ОСА-UCS
В колориметрии OSA -UCS (Единые цветовые шкалы Оптического общества Америки) — это цветовое пространство, впервые опубликованное в 1947 году и разработанное Комитетом по унифицированным цветовым шкалам Оптического общества Америки . [1] Ранее созданные системы порядка цветов, такие как система цветов Манселла , не могли обеспечить единообразие восприятия во всех направлениях. Комитет решил, что для точного представления однородных цветовых различий в каждом направлении новую форму трехмерной декартовой геометрии . необходимо использовать [1] [2]
История и развитие
[ редактировать ]Разработка OSA-UCS проходила в течение многих лет, с 1947 по 1977 год. разработала первую математическую цветовую модель Вскоре после того, как CIE , Дэвид МакАдам показал, что при выборе цвета на диаграмме цветности CIE нельзя гарантировать, что цвета с одинаковой воспринимаемой цветовой разницей вокруг этого цвета находятся на одинаковом цветовом расстоянии. относительно эталонного цвета. [1] Проще говоря, евклидово расстояние между любыми двумя цветами на диаграмме цветности не может использоваться в качестве единой меры воспринимаемой цветовой разницы. Сразу после этого открытия началась работа по созданию пространства, которое будет вести себя одинаково во всех направлениях цветовых различий.
Начав с образца из 59 цветных плиток с неоднородными цветовыми различиями, OSA попросило 72 наблюдателя оценить цветовые различия между различными образцами плиток. [2] На основе собранных данных были разработаны формулы и определены параметры для создания нового однородного цветового пространства. Они выбрали эталонный наблюдатель под углом 10 градусов и источник света D65, чтобы охарактеризовать однородное пространство и нейтральный серый фон с коэффициентом отражения 30%. В конечном итоге было произведено 558 образцов цвета — 424 полных и 54 полушага — и распространено OSA. [1]
Дизайн
[ редактировать ]Геометрия
[ редактировать ]
Идеальным цветным телом с точками, расположенными на одинаковом расстоянии от центральной точки, является сфера, однако набор сфер не может быть упакован в более крупное тело без промежутков. Геометрия, которую в конечном итоге выбрала OSA, представляет собой ромбоэдрическую решетку на основе кубооктаэдра . Каждая из 12 вершин этого тела находится на одинаковом расстоянии от центра, а также от каждого из своих соседей. Последним шагом к завершению этой геометрии было изменение масштаба вертикальной оси L, чтобы добиться целочисленных координат координат для описания цвета. Единообразие цветового расстояния сохраняется, поскольку масштабируются только размеры по оси, а масштабирование учитывается в формуле цветового расстояния. [1]
Значения координат
[ редактировать ]Тремя перпендикулярными измерениями OSA-UCS являются легкости измерение L , желтое измерение j (желтое/синее измерение противника ) и зеленое измерение g (зеленое/красное измерение противника ).
Легкость (Л)
[ редактировать ]Шкала яркости твердого цвета OSA-UCS варьируется по вертикали примерно от -10 до 8. Яркость UCS 0 соответствует 30% отражающему нейтральному серому фону, выбранному для их образцов, в то время как более светлые оттенки имеют положительные значения, а более темные оттенки имеют отрицательные значения.
Желтый (дж)
[ редактировать ]Жёлтый размер сплошного цвета OSA-UCS проходит горизонтально и перпендикулярно L. размеру Это желто-синее хроматическое измерение, варьирующееся от положительных значений, выглядящих более желтоватыми, до отрицательных значений, выглядящих более голубоватыми. Значение j , равное 0, лежит вдоль нейтральной оси.
Зеленый (г)
[ редактировать ]Зеленый размер OSA-UCS проходит горизонтально, перпендикулярно размерам L и j . Эта зелено-красная хроматическая ось варьируется от более зеленоватых положительных значений до более розоватых отрицательных значений. Опять же, значение g , равное 0, лежит вдоль нейтральной оси (L).
Цветовые группы
[ редактировать ]Кубооктаэдрическую структуру цветного тела OSA-UCS можно геометрически разделить на 9 плоскостей, известных как плоскости спайности . Эти 9 плоскостей расщепления определяются как: [3]
- L — плоскость постоянной L (легкости), проходящая перпендикулярно оси L, где j и g могут принимать любые значения.
- j — плоскость постоянной j (желто-голубой), проходящая перпендикулярно оси j, где L и g могут принимать любые значения.
- g — плоскость постоянного g (красно-зеленого цвета), проходящая перпендикулярно оси g, где L и j могут принимать любые значения.
- L+j — плоскость постоянной L+j, которая проходит параллельно оси g, под углом 35° к оси L и 55° от оси j.
- L−j — плоскость постоянной Lj, которая проходит параллельно оси g, под углом 35° от оси L и 55° от оси j.
- L+g — плоскость постоянной L+g, которая проходит параллельно оси j, под углом 35° от оси L и 55° от оси g.
- L−g — плоскость постоянной Lg, которая проходит параллельно оси g, под углом 35° от оси L и 55° от оси g.
- j+g — плоскость постоянной j+g, проходящая параллельно оси L под углом 45° к осям j и g.
- j−g — плоскость постоянного jg, проходящая параллельно оси L под углом 45° к осям j и g.
Разница в цвете
[ редактировать ]Разница цветов OSA-UCS определяется простым евклидовым расстоянием между двумя цветами в цветовом пространстве, которое учитывает масштабирование, выполняемое по оси L. Формула, используемая для расчета разницы в цвете между цветом 1 и 2:
Из-за конструкции системы разница цвета между двумя соседями в цветовом пространстве OSA-UCS всегда равна 2. Небольшие различия цвета можно точно рассчитать с помощью этой формулы. Однако большие цветовые различия требуют нелинейной коррекции для точности. [1]
Преобразования цвета
[ редактировать ]CIEXYZ в OSA-UCS
[ редактировать ]Чтобы выполнить аналитическое преобразование значения CIEXYZ в OSA-UCS, необходимо выполнить следующие шаги. Во-первых, коэффициент, представляющий эффект Гельмгольца-Кольрауша, должен быть рассчитан по координатам цветности x и y :
Затем определите модифицированную светоотражающую способность:
Затем рассчитайте коэффициент модификации яркости и цветности :
- (данный как в оригинальной статье [4] )
Преобразуйте значения XYZ в RGB с помощью линейного матричного преобразования:
Наконец, вычислите a и b :
и умножьте их на C, чтобы получить OSA-UCS g и j :
OSA-UCS в CIEXYZ
[ редактировать ]Хотя преобразования в закрытой форме из OSA-UCS в CIEXYZ не существует, были написаны численные решатели, в том числе основанные на методе Ньютона-Рафсона. [5] [6] и еще один, основанный на искусственной нейронной сети . [7]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж «BabelColor: Единые цветовые шкалы Оптического общества Америки» (PDF) .
- ^ Jump up to: а б Куени, Рольф Г. (28 ноября 2012 г.). Цвет, Введение в практику и принципы, 3-е издание . Уайли . стр. 100–105. ISBN 978-1-118-17384-8 .
- ^ «Единые цветовые шкалы Оптического общества Америки (OSA-UCS)» .
- ^ МакАдам, Дэвид Л. (1 декабря 1974 г.). «Единые цветовые шкалы» . Журнал Оптического общества Америки . 64 (12): 1695. doi : 10.1364/JOSA.64.001691 . ПМИД 4443840 . Проверено 15 сентября 2015 г.
- ^ Кобаяси, Митуо; Йосики, Кайоко (июнь 2002 г.). Чанг, Роберт; Родригес, Аллан (ред.). «Эффективный алгоритм преобразования OSA-UCS в CIEXYZ». Труды SPIE . 9-й Конгресс Международной ассоциации цвета. 4421 (1): 848. Бибкод : 2002SPIE.4421..848K . дои : 10.1117/12.464524 . S2CID 140549342 .
- ^ Шлёмер, Нико (20 ноября 2019 г.). «О переходе из OSA-UCS в CIEXYZ». arXiv : 1911.08323 [ eess.IV ].
В этой статье вновь рассматривается алгоритм Кобаяси и Йосики для преобразования OSA-UCS в координаты XYZ. Он исправляет некоторые ошибки в задействованных функциях и первоначальных предположениях и показывает, что сотни тысяч координат могут быть преобразованы с полной точностью менее чем за секунду.
- ^ Цао, Р; Трасселл, HJ; Шейми, Р. (1 августа 2013 г.). «Сравнение производительности методов обратного преобразования OSA-UCS и CIEXYZ» . Журнал Оптического общества Америки А. 30 (8): 1508–15. Бибкод : 2013JOSAA..30.1508C . дои : 10.1364/JOSAA.30.001508 . ПМИД 24323208 . Проверено 15 сентября 2015 г.