Světlost - Lightness

v kolorimetrie a teorie barev, světlost, také známý jako hodnota nebo tón, je reprezentace a barva je jas. Je to jeden z parametry barevného vzhledu ze všech barevný vzhled modelu.
Rozličný barevné modely mít pro tuto vlastnost výslovný výraz. The Munsell a HSV barevné modely používají tento výraz hodnota, zatímco HSL barevný model, Barevný prostor HCL a CIELAB barevný prostor použijte termín světlost.
V některých z těchto modelů (Munsell, HCL a CIELAB) je světlost nebo hodnota absolutní jas. Například v Munsellu je jedinou barvou s hodnotou 0 čistě černá a jedinou barvou s hodnotou 10 je čistě bílá. Barvy se znatelným odstínem musí mít hodnoty mezi těmito extrémy.
V HSL a HSV je světlost nebo hodnota relativní jas. Oba systémy používají trojité souřadnice, kde mnoho trojic může mapovat stejnou barvu. V HSV jsou všechny trojice s hodnotou 0 čistě černé. Pokud jsou odstín a sytost udržovány konstantní, pak zvýšení hodnoty zvýší jas, takže hodnota 1 je nejjasnější barva s daným odstínem a sytostí. HSL je podobný, až na to, že všechny trojice s lehkostí 1 jsou čistě bílé. V obou modelech mají všechny čisté syté barvy stejnou světlost nebo hodnotu a absolutní jas je určen odstínem: žlutá je jasnější než modrá.
v subtraktivní barva (např. barvy) se hodnota mění prostřednictvím různých odstíny a odstíny lze dosáhnout přidáním bílé, respektive černé barvy. To však také snižuje nasycení. Šerosvit a Tenebrismus oba využívají výhod dramatických kontrastů hodnoty ke zvýšení dramatu v umění. Umělci mohou také zaměstnávat stínování, jemná manipulace s hodnotou.
Lehkost a lidské vnímání


Zatímco HSL, HSV a související prostory slouží dostatečně dobře, aby například zvolily jednu barvu, ignorují velkou část složitosti barevného vzhledu. V podstatě kompromitují vnímací význam pro rychlost výpočtu, od doby v historii výpočetní techniky (špičkové grafické pracovní stanice ze 70. let nebo spotřebitelské stolní počítače z poloviny 90. let), kdy by sofistikovanější modely byly příliš výpočetně nákladné.[A]
HSL a HSV jsou jednoduché transformace RGB barevný model které zachovávají symetrie v kostce RGB nesouvisející s lidským vnímáním, takové, že R, G, a B rohy jsou ve stejné vzdálenosti od neutrální osy a rovnoměrně rozmístěny kolem ní. Pokud vykreslíme gamut RGB více vnímavě uniformní vesmír, jako např CIELAB, je okamžitě jasné, že červené, zelené a modré primární prvky nemají stejnou světlost nebo sytost nebo rovnoměrně rozmístěné odstíny. Kromě toho různé displeje RGB používají různá primární řešení, a proto mají různé gamuty. Protože HSL a HSV jsou definovány čistě s odkazem na nějaký prostor RGB, nejsou absolutní barevné prostory: přesné zadání barvy vyžaduje hlášení nejen hodnot HSL nebo HSV, ale také charakteristik RGB prostoru, na kterém jsou založeny, včetně gama korekce při použití.
Pokud pořídíme snímek a extrahujeme složky odstínu, sytosti a světlosti nebo hodnoty a poté je porovnáme se složkami stejného jména, jak je definují vědci v oboru barev, můžeme tento rozdíl rychle vnímat. Prohlédněte si například následující obrázky odvzdušňovače (obr. 1). Originál je v barevném prostoru sRGB. CIELAB L* je achromatická veličina lehkosti definovaná CIE (závisí pouze na percepčně achromatické svítivosti Y, ale ne smíšené chromatické složky X nebo Z, z Barevný prostor CIE XYZ od kterého je odvozen samotný barevný prostor sRGB) a je zřejmé, že se to v percepční lehkosti jeví jako podobné původnímu barevnému obrazu. Luma (Y´, složka lehkosti kódovaná gamma u některých systémů kódování videa, jako jsou Y´IQ a Y´UV) je zhruba podobný, ale poněkud se liší při vysoké sytosti, kde se nejvíce odchyluje od skutečné achromatické lumy, jako je jas Y (lineární) nebo podobně achromatické L* (percepčně uniformní a nelineární) a je ovlivněna kolorimetrickou chromatičností (x, ynebo ekvivalentně a *, b * CIELAB). HSL L a HSV PROTI podstatně se odchylují od vjemové lehkosti.






Vztah k hodnotě a relativnímu jasu
The Munsellova hodnota se již dlouho používá jako vnímavě uniformní stupnice lehkosti. Zajímavou otázkou je vztah mezi Munsellovou hodnotovou stupnicí a relativní jas. Vědom si Weber – Fechnerův zákon, Poznamenal Munsell „Měli bychom použít logaritmickou křivku nebo křivku čtverců?“[1] Ani jedna z možností se neukázala jako zcela správná; vědci nakonec konvergovali na zhruba krychlově kořenové křivce, shodné s Stevensův mocenský zákon pro vnímání jasu, což odráží skutečnost, že lehkost je úměrná počtu nervových impulzů na nervové vlákno za jednotku času.[2] Zbývající část této části je chronologie aproximací lehkosti, vedoucí k CIELAB.
Poznámka. - Munsellova PROTI běží od 0 do 10, zatímco Y obvykle běží od 0 do 100 (často interpretováno jako procento). Relativní jas se obvykle normalizuje tak, že „referenční bílá“ (řekněme, oxid hořečnatý ) má tristimulovou hodnotu Y = 100. Vzhledem k tomu, odrazivost oxidu hořečnatého (MgO) vzhledem k perfektní odrazný difuzor je 97,5%, PROTI = 10 odpovídá Y = 100/97.5% ≈ 102.6 pokud se jako reference použije MgO.[3]

1920
- Kněz et al. poskytnout základní odhad hodnoty Munsella (s Y v tomto případě běží od 0 do 1):[4]
1933
- Munsell, Sloan a Godlove zahajují studii na Munsellově neutrální hodnotové stupnici, zvažujíc několik návrhů týkajících se relativní svítivosti k Munsellově hodnotě, a navrhují:[5][6]
1943
- Newhall, Nickerson a Judd připravují zprávu pro Optická společnost Ameriky. Navrhují kvintickou parabolu (vztahující se k odrazivosti z hlediska hodnoty):[7]
1943
- Použití tabulky II O.S.A. zpráva, Moon a Spencer vyjadřují hodnotu z hlediska relativního jasu:[8]
1944
- Saunderson a Milner zavádějí v předchozím výrazu subtraktivní konstantu, aby lépe odpovídali Munsellově hodnotě.[9] Později, Jameson a Hurvich tvrdí, že to opravuje simultánní kontrastní efekty.[10][11]
1955
- Ladd a Pinney z Eastman Kodak zajímá je hodnota Munsell jako percepčně jednotná stupnice lehkosti pro použití v televize. Po zvážení jednoho logaritmu a pěti mocenský zákon funkce (za Stevensův mocenský zákon ), vztahují hodnotu k odrazivosti zvýšením odrazivosti na sílu 0,352:[12]
- Uvědomili si, že je to docela blízko kořenu krychle, zjednodušili to na:
1958
- Glasser et al. definujte lehkost jako desetinásobek hodnoty Munsella (aby se lehkost pohybovala od 0 do 100):[13]
1964
- Wyszecki to zjednodušuje na:[14]
- Tento vzorec aproximuje hodnotu Munsellova funkce pro 1% < Y < 98% (neplatí pro Y < 1%) a používá se pro Barevný prostor CIE 1964.
1976
- CIELAB používá následující vzorec:
- kde Yn je CIE XYZ Y tristimulační hodnota reference bílý bod (dolní index n naznačuje „normalizovaný“) a podléhá omezením Y/Yn > 0.01. Pauli toto omezení odstraňuje výpočtem a lineární extrapolace které mapy Y/Yn = 0 na L* = 0 a je tečnou k výše uvedenému vzorci v bodě, ve kterém se lineární prodloužení projeví. Nejprve je stanoven přechodový bod Y/Yn = (6/29)^3 ≈ 0.008,856, pak sklon (29/3)^3 ≈ 903.3 je vypočítán. To dává funkci dvoudílnou:[15]
- Lehkost je pak:
Na první pohled můžete aproximovat funkci lehkosti kořenem krychle, což je aproximace, která se nachází ve většině odborné literatury. Lineární segment v blízkosti černé je však významný, a tedy i koeficienty 116 a 16. Nejvhodnější funkce čistého výkonu má exponent asi 0,42, daleko od 1/3.[16]
Přibližně 18% šedá karta s přesným odrazem , má hodnotu světlosti 50. Nazývá se „střední šedá“, protože její světlost je uprostřed mezi černou a bílou.
Další psychologické účinky
Toto subjektivní vnímání jasu nelineárním způsobem je jednou z věcí, kterou tvoří gama komprese obrázků, které stojí za to. Kromě tohoto jevu existují i další efekty zahrnující vnímání lehkosti. Chromacita může ovlivnit vnímanou lehkost, jak je popsáno v Helmholtz-Kohlrauschův efekt. Ačkoli prostor CIELAB a příbuzní tento vliv na lehkost nezohledňují, může to být implikováno v barevném modelu Munsell. Úrovně světla mohou také ovlivnit vnímanou barevnost, jako u Purkyňův efekt.
Viz také
Poznámky
- ^ Většina níže uvedených nevýhod je uvedena v Poynton (1997), ačkoli jako pouhá tvrzení, bez příkladů.
Reference
- ^ Kuehni, Rolf G. (únor 2002). "Časný vývoj systému Munsell". Výzkum a aplikace barev. 27 (1): 20–27. doi:10.1002 / sloupec 10002.
- ^ Hunt, Robert W. G. (18. května 1957). "Světelná energie a jas". Příroda. 179 (4568): 1026. doi:10.1038 / 1791026a0. PMID 13430776.
- ^ Valberg, Arne (2006). Barva světelného vidění. John Wiley and Sons. p. 200. ISBN 978-0470849026.
- ^ Priest, Irwin G .; Gibson, K. S.; McNicholas, HJ (září 1920). „Zkoumání Munsellova systému barev. I: Spektrální a celková reflexe a Munsellova stupnice hodnoty.“ Technický papír 167 (3). Bureau of Standards United States: 27. Citovat deník vyžaduje
| deník =
(Pomoc) - ^ Munsell, A.E.O .; Sloan, L.L .; Godlove, I.H. (Listopad 1933). "Neutrální stupnice hodnot. I. Munsell neutrální stupnice hodnot". JOSA. 23 (11): 394–411. doi:10.1364 / JOSA.23.000394. Poznámka: Tento příspěvek obsahuje historický průzkum, který se táhne do roku 1760.
- ^ Munsell, A.E.O .; Sloan, L.L .; Godlove, I.H. (Prosinec 1933). „Neutrální stupnice hodnot. II. Srovnání výsledků a rovnic popisujících stupnice hodnot“. JOSA. 23 (12): 419–425. doi:10.1364 / JOSA.23.000419.
- ^ Newhall, Sidney M .; Nickerson, Dorothy; Judd, Deane B (květen 1943). „Závěrečná zpráva podvýboru O.S.A. o rozestupu Munsellových barev“. Journal of the Optical Society of America. 33 (7): 385–418. doi:10.1364 / JOSA.33.000385.
- ^ Měsíc, Parry; Spencer, Domina Eberle (květen 1943). "Metrické na základě složeného barevného podnětu". JOSA. 33 (5): 270–277. doi:10.1364 / JOSA.33.000270.
- ^ Saunderson, Jason L .; Milner, B.I. (Březen 1944). "Další studium prostoru ω". JOSA. 34 (3): 167–173. doi:10.1364 / JOSA.34.000167.
- ^ Hurvich, Leo M .; Jameson, Dorothea (listopad 1957). „Teorie oponentního procesu barevného vidění“. Psychologický přehled. 64 (6): 384–404. doi:10.1037 / h0041403. PMID 13505974.
- ^ Jameson, Dorothea; Leo M. Hurvich (květen 1964). "Teorie jasu a barevného kontrastu v lidském vidění". Vision Vision. 4 (1–2): 135–154. doi:10.1016/0042-6989(64)90037-9. PMID 5888593.
- ^ Ladd, J.H .; Pinney, J.E. (září 1955). "Empirické vztahy s Munsellovou hodnotovou stupnicí". Sborník Ústavu radiových inženýrů. 43 (9): 1137. doi:10.1109 / JRPROC.1955.277892.
- ^ Glasser, L.G .; A.H. McKinney; CD. Reilly; P.D. Schnelle (říjen 1958). "Barevný souřadnicový systém krychle a kořene". JOSA. 48 (10): 736–740. doi:10.1364 / JOSA.48.000736.
- ^ Wyszecki, Günther (listopad 1963). „Návrh nového vzorce pro barevný rozdíl“. JOSA. 53 (11): 1318–1319. doi:10.1364 / JOSA.53.001318. Poznámka: Hvězdičky se v příspěvku nepoužívají.
- ^ Pauli, Hartmut K.A. (1976). „Navrhované rozšíření doporučení CIE týkající se„ Jednotných barevných prostorů, barevných prostorů a rovnic barevných rozdílů a metrických barevných výrazů"". JOSA. 66 (8): 866–867. doi:10.1364 / JOSA.66.000866.
- ^ Poynton, Charles; Funt, Brian (únor 2014). Msgstr "Percepční uniformita v digitálním zobrazení a zobrazení obrazu". Barevný výzkum a aplikace. 39 (1): 6–15. doi:10.1002 / col.21768.
externí odkazy
Média související s Světlost na Wikimedia Commons