Легкость

Три тона в цветовой модели Munsell . Каждый цвет отличается по величине сверху вниз с одинаковыми шагами восприятия. Правый столбец претерпевает резкое изменение воспринимаемого цвета.

В колориметрии и теории цвета , легкость , также известная как ценность или тон , является представлением цвета «ы яркости . Это один из параметров внешнего вида любой цветовой модели .

У различных цветовых моделей есть явный термин для этого свойства. В Munsell и HSV цветовые модели используют термин значение , в то время как цветовая модель HSL , HCL цветового пространства и CIELAB цветового пространство используют термин воздушность .

В некоторых из этих моделей (Munsell, HCL и CIELAB) яркость или значение является абсолютной яркостью. В Munsell, например, единственный цвет со значением 0 - это чистый черный, а единственный цвет со значением 10 - чисто белый. Цвета с различимым оттенком должны иметь значения между этими крайними значениями.

В HSL и HSV яркость или значение - это относительная яркость. Обе системы используют тройки координат, когда многие тройки могут отображаться в один и тот же цвет. В HSV все тройки со значением 0 - чисто черные. Если оттенок и насыщенность остаются постоянными, то увеличение значения увеличивает яркость, так что значение 1 является самым ярким цветом с заданными оттенком и насыщенностью. HSL аналогичен, за исключением того, что все тройки с яркостью 1 чисто белые. В обеих моделях все чистые насыщенные цвета имеют одинаковую яркость или значение, а абсолютная яркость определяется оттенком: желтый ярче синего.

В субтрактивном цвете (например, в красках) изменение значения посредством различных оттенков и оттенков может быть достигнуто путем добавления к цвету белого или черного соответственно. Однако это также снижает насыщенность . И светотень, и тенебризм используют преимущества драматических контрастов ценностей, чтобы усилить драматизм в искусстве. Художники также могут использовать затенение , тонкое манипулирование ценностями.

Легкость и человеческое восприятие [ править ]

Рис. 2б. Adobe RGB цветовой гаммы отображается в CIELAB пространстве. Также обратите внимание, что эти два пространства RGB имеют разные гаммы и, следовательно, будут иметь разные представления HSL и HSV.

Хотя HSL, HSV и связанные с ними пространства служат достаточно хорошо, например, для выбора одного цвета, они игнорируют большую часть сложности внешнего вида цвета. По сути, они жертвуют перцепционной релевантностью для скорости вычислений, начиная с того времени в истории вычислений (высокопроизводительные графические рабочие станции 1970-х годов или потребительские настольные компьютеры середины 1990-х годов), когда более сложные модели были бы слишком дорогими в вычислительном отношении. ^[A]

HSL и HSV - это простые преобразования цветовой модели RGB, которые сохраняют симметрии в кубе RGB, не связанные с человеческим восприятием, так что его углы R , G и B равноудалены от нейтральной оси и равномерно разнесены вокруг нее. Если мы построим цветовую гамму RGB в более однородном для восприятия пространстве, таком как CIELAB , сразу станет ясно, что красный, зеленый и синий основные цвета не имеют одинаковой яркости или цветности или равномерно распределенных оттенков. Кроме того, разные дисплеи RGB используют разные основные цвета и поэтому имеют разные гаммы. Поскольку HSL и HSV определены исключительно со ссылкой на некоторое пространство RGB, они не являются абсолютными цветовыми пространствами.: для точного указания цвета требуется сообщать не только значения HSL или HSV, но и характеристики пространства RGB, на котором они основаны, включая используемую гамма-коррекцию .

Если мы возьмем изображение и выделим компоненты оттенка, насыщенности и яркости или значения, а затем сравним их с одноименными компонентами, определенными учеными-цветоводами, мы сможем быстро увидеть разницу на уровне восприятия. Например, рассмотрите следующие изображения дыхательного аппарата огня ( рис. 1 ). Оригинал находится в цветовом пространстве sRGB. CIELAB - L * представляет собой МКО определенные ахроматическое количество светлоты (зависит исключительно от перцептивно ахроматической яркости Y , но не смешанный хроматические компонент X или Z , от цветового пространства CIE XYZ , из которого сами цветового пространство SRGB является производным), и очевидно, что это похоже на воспринимаемую легкость исходного цветного изображения. Luma (Y ' , гамма-кодированный компонент яркости некоторых систем кодирования видео, таких как Y'IQ и Y'UV) примерно одинаков, но несколько отличается в высокой цветности, где он больше всего отклоняется от истинной ахроматической яркости, такой как яркость Y (линейная ) или аналогичным ахроматическим L * (перцептивно однородным и нелинейным), и на него влияет колориметрическая цветность ( x , y или эквивалентно a * , b * из CIELAB). HSL L и HSV V существенно отличаются от легкости восприятия.

Отношение к значению и относительной яркости [ править ]

Величина Манселла долгое время использовалась как воспринимаемая единообразная шкала легкости. Интересный вопрос - это соотношение между шкалой значений Манселла и относительной яркостью . Зная о законе Вебера-Фехнера , Манселл заметил: «Что нам следует использовать: логарифмическую кривую или кривую квадратов?» ^[1] Ни один из вариантов не оказался правильным; в конечном итоге ученые сошлись на кривой кубического корня, согласующейся со степенным законом Стивенса для восприятия яркости, отражающей тот факт, что легкость пропорциональна количеству нервных импульсов на нервное волокно в единицу времени. ^[2]Остальная часть этого раздела представляет собой хронологию приближений легкости, ведущих к CIELAB .

Примечание. - V Манселла изменяется от 0 до 10, а Y обычно от 0 до 100 (часто интерпретируется как процент). Обычно относительная яркость нормализуется так, чтобы «эталонный белый» (например, оксид магния ) имел трехцветное значение Y = 100 . Поскольку коэффициент отражения оксида магния (MgO) относительно идеального отражающего диффузора составляет 97,5%, V = 10 соответствует Y =100/97,5% ≈ 102,6, если в качестве эталона используется MgO. ^[3]

1920 [ править ]

Priest et al. предоставить базовую оценку значения Манселла ( в данном случае Y изменяется от 0 до 1): ^[4]

${\ displaystyle V = 10 {\ sqrt {Y}}.}$

1933 [ править ]

Манселл, Слоан и Годлав начинают исследование шкалы нейтральных значений Манселла, рассматривая несколько предложений, связывающих относительную яркость со значением Манселла, и предлагают: ^{[5] [6]}

${\ displaystyle V ^ {2} = 1.4742Y-0.004743Y ^ {2}.}$

1943 [ править ]

Ньюхолл, Никерсон и Джадд готовят отчет для Оптического общества Америки . Они предлагают квинтическую параболу (соотносящую коэффициент отражения через значение): ^[7]

${\displaystyle Y=1.2219V-0.23111V^{2}+0.23951V^{3}-0.021009V^{4}+0.0008404V^{5}.}$

1943 [ править ]

Используя Таблицу II отчета OSA, Мун и Спенсер выражают значение в терминах относительной яркости: ^[8]

${\displaystyle V=5\left({\frac {Y}{19.77}}\right)^{0.426}=1.4Y^{0.426}.}$

1944 [ править ]

Сондерсон и Милнер вводят вычитающую константу в предыдущее выражение для лучшего соответствия значению Манселла. ^[9] Позже Джеймсон и Хурвич утверждают, что это исправляет одновременные эффекты контраста . ^{[10] [11]}

${\displaystyle V=2.357Y^{0.343}-1.52.}$

1955 [ править ]

Лэдд и Пинни из Eastman Kodak интересуются значением Манселла как воспринимаемой однородной шкалой яркости для использования на телевидении . После рассмотрения одной логарифмической и пяти степенных функций (согласно степенному закону Стивенса ) они связывают значение с коэффициентом отражения, повышая коэффициент отражения до степени 0,352: ^[12]

${\displaystyle V=2.217Y^{0.352}-1.324.}$

Понимая, что это довольно близко к корню куба , они упрощают его до:

${\displaystyle V=2.468{\sqrt[{3}]{Y}}-1.636.}$

1958 [ править ]

Glasser et al. определите яркость как десятикратное значение Манселла (так, чтобы яркость варьировалась от 0 до 100): ^[13]

${\displaystyle L^{\star }=25.29{\sqrt[{3}]{Y}}-18.38.}$

1964 [ править ]

Вышецкий упрощает это до: ^[14]

${\displaystyle W^{\star }=25{\sqrt[{3}]{Y}}-17.}$

Эта формула аппроксимирует функцию значения Манселла для 1% < Y <98% (не применимо для Y <1% ) и используется для цветового пространства CIE 1964 .

1976 [ править ]

CIELAB использует следующую формулу:

${\displaystyle L^{\star }=116\left({\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}\right)^{\frac {1}{3}}-16.}$

где Y _n - трехцветное значение CIE XYZ Y контрольной белой точки (нижний индекс n означает "нормализованный") и подлежит ограничениюY/Да _нет> 0,01 . Паули снимает это ограничение, вычисляя линейную экстраполяцию, которая отображаетY/Да _нет= 0 до L * = 0 и касается приведенной выше формулы в точке, в которой действует линейное удлинение. Во-первых, точка перехода определяется какY/Да _нет знак равно6/29) ³ ≈ 0,008856 , то наклон (29/3) ³ ≈ 903,3 . Это дает двухчастную функцию: ^[15]

${\displaystyle f(t)={\begin{cases}t^{\frac {1}{3}}&{\text{if }}t>\left({\frac {6}{29}}\right)^{3}\\{\frac {1}{3}}\left({\frac {29}{6}}\right)^{2}t+{\frac {4}{29}}&{\text{otherwise}}\end{cases}}}$

Тогда легкость:

${\displaystyle L^{\star }=116f\left({\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}\right)-16.}$

На первый взгляд, вы могли бы аппроксимировать функцию яркости кубическим корнем - приближение, которое можно найти в большей части технической литературы. Тем не менее, линейный сегмент рядом с черным имеет значение, а значит, и коэффициенты 116 и 16. Наиболее подходящая функция чистой мощности имеет показатель порядка 0,42, что далеко от1/3. ^[16]

Серая карта примерно 18%, имеющая точную отражательную способность (33/58) ³ , имеет значение яркости 50. Он называется «средне-серым», потому что его яркость находится на полпути между черным и белым.

Другие психологические эффекты [ править ]

Это субъективное восприятие яркости нелинейным образом - это то, что делает гамма-сжатие изображений целесообразным. Помимо этого явления есть и другие эффекты, связанные с восприятием легкости. Цветность может влиять на воспринимаемую легкость, как описано с помощью эффекта Гельмгольца-Кольрауша . Хотя пространство CIELAB и его родственники не учитывают этот эффект на легкость, он может подразумеваться в цветовой модели Манселла. Уровни света также могут влиять на воспринимаемую цветность, как и в случае эффекта Пуркинье .

См. Также [ править ]

• Яркость
• Оттенки и оттенки

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

СМИ, связанные с легкостью на Викискладе?