Значения RGB видимого спектра

Вопрос:

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: -]

Лучший ответ:

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.

Ответ №1Недавно я узнал, что мои спектральные цвета не работают должным образом, потому что они основаны на нелинейных и сдвинутых данных. Поэтому я сделал небольшое исследование и сбор данных и выяснил, что большинство изображений спектра там неверны. Кроме того, диапазоны цветов не совпадают друг с другом, поэтому я использовал с этой точки только данные линеаризованной реальной спектроскопии как это

Вот выпрямленный вывод моей:

первый спектр – лучший отображаемый спектр, который я нашел, но все еще в стороне от реальной вещи.
второй линеаризован Спектр нашего Солнца, взятый с Земли
последний мой текущий цветной вывод

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 >

Ответ №2

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 Ответ №3

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*.

Ответ №4

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

Ответ №5

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.

Ответ №6Содержание

Чтобы преобразовать длину волны в цвет RGB
Как конвертировать XYZ в RGB?
Таким образом, мы должны выбрать белый
Но вы хотите RGB
Финальный толчок

Содержание

Чтобы преобразовать длину волны в цвет RGB
Как конвертировать XYZ в RGB?
Таким образом, мы должны выбрать белый
Но вы хотите RGB
Финальный толчок

Чтобы преобразовать длину волны в цвет RGB

Сначала вы обратитесь к диаграмме Дополнительного стандартного колориметрического наблюдателя CIE 1964 (архив)

https://imgur.com/a/JDatZNm

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:

XYZ: (0,342957, 0,106256, 1,900700)
xyz: (0,145945, 0,045217, 0,808838)

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:

XYZ: (0,342957, 0,106256, 1,900700)
xyz: (0,145945, 0,045217, 0,808838)
xyY: (0,145945, 0,045217, 0,045217)

Итак, мы преобразовали длину волны чистого монохроматического излучаемого света в цвет XYZ. Теперь мы хотим преобразовать это в RGB.

Как конвертировать XYZ 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,

RGB белый (255,255,255) означает “белый”
Lab white (100, 0, 0) означает “белый”
LCH белый (100, 0, 309) означает “белый”
HSL белый (240, 0, 100) означает “белый”
HSV белый (240, 0, 100) означает “белый”

Но нет такого цвета, как белый. Как вы определяете белый? Цвет солнечного света?

в какое время суток?
сколько облачного покрова?
на какой широте?
на Земле?

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.

Таким образом, мы должны выбрать белый

Мы должны выбрать белый. (На самом деле вы должны выбрать белый.) И есть из чего выбрать:

Осветительный прибор A: что-то вроде вольфрамовой лампы
Источник света B & C: попытка подделать солнечный свет в полдень, установив фильтры перед лампой накаливания
Источник света D50: естественный дневной свет 5000К
Источник света D55: естественный дневной свет 5500K
Источник света D65: естественный дневной свет 6504K
Источник света D75: естественный дневной свет 7500K
Иллюминант E: теоретически все цвета одинаково присутствуют
Источник света F: флуоресцентные лампы (FL8)
Осветитель L: светодиодное освещение

Я выберу белый для вас. Тот же самый белый, который использует sRGB:

D65 – дневное освещение ясного летнего дня в северной Европе

D65 (цвет которого близок к 6504K, но не совсем из-за атмосферы Земли) имеет цвет:

XYZ_D65: (0,95047, 1,00000, 1,08883)

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:

XYZ: (0,342957, 0,106256, 1,900700)
xyz: (0,145945, 0,045217, 0,808838)
xyY: (0,145945, 0,045217, 0,045217)
Лабораторная работа: (38,94259, 119,14058, -146.08508) (при условии d65)

Но вы хотите RGB

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:

не только цвет относительно некоторой белой точки
но также относится к трем основным цветам: красный, зеленый, синий

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:

CIE 1931
ROMM RGB
Adobe Wide Gamut RGB
DCI-Р3
NTSC (1953)
Apple RGB
SRGB
Японский NTSC
PAL/SECAM
Adobe RGB 98
scRGB

Я выберу для тебя. Я выберу эти три цвета:

Красный: xyY = (0,6400, 0,3300, 0,2126)
Зеленый: xyY = (0,3000, 0,6000, 0,7152)
Синий: xyY = (0,1500, 0,0600, 0,0722)

Это были также праймериз, выбранные международным комитетом в 1996 году.

Они создали стандарт, который сказал, что каждый должен использовать:

Whitepoint: дневной свет D65
Красный: (0,6400, 0,3300, 0,2126)
Зеленый: (0,3000, 0,6000, 0,7152)
Синий: (0,1500, 0,0600, 0,0722)

И они назвали этот стандарт sRGB.

Финальный толчок

Теперь, когда мы выбрали наш

бело-точка
три основных цвета

Теперь мы можем преобразовать цвет XYZ в RGB:

RGB = (1.47450, -178.21694, 345.59392)

К сожалению, есть некоторые проблемы с этим значением RGB:

ваш монитор не может отображать отрицательный зеленый (-178.21694); это означает, что это цвет вне того, что может отображать ваш монитор.
ваш монитор не может отображать больше синего, чем 255 (345,59392); только монитор будет таким же синим, как и синий – он не может быть синее. Это означает, что это цвет вне того, что может отображать ваш монитор.

Итак, мы должны округлить:

XYZ: (0,342957, 0,106256, 1,900700)
xyz: (0,145945, 0,045217, 0,808838)
xyY: (0,145945, 0,045217, 0,045217)
Лаборатория: (38,94259, 119,14058, -146.08508) (d65)
RGB: (1, 0, 255) (sRGB)

И теперь мы имеем ближайшее приближение sRGB длины волны 455 нм света:

Ответ №7

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.

Ответ №8

Код VBA получен из приблизительных “значений RGB для видимых длин волн” Дэн Брутон (astro@tamu.edu).
Ссылка на его исходный код Fortran:
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 Ответ №9

Работоспособный пример, основанный на популярном ответе: