Convertir la fréquence lumineuse en RVB ?

Question

Quelqu'un connaît-il une formule permettant de convertir une fréquence lumineuse en une valeur RVB ?

Answer 1

Je suppose que je pourrais aussi bien faire suivre mon commentaire d'une réponse formelle. La meilleure option est d'utiliser le Espace couleur HSV - Bien que la teinte représente la longueur d'onde, il ne s'agit pas d'une comparaison biunivoque.

Answer 2

J'ai fait un ajustement linéaire des valeurs de teintes et des fréquences connues (en excluant le rouge et le violet car ils s'étendent tellement loin dans les valeurs de fréquence qu'ils faussent un peu les choses) et j'ai obtenu une équation de conversion approximative.

C'est comme ça
Fréquence (en THz)=474+(3/4)(Angle de teinte (en degrés))

J'ai essayé de chercher si quelqu'un avait trouvé cette équation, mais je n'ai rien trouvé jusqu'en mai 2010.

Answer 3

Méthode 1

Voici la version C++11 de @haochen-xie, nettoyée et testée. J'ai aussi ajouté une fonction qui convertit la valeur 0 à 1 en une longueur d'onde dans le spectre visible qui est utilisable avec cette méthode. Vous pouvez simplement mettre les fonctions ci-dessous dans un fichier header et les utiliser sans aucune dépendance. Cette version sera maintenue aquí .

#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

Le tracé des couleurs de 375nm à 725nm ressemble à ce qui suit :

L'un des problèmes de cette méthode est qu'elle ne fonctionne qu'entre 400 et 700 nm, et qu'au-delà, elle tombe brutalement dans le noir. Un autre problème est le bleu plus étroit.

À titre de comparaison, voici les couleurs tirées de la FAQ Vision de maxmax.com :

Je l'ai utilisé pour visualiser la carte de profondeur où chaque pixel représente la valeur de la profondeur en mètres et cela ressemble à ce qui suit :

Méthode 2

Ceci est mis en œuvre dans le cadre de image_bitmap bibliothèque d'en-tête à fichier unique par 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;
}

Le tracé de la longueur d'onde de 375-725nm ressemble à celui ci-dessous :

Donc c'est plus utilisable dans les 400-725nm. Lorsque je visualise la même carte de profondeur que dans la méthode 1, j'obtiens ce qui suit. Il y a un problème évident de ces lignes noires qui, je pense, indique un bug mineur dans ce code que je n'ai pas examiné plus profondément. Les violettes sont également un peu plus étroites dans cette méthode, ce qui réduit le contraste pour les objets éloignés.

Answer 4

Projeter la CIExy de la longueur d'onde vers le blanc D65 sur le gamut 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