cgit.sxemacs.org Git - gnus/blob - lisp/color.el

   1 ;;; color.el --- Color manipulation laboratory routines -*- coding: utf-8; -*-
   2
   3 ;; Copyright (C) 2010 Free Software Foundation, Inc.
   4
   5 ;; Author: Julien Danjou <julien@danjou.info>
   6 ;; Keywords: html
   7
   8 ;; This file is part of GNU Emacs.
   9
  10 ;; GNU Emacs is free software: you can redistribute it and/or modify
  11 ;; it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12 ;; the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  13 ;; (at your option) any later version.
  14
  15 ;; GNU Emacs is distributed in the hope that it will be useful,
  16 ;; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17 ;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  18 ;; GNU General Public License for more details.
  19
  20 ;; You should have received a copy of the GNU General Public License
  21 ;; along with GNU Emacs.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  22
  23 ;;; Commentary:
  24
  25 ;; This package provides color manipulation functions.
  26
  27 ;;; Code:
  28
  29 (eval-when-compile
  30   (require 'cl))
  31
  32 ;; Emacs < 23.3
  33 (eval-and-compile
  34   (unless (boundp 'float-pi)
  35     (defconst float-pi (* 4 (atan 1)) "The value of Pi (3.1415926...).")))
  36
  37 (defun color-rgb->hex  (red green blue)
  38   "Return hexadecimal notation for RED GREEN BLUE color.
  39 RED GREEN BLUE must be values between [0,1]."
  40   (format "#%02x%02x%02x"
  41           (* red 255) (* green 255) (* blue 255)))
  42
  43 (defun color-complement (color)
  44   "Return the color that is the complement of COLOR."
  45   (let ((color (color-rgb->normalize color)))
  46     (list (- 1.0 (car color))
  47           (- 1.0 (cadr color))
  48           (- 1.0 (caddr color)))))
  49
  50 (defun color-complement-hex (color)
  51   "Return the color that is the complement of COLOR, in hexadecimal format."
  52   (apply 'color-rgb->hex (color-complement color)))
  53
  54 (defun color-rgb->hsv (red green blue)
  55   "Convert RED GREEN BLUE values to HSV representation.
  56 Hue is in radian. Saturation and values are between 0 and 1."
  57    (let* ((r (float red))
  58          (g (float green))
  59          (b (float blue))
  60          (max (max r g b))
  61          (min (min r g b)))
  62      (list
  63       (/ (* 2 float-pi
  64             (cond ((and (= r g) (= g b)) 0)
  65                   ((and (= r max)
  66                         (>= g b))
  67                    (* 60 (/ (- g b) (- max min))))
  68                   ((and (= r max)
  69                         (< g b))
  70                    (+ 360 (* 60 (/ (- g b) (- max min)))))
  71                   ((= max g)
  72                    (+ 120 (* 60 (/ (- b r) (- max min)))))
  73                   ((= max b)
  74                        (+ 240 (* 60 (/ (- r g) (- max min)))))))
  75          360)
  76       (if (= max 0)
  77           0
  78         (- 1 (/ min max)))
  79       (/ max 255.0))))
  80
  81 (defun color-rgb->hsl (red green blue)
  82   "Convert RED GREEN BLUE colors to their HSL representation.
  83 RED, GREEN and BLUE must be between [0,1]."
  84   (let* ((r red)
  85          (g green)
  86          (b blue)
  87          (max (max r g b))
  88          (min (min r g b))
  89          (delta (- max min))
  90          (l (/ (+ max min) 2.0)))
  91     (list
  92      (if (= max min)
  93          0
  94        (* 2 float-pi
  95           (/ (cond ((= max r)
  96                     (+ (/ (- g b) delta) (if (< g b) 6 0)))
  97                    ((= max g)
  98                  (+ (/ (- b r) delta) 2))
  99                    (t
 100                     (+ (/ (- r g) delta) 4)))
 101              6)))
 102      (if (= max min)
 103          0
 104        (if (> l 0.5)
 105            (/ delta (- 2 (+ max min)))
 106          (/ delta (+ max min))))
 107      l)))
 108
 109 (defun color-rgb->xyz (red green blue)
 110   "Converts RED GREEN BLUE colors to CIE XYZ representation.
 111 RED, BLUE and GREEN must be between [0,1]."
 112   (let ((r (if (<= red 0.04045)
 113                (/ red 12.95)
 114              (expt (/ (+ red 0.055) 1.055) 2.4)))
 115         (g (if (<= green 0.04045)
 116                (/ green 12.95)
 117              (expt (/ (+ green 0.055) 1.055) 2.4)))
 118         (b (if (<= blue 0.04045)
 119                (/ blue 12.95)
 120              (expt (/ (+ blue 0.055) 1.055) 2.4))))
 121     (list (+ (* 0.4124564 r) (* 0.3575761 g) (* 0.1804375 b))
 122           (+ (* 0.21266729 r) (* 0.7151522 g) (* 0.0721750 b))
 123           (+ (* 0.0193339 r) (* 0.1191920 g) (* 0.9503041 b)))))
 124
 125 (defun color-xyz->rgb (X Y Z)
 126   "Converts CIE X Y Z colors to RGB."
 127   (let ((r (+ (* 3.2404542 X) (* -1.5371385 Y) (* -0.4985314 Z)))
 128         (g (+ (* -0.9692660 X) (* 1.8760108 Y) (* 0.0415560 Z)))
 129         (b (+ (* 0.0556434 X) (* -0.2040259 Y) (* 1.0572252 Z))))
 130     (list (if (<= r 0.0031308)
 131               (* 12.92 r)
 132             (- (* 1.055 (expt r (/ 1 2.4))) 0.055))
 133           (if (<= g 0.0031308)
 134               (* 12.92 g)
 135             (- (* 1.055 (expt g (/ 1 2.4))) 0.055))
 136           (if (<= b 0.0031308)
 137               (* 12.92 b)
 138             (- (* 1.055 (expt b (/ 1 2.4))) 0.055)))))
 139
 140 (defconst color-d65-xyz '(0.950455 1.0 1.088753)
 141   "D65 white point in CIE XYZ.")
 142
 143 (defconst color-cie-ε (/ 216 24389.0))
 144 (defconst color-cie-κ (/ 24389 27.0))
 145
 146 (defun color-xyz->lab (X Y Z &optional white-point)
 147   "Converts CIE XYZ to CIE L*a*b*.
 148 WHITE-POINT can be specified as (X Y Z) white point to use. If
 149 none is set, `color-d65-xyz' is used."
 150   (destructuring-bind (Xr Yr Zr) (or white-point color-d65-xyz)
 151       (let* ((xr (/ X Xr))
 152              (yr (/ Y Yr))
 153              (zr (/ Z Zr))
 154              (fx (if (> xr color-cie-ε)
 155                      (expt xr (/ 1 3.0))
 156                    (/ (+ (* color-cie-κ xr) 16) 116.0)))
 157              (fy (if (> yr color-cie-ε)
 158                      (expt yr (/ 1 3.0))
 159                    (/ (+ (* color-cie-κ yr) 16) 116.0)))
 160              (fz (if (> zr color-cie-ε)
 161                      (expt zr (/ 1 3.0))
 162                    (/ (+ (* color-cie-κ zr) 16) 116.0))))
 163         (list
 164          (- (* 116 fy) 16)                  ; L
 165          (* 500 (- fx fy))                  ; a
 166          (* 200 (- fy fz))))))              ; b
 167
 168 (defun color-lab->xyz (L a b &optional white-point)
 169   "Converts CIE L*a*b* to CIE XYZ.
 170 WHITE-POINT can be specified as (X Y Z) white point to use. If
 171 none is set, `color-d65-xyz' is used."
 172   (destructuring-bind (Xr Yr Zr) (or white-point color-d65-xyz)
 173       (let* ((fy (/ (+ L 16) 116.0))
 174              (fz (- fy (/ b 200.0)))
 175              (fx (+ (/ a 500.0) fy))
 176              (xr (if (> (expt fx 3.0) color-cie-ε)
 177                      (expt fx 3.0)
 178                (/ (- (* fx 116) 16) color-cie-κ)))
 179              (yr (if (> L (* color-cie-κ color-cie-ε))
 180                      (expt (/ (+ L 16) 116.0) 3.0)
 181                    (/ L color-cie-κ)))
 182              (zr (if (> (expt fz 3) color-cie-ε)
 183                      (expt fz 3.0)
 184                    (/ (- (* 116 fz) 16) color-cie-κ))))
 185         (list (* xr Xr)                 ; X
 186               (* yr Yr)                 ; Y
 187               (* zr Zr)))))             ; Z
 188
 189 (defun color-rgb->lab (red green blue)
 190   "Converts RGB to CIE L*a*b*."
 191   (apply 'color-xyz->lab (color-rgb->xyz red green blue)))
 192
 193 (defun color-rgb->normalize (color)
 194   "Normalize a RGB color to values between [0,1]."
 195   (mapcar (lambda (x) (/ x 65535.0)) (x-color-values color)))
 196
 197 (defun color-lab->rgb (L a b)
 198   "Converts CIE L*a*b* to RGB."
 199   (apply 'color-xyz->rgb (color-lab->xyz L a b)))
 200
 201 (defun color-cie-de2000 (color1 color2 &optional kL kC kH)
 202   "Computes the CIEDE2000 color distance between COLOR1 and COLOR2.
 203 Colors must be in CIE L*a*b* format."
 204   (destructuring-bind (L₁ a₁ b₁) color1
 205     (destructuring-bind (L₂ a₂ b₂) color2
 206       (let* ((kL (or kL 1))
 207              (kC (or kC 1))
 208              (kH (or kH 1))
 209              (C₁ (sqrt (+ (expt a₁ 2.0) (expt b₁ 2.0))))
 210              (C₂ (sqrt (+ (expt a₂ 2.0) (expt b₂ 2.0))))
 211              (C̄ (/ (+ C₁ C₂) 2.0))
 212              (G (* 0.5 (- 1 (sqrt (/ (expt C̄ 7.0) (+ (expt C̄ 7.0) (expt 25 7.0)))))))
 213              (a′₁ (* (+ 1 G) a₁))
 214              (a′₂ (* (+ 1 G) a₂))
 215              (C′₁ (sqrt (+ (expt a′₁ 2.0) (expt b₁ 2.0))))
 216              (C′₂ (sqrt (+ (expt a′₂ 2.0) (expt b₂ 2.0))))
 217              (h′₁ (if (and (= b₁ 0) (= a′₁ 0))
 218                       0
 219                     (let ((v (atan b₁ a′₁)))
 220                       (if (< v 0)
 221                           (+ v (* 2 float-pi))
 222                         v))))
 223              (h′₂ (if (and (= b₂ 0) (= a′₂ 0))
 224                       0
 225                     (let ((v (atan b₂ a′₂)))
 226                       (if (< v 0)
 227                           (+ v (* 2 float-pi))
 228                         v))))
 229              (ΔL′ (- L₂ L₁))
 230              (ΔC′ (- C′₂ C′₁))
 231              (Δh′ (cond ((= (* C′₁ C′₂) 0)
 232                          0)
 233                         ((<= (abs (- h′₂ h′₁)) float-pi)
 234                          (- h′₂ h′₁))
 235                         ((> (- h′₂ h′₁) float-pi)
 236                          (- (- h′₂ h′₁) (* 2 float-pi)))
 237                         ((< (- h′₂ h′₁) (- float-pi))
 238                          (+ (- h′₂ h′₁) (* 2 float-pi)))))
 239              (ΔH′ (* 2 (sqrt (* C′₁ C′₂)) (sin (/ Δh′ 2.0))))
 240              (L̄′ (/ (+ L₁ L₂) 2.0))
 241              (C̄′ (/ (+ C′₁ C′₂) 2.0))
 242              (h̄′ (cond ((= (* C′₁ C′₂) 0)
 243                         (+ h′₁ h′₂))
 244                        ((<= (abs (- h′₁ h′₂)) float-pi)
 245                         (/ (+ h′₁ h′₂) 2.0))
 246                        ((< (+ h′₁ h′₂) (* 2 float-pi))
 247                         (/ (+ h′₁ h′₂ (* 2 float-pi)) 2.0))
 248                        ((>= (+ h′₁ h′₂) (* 2 float-pi))
 249                         (/ (+ h′₁ h′₂ (* -2 float-pi)) 2.0))))
 250              (T (+ 1
 251                    (- (* 0.17 (cos (- h̄′ (degrees-to-radians 30)))))
 252                    (* 0.24 (cos (* h̄′ 2)))
 253                    (* 0.32 (cos (+ (* h̄′ 3) (degrees-to-radians 6))))
 254                    (- (* 0.20 (cos (- (* h̄′ 4) (degrees-to-radians 63)))))))
 255              (Δθ (* (degrees-to-radians 30) (exp (- (expt (/ (- h̄′ (degrees-to-radians 275)) (degrees-to-radians 25)) 2.0)))))
 256              (Rc (* 2 (sqrt (/ (expt C̄′ 7.0) (+ (expt C̄′ 7.0) (expt 25.0 7.0))))))
 257              (Sl (+ 1 (/ (* 0.015 (expt (- L̄′ 50) 2.0)) (sqrt (+ 20 (expt (- L̄′ 50) 2.0))))))
 258              (Sc (+ 1 (* C̄′ 0.045)))
 259              (Sh (+ 1 (* 0.015 C̄′ T)))
 260              (Rt (- (* (sin (* Δθ 2)) Rc))))
 261         (sqrt (+ (expt (/ ΔL′ (* Sl kL)) 2.0)
 262                  (expt (/ ΔC′ (* Sc kC)) 2.0)
 263                  (expt (/ ΔH′ (* Sh kH)) 2.0)
 264                  (* Rt (/ ΔC′ (* Sc kC)) (/ ΔH′ (* Sh kH)))))))))
 265
 266 (provide 'color)
 267
 268 ;;; color.el ends here