OSA-UCS

В колориметрии OSA-UCS (Оптическое общество Америки Uniform Цветового пространства) является цветовым пространством впервые опубликована в 1947 году и разработана Оптическое общество Америки Комитета о единообразной Шкале цвета. ^[1] Ранее созданные системы порядка цвета, такие как система цветов Манселла , не смогли представить единообразие восприятия во всех направлениях. Комитет решил, что для точного представления однородных цветовых различий в каждом направлении необходимо будет использовать новую форму трехмерной декартовой геометрии . ^{[1] [2]}

История и развитие [ править ]

Разработка OSA-UCS велась на протяжении многих лет, с 1947-1977 гг. Вскоре после того, как CIE разработала первую математическую модель цвета , Дэвид МакАдам показал, что при выборе цвета на диаграмме цветности CIE нельзя было 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 цветового различия.

Начиная с образца из 59 цветных плиток с неоднородными цветовыми различиями, OSA попросила 72 наблюдателя оценить различия в цвете между разными образцами плиток. ^[2] На основе собранных данных были разработаны формулы и определены параметры для создания нового единого цветового пространства. Они выбрали эталонный 10-градусный наблюдатель и источник света D65, чтобы охарактеризовать однородное пространство и нейтральный серый фон с 30% -ной отражательной способностью. В итоге было произведено 558 образцов цвета - 424 полных шага и 54 полушага - и распределено OSA. ^[1]

Дизайн [ править ]

Геометрия [ править ]

Кубооктаэдр .

Идеальное цветное твердое тело с точками, находящимися на равном расстоянии от центральной точки, - это сфера, однако набор сфер не может быть упакован в более крупное твердое тело без промежутков. Геометрия, которую окончательно выбрала OSA, представляет собой ромбоэдрическую решетку на основе кубооктаэдра . Каждая из 12 вершин этого твердого 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 для описания цвета. Равномерность цветового расстояния сохраняется, поскольку масштабируются только размеры оси, а масштабирование учитывается в формуле цветового расстояния. ^[1]

Значения координат [ править ]

Три перпендикулярные размеры OSA-UCS являются светлота размер L , то Jaune размерность J (желтый / синий оппонента измерение) , а зеленый размерности г (зеленый / красный противник измерение).

Легкость (L) [ править ]

Шкала яркости цветового твердого тела OSA-UCS варьируется по вертикали примерно от -10 до 8. Яркость 0 UCS 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.

Jaune (j) [ править ]

Желтый размер цветного тела OSA-UCS проходит горизонтально и перпендикулярно размеру L. Это желто-синий хроматический размер, изменяющийся от положительных значений, которые кажутся более желтоватыми, до отрицательных значений, которые выглядят более голубоватыми. Значение j, равное 0, лежит вдоль нейтральной оси.

Зеленый (g) [ править ]

Зеленое измерение OSA-UCS проходит горизонтально перпендикулярно к размерам L и j . Эта зелено-красная хроматическая ось изменяется от более зеленоватых положительных значений до более розовых отрицательных значений. Опять же, значение g, равное 0, лежит вдоль нейтральной (L) оси.

Цветовые группы [ править ]

Кубооктаэдрическую структуру цветного тела OSA-UCS можно геометрически разделить на 9 плоскостей, известных как плоскости спайности . Эти 9 плоскостей спайности определены как: ^[3]

• L - плоскость постоянной L (яркости), которая проходит перпендикулярно оси L, где j и g могут принимать любые значения.
• j - плоскость постоянного j (желто-голубого цвета), которая проходит перпендикулярно оси j, где L и g могут принимать любые значения.
• g - плоскость постоянного g (красно-зеленый), которая проходит 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 ° от 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 постоянного j + g, которая проходит параллельно оси L под углом 45 ° от осей j и g.
• j − g - плоскость постоянной jg, ​​которая проходит параллельно оси L под углом 45 ° от осей j и g.

Разница в цвете [ править ]

Цветовая разница OSA-UCS определяется простым евклидовым расстоянием между двумя цветами в цветовом пространстве, которое учитывает масштабирование по оси L. Формула, используемая для расчета разницы в цвете между цветами 1 и 2, следующая:

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

Из-за конструкции системы разница в цвете между двумя соседями в цветовом пространстве OSA-UCS всегда равна 2. Небольшие цветовые различия можно точно рассчитать с помощью этой формулы. Однако большие различия в цвете требуют нелинейной коррекции точности. ^[1]

Преобразования цвета [ править ]

CIEXYZ в OSA-UCS [ править ]

Чтобы выполнить аналитическое преобразование из значения CIEXYZ в OSA-UCS, необходимо выполнить следующие шаги. Во-первых, коэффициент, представляющий эффект Гельмгольца-Кольрауша, должен быть рассчитан на основе координат цветности x и y :

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

Затем определите измененную светоотражающую способность:

${\displaystyle Y_{0}=K*Y}$

Затем рассчитайте коэффициент изменения яркости и цветности :

${\displaystyle L'=5.9(Y_{0}^{1/3}-{\frac {2}{3}}+0.042(Y_{0}-30)^{1/3})}$(дано как в исходной статье ^[4] )${\displaystyle L}$

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

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

Преобразуйте значения XYZ в RGB с помощью линейного матричного преобразования:

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

Наконец, вычислите a и b :

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

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

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

${\displaystyle g=C*a}$

${\displaystyle j=C*b}$

OSA-UCS в CIEXYZ [ править ]

Хотя преобразования в закрытой форме из OSA-UCS в CIEXYZ не существует, были написаны численные решатели, в том числе один, основанный на методе Ньютона-Рафсона ^{[5] [6],} а другой - на основе искусственной нейронной сети . ^[7]

См. Также [ править ]

• Цветовая модель
• Оптическое общество
• CIEXYZ
• CIELAB
• CIELUV
• Дэвид МакАдам

Ссылки [ править ]