СИЕЛУВ

Цветовое пространство

В колориметрии цветовое пространство CIE 1976 L *, u *, v * , широко известное под аббревиатурой CIELUV , представляет собой цветовое пространство, принятое Международной комиссией по освещению (CIE) в 1976 году, как простое для вычислений преобразование цветовое пространство CIE XYZ 1931 года , но в котором была предпринята попытка единообразия восприятия . Он широко используется в таких приложениях, как компьютерная графика, связанных с цветным светом. Хотя аддитивные смеси источников света разного цвета будут располагаться на линии единой диаграммы цветности CIELUV (называемой CIE 1976 UCS ), такие аддитивные смеси не будут, вопреки распространенному мнению, располагаться вдоль линии в цветовом пространстве CIELUV, если только смеси не являются постоянными. в легкости .

Историческая справка

Гамма sRGB ( слева ) и видимая гамма при освещении D65 ( справа ) построены в цветовом пространстве CIELUV. u и v — горизонтальные оси; L — вертикальная ось.

CIELUV — это цветовое пространство хроматической валентности Адамса , которое является обновлением цветового пространства CIE 1964 ( U *, V *, W *) (CIEUVW). Отличия включают слегка измененную шкалу освещенности и модифицированную единую шкалу цветности, в которой одна из координат, v ', в 1,5 раза больше, чем v в ее предшественнице 1960 года . CIELUV и CIELAB были приняты CIE одновременно, когда не удалось достичь четкого консенсуса только по одному или другому из этих двух цветовых пространств.

CIELUV использует (трансляционную) адаптацию точки белого типа Джадда (в отличие от CIELAB, которая использует преобразование фон Криса ). ^[1] Это может дать полезные результаты при работе с одним источником света, но может предсказать воображаемые цвета (т. е. за пределами спектрального локуса ) при попытке использовать его в качестве преобразования хроматической адаптации . ^[2] Также было показано, что преобразование поступательной адаптации, используемое в CIELUV, плохо работает при предсказании соответствующих цветов. ^[3]

Преобразования XYZ → CIELUV и CIELUV → XYZ

По определению, 0 ≤ L * ≤ 100 .

Передовая трансформация

CIELUV основан на CIEUVW и представляет собой еще одну попытку определить кодировку, обеспечивающую единообразие восприятия цветовых различий . ^[4] Нелинейные соотношения для L *, u * и v * приведены ниже: ^[4]

${\displaystyle {\begin{aligned}L^{*}&={\begin{cases}\left({\frac {29}{3}}\right)^{3}Y/Y_{n},&Y/Y_{n}\leq \left({\frac {6}{29}}\right)^{3}\\116\left(Y/Y_{n}\right)^{1/3}-16,&Y/Y_{n}>\left({\frac {6}{29}}\right)^{3}\end{cases}}\\u^{*}&=13L^{*}\cdot (u^{\prime }-u_{n}^{\prime })\\v^{*}&=13L^{*}\cdot (v^{\prime }-v_{n}^{\prime })\end{aligned}}}$

Величины u ′ _n и v ′ _n являются координатами цветности ( u ′, v ′) «заданного белого объекта», который можно назвать белой точкой , а Y _n – его яркость. В режиме отражения это часто (но не всегда) принимается за ( u ′, v ′) идеального отражающего рассеивателя под этим источником света. (Например, для наблюдателя под углом 2° и стандартного источника света C u ′ _n = 0,2009 , v ′ _n = 0,4610 .) Уравнения для u ′ и v ′ приведены ниже: ^{[5] [6]}

${\displaystyle {\begin{aligned}u^{\prime }&={\frac {4X}{X+15Y+3Z}}&={\frac {4x}{-2x+12y+3}}\\v^{\prime }&={\frac {9Y}{X+15Y+3Z}}&={\frac {9y}{-2x+12y+3}}\end{aligned}}}$

Обратная трансформация

( u ′, v ′) диаграмма цветности, также известная как диаграмма CIE 1976 UCS (единая шкала цветности).

Преобразование из ( u ′, v ′) в ( x , y ) выглядит следующим образом: ^[6]

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

Преобразование из CIELUV в XYZ выполняется следующим образом: ^[6]

${\displaystyle {\begin{aligned}u^{\prime }&={\frac {u^{*}}{13L^{*}}}+u_{n}^{\prime }\\v^{\prime }&={\frac {v^{*}}{13L^{*}}}+v_{n}^{\prime }\\Y&={\begin{cases}Y_{n}\cdot L^{*}\cdot \left({\frac {3}{29}}\right)^{3},&L^{*}\leq 8\\Y_{n}\cdot \left({\frac {L^{*}+16}{116}}\right)^{3},&L^{*}>8\end{cases}}\\X&=Y\cdot {\frac {9u^{\prime }}{4v^{\prime }}}\\Z&=Y\cdot {\frac {12-3u^{\prime }-20v^{\prime }}{4v^{\prime }}}\\\end{aligned}}}$

Цилиндрическое представление (CIELCh)

Гамма sRGB ( слева ) и видимая гамма при освещении D65 ( справа ) построены в цветовом пространстве CIELCHuv. L – вертикальная ось; С – радиус цилиндра; h — угол вокруг окружности.

Цветовое пространство CIELCh _uv или HCL (оттенок-цветность-яркость) все чаще рассматривается в сообществе по визуализации информации как способ помочь в представлении данных без предвзятости, неявной при использовании различной насыщенности . ^{[7] [8] [9]}

Цилиндрическая версия CIELUV известна как CIELCh uv _или CIELChuv, CIELCh(uv) или CIEHLC _uv , где C * _uv — цветность , а h _uv — оттенок : ^[6]

${\displaystyle C_{uv}^{*}=\operatorname {hypot} (u^{*},v^{*})={\sqrt {(u^{*})^{2}+(v^{*})^{2}}},}$

${\displaystyle h_{uv}=\operatorname {atan2} (v^{*},u^{*}),}$

где функция atan2 , «арктангенс с двумя аргументами», вычисляет полярный угол по декартовой паре координат.

Кроме того, коррелят насыщения можно определить как

${\displaystyle s_{uv}={\frac {C^{*}}{L^{*}}}=13{\sqrt {(u'-u'_{n})^{2}+(v'-v'_{n})^{2}}}.}$

Аналогичные корреляты цветности и оттенка, но не насыщенности, существуют и для CIELAB. См. «Красочность» для получения дополнительной информации о насыщенности.

Разница в цвете и оттенке

Цветовую разницу можно рассчитать, используя евклидово расстояние координат ( L *, u *, v *) . ^[6] Отсюда следует, что расстояние цветности соответствует тому же Δ E * _uv , что и разность светлостей Δ L * = 1 , что по прямой аналогии с CIEUVW. ${\displaystyle {\sqrt {(\Delta u')^{2}+(\Delta v')^{2}}}=1/13}$

Евклидову метрику также можно использовать в CIELCh, при этом компонент Δ E * _uv относится к разнице в оттенке как ^[4] Δ H * = √ C * ₁ C * ₂ 2 sin (Δ h /2) , где Δ h знак равно час ₂ - час ₁ .

Смотрите также

• ЮВ
• Цветовое пространство CIELAB

Рекомендации

1. Джадд, Дин Б. (январь 1940 г.). «Насыщенность оттенков и яркость цветов поверхности при хроматическом освещении». ДЖОСА . 30 (1): 2–32. дои : 10.1364/JOSA.30.000002.
2. Марк Д. Фэйрчайлд, Модели цветового внешнего вида . Ридинг, Массачусетс: Аддисон-Уэсли, 1998.
3. Д. Х. Алман, Р. С. Бернс, Г. Д. Снайдер и В. А. Ларсон, «Тестирование производительности показателей цветового различия с использованием набора данных цветовой толерантности». Исследования и применение цвета , 21 : 174–188 (1989).
4. Schanda, Янош (2007). Колориметрия: понимание системы CIE . Уайли Интерсайенс. стр. 61–64. ISBN 978-0-470-04904-4. Поскольку 24/116 не является простым соотношением, в некоторых публикациях используется соотношение 6/29, в других — приблизительное значение 0,008856 (использовалось в более ранних выпусках CIE 15). Аналогично некоторые авторы предпочитают использовать вместо 841/108 выражение (1/3)×(29/6) ² 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. ИСБН 1-55860-792-7.
7. Ихака, Росс (2003). «Цвет для презентационной графики». В Хорнике, Курт; Лейш, Фридрих; Зейлейс, Ахим (ред.). Материалы 3-го международного семинара по распределенным статистическим вычислениям, Вена, Австрия . ISSN  1609-395Х.
8. Зейлейс, Ахим; Хорник, Курт; Мюррелл, Пол (2009). «Побег из RGBland: выбор цветов для статистической графики» (PDF) . Вычислительная статистика и анализ данных . 53 (9): 3259–3270. дои : 10.1016/j.csda.2008.11.033.
9. Стауффер, Рето; Майр, Георг Дж.; Даберниг, Маркус; Зейлейс, Ахим (2015). «Где-то за радугой: как эффективно использовать цвета в метеорологических визуализациях». Бюллетень Американского метеорологического общества . 96 (2): 203–216. Бибкод : 2015BAMS...96..203S. doi : 10.1175/BAMS-D-13-00155.1. hdl : 10419/101098 .

Внешние ссылки

• Диаграммы цветности, включая CIE 1931, CIE 1960, CIE 1976.
• Набор инструментов Colorlab MATLAB для цветовых вычислений и точной цветопередачи (хесус Мало и Мария Хосе Луке, Университет Валенсии). Он включает в себя стандартную трехцветную колориметрию CIE и преобразования в ряд нелинейных моделей цветового восприятия (CIELAB, CIE CAM и т. д.).