МОДЕЛЬ CIECAM97s

Выход в свет первого издания нашей книги (1998) по времени совпал с мо ментом создания и публикации первой CIE модели цветового воспри ятия (CIECAM97s). К тому времени стало окончательно ясно, что все заинтере

сованы в появлении на свет единой стандартной модели (правда, при этом было неясно, насколько эффективной окажется именно модель CIE). Промышлен ный запрос подтолкнул Международную комиссию по освещению (CIE) к соз данию практичной и хорошо протестированной модели, которую в дальнейшем можно было бы рекомендовать как международный стандарт.1 Такой моделью явилась CIECAM97s, представляющая собой серьезное достижение в деле мо делирования цветового восприятия.

Текущая глава дает краткий обзор создания и развития CIECAM97s (крат кий, поскольку сегодня уже действует ее усовершенствованный вариант — CIECAM02). Как будет показано в текущей главе, эксперимент CIE по созданию CIECAM97s оказался очень удачным, представляющим весьма прогрессивный этап в истории моделей цветового восприятия.

15.1 ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ, ЦЕЛИ И ПОДХОД

В марте 1996 г., в Вене, CIE проводила экспертный симпозиум «Стандарты цветовоспроизведения» (CIE, 1996). Форум охватил множество аспектов тех нологии воспроизведения изображений, по которым CIE могла бы предложить промышленности руководства и стандарты, но одним из важнейших итогов встречи стала идея создания универсальной модели цветового восприятия, предназначенной к широкому применению. Представители промышленности признали необходимость создания такой модели, но потребовали от руково дства CIE утверждения ее единственного варианта, который мог бы использо ваться всеми заинтересованными отраслями промышленности, дабы обеспечи вать однородность результатов и совместимость различных компонентов совре менных медиасистем.

Требования к единой модели были сформулированы и подытожены в докла де Ханта (CIE, 1996), озаглавленном как «Назначение, развитие и будущее мо делей цветового восприятия». Хант рассмотрел историческое развитие и сего дняшний статус различных моделей и сформулировал 12 требований к CIECAM97s, которые в дальнейшем послужили идеологической основой ее создания (CIE, 1996).

Хантовские тезисы таковы:

Модель, по возможности, должна охватывать все сферы своего потен циального применения, однако (в силу огромных сложностей в учете

1Подразумевается рекомендация, направляемая в ISO. — Прим. пер.

295

динамических эффектов) на данном этапе развития науки о цвете учи тывается лишь статическая адаптация наблюдателя.

Модель должна работать в широком диапазоне интенсивностей стиму лов: от очень темных (объектных) до очень ярких (самосветящихся). Поэтому функция динамического ответа должна иметь некий экстре мум и не может быть простой логарифмической или степенной функ цией.

Модель должна покрывать широкий диапазон адаптаций: от очень низкого, скотопического уровня (к примеру, адаптация при свете звезд), до очень высокого, фотопического (к примеру, адаптация к сол нечному свету) — то есть, при прочих равных, в модель должен быть включен учет скотопического компонента. Однако, поскольку для большинства практических ситуаций учет палочкового зрения не столь важен, модель должна работать и в беспалочковом варианте.

Модель должна покрывать широкий диапазон условий просмотра, включающих фоны с различными коэффициентами яркости, а также темные, тусклые и усредненные окружения (учет разных окружений необходим, поскольку широко распространены проекционные и само светящиеся дисплеи).

Для упрощения работы с моделью CIE x y z или x10y10z10 функции должны быть преобразованы в спектральные чувствительности колбо чек. Для спектральной чувствительности палочек должна быть ис пользована функция скотопической световой эффективности V (,), но поскольку скотопические фотометрические данные зачастую недос тупны, должны быть выработаны методы, обеспечивающие приблизи тельный расчет скотопических значений.

Модель должна учитывать различную степень адаптации (от полной до нулевой), а также, при необходимости, эффект Хельсона — Джадда.

Модель должна прогнозировать цветовой тон (его угол и квадратуру), субъективную яркость, светлоту, чистоту цвета, насыщенность и пол ноту цвета.

Модель должна быть способна работать в обратном направлении.

Модель не должна быть сложнее, чем необходимо для удовлетворения вышеперечисленным требованиям.

Любая упрощенная версия модели, предназначенная для профильного применения, должна в специфических условиях просмотра давать те же прогнозы восприятия, что и полная модель.

Модель должна прогнозировать цветовое восприятие не хуже, чем лю

296

бая другая модель, оптимизированная для данной конкретной сферы применения.

Модель должна работать также и в отношении изолированных стиму лов (то есть наблюдаемых в темном окружении и изоляции от других цветовых стимулов).

Взаключение симпозиум постановил, что CIE надлежит незамедлительно приступить к работе по созданию такой модели, дабы закончить ее до начала че тырехлетнего юбилея AIC (Международной цветовой ассоциации), который дол жен был состояться в Киото в мае 1997 г. CIE решила, что для выполнения дан ной работы более всего подходит TC1 34, и на съезде 1 го подразделения CIE, со стоявшемся в Готенбурге (1996), расширила полномочия комитета постановле нием: «<...>рекомендовать единую модель цветового восприятия, предвари тельно согласовав ее с другими профильными техническими комитетами».

TC1 34 немедленно приступил к созданию двух вариантов модели воспри ятия: упрощенного (simple) и полного (comprehensive). Технический отчет об упрощенной версии (CIECAM97s) был опубликован CIE в 1998 г., но полная версия модели так и не была создана ввиду явно недостаточного спроса.

Члены TC1 34 Р.В.Г. Хант и М.Р. Луо взялись разработать первый ком плект уравнений, который затем был представлен на рассмотрение комитета. Рабочая концепция TC1 34 при создании как полной CIE модели, так и ее упро щенной версии, предназначенной для сугубо практических нужд, строго соот ветствовала двенадцати хантовским принципам, то есть общая концепция была ориентирована на разработку и полной модели (подобной модели Ханта), применимой к широкому диапазону феноменов цветового восприятия, и упро щенной (подобной RLAB), ориентированной на такие области применения, как аппаратно независимое репродуцирование изображений. При этом обе версии должны были быть совместимыми друг с другом по ряду параметров.

В подготовке обеих версий были задействованы пересмотренные варианты хантовской модели, именуемые соответственно как «Bradford Hunt 96S» (simple) и «Bradford Hunt 96C» (comprehensive) и представляющие собой промежуточ ный этап формулировки CIECAM97s. Эти модели с любезного разрешения их ав тора (Хант, 1996) были включены в первую редакцию нашей книги (Фершильд, 1998).

«Bradford Hunt 96S» и «Bradford Hunt 96C» не были приняты ТС1 34 в ка честве CIE моделей, однако для комитета они явились стартовой позицией, прекрасно проиллюстрировав, каким именно путем могут быть реализованы двенадцать хантовских принципов. Предполагалось, что хантовские модели будут подвергнуты частичной ревизии еще до их рассмотрения полным собра нием комитета на торжествах в Киото.

Хант и Луо дважды выполнили необходимый пересмотр и вынесли оба вари анта на предварительное рассмотрение ТС1 34. Плюс к тому, М. Фершильд вы полнил альтернативный, третий, пересмотр, а К. Ричер — четвертый. На встре че в Киото (май 1997 г.) были рассмотрены все четыре версии и было решено принять один из вариантов Ханта и Луо в качестве упрощенной версии

297

CIE модели цветового восприятия (ей было присвоено название CIECAM97s), а формальное утверждение CIECAM97s и ее CIE публикация состоялись в 1998 г.

Полная версия (CIECAM97с), являющаяся расширением CIECAM97s, как уже было сказано ранее, так и не была создана.

Ко всему прочему, Фершильдом был подготовлен существенно упрощен ный, альтернативный вариант модели, предназначенный для ограниченных условий просмотра, который, однако, не был утвержден комитетом, посколь ку, в отличие от CIECAM97s, оказался не расширяем до полной версии (а сего дня ясно, что он и не стоил потраченного времени). Тем не менее, модель, пред ложенная Фершильдом и получившая название «ZLAB», описана в разде ле 15.7 текущей главы (поскольку показала свою пригодность для некоторых простых цветорепродукционных ситуаций).

15.2 ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В целях создания CIECAM97s (то есть упрощенной версии CIE модели цве тового восприятия) комитетом были выполнены небольшие, но весьма важные корректировки Bradford Hunt 96S, суть которых состояла:

—в переформулировке системы, компенсирующей влияние окружения (была применена некая степенная функция, позволившая избежать появления предикторов согласованных стимулов с отрицательными CIE трехстимуль ными значениями);

—в четком определении коэффициента уровня адаптации (D).

Следует отметить, что структура CIECAM97s — это труд многих ученых, ис следующих цветовое восприятие человека, и данная модель, утвержденная TC1 34, — это лучшее, что есть сегодня1. Над различными аспектами модели трудились: Бартлесон, Бренеман, Фершильд, Эстевец, Хант, Лэм, Луо, Наята ни, Ригг, Сэйм и Вальберг с сотрудниками. Поскольку расширенная версия мо дели так и не появилась на свет, читатели, заинтересованные в прогнозе цвето вого восприятия по экстремальным условиям просмотра (таких, как слепящие уровни яркости стимулов или, напротив, — низкоуровневые яркости, при ко торых активируется палочковый аппарат) или в прогнозе тонких феноменов (таких, как эффект Хельсона — Джадда), могут обратиться к хантовской моде ли, описанной в 12 й главе.

Входными данными модели CIECAM97s являются:

—общая фотометрическая яркость поля адаптации в cd/m2 (обычно состав ляет 20% яркости белого в адаптационном поле) — LA;

—относительные трехстимульные значения образца в исходных услови ях — XYZ;

—относительные трехстимульные значения белого в исходных условиях —

XWYWZW;

298