Эллипс МакАдама

При изучении цветового зрения эллипс Макадама — это примерно область на диаграмме цветности , которая содержит все цвета, которые неотличимы для среднего человеческого глаза от цвета в центре эллипса. В частности, это стандартное отклонение ряда экспериментальных совпадений цветов с центральным цветом. Предполагая двумерное нормальное распределение этих точек соответствия, эллипс МакАдама, таким образом, содержит около 39% точек соответствия цвета. Эллипс МакАдама 2X будет содержать около 86% точек соответствия, а эллипс МакАдама 3X будет содержать около 99% точек соответствия. Едва заметные различия в цветности обычно принимают за эллипс Макадама 3X. ^[1] Стандартное отклонение цвета в светодиодном освещении использует отклонения относительно эллипсов МакАдама для описания точности цвета источника света. ^[2]

История

При изучении цветовосприятия важно разработать такой метод определения того или иного цвета , позволяющий отличить его от всех других цветов. Было обнаружено, что для определения определенного цвета необходимы три величины. Относительное количество красного, зеленого и синего в цвете будет служить для полного определения этого цвета. К этому вопросу впервые подошли ряд исследователей в 1930-х годах, и их результаты были формализованы в спецификации цветового пространства CIE XYZ .

Понятие цветового пространства аналогичным образом можно использовать для определения того, насколько далек один цвет от другого. Именно этот вопрос рассматривался исследователями, начиная с Гельмгольца и Шрёдингера , ^[3] и позже в промышленных применениях, ^[4] но эксперименты Райта и Питта, ^[5] и Дэвид МакАдам предоставил столь необходимую эмпирическую поддержку.

Процедура

МакАдам поставил эксперимент, в котором обученный наблюдатель видел два разных цвета при фиксированной яркости около 48 кд/м. ². Один из цветов («тестовый» цвет) был фиксированным, а другой регулировался наблюдателем, и наблюдателю предлагалось корректировать этот цвет до тех пор, пока он не будет соответствовать тестовому цвету. Это совпадение, конечно, не было идеальным, поскольку человеческий глаз, как и любой другой инструмент, имеет ограниченную точность. Однако Макадам обнаружил, что стандартное отклонение совпадений, сделанных наблюдателем, на диаграмме цветности CIE 1931 года представляло собой эллипс . Измерения были проведены в 25 точках диаграммы цветности и было обнаружено, что размер и ориентация эллипсов на диаграмме широко варьируются в зависимости от тестового цвета. ^[6] Эти 25 эллипсов, измеренные МакАдамом для конкретного наблюдателя, показаны на диаграмме цветности выше.

Расширение до трех измерений

Более общая концепция - это концепция «эллипсоидов дискриминации» во всем трехмерном цветовом пространстве, которая включает в себя способность наблюдателя различать две разные яркости одного и того же цвета. ^[7] Такие измерения были проведены, в частности, Брауном и МакАдамом в 1949 г. ^[8] Дэвидсон в 1951 году, ^[9] Браун в 1957 году, ^[10] и Выжецкого и Филдера в 1971 году. ^[11] Было обнаружено, что эллипсоиды дискриминации дают относительно неизменные эллипсы дискриминации в пространстве цветности для яркостей от 3 до 30 кд/м. ². ^[8]

Зависимость от эксцентриситета

Первоначальный эксперимент, проведенный МакАдамом, ограничил поле зрения 2°. ^[1] по сути, дает оценку эллипса при фовеальном зрении. В недавней работе изучалась зависимость распознавания цвета от эксцентриситета с использованием устройства виртуальной реальности . ^[12] Неудивительно, что эллипсы дискриминации увеличиваются в размерах по мере увеличения эксцентриситета, поскольку острота зрения человека резко падает с эксцентриситетом. В ходе исследования также создается вычислительная модель, которая предсказывает форму эллипса с учетом тестового цвета и эксцентриситета. Затем вычислительная модель используется для разумной настройки цветов пикселей в конвейере рендеринга для экономии энергии дисплея, поскольку мощность OLED сильно коррелирует с цветом. Показано, что можно сэкономить до 20% динамической мощности дисплея без ущерба для качества восприятия.

Эффекты в теории цвета

Результаты МакАдама подтвердили более ранние подозрения о том, что цветовую разницу можно измерить с помощью метрики в пространстве цветности. Был предпринят ряд попыток определить цветовое пространство, которое не было бы столь искаженным, как пространство CIE XYZ. ^[13] Наиболее заметными из них являются цветовые пространства CIELUV и CIELAB . Хотя оба этих пространства менее искажены, чем пространство CIE XYZ, они не полностью свободны от искажений. Это означает, что эллипсы Макадама в этих пространствах становятся почти (но не совсем) круглыми.

Используя информационную метрику Фишера , da Fonseca et al. ^[14] исследовали степень, в которой эллипсы МакАдама могут быть получены из функций ответа фоторецепторов сетчатки. Было продемонстрировано, что свойства поглощения фоторецепторов объясняют ≈ 87% различий в способности человека различать цвета, как это было проверено в предыдущих поведенческих экспериментах.

См. также

Метрический тензор
Индикатриса Тиссо , используемая для характеристики искажений в картографических проекциях.
Расстояние Махаланобиса с использованием ковариации для создания метрики

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Макадам, Дэвид Льюис (май 1942 г.). «Визуальная чувствительность к цветовым различиям при дневном свете» (аннотация) . ДЖОСА . 32 (5): 247–274. Бибкод : 1942JOSA...32..247M . дои : 10.1364/JOSA.32.000247 .
^ «Говорящая фотометрия – разница в цвете» . Фотометрическое тестирование . Проверено 26 марта 2017 г.
^ Кюни, Рольф Г. (март 2003 г.). «6. Историческое развитие цветового пространства и формул цветового различия». Цветовое пространство и его подразделения . Нью-Йорк: Уайли. стр. 204–270. дои : 10.1002/0471432261.ch6 . ISBN 978-0-471-32670-0 .
^ Джадд, Дин Б. (июль 1939 г.). «Спецификация допусков цвета в Национальном бюро стандартов». Американский журнал психологии . 52 (3). Американский журнал психологии, Vol. 52, № 3: 418–428. дои : 10.2307/1416753 . JSTOR 1416753 .
^ Райт, Уильям Дэвид; Питт, FHG (май 1934 г.). «Дискриминация оттенков при нормальном цветовом зрении». Труды Физического общества . 46 (3): 459–473. Бибкод : 1934PPS....46..459W . дои : 10.1088/0959-5309/46/3/317 .
^ Вуд, Майк (2010). «Эллипсы Макадама» (PDF) . «Из леса» Майка Вуда . Проверено 30 апреля 2024 г.
^ Гюнтер Выжецкий и Уолтер Стэнли Стайлз, Наука о цвете: концепции и методы, количественные данные и формулы (2-е издание), Wiley-Interscience. (28 июля 2000 г.). ISBN 0-471-39918-3
^ Jump up to: ^а ^б Браун, Уолтер Р.Дж.; МакАдам, Дэвид Л. (октябрь 1949 г.). «Визуальная чувствительность к комбинированным различиям цветности и яркости» (аннотация) . ДЖОСА . 39 (10): 808–834. Бибкод : 1949JOSA...39..808B . дои : 10.1364/JOSA.39.000808 . ПМИД 18142394 .
^ Дэвидсон, Хью Р. (декабрь 1951 г.). «Расчет цветовых различий по эллипсоидам зрительной чувствительности» (аннотация) . ДЖОСА . 41 (12): 1052–1056. Бибкод : 1951JOSA...41.1052D . дои : 10.1364/JOSA.41.001052 .
^ Браун, Уолтер Р.Дж. (февраль 1957 г.). «Цветовая дискриминация двенадцати наблюдателей» (аннотация) . ДЖОСА . 47 (2): 137–143. Бибкод : 1957JOSA...47..137B . дои : 10.1364/JOSA.47.000137 . ПМИД 13406654 .
^ Выжецкий, Гюнтер; Филдер, GH (сентябрь 1971 г.). «Новые эллипсы сопоставления цветов» (аннотация) . ДЖОСА . 61 (9): 1135–1152. Бибкод : 1971JOSA...61.1135W . дои : 10.1364/JOSA.61.001135 . ПМИД 5121883 .
^ Дуинхарджав, Будмонде; Чен, Кеннет; Тьяги, Абхишек; Он, Цзяи; Чжу, Юхао; Сунь, Ци (2022). «Снижение энергопотребления дисплея с учетом цветовосприятия для виртуальной реальности» . Транзакции ACM с графикой . 41 (6): 1–16. arXiv : 2209.07610 . дои : 10.1145/3550454.3555473 . S2CID 252355104 .
^ Гравесен, Йенс (ноябрь 2015 г.). «Метрика цветового пространства» (PDF) . Графические модели . 82 : 77–86. дои : 10.1016/j.gmod.2015.06.005 . Проверено 28 ноября 2023 г.
^ да Фонсека, Мария; Саменго, Инес (1 декабря 2016 г.). «Вывод способности человека к цветовому различению из теоретико-информационного представления о расстоянии в цветовом пространстве». Нейронные вычисления . 28 (12): 2628–2655. arXiv : 1611.07272 . дои : 10.1162/NECO_a_00903 . ПМИД 27764598 .

Внешние ссылки

Эллипсы МакАдама, построенные с помощью пакета Python «наука о цвете»: в CIE 1960 UCS ; в CIE 1976 UCS .

[daylight-1] Jump up to: ^а ^б ^с Макадам, Дэвид Льюис (май 1942 г.). «Визуальная чувствительность к цветовым различиям при дневном свете» (аннотация) . ДЖОСА . 32 (5): 247–274. Бибкод : 1942JOSA...32..247M . дои : 10.1364/JOSA.32.000247 .

[2] «Говорящая фотометрия – разница в цвете» . Фотометрическое тестирование . Проверено 26 марта 2017 г.

[3] Кюни, Рольф Г. (март 2003 г.). «6. Историческое развитие цветового пространства и формул цветового различия». Цветовое пространство и его подразделения . Нью-Йорк: Уайли. стр. 204–270. дои : 10.1002/0471432261.ch6 . ISBN 978-0-471-32670-0 .

[4] Джадд, Дин Б. (июль 1939 г.). «Спецификация допусков цвета в Национальном бюро стандартов». Американский журнал психологии . 52 (3). Американский журнал психологии, Vol. 52, № 3: 418–428. дои : 10.2307/1416753 . JSTOR 1416753 .

[5] Райт, Уильям Дэвид; Питт, FHG (май 1934 г.). «Дискриминация оттенков при нормальном цветовом зрении». Труды Физического общества . 46 (3): 459–473. Бибкод : 1934PPS....46..459W . дои : 10.1088/0959-5309/46/3/317 .

[6] Вуд, Майк (2010). «Эллипсы Макадама» (PDF) . «Из леса» Майка Вуда . Проверено 30 апреля 2024 г.

[7] Гюнтер Выжецкий и Уолтер Стэнли Стайлз, Наука о цвете: концепции и методы, количественные данные и формулы (2-е издание), Wiley-Interscience. (28 июля 2000 г.). ISBN 0-471-39918-3

[ba49-8] Jump up to: ^а ^б Браун, Уолтер Р.Дж.; МакАдам, Дэвид Л. (октябрь 1949 г.). «Визуальная чувствительность к комбинированным различиям цветности и яркости» (аннотация) . ДЖОСА . 39 (10): 808–834. Бибкод : 1949JOSA...39..808B . дои : 10.1364/JOSA.39.000808 . ПМИД 18142394 .

[9] Дэвидсон, Хью Р. (декабрь 1951 г.). «Расчет цветовых различий по эллипсоидам зрительной чувствительности» (аннотация) . ДЖОСА . 41 (12): 1052–1056. Бибкод : 1951JOSA...41.1052D . дои : 10.1364/JOSA.41.001052 .

[10] Браун, Уолтер Р.Дж. (февраль 1957 г.). «Цветовая дискриминация двенадцати наблюдателей» (аннотация) . ДЖОСА . 47 (2): 137–143. Бибкод : 1957JOSA...47..137B . дои : 10.1364/JOSA.47.000137 . ПМИД 13406654 .

[11] Выжецкий, Гюнтер; Филдер, GH (сентябрь 1971 г.). «Новые эллипсы сопоставления цветов» (аннотация) . ДЖОСА . 61 (9): 1135–1152. Бибкод : 1971JOSA...61.1135W . дои : 10.1364/JOSA.61.001135 . ПМИД 5121883 .

[12] Дуинхарджав, Будмонде; Чен, Кеннет; Тьяги, Абхишек; Он, Цзяи; Чжу, Юхао; Сунь, Ци (2022). «Снижение энергопотребления дисплея с учетом цветовосприятия для виртуальной реальности» . Транзакции ACM с графикой . 41 (6): 1–16. arXiv : 2209.07610 . дои : 10.1145/3550454.3555473 . S2CID 252355104 .

[Gravesen2015-13] Гравесен, Йенс (ноябрь 2015 г.). «Метрика цветового пространства» (PDF) . Графические модели . 82 : 77–86. дои : 10.1016/j.gmod.2015.06.005 . Проверено 28 ноября 2023 г.

[Fonseca2016-14] да Фонсека, Мария; Саменго, Инес (1 декабря 2016 г.). «Вывод способности человека к цветовому различению из теоретико-информационного представления о расстоянии в цветовом пространстве». Нейронные вычисления . 28 (12): 2628–2655. arXiv : 1611.07272 . дои : 10.1162/NECO_a_00903 . ПМИД 27764598 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]