Легкость - Lightness

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

В колориметрия и теория цвета, легкость, также известный как ценить или же тон, является представлением цвет с яркость. Это один из параметры внешнего вида цвета любой цветная модель внешнего вида.

Разные цветные модели иметь явный термин для этого свойства. В Манселл и HSV цветные модели используют термин ценить, 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 - это относительная яркость. 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 субтрактивный цвет (например, краски) стоимость изменяется через различные оттенки и оттенки можно добиться добавлением к цвету белого или черного соответственно. Однако это также снижает насыщенность. Кьяроскуро и Тенебризм оба используют драматические контрасты ценностей, чтобы усилить драматизм в искусстве. Художники также могут нанимать затенение, тонкое манипулирование ценностями.

Легкость и человеческое восприятие

Рис. 2а. В sRGB гамма отображается в пространстве CIELAB. Обратите внимание, что линии, указывающие на красный, зеленый и синий основные цвета, неравномерно распределены по углу оттенка и имеют неравную длину. На праймериз тоже разные L* значения.

Рис. 2б. В Adobe RGB гамма отображается 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, чтобы выбрать один цвет, они игнорируют большую часть сложности внешнего вида цвета. По сути, они жертвуют перцепционной релевантностью для скорости вычислений, начиная с того времени 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 дорогими в вычислительном отношении.^[A]

HSL и HSV простые преобразования Цветовая модель RGB которые сохраняют симметрии в кубе RGB, не связанные с человеческим восприятием, так что его р, грамм, и B углы равноудалены от нейтральной оси и на равном расстоянии от нее. Если мы построим цветовую гамму RGB более перцептивно однородный пространство, например CIELAB, сразу становится ясно, что красный, зеленый и синий основные цвета не имеют одинаковой яркости, цветности или равномерно распределенных оттенков. Кроме того, разные дисплеи RGB используют разные основные цвета и поэтому имеют разные гаммы. Поскольку HSL и HSV определены исключительно в отношении некоторого пространства RGB, они не являются абсолютные цветовые пространства: для точного указания цвета требуется сообщать не только значения HSL или HSV, но и характеристики пространства RGB, на котором они основаны, включая гамма-коррекция в использовании.

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 (инжир. 1). Оригинал находится в цветовом пространстве sRGB. CIELAB L* - величина ахроматической яркости, определяемая CIE (зависит исключительно от воспринимаемой ахроматической яркости Y, но не смешанные хроматические компоненты Икс или же Z, из Цветовое пространство CIE XYZ из которого происходит само цветовое пространство sRGB), и очевидно, что оно похоже по воспринимаемой легкости с исходным цветным изображением. Luma (Y´, гамма-кодированный компонент яркости некоторых систем кодирования видео, таких как Y´IQ и Y´UV) примерно аналогичен, но несколько отличается на высокой цветности, где он больше всего отклоняется от истинной ахроматической яркости, такой как яркость Y (линейный) или аналогичный ахроматический L* (воспринимается однородно и нелинейно) и зависит от колориметрической цветности (х, у, или эквивалентно, а *, б * компании CIELAB). HSL L и HSV V существенно расходятся с воспринимаемой легкостью.

Рис. 1а. Цветная фотография (цветовое пространство sRGB).

Рис. 1б. CIELAB L* (преобразован обратно в sRGB для согласованного отображения).

Рис. 1в. Рек. 601 яркость Y′.

Рис. 1г. Среднее значение компонента: «интенсивность» я.

Рис. 1д. Значение HSV V.

Рис. 1е. HSL легкость L.

Отношение к стоимости и относительной яркости

В Значение Манселла долгое время использовался как перцептивно однородный шкала легкости. Интересен вопрос о соотношении шкалы цен Манселла и относительная яркость. Осознавая Закон Вебера – Фехнера, Манселл заметил: «Следует ли нам использовать логарифмическую кривую или кривую квадратов?»^[1] Ни один из вариантов не оказался правильным; ученые в конечном итоге сошлись на кривой примерно кубического корня, соответствующей Степенной закон Стивенса для восприятия яркости, отражая тот факт, что легкость пропорциональна количеству нервных импульсов на нервное волокно в единицу времени.^[2] Остальная часть этого раздела представляет собой хронологию приближений легкости, приводящую к CIELAB.

Примечание. - Манселла V работает от 0 до 10, а Y обычно изменяется от 0 до 100 (часто интерпретируется как процент). Обычно относительная яркость нормализуется так, чтобы "эталонный белый" (скажем, оксид магния ) имеет 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 в качестве эталона используется MgO.^[3]

Обратите внимание, что яркость составляет 50% при относительной яркости около 18% относительно эталонного белого.

1920

Священник и другие. предоставить базовую оценку значения Манселла (с Y в данном случае от 0 до 1):^[4]

${ displaystyle V = 10 { sqrt {Y}}.}$

1933

Манселл, Слоан и Годлав запускают исследование шкалы нейтральных значений Манселла, рассматривая несколько предложений, касающихся относительной яркости со значением Манселла, и предлагают:^[5][6]

${ displaystyle V ^ {2} = 1.474,2Y-0,004,743Y ^ {2}.}$

1943

Ньюхолл, Никерсон и Джадд готовят отчет для Оптическое общество Америки. Они предлагают квинтическую параболу (относящуюся к отражательной способности по величине):^[7]

${ displaystyle Y = 1,221,9V-0,231,11V ^ {2} + 0,239,51V ^ {3} -0,021,009V ^ {4} + 0,000,840,4V ^ {5}.}$

1943

Используя Таблицу II O.S.A. В отчете Мун и Спенсер выражают значение в терминах относительной яркости:^[8]

${ displaystyle V = 5 (Y / 19,77) ^ {0,426} = 1,4Y ^ {0,426}.}$

1944

Сондерсон и Милнер вводят вычитающую константу в предыдущем выражении для лучшего соответствия значению Манселла.^[9] Потом, Джеймсон и Гурвич утверждают, что это исправляет одновременное контрастные эффекты.^[10][11]

${ displaystyle V = 2.357Y ^ {0.343} -1,52.}$

1955

Лэдд и Пинни из Eastman Kodak интересуются значением Манселла как воспринимаемой однородной шкалой яркости для использования в телевидение. После рассмотрения одного логарифмического и пяти сила закона функции (на Степенной закон Стивенса ), они связывают значение с коэффициентом отражения, увеличивая коэффициент отражения до степени 0,352:^[12]

${ displaystyle V = 2.217Y ^ {0.352} -1.324.}$

Понимая, что это довольно близко к корню куба, они упрощают его до:

${ displaystyle V = 2,468Y ^ {1/3} -1,636.}$

1958

Glasser и другие. определите яркость как десятикратное значение Манселла (так, чтобы яркость варьировалась от 0 до 100):^[13]

${ displaystyle L ^ { star} = 25.29Y ^ {1/3} -18.38.}$

1964

Вышецкий упрощает это до:^[14]

${ displaystyle W ^ { star} = 25Y ^ {1/3} -17.}$

Эта формула приближает функцию цены Манселла для 1% < Y < 98% (не применимо для Y < 1%) и используется для Цветовое пространство CIE 1964.

1976

CIELAB использует следующую формулу:

${ displaystyle L ^ { star} = 116 (Y / Y _ { mathrm {n}}) ^ {1/3} -16.}$

куда Y_п это CIE XYZ Y трехцветное значение эталона белая точка (нижний индекс n означает "нормализованный") и подлежит ограничению Y/Y_п > 0.01. Паули снимает это ограничение, вычисляя линейная экстраполяция который отображает Y/Y_п = 0 к L^* = 0 и касается приведенной выше формулы в точке, в которой действует линейное удлинение. Во-первых, точка перехода определяется как Y/Y_п = (6/29)^3 ≈ 0.008,856, то наклон (29/3)^3 ≈ 903.3 вычисляется. Это дает двухчастную функцию:^[15]

${ displaystyle f (t) = { begin {case} t ^ {1/3} & { text {if}} t> { big (} { frac {6} {29}} { big) } ^ {3} { frac {1} {3}} { big (} { frac {29} {6}} { big)} ^ {2} t + { frac {4} {29 }} & { text {иначе}} end {case}}}$

Тогда легкость:

${ displaystyle L ^ { star} = 116f (Y / Y _ { mathrm {n}}) - 16.}$

На первый взгляд, вы могли бы аппроксимировать функцию яркости кубическим корнем - приближение, которое можно найти в большей части технической литературы. Тем не менее, линейный сегмент рядом с черным имеет значение, а значит, и коэффициенты 116 и 16. Наиболее подходящая функция чистой мощности имеет показатель порядка 0,42, что далеко от 1/3.^[16]

Серая карта примерно 18%, имеющая точную отражательную способность ${ Displaystyle влево (33/58 вправо) ^ {3}}$, имеет значение яркости 50. Он называется «средне-серый», потому что его яркость находится на полпути между черным и белым.

Другие психологические эффекты

Это субъективное восприятие яркости нелинейным образом - вот что делает гамма-компрессия изображений стоит. Помимо этого явления есть и другие эффекты, связанные с восприятием легкости. Цветность может повлиять на воспринимаемую легкость, как описано в Эффект 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 и Эффект Пуркинье.

Смотрите также

• Яркость
• Оттенки и оттенки

Примечания

Рекомендации

внешняя ссылка

СМИ, связанные с Легкость в Wikimedia Commons