CIECAM02

В этой статье отсутствует информация о числовом свойстве. Пожалуйста, разверните статью, чтобы включить эту информацию. Более подробная информация может быть на странице обсуждения . ( Февраль 2021 г. )

Модель наблюдательного поля. Не в масштабе.

В колориметрии , CIECAM02 является модель цвета внешний вид опубликован в 2002 году Международной комиссией по освещению (МКО) Технический комитет 8-01 ( Color Appearance моделирования для системы управления цветом ) и преемником CIECAM97s . ^[1]

Двумя основными частями модели являются преобразование хроматической адаптации CIECAT02 и уравнения для вычисления математических коррелятов для шести технически определенных измерений внешнего вида цвета: яркости ( яркости ), яркости , красочности , цветности , насыщенности и оттенка .

Яркость - это субъективное представление о том, насколько ярким кажется объект в его окружении и как он освещен. Легкость - это субъективное восприятие того, насколько светлым кажется цвет. Цветность - это степень различия цвета и серого. Цветность - это цветность относительно яркости другого цвета, который кажется белым при аналогичных условиях просмотра. Это учитывает тот факт, что поверхность данной цветности отображает увеличивающуюся красочность по мере увеличения уровня освещения. Насыщенность - это яркость цвета по отношению к его собственной яркости. Оттенок- это степень, в которой стимул может быть описан как похожий или отличный от стимулов, которые описываются как красный, зеленый, синий и желтый, так называемые уникальные оттенки . Цвета, составляющие внешний вид объекта, лучше всего описываются с точки зрения яркости и насыщенности, когда говорят о цветах, составляющих поверхность объекта, и с точки зрения яркости, насыщенности и красочности, когда говорят о свете, который излучается или отражается от него. предмет.

CIECAM02 принимает в качестве входных данных трехцветные значения стимула, трехцветные значения адаптирующейся точки белого , адаптируемый фон и информацию о яркости окружающего звука , а также информацию о том, учитывают ли наблюдатели источник света ( действует постоянство цвета ). Модель может использоваться для прогнозирования этих атрибутов внешнего вида или, с прямой и обратной реализациями для различных условий просмотра, для вычисления соответствующих цветов.

CIECAM02 используется в Windows Vista «s Windows , System Color . ^[2]

Условия просмотра [ править ]

Внутренний круг - это стимул , от которого следует измерять трехцветные значения в CIE XYZ с использованием стандартного наблюдателя 2 ° . Промежуточный круг - это проксимальное поле , простирающееся еще на 2 °. Внешний круг - это фон , достигающий 10 °, от которого необходимо измерить относительную яркость (Y _b ). Если ближнее поле того же цвета, что и фон, считается, что фон находится рядом со стимулом. Помимо кругов , которые содержат поле отображения ( области отображения , область просмотра ) является полем объемного (или периферийной области), которым можно считать всю комнату. Совокупность ближнего поля, фона и окружения называется адаптирующимся полем (поле зрения, поддерживающее адаптацию, простирающееся до предела видимости). ^[3]

Обращаясь к литературе, также полезно знать разницу между терминами принятая белая точка (вычислительная белая точка ) и адаптированная белая точка (белая точка наблюдателя). ^[4] Это различие может быть важным при освещении в смешанном режиме, когда в игру вступают психофизические явления. Это предмет исследования.

Таблица выбора параметров [ править ]

CIECAM02 определяет три окружения - средний, тусклый и темный - с соответствующими параметрами, определенными здесь для справки в оставшейся части этой статьи: ^[5]

• S _R = L _sw / L _dw : отношение абсолютной яркости эталонного белого ( белой точки ), измеренной в поле объемного звучания, к области отображения. Коэффициент 0,2 основан на предположении о «сером мире» (коэффициент отражения ~ 18–20%). Он проверяет, является ли объемная яркость темнее или ярче, чем средний серый.
• F : фактор, определяющий степень адаптации
• c : воздействие окружающей среды
• N _c : коэффициент хроматической индукции

Для промежуточных условий эти значения можно линейно интерполировать. ^[5]

Абсолютную яркость адаптирующего поля, которая потребуется позже, следует измерить фотометром . Если он недоступен, его можно рассчитать, используя эталонный белый цвет:

${\ displaystyle L_ {A} = {\ frac {E_ {w}} {\ pi}} {\ frac {Y_ {b}} {Y_ {w}}} = {\ frac {L_ {W} Y_ {b) }} {Y_ {w}}}}$

где Y _b - относительная яркость фона, E _w = πL _W - освещенность эталонного белого в люксах, L _W - абсолютная яркость эталонного белого в кд / м ² , а Y _w - относительная яркость эталонный белый цвет в адаптируемом поле. Если неизвестно, можно предположить, что адаптирующее поле имеет средний коэффициент отражения (предположение «серого мира»): L _A = L _W / 5 .

Примечание . Следует проявлять осторожность, чтобы не перепутать L _W , абсолютную яркость эталонного белого в кд / м ² , и L _w, отклик красного конуса в цветовом пространстве LMS .

Хроматическая адаптация [ править ]

Этот раздел может потребовать очистки для соответствия стандартам качества Википедии . Конкретная проблема заключается в следующем: Sharpened LMS следует просто называть RGB согласно оригинальному определению, книге Fairchild и документу CAM16. Возможно, потребуется объяснение, почему это забавная LMS вместо аддитивной модели освещения. Пожалуйста, помогите улучшить этот раздел, если можете. ( Февраль 2021 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Резюме [ править ]

1. Конвертируйте в пространство CAT02 LMS со «спектральной резкостью», чтобы подготовиться к адаптации. Спектральная резкость - это преобразование трехцветных значений в новые значения, которые были бы результатом более резкого и концентрированного набора спектральной чувствительности. Утверждается, что это способствует постоянству цвета, особенно в синей области (сравните Finlayson et al. 94, Spectral Sharpening: Sensor Transformations for Improved Color Constantity).
2. Выполните хроматическую адаптацию с использованием CAT02 (также известного как «модифицированное преобразование CMCCAT2000»).
3. Преобразование в пространство LMS ближе к основам конуса. Утверждается, что прогнозирование коррелятов атрибутов восприятия лучше всего делать в таких пространствах. ^[5]
4. Выполните сжатие ответа конуса после адаптации.

CAT02 [ править ]

Учитывая набор трехцветных значений в XYZ , соответствующие значения LMS могут быть определены с помощью _{матрицы} преобразования M _CAT02 (рассчитанной с использованием стандартного колориметрического наблюдателя 2 ° CIE 1931 ). ^[1] Цвет образца в тестовом источнике света:

${\ displaystyle {\ begin {bmatrix} L \\ M \\ S \ end {bmatrix}} = \ mathbf {M} _ {\ mathit {CAT02}} {\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ Z \ end {bmatrix}}, \ quad \ mathbf {M} _ {\ mathit {CAT02}} = {\ begin {bmatrix} \; \; \, 0.7328 & 0.4296 & -0.1624 \\ - 0.7036 & 1.6975 & \; \ ; \, 0,0061 \\\; \; \, 0,0030 & 0,0136 & \; \; \, 0,9834 \ end {bmatrix}}}$

После того, как в LMS, белый точка может быть адаптирована к желаемой степени за счет выбора параметра D . ^[3] Для общей категории CAT02 соответствующий цвет эталонного источника света:

${\displaystyle {\begin{aligned}L_{c}&={\Big (}{\frac {Y_{w}L_{wr}}{Y_{wr}L_{w}}}D+1-D{\Big )}L\\M_{c}&={\Big (}{\frac {Y_{w}M_{wr}}{Y_{wr}M_{w}}}D+1-D{\Big )}M\\S_{c}&={\Big (}{\frac {Y_{w}S_{wr}}{Y_{wr}S_{w}}}D+1-D{\Big )}S\\\end{aligned}}}$

где коэффициент Y _w / Y _wr учитывает два источника света, имеющих одинаковую цветность, но разные эталонные белые. ^[6] Нижние индексы указывают реакцию конуса для белого цвета при тестировании ( w ) и эталонном источнике света ( wr ). Степень адаптации (дисконтирования) D может быть установлена ​​равной нулю для отсутствия адаптации (стимул считается самосветящимся) и единице для полной адаптации ( постоянство цвета ). На практике он колеблется от 0,65 до 1,0, как видно из диаграммы. Промежуточные значения можно рассчитать следующим образом: ^[5]

${\displaystyle D=F\left(1-\textstyle {\frac {1}{3.6}}e^{-(L_{A}+42)/92}\right)}$

где объемный F имеет значение, определенное выше, а L _A - яркость адаптируемого поля в кд / м ² . ^[1]

В CIECAM02 эталонный источник света имеет одинаковую энергию ( L _wr = M _wr = S _wr = 100 ), а эталонный белый - идеальный отражающий диффузор (то есть с единичным коэффициентом отражения и Y _wr = 100 ), следовательно:

${\displaystyle {\begin{aligned}L_{c}&={\Big (}{\frac {Y_{w}}{L_{w}}}D+1-D{\Big )}L\\M_{c}&={\Big (}{\frac {Y_{w}}{M_{w}}}D+1-D{\Big )}M\\S_{c}&={\Big (}{\frac {Y_{w}}{S_{w}}}D+1-D{\Big )}S\\\end{aligned}}}$

Кроме того, если опорный белый в обоих осветительных приборов имеют Y трехцветное значение ( Y _WR = Y _ж ) тогда:

${\displaystyle {\begin{aligned}L_{c}&={\Big (}{\frac {L_{wr}}{L_{w}}}D+1-D{\Big )}L\\M_{c}&={\Big (}{\frac {M_{wr}}{M_{w}}}D+1-D{\Big )}M\\S_{c}&={\Big (}{\frac {S_{wr}}{S_{w}}}D+1-D{\Big )}S\\\end{aligned}}}$

Постадаптация [ править ]

После адаптации ответы конуса преобразуются в пространство Ханта – Пойнтера – Эстевеса путем перехода к XYZ и обратно : ^[5]

${\displaystyle {\begin{bmatrix}L'\\M'\\S'\end{bmatrix}}=\mathbf {M} _{H}{\begin{bmatrix}X_{c}\\Y_{c}\\Z_{c}\end{bmatrix}}=\mathbf {M} _{H}\mathbf {M} _{CAT02}^{-1}{\begin{bmatrix}L_{c}\\M_{c}\\S_{c}\end{bmatrix}}}$

${\displaystyle \mathbf {M} _{H}={\begin{bmatrix}\;\;\,0.38971&0.68898&-0.07868\\-0.22981&1.18340&\;\;\,0.04641\\\;\;\,0.00000&0.00000&\;\;\,1.00000\end{bmatrix}}}$

Наконец, ответ сжимается на основе обобщенного уравнения Михаэлиса-Ментен (как показано рядом): ^[5]

${\displaystyle k={\frac {1}{5L_{A}+1}}}$

${\displaystyle F_{L}=\textstyle {\frac {1}{5}}k^{4}\left(5L_{A}\right)+\textstyle {\frac {1}{10}}{(1-k^{4})}^{2}{\left(5L_{A}\right)}^{1/3}}$

F _L - коэффициент адаптации уровня яркости.

${\displaystyle {\begin{aligned}L'_{a}&={\frac {400{\left(F_{L}L'/100\right)}^{0.42}}{27.13+{\left(F_{L}L'/100\right)}^{0.42}}}+0.1\\M'_{a}&={\frac {400{\left(F_{L}M'/100\right)}^{0.42}}{27.13+{\left(F_{L}M'/100\right)}^{0.42}}}+0.1\\S'_{a}&={\frac {400{\left(F_{L}S'/100\right)}^{0.42}}{27.13+{\left(F_{L}S'/100\right)}^{0.42}}}+0.1\end{aligned}}}$

Как упоминалось ранее, если уровень яркости фона неизвестен, его можно оценить по абсолютной яркости белой точки как L _A = L _W / 5, используя допущение «среднего серого». (Для удобства выражение для F _L дано в виде 5 L _A. ) В фотопических условиях коэффициент адаптации уровня яркости ( F _L ) пропорционален кубическому корню из яркости адаптирующего поля ( L _A ). В скотопических условиях он пропорционален L _A(что означает отсутствие адаптации уровня яркости). Фотопический порог примерно равен L _W = 1 (см. График F _L - L _A выше).

Внешний вид коррелирует [ править ]

CIECAM02 определяет корреляты для желто-синего, красно-зеленого, яркости и красочности. Сделаем несколько предварительных определений.

${\displaystyle {\begin{aligned}C_{1}&=L_{a}^{\prime }-M_{a}^{\prime }\\C_{2}&=M_{a}^{\prime }-S_{a}^{\prime }\\C_{3}&=S_{a}^{\prime }-L_{a}^{\prime }\end{aligned}}}$

Коррелирую для красного-зеленого цвета ( ) является величина вылета C ₁ из критерия уникального желтым ( С ₁ = С ₂ /11 ), а также коррелирует для желто-голубого ( б ) основан на среднем величина отклонений C ₁ от уникального красного ( C ₁ = C ₂ ) и уникального зеленого ( C ₁ = C ₃ ). ^[3]

${\displaystyle {\begin{aligned}a&=C_{1}-\textstyle {\frac {1}{11}}C_{2}&=L_{a}^{\prime }-\textstyle {\frac {12}{11}}M_{a}^{\prime }+\textstyle {\frac {1}{11}}S_{a}^{\prime }\\b&=\textstyle {\frac {1}{2}}\left(C_{2}-C_{1}+C_{1}-C_{3}\right)/4.5&=\textstyle {\frac {1}{9}}\left(L_{a}^{\prime }+M_{a}^{\prime }-2S_{a}^{\prime }\right)\end{aligned}}}$

Фактор 4,5 учитывает тот факт, что на более коротких длинах волн меньше колбочек (глаз менее чувствителен к синему). Порядок терминов таков, что b положительно для желтоватого цвета (а не голубоватого).

Угол цветового тона ( ч ) может быть найден путем преобразования координат прямоугольного ( , б ) в полярные координаты:

${\displaystyle h=\angle (a,b),\ (0<h<360^{\circ })}$

Чтобы рассчитать эксцентриситет ( e _t ) и состав оттенка ( H ), определите, в каком квадранте находится оттенок, с помощью следующей таблицы. Выберите i так , чтобы h _i ≤ h ′ < h _{i +1} , где h ′ = h, если h > h _1, и h ′ = h + 360 ° в противном случае.

${\displaystyle {\begin{aligned}H&=H_{i}+{\frac {100(h^{\prime }-h_{i})/e_{i}}{(h^{\prime }-h_{i})/e_{i}+(h_{i+1}-h^{\prime })/e_{i+1}}}\\e_{t}&=\textstyle {\frac {1}{4}}\left[\cos \left(\textstyle {\frac {\pi }{180}}h+2\right)+3.8\right]\end{aligned}}}$

(Это не совсем то же самое, что коэффициент эксцентриситета, указанный в таблице.)

Рассчитайте ахроматический отклик A :

${\displaystyle A=(2L_{a}^{\prime }+M_{a}^{\prime }+\textstyle {\frac {1}{20}}S_{a}^{\prime }-0.305)N_{bb}}$

куда

${\displaystyle {\begin{aligned}&N_{bb}=N_{cb}=0.725n^{-0.2}\\&n=Y_{b}/Y_{w}\end{aligned}}}$

Коррелятом легкости является

${\displaystyle J=100\left(A/A_{w}\right)^{cz}}$

где c - влияние окружающего звука (см. выше), а

${\displaystyle z=1.48+{\sqrt {n}}}$

Коррелятом яркости является

${\displaystyle Q=\left(4/c\right){\sqrt {\textstyle {\frac {1}{100}}J}}\left(A_{w}+4\right)F_{L}^{1/4}}$

Затем вычислите временную величину t ,

${\displaystyle t={\frac {\textstyle {\frac {50\,000}{13}}N_{c}N_{cb}e_{t}{\sqrt {a^{2}+b^{2}}}}{L_{a}^{\prime }+M_{a}^{\prime }+\textstyle {\frac {21}{20}}S_{a}^{\prime }}}}$

Коррелят цветности является

${\displaystyle C=t^{0.9}{\sqrt {\textstyle {\frac {1}{100}}J}}(1.64-0.29^{n})^{0.73}}$

Коррелятом красочности является

${\displaystyle M=C\cdot F_{L}^{1/4}}$

Коррелятом насыщения является

${\displaystyle s=100{\sqrt {M/Q}}}$

Цветовые пространства [ править ]

Внешний вид коррелятов CIECAM02, J , a и b образуют однородное цветовое пространство, которое можно использовать для вычисления цветовых различий , если условия просмотра фиксированы. Более часто используемой производной является CAM02 Uniform Color Space (CAM02-UCS), расширение с настройками для лучшего соответствия экспериментальным данным. ^[7]

CIECAM02 как модель обработки человеческого зрения [ править ]

Как и многие цветовые модели, CIECAM02 нацелен на моделирование человеческого восприятия цвета. Модель CIECAM02 оказалась более правдоподобной моделью нейронной активности в первичной зрительной коре по сравнению с более ранней моделью CIELAB . В частности, и его ахроматический отклик A, и красно-зеленый коррелят a могут быть сопоставлены с активностью EMEG ( увлечением ), каждая из которых имеет свою характеристическую задержку. ^[8]

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• CIE TC 8-01 (2004). Модель внешнего вида Color для систем управления цветом . Публикация 159. Вена: Центральное бюро CIE. ISBN 3-901906-29-0. Архивировано из оригинала на 2011-04-13 . Проверено 28 апреля 2008 .
• Фэйрчайлд, Марк Д. (2004-11-09). «Цветные модели: CIECAM02 и выше» (PDF) . 12-я конференция по цветному изображению IS & T / SID . Проверено 11 февраля 2008 .
• Шлёмер, Нико (2018). Алгоритмические улучшения для моделей внешнего вида цветов CIECAM02 и CAM16 . arXiv : 1802.06067 .

Внешние ссылки [ править ]

• Colorlab Набор инструментов MATLAB для вычисления науки о цвете и точной цветопередачи (от Хесуса Мало и Марии Хосе Луке, Университет Валенсии). Он включает стандартную трехцветную колориметрию CIE и преобразования в ряд нелинейных моделей внешнего вида цвета (CIELAB, CIECAM и т. Д.).
• Таблица Excel с прямыми и обратными примерами , Эрик Валовит и Грит О'Брайен
• Экспериментальная реализация модели внешнего вида цвета CIECAM02 в подключаемом модуле, совместимом с Photoshop (только для Microsoft Windows), автор: Клифф Рэймс.
• Примечания к модели внешнего вида цвета CIECAM02 . Исходный код прямого и обратного преобразований на языке C Билли Биггса.
• CIECAM02 Java-апплет , автор Натан Морони