【C言語】RGB表色系をXYZ表色系に変換するプログラム

はじめに

この記事は、「RGB表色系やXYZ表色系については大体知っている」という方を対象にしています。そのため、これらの表色系については簡単に説明しておきます。

まず、RGB表色系には次のような特徴があります。

• Rは赤色の強さ。数値が大きいほど、赤色が強くなる。
• Gは緑色の強さ。数値が大きいほど、緑色が強くなる。
• Bは青色の強さ。数値が大きいほど、青色が強くなる。
• R、G、Bの値の範囲は、0.0から1.0とする場合と、0から255とする場合がある。

また、XYZ表色系には次のような特徴があります。

• Xは赤色の強さ。数値が大きいほど、赤色が強くなる。
• Yは緑色の強さと明るさ（輝度）。数値が大きいほど、緑色が強くなり、明るくなる。値の範囲は、0.0から1.0とする場合と、それを100倍にして0から100とする場合がある。
• Zは青色の強さ。数値が大きいほど、青色が強くなる。
• RGB表色系と違って、すべての色を表現できる。

それでは、プログラムのソースコードを示していきますが、ここで注意点があります。それが、RGB表色系の種類についてです。

ここでは、一般的によく用いられている「sRGB（D65）表色系」を使って、XYZ表色系を求めます。

※他のRGB表色系では計算式が異なりますので、注意してください。

RGB表色系からXYZ表色系に変換するプログラム

まず、RGBの範囲が0.0から1.0の場合のソースコードと実行結果です。

ソースコード（RGBの範囲が0.0から1.0の場合）

#include<stdio.h>

int main(void)
{
  double R,G,B;
  double X,Y,Z;

  printf("R、G、Bそれぞれの値の範囲は0.0から1.0です。\n");
  printf("Rの値を入力してください。＞");
  scanf("%lf",&R);
  printf("Gの値を入力してください。＞");
  scanf("%lf",&G);
  printf("Bの値を入力してください。＞");
  scanf("%lf",&B);
	
  X = (0.4124*R) + (0.3576*G) + (0.1805*B);
  Y = (0.2126*R) + (0.7152*G) + (0.0722*B);
  Z = (0.0193*R) + (0.1192*G) + (0.9505*B);

  printf("・RGB表色系：(%0.4f,%0.4f,%0.4f)\n",R,G,B);
  printf("・XYZ表色系：(%0.4f,%0.4f,%0.4f)\n",X,Y,Z);

  return(0);
}

それでは、実行結果を確認していきます。

実行結果の例（RGBの範囲が0.0から1.0の場合）

R、G、Bそれぞれの値の範囲は0.0から1.0です。
Rの値を入力してください。＞0.55
Gの値を入力してください。＞0.90
Bの値を入力してください。＞0.12
・RGB表色系：(0.5500,0.9000,0.1200)
・XYZ表色系：(0.5703,0.7693,0.2320)

このように、sRGB（D65）表色系がXYZ表色系に変換されました！

※Yの値の範囲は、0.0から1.0としています。0から100とする場合は、X、Y、Zすべての値を100倍してください。

ちなみに、色は以下の円のとおりです。

次は、RGBの範囲が0から255の場合のソースコードと実行結果です。

ソースコード（RGBの範囲が0から255の場合）

#include<stdio.h>

int main(void)
{
  int R,G,B;
  double Rd,Gd,Bd; //入力されたRGBをdouble型に変換したもの
  double X,Y,Z;

  printf("R、G、Bそれぞれの値の範囲は0から255です。\n");
  printf("Rの値を入力してください。＞");
  scanf("%d",&R);
  printf("Gの値を入力してください。＞");
  scanf("%d",&G);
  printf("Bの値を入力してください。＞");
  scanf("%d",&B);

  Rd = (double)R/(double)255;
  Gd = (double)G/(double)255;
  Bd = (double)B/(double)255;
	
  X = (0.4124*Rd) + (0.3576*Gd) + (0.1805*Bd);
  Y = (0.2126*Rd) + (0.7152*Gd) + (0.0722*Bd);
  Z = (0.0193*Rd) + (0.1192*Gd) + (0.9505*Bd);

  printf("・RGB表色系：(%d,%d,%d)\n",R,G,B);
  printf("・XYZ表色系：(%0.4f,%0.4f,%0.4f)\n",X,Y,Z);

  return(0);
}

それでは、実行結果を確認していきます。

実行結果の例（RGBの範囲が0から255の場合）

R、G、Bそれぞれの値の範囲は0から255です。
Rの値を入力してください。＞120
Gの値を入力してください。＞240
Bの値を入力してください。＞220
・RGB表色系：(120,240,220)
・XYZ表色系：(0.6864,0.8355,0.9413)

このように、sRGB（D65）表色系がXYZ表色系に変換されました！

※Yの値の範囲は、0.0から1.0としています。0から100とする場合は、X、Y、Zすべての値を100倍してください。

ちなみに、色は以下の円のとおりです。

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