माइक्रोकंट्रोलर के लिए एचएसवी से आरजीबी रूपांतरण का अनुकूलन

एक शौक के रूप में, मैं एलईडी प्रॉप्स करता हूं और एक दिलचस्प काम का सामना किया है - एक पारंपरिक इंद्रधनुष के बजाय एक नियंत्रित एलईडी पट्टी पर "सुंदर" कुछ दिखाने के लिए, आधे माइक्रोकंट्रोलर की मेमोरी और प्रोसेसर समय का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बर्बाद किए बिना।

एक एलईडी पट्टी के पिक्सेल बैकलाइटिंग की अनुपस्थिति में स्क्रीन पिक्सेल से भिन्न होते हैं। एक काला पिक्सेल "ब्लैक" नहीं दिखेगा - यह पृष्ठभूमि के साथ विलीन हो जाएगा, और गति में यह वास्तव में "पारदर्शी" होगा, लेकिन यदि आप किसी भी रंग चैनल में कम से कम एक जोड़ते हैं, तो यह पिक्सेल चमक जाएगा। बदले में, सफेद से एक "ग्रे" पिक्सेल केवल चमक में भिन्न होगा और अधिक मंद दिखाई देगा, लेकिन फिर भी यह "सफेद" है।

24-बिट आरजीबी में पिक्सेल रंग संग्रहीत और प्रेषित होता है, लेकिन इस रंग रेंज का एक महत्वपूर्ण हिस्सा (असंतृप्त और उज्ज्वल रंग) व्यक्तिगत एल ई डी में बहुत अधिक प्रतिनिधि नहीं है। इसके अलावा, आरजीबी मॉडल में अच्छे ग्रेडिएंट्स बनाने से काम नहीं चलेगा - आरजीबी रंगों का मिश्रण सहज रूप से स्पष्ट परिणाम नहीं देता है ( पीला + नीला = ग्रे , लेकिन मैं चाहता हूं कि यह हरा हो)। एचएसएल और एचएसवी मॉडल बेहतर हैं, लेकिन मानक कार्यान्वयन गैर-पूर्णांक अंकगणित का उपयोग करते हैं। एक मॉडल का उपयोग करना सुविधाजनक होगा जो रंग मापदंडों को कॉम्पैक्ट कर सकता है और फ़्लोटिंग पॉइंट नंबरों और डिवीजन का उपयोग करके बिना किसी आरबीजी मूल्यों को जल्दी से पढ़ सकता है - हम एक माइक्रोकंट्रोलर के बारे में बात कर रहे हैं और हमें जटिल एल्गोरिदम की आवश्यकता नहीं है, लेकिन विभाजन (दो की छोटी शक्तियों को छोड़कर) ) और पूरी तरह से contraindicated है।

निर्णय

अपनी आवश्यकताओं के लिए, मैं प्रत्येक निर्देशांक (थोड़ा मैजिक नंबर) के लिए कुछ श्रेणियों के साथ एचएसवी (एचएसबी) मॉडल का उपयोग करता हूं।

• ह्यू - टोन, चक्रीय कोणीय समन्वय।
• मूल्य, चमक - चमक, एक अल्फा चैनल के रूप में माना जाता है, के साथ जब पिक्सेल प्रकाश नहीं करता है - जितना संभव हो उतना उज्ज्वल चमक, पर निर्भर करता है और ।
• संतृप्ति। कोई पृष्ठभूमि नहीं, मूल्यों के साथ ग्रे नहीं है, लेकिन विभिन्न चमक का सफेद, इसलिए पैरामीटर सफेदी कहा जा सकता है - यह रंग की "सफेदी" की डिग्री को दर्शाता है। पर रंग पूरी तरह से रंग से निर्धारित होता है, के साथ पिक्सेल का रंग सफ़ेद होगा।

मॉडल का गणित अधिकतम टोन मान (एक क्षेत्र का आकार) के एक छठे भाग के पूर्णांक विभाजन पर आधारित होता है, इसलिए, अधिकतम मूल्य के बराबर लेना सुविधाजनक है , उदाहरण के लिए 48 या 96. यह आपको आसानी से आरजीबी रंग की गणना करने की अनुमति देगा, और 128 से कम मूल्य आपको एक ढाल बनाने की अनुमति देगा जिसमें कई बार पूर्ण रंग पहिया होता है। HSV / HSL मॉडल में , एमएस पेंट में - 240, कुछ पुस्तकालयों में - 255।

अधिकतम मानों का चयन करते समय और गुणन एक परिणाम सीमा में पड़ा है ।

न्यूनतम एचएसवी कॉन्फ़िगरेशन, पर्वतमाला के साथ गणना और 8-बिट मूल्यों तक सीमित करना आसान है । और हमें देता है रंग, जिनमें से कुछ व्यावहारिक रूप से दोहराए जाते हैं, और कुछ काफी अलग हैं ( निष्पक्षता के लिए, मैं ध्यान देता हूं कि एच पर चलने वाले सभी रंग मॉडल में यह पाप है - लंबाई को विकृत किए बिना व्यापारी क्यूब के तीन किनारों को नहीं खींच सकता है )। आकृति एक विशिष्ट मॉनीटर ( 16.7 मिलियन अनूठे रंग) में 24-बिट रंग की तुलना में अल्प प्रतीत होती है, लेकिन यह एलईडी प्रॉप्स को विविधता देने के लिए पर्याप्त है, जिसमें पहले के बजाय सात रंग अक्सर एक अच्छा बोनस थे। इस मॉडल में रंग निर्देशांक दो बाइट्स में संग्रहीत किया जा सकता है।

बेशक, एचएसवी का संकल्प एक सुविधाजनक तक बढ़ाया जा सकता है और होना चाहिए। मैं उपयोग करता हूं और 96 टन, जो पहले से ही 27.6 हजार शेड्स देता है। ऐसे मापदंडों के साथ नमूना कोड (मॉडल कॉन्फ़िगरेशन - max_value, max_whiteness, sixth_hue):

कोड

typedef struct { uint8_t r; uint8_t g; uint8_t b; } RGB_t; typedef struct { uint8_t h; uint8_t s; uint8_t v; } HSV_t; const uint8_t max_whiteness = 15; const uint8_t max_value = 17; const uint8_t sixth_hue = 16; const uint8_t third_hue = sixth_hue * 2; const uint8_t half_hue = sixth_hue * 3; const uint8_t two_thirds_hue = sixth_hue * 4; const uint8_t five_sixths_hue = sixth_hue * 5; const uint8_t full_hue = sixth_hue * 6; inline RGB_t rgb(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) { return (RGB_t) {r, g, b}; } inline HSV_t hsv(uint8_t h, uint8_t s, uint8_t v) { return (HSV_t) {h, s, v}; } const RGB_t black = {0, 0, 0}; RGB_t hsv2rgb(HSV_t hsv) { if (hsv.v == 0) return black; uint8_t high = hsv.v * max_whiteness;//channel with max value if (hsv.s == 0) return rgb(high, high, high); uint8_t W = max_whiteness - hsv.s; uint8_t low = hsv.v * W;//channel with min value uint8_t rising = low; uint8_t falling = high; uint8_t h_after_sixth = hsv.h % sixth_hue; if (h_after_sixth > 0) {//not at primary color? ok, h_after_sixth = 1..sixth_hue - 1 uint8_t z = hsv.s * uint8_t(hsv.v * h_after_sixth) / sixth_hue; rising += z; falling -= z + 1;//it's never 255, so ok } uint8_t H = hsv.h; while (H >= full_hue) H -= full_hue; if (H < sixth_hue) return rgb(high, rising, low); if (H < third_hue) return rgb(falling, high, low); if (H < half_hue) return rgb(low, high, rising); if (H < two_thirds_hue) return rgb(low, falling, high); if (H < five_sixths_hue) return rgb(rising, low, high); return rgb(high, low, falling); } 

पुनश्च
मैंने एक विषय में एक प्रयोग में TeX कोड शामिल किए। यदि इसे और अधिक आसानी से या अधिक सही तरीके से करने का एक तरीका है - पीएम पर संकेत।
यदि यह दिलचस्प होगा, तो मैं एचएसवी गणना की विशेषताओं को विशेष रूप से समझा सकता हूं, विशेष रूप से बढ़ते / गिरने वाले कार्यों के यांत्रिकी और "ऐसे" एचएसवी में पिछड़े गणना फ़ंक्शन।