Рис. 8.6 Пример данных о согласованных цветовых стимулах при переходе от адаптации по ис точнику с цветностью D65 осветителя (кружки) к адаптации по источнику с цветностью А осветителя (треугольнички). Вычерчено по u`v` диаграмме цветностей.

—использования модели для прогнозирования соответствий по светло те насыщенности (при вторых условиях просмотра);

—сравнения прогнозов с результатами визуальной оценки.

Тот же вид тестирования может быть выполнен в отношении упрощенной модели, известной как модель смены хроматической адаптации (Chromatic Adaptation Transform — CAT).

Модель смены хроматической адаптации не включает в себя величин, кор релирующих с атрибутами цветового восприятия, такими как светлота, насы щенность и цветовой тон: она лишь преобразует трехстимульные значения сти мула при одних условиях просмотра в соответствующие трехстимульные зна чения при других условиях.

8.5 МОДЕЛИ

Как уже было сказано в предыдущем разделе, модель хроматической адап тации позволяет прогнозировать данные по согласованным цветовым стиму лам. В общем виде модель хроматической адаптации может быть выражена уравнениями 8.1–8.3:

198

Общая модель хроматической адаптации создана для прогнозирования трех колбочковых сигналов La, Ma и Sa по завершении воздействия всех эффектов адаптации на изначальные сигналы L, M и S. Модель требует данных, как мини мум, о колбочковых возбуждениях адаптирующим стимулом Lна белый, Mна белый и Sна белый . Вполне вероятно, что высокоточная модель также потребовала бы до полнительной информации, место которой в уравнениях 8.1–8.4 отмечено трое точиями.

Модель хроматической адаптации можно преобразовать в модель смены хроматической адаптации путем объединения прямой модели для одних усло вий просмотра с инвертной моделью для других. Часто такое преобразование выражают с помощью CIE трехстимульных значений (формула 8.4):

Для того чтобы иметь возможность точно смоделировать физиологические механизмы хроматической адаптации, необходимо выразить стимулы в LMS понятиях колбочковых возбуждений, а не в трехстимульных значениях CIE XYZ. К счастью, LMS колбочковые возбуждения с приемлемой точностью могут быть вычислены путем линейного преобразования CIE трехстимульных значений (3 3 матрица). Таким образом, типичный расчет смены хроматиче ской адаптации можно описать так, как показано на поточной диаграмме ри сунка 8.7:

1.Начинаем с CIE трехстимульных значений (X1Y1Z1) для первых условий просмотра.

2.Преобразуем их в колбочковые возбуждения (L1M1S1).

3.Подключаем набор данных по первым условиям просмотра (VC1)1 и при этом задействуем модель хроматической адаптации для прогнозирования адаптированных колбочковых сигналов (LаMаSа).

4.Для определения согласованных стимулов инвертируем процесс, исходя

из набора данных по вторым условиям просмотра (VC2) и по прежнему дейст вуя в LMS понятиях (L2M2S2).

5.Переходим к окончательным CIE трехстимульным значениям (X2Y2Z2).

Примеры специфических моделей хроматической адаптации даны в гла ве 9. Подробнее о современных методах измерения LMS колбочковых чувстви тельностей и их взаимоотношениях с CIE трехстимульными значениями см. в работах Ханта и колл. (1998), Логвиненко (1998) и Стокмана с колл. (1999, 2000). Отметим также, что Международная комиссия по освещению (CIE, 2003) недавно опубликовала технический отчет, описывающий текущее положение дел в сфере вычислений смены хроматической адаптации.

Модели хроматической адаптации прогнозируют согласованные цветовые стимулы и, следовательно, могут быть использованы для цветового репродуци рования в условиях просмотра, отличных от условий просмотра оригинала.

1Viewing Conditions (VC) — условия просмотра. — Прим. пер.

199

X1Y1Z1

3 3

L1M1S1

VC1

LaMaSa

VC2

L2M2S2

3 3

X2Y2Z2

Рис. 8.7 Поточная диаграмма применения модели хроматической адаптации для вычисления трехстимульных значений согласованных цветовых стимулов.

Если учет изменений в условиях просмотра является единственным требовани ем той или иной промышленной отрасли, то модель хроматической адапта ции — это простая альтернатива полной модели цветового восприятия.

Модели хроматической адаптации — это краеугольный камень всех моде лей цветового восприятия, но при этом с моделями хроматической адаптации связаны некоторые неудобства, поскольку они не в состоянии обеспечить нас предикторами светлоты, насыщенности и цветового тона. Последние могут по надобиться в работе графических редакторов и программ гамут мэппинга (ко торым необходима более полная модель цветового восприятия).

8.6 ВЫЧИСЛЕНИЕ ЦВЕТОВОЙ КОНСТАНТНОСТИ

Существует еще один аспект исследований, направленных на создание мате матических моделей вычисления цветовой константности, и порой этот ас пект тесно связан с моделями хроматической адаптации. Цель вычисления цветовой константности в том, чтобы на основании ограниченной цветовой ин формации, обычно представленной в виде набора трехстимульных значений, произвести оценку цветового постоянства объектов сцены. Фактически все сво дится к попытке оценивать сигналы, зависящие только от спектрального коэф фициента отражения объектов и не зависящие от освещения. С другой сторо ны, цель и смысл моделей хроматической адаптации в том, чтобы прогнозиро вать величину цветовой неконстантности, которую мы наблюдаем у людей.

200

Факт существования метамерных пар, которые в принципе не могут быть цветоконстантными и требуют учета осветителя в колориметрической практи ке, доказывает то, что в зрительной системе человека полная цветовая кон стантность невозможна и нежелательна. Сказанное означает, что стремление получить как можно более цветоконстантную модель — это далеко не лучший путь моделирования функций зрительной системы человека. Однако в области машинного зрения использование максимально «цветоконстантных» датчи ков могло бы оказаться весьма кстати.

Результаты вычислений цветовой константности дают нам ряд интересных данных и методик, которые могут помочь в моделировании человеческого зре ния. К примеру, данные Мэлони и Ванделла (1986) демонстрируют пределы точности, с которой трихроматическая система в состоянии оценивать поверх ностные коэффициенты отражения объектов реальной сцены. Д`Змура и Лен ни (1986) показали, как трихроматическая зрительная система может давать цветоконстантные ответы по цветовому тону, жертвуя при этом константно стью двух других атрибутов восприятия. Финлейсон и колл. (1994) демонстри руют получение оптимальных сенсорных спектральных чувствительностей, чтобы использовать правило фонкризовских коэффициентов для вычисления цветовой «околоконстантности».

Данные как перечисленных, так и многих других исследований дают пред ставление о функциональных рамках зрительной системы, помогающее в про ектировании, реализации и тестировании моделей цветового восприятия. Ме тоды вычисления цветовой константности также дают окончательные ответы на вопросы, касающиеся требований, предъявляемых к оцифровке цветных изображений устройствами ввода (цифровыми камерами, сканерами и пр.), к синтезу реалистичных изображений средствами компьютерной графики, а также к конструкции колориметрического инструментария, предназначен ного для работы с изображениями.

Брилль и Вест (1986) дают весьма полезный сравнительный анализ хрома тической адаптации и цветовой константности.

201