RGB के लिए प्रकाश आवृत्ति कन्वर्ट?


119

क्या किसी को आरजीबी मूल्य के लिए एक प्रकाश आवृत्ति परिवर्तित करने के लिए किसी भी सूत्र का पता है?


2
भौतिकी और प्रोग्रामिंग के संदर्भ में बहुत तकनीकी प्रश्न +1।
whatnick

जवाबों:


44

यहां संपूर्ण रूपांतरण प्रक्रिया का विस्तृत विवरण दिया गया है: http://www.fourmilab.ch/documents/specrend/ । स्रोत कोड शामिल!


5
और फोरमिल्लाब लेख महत्वपूर्ण बिंदु बनाता है कि आरजीबी में कुछ रंग प्रतिनिधित्व योग्य नहीं हैं (उज्ज्वल संतरे एक अच्छा उदाहरण हैं) क्योंकि आप तीन प्राथमिक रंगों को एक साथ जोड़कर प्रकाश के मनमाने रंग नहीं बना सकते हैं, जो हमारे भौतिकी के शिक्षकों ने हमें बताया हो सकता है ( अच्छा हुआ)। बहुत बुरा है, लेकिन व्यवहार में आमतौर पर घातक नहीं है।
फ्रांसिस डेवी

1
इसके अलावा: en.wikipedia.org/wiki/Srgb sRGB मानक व्यापक रूप से अपनाने से पहले लेख लिखा गया था। यह भी ध्यान दें "गणना 2 ° मानक वर्णमिति प्रेक्षक मानती है" वाक्यांश, जिसका अर्थ है कि CIE 1931 तालिका को कागज के साथ स्रोत में पाया जाना चाहिए और CIE 1964 का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।
ग्रेफेस

कोड का उपयोग करने के लिए कुछ उदाहरण प्रदान करना अच्छा होगा। इसे एक तर्क के रूप में कार्य करने की आवश्यकता होती है, रंगों और ऐसी चीजों की गणना करने के लिए तापमान का उपयोग करता है। एक को यह जानकर खुशी होगी कि उसे काम करने के लिए क्या हटाना और बदलना है।
टॉम ज़ातो -

2
यह ध्यान देने योग्य है कि सभी संभावित दृश्यमान तरंग दैर्ध्य का केवल एक छोटा सा उपसमूह आरजीबी रंग अंतरिक्ष में बिल्कुल प्रतिनिधित्व कर सकता है। रूपांतरण प्रक्रिया काफी जटिल और अस्पष्ट है। देखें Phys.stackexchange.com/a/94446/5089 और Phys.stackexchange.com/a/419628/5089
वायलेट जिराफ

28

आलसी लोगों के लिए (मेरी तरह), यहाँ @ user151323 के उत्तर में पाए गए कोड के जावा में कार्यान्वयन है (जो स्पेक्ट्रा लैब रिपोर्ट में पाए गए पास्कल कोड से सिर्फ एक सरल अनुवाद है ):

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
लगता है कि आपके कोड में एक बग है। यदि तरंग दैर्ध्य उदाहरण के लिए 439.5 है, तो आपका फ़ंक्शन काला हो जाता है। साइट पर मूल कोड पूर्णांक के साथ काम कर रहा था, मुझे विश्वास है (मुझे पास्कल बिल्कुल नहीं पता है)। मैं बदलने Wavelength<=439का सुझाव देता हूं Wavelength<440
हसदेव

2
आप सही हे! यह मुझे इंगित करने के लिए धन्यवाद :) पहले से ही सही है।
टार्क

क्या कुछ आवृत्तियों के लिए RFB को दोहराया जाना अपेक्षित है? (RED): 652 - आरजीबी (255, 0, 0) | 660 - आरजीबी (255, 0, 0) | 692 - आरजीबी (255, 0, 0) | 700 - आरजीबी (255, 0, 0) | ...
रॉड्रिगो बोर्बा

14

सामान्य विचार:

  1. तरंगदैर्घ्य को XYZ रंग में बदलने के लिए CEI रंग मिलान कार्यों का उपयोग करें ।
  2. कन्वर्ट XYZ को RGB
  3. क्लिप घटकों [0..1] और 255 से गुणा करके अहस्ताक्षरित बाइट रेंज में फिट होने के लिए।

चरण 1 और 2 भिन्न हो सकते हैं।

कई रंग मिलान कार्य हैं, जो टेबल के रूप में या विश्लेषणात्मक सन्निकटन (@Tarc और @ हैचेन Xie द्वारा सुझाए गए) के रूप में उपलब्ध हैं। यदि आपको एक सहज प्रीव्यू परिणाम की आवश्यकता होती है, तो टेबल्स सर्वश्रेष्ठ हैं।

एक भी RGB कलर स्पेस नहीं है। एकाधिक परिवर्तन मैट्रिक्स और गामा सुधार के विभिन्न प्रकारों का उपयोग किया जा सकता है।

नीचे C # कोड है जो मैं हाल ही में आया था। यह "CIE 1964 मानक पर्यवेक्षक" तालिका और sRGB मैट्रिक्स + गामा सुधार पर रैखिक प्रक्षेप का उपयोग करता है ।

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;
    }
}

400-700 एनएम रेंज के लिए परिणाम:

यहां छवि विवरण दर्ज करें


यह मेरे लिए वास्तव में दिलचस्प है। मेरे पास सामान्य प्रतिक्रिया देने के लिए इस तरह से कुछ का उपयोग करने का विचार है, लेकिन एक चौथे शंकु वाले टेट्राक्रोमैट्स की प्रतिक्रिया की नकल करने के लिए एक WXYZ प्रतिक्रिया का उपयोग करें जो किसी अन्य सामान्य प्रकार के शंकु से काफी दूर तक आवृत्ति पर प्रतिक्रिया करता है। वह मुझे स्रोत चित्र लेने दे सकता है और उनके द्वारा देखे गए अंतरों का पता लगा सकता है। NB वे नए रंग नहीं देखते हैं, यह है कि रोशनी कि मिश्रण, (राशि), उदाहरण के लिए, एक विशेष पीले करने के लिए हम में से ज्यादातर के लिए एक विशेष आवृत्ति के एक पीले रंग के समान लगता है, लेकिन उनके लिए, प्रकाश मिश्रण नहीं होगा उस पीले को बिल्कुल
फॉर्गन 1

बेशक, एक विशेष आरजीबी रंग के लिए, इसे कई तरीकों से प्राप्त किया जा सकता था। एक पत्ती का हरा सब कुछ छानने से निकल सकता है लेकिन हरा, या हरे रंग को फ़िल्टर किया जा सकता है, लेकिन नैनो विशेषताओं के कारण हरे और हरे रंग के समान दिखने के लिए नीला और पीला हो सकता है। प्रकाश के बजाय एक छवि को देखते हुए, क्या कोई ऐसा तरीका है जिससे मैं अंतर कर सकता हूं?
phorgan1

10

हालांकि यह एक पुराना सवाल है और पहले से ही एक अच्छा जवाब मिलता है, जब मैंने अपने आवेदन में इस तरह की रूपांतरण कार्यक्षमता को लागू करने की कोशिश की तो मैं पहले से सूचीबद्ध एल्गोरिदम से संतुष्ट नहीं था और अपना शोध किया, जिससे मुझे कुछ अच्छा परिणाम मिला। इसलिए मैं एक नया उत्तर पोस्ट करने जा रहा हूं।

कुछ शोधों के बाद, मैं इस पत्र के सामने आया, CIE XYZ कलर मैचिंग फंक्शंस के लिए सरल विश्लेषणात्मक अनुमोदन , और अपने आवेदन में पेश किए गए मल्टी-लोब वाइज गॉसियन फिट एल्गोरिदम को अपनाने की कोशिश की। कागज ने केवल एक्सवाईजेड मूल्यों के लिए एक तरंग दैर्ध्य को बदलने के लिए कार्यों का वर्णन किया , इसलिए मैंने एक्सआरजेड को आरजीबी को एसआरजीबी रंग स्थान में परिवर्तित करने और उन्हें संयुक्त करने के लिए एक फ़ंक्शन लागू किया। परिणाम शानदार है और साझा करने लायक है:

/**
 * 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 };
}

मेरा कोड जावा 8 में लिखा गया है, लेकिन इसे जावा और अन्य भाषाओं के निचले संस्करणों में पोर्ट करना मुश्किल नहीं होना चाहिए।


1
@ बडैक, आप सही कह रहे हैं: यह गणना मूल्यों पर कुछ और परिवर्तन करने के लिए सिर्फ एक फैंसी तरीका है। मुझे ठीक से याद नहीं है, लेकिन मुझे लगता है कि यह पहले एक गामा सुधार लागू करता है, फिर सीमा मानों से कट जाता है। शायद मुझे इसे एक अलग तरीके से करना चाहिए था, लेकिन मैं वास्तव में इसे लिखते समय कोड साझा करने के बारे में नहीं सोच रहा था, और यह एक खिलौना परियोजना थी जिसमें मुझे इस रूपांतरण की आवश्यकता थी।
होचेन झी

1
@ बडैक मैंने उस परियोजना को खोद दिया है जिसे मुझे इस रूपांतरण की आवश्यकता थी, और जावा 8 लैम्ब्डा का उपयोग किए बिना इस भाग को फिर से लिखना ताकि कोड अधिक स्पष्ट हो। मुझे वास्तव में गलत तरीके से याद आया कि transferDoubleUnaryOperator क्या कर रहा था (इस प्रकार मेरी पिछली टिप्पणी में स्पष्टीकरण सही नहीं है), इसलिए कृपया नया कोड जांचें।
हाओचेन झी

1
@ बडैक मुझे खुशी है कि कोड आपकी मदद करता है। और अगर आपको कोई आपत्ति नहीं है, तो क्या आप इसे बढ़ा सकते हैं ताकि यह और अधिक लोगों की मदद कर सके?
हाओचेन झी

1
@ बडैक मैथ। Pow (c, 1. / 2.4) = c ^ (1 / 2.4), अर्थात 1 / 2.4 की शक्ति तक बढ़ाएं; 1.सिर्फ 1 है, लेकिन टाइप doubleइसके बजाय होगाint
हाओचेन झी

3
@Ruslan चूंकि यह एल्गोरिथ्म CIE मानक पर्यवेक्षक का एक विश्लेषणात्मक फिट है (जिसे "सटीक" मॉडल माना जा सकता है), इसमें त्रुटियां हैं। लेकिन कागज से, यदि आप पृष्ठ 7 पर चित्रा 1 (तुलना (डी) के साथ (एफ)) को देखते हैं, तो यह विधि काफी निकट सन्निकटन प्रदान करती है। खासकर यदि आप (एफ) को देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि मानक मॉडल में भी एक नीली रेखा है। इसके अलावा, शुद्ध प्रकाश स्रोत की रंग धारणा व्यक्तिगत रूप से भिन्न होती है, इसलिए त्रुटि का यह स्तर शायद नगण्य है।
हाओचेन झी

7

आप तरंग लंबाई से RGB मान में बदलने की बात कर रहे हैं ।

यहां देखें, शायद आपके सवाल का जवाब देंगे। Thy के पास सोर्स कोड के साथ-साथ कुछ स्पष्टीकरण के लिए यह करने के लिए एक उपयोगिता है।

WaveLengthToRGB


1
बस उसी पृष्ठ को पढ़ना "वेवलेंथ और आरजीबी मूल्यों के बीच कोई अद्वितीय एक-से-एक मैपिंग नहीं है" - तो अच्छी तरह से आप एक लुकअप टेबल और हेयूरिस्टिक्स के साथ फंस गए हैं। पहली कटौती के रूप में मैं "ह्यू" के बाद से नीले से लाल तक एचएसवी से आरजीबी रूपांतरणों को देखूंगा। आरजीबी डोमेन लाल + नीला = बैंगनी और वायलेट के बाद से संभवतः एक मामूली बदलाव के साथ सबसे कम दृश्यमान तरंगदैर्ध्य है।
whatnick

3
क्या यह व्यावहारिक रूप से समान नहीं है? freq = c / तरंग दैर्ध्य
मौरिसियो शेफ़र

1
@ मौरिसियो शेफ़र हां यह बिल्कुल समान है।
जोसेफ गॉर्डन

इस ब्रूटन की एल्गोरिथ्म यथार्थवादी की तुलना में सौंदर्यवादी है
mykhal

8
@ जोसेफ गॉर्डन - जोरदार असहमत। एक हरे रंग की किरण पर विचार करें जो हवा में उत्सर्जित 400nm पानी की सतह से टकराती है और फिर पानी में फैल जाती है। पानी का अपवर्तन गुणांक, 1.33 है, इसलिए पानी में एक किरण तरंग दैर्ध्य अब 300nm है, जो स्पष्ट रूप से रंग नहीं बदलता है। वह पदार्थ जो किरणों को "रंग" देता है, आवृत्ति है, तरंग दैर्ध्य नहीं। एक ही पदार्थ (निर्वात, वायु, जल) आवृत्तियों (रंगों) में एक ही तरंग दैर्ध्य के लिए। विभिन्न मीडिया में - नहीं।
mbaitoff

3

मुझे लगता है कि मैं एक औपचारिक उत्तर के साथ अपनी टिप्पणी का अनुसरण कर सकता हूं। सबसे अच्छा विकल्प एचएसवी रंग स्थान का उपयोग करना है - हालांकि ह्यू तरंगदैर्ध्य का प्रतिनिधित्व करता है यह एक-से-एक तुलना नहीं है।


1
आपका लिंक मर चुका है।
रुस्लान

3

मैंने जाने-माने मूल्यों और आवृत्तियों का एक रेखीय फिट किया (लाल और बैंगनी को छोड़ना क्योंकि वे आवृत्ति मूल्यों में अब तक विस्तार करते हैं कि वे चीजों को थोड़ा तिरछा करते हैं) और मुझे एक मोटा रूपांतरण समीकरण मिला।

यह
आवृत्ति की तरह (THz में) = 474 + (3/4) (ह्यू एंगल (डिग्री में)) जाता है

मैंने चारों ओर देखने और देखने की कोशिश की है कि क्या कोई इस समीकरण के साथ आया है, लेकिन मुझे मई 2010 तक कुछ भी नहीं मिला है।


2

विधि 1

यह थोड़ा साफ किया गया है और @ हैचेन-एक्सई के C ++ 11 संस्करण का परीक्षण किया गया है। मैंने एक फ़ंक्शन भी जोड़ा जो मान 0 से 1 को दृश्यमान स्पेक्ट्रम में एक तरंग दैर्ध्य में परिवर्तित करता है जो इस पद्धति के साथ प्रयोग करने योग्य है। आप बस एक हेडर फ़ाइल में नीचे रख सकते हैं और बिना किसी निर्भरता के इसका उपयोग कर सकते हैं। यह संस्करण यहां बनाए रखा जाएगा ।

#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

375nm से 725nm रंगों की साजिश नीचे दी गई है:

यहां छवि विवरण दर्ज करें

इस पद्धति के साथ एक मुद्दा यह है कि यह केवल 400-700nm के बीच काम करता है और इसके बाहर यह तेजी से काला पड़ जाता है। एक और मुद्दा संकरा नीला है।

तुलना के लिए, नीचे maxmax.com पर विज़न एफएक्यू से रंग हैं:

यहां छवि विवरण दर्ज करें

मैंने इसका उपयोग गहराई के नक्शे की कल्पना करने के लिए किया है जहाँ प्रत्येक पिक्सेल मीटर में गहराई मूल्य का प्रतिनिधित्व करता है और यह नीचे की तरह दिखता है:

यहां छवि विवरण दर्ज करें

विधि 2

यह बिटमैप_मेसेज सिंगल फाइल हेडर-ओनली लाइब्रेरी ऑफ एश पार्टो के हिस्से के रूप में लागू किया गया है :

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;
}

375-725nm से तरंगदैर्ध्य का प्लॉट नीचे जैसा दिखता है:

यहां छवि विवरण दर्ज करें

तो यह 400-725nm में अधिक उपयोग करने योग्य है। जब मैं विधि 1 में उसी गहराई के नक्शे की कल्पना करता हूं, तो मैं नीचे आता हूं। उन काली रेखाओं का एक स्पष्ट मुद्दा है जो मुझे लगता है कि इस कोड में मामूली बग को इंगित करता है जिसे मैंने अधिक गहराई से नहीं देखा है। इस विधि में भी violets थोड़ा संकरा है जो दूर की वस्तुओं के लिए कम विपरीत का कारण बनता है।

यहां छवि विवरण दर्ज करें


0

SRGB सरगम ​​पर D65 सफेद की ओर तरंग दैर्ध्य CIExy प्रोजेक्ट करें

#!/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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