Относительная яркость

Относительная яркость $Y$ следует фотометрическому определению яркости $L$ , включая спектральное взвешивание для человеческого зрения, но в то время как яркость является мерой света в таких единицах, как , относительные значения яркости нормализованы как от 0,0 до 1,0 (или от 1 до 100), причем 1,0 (или 100) является теоретическим идеальным отражателем 100% эталонного белого цвета . ^[1] Как и фотометрическое определение, оно связано с плотностью светового потока в определенном направлении, которая представляет собой плотность лучистого потока, взвешенную по функции световой эффективности стандартного наблюдателя CIE. $L$ $кд/м^{2}$ $Y$ ${\overline {y}}(\лямбда)$

Использование относительных значений полезно в моделях цвета или внешнего вида, которые описывают восприятие относительно состояния адаптации глаза и эталонного белого цвета. Например, в допечатной подготовке для печатных носителей абсолютная яркость света, отражающегося от печати, зависит от конкретного освещения, но модель внешнего вида цвета, использующая относительную яркость, может предсказать внешний вид, ссылаясь на заданный источник света.

Относительная яркость и колориметрические пространства

Для цветовых пространств CIE XYZ и xyY буква относится к относительной яркости. Если максимальная яркость для данного примера равна или , а яркость объекта равна , то относительная яркость равна $Y$ $L_{макс}$ $L_{ссылка}$ $L_{стимул}$

Y={L_{стимул} \over L_{ref}} \ \

или

\ \ Y_{scale_{100}}={L_{стимул} \over L_{max}}\ \times \ 100

Относительная яркость и «гамма-кодированные» цветовые пространства

$Y$ (и ) оба линейны по отношению к изменениям объема света. Преобразования из цветовых пространств, где свет или яркость кодируются с помощью кривой мощности, например, большинство форматов изображений и видео, должны быть линеаризованы перед преобразованием в пространство Y или XYZ. $L$

Самый простой метод — применить обратную кривую мощности к каждому из цветовых каналов. Например, для нескольких распространенных цветовых пространств RGB применяется кривая мощности 2,2:

R_{lin}={R^{\prime }}^{2.2}\ \ G_{lin}={G^{\prime }}^{2.2}\ \ B_{lin}={B^{\prime }}^{2.2}

$Y$ Затем можно рассчитать для этих цветовых пространств, используя коэффициенты для компонента Y матрицы преобразования. Например, для ITU-R BT.709 и sRGB, которые оба используют одни и те же основные цвета и точку белого, относительную яркость можно рассчитать из линейных компонентов RGB: сначала преобразуйте гамма-сжатые значения RGB в линейные значения RGB , а затем ^[2]

Y=0,2126*R_{lin}+0,7152*G_{lin}+0,0722*B_{lin}

Формула отражает функцию световой эффективности , поскольку «зеленый» свет является основным компонентом яркости, отвечающим за большую часть света, воспринимаемого человеком, а «синий» свет — наименьшим компонентом.

Для определения яркости для данного цветового пространства необходимы различные линейные коэффициенты, которые вычисляются из их основных цветностей (определяемых их координатами цветности x&y или uʹ&vʹ). Для пространств RGB, которые используют реальные цвета для основных цветов, эти коэффициенты будут положительными для преобразования в пространство XYZ, но могут быть отрицательными для преобразования обратно в RGB. Зеленый коэффициент обычно самый большой, а синий — самый маленький, и обычно образуют среднюю строку матрицы преобразования цветов RGB в XYZ. ^[3]

Для нелинейных гамма-сжатых цветовых пространств R′G′B′, которые обычно используются для компьютерных изображений, перед линейной комбинацией необходима линеаризация компонентов R′G′B′ в RGB. ^[4]

Относительную яркость не следует путать с яркостью (Y prime), которая представляет собой взвешенную сумму нелинейных (гамма-кодированных) компонентов R′G′B′, где в некоторых реализациях весовые коэффициенты применяются к гамма-кодированному сигналу. Кроме того, во многих случаях по техническим причинам весовые коэффициенты не идентичны тем коэффициентам, которые естественным образом следуют из основных цветов и точки белого; например, сигналы PAL SDTV, а также сигналы NTSC, указанные с 1987 года, используют весовые коэффициенты, которые были естественными для основных цветов исходного стандарта NTSC 1953 года (смешивание трех определенных основных цветов NTSC 1953 года в пропорциях, заданных весовыми коэффициентами, приводит к определенному белому цвету NTSC 1953 года), но которые не являются естественными для использования для их собственных указанных основных цветов. В этих случаях яркость не будет чисто функцией гамма-скорректированной яркости (как бы она ни определялась), но также будет зависеть в некоторой степени от оттенка и насыщенности цвета. Некоторые цветовые пространства, использующие яркость, включают Y′UV , Y′IQ и Y′CbCr . Чтобы определить относительную яркость, необходимо использовать с подкомпонентами для создания гамма-кодированных компонентов R′G′B′, которые затем линеаризуются до RGB путем инвертирования гамма-коррекции . К этим линеаризованным каналам RGB затем можно применить соответствующие линейные коэффициенты (на основе первичных цветностей) и суммировать их с относительной яркостью . $Y^{\prime}$ $Y^{\prime}$ $Y$

Относительная яркость и перцептивные пространства

$Y$ линейна по отношению к свету, но человеческое восприятие имеет нелинейную реакцию на свет/тьму/яркость.

Для пространств L*a*b* и L*u*v* компонентом является воспринимаемая светлота (также известная как «Lstar» и не путать с яркостью). Предполагается, что она линейна по отношению к восприятию человеком светлоты/темноты, и поскольку человеческое восприятие света нелинейно, она является нелинейной функцией относительной яркости . $L^{*}$ $L$ $L^{*}$ $L^{*}$ $Y$

Смотрите также

Ссылки

^ Пойнтон, Чарльз (2003). Цифровое видео и HDTV: алгоритмы и интерфейсы. Морган Кауфманн. ISBN 1-55860-792-7.
^ Параметры ITU для HDTV (PDF) (6-е изд.). Пункт 3.2: ITU. 2015. стр. 3. Получено 9 октября 2021 г.{{cite book}}: CS1 maint: location (link)
^ Линдблум, Брюс. "Матрицы RGB/XYZ". BruceLindbloom . Получено 9 октября 2021 г. .
^ Морин С. Стоун (2003). Полевое руководство по цифровому цвету. AK Peters, Ltd. ISBN 1-56881-161-6.