前提

ICC Profile を埋めこんだ画像を canvas に drawImage すると、プロファイル変換されたRGB値が描かれる。getImageData 経由でピクセル値を読むことでプロファイル変換済みのRGB値が得られる。

Chrome と Firefox だけで確認しています。これらのブラウザは上記の前提があてはまるからです。基本的に不具合に近い仕様だと思うので、そのうち動かなくなりそうです。あくまでネタってことです。

Safari と IE は OS レイヤーのカラーマネジメントなのが関係しているのか、putImageData や getImageData も sRGB として扱われていそうです。

戦略

プロファイルに影響される値がとれるということは、間接的にプロファイルを推定できるはずです。具体的には sRGB プロファイルで 0,255,0 という画像データがあったとき、これは sRGB の色域で 0,255,0 という色ですが、もしモニタプロファイルが Adobe RGB など広色域であれば、取得できる値は Adobe RGB の色域のためにもっと小さい (飽和していない) 値になると予想できます。

判定

実際にはモニタプロファイルを推定しているので「Adobe RGB の色域だ！」というのはおかしいのですが、近似として Adobe RGB / DCI P3 / sRGB の3種類の計算値の中から、近そうな色域として判定を出しています。

判定方法は sRGB で 0,255,0 (緑) の色が現在のモニタでどういう RGB 値になるかで行っています。255,0,0 (赤) と 0,0,255 (青) を判定にいれるとどうも変なので判定につかってません。もうちょっと考慮の余地がありそうです。

xy色図に色域をプロットする

sRGB の 200,55,55 / 55,200,55 / 55,55,200 をレンダリングした結果を読みとり、三元一次連立方程式を3つ解いてXYZへの変換マトリクスを逆算し、あらためてRGB各頂点のXYZ値を求めるという方法でxy色図に色域をプロットするようにしてみました。中途半端な値を使っているのは飽和させないためです。

こうするとやっていることが多少わかりやすいかなという気がします。

Firefox の場合

gfx.color_management.mode

によって挙動が変わる。2がデフォルトだが、2の場合は sRGB が適用されない。1の場合は sRGB が適用される。

• カラープロファイルがない画像
• CSS の色指定
• canvas の色指定

に影響する。

CSS の色と画像の色をあわせるには

現状では画像に ICC Profile をつけないようにするのがベスト。色の再現を捨ててあわせにいく感じ。

CSS の色を sRGB にあわせたい場合は

CSS も含めてあわせるのは無理 (ということにしておくと吉)

備考

Firefox Chrome ともに起動時にディスプレイプロファイルを読みこむので、あとから変えても反映されない。また、プライマリディスプレイのプロファイルしか読みこまないので注意。

CSS の色を sRGB にあわせるには

実は少し可能なことがわかったので「(黒魔術) CSS の色を sRGB にあわせるには」というのをあとで書く → 書いた https://lowreal.net/2017/02/07/4

デモ

• https://lowreal.net/2017/colorprofile/

以下のような感じになっていて、書いてある通りです。Chrome と Firefox だと上3つと下3つの色が異なります。Safari だと全て sRGB 扱いされるので全部同じに見えるはずです。ただしカラーマネジメントが有効かどうかの判定を入れてないので、カラーマネジメントに対応してないシステムでも全部同じになっています。

一番下の色が JS で CSS のルールを書きかえて sRGB にしたものです。

やっていること

要は使う色をあらかじめ sRGB プロファイルの PNG に描いておき、この画像のレンダリング結果を canvas に drawImage して、getPixelData を行うとディスプレイプロファイルが適用されたRGB値を取得することができるので、これを動的に CSS の色として適用すれば sRGB にできます。

sRGB の画像を canvas に描くってところがポイントです。

自動的にCSSから色を抽出して sRGB を適用する

が、これは手動でやろうとすると面倒なので、CSSから色を抽出し、動的に sRGB PNG を作ってRGB値を変換してやるというのをやってみました。実用的かというと実用的ではないんですが、できそうですねってところです。

1. CSS から色を抽出 (cssRules から)
2. canvas に全部の色を描く
3. canvas から toDataURL で PNG を得る
4. この PNG に sRGB プロファイルを埋めこむ
5. img 要素で読みこませる
6. canvas に img 要素を drawImage する
7. canvas の色を読む
8. CSS に色を書き戻す

という手順でやります。

document.styleSheets の内容を書きかえているので、要素個別に書かれたスタイルについては対応できてません。

CSS の色を抽出

雑に以下のようにしました。当然完璧ではありませんが…

function scanStyleSheetColors (cb) {
	for (var i = 0, stylesheet; (stylesheet = document.styleSheets[i]); i++) {
		for (var j = 0, rule; (rule = stylesheet.cssRules[j]); j++) {
			for (var k = 0, name; (name = rule.style[k]); k++) {
				var val = rule.style.getPropertyValue(name);
				if (/rgb\((\d+),\s*(\d+),\s*(\d+)\)/.test(val)) {
					var r = RegExp.$1;
					var g = RegExp.$2;
					var b = RegExp.$2;
					var ret = cb(r, g, b);
					if (ret) {
						var newVal = 'rgb(' + ret.join(',') + ')';
						console.log(rule, name, val, '->', newVal);
						rule.style.setProperty(name, newVal, rule.style.getPropertyPriority(name));
					}
				}
			}
		}
	}
}

canvas に sRGB プロファイルを適用して PNG の data URL 化

// to PNG data URL with sRGB profile
function applyProfile (canvas) {
	function pngChunk (type, data) {
		var LEN_LENGTH = 4
		var LEN_TYPE = 4;
		var LEN_CRC = 4;
		var buf = new ArrayBuffer(LEN_LENGTH + LEN_TYPE + data.length + LEN_CRC);
		var view = new DataView(buf);

		var pos = 0;
		view.setUint32(0, data.length);
		pos += LEN_LENGTH;
		for (var i = 0, len = type.length; i < len; i++) {
			view.setUint8(pos++, type.charCodeAt(i));
		}
		for (var i = 0, len = data.length; i < len; i++) {
			view.setUint8(pos++, data.charCodeAt(i));
		}
		var crc = CRC32.bstr(type + data);
		view.setUint32(pos, crc);

		return String.fromCharCode.apply(null, new Uint8Array(buf));
	}

	var dataURL = canvas.toDataURL('image/png');
	var matched = dataURL.match(/^data:image\/png;base64,(.+)/);
	var base64 = matched[1];
	var png = atob(base64);
	// sRGB with Perceptual (0) rendering intent
	png = png.replace(/(....IDAT)/, pngChunk("sRGB", "\x00") + "$1");
	return 'data:image/png;base64,' + btoa(png);
}

こんなんでできます。やってることは sRGB チャンクを追加してるだけです。PNG は sRGB に関しては ICC プロファイルを埋めこむ必要なく、13バイト追加するだけですみます。

備考

Safari だと drawImage がうまくいかないです。ちゃんと追ってません。Safari はそもそも sRGB なのでやる必要ないです。

短い結論

錐体細胞の感度のうち L錐体 と M錐体 の感度が近いため、RGBのうち特にG(緑)は純粋に緑とはみなせないから。

等色関数とは?

単一波長の光 (例えばレーザーのような) と、混色光 (RGB光) を比較して、どう混色すれば単色光と「同じ」に見えるかを関数化したもの。

人間の目の網膜のうち、色を感じる細胞である錐体細胞は3種類しかない。このため単色光で3つの錐体細胞が受ける刺激値を、3つの波長からなる混色光で再現できるならば、この単色と混色の光は人間の目には同一に見える (区別ができない)。

RGB等色関数とは以下のようなものである。ここでは 1931 CIE RGB 等色関数とした。このときの RGB の波長はそれぞれ 700nm/546.1nm/435.8nm。

一部の領域で R が負の値になることがわかる。これはBやGをどのように混色しても、この波長域の色を再現できず (具体的には彩度が足りない)、単色光のほうにRを足して等色したことを表している。

すなわちマイナスが含まれる領域はRGBで再現できない色となる。

人間の網膜細胞の感度

色を感じる細胞である錐体細胞には、L錐体 (Long=赤) M錐体 (Medium=緑) S錐体 (Short=青) と波長別に3つの種類がある。暗所で働く杆体という細胞もあるが、これは色には関係しないので今回は無視する。

それぞれの錐体にはRGBに波長のピークがあるが、実際の感度では重なりあう領域も大きい。特にL錐体とM錐体はかなりピークが近く、感度も似ている。これは進化の途中で一度M錐体相当のものを失い、再度L錐体から変異する形で獲得しなおしたという経緯があるためといわれている。

RGBの三原色で作り出せない単色光

錐体の感度と、等色関数を並べて、CIE RGB の原色光の波長に線をひいてみた。原色とは前にも書いた通り

• 435.8 nm 青
• 546.1 nm 緑
• 700 nm 赤

青と緑の混合色で青緑の単色光を作ろうとしても彩度が足りないので再現ができないのはなぜか?

LMS のうち L錐体 と M錐体は感度ピークが近いことから、原色の緑とした 546.1nm の単色光は実は M錐体だけではなく、 L 錐体も反応させてしまう。例えば 500nm の単色光で のL 錐体での感度よりも、546.1nm でのL錐体の感度のほうが高いため、錐体への赤みの刺激が相対的に多くなり、純粋に青緑の色ではなくなってしまう。すなわち彩度が下がる。

LMS Fundamentals のグラフ 546.1nm のL錐体の感度は、500nm のときのL錐体の感度よりも大きい (赤みが強い)。

言い換えると、536.1nm は純粋にM錐体を刺激できるような「緑の光」ではないため、これを青と混色しても高彩度の青〜緑は再現できない。

青〜緑の波長領域のL錐体の感度が、546.1nmでのL錐体の感度よりも低い場合、その波長は青と緑の混色光では再現できないことになり、Rは負の値をとる。

ref

• Wikimedia の錐体反応グラフ
• 1931 CIE RGB / CIE XYZ に詳しい説明
• 等色関数を求めう実験の説明 色の客観的な表現と伝達 （その４）｜光と色の話｜WEB連載｜テクニカルガイド｜画像処理用照明｜製品紹介｜シーシーエス株式会社
• 錐体細胞の感度データやXYZ等色関数のデータ元 http://www.cvrl.org/
  • LMS Fundamentals