Обратная задача: вернуть спектр из трёх чисел

Вчера я рассказал как глаз сворачивает спектр в три числа — и вышло, что у одного цвета таких спектров бесконечно много. Сегодня идём в обратную сторону: из трёх чисел собрать спектр. Вот тут и начинается боль.

Художник красит текстуру в RGB. Никакого спектра на входе нет и не было — так устроена вся индустрия, и это удобно: текстура весит как три канала, а не как десятки чисел на пиксель, инструменты привычные. Умно? Да. Ровно до момента, когда движку нужно посчитать что-то спектральное — дисперсию, цвет под цветным светом, тонкую плёнку. Там на пиксель нужен спектр, а у вас три числа.

Развернуть три числа обратно в спектр — задача недоопределённая. Та же вчерашняя метамерия, только смотрим с другого конца: одному RGB отвечает бесконечно много спектров, и какой из них «настоящий» — узнать неоткуда.

Поэтому задачу не решают, а обходят. Spectral upsampling: по RGB достраивают один правдоподобный спектр — гладкий и физичный (значения в [0,1], без резких пиков), просто чтобы было что отдать в расчёт. Методов хватает: Smits — наивная отправная точка, Meng и Jakob & Hanika — рабочие (последний стоит по умолчанию в PBRT и Mitsuba), а Belcour вообще выдаёт целое семейство спектров под один цвет.

Нужно это далеко не везде. В реалтайме трёх чисел хватает, гнать каждый пиксель в спектр незачем. А вот когда RGB-текстура попадает в физичный расчёт — офлайн-рендер, product-viz, конфигуратор авто, где перламутр должен честно играть под разным светом, — недоопределённость и вылезает. Правильного ответа среди метамеров нет, так что каждый рендерер выбирает свой.

#геймдев #графика #математика #цвет #спектр