Lightness

редактировать
Свойство цвета Три оттенка в Цветовая модель Манселла. Каждый цвет отличается по величине сверху вниз с одинаковыми шагами восприятия. Правый столбец претерпевает резкое изменение воспринимаемого цвета.

В колориметрии и теории цвета, светлота, также известная как значение или тон, является представлением цвета яркости. Это один из параметров внешнего вида цвета любой модели внешнего вида цвета .

. Различные модели цвета имеют явный термин для этого свойства. Цветовые модели Munsell и HSV используют термин значение, в то время как цветовая модель HSL, цветовое пространство HCL и CIELAB цветовое пространство используйте термин легкость.

В некоторых из этих моделей (Munsell, HCL и CIELAB) яркость или значение является абсолютной яркостью. В Munsell, например, единственный цвет со значением 0 - это чистый черный, а единственный цвет со значением 10 - чисто белый. Цвета с различимым оттенком должны иметь значения между этими крайними значениями.

В HSL и HSV яркость или значение является относительной яркостью. Обе системы используют тройки координат, когда многие тройки могут отображаться в один и тот же цвет. В HSV все тройки со значением 0 - чисто черные. Если оттенок и насыщенность остаются постоянными, то увеличение значения увеличивает яркость, так что значение 1 является самым ярким цветом с заданными оттенком и насыщенностью. HSL аналогичен, за исключением того, что все тройки с яркостью 1 чисто белые. В обеих моделях все чистые насыщенные цвета имеют одинаковую яркость или значение, а абсолютная яркость определяется оттенком: желтый ярче синего.

В субтрактивном цвете (например, краски) значение изменяется с помощью различных оттенков и оттенков, которые могут быть достигнуты путем добавления белого или черного цвета, соответственно, к цвету. Однако это также снижает насыщенность. Светотень и Тенебризм оба используют преимущества драматических контрастов ценностей, чтобы усилить драматизм в искусстве. Художники также могут использовать затенение, тонкое манипулирование ценностью.

Содержание
  • 1 Легкость и человеческое восприятие
  • 2 Связь с величиной и относительной яркостью
    • 2,1 1920
    • 2,2 1933
    • 2,3 1943
    • 2,4 1943
    • 2,5 1944
    • 2,6 1955
    • 2,7 1958
    • 2,8 1964
    • 2,9 1976
  • 3 Другие психологические эффекты
  • 4 См. Также
  • 5 Примечания
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки
Легкость и человеческое восприятие
Рис. 2а. Цветовой охват sRGB, отображенный в пространстве CIELAB. Обратите внимание, что линии, указывающие на красный, зеленый и синий основные цвета, неравномерно распределены по углу оттенка и имеют неравную длину. Первичные цвета также имеют разные значения L *. Рис. 2b. Цветовой охват Adobe RGB, отображенный в пространстве CIELAB. Также обратите внимание, что эти два пространства RGB имеют разные гаммы и, следовательно, будут иметь разные представления HSL и HSV.

Хотя HSL, HSV и связанные пространства служат достаточно хорошо, например, для выбора одного цвета, они игнорируют большую часть сложность цветового оформления. По сути, они жертвуют актуальностью восприятия для скорости вычислений, начиная с тех времен в истории вычислений (высокопроизводительные графические рабочие станции 1970-х годов или потребительские настольные компьютеры середины 1990-х годов), когда более сложные модели были бы слишком дорогостоящими в вычислительном отношении.

HSL и HSV представляют собой простые преобразования цветовой модели RGB, которые сохраняют симметрии в кубе RGB, не связанные с человеческим восприятием, так что его углы R, G и B равноудалены от нейтральной оси и равномерно распределены вокруг нее.. Если мы построим цветовую гамму RGB в более перцептуально однородном пространстве, таком как CIELAB, сразу станет ясно, что красный, зеленый и синий основные цвета не имеют одинаковой яркости или цветности., или равномерно распределенные оттенки. Кроме того, разные дисплеи RGB используют разные основные цвета и поэтому имеют разные гаммы. Поскольку HSL и HSV определены исключительно со ссылкой на некоторое пространство RGB, они не являются абсолютными цветовыми пространствами : для точного указания цвета требуется сообщать не только значения HSL или HSV, но и характеристики пространства RGB, в котором они основаны на, включая используемую гамма-коррекцию.

Если мы возьмем изображение и выделим компоненты оттенка, насыщенности и яркости или значения, а затем сравним их с одноименными компонентами, определенными учеными-цветоводами, мы сможем быстро увидеть разницу на уровне восприятия. Например, рассмотрите следующие изображения дыхательного аппарата огня (рис. 1). Оригинал находится в цветовом пространстве sRGB. CIELAB L * - это величина ахроматической яркости, определяемая CIE (зависящая исключительно от воспринимаемой ахроматической яркости Y, но не от смешанных хроматических компонентов X или Z, цветового пространства CIE XYZ, из которого цветовое пространство sRGB само является производным), и очевидно, что это похоже на воспринимаемую легкость исходного цветного изображения. Яркость (Y´, гамма-кодированный компонент яркости некоторых систем кодирования видео, таких как Y´IQ и Y´UV) примерно аналогичен, но несколько отличается в высокой цветности, где она больше всего отклоняется от истинной ахроматической яркости, такой как яркость Y (линейный) или аналогичный ахроматический L * (перцепционно однородный и нелинейный), на который влияет колориметрическая цветность (x, y или эквивалентно a *, b * CIELAB). HSL L и HSV V существенно отличаются от легкости восприятия.

На полноцветном изображении показана высококонтрастная и весьма драматическая сцена с огнедышащим человеком с большим оранжевым цветом. желтое пламя выходит из его губ. Он носит темную, но яркую оранжево-красную одежду. Рис. 1а. Цветная фотография (цветовое пространство sRGB). A grayscale image showing the CIELAB lightness component of the photograph appears to be a faithful rendering of the scene: it looks roughly like a black-and-white photograph taken on panchromatic film would look, with clear detail in the flame, which is much brighter than the man's outfit or the background. Рис. 1b. CIELAB L * (преобразованный обратно в sRGB для согласованного отображения). Изображение в оттенках серого, показывающее яркость, выглядит примерно так же, как изображение яркости CIELAB, но немного ярче в областях, которые изначально были очень красочными. Рис. 1c. Рек. 601 яркость Y '. Изображение в градациях серого, показывающее компонентную среднюю (интенсивность HSI) фотографии, является гораздо менее убедительным факсимиле цветной фотографии с пониженным контрастом, особенно с его более темным пламенем, чем в оригинале. Рис. 1г. Среднее по компоненту: «интенсивность» I. A grayscale image showing the HSV value component of the photograph leaves the flame completely white (in photographer's parlance, Рис. 1e. Значение HSV V. Изображение в оттенках серого отображение компонента яркости HSL на фотографии делает пламя примерно средне-серым и разрушает драматический эффект. t оригинала за счет радикального снижения его контрастности. Рис. 1f. HSL lightness L.
Отношение к значению и относительной яркости

Значение Манселла долгое время использовалось в качестве равномерно воспринимаемой шкалы яркости. Интересным вопросом является соотношение между шкалой значений Манселла и относительной яркостью. Зная о законе Вебера-Фехнера, Манселл заметил: «Что нам следует использовать: логарифмическую кривую или кривую квадратов?» Ни один из вариантов не оказался правильным; в конечном итоге ученые сошлись на кривой кубического корня, соответствующей закону Стивенса для восприятия яркости, отражающему тот факт, что легкость пропорциональна количеству нервных импульсов на нервное волокно в единицу времени. Оставшаяся часть этого раздела представляет собой хронологию приближений яркости, ведущую к CIELAB.

Примечание. - V Манселла изменяется от 0 до 10, а Y обычно от 0 до 100 (часто интерпретируется как процент). Обычно относительная яркость нормализуется так, чтобы «эталонный белый цвет» (например, оксид магния ) имел трехцветное значение Y = 100. Поскольку коэффициент отражения оксида магния (MgO) относительно идеальный отражающий диффузор составляет 97,5%, V = 10 соответствует Y = 100 / 97,5% ≈ 102,6, если MgO используется в качестве эталона.

Обратите внимание на то, что яркость составляет 50% для относительной яркости около 18% относительной к контрольному белому.

1920

Priest et al. обеспечивают базовую оценку значения Манселла (в данном случае Y изменяется от 0 до 1):
V = 10 Y. {\ displaystyle V = 10 {\ sqrt {Y}}.}{\ displaystyle V = 10 {\ sqrt {Y}}.}

1933

Манселл, Слоан и Годлав запускают исследование шкалы нейтральных значений Манселла, рассматривая несколько предложений, связанных относительной яркости со значением Манселла, и предположим:
V 2 = 1,474, 2 Y - 0,004, 743 Y 2. {\ displaystyle V ^ {2} = 1.474,2Y-0.004,743Y ^ {2}.}{\ displaystyle V ^ {2} = 1,474,2Y-0,004,743Y ^ {2}.}

1943

Ньюхолл, Никерсон и Джадд готовят отчет для Оптического общества Америки. Они предлагают пятую параболу (соотносящую коэффициент отражения через значение):
Y = 1,221, 9 В - 0,231, 11 В 2 + 0,239, 51 В 3 - 0,021, 009 В 4 + 0,000, 840, 4 В 5. {\ displaystyle Y = 1,221,9V-0,231,11V ^ {2} + 0,239,51V ^ {3} -0,021,009V ^ {4} + 0,000,840,4V ^ {5}.}{\ displaystyle Y = 1,221,9V-0,231,11V ^ {2} + 0,239,51V ^ {3} -0,021,009V ^ {4 } + 0,000 840,4V ^ {5}.}

1943

Использование таблицы II OSA Согласно отчету, Мун и Спенсер выражают значение в терминах относительной яркости:
V = 5 (Y / 19,77) 0,426 = 1,4 Y 0,426. {\ displaystyle V = 5 (Y / 19.77) ^ {0.426} = 1.4Y ​​^ {0.426}.}{\ displaystyle V = 5 (Y / 19.77) ^ {0.426} = 1.4Y ​​^ {0.426}.}

1944

Сондерсон и Милнер вводят вычитающую константу в предыдущем выражении для лучшего соответствия выражению Манселла значение. Позже Джеймсон и Хурвич утверждают, что это исправляет одновременные эффекты контраста .
V = 2,357 Y 0,343 - 1,52. {\ displaystyle V = 2.357Y ^ {0.343} -1.52.}{\ displaystyle V = 2.357Y ^ {0.343} -1.52.}

1955

Лэдд и Пинни из Eastman Kodak интересуются значением Манселла как перцептуально однородной шкалой яркости для использования в телевидение. После рассмотрения одной логарифмической и пяти функций степенного закона (согласно степенному закону Стивенса ) они связывают значение с коэффициентом отражения, увеличивая коэффициент отражения до степени 0,352:
V = 2,217 Y 0,352 - 1,324. {\ displaystyle V = 2.217Y ^ {0.352} -1.324.}{\ displaystyle V = 2.217Y ^ {0.352} -1.324.}
Понимая, что это очень близко к кубическому корню, они упрощают его до:
V = 2.468 Y 1/3 - 1.636. {\ displaystyle V = 2,468Y ^ {1/3} -1,636.}{\ displaystyle V = 2,468Y ^ {1/3} -1,636.}

1958

Глассер и др. определите яркость как десятикратное значение Манселла (так, чтобы яркость варьировалась от 0 до 100):
L ⋆ = 25,29 Y 1/3 - 18,38. {\ displaystyle L ^ {\ star} = 25.29Y ^ {1/3} -18.38.}{ \ displaystyle L ^ {\ star} = 25.29Y ^ {1/3} -18.38.}

1964

Вышецкий упрощает это до:
W ⋆ = 25 Y 1/3 - 17. {\ displaystyle W ^ {\ star} = 25Y ^ {1/3} -17.}{\ displaystyle W ^ {\ star} = 25Y ^ {1/3} -17.}
Эта формула аппроксимирует функцию значения Манселла для 1% < Y < 98% (it is not applicable for Y < 1%) and is used for the цветовое пространство CIE 1964.

1976

CIELAB использует следующую формулу:
L ⋆ = 116 (Y / Y n) 1/3 - 16. {\ displaystyle L ^ {\ star} = 116 (Y / Y _ {\ mathrm {n}}) ^ {1 / 3} -16.}{\ displaystyle L ^ {\ star} = 116 (Y / Y _ {\ mathrm {n}}) ^ {1/3} -16.}
где Y n - трехцветное значение CIE XYZ Y эталонной белой точки (нижний индекс n означает «нормализованный ") и подчиняется ограничению Y / Y n>0,01. Паули снимает это ограничение, вычисляя линейную экстраполяцию, которая отображает Y / Y n = 0 на L = 0 и касается приведенной выше формулы в точке, в которой линейное расширение вступает в силу.. Сначала определяется точка перехода Y / Y n = (6/29) ^ 3 ≈ 0,008,856, затем вычисляется наклон (29/3) ^ 3 ≈ 903,3. Это дает двухчастную функцию:
f (t) = {t 1/3, если t>(6 29) 3 1 3 (29 6) 2 t + 4 29 в противном случае {\ displaystyle f (t) = { \ begin {cases} t ^ {1/3} {\ text {if}} t>{\ big (} {\ frac {6} {29}} {\ big)} ^ {3} \\ {\ frac {1} {3}} {\ big (} {\ frac {29} {6}} {\ big)} ^ {2} t + {\ frac {4} {29}} {\ text {иначе} } \ end {case}}}{\displaystyle f(t)={\begin{cases}t^{1/3}{\text{if }}t>{\ big (} {\ frac {6} {29}} {\ big)} ^ {3} \\ {\ frac {1} {3}} {\ big (} {\ frac {29} {6}} {\ big)} ^ {2} t + {\ frac {4} {29}} {\ text {иначе}} \ end {case}}}
Тогда легкость такая:
L ⋆ = 116 f (Y / Y n) - 16. {\ displaystyle L ^ {\ star} = 116f (Y / Y _ {\ mathrm {n}}) - 16.}{\ displaystyle L ^ {\ star} = 116f (Y / Y _ {\ mathrm {n}}) - 16.}

На первый взгляд, вы можете аппроксимировать функцию яркости кубическим корнем - приближение, которое можно найти в большей части технической литературы. Однако линейный сегмент около черного имеет значение, поэтому коэффициенты 116 и 16. Наиболее подходящая функция чистой мощности имеет показатель степени примерно 0,42, что далеко от 1/3.

Серая карта примерно на 18% с точной отражательной способностью (33/58) 3 {\ displaystyle \ left (33/58 \ right) ^ {3}}\ left (33 / 58 \ right) ^ 3 , имеет значение яркости 50. Он называется «средне-серым», потому что его яркость находится на полпути между черным и белым.

Другие психологические эффекты

Это субъективное восприятие яркости нелинейным образом - это то, что делает гамма-сжатие изображений полезным. Помимо этого явления есть и другие эффекты, связанные с восприятием легкости. Цветность может влиять на воспринимаемую легкость, как описано эффектом Гельмгольца – Кольрауша. Хотя пространство CIELAB и его родственники не учитывают этот эффект на легкость, он может подразумеваться в цветовой модели Манселла. Уровни света также могут влиять на воспринимаемую цветность, как в случае с эффектом Пуркинье.

См. Также
Примечания
Ссылки
Внешние ссылки

СМИ, связанные с Lightness на Wikimedia Commons

Последняя правка сделана 2021-05-27 09:22:34
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте