Цвет внешнего вида модели

Модель внешнего вида цвета ( CAM ) — это математическая модель, целью которой является описание аспектов восприятия человека цвета , то есть условий просмотра, при которых внешний вид цвета не соответствует соответствующему физическому измерению источника стимула. (Напротив, цветовая модель определяет координатное пространство для описания цветов, например цветовые модели RGB и CMYK .)

Единообразное цветовое пространство ( UCS ) — это цветовая модель, которая стремится сделать атрибуты формирования цвета воспринимаемо однородными, т. е. одинаковое пространственное расстояние между двумя цветами равняется одинаковой величине воспринимаемой цветовой разницы. CAM в фиксированных условиях просмотра дает ПСК; ПСК с моделированием переменных условий наблюдения приводит к CAM. ПСК без такого моделирования все еще можно использовать в качестве элементарной CAM.

Фон

Внешний вид цвета

Цвет зарождается в сознании наблюдателя; «объективно» существует только спектральное распределение мощности света, попадающего в глаза. В этом смысле любое восприятие цвета субъективно. Тем не менее, были предприняты успешные попытки количественно сопоставить распределение спектральной мощности света с сенсорной реакцией человека. В 1931 году с помощью психофизических измерений Международная комиссия по освещению (CIE) создала цветовое пространство XYZ. ^{[ 1 ]} который успешно моделирует цветовое зрение человека на этом базовом сенсорном уровне.

Однако цветовая модель XYZ предполагает определенные условия просмотра (такие как локус стимуляции сетчатки, уровень яркости света, попадающего в глаза, фон позади наблюдаемого объекта и уровень яркости окружающего света). Только если все эти условия останутся постоянными, два идентичных стимула с одинаковыми значениями тристимула XYZ создадут идентичное цветовое восприятие для человека-наблюдателя. Если некоторые условия изменяются в одном случае, два идентичных стимула с одинаковыми значениями тристимула XYZ будут создавать разные цветовые проявления (и наоборот: два разных стимула с разными значениями тристимула XYZ могут создавать идентичные цветовые проявления).

Следовательно, если условия просмотра различаются, цветовой модели XYZ недостаточно, и для моделирования человеческого восприятия цвета требуется модель цветового восприятия.

Параметры внешнего вида цвета

Основная проблема любой модели внешнего вида цвета заключается в том, что человеческое восприятие цвета работает не с точки зрения трехцветных значений XYZ, а с точки зрения параметров внешнего вида ( оттенок , яркость , яркость , цветность, красочность и насыщенность ). Таким образом, любая модель внешнего вида цвета должна обеспечивать преобразования (которые учитывают условия просмотра) из значений тристимула XYZ в эти параметры внешнего вида (по крайней мере, оттенок, яркость и цветность).

Цветовые явления

В этом разделе описываются некоторые явления цветового восприятия, с которыми пытаются справиться модели цветового восприятия.

Хроматическая адаптация

Хроматическая адаптация описывает способность человеческого восприятия цвета абстрагироваться от точки белого (или цветовой температуры ) освещающего источника света при наблюдении отражающего объекта. Для человеческого глаза лист белой бумаги выглядит белым независимо от того, голубоватый он или желтоватый свет. Это самый основной и самый важный из всех явлений цветового восприятия, и поэтому преобразование хроматической адаптации (CAT), которое пытается имитировать это поведение, является центральным компонентом любой модели цветового восприятия.

Это позволяет легко различать простые цветовые модели, основанные на трехцветных стимулах, и модели внешнего вида цвета. Простая цветовая модель, основанная на трехцветных стимулах, игнорирует белую точку источника света, когда она описывает цвет поверхности освещенного объекта; Если изменяется точка белого источника света, меняется и цвет поверхности, как сообщает простая цветовая модель на основе трехцветных цветов. Напротив, модель цветового восприятия учитывает белую точку источника света (именно поэтому модель цветового восприятия требует этого значения для своих расчетов); если точка белого источника света изменяется, цвет поверхности, указанный в модели цветового восприятия, остается прежним.

Хроматическая адаптация является ярким примером случая, когда два разных стимула с разными значениями тристимула XYZ создают идентичный цветовой вид . Если цветовая температура источника освещения меняется, меняется и спектральное распределение мощности и, следовательно, трехцветные значения XYZ света, отраженного от белой бумаги; цвета однако внешний вид остается прежним (белый).

Внешний вид оттенка

Несколько эффектов меняют восприятие цвета человеком-наблюдателем:

Сдвиг оттенка Безольда-Брюке : оттенок монохроматического света меняется в зависимости от яркости .
Эффект Абни : оттенок монохроматического света меняется с добавлением белого света (который, как ожидается, является нейтральным по цвету).

Контрастный внешний вид

Несколько эффектов меняют восприятие контраста человеком-наблюдателем:

Эффект Стивенса: контраст увеличивается с яркостью.
Эффект Бартлсона-Бренемана: контрастность изображения (эмиссионных изображений, таких как изображения на ЖК-дисплее) увеличивается с яркостью окружающего освещения.

Красочность внешнего вида

Существует эффект, изменяющий восприятие красочности человеком-наблюдателем:

Эффект охоты : красочность увеличивается с яркостью.

Яркость внешнего вида

Существует эффект, изменяющий восприятие яркости человеком-наблюдателем:

Эффект Гельмгольца-Кольрауша : яркость увеличивается с насыщением. Не моделируется CIECAM02.
Эффекты контрастного внешнего вида (см. выше), смоделированные CIECAM02.

Пространственные явления

Пространственные явления влияют на цвета только в определенном месте изображения, поскольку человеческий мозг интерпретирует это место определенным контекстуальным образом (например, как тень вместо серого цвета). Эти явления также известны как оптические иллюзии . Из-за их контекстуальности их особенно трудно моделировать; Модели цветового представления, которые пытаются сделать это, называются моделями цветового представления изображения (iCAM) .

Цвет внешнего вида моделей

Поскольку параметры цветопередачи и явления цветопередачи многочисленны, а задача сложна, не существует единой универсально применимой модели цветовоспроизведения; вместо этого используются различные модели.

В этом разделе перечислены некоторые используемые модели цветового оформления. Преобразования хроматической адаптации для некоторых из этих моделей перечислены в цветовом пространстве LMS .

СИЭЛАБ

В 1976 году CIE намеревался заменить многие существующие несовместимые модели цветового различия новой универсальной моделью цветового различия. Они попытались достичь этой цели, создав единообразное по восприятию цветовое пространство (UCS), то есть цветовое пространство, в котором одинаковое пространственное расстояние между двумя цветами равняется одинаковой величине воспринимаемой цветовой разницы. Хотя им это удалось лишь частично, тем самым они создали цветовое пространство CIELAB («L*a*b*»), которое обладало всеми необходимыми функциями, чтобы стать первой моделью цветового представления. Хотя CIELAB представляет собой очень элементарную модель цветового представления, она является одной из наиболее широко используемых, поскольку стала одним из строительных блоков управления цветом с помощью профилей ICC . Таким образом, он практически вездесущ в цифровых изображениях.

Одним из ограничений CIELAB является то, что он не предлагает полноценной хроматической адаптации, поскольку метод преобразования фон Криса выполняется непосредственно в цветовом пространстве XYZ (часто называемое «неправильным преобразованием фон Криса»), вместо преобразования в цветовое пространство XYZ. сначала цветовое пространство LMS для более точных результатов. Профили ICC обходят этот недостаток за счет использования матрицы преобразования Брэдфорда в цветовое пространство LMS (которое впервые появилось в модели цветового оформления LLAB ) в сочетании с CIELAB.

Известно, что из-за «неправильного» преобразования CIELAB плохо работает при использовании неэталонной точки белого, что делает его плохим CAM даже для ограниченных входных данных. Неправильное преобразование также, по-видимому, является причиной неправильного синего оттенка, который при изменении L переходит в фиолетовый, что также делает его неидеальной ПСК.

Наятани и др. модель

Наятани и др. Модель цветового внешнего вида фокусируется на светотехнике и свойствах цветопередачи источников света.

Модель охоты

Модель цветового оформления Ханта ориентирована на воспроизведение цветного изображения (ее создатель работал в исследовательских лабораториях Kodak ). Разработка началась уже в 1980-х годах, и к 1995 году модель стала очень сложной (включая функции, которые не предлагает другая модель цветового внешнего вида, например, включение реакций палочек ) и позволила предсказать широкий спектр визуальных явлений. Она оказала очень существенное влияние на CIECAM02 , но из-за своей сложности сама модель Ханта сложна в использовании.

РЛАБ

RLAB пытается улучшить существенные ограничения CIELAB, уделяя особое внимание воспроизведению изображений. Он хорошо справляется с этой задачей и прост в использовании, но недостаточно комплексен для других приложений.

В отличие от CIELAB, RLAB использует правильный шаг фон Криса. Это также позволяет настраивать степень адаптации, позволяя настраивать D. значение «Дисконтирование источника света» по-прежнему можно использовать, используя фиксированное значение 1,0. ^{[ 2 ]}

LLAB

LLAB похож на RLAB , также пытается оставаться простым, но, кроме того, пытается быть более всеобъемлющим, чем RLAB. В конце концов, он заменил некоторую простоту на полноту, но все еще не был полностью всеобъемлющим. Поскольку вскоре после этого был опубликован документ CIECAM97 , LLAB так и не получил широкого распространения.

CIECAM97s

Начав в 1997 году разработку моделей цветового оформления с помощью CIELAB , CIE захотела продолжить разработку комплексной модели цветового оформления. Результатом стала CIECAM97, которая была всеобъемлющей, но в то же время сложной и частично трудной в использовании. Она получила широкое признание как стандартная модель цветового оформления, пока не была опубликована CIECAM02 .

ИПТ

Эбнер и Фэйрчайлд обратились к проблеме непостоянных линий оттенка в своем цветовом пространстве, получившем название IPT . ^{[ 3 ]} Цветовое пространство IPT преобразует D65 -адаптированные данные XYZ (XD65, YD65, ZD65) в данные отклика длинного, среднего и короткого конуса (LMS), используя адаптированную форму матрицы Ханта-Пойнтера-Эстевеса (M _HPE(D65) ). ^{[ 4 ]}

Модель цветового представления IPT превосходно обеспечивает формулировку оттенка, в которой постоянное значение оттенка равно постоянному воспринимаемому оттенку, независимому от значений яркости и насыщенности (что является общим идеалом для любой модели цветового представления, но его трудно достичь). Поэтому он хорошо подходит для реализации сопоставления гаммы .

ICtCp

ITU-R BT.2100 включает цветовое пространство под названием ICtCp , которое улучшает исходный IPT за счет исследования более высоких динамических характеристик. диапазон и более широкий цветовой охват. ^{[ 5 ]} ICtCp можно преобразовать в приблизительно однородное цветовое пространство, масштабируя Ct на 0,5. Это преобразованное цветовое пространство является основой Rec. 2124 показатель цветового различия широкой гаммы ΔE _ITP . ^{[ 6 ]}

CIECAM02

После успеха CIECAM97 CIE разработал CIECAM02 в качестве его преемника и опубликовал его в 2002 году. Он работает лучше и в то же время проще. Помимо элементарной модели CIELAB , CIECAM02 наиболее близок к согласованному на международном уровне «стандарту» для (комплексной) модели цветового оформления.

И CIECAM02, и CIECAM16 имеют некоторые нежелательные числовые свойства при реализации в соответствии с буквой спецификации. ^{[ 7 ]}

iCAM06

iCAM06 — это модель цветового оформления изображения . Таким образом, он обрабатывает каждый пиксель изображения не отдельно, а в контексте всего изображения. Это позволяет ему учитывать такие параметры пространственного представления цвета, как контраст, что делает его хорошо подходящим для изображений HDR . Это также первый шаг к решению проблем пространственных явлений .

САМ16

CAM16 является преемником CIECAM02 с различными исправлениями и улучшениями. Он также поставляется с цветовым пространством CAM16-UCS. Он публикуется рабочей группой CIE, но не является стандартом CIE. ^{[ 8 ]} Стандарт CIECAM16 был выпущен в 2022 году и немного отличается. ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

CAM16 используется в цветовой системе Material Design в цилиндрической версии под названием «HCT» (оттенок, цветность, тон). Значения оттенка и цветности идентичны CAM16. Значение «тона» — CIELAB L*. ^{[ 11 ]}

ОКЛаб

UCS 2020 года разработан для цветов обычного динамического диапазона. Та же структура, что и у CIELAB, но с улучшенными данными (выходные данные CAM16 для яркости и цветности; данные IPT для оттенка). Предполагалось, что его будет легко реализовать и использовать (особенно из sRGB), как и CIELAB и IPT, но с улучшениями для единообразия. ^{[ 12 ]}

По состоянию на сентябрь 2023 года он является частью проекта цвета CSS 4-го уровня. ^{[ 13 ]} и поддерживается последними версиями всех основных браузеров. ^{[ 14 ]}

Другие модели

ОСА-UCS: ПСК 1947 года с в целом хорошими свойствами и преобразованием из CIEXYZ, определенным в 1974 году. Однако преобразование в CIEXYZ не имеет выражения в закрытой форме, что затрудняет его использование на практике.
СРЛАБ2: Модификация CIELAB 2009 года в духе RLAB (с дисконтированием источника света). Использует матрицу хроматической адаптации CIECAM02 для устранения проблемы синего оттенка. ^{[ 15 ]}
ДжзАзБз: UCS 2017 года, разработанный для цвета HDR. Имеет J (светлость) и две цветности. ^{[ 16 ]}
XYB: Семейство UCS, используемое в Guetzli и JPEG XL , основной целью которого является сжатие. Лучшая однородность, чем CIELAB. ^{[ 15 ]}

Примечания

^ относится к цветовой модели и цветовому пространству «XYZ» одновременно , поскольку цветовое пространство XYZ — единственное цветовое пространство, которое использует цветовую модель XYZ. Это отличается, например, от цветовой модели RGB, которую используют многие цветовые пространства (например, sRGB или Adobe RGB (1998) ).
^ «Модель RLAB». Цвет Внешний вид Модели . 2013. С. 243–255. дои : 10.1002/9781118653128.ch13 . ISBN 9781119967033 .
^ Эбнер; Fairchild (1998), Разработка и тестирование цветового пространства с улучшенной однородностью оттенков , Proc. 6-я конференция IS&T по цветным изображениям, Скоттсдейл, Аризона, стр. 8–13. {{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Эдж, Кристофер. «Патент США 8,437,053, отображение гаммы с использованием цветового пространства, сохраняющего оттенки» . Проверено 9 февраля 2016 г.
^ Введение ICtCp (PDF) , 2016 г.
^ «Рекомендация ITU-R BT.2124-0 Объективная метрика для оценки потенциальной видимости цветовых различий на телевидении» (PDF) . Январь 2019.
^ Шлёмер, Нико (2018). Алгоритмические улучшения для моделей цветового оформления CIECAM02 и CAM16 . arXiv : 1802.06067 .
^ Ли, Чанджун; Ли, Чжицян; Ван, Чжифэн; Сюй, Ян; Луо, Мин Ронье; Цуй, Гуйхуа; Мельгоса, Мануэль; Брилл, Майкл Х.; Пойнтер, Майкл (декабрь 2017 г.). «Комплексные цветовые решения: CAM16, CAT16 и CAM16-UCS». Исследование и применение цвета . 42 (6): 703–718. дои : 10.1002/col.22131 .
^ «Модель цветового оформления CIE 2016 для систем управления цветом: CIECAM16 | CIE» . cie.co.at. Проверено 16 сентября 2022 г.
^ «PR: Реализовать поддержку модели внешнего вида цвета «CIECAM16». автор KelSolaar · Запрос на извлечение № 1015 · цветоведение/цвет» . Гитхаб . Проверено 16 сентября 2022 г.
^ О'Лири, Джеймс. «Наука цвета и дизайна» . Материальный дизайн . исходный код
^ Оттоссон, Бьёрн. «Перцептивное цветовое пространство для обработки изображений» .
^ «Модуль цвета CSS, уровень 4» . www.w3.org .
^ "oklab() (цветовая модель Oklab)" . Могу ли я использовать ... Проверено 27 сентября 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б Левиен, Раф (18 января 2021 г.). «Интерактивный обзор Оклаба» .
^ Сафдар, Мухаммед; Цуй, Гуйхуа; Ким, Ён Джин; Луо, Мин Ронье (26 июня 2017 г.). «Перцептивно однородное цветовое пространство для сигналов изображения, включая широкий динамический диапазон и широкую гамму» . Оптика Экспресс . 25 (13): 15131–15151. Бибкод : 2017OExpr..2515131S . дои : 10.1364/OE.25.015131 . ПМИД 28788944 .

Ссылки

Фэйрчайлд, Марк Д. (2013). Модели цветового внешнего вида . Серия Wiley-IS&T по науке и технологиям обработки изображений (3-е изд.). Хобокен: Джон Вили и сыновья . ISBN 978-1-119-96703-3 .

[1] относится к цветовой модели и цветовому пространству «XYZ» одновременно , поскольку цветовое пространство XYZ — единственное цветовое пространство, которое использует цветовую модель XYZ. Это отличается, например, от цветовой модели RGB, которую используют многие цветовые пространства (например, sRGB или Adobe RGB (1998) ).

[2] «Модель RLAB». Цвет Внешний вид Модели . 2013. С. 243–255. дои : 10.1002/9781118653128.ch13 . ISBN 9781119967033 .

[3] Эбнер; Fairchild (1998), Разработка и тестирование цветового пространства с улучшенной однородностью оттенков , Proc. 6-я конференция IS&T по цветным изображениям, Скоттсдейл, Аризона, стр. 8–13. {{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

[4] Эдж, Кристофер. «Патент США 8,437,053, отображение гаммы с использованием цветового пространства, сохраняющего оттенки» . Проверено 9 февраля 2016 г.

[5] Введение ICtCp (PDF) , 2016 г.

[6] «Рекомендация ITU-R BT.2124-0 Объективная метрика для оценки потенциальной видимости цветовых различий на телевидении» (PDF) . Январь 2019.

[7] Шлёмер, Нико (2018). Алгоритмические улучшения для моделей цветового оформления CIECAM02 и CAM16 . arXiv : 1802.06067 .

[8] Ли, Чанджун; Ли, Чжицян; Ван, Чжифэн; Сюй, Ян; Луо, Мин Ронье; Цуй, Гуйхуа; Мельгоса, Мануэль; Брилл, Майкл Х.; Пойнтер, Майкл (декабрь 2017 г.). «Комплексные цветовые решения: CAM16, CAT16 и CAM16-UCS». Исследование и применение цвета . 42 (6): 703–718. дои : 10.1002/col.22131 .

[9] «Модель цветового оформления CIE 2016 для систем управления цветом: CIECAM16 | CIE» . cie.co.at. Проверено 16 сентября 2022 г.

[10] «PR: Реализовать поддержку модели внешнего вида цвета «CIECAM16». автор KelSolaar · Запрос на извлечение № 1015 · цветоведение/цвет» . Гитхаб . Проверено 16 сентября 2022 г.

[11] О'Лири, Джеймс. «Наука цвета и дизайна» . Материальный дизайн . исходный код

[12] Оттоссон, Бьёрн. «Перцептивное цветовое пространство для обработки изображений» .

[13] «Модуль цвета CSS, уровень 4» . www.w3.org .

[14] "oklab() (цветовая модель Oklab)" . Могу ли я использовать ... Проверено 27 сентября 2023 г.

[Levien-15] Jump up to: ^а ^б Левиен, Раф (18 января 2021 г.). «Интерактивный обзор Оклаба» .

[16] Сафдар, Мухаммед; Цуй, Гуйхуа; Ким, Ён Джин; Луо, Мин Ронье (26 июня 2017 г.). «Перцептивно однородное цветовое пространство для сигналов изображения, включая широкий динамический диапазон и широкую гамму» . Оптика Экспресс . 25 (13): 15131–15151. Бибкод : 2017OExpr..2515131S . дои : 10.1364/OE.25.015131 . ПМИД 28788944 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

v т и Цветовое пространство
List of color spaces Color models
CAM	CIECAM02 iCAM CAM16 CIECAM16
CIE	XYZ (1931) RGB (1931) YUV (1960) UVW (1964) CIELAB (1976) CIELUV (1976) CIECAM02 CIECAM16
RGB	RGB color spaces sRGB rg chromaticity Adobe Wide-gamut ProPhoto scRGB DCI-P3 Rec. 601 SMPTE 240M/"C" Rec. 709 Rec. 2020 Rec. 2100
Y′UV	YUV PAL YDbDr SECAM YIQ NTSC YCbCr Rec. 601 Rec. 709 Rec. 2020 Rec. 2100 ICtCp Rec. 2100 YPbPr MAC xvYCC YCoCg
Other	CcMmYK CMYK ColorADD Coloroid LMS Hexachrome HSL, HSV HCL Imaginary color Oklab OSA-UCS PCCS RG RYB HWB YJK TSL
Color systems and standards	ACES ANPA Colour Index International CI list of dyes DIC Federal Standard 595 HKS ICC profile ISCC–NBS Munsell NCS Ostwald Pantone RAL list JIS Z8102 [ja]
For the vision capacities of organisms or machines, see Color vision.