Красочность

Воспринимаемая интенсивность определенного цвета

Красная полоса демонстрирует большую яркость и красочность на свету, чем в тени, но воспринимается как имеющая тот же цвет объекта, включая ту же хроматичность, в обеих областях. Поскольку яркость увеличивается пропорционально красочности, полоса также демонстрирует схожую насыщенность в обеих областях.

Страницы оттенков Munsell 7.5PB и 10BG цветов RGB, показывающие линии равномерной насыщенности (цветность пропорциональна яркости) красного цвета. Линии равномерной насыщенности расходятся от черной точки, а линии равномерной цветности вертикальны. Также по сравнению с цветами 10BG цвета 7.5PB достигают более высокой насыщенности, а также более высокой цветности.

Шкала насыщенности (0% слева, соответствует черному и белому)

Примеры насыщенности. Исходное изображение вверху слева.

Цветность , цветность и насыщенность являются атрибутами воспринимаемого цвета, связанными с хроматической интенсивностью. Согласно формальному определению Международной комиссии по освещению (CIE), они соответственно описывают три различных аспекта хроматической интенсивности, но эти термины часто используются свободно и взаимозаменяемо в контекстах, где эти аспекты нечетко разделены. Точные значения терминов различаются в зависимости от того, от каких других функций они зависят.

• Цветность — это «атрибут визуального восприятия, согласно которому воспринимаемый цвет области кажется более или менее хроматическим (любой цвет, за исключением белого, серого или черного) ^{[ необходимо разъяснение ]} ». ^{[1] [2]} Цветность, вызываемая объектом, зависит не только от его спектральной отражательной способности , но и от силы освещения и увеличивается с последним, если только яркость не очень высокая ( эффект Ханта ).
• Цветность — это «цветность области, оцениваемая как доля яркости аналогично освещенной области, которая кажется белой или высокопропускающей». ^{[3] [2]} В результате цветность в основном зависит только от спектральных свойств и, как таковая, рассматривается как описывающая цвет объекта . ^[4] Это то, насколько отличается цвет такого объекта от серого цвета той же светлоты . ^[5]
• Насыщенность — это «цветность области, оцениваемая пропорционально ее яркости », ^{[6] [2]} , что по сути является воспринимаемой свободой от белизны света, исходящего из области. Объект с заданным спектральным отражением демонстрирует приблизительно постоянную насыщенность для всех уровней освещенности, если только яркость не очень высокая. ^[7]

Поскольку красочность, цветность и насыщенность определяются как атрибуты восприятия, их нельзя физически измерить как таковые, но их можно количественно оценить по отношению к психометрическим шкалам, предназначенным для обеспечения перцептивной равномерности, например, шкалам цветности системы Манселла . В то время как цветность и светлота объекта являются его красочностью и яркостью, оцениваемыми пропорционально одному и тому же («яркость аналогично освещенной области, которая кажется белой или высоко пропускающей»), насыщенность света, исходящего от этого объекта, по сути является цветностью объекта, оцениваемой пропорционально его светлоте. Таким образом, на странице оттенков Манселла линии однородной насыщенности имеют тенденцию исходить из области, близкой к черной точке, в то время как линии однородной цветности являются вертикальными. ^[7]

Цветность

Наивное определение насыщенности не определяет ее функцию отклика. В цветовых пространствах CIE XYZ и RGB насыщенность определяется в терминах аддитивного смешения цветов и имеет свойство быть пропорциональной любому масштабированию, центрированному на белом или источнике света с белой точкой. Однако оба цветовых пространства нелинейны в терминах психовизуально воспринимаемых цветовых различий . Также возможно — и иногда желательно — определить величину, подобную насыщенности, которая линеаризуется в терминах психовизуального восприятия.

В цветовых пространствах CIE 1976 LAB и LUV ненормализованная цветность является радиальной составляющей цилиндрической координаты CIE LCh (яркость, цветность, оттенок) представления цветовых пространств LAB и LUV, также обозначаемой как CIE LCh(ab) или CIE LCh для краткости, и CIE LCh(uv). Преобразование в задается как: и аналогично для CIE LCh(uv). ${\displaystyle (a,b)}$ ${\displaystyle \left(C_{ab},h_{ab}\right)}$ $${\displaystyle C_{ab}^{*}={\sqrt {a^{*2}+b^{*2}}}}$$ $${\displaystyle h_{ab}=\operatorname {atan2} \left({b^{\star }},{a^{\star }}\right)}$$

Цветность в координатах CIE LCh(ab) и CIE LCh(uv) имеет преимущество в том, что она более линейна с психической точки зрения, но при этом нелинейна с точки зрения линейного компонентного смешения цветов. И поэтому цветность в цветовых пространствах CIE 1976 Lab и LUV сильно отличается от традиционного смысла «насыщенности».

В цветном исполнении модели

Другой, даже более точный психовизуально, но и более сложный метод получения или указания насыщенности заключается в использовании модели цветового восприятия, например CIECAM02. Здесь параметр цветового восприятия цветности может (в зависимости от модели цветового восприятия) быть переплетен, например, с физической яркостью освещения или характеристиками излучающей/отражающей поверхности, что более чувствительно психовизуально.

Например, цветность CIECAM02 вычисляется из светлоты в дополнение к наивно оцененной величине цвета. Кроме того, наряду с цветностью существует параметр красочности . Он определяется как , где зависит от условий просмотра. ^[8] ${\displaystyle C,}$ ${\displaystyle J}$ ${\displaystyle t.}$ ${\displaystyle M}$ ${\displaystyle C.}$ ${\displaystyle M=CF_{B}^{0.25},}$ ${\displaystyle F_{L}}$

Насыщенность

Насыщенность цвета определяется комбинацией интенсивности света и того, насколько она распределена по спектру различных длин волн. Самый чистый (насыщенный) цвет достигается при использовании только одной длины волны с высокой интенсивностью, например, в лазерном свете. Если интенсивность падает, то в результате падает и насыщенность. Чтобы обесцветить цвет заданной интенсивности в субтрактивной системе (например, акварель ), можно добавить белый, черный, серый или дополнительный оттенок .

Далее следуют различные корреляты насыщенности.

CIELUV и CIELAB

В CIELUV насыщенность равна цветности, нормализованной по яркости : где — цветность белой точки, а цветность определена ниже. ^[9] $${\displaystyle s_{uv}={\frac {C_{uv}^{*}}{L^{*}}}=13{\sqrt {(u'-u'_{n})^{2}+(v'-v'_{n})^{2}}}}$$ ${\displaystyle \left(u_{n},v_{n}\right)}$

По аналогии, в CIELAB это даст: $${\displaystyle s_{ab}={\frac {C_{ab}^{*}}{L^{*}}}={\frac {\sqrt {{a^{*}}^{2}+{b^{*}}^{2}}}{L^{*}}}}$$

CIE официально не рекомендовала это уравнение, поскольку CIELAB не имеет диаграммы цветности, и поэтому это определение не имеет прямой связи со старыми концепциями насыщенности. ^[10] Тем не менее, это уравнение обеспечивает разумный предиктор насыщенности и демонстрирует, что регулировка яркости в CIELAB при фиксированных ( a *, b *) действительно влияет на насыщенность.

Но следующее словесное определение Манфреда Рихтера и соответствующая формула, предложенная Евой Люббе, согласуются с человеческим восприятием насыщенности: Насыщенность — это доля чистого хроматического цвета в общем цветовом ощущении. ^[11] где — насыщенность, — светлота, — цветность цвета. $${\displaystyle S_{ab}={\frac {C_{ab}^{*}}{\sqrt {{C_{ab}^{*}}^{2}+{L^{*}}^{2}}}}100\%}$$ ${\displaystyle S_{ab}}$ ${\displaystyle L^{*}}$ ${\displaystyle C_{ab}^{*}}$

CIECAM02

В CIECAM02 насыщенность равна квадратному корню из красочности, деленной на яркость : $${\displaystyle s={\sqrt {\frac {M}{Q}}}}$$

Это определение основано на экспериментальной работе, проведенной с целью исправления низкой производительности CIECAM97s. [ ^{8] [12]} пропорционально цветности, поэтому определение CIECAM02 имеет некоторое сходство с определением CIELUV. ^[8] ${\displaystyle M}$ ${\displaystyle C,}$

HSL и HSV

Насыщенность также является одной из трех координат в цветовых пространствах HSL и HSV . Однако в цветовом пространстве HSL насыщенность существует независимо от светлоты. То есть, как очень светлый цвет , так и очень темный цвет могут быть сильно насыщены в HSL; тогда как в предыдущих определениях, а также в цветовом пространстве HSV, цвета, приближающиеся к белому, все имеют низкую насыщенность.

Чистота возбуждения

Чистота возбуждения — это относительное расстояние от белой точки. Контуры постоянной чистоты можно найти, сжимая спектральное локус вокруг белой точки. Точки вдоль отрезка линии имеют одинаковый оттенок, при этом p _e увеличивается от 0 до 1 между белой точкой и положением на спектральном локусе (положение цвета на подковообразной форме на диаграмме) или (как на насыщенном конце линии, показанной на диаграмме) положением на линии пурпурных цветов .

Чистота возбуждения (чистота для краткости) стимула — это разница между белой точкой источника света и самой дальней точкой на диаграмме цветности с той же доминирующей длиной волны ; с использованием цветового пространства CIE 1931 : ^[13] где — цветность белой точки, а — точка на периметре, отрезок линии которой до белой точки содержит цветность стимула. Могут использоваться различные цветовые пространства, такие как CIELAB или CIELUV, и они дадут разные результаты. $${\displaystyle p_{e}={\sqrt {\frac {\left(x-x_{n}\right)^{2}+\left(y-y_{n}\right)^{2}}{\left(x_{I}-x_{n}\right)^{2}+\left(y_{I}-y_{n}\right)^{2}}}}}$$ ${\displaystyle \left(x_{n},y_{n}\right)}$ ${\displaystyle \left(x_{I},y_{I}\right)}$

Ссылки

1. "colourfulness | eilv". eilv . Архивировано из оригинала 6 августа 2017 г. Получено 20 декабря 2017 г.
2. Fairchild, Mark (2013). Модели цветового восприятия . John Wiley & Sons ., стр. 87.
3. "CIE e-ILV 17-139". Архивировано из оригинала 10 апреля 2017 г.
4. "CIE e-ILV 17-831". Архивировано из оригинала 10 апреля 2017 г.
5. "The Dimensions of Colour". www.huevaluechroma.com . Архивировано из оригинала 30 марта 2017 г. Получено 10 апреля 2017 г.
6. "CIE e-ILV 17-1136". Архивировано из оригинала 10 апреля 2017 г.
7. "The Dimensions of Colour". www.huevaluechroma.com . Архивировано из оригинала 30 марта 2017 г. Получено 10 апреля 2017 г.
8. Moroney, Nathan; Fairchild, Mark D.; Hunt, Robert WG; Li, Changjun; Luo, M. Ronnier; Newman, Todd (12 ноября 2002 г.). Десятая конференция по цветной визуализации IS&T/SID (PDF) . Модель цветового восприятия CIECAM02. Скоттсдейл, Аризона : Общество науки и технологии визуализации . ISBN 0-89208-241-0. Архивировано из оригинала (PDF) 2 октября 2011 г.
9. Шанда, Янош (2007). Колориметрия: понимание системы CIE. Wiley Interscience . ISBN 978-0-470-04904-4. Архивировано из оригинала 17 января 2017 года., стр. 88.
10. Хант, Роберт Уильям Гейнер (1993). Лесли Д. Штробель, Ричард Д. Закия (ред.). Focal Encyclopedia of Photography . Focal Press. стр. 124. ISBN 0-240-51417-3.
11. Люббе, Ева (2010). Цвета в сознании - Цветовые системы в реальности - Формула насыщенности цвета . [Книга по запросу]. ISBN 978-3-7881-4057-1.
12. Хуан, Лу-Йин Г.; Луо, Мин Р. (июнь 2002 г.). Роберт Чунг; Аллан Родригес (ред.). Оценка величины для масштабирования насыщенности . 9-й конгресс Международной ассоциации по цвету. Труды SPIE . Том 4421. стр. 575–578. doi :10.1117/12.464511.
13. Штробель, Лесли Д.; Закия, Ричард Д. (1993). Focal Encyclopedia of Photography (3E ed.). Focal Press . стр. 121. ISBN 0-240-51417-3. чистота возбуждения.