CIECAM02 - CIECAM02
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 .
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. объект.
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.
Система цвета Windows, представленная в Windows Vista, использует технологию Canon Kyuanos (キ ュ ア ノ ス) для сопоставления гамм изображения между устройствами вывода, которая, в свою очередь, использует CIECAM02 для согласования цветов.
Условия просмотра
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 ( область отображения , область просмотра ) является поле объемного (или периферийную область ), которую можно рассматривать как всю комнату. Совокупность ближнего поля, фона и окружения называется адаптирующимся полем (поле зрения, поддерживающее адаптацию, простирающееся до предела видимости).
Обращаясь к литературе, также полезно знать разницу между терминами принятая белая точка (вычислительная белая точка ) и адаптированная белая точка (белая точка наблюдателя). Это различие может быть важным при освещении в смешанном режиме, когда в игру вступают психофизические явления. Это предмет исследования.
Таблица выбора параметров
CIECAM02 определяет три окружения - средний, тусклый и темный - с соответствующими параметрами, определенными здесь для справки в оставшейся части этой статьи:
Состояние окружения |
Коэффициент объемного звучания |
F | c | N c | Заявление |
---|---|---|---|---|---|
В среднем | S R > 0,15 | 1.0 | 0,69 | 1.0 | Просмотр цвета поверхности |
Тусклый | 0 < S R <0,15 | 0,9 | 0,59 | 0,9 | Просмотр телевидения |
Темный | S R = 0 | 0,8 | 0,525 | 0,8 | Использование проектора в темной комнате |
- 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 : влияние окружающих
- N c : коэффициент хроматической индукции
Для промежуточных условий эти значения можно линейно интерполировать.
Абсолютную яркость адаптирующего поля, которая потребуется позже, следует измерить фотометром . Если он недоступен, его можно рассчитать, используя эталонный белый цвет:
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 (допущение «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
Резюме
- Конвертируйте в пространство CAT02 LMS со "спектральной резкостью", чтобы подготовиться к адаптации. Спектральное повышение резкости - 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).
- Выполните хроматическую адаптацию с использованием CAT02 (также известного как «модифицированное преобразование CMCCAT2000»).
- Преобразование в пространство LMS ближе к основам конуса. Утверждается, что прогнозирование коррелятов атрибутов восприятия лучше всего делать в таких пространствах.
- Выполните сжатие ответа конуса после адаптации.
CAT02
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 ). Цвет образца в тестовом источнике света:
После того, как в LMS, белый точка может быть адаптирована к желаемой степени за счет выбора параметра D . Для общей категории CAT02 соответствующий цвет эталонного источника света:
где коэффициент Y w / Y wr учитывает два источника света, имеющих одинаковую цветность, но разные эталонные белые. 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, если адаптация отсутствует (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:
где объемный F имеет значение, определенное выше, а L A - яркость адаптируемого поля в кд / м 2 .
В CIECAM02 эталонный источник света имеет одинаковую энергию L wr = M wr = S wr = 100 ), а эталонный белый - идеально отражающий диффузор (то есть с единичным коэффициентом отражения и Y wr = 100 ), следовательно:
Кроме того, если опорный белый в обоих осветительных приборов имеют Y трехцветное значение ( Y WR = Y ж ) тогда:
Постадаптация
После адаптации ответы конуса преобразуются в пространство Ханта – Пойнтера – Эстевеса путем перехода к XYZ и обратно :
Обратите внимание, что приведенная выше матрица, унаследованная от CIECAM97s, имеет неудачное свойство, поскольку, поскольку 0,38971 + 0,68898 - 0,07868 = 1,00001, 1 ⃗ ≠ M H 1 ⃗, и, следовательно, серый цвет имеет ненулевую цветность, проблему, которую CAM16 стремится решить. .
Наконец, ответ сжимается на основе обобщенного уравнения Михаэлиса-Ментен (как показано рядом):
F L - коэффициент адаптации уровня яркости.
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
CIECAM02 определяет корреляты для желто-синего, красно-зеленого, яркости и красочности. Сделаем несколько предварительных определений.
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 ).
Фактор 4,5 учитывает тот факт, что на более коротких волнах 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:
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.
красный | Желтый | Зеленый | Синий | красный | |
---|---|---|---|---|---|
я | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
привет я | 20,14 | 90.00 | 164,25 | 237,53 | 380,14 |
е я | 0,8 | 0,7 | 1.0 | 1.2 | 0,8 |
Привет я | 0,0 | 100,0 | 200,0 | 300,0 | 400,0 |
(Это не совсем то же самое, что коэффициент эксцентриситета, указанный в таблице.)
Рассчитайте ахроматический отклик A :
где
Коррелятом легкости является
где c - влияние окружающего звука (см. выше), а
Коррелятом яркости является
Затем вычислите временную величину t ,
Коррелят цветности является
Коррелятом красочности является
Коррелятом насыщения является
Цветовые пространства
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.
CIECAM02 как модель обработки человеческого зрения
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.
Рекомендации
-
^ a b c
Fairchild, Mark D .; Луо, MR; Хант, RWG (август 2000 г.). «Пересмотр CIECAM97s для практического применения» (PDF) . Исследование и применение цвета . Wiley Interscience . 25 (4): 260–266. DOI : 10.1002 / 1520-6378 (200008) 25: 4 <260 :: АИД-COL6> 3.0.CO; 2-9 . Архивировано из оригинального (PDF) 22 сентября 2013 года . Проверено 9 февраля 2008 .
Модель CIECAM97s была принята CIE в 1997 году для приложений получения цветных изображений. Он включает в себя прямой и обратный режимы. Некоторые проблемы при использовании этой модели были обнаружены в ходе недавних полевых испытаний. В этой статье предлагается пересмотреть модель в двух отношениях: (а) сделать яркость (J) нулевой, когда значение тристимула Y равно нулю, во всех окружающих условиях; (b) изменить коэффициент хроматической индукции (Nc) с 1,10 до 0,95 для условий тусклого объемного звучания. Во избежание недоразумений предлагается обозначить доработанную версию модели CAM97s2. В статье также описывается альтернативный режим для достижения более точной обратимости между прямым и обратным режимами.
- ^ «Система цвета Windows: система управления цветом следующего поколения». Архивировано 27 июля 2010 г. на Wayback Machine . Официальный документ Microsoft. 13 сентября 2005 г.
- ^ a b c Schanda, Янош (2007). «Будущее колориметрии в CIE: появление цвета». Колориметрия: понимание системы CIE . Wiley Interscience . п. 359. ISBN. 978-0-470-04904-4.
- ^ Вестленд, Стивен; Рипамонти, Катерина (2004). Вычислительная наука о цвете с использованием MATLAB . Джон Вили и сыновья . ISBN 0-470-84562-7.
- ^ a b c d e f Морони, Натан; Fairchild, Mark D .; Хант, Роберт WG; Ли, Чанцзюнь; Луо, М. Ронье; Ньюман, Тодд (12 ноября 2002 г.). «Модель внешнего вида цвета CIECAM02» . Десятая конференция IS & T / SID по созданию цветных изображений . Скоттсдейл, Аризона : Общество науки и технологий в области обработки изображений . ISBN 0-89208-241-0.
-
^ Хант, Роберт WG; Чанцзюнь Ли; М. Ронье Луо (февраль 2005 г.). «Хроматические адаптационные преобразования». Исследование и применение цвета . Wiley Interscience . 30 (1): 69. DOI : 10.1002 / col.20085 .
Хроматические преобразования адаптации (CAT) появились в разных формах. Описываются причины этих форм и отношения между ними. Объясняются факторы, определяющие, какой тип CAT следует использовать в различных приложениях.
- ^ Мин Ronnier Ло и Роберт Уильям Гейнер Hunt: Структура CIE 1997 цвета внешнего вида модели
- ^ Chunghui Kuo, Эрик Zeise & Di Lai: Надежная реализация CIECAM02 и численный эксперимент в рамках рабочего процесса Международного консорциума по цвету
- ^ Changjun Li, Zhiqiang Li, Zhifeng Wang, Yang Xu, Ming Ronnier Luo, Guihua Cui, Manuel Melgosa, Michael Henry Brill и Michael Pointer: комплексные цветовые решения: CAM16, CAT16 и CAM16-UCS
- ^ Ло, М. Ronnier; Цуй, Гуйхуа; Ли, Чанцзюнь (август 2006 г.). «Единые цветовые пространства на основе цветовой модели внешнего вида CIECAM02». Исследование и применение цвета . 31 (4): 320–330. DOI : 10.1002 / col.20227 .
- ^ Туэйтс, Эндрю; Вингфилд, Кай; Визер, Эрик; Солтан, Андрей; Марслен-Уилсон, Уильям Д .; Ниммо-Смит, Ян (2018). «Привлечение к моделям внешнего вида цвета CIECAM02 и CIELAB в коре головного мозга человека» . Исследование зрения . 145 : 1–10. DOI : 10.1016 / j.visres.2018.01.011 . PMID 29608936 .
дальнейшее чтение
- 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
- 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 ряда нелинейных моделей цветового оформления (CIELAB, CIECAM и т. Д.).
- Таблица Excel с прямыми и обратными примерами. Архивировано 9 января 2007 г. в Wayback Machine Эриком Валовитом и Гритом О'Брайеном.
- Экспериментальная реализация модели внешнего вида цвета CIECAM02 в плагине, 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
- Хотя Java-апплеты больше не работают ни в одном из основных браузеров, на этой странице также представлены исполняемые файлы командной строки для Windows, Mac OS X и HP-UX. Хотя это и недокументировано на самой странице, использование этих исполняемых файлов не так уж сложно, например, в Windows:
- > % TEMP% \ cam02vc echo 95,01 100 108,82 200 18 1 &&> % TEMP% \ cam02xyz echo 40 20 10 && ciecam02 0 1 0 % TEMP% \ cam02vc % TEMP% \ cam02xyz con
- То же самое и для других платформ. Первые три числа - это используемая белая точка, затем среднее объемное освещение, в данном случае 200 кд / м², затем относительная яркость объемного света по той же шкале, что и точка белого, в данном случае 18%, затем объемное освещение. условия, где 1 = средний, 2 = тусклый и 3 = темный, а затем координаты XYZ цвета для проверки. Результатом будут координаты JCh. Биты 0 1 0 означают «вперед, подробный, вычислить D», поэтому измените первый на 1, чтобы преобразовать из JCh в XYZ, второй на 0, чтобы не печатать промежуточные значения в вычислении, или последний на 1, чтобы заставить Параметр D равен 1.