Farve model

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 7. august 2021; verifikation kræver 1 redigering .

Farvemodel - en matematisk model til at beskrive repræsentationen af farver i form af tupler af tal (normalt fra tre, sjældnere - fire værdier), kaldet farvekomponenter eller farvekoordinater . Alle mulige farveværdier givet af modellen definerer et farverum .

Farvemodellen specificerer overensstemmelsen mellem de farver, en person opfatter, og de farver, der dannes på outputenhederne (måske under givne forhold).

CIE XYZ farverum

En person er en trichromat - øjets nethinde har tre typer receptorer (kegler), der er ansvarlige for farvesyn . Vi kan antage, at hver type kegle giver sit eget svar på en bestemt bølgelængde af det synlige spektrum .

En vigtig egenskab (for alle fysisk realiserbare farver) er ikke-negativiteten af både responsfunktionerne og de resulterende farvekoordinater for alle farver. Et system baseret på det menneskelige øjes keglerespons er LMS-farvemodellen .

Historisk set er et andet farverum brugt til at måle farve - XYZ - en referencefarvemodel specificeret i streng matematisk forstand af Den Internationale Kommission for Belysning ( Fransk Commission internationale de l'éclairage, CIE ) i 1931. CIE XYZ-modellen er mastermodellen for næsten alle andre farvemodeller, der anvendes inden for tekniske områder.

Eksperimenter udført af David Wright [2] og John Guild [3] i slutningen af 1920'erne og begyndelsen af 1930'erne dannede grundlaget for at bestemme farvematchningsfunktioner . Farvetilpasningsfunktioner blev oprindeligt defineret for et 2-graders synsfelt (et passende kolorimeter blev brugt ). I 1964 offentliggjorde CIE-udvalget yderligere data for 10-graders synsfelt. Så i lighed med LMS-koordinaterne er XYZ-farven indstillet som følger:

X=\int _{380}^{780}I(\lambda )\,{\overline {x))(\lambda )\,d\lambda

Y=\int _{380}^{780}I(\lambda )\,{\overline {y))(\lambda )\,d\lambda

Z=\int _{380}^{780}I(\lambda )\,{\overline {z))(\lambda )\,d\lambda

hvor er spektraltætheden af en eller anden energifotometrisk størrelse, for eksempel strålingsflux, energilysstyrke osv., i absolutte eller relative termer.

I(\lambda)

For modellen blev betingelserne taget således, at Y-komponenten svarede til signalets visuelle lysstyrke ( - dette er den samme relative spektrale lyseffektivitet af monokromatisk stråling til dagssyn, som bruges i alle lysfotometriske størrelser), Z koordinat svarede til S-responsen ("kort", kortbølgelængde, "blå") kegler, og X-koordinaten var altid ikke-negativ. Responskurverne er normaliserede, så arealet under alle tre kurver er det samme. Dette er gjort, så et ensartet spektrum, hvis farve anses for at være hvid under kolorimetriske observationsforhold, har de samme værdier af XYZ-komponenterne, og i fremtiden, når man analyserer farve, ville det være lettere at bestemme farvetonen blot ved at trække lige store XYZ-værdier fra farven. Responsfunktionerne og XYZ-koordinaterne er også ikke-negative for alle fysisk realiserbare farver. Det er klart, at ikke for hver kombination af XYZ er der en monokromatisk spektrallinje (svarende til regnbuens farve), der ville svare til disse koordinater. I grafen til højre er X en rød kurve, Y er grøn, og Z er blå. ${\overline {y}}(\lambda )$

XYZ-farverummet definerer ikke umiddelbart reaktionerne fra kegler på den menneskelige nethinde, da det er en meget stærkt transformeret farvemodel for at opnå farveværdier og følgelig evnen til at skelne et spektrum fra et andet, startende fra den fotometriske lysstyrke af strålingen (Y). Selve lysstyrken Y kan ikke fortolkes som et svar fra "grønne" kegler; denne funktion for dagsyn, som er tre-stimulus, er indstillet af alle reelle receptorresponser. I første omgang blev CIE 1931 XYZ-modellen opnået ved at konvertere CIE 1931 RGB-modellen, som igen er resultatet af et direkte eksperiment med blanding og visuel sammenligning af strålinger af forskellige spektrale sammensætninger. Enhver farvemodel kan konverteres til XYZ-modellen, da denne model definerer alle reglerne for blanding af farver og sætter de begrænsninger, der pålægges alle spektrale sammensætninger af stråling, der har samme farve.

Kromatiske koordinater (x;y) og farverum xyY

Hvis vi formelt konstruerer et udsnit af XYZ-rummet ved hjælp af planet , så kan vi skrive de to resterende lineært uafhængige koordinater i formen $X+Y+Z=konst$

x=X/(X+Y+Z)

y=Y/(X+Y+Z)

. lignende, men valgfrit:

z=Z/(X+Y+Z)

Et sådant afsnit kaldes et kromatisk diagram (kromaticitetsdiagram).

I XYZ-rummet svarer punktet (X,0,0), som det er let at beregne med formler, til punktet xy=(1,0) på det kromatiske diagram. På samme måde svarer punktet XYZ=(0,Y,0) til punktet xy=(0,1) og endelig svarer punktet XYZ=(0,0,Z) til punktet xy=(0,0). Det kan ses, at alle rigtige farver opnået af enhver spektral sammensætning af stråling, inklusive monokromatiske (spektralfarver), ikke når sådanne "rene" værdier. Dette mønster følger af farveblandingsreglen og er en manifestation af, at det er umuligt at få et svar fra nogle kegler uden et svar fra andre (omend meget lille), og også af det faktum, at lysstyrken Y ikke kan have et nul eller lille værdi for en bestemt reaktion af nogen kegler.

xyY-farverummet kan indstilles ved at indstille krominansværdien til (x, y) for en given værdi af Y-lysstyrke.

I dette tilfælde fortsætter ikke-negativitetsbetingelsen med at være opfyldt for x- og y-koordinaterne.

Forveksle ikke Y-lyshed i XYZ- og xyY-modeller med Y-lyshed i YUV- eller YCbCr -modeller .

Fysiske farver

Hvis alle mulige monokromatiske farver i spektret er markeret på det xy kromatiske diagram, danner de en åben kontur, det såkaldte spektrale locus. Lukningen af denne kontur ved bunden af "tungen" kaldes den lilla linje. Alle farver, der kan realiseres som en sum af spektrallinjer med en given lysstyrke, vil ligge inden for denne kontur. Det vil sige, at der er XYZ-farvepunkter uden for konturen, som, selv om de har positive værdier for hver komponent, ikke desto mindre kan det tilsvarende svar fra keglerne ikke opnås ved en given lysstyrke (konstant ). $Y=konst$

Samtidig kan sådanne farver (såvel som farver med negative koordinater generelt) bruges i beregninger. For eksempel blev fysisk ikke-realiserbare farver valgt som basisfarver for Prophoto RGB -rummet.

CIE-afledte XYZ-farverum

Farvemodeller kan klassificeres efter deres formål:

L*a*b* er et farverum med samme kontrast, hvori afstanden mellem farverne svarer til, i hvor høj grad de føles anderledes.
Additive modeller - hvor farven opnås ved at tilføje til sort ( RGB -klasse ).
Subtraktive modeller - opnå farve ved at "fratrække" maling fra et hvidt ark ( CMY , CMYK ).
Modeller til kodning af farveinformation i billed- og videokomprimering.
Matematiske modeller nyttige til billedbehandling, såsom HSV .
Modeller, hvor farvetilpasning er angivet i en tabel ( Pantone Color Model )

Alle modeller er reduceret til XYZ ved passende matematiske transformationer. Eksempler kan overvejes:

sRGB (IEC 61966-2.1) [4] farvemodellen , en variant af RGB -modellen , er meget udbredt i computerindustrien og er ofte standardfarvemodellen.
I tv bruger PAL YUV -farvemodellen , SÉCAM bruger YDbDr- modellen , og NTSC bruger YIQ - farvemodellen . (Det skal huskes, at Y i disse modeller er beregnet på en helt anden måde end Y i XYZ-modellen).

Farveskala for outputenhedsmodeller

Yxy-diagrammet bruges til at illustrere farveskalaegenskaberne (eng. color gamut ) for forskellige farvegengivelsesenheder - skærme og printere gennem deres respektive farvemodeller.

Som allerede nævnt kan enhver tredobbelt af XYZ-numre associeres med specifikke koordinater for RGB- eller CMYK-rummet. Så farven vil svare til lysstyrken af farvekanalerne eller tætheden af farverne. Den fysiske gennemførlighed af farve på enheden pålægger betingelsen om ikke-negativitet af koordinater. Det er således kun en delmængde af Yxy, der kan implementeres fysisk på enheden. Dette område kaldes enhedens farverum.

En specifik farveskala har normalt form af en polygon, hvis hjørner er dannet af punkter med primære eller primære farver. Det indre område beskriver alle de farver, som den givne enhed er i stand til at gengive.

Figuren til højre viser farveskalaerne for forskellige gengivelseshjælpemidler:

den hvide kontur afspejler rækken af fotografisk emulsion til forskellige formål;
rød stiplet omrids - sRGB-plads, omtrent svarende til farveskalaen for de fleste almindelige skærme, som faktisk er standarden for præsentation af grafik på internettet;
sort fast omrids - Adobe RGB-rum, inklusive farver gengivet på trykkemaskiner, men ved hjælp af primærfarver;
blå fast kontur svarer til højkvalitets offsettryk;
den blå stiplede kontur afspejler dækningen af en typisk forbrugerprinter.

Se også

Noter

↑ CIE - INTERNATIONAL KOMMISSION OM BELYSNING (downlink) . Hentet 3. juni 2008. Arkiveret fra originalen 3. juni 2005. (ubestemt)
↑ William David Wright. En genbestemmelse af de trikromatiske koefficienter for de spektrale farver (engelsk) // Transactions of the Optical Society. - 1928. - Bd. 30 . - S. 141-164 . - doi : 10.1088/1475-4878/30/4/301 .
↑ John Guild. Spektrets kolorimetriske egenskaber (engelsk) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London . - 1931. - Bd. A230 . - S. 149-187 .
↑ Et standard standardfarverum til internettet - sRGB . Dato for adgang: 13. januar 2010. Arkiveret fra originalen 23. august 2011. (ubestemt)

Links

Alexey Shadrin, Andrey Frenkel. Color Management System (CMS) i logikken i farvekoordinatsystemer. Del I , Del 2 , Del 3
Alt om farve
Farvegengivelse
Grundlæggende om farveteori
Open source LCh, Lab, RGB, hex, XYZ, xyY, CMYK, Pantone farvekonverter . CIELab.XYZ . (ubestemt)

Farvemodeller
	RGB ( sRGB Profoto ) CMYK XYZ LMS HKS HSV (HSB) HSL AHSL RYB LAB NCS RAL YUV YCbCr YPbPr YDbDr YIQ PMS (Pantone) Munsella