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 . 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

История и развитие

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. 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. 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.

Дизайн

Геометрия

Кубооктаэдр .

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.

Значения координат

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)

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)

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)

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

Кубооктаэдрическую структуру цветного тела OSA-UCS можно геометрически разделить на 9 плоскостей, известных как плоскости спайности . Эти 9 плоскостей расщепления определяются как:

• 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

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:

$\Delta UCS={\sqrt {({\sqrt {2}}L_{2}-{\sqrt {2}}L_{1})^{2}+(j_{2}-j_{1})^{2}+(g_{2}-g_{1})^{2}}}={\sqrt {2\Delta L^{2}+\Delta j^{2}+\Delta g^{2}}}$

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.

Преобразования цвета

CIEXYZ в OSA-UCS

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 :

$K=4.4934x^{2}+4.3034y^{2}-4.276xy-1.3744x-2.5643y+1.8103$

Затем определите модифицированную светоотражающую способность:

$Y_{0}=K\times Y$

Затем рассчитайте коэффициент модификации яркости и цветности :

$L'=5.9(Y_{0}^{1/3}-{\frac {2}{3}}+0.042(Y_{0}-30)^{1/3})$ (данный как $L$ в оригинальной статье )

$L={\frac {1}{\sqrt {2}}}(L'-14.3993)$

$C={\frac {L'}{5.9(Y_{0}^{1/3}-{\frac {2}{3}})}}=1+{\frac {0.042(Y_{0}-30)^{1/3}}{Y_{0}^{1/3}-{\frac {2}{3}}}}$

Преобразуйте значения XYZ в RGB с помощью линейного матричного преобразования:

${\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}0.7990&0.4194&-0.1648\\-0.4493&1.3265&0.0927\\-0.1149&0.3394&0.7170\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}X\\Y\\Z\end{bmatrix}}$

Наконец, вычислите a и b :

$a=-13.7R^{1/3}+17.7G^{1/3}-4B^{1/3}$

$b=1.7R^{1/3}+8G^{1/3}-9.7B^{1/3}$

и умножьте их на C, чтобы получить OSA-UCS g и j :

$g=C\times a$

$j=C\times b$

OSA-UCS в CIEXYZ

Хотя преобразования в закрытой форме из OSA-UCS в CIEXYZ не существует, были написаны численные решатели, в том числе основанные на методе Ньютона-Рафсона. и еще один, основанный на искусственной нейронной сети .

См. также

• Цветовая модель
• Оптическое общество
• ЦИЕКСИЗ
• СИЭЛАБ
• СИЕЛУВ
• Дэвид МакАдам