CIECAM02 - CIECAM02

Pozorovací model pole. Není nakresleno v měřítku.

v kolorimetrie, CIECAM02 je barevný vzhled modelu publikoval v roce 2002 Mezinárodní komise pro osvětlení (CIE) Technická komise 8-01 (Modelování barevného vzhledu pro systémy správy barev) a nástupce CIECAM97s.^[1]

Dvě hlavní části modelu jsou jeho chromatická adaptace přeměnit, CIECAT02a jeho rovnice pro výpočet matematických korelátů pro šest technicky definovaných rozměrů vzhledu barev: jas (jas ), světlost, barevnost, sytost, nasycení, a odstín.

Jas je subjektivní vzhled toho, jak jasný je objekt vzhledem k jeho okolí a jak je osvětlen. Světlost je subjektivní vzhled toho, jak světlá barva vypadá. Barevnost je stupeň rozdílu mezi barvou a šedou. Chroma je barevnost vzhledem k jasu jiné barvy, která se za podobných podmínek zobrazení jeví jako bílá. To umožňuje skutečnost, že povrch dané barvy zobrazuje rostoucí barevnost, jak se zvyšuje úroveň osvětlení. Nasycení je barevnost barvy vzhledem k jejímu vlastnímu jasu. Odstín je míra, do jaké lze stimul popsat jako podobný nebo odlišný od podnětů, které jsou popsány jako červená, zelená, modrá a žlutá, tzv. jedinečné odstíny. Barvy, které tvoří vzhled objektu, lze nejlépe popsat z hlediska světlosti a sytosti, když mluvíme o barvách, které tvoří povrch objektu, a z hlediska jasu, sytosti a barevnosti, když mluvíme o světle, které je emitováno nebo odráženo od objekt.

CIECAM02 bere za svůj vstup hodnoty tristimulu stimulu, tristimulusové hodnoty adaptace bílý bod, přizpůsobení pozadí a informace o prostorovém jasu a to, zda pozorovatelé diskontují osvětlovač (stálost barev je v platnosti). Model lze použít k předpovědi těchto atributů vzhledu nebo k výpočtu odpovídajících barev s dopřednou a zpětnou implementací pro odlišné podmínky zobrazení.

CIECAM02 se používá v Windows Vista je Barevný systém Windows.^[2]

Podmínky sledování

Vnitřní kruh je podnět, z nichž by se měly měřit hodnoty tristimulu v CIE XYZ pomocí 2 ° standardní pozorovatel. Mezikruh je proximální pole, prodloužení o další 2 °. Vnější kruh je Pozadí, dosahující až 10 °, ze kterého je relativní jas (Y_b) je třeba měřit. Pokud má proximální pole stejnou barvu jako pozadí, pozadí se považuje za sousedící se stimulem. Za kruhy, které tvoří zobrazovací pole (zobrazovací plocha, pozorovací oblast) je prostorové pole (nebo okrajová oblast), kterou lze považovat za celou místnost. Souhrn proximálního pole, pozadí a okolí se nazývá adaptační pole (zorné pole, které podporuje přizpůsobení - sahá až k hranici viditelnosti).^[3]

Při odkazu na literaturu je také užitečné si uvědomit rozdíl mezi těmito pojmy přijatý bílý bod (výpočetní bílý bod ) a upravený bílý bod (bílý bod pozorovatele).^[4] Rozdíl může být důležitý ve smíšeném režimu osvětlení, kde vstupují do hry psychofyzikální jevy. Toto je předmět výzkumu.

Tabulka rozhodování o parametrech

CIECAM02 definuje tři prostorové (průměrné), slabé a tmavé - s přidruženými parametry zde definovanými pro referenci ve zbytku tohoto článku:^[5]

• S_R = L_sw / L_dw: poměr absolutní svítivosti referenční bílá (bílý bod ) měřeno v prostorovém poli na zobrazovací plochu. Koeficient 0,2 je odvozen z předpokladu „šedého světa“ (odrazivost ~ 18% –20%). Testuje, zda je prostorový jas tmavší nebo jasnější než středně šedá.
• F: faktor určující stupeň adaptace
• C: dopad okolí
• N_C: faktor chromatické indukce

Pro střední podmínky lze tyto hodnoty lineárně interpolovat.^[5]

Absolutní jas adaptačního pole, což je množství, které bude později potřeba, by mělo být měřeno pomocí a fotometr. Pokud jeden není k dispozici, lze jej vypočítat pomocí referenční bílé:

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

kde Y_b je relativní jas pozadí, E_w = πL_Ž je osvětlení referenční bílé v luxech, L_Ž je absolutní jas referenční bílé v cd / m², a Y_w je relativní jas referenční bílé v adaptačním poli. Pokud není známo, lze předpokládat, že adaptační pole má průměrnou odrazivost (předpoklad „šedého světa“): L_A = L_Ž / 5.

Poznámka: Je třeba dávat pozor, aby nedošlo k záměně L_Žabsolutní jas referenční bílé v cd / m², a L_w reakce červeného kuželu v Barevný prostor LMS.

Chromatická adaptace

souhrn

1. Převeďte na „spektrálně zaostřený“ prostor CAT02 LMS a připravte se na adaptaci. Spektrální ostření je transformace hodnot tristimulu na nové hodnoty, které by byly výsledkem ostřejší a koncentrovanější sady spektrálních citlivostí. Tvrdí se, že to napomáhá stálosti barev, zejména v modré oblasti. (Porovnejte Finlayson et al. 94, Spectral Sharpening: Transformace senzorů pro vylepšenou stálost barev)
2. Proveďte chromatickou adaptaci pomocí CAT02 (také známého jako „upravená transformace CMCCAT2000“).
3. Převeďte na prostor LMS blíže k základům kužele. Tvrdí se, že předpovídání perceptuálních korelací atributů se nejlépe provádí v takových prostorech.^[5]
4. Proveďte komprimaci odezvy kuželu po adaptaci.

CAT02

Vzhledem k souboru hodnoty tristimulu v XYZ, korespondence LMS hodnoty lze určit pomocí M_CAT02 transformační matice (vypočteno pomocí CIE 1931 2 ° standardní kolorimetrický pozorovatel ).^[1] Ukázková barva v test osvětlovač je:

${ displaystyle { begin {bmatrix} L M S end {bmatrix}} = mathbf {M} _ { mathit {CAT02}} { begin {bmatrix} X Y Z end {bmatrix}}, quad mathbf {M} _ { mathit {CAT02}} = { begin {bmatrix} ; ; , 0,7328 & 0,4296 & -0,1624 - 0,7036 & 1,6975 & ; ; , 0,0061 ; ; , 0,0030 & 0,0136 & ; ; , 0,9834 end {bmatrix}}}$

Jakmile je v LMS, lze bílý bod upravit na požadovaný stupeň výběrem parametru D.^[3] Pro obecnou CAT02 je odpovídající barva referenčního světla je:

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

Kde Y_w / Y_wr faktor odpovídá dvěma světelným zdrojům, které mají stejnou chromatičnost, ale odlišné referenční bílé.^[6] Dolní indexy označují odezvu kužele pro bílou pod testem (w) a referenční osvětlení (wr). Stupeň adaptace (diskontování) D lze nastavit na nulu bez adaptace (stimul se považuje za světelný) a jednotu pro úplnou adaptaci (stálost barev ). V praxi se pohybuje od 0,65 do 1,0, jak je patrné z diagramu. Mezilehlé hodnoty lze vypočítat pomocí:^[5]

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

kde obklopují F je definováno výše a L_A je přizpůsobení jasu pole v cd / m².^[1]

log-log plot z F_L vs. L_A (L_A pohybuje se od 10⁻⁴ do 10⁴, F_L pohybuje se od 10⁻⁴ až 10). Aproximace krychle kořene F_L je 0.1715L_A^1/3

V CIECAM02 má referenční osvětlovač stejnou energii L_wr = M_wr = S_wr = 100) a referenční bílá je perfektní odrazný difuzor (tj. odraz jednoty a Y_wr = 100) proto:

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

Dále, pokud referenční bílá v obou osvětlovacích jednotkách má Y hodnota tristimulu (Y_wr = Y_w) pak:

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

Post-adaptace

Po adaptaci jsou reakce kužele převedeny do prostoru Hunt – Pointer – Estévez pomocí jít na XYZ a zpět:^[5]

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

${ displaystyle mathbf {M} _ {H} = { začátek {bmatrix} ; ; , 0,38971 & 0,68898 & -0,07868 - 0,22981 & 1,18340 & ; ; , 0,04641 ; ; , 0,00000 & 0,00000 & ; ; , 1,00000 end {bmatrix}}}$

log L′_A vs. log L' pro L_A = 200 (F_L = 1)

Nakonec je odpověď komprimována na základě zobecněné rovnice Michaelis – Menten (jak je znázorněno stranou):^[5]

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

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

F_L je adaptační faktor úrovně jasu.

${ displaystyle { begin {aligned} L '_ {a} & = { frac {400 { left (F_ {L} L' / 100 right)} ^ {0,42}} {27,13 + { left ( F_ {L} L '/ 100 right)} ^ {0,42}}} + 0,1 M' _ {a} & = { frac {400 { left (F_ {L} M '/ 100 right) } ^ {0,42}} {27,13 + { vlevo (F_ {L} M '/ 100 vpravo)} ^ {0,42}}} + 0,1 S' _ {a} & = { frac {400 { vlevo (F_ {L} S '/ 100 right)} ^ {0,42}} {27,13 + { left (F_ {L} S' / 100 right)} ^ {0,42}}} + 0,1 end {zarovnáno }}}$

Jak již bylo zmíněno dříve, pokud není známa úroveň jasu pozadí, lze ji odhadnout z absolutní jasnosti bílého bodu jako L_A = L_Ž / 5 s využitím předpokladu „středně šedé“. (Výraz pro F_L je uveden v termínech 5L_A pro pohodlí.) V fotopické podmínek, adaptační faktor úrovně jasu (F_L) je úměrný odmocnině jasu adaptačního pole (L_A). v skotopický za přiměřených podmínek L_A (tj. žádná adaptace úrovně jasu). Fotopická prahová hodnota je zhruba L_Ž = 1 (vidět F_L–L_A graf výše).

Vzhled koreluje

CIECAM02 definuje koreláty pro žluto-modrou, červeno-zelenou, jas a barevnost. Udělejme několik předběžných definic.

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

The korelovat pro červeno-zelenou (A) je velikost odchodu z C₁ z kritéria pro jedinečnou žlutou (C₁ = C₂ / 11) a korelovat pro žluto-modrou (b) je založen na střední hodnotě rozsahu odletů C₁ z jedinečné červené (C₁ = C₂) a jedinečná zelená (C₁ = C₃).^[3]

${ displaystyle { begin {aligned} a & = C_ {1} - textstyle { frac {1} {11}} C_ {2} & = L_ {a} ^ { prime} - textstyle { frac { 12} {11}} M_ {a} ^ { prime} + textstyle { frac {1} {11}} S_ {a} ^ { prime} b & = textstyle { frac {1} { 2}} left (C_ {2} -C_ {1} + C_ {1} -C_ {3} right) /4,5 & = textstyle { frac {1} {9}} left (L_ {a } ^ { prime} + M_ {a} ^ { prime} -2S_ {a} ^ { prime} right) end {zarovnáno}}}$

4,5 faktor odpovídá za to, že jich je méně šišky při kratších vlnových délkách (oko je méně citlivé na modrou). Pořadí výrazů je takové, že b je pozitivní pro nažloutlé barvy (spíše než namodralé).

The úhel odstínu (h) lze najít převedením obdélníkové souřadnice (A, b) do polárních souřadnic:

${ displaystyle h = úhel (a, b), (0$

Pro výpočet výstřednosti (E_t) a složení odstínu (H), pomocí následující tabulky zjistěte, ve kterém kvadrantu je odstín. Vybrat i takhle h_i ≤ h′ < h_i+1, kde h′ = h -li h > h₁ a h′ = h + 360° v opačném případě.

${ displaystyle { begin {zarovnáno} H & = H_ {i} + { frac {100 (h ^ { prime} -h_ {i}) / e_ {i}} {(h ^ { prime} -h_ {i}) / e_ {i} + (h_ {i + 1} -h ^ { prime}) / e_ {i + 1}}} e_ {t} & = textstyle { frac {1} {4}} left [ cos left ( textstyle { frac { pi} {180}} h + 2 right) +3,8 right] end {zarovnáno}}}$

(To není úplně stejné jako faktor excentricity uvedený v tabulce.)

Vypočítejte achromatickou odezvu A:

${ displaystyle A = (2L_ {a} ^ { prime} + M_ {a} ^ { prime} + textstyle { frac {1} {20}} S_ {a} ^ { prime} -0,305) N_ {bb}}$

kde

${ displaystyle { begin {aligned} & N_ {bb} = N_ {cb} = 0,725n ^ {- 0,2} & n = Y_ {b} / Y_ {w} end {aligned}}}$

Korelační z světlost je

${ displaystyle J = 100 vlevo (A / A_ {w} vpravo) ^ {cz}}$

kde C je dopad prostorového zvuku (viz výše) a

${ displaystyle z = 1,48 + { sqrt {n}}}$

Korelační z jas je

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

Poté vypočítejte dočasné množství t,

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

Korelační z sytost je

${ displaystyle C = t ^ {0,9} { sqrt { textstyle { frac {1} {100}} J}} (1,64-0,29 ^ {n}) ^ {0,73}}$

Korelační z barevnost je

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

Korelační z nasycení je

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

Barevné prostory

Vzhled koreluje s CIECAM02, J, A, a b, tvoří uniformu barevný prostor které lze použít k výpočtu barevné rozdíly, pokud jsou podmínky sledování pevné. Běžněji používaným derivátem je CAM02 Jednotný barevný prostor (CAM02-UCS), rozšíření s vylepšeními pro lepší shodu experimentálních dat.^[7]

CIECAM02 jako model lidského vizuálního zpracování

Stejně jako mnoho jiných barevných modelů si i CIECAM02 klade za cíl modelovat lidské vnímání barev. Ukázalo se, že model CIECAM02 je věrohodnějším modelem nervové aktivity v primární zraková kůra, ve srovnání s předchozím CIELAB Modelka.^[8]

Reference

Další čtení

• CIE TC 8-01 (2004). Model vzhledu barev pro systémy správy barev. Publikace 159. Vídeň: CIE Central Bureau. ISBN  3-901906-29-0. Archivovány od originál dne 2011-04-13. Citováno 2008-04-28.
• Fairchild, Mark D. (09.11.2004). „Barevné modely vzhledu: CIECAM02 a další“ (PDF). IS & T / SID 12. konference o barevném zobrazování. Citováno 2008-02-11.
• Schlömer, Nico. Algoritmická vylepšení barevných modelů vzhledu CIECAM02 a CAM16. arXiv:1802.06067.

externí odkazy

• Colorlab Sada nástrojů MATLAB pro výpočet vědy o barvách a přesnou reprodukci barev (Jesus Malo a Maria Jose Luque, Universitat de Valencia). Zahrnuje standardní tristimulovou kolorimetrii CIE a transformace na řadu nelineárních modelů vzhledu barev (CIELAB, CIECAM atd.).
• Tabulka aplikace Excel s příklady vpřed a vzad, Eric Walowit a Grit O'Brien
• Experimentální implementace modelu barevného vzhledu CIECAM02 v zásuvném modulu kompatibilním s Photoshopem (Pouze Microsoft Windows), autor: Cliff Rames.
• Poznámky k modelu barevného vzhledu CIECAM02. Zdrojový kód v C transformace dopředu a dozadu, Billy Biggs.
• CIECAM02 Java applet od Nathana Moroneyho