Относительная яркость

Чтобы узнать о других значениях, см. Яркость (значения) .

Относительная яркость $Y$ следует фотометрическому определению яркости $L$ включая спектральное взвешивание для человеческого зрения, но при этом яркость $L$ является мерой света в таких единицах, как $cd/m^{2}$, относительная яркость $Y$ значения нормализуются как от 0,0 до 1,0 (или от 1 до 100), причем 1,0 (или 100) соответствует теоретическому идеальному отражателю 100% эталонного белого цвета . Как и фотометрическое определение, оно связано с плотностью светового потока в определенном направлении, которая представляет собой плотность лучистого потока, взвешенную по функции светоотдачи. ${\overline {y}}(\lambda )$ стандартного обозревателя CIE.

Использование относительных значений полезно в моделях цвета или внешнего вида, которые описывают восприятие относительно состояния адаптации глаза и эталонного белого цвета. Например, при допечатной подготовке печатных материалов абсолютная яркость света, отражающегося от отпечатка, зависит от конкретного освещения, но модель цветового восприятия, использующая относительную яркость, может предсказать внешний вид, ссылаясь на данный источник света.

Относительная яркость и колориметрические пространства

Для цветовых пространств CIE XYZ и xyY буква $Y$ относится к относительной яркости. Если максимальная яркость для данного примера равна $L_{max}$ или $L_{ref}$, а яркость объекта равна $L_{stimulus}$ тогда относительная яркость равна

$Y={L_{stimulus} \over L_{ref}}\ \$ или $\ \ Y_{scale_{100}}={L_{stimulus} \over L_{max}}\ \times \ 100$

Относительная яркость и цветовое пространство с гамма-кодированием

$Y$ (и $L$) оба линейны к изменениям объема света. Преобразования из цветовых пространств, где свет или яркость кодируются с помощью кривой степени, например, большинство форматов изображений и видео, должны быть линеаризованы перед преобразованием в пространство Y или XYZ.

Простой метод заключается в применении обратной кривой мощности к каждому цветовому каналу. В качестве примера для нескольких распространенных цветовых пространств RGB применяется кривая мощности 2,2:

$R_{lin}={R^{\prime }}^{2.2}\ \ G_{lin}={G^{\prime }}^{2.2}\ \ B_{lin}={B^{\prime }}^{2.2}$

$Y$ затем можно рассчитать для этих цветовых пространств, используя коэффициенты для компонента Y матрицы преобразования. Например, для ITU-R BT.709 и sRGB, оба из которых используют одни и те же основные цвета и точку белого, относительную яркость можно рассчитать на основе линейных компонентов RGB: сначала преобразуйте гамма-сжатые значения RGB в линейные RGB , а затем

$Y=0.2126*R_{lin}+0.7152*G_{lin}+0.0722*B_{lin}$

Формула отражает функцию светоотдачи , поскольку «зеленый» свет является основным компонентом яркости, ответственным за большую часть света, воспринимаемого человеком, а «синий» свет - наименьшим компонентом.

Для определения яркости для данного цветового пространства необходимы различные линейные коэффициенты, которые рассчитываются на основе их основных цветностей (определяемых их координатами цветности x&y или uʹ&vʹ). Для пространств RGB, в которых в качестве основных цветов используются реальные цвета, эти коэффициенты будут положительными при преобразовании в пространство XYZ, но могут быть отрицательными при преобразовании обратно в RGB. Зеленый коэффициент обычно является самым большим, а синий обычно самым маленьким и обычно образует среднюю строку матрицы преобразования цветов из RGB в XYZ.

Для нелинейных гамма-сжатых цветовых пространств R’G’B’, которые обычно используются для компьютерных изображений, перед линейной комбинацией необходима линеаризация компонентов R’G’B’ в RGB.

Относительную яркость не следует путать с яркостью. $Y^{\prime }$ (Y prime), который представляет собой взвешенную сумму нелинейных (гамма-кодированных) компонентов R'G'B', где в некоторых реализациях весовые коэффициенты применяются к гамма-кодированному сигналу. Кроме того, во многих случаях по техническим причинам весовые коэффициенты не идентичны тем коэффициентам, которые естественным образом следуют из основных цветов и точки белого; например, сигналы PAL SDTV, а также сигналы NTSC, как указано с 1987 года, используют весовые коэффициенты, которые были естественными для основных цветов исходного стандарта NTSC 1953 года (смешивание трех определенных основных цветов NTSC 1953 года в пропорциях, заданных весовыми коэффициентами, приводит к определенным 1953 NTSC белый), но которые не являются естественными для использования в своих собственных основных цветах. В этих случаях яркость не будет зависеть исключительно от яркости с гамма-коррекцией (как бы она ни была определена), но также в некоторой степени зависит от оттенка и насыщенности цвета. Некоторые цветовые пространства, использующие яркость, включают Y'UV , Y'IQ и Y'CbCr . Чтобы определить относительную яркость, $Y^{\prime }$ должен использоваться с подкомпонентами для создания гамма-кодированных компонентов R'G'B', которые затем линеаризуются в RGB путем инвертирования гамма-коррекции . Затем к этим линеаризованным каналам RGB можно применить соответствующие линейные коэффициенты (на основе основных цветностей) и суммировать их до относительной яркости. $Y$.

Относительная яркость и пространство восприятия

$Y$ линейно по отношению к свету, но человеческое восприятие имеет нелинейную реакцию на свет/тьму/яркость.

Для L*a*b* и L*u*v* пространства $L^{*}$ компонентом является перцептивная легкость (также известная как «Lstar», не путать с $L$ яркость). $L^{*}$ задумано как линейное по отношению к человеческому восприятию света/тьмы, и поскольку человеческое восприятие света нелинейно, $L^{*}$ является нелинейной функцией относительной яркости $Y$.

См. также

• Яркость
• Цветовое пространство CIE 1931.
• Цветность