CIELUV

Цветовое пространство

В колориметрии CIE 1976 L *, u *, v * цветовое пространство, широко известное под его сокращением CIELUV, представляет собой цветовое пространство , принятое Международная комиссия по освещению (CIE) в 1976 году, как простое в вычислении преобразование цветового пространства CIE XYZ 1931 года 1931 года, но в котором была предпринята попытка единообразия восприятия. Он широко используется для таких приложений, как компьютерная графика, которые имеют дело с цветным светом. Хотя аддитивные смеси разноцветных огней будут попадать на линию на однородной диаграмме цветности CIELUV (получившей название CIE 1976 UCS), такие аддитивные смеси не будут, вопреки распространенному мнению, попадать в линию в цвете CIELUV. пространство, если смеси не постоянны в легкости.

Содержание

• 1 Исторический фон
• 2 Преобразования XYZ → CIELUV и CIELUV → XYZ
  • 2.1 Прямое преобразование
  • 2.2 Обратное преобразование
• 3 Цилиндрическое представление (CIELCH)
• 4 Разница в цвете и оттенке
• 5 См. Также
• 6 Ссылки
• 7 Внешние ссылки

Историческая справка

Воспроизвести медиа Воспроизвести медиа sRGB гамма (слева) и видимая гамма при освещении D65 (справа), нанесенные в цветовом пространстве CIELUV. u и v - горизонтальные оси; L - вертикальная ось.

CIELUV - это цветовое пространство с хроматической валентностью Адамса и обновление цветового пространства CIE 1964 (U *, V *, W *) (CIEUVW). Различия включают в себя слегка измененную шкалу яркости и измененную шкалу однородной цветности, в которой одна из координат, v ', в 1,5 раза больше, чем v, в его предшественнике 1960 года. CIELUV и CIELAB были приняты одновременно CIE, когда не удалось сформировать четкий консенсус только по одному или другому из этих двух цветовых пространств.

CIELUV использует адаптацию типа Джадда (трансляционную) белой точки (в отличие от CIELAB, которая использует «неправильное» преобразование Криса ). Это может дать полезные результаты при работе с одним источником света, но может предсказать мнимые цвета (т.е. вне) при попытке использовать его в качестве преобразования хроматической адаптации. Преобразование трансляционной адаптации, используемое в CIELUV, также плохо справляется с предсказанием соответствующих цветов.

Преобразования XYZ → CIELUV и CIELUV → XYZ

Для типичных изображений u * и v * диапазон ± 100%. По определению 0 ≤ L * ≤ 100%.

Прямое преобразование

CIELUV основано на CIEUVW и является еще одной попыткой определить кодирование с единообразием восприятия цветовых различий. Нелинейные соотношения для L *, u * и v * приведены ниже:

$L\; \ast \; =\; \{(29\; 3)\; 3\; Y\; /\; Y\; n,\; Y\; /\; Y\; n\; \le \; (6\; 29)\; 3\; 116\; (Y\; /\; Y\; n)\; 1/3\; -\; 16,\; Y\; /\; Y\; n>(6\; 29)\; 3\; u\; \ast \; =\; 13\; L\; \ast \; \cdot \; (u\; \prime \; -\; un\; \prime )\; v\; \ast \; =\; 13\; L\; \ast \; \cdot \; (v\; \prime \; -\; vn\; \prime )\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; begin\; \{align\}\; L\; ^\; \{*\}\; =\; \{\backslash \; begin\; \{cases\}\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{29\}\; \{3\}\}\; \backslash \; right)\; ^\; \{3\}\; Y\; /\; Y\_\; \{n\},\; Y\; /\; Y\_\; \{\; n\}\; \backslash \; leq\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{6\}\; \{29\}\}\; \backslash \; right)\; ^\; \{3\}\; \backslash \backslash \; 116\; \backslash \; left\; (Y\; /\; Y\_\; \{n\}\; \backslash \; right)\; ^\; \{1/3\}\; -16,\; Y\; /\; Y\_\; \{n\}>\backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{6\}\; \{29\}\}\; \backslash \; right)\; ^\; \{3\}\; \backslash \; end\; \{cases\}\}\; \backslash \backslash \; u\; ^\; \{*\}\; =\; 13L\; ^\; \{*\}\; \backslash \; cdot\; (u\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; -u\_\; \{n\}\; ^\; \{\backslash \; prime\})\; \backslash \backslash \; v\; ^\; \{*\}\; =\; 13L\; ^\; \{*\}\; \backslash \; cdot\; (v\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; -v\_\; \{n\}\; ^\; \{\backslash \; prime\})\; \backslash \; конец\; \{выровнен\}\}\}$

Величины u 'n и v' n представляют собой (u ', v') координаты цветности" указанного белого объекта ct "- которую можно назвать точкой белого - и Y n - ее яркость. В режиме отражения это часто (но не всегда) принимается как (u ', v') идеально отражающего диффузора под этим источником света. (Например, для наблюдателя 2 ° и стандартного источника света C, u ′ n = 0.2009, v ′ n = 0,4610.) Уравнения для u ′ и v ′ приведены ниже:

$u\; \prime \; =\; 4\; XX\; +\; 15\; Y\; +\; 3\; Z\; =\; 4\; x\; -\; 2\; x\; +\; 12\; y\; +\; 3\; v\; \prime \; =\; 9\; YX\; +\; 15\; Y\; +\; 3\; Z\; =\; 9\; y\; -\; 2\; x\; +\; 12\; y\; +\; 3\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; begin\; \{align\}\; u\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{4X\}\; \{X\; +\; 15Y\; +\; 3Z\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{4x\}\; \{-\; 2x\; +\; 12y\; +\; 3\}\}\; \backslash \backslash \; v\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{9Y\}\; \{X\; +\; 15Y\; +\; 3Z\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{9y\}\; \{-\; 2x\; +\; 12y\; +\; 3\}\}\; \backslash \; end\; \{выравнивается\}\}\}$

Диаграмма цветности обратного преобразования

(u ', v'), также известная как диаграмма UCS (равномерная шкала цветности) CIE 1976.

Преобразование из (u ', v') к (x, y):

$x\; =\; 9\; u\; \prime \; 6\; u\; \prime \; -\; 16\; v\; \prime \; +\; 12\; y\; =\; 4\; v\; \prime \; 6\; u\; \prime \; -\; 16\; v\; \prime \; +\; 12\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; begin\; \{align\}\; x\; =\; \{\backslash \; frac\; \{9u\; ^\; \{\backslash \; prime\}\}\; \{6u\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; -16v\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; +12\}\}\; \backslash \backslash \; y\; =\; \{\backslash \; frac\; \{4v\; ^\; \{\backslash \; prime\}\}\; \{6u\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; -16v\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; +12\}\}\; \backslash \; end\; \{align\}\}\}$

Преобразование из CIELUV в XYZ выполняется следующим образом:

$u\; \prime \; =\; u\; \ast \; 13\; L\; \ast \; +\; un\; \prime \; v\; \prime \; =\; v\; \ast \; 13\; L\; \ast \; +\; vn\; \prime \; Y\; =\; \{Y\; n\; \cdot \; L\; \ast \; \cdot \; (3\; 29)\; 3,\; L\; \ast \; \le \; 8\; Y\; N\; \cdot \; (L\; \ast \; +\; 16\; 116)\; 3,\; L\; \ast >8\; X\; =\; Y\; \cdot \; 9\; u\; \prime \; 4\; v\; \prime \; Z\; =\; Y\; \cdot \; 12\; -\; 3\; u\; \prime \; -\; 20\; v\; \prime \; 4\; v\; \prime \; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; begin\; \{align\}\; u\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{u\; ^\; \{*\}\}\; \{13L\; ^\; \{*\}\}\}\; +\; u\_\; \{n\}\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; \backslash \backslash \; v\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{v\; ^\; \{*\}\}\; \{13L\; ^\; \{*\}\}\}\; +\; v\_\; \{n\}\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; \backslash \backslash \; Y\; =\; \{\backslash \; begin\; \{cases\}\; Y\_\; \{n\}\; \backslash \; cdot\; L\; ^\; \{*\}\; \backslash \; cdot\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{3\}\; \{29\}\}\; \backslash \; right)\; ^\; \{3\},\; L\; ^\; \{*\}\; \backslash \; leq\; 8\; \backslash \backslash \; Y\_\; \{n\}\; \backslash \; cdot\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{L\; ^\; \{*\}\; +16\}\; \{116\}\}\; \backslash \; right)\; ^\; \{3\},\; L\; ^\; \{*\}>8\; \backslash \; end\; \{case\}\}\; \backslash \backslash \; X\; =\; Y\; \backslash \; cdot\; \{\backslash \; frac\; \{9u\; ^\; \{\backslash \; prime\}\}\; \{4v\; ^\; \{\; \backslash \; prime\}\}\}\; \backslash \backslash \; Z\; =\; Y\; \backslash \; cdot\; \{\backslash \; frac\; \{12-3u\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; -20v\; ^\; \{\backslash \; prime\}\}\; \{4v\; ^\; \{\backslash \; prime\}\}\}\; \backslash \backslash \backslash \; конец\; \{выровнено\}\}\}$

Цилиндрическое представление (CIELCH)

Воспроизвести мультимедиа Воспроизвести мультимедиа Цветовая гамма sRGB (слева) и видимая гамма при освещении D65 (справа), нанесенные в CIELC Цветовое пространство Huv. L - вертикальная ось; C - радиус цилиндра; h - угол по окружности.

цилиндрическая версия CIELUV известна как CIE LCh uv (или CIE HLC uv), где C * uv - это цветность, а h uv - оттенок :

$C\; uv\; \ast \; =\; (u\; \ast )\; 2\; +\; (v\; \ast )\; 2\; \{\; \backslash \; displaystyle\; C\_\; \{uv\}\; ^\; \{*\}\; =\; \{\backslash \; sqrt\; \{(u\; ^\; \{*\})\; ^\; \{2\}\; +\; (v\; ^\; \{*\})\; ^\; \{2\}\}\}\}$

$huv\; =\; atan2\; \; (v\; \ast ,\; u\; \ast ),\; \{\backslash \; displaystyle\; h\_\; \{uv\}\; =\; \backslash \; operatorname\; \{atan2\}\; (v\; ^\; \{*\},\; u\; ^\; \{*\}),\}$

где atan2 функция, "два -argument arctangent ", вычисляет полярный угол из декартовой пары координат.

Кроме того, коррелят насыщенности можно определить как:

$suv\; =\; C\; \ast \; L\; \ast \; =\; 13\; (u\; \prime \; -\; un\; \prime )\; 2\; +\; (v\; \prime \; -\; vn\; \prime )\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; s\_\; \{uv\; \}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{C\; ^\; \{*\}\}\; \{L\; ^\; \{*\}\}\}\; =\; 13\; \{\backslash \; sqrt\; \{(u\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; -u\_\; \{n\}\; ^\; \{\backslash \; prime\})\; ^\; \{2\}\; +\; (\; v\; ^\; \{\backslash \; prime\}\; -v\_\; \{n\}\; ^\; \{\backslash \; prime\})\; ^\; \{2\}\}\}\}$

Подобные корреляты цветности и оттенка, но не насыщенности, существуют для CIELAB. См. Цветность для более подробного обсуждения насыщенности.

CIE Lch (uv) или цветовое пространство HCL (Hue-Chroma-Luminance) в сообществе визуализации информации все чаще рассматривается как способ помочь в представлении данных без неявной систематической ошибки. при использовании переменной насыщенности. Дополнительную информацию по этой теме см. В статье Цветовое пространство HCL.

Разница цвета и оттенка

Разница цвета может быть рассчитана с помощью Евклидово расстояние координат (L *, u *, v *). Отсюда следует, что расстояние цветности $(\Delta \; u\; \text{'})\; 2\; +\; (\Delta \; v\text{'})\; 2\; =\; 1/13\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; sqrt\; \{(\backslash \; Delta\; u\; \text{'})\; ^\; \{2\}\; +\; (\backslash \; Delta\; v\text{'})\; ^\; \{2\}\}\}\; =\; 1/13\}$соответствует тому же ΔE * uv как разность яркости ΔL * = 1, в прямой аналогии с CIEUVW.

Евклидова метрика также может использоваться в CIELCH, при этом компонент ΔE * uv объясняется разницей в оттенках как ΔH * = √C * 1C*22 sin (Δh / 2), где Δh = h 2 - h 1.

См. также

• YUV

Ссылки

1. ^Джадд, Дин Б. (январь 1940 г.). «Насыщенность оттенков и легкость красок поверхностей при хроматической подсветке». ИОСА. 30(1): 2–32. doi : 10.1364 / JOSA.30.000002.
2. ^Марк Д. Фэйрчайлд, Цветные модели внешнего вида. Ридинг, Массачусетс: Addison-Wesley, 1998.
3. ^Д. Х. Алман, Р. С. Бернс, Г. Д. Снайдер и В. А. Ларсон, «Тестирование показателей цветовой разницы с использованием набора данных о допуске по цвету». Color Research and Application, 21 : 174-188 (1989).
4. ^ Шанда, Янош (2007). Колориметрия: понимание системы CIE. Wiley Interscience. С. 61–64. ISBN 978-0-470-04904-4. Поскольку соотношение 24/116 не является простым, в некоторых публикациях используется соотношение 6/29, в других - приблизительное значение 0,008856 (использовалось в более ранних редакциях CIE 15). Подобным образом некоторые авторы предпочитают использовать вместо 841/108 выражение (1/3) × (29/6) или приблизительное значение 7,787, или вместо 16/116 соотношение 4/29.
5. ^Колориметрия, второе издание : Публикация CIE 15.2. Вена: Центральное бюро CIE, 1986.
6. ^ Пойнтон, Чарльз (2003). Цифровое видео и HDTV. Морган-Кауфманн. п. 226. ISBN 1-55860-792-7.
7. ^Ихака Росс (2003). «Цвет для презентационной графики». В Хорнике, Курт; Лейш, Фридрих; Зейлейс, Ахим (ред.). Труды 3-го Международного семинара по распределенным статистическим вычислениям, Вена, Австрия. ISSN 1609-395X.
8. ^Зейлис, Ахим; Хорник, Курт; Мюррелл, Пол (2009). «Избегая RGBland: выбор цветов для статистической графики». Вычислительная статистика и анализ данных. 53 (9): 3259–3270. doi : 10.1016 / j.csda.2008.11.033.
9. ^Штауфер, Рето; Mayr, Georg J.; Даберниг, Маркус; Зейлейс, Ахим (2015). «Где-то за радугой: как эффективно использовать цвета в метеорологической визуализации». Бюллетень Американского метеорологического общества. 96 (2): 203–216. DOI : 10.1175 / BAMS-D-13-00155.1. hdl : 10419/101098.

Внешние ссылки

• Диаграммы цветности, включая CIE 1931, CIE 1960, CIE 1976
• Colorlab Набор инструментов MATLAB для вычисления науки о цвете и точных цветопередача (Хесус Мало и Мария Хосе Луке, Университет Валенсии). Он включает стандартную трехцветную колориметрию CIE и преобразования в ряд нелинейных моделей внешнего вида цвета (CIE Lab, CIE CAM и т. Д.).