HDR色彩空间转换导致负的RGB值（Yxy到XYZ到sRGB）

Question

我正在将HDR添加到旧引擎中，并偶然遇到色彩空间转换问题。

1. 我定义的Yxy表色空间
2. 然后我转换的Yxy到XYZ
3. XYZ到sRGB的改造我的灯。
4. 最后使用色调映射对结果进行渲染和规格化时，使用> 1.0的RGB值。

由于主光源是具有高达150k Lux照度的太阳，我正在使用相当庞大的数字。

YxyToXYZ功能

osg::Vec3 YxyToXYZ(const osg::Vec3& Yxy) 
{ 
    if (Yxy[2] > 0.0f) 
    { 
     return osg::Vec3(Yxy[0] * Yxy[1]/Yxy[2] , Yxy[0] , Yxy[0] * (1.0f - Yxy[1] - Yxy[2])/Yxy[2]); 
    } 
    else 
    { 
     return osg::Vec3(0.0f , 0.0f , 0.0f); 
    } 
} 

XYZtosRGB

osg::Vec3 XYZToSpectralRGB(const osg::Vec3& XYZ) 
{ 
    // Wikipedia matrix 
    osg::Vec3 rgb; 
    rgb[0] = 3.240479 * XYZ[0] - 1.537150 * XYZ[1] - 0.498535 * XYZ[2]; 
    rgb[1] = -0.969256 * XYZ[0] + 1.875992 * XYZ[1] + 0.041556 * XYZ[2]; 
    rgb[2] = 0.055648 * XYZ[0] - 0.204043 * XYZ[1] + 1.057311 * XYZ[2]; 

    std::cout << "newrgb rgb r:" << rgb[0] << " g:" << rgb[1] << " b:" << rgb[2] << std::endl; 

    // The matrix in pbrt book p. 235 gives unexpected results. We expect that if we have 
    // x = y = 0.33333 we get a white pixel but that matrix gives red. Hence we use a different 
    // matrix that is often used by 3D people 
    rgb[0] = 2.5651 * XYZ[0] -1.1665 * XYZ[1] -0.3986 * XYZ[2]; 
    rgb[1] = -1.0217 * XYZ[0] + 1.9777 * XYZ[1] + 0.0439 * XYZ[2]; 
    rgb[2] = 0.0753 * XYZ[0] -0.2543 * XYZ[1] + 1.1892 * XYZ[2]; 

    std::cout << "oldrgb rgb r:" << rgb[0] << " g:" << rgb[1] << " b:" << rgb[2] << std::endl; 

    return rgb; 
} 

测试样品：

Yxy Y:1 x:1 y:1 
XYZ X:1 Y:1 Z:-1 
newrgb rgb r:2.20186 g:0.86518 b:-1.20571 
oldrgb rgb r:1.7972 g:0.9121 b:-1.3682 

Yxy Y:25 x:0.26 y:0.28 
XYZ X:23.2143 Y:25 Z:41.0714 
newrgb rgb r:16.3211 g:26.106 b:39.616 
oldrgb rgb r:14.0134 g:27.5275 b:44.2327 

Yxy Y:3100 x:0.27 y:0.29 
XYZ X:2886.21 Y:3100 Z:4703.45 
newrgb rgb r:2242.7 g:3213.56 b:4501.09 
oldrgb rgb r:1912.47 g:3388.51 b:5022.34 

Yxy Y:6e+06 x:0.33 y:0.33 
XYZ X:6e+06 Y:6e+06 Z:6.18182e+06 
newrgb rgb r:7.13812e+06 g:5.69731e+06 b:5.64573e+06 
oldrgb rgb r:5.92753e+06 g:6.00738e+06 b:6.27742e+06 

问：

1. 我想负值应该被限制掉吗？或者我的计算中有错误？
2. 2个矩阵产生相似但不同的值（初选非常接近sRGB）。我想用Wiki替换旧的矩阵（我不知道它来自哪里）。有人知道旧矩阵来自哪里，哪个是正确的？
3. 我找到了一个部分答案@Yxy to RGB conversion，听起来像是一位前同事：）......但是并没有解决我的问题。

非常感谢

Answer 1

你newrgb rgb计算是正确的，我得到使用Colour相同的输出：

import colour 

xyY = (1.0, 1.0, 1.0) 
XYZ = colour.xyY_to_XYZ(xyY) 
print(colour.XYZ_to_sRGB(XYZ, apply_encoding_cctf=False)) 

xyY = (0.26, 0.28, 25.0) 
XYZ = colour.xyY_to_XYZ(xyY) 
print(colour.XYZ_to_sRGB(XYZ, apply_encoding_cctf=False)) 

xyY = (0.27, 0.29, 3100.0) 
XYZ = colour.xyY_to_XYZ(xyY) 
print(colour.XYZ_to_sRGB(XYZ, apply_encoding_cctf=False)) 

xyY = (0.33, 0.33, 6e+06) 
XYZ = colour.xyY_to_XYZ(xyY) 
print(colour.XYZ_to_sRGB(XYZ, apply_encoding_cctf=False)) 

# [ 2.2020461 0.86530782 -1.20530687] 
# [ 16.31921754 26.10605109 39.60507773] 
# [ 2242.49706509 3213.58480355 4499.85141917] 
# [ 7138073.69325106 5697605.86069197 5644291.15301836] 

您在第一次转换得到负值，因为你xy的色度坐标为光谱之外轨迹，因此它们代表想象的颜色。

维基百科矩阵是正确的，并且是IEC 61966-2-1:1999这是sRGB colourspace的官方标准。