科学 Colormap 预设¶

QwtColorMapPreset（qwt::core 模块）提供 22 种知名科学 colormap 预设，涵盖感知均匀色带（viridis、plasma…）、MATLAB 经典色带（jet、hot、cool…）、彩虹色带（rainbow、hsv、turbo）与发散型色带（coolwarm、rdylbu…），名称与 matplotlib / MATLAB 保持一致，可以直接替换既有代码中的色带。2D 光谱图、3D 表面图与颜色条（color bar）共用同一套预设，颜色条的刻度与图案颜色永远由同一个 colormap 决定。

主要功能特性¶

22 种预设：与 matplotlib / MATLAB 同名的科学色带，按名字创建，无需写色标定义
感知均匀：viridis、plasma、cividis 亮度单调、色阶步长均匀，色盲友好且打印安全；inferno、magma 亮度单调，但步长均匀性略逊
发散型色带：coolwarm、rdylbu、rdylgn、spectral，适合含正负号的物理量
随处可用：2D 光谱图、3D 表面、坐标轴颜色条以及直接取色都使用同一工厂函数
可程序化查询：可列出全部预设名、读取色标节点、在名字与枚举之间互转
配套示例：examples/2D/colormap 可交互切换对比，并支持 --screenshot 批量导出效果图

基本使用¶

1. 按名字创建 colormap¶

#include <qwt_colormap.h>

#include <qwt_colormap_preset.h>

// 按名字创建（名字不区分大小写）

std::unique_ptr< QwtLinearColorMap > cmap = QwtColorMapPreset::create("viridis");

create() 返回的是 QwtLinearColorMap 智能指针，其父类 QwtColorMap 提供 rgb(vMin, vMax, value) 取色接口。全部预设名可通过 availablePresets() 查询：

for (const QString& name : QwtColorMapPreset::availablePresets())

    qInfo() << name;   // viridis plasma inferno magma cividis jet hot cool

                       // spring summer autumn winter gray bone copper rainbow

                       // hsv turbo coolwarm rdylbu rdylgn spectral

2. 在 2D 光谱图中使用¶

光谱图的图像与右侧坐标轴的颜色条需要分别设置 colormap（两者独立持有实例）：

QwtPlotSpectrogram* spectrogram = new QwtPlotSpectrogram();

spectrogram->setColorMap(QwtColorMapPreset::create("plasma").release());

spectrogram->attach(plot);

// 右侧坐标轴作为颜色条，与光谱图共用同一个 colormap

QwtScaleWidget* rightAxis = plot->axisWidget(QwtAxis::YRight);

rightAxis->setTitle("Intensity");

rightAxis->setColorBarEnabled(true);

rightAxis->setColorMap(dataInterval, QwtColorMapPreset::create("plasma").release());

plot->setAxisScale(QwtAxis::YRight, dataInterval.minValue(), dataInterval.maxValue());

plot->setAxisVisible(QwtAxis::YRight);

QWT7.3 之前的代码里曾使用 QwtColorMap::rgb(interval, value) 形式，现已统一为 rgb(double vMin, double vMax, double value)。

3. 直接对数据取色¶

不绘图、只想取色时（例如自定义渲染、报表着色），直接调用 rgb()：

const std::unique_ptr< QwtLinearColorMap > cmap = QwtColorMapPreset::create("inferno");

const QRgb color = cmap->rgb(0.0, 100.0, 42.0);   // 值 42 映射到 [0,100] 区间的颜色

4. 在 3D 表面图中使用¶

3D 模块通过 Qwt3DColorMapColor 适配器桥接 core 的 colormap，因此 22 种预设可以直接用于曲面：

Qwt3DTheme theme(Qwt3DTheme::Scientific);

theme.setDataColorPreset("plasma");   // 内部即通过 QwtColorMapPreset 创建色带

theme.apply(plot);

5. 其他查询接口¶

// 枚举与名字互转

QwtColorMapPreset::Preset preset  = QwtColorMapPreset::Viridis;

QString name = QwtColorMapPreset::presetName(preset);          // "viridis"

QwtColorMapPreset::Preset from = QwtColorMapPreset::presetFromName("TURBO");

// 取色标节点（位置, 颜色），可用于自绘颜色条

QVector< QPair< double, QColor > > stops = QwtColorMapPreset::colorStops(QwtColorMapPreset::Jet);

运行示例¶

示例位于：examples/2D/colormap，界面如下：

colormap 示例界面

界面功能：

左侧列表：22 种预设，条目前缀小图标即该色带的渐变外观，点击即切换；
Backdrop：亮色 / 暗色背景切换，用于观察色带在不同底色下的观感；
Color Table：颜色表大小（Smooth / 256 / 1024 / 16384），可观察色带量化产生的色阶（banding）；
Contours：叠加等高线，便于判断等值区域；
Save Screenshots...：选择目录后批量导出全部效果图。

效果图全部渲染在经典 MATLAB peaks 演示场上（一个尖峰旁带深谷的同心波纹场，归一化到 [0, 1]），右侧颜色条显示数值到颜色的映射。

命令行参数：--screenshot¶

示例支持一个命令行参数 --screenshot <目录>，可在无界面环境下把全部预设的效果图导出到指定目录，退出码为 0 表示成功：

1	`./colormap --screenshot ./colormap-shots`

导出内容：

文件	说明
`<预设名>.png` × 22	每种预设一张效果图（1280×800，含数据场、颜色条、坐标轴）
`overview.png`	22 种色带渐变的 2×11 总览图
`colormap.png`	示例程序界面截图

该模式复用界面的窗口系统渲染，导出的文字（标题、刻度、颜色条标签）与窗口中看到的一致；在没有显示器的环境（如无头 Linux CI）中会自动回退到 offscreen 平台，此时图片仍可生成，但文字会退化成方框。显式设置 QT_QPA_PLATFORM 环境变量可覆盖此行为。GUI 上的 Save Screenshots... 按钮与之等价。

22 种预设效果总览¶

下图为 22 种预设的渐变外观（每行由 create("name") 采样绘制，顺序与 availablePresets() 一致）：

22 种 colormap 预设总览

名称	类别	特点	适用场景
`viridis`	顺序·感知均匀	紫-绿-黄，matplotlib 默认	通用首选，论文图表
`plasma`	顺序·感知均匀	紫红-粉-亮黄	强调高值区域
`inferno`	顺序·感知均匀	黑-紫-橙-亮黄	深色背景 / 发光效果
`magma`	顺序·感知均匀	黑-紫-粉-近白	天文、暗背景数据
`cividis`	顺序·感知均匀	蓝-灰-黄	色觉障碍友好、灰度打印
`jet`	顺序·彩虹（MATLAB）	蓝-青-黄-红	兼容旧代码，不推荐新项目
`hot`	顺序·热力	黑-红-黄-白	温度场、热力图
`cool`	顺序	青-品红	数学曲面示意
`spring`	顺序	品红-黄	数学曲面示意
`summer`	顺序	绿系	数学曲面示意
`autumn`	顺序	红-黄	数学曲面示意
`winter`	顺序	蓝-绿	数学曲面示意
`gray`	顺序·无色相	黑-白灰度	打印、灰度文档
`bone`	顺序·无色相	黑-灰-白带蓝调	医学影像风格
`copper`	顺序·单色相	黑-铜褐	地质、金属质感
`rainbow`	循环·彩虹	全色相环	周期性物理量（相位、角度）
`hsv`	循环·HSV	全 HSV 色相环	周期数据的最大值等于最小值
`turbo`	顺序·彩虹改进	Google turbo，与 jet 均匀性相当	需要彩虹观感又要可读性
`coolwarm`	发散	蓝-白-红	含正负号的差值场（距平、误差）
`rdylbu`	发散	红-黄-蓝（ColorBrewer）	距平、海拔填色
`rdylgn`	发散	红-黄-绿（ColorBrewer）	增减方向明确的比率场
`spectral`	发散·多色相	红-黄-绿-蓝	定性区间也易分辨

下面的分类对比图由示例 --screenshot 导出，每张图的数据场完全相同，只有色带不同，方便横向比较。

感知均匀型¶

viridis、plasma、inferno、magma、cividis 的感知亮度单调变化：转灰度后仍是均匀渐变，不会出现"看起来一样深其实差很多"的伪结构，是科研论文的首选。

viridis	plasma

inferno	magma

cividis

MATLAB 经典与单色相型¶

jet 是最广为人知的 MATLAB 默认色带，可以看到它在青-黄过渡处引入了一条肉眼对比较强的假等值线，且灰度化后明暗不再单调，新代码应改用 turbo 或 viridis。hot、cool、spring、summer、autumn、winter、gray、bone、copper 为传统单色相 / 双色相色带，胜在简单直观。

jet	hot	gray

cool	bone	copper

spring	summer	autumn	winter

彩虹系¶

rainbow 与 hsv 的首尾颜色相同，适合周期性数据；turbo 是 Google 给出的均衡彩虹色带，相比 jet 亮度回退略小，但色觉缺陷下的可区分性不如 jet，定量指标互有胜负（评测详见色彩科学技术报告），适合必须使用彩虹观感的场合。

rainbow	hsv	turbo

发散型¶

数据存在"中心值 / 零值 / 中心偏离"时（距平、误差、正负号），使用双端强调、中心浅色的发散色带，可以把"偏离方向"编码成颜色方向。

coolwarm	rdylbu	rdylgn	spectral

选择与避坑¶

顺序型数据用感知均匀色带：缺省选 viridis；想要更醒目的暖色渐变用 plasma；暗色背景用 inferno / magma。
有色相方向的语义时用发散型：例如正负误差用 coolwarm，海平面距平用 rdylbu。
周期性数据用循环色带：rainbow / hsv 首尾同色，注意把数据范围设置为一个完整周期，否则红-红相接处会出现假边界。
避免 jet / rainbow 表达顺序数据：彩虹色带的感知亮度非单调，会在黄-青过渡处制造并不存在的等值线，灰度打印后尤其明显。
打印与灰度场景：选 cividis 或 gray，转灰度后值的大小顺序依然可读。
色觉障碍友好：避开红-绿同时表达大小关系的组合，viridis、cividis、coolwarm 为安全选项。

提示 — 快速自检办法

把图表另存为灰度图（或将 Color Table 切到 gray 预设）再观察一遍：如果灰度变化与数据大小不再一致，说明该色带正在误导读者。

注意事项¶

setColorMap() 转移所有权：传入的 QwtColorMap* 由 item / scale widget 持有并负责释放，因此用 release() 交出智能指针所有权即可，不要把同一个指针同时设置给光谱图和颜色条；示例中为两者分别 create() 了一次。
QwtColorMap::rgb() 的形式是 rgb(double vMin, double vMax, double value)，在 QWT7.3.1 起统一；早期的 rgb(const QwtInterval&, double) 已移除。
预设创建的是 QwtLinearColorMap，默认 RGB 格式（连续插值）；若追求更高的渲染性能，可以用 setColorTableSize(256) 之类的量化色表，代价是可能出现色阶（banding），示例的 Color Table 组合框可以直接观察该效果。

类 / 文件	说明
`QwtColorMapPreset` (`src/core/qwt_colormap_preset.h`)	22 种预设的工厂与查询接口
`QwtLinearColorMap` (`src/core/qwt_colormap.h`)	线性渐变 colormap 实现
`QwtPlotSpectrogram` (`src/plot/qwt_plot_spectrogram.h`)	2D 光谱图 / 热力图
`QwtScaleWidget::setColorMap()` (`src/plot/qwt_scale_widget.h`)	坐标轴颜色条
`Qwt3DColorMapColor` (`src/plot3d/qwt3d_colormap_color.h`)	3D 表面 colormap 桥接
`Qwt3DTheme::setDataColorPreset()` (`src/plot3d/qwt3d_theme.h`)	3D 主题中指定预设