Алгоритм перевода RGB-компонент в длину волны?

Question

[cicatrix]

Здравствуйте, кто-нибудь может поделиться идеями, насчёт того, как можно перевести значения RGB-компонент цвета в длину ЭМ-волны и обратно?
Задача простая - задаётся длина волны, надо найти значения RGB, наиболее близко к нему подходящее. Ну и наоборот.

Answer 1

[Rsa97]

Длина волны в RGB.
Взято из https://www.johndcook.com/wavelength_to_RGB.html

const w = 640 // Длина волны
let red, green, blue;

if (w < 380 || w > 781) {
  [red, gren, blue] = [0, 0, 0];
} else if (w < 440) {
  [red, green, blue] = [(440 - w) / 60, 0, 1];
} else if (w < 490) {
  [red, green, blue] = [0, (w - 440) / 50, 1];
} else if (w < 510) {
  [red, green. blue] = [0, 1, (510 - w) / 20];
} else if (w < 580) {
  [red, green, blue] = [(w - 510) / 70, 1, 0];
} else if (w < 645) {
  [red, green, blue] = [1, (645 - w) / 65, 0];
} else {
  [red, green, blue] = [1, 0, 0];
}

let factor;
if (w < 380 || w > 781) {
  factor = 0;
} else if (w < 420) {
  factor = 0.3 + 0.7 * (w - 380) / 40;
} else if (w < 701) {
  factor = 1.0;
} else {
  factor = 0.3 + 0.7 * (780 - w) / 80;
}

const gamma = 0.8;

const R = (red > 0 ? 255 * Math.pow(red * factor, gamma) : 0);
const G = (green > 0 ? 255 * Math.pow(green * factor, gamma) : 0);
const B = (blue > 0 ? 255 * Math.pow(blue * factor, gamma) : 0);

const color = `rgb(${R}, ${G}, ${B})`;
console.log(color); // rgb(255, 32.763138565028974, 0)

Comments

[cicatrix]

Спасибо большое! Вроде работает. А обратного преобразования у него нет, к сожалению. Попробую сам реверснуть.

[Rsa97]

cicatrix, Обратного нет, потому что его нет в принципе. Обратите внимание на формулы в этом алгоритме. Один из компонентов всегда нулевой.
Ну и попробуйте найти длину волны для белого цвета (255, 255, 255).

[cicatrix]

Rsa97, Я понимаю, что вот то, что мой глаз на экране видит как фиолетовый цвет, спектрограф воспримет как суперпозицию из двух наложенных друг на друга красной и синей волн, просто, приблизительно надо бы... подумаю, может, просто предрассчитать все варианты для всех комбинаций, имеющих решение.

[Rsa97]

cicatrix, Переведите RBG в HSV, тогда из Hue можно получить базовую длину волны. Value - это просто яркость. Но вот Saturation в длину волны никак не запихнуть и чем ближе он к нулю, тем менее точным будет полученный цвет.

Answer 2

[Wataru]

Тут не тег "физика" нужен, а "биология". С точки зрения физики - эта задача не имеет смысла, ну не соответствует набор интенсивности трех длин - длине какого-то другого цвета.

Это задача подобрать такую длину волны, которая стимулирует средний человеческий глаз так же, как набор из трех разной интенсивности. Тут надо знать спектры чусвтительности разных колбочек и оттуда уже плясать.

Еще надо помнить про специфику работы мониторов - эти самые числа в RGB задают квадратные корни интенсивности свечения разных пикселей.

Еще, возможно будет легче сначала преобразовать RGB в какой-нибудь YUV или HSL.

Comments

[GavriKos]

В HSL будет то что нужно - там по идее только на Hue надо смотреть.

Answer 3

[U235U235]

Нужно преобразовать значение RGB в систему XYZ, затем на диаграмме xy (цветовой локус, CIE 1931) провести луч из точки белого (для заданого источника света A, C, D65...) через заданую точку xy. Точка пересечения луча с кривой спектральных цветов даст доминирующую длину волны. Для пурпурных цветов луч проводится в противоположную сторону. Обычно для них ставится штрих у лямбды. С програмной точки зрения можно использовать сплайны. Литература: Джадд, Вышецки.

Answer 4

[Леонид]

R G B эти три длины волны только интенсивность разная.
в какую то одну длину оно не переводится
коричнового цвета в спектре например вообще не существует

Comments

[Сергей Соколов]

RGB перевести в модель HSL, где H (hue, оттенок) и определяет нужную длину волны.
S (saturation, насыщенность) и L (lightness, яркость) игнорируем.

[cicatrix]

Сергей Соколов, Решение из волны в RGB так-то уже есть. Вот про HSL интересно. Я правильно понимаю, что я могу, в принципе, сопоставить каждому Hue определённую длину волны, затем, имея RGB перевожу в HSL, затем по H примерно могу прикинуть, какой длине волны этот цвет соответствует?

[Сергей Соколов]

cicatrix, верно. HSL модель цвета тем и хороша, что оттенок H (условно, длина волны) в отдельном компоненте.
Понятно, что одной длиной волны можно светить с разной яркостью L и с разной примесью белого шума S.

[Леонид]

Сергей Соколов, оттенок это не длина волны. поэтому и оттенок а не цвет

Answer 5

[Александр Скуснов]

Наоборот не получится.
См. значения волн по периметру фигуры:

Answer 6

[dollar]

Если цвет как бы чистый, т.е. светит на одной длине волны (и с одной конкретной частотой), то он будет соответствовать какому-то одному конкретному "цвету": либо R, либо G, либо B, либо что-то между ними. И если между, то глаз может вообще это не увидеть.

На этом принципе построены светодиодные лампы. Зачем тратить электричество на свет в том диапазоне, который не видно?

Естественный же свет - это обычно целый спектр. И RGB - это всего лишь 3 точки на нём (условно). Вот я набросал пример спектра:

spoiler

А теперь главный вопрос. Ну, предположим, мы смирились с тем, что из всего спектра нам известны всего 3 значения. В конце концов таково человеческое зрение, ничего не поделаешь. И нашли функцию преобразования к длине, то есть к единственному числу. Тогда как в таком случае из единственного числа снова получить три значения RGB? Никак.

Comments

[cicatrix]

Я в курсе, как устроено зрение и про ограничения мониторов и в частности RGB. Но задача есть задача - отображать на экране цвет, максимально близкий к заданной длине волны. Это чисто прикладная задача, а не научная работа.

[dollar]

cicatrix, не, ну, в одну сторону ещё можно, а вот обратно - ерунда получится.