2) = WL
Cells(CellRow, 3) = "(" & iR & "," & iG & "," & iB & ")"
CellRow = CellRow + 1
Next j
End Sub
Работоспособный пример, основанный на популярном ответе:
function spectrogram() {
var svgns = 'http://www.w3.org/2000/svg';
var svg = document.createElementNS(svgns, 'svg');
var defs = document.createElementNS(svgns, 'defs');
var gradient = document.createElementNS(svgns, 'linearGradient');
var rect = document.createElementNS(svgns, 'rect');
var stops = spectral_gradient( 400, 700, 3 );
for( var i = 0, length = stops.length; i < length; i++ ) {
var stop = document.createElementNS(svgns, 'stop');
stop.setAttribute('offset', stops[i].offset);
stop.setAttribute('stop-color', stops[i].color);
gradient.appendChild(stop);
}
// Apply the <lineargradient> to <defs>
gradient.id = 'Gradient';
gradient.setAttribute('x1', '0');
gradient.setAttribute('x2', '1');
gradient.setAttribute('y1', '0');
gradient.setAttribute('y2', '0');
defs.appendChild(gradient);
// Setup the <rect> element.
rect.setAttribute('fill', 'url(#Gradient)');
rect.setAttribute('width', '100%');
rect.setAttribute('height', '100%');
// Assign an id, classname, width and height
svg.setAttribute('width', '100%');
svg.setAttribute('height', '100%')
svg.setAttribute('version', '1.1');
svg.setAttribute('xmlns', svgns);
// Add the <defs> and <rect> elements to <svg>
svg.appendChild(defs);
svg.appendChild(rect);
// Add the <svg> element to <body>
document.body.appendChild(svg);
}
function spectral_gradient( wl1, wl2, steps ) {
var stops = [];
var delta = Math.abs( wl2 - wl1 );
for( var wl = wl1; wl <= wl2; wl += steps ) {
var offset = Math.round( (1 - Math.abs( wl2 - wl ) / delta) * 100 );
stops.push({
"color": wavelength2hex( wl ),
"offset": offset + "%"
});
}
return stops;
}
function wavelength2hex( l ) {
var wl = wavelength2rgb( l );
var rgb = {
"r": Math.round( wl.r * 255 ),
"g": Math.round( wl.g * 255 ),
"b": Math.round( wl.b * 255 )
};
return rgb2hex( rgb.r, rgb.g, rgb.b );
}
function wavelength2rgb( l ) {
var t;
var r = 0.0;
var g = 0.0;
var b = 0.0;
if ((l >= 400.0) && (l < 410.0)) {
t = (l - 400.0) / (410.0 - 400.0);
r = +(0.33 * t) - (0.20 * t * t);
} else if ((l >= 410.0) && (l < 475.0)) {
t = (l - 410.0) / (475.0 - 410.0);
r = 0.14 - (0.13 * t * t);
} else if ((l >= 545.0) && (l < 595.0)) {
t = (l - 545.0) / (595.0 - 545.0);
r = +(1.98 * t) - (t * t);
} else if ((l >= 595.0) && (l < 650.0)) {
t = (l - 595.0) / (650.0 - 595.0);
r = 0.98 + (0.06 * t) - (0.40 * t * t);
} else if ((l >= 650.0) && (l < 700.0)) {
t = (l - 650.0) / (700.0 - 650.0);
r = 0.65 - (0.84 * t) + (0.20 * t * t);
}
if ((l >= 415.0) && (l < 475.0)) {
t = (l - 415.0) / (475.0 - 415.0);
g = +(0.80 * t * t);
} else if ((l >= 475.0) && (l < 590.0)) {
t = (l - 475.0) / (590.0 - 475.0);
g = 0.8 + (0.76 * t) - (0.80 * t * t);
} else if ((l >= 585.0) && (l < 639.0)) {
t = (l - 585.0) / (639.0 - 585.0);
g = 0.84 - (0.84 * t);
}
if ((l >= 400.0) && (l < 475.0)) {
t = (l - 400.0) / (475.0 - 400.0);
b = +(2.20 * t) - (1.50 * t * t);
} else if ((l >= 475.0) && (l < 560.0)) {
t = (l - 475.0) / (560.0 - 475.0);
b = 0.7 - (t) + (0.30 * t * t);
}
return {"r": r, "g": g, "b": b};
}
function rgb2hex( r, g, b ) {
return "#" + hex( r ) + hex( g ) + hex( b );
}
function hex( v ) {
return v.toString( 16 ).padStart( 2, "0" );
}<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="utf-8" />
<script src="js/spectrum.js"></script>
</head>
<body onload="spectrogram();">
</body>
</html>