نموذج ظهور اللون

نموذج مظهر لون (مختصر) CAM ) هو نموذج رياضي يسعى إلى وصف الجوانب الإدراكية للرؤية اللونية البشرية ، أي ظروف المشاهدة التي لا يتطابق فيها مظهر اللون مع القياس الفيزيائي المقابل لمصدر التحفيز. (في المقابل ، يحدد نموذج اللون مساحة إحداثي لوصف الألوان ، مثل نماذج ألوان RGB و CMYK.)

مظهر اللون
اللون ينشأ في ذهن الراصد ؛ “بموضوعية” ، لا يوجد سوى توزيع الطاقة الطيفية للضوء الذي يلاقي العين. بهذا المعنى ، يكون أي إدراك للون غير موضوعي. ومع ذلك ، فقد بذلت محاولات ناجحة لتعيين توزيع الطاقة الطيفي للضوء على الاستجابة الحسية البشرية بطريقة قابلة للقياس الكمي. في عام 1931 ، باستخدام القياسات النفسية الفيزيائية ، قامت اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) بإنشاء الفضاء اللوني XYZ الذي نجح في تصميم رؤية اللون البشري على هذا المستوى الحسي الأساسي.

ومع ذلك ، فإن نموذج الألوان XYZ يفترض وجود ظروف عرض محددة (مثل موضع التنبيه في شبكية العين ، ومستوى الإنارة للضوء الذي يلاقي العين ، والخلفية وراء الكائن المرصود ، ومستوى الإنارة للضوء المحيط). فقط إذا بقيت جميع هذه الشروط ثابتة فإن اثنين من المحفزات المتطابقة مع قيم XTZ المتطابقة وبالتالي خلق مظهر لون متطابق لمراقب الإنسان. إذا تغيرت بعض الحالات في حالة واحدة ، فإن اثنتين من المحفزات المتطابقة مع قيم XYZ tristimulus المتشابهة ستخلقان مظاهر مختلفة للون (والعكس صحيحان: محفزان مختلفان مع اختلاف قيم XYZ tristimulus قد تخلق مظهر لون متماثل).

لذلك ، إذا اختلفت ظروف المشاهدة ، فإن نموذج الألوان XYZ غير كافٍ ، ونموذج مظهر اللون مطلوب لتكوين إدراك للون البشري.

معلمات مظهر اللون
إن التحدي الأساسي لأي نموذج مظهر لوني هو أن إدراك اللون البشري لا يعمل من حيث قيم XTZ ، ولكن من حيث بارامترات المظهر (الصبغة ، الخفة ، السطوع ، اللون ، اللون والتشبع). لذا يحتاج أي نموذج مظهر لون إلى توفير تحويلات (التي تؤثر في ظروف العرض) من قيم XTZ إلى هذه المعلمات المظهرية (على الأقل درجة اللون والخفة والكرومة).

ظواهر ظهور اللون
يصف هذا القسم بعض ظواهر المظهر اللوني التي يحاول نماذج المظهر اللوني التعامل معها.

التكيف لوني
يصف التكيف اللوني قدرة إدراك اللون البشري على التجريد من النقطة البيضاء (أو درجة حرارة اللون) لمصدر الضوء المضيء عند ملاحظة كائن عاكس. للعين البشرية ، تبدو قطعة من الورق الأبيض بيضاء بغض النظر عما إذا كانت الإضاءة زرقاء أو صفراء. هذه هي الظواهر الأساسية والأكثر أهمية من حيث المظهر اللوني ، وبالتالي فإن التحويل التكيفي اللوني (CAT) الذي يحاول محاكاة هذا السلوك هو مكون أساسي لأي نموذج مظهر لوني.

وهذا يسمح بالتمييز السهل بين النماذج الملونة البسيطة المستندة إلى المثلثات ونماذج مظهر الألوان. يتجاهل نموذج لون بسيط يعتمد على المريخ النقطة البيضاء من الإنارة عندما يصف لون سطح كائن مضاء ؛ إذا تغيرت النقطة البيضاء من الإنارة ، فإن لون السطح كما هو مذكور في نموذج اللون المبني على المثلث البسيط. في المقابل ، يأخذ نموذج مظهر اللون النقطة البيضاء من الإنارة في الحسبان (وهذا هو السبب في أن نموذج ظهور اللون يتطلب هذه القيمة لحساباتها) ؛ إذا تغيرت النقطة البيضاء من الإنارة ، فإن لون السطح كما هو مذكور في نموذج مظهر اللون يبقى كما هو.

التكيف اللوني هو مثال ساطع على الحالة التي يخلق فيها اثنان من المحفزات المختلفة مع قيم Xistiz XYZ المختلفة مظهر لون متطابق. إذا تغيرت درجة حرارة اللون لمصدر الضوء المضيء ، فذلك يعني توزيع القدرة الطيفية ومن ثم قيم XTZ tristimulus للضوء المنعكسة من الورق الأبيض ؛ ومع ذلك ، فإن مظهر اللون يبقى على حاله (أبيض).

مسحة مظهر خارجي
العديد من التأثيرات تغير مفهوم الهوى بواسطة مراقب بشري:

تحول Bezold – Brücke hue: تغير لون الضوء أحادي اللون مع الإنارة.
تأثير أبني: يتغير لون الضوء الأحادي اللون مع إضافة الضوء الأبيض (الذي من المتوقع أن يكون لونًا محايدًا).

مظهر التباين
تغير عدة تأثيرات مفهوم التباين بواسطة مراقب بشري:

تأثير Stevens: يزيد من التباين مع النصوع.
تأثير Bartleson-Breneman: يزداد تباين الصورة (للصور المنبثقة مثل الصور على شاشة LCD) مع إضاءة الإنارة المحيطة.

مظهر ملون
هناك تأثير يغير إدراك الملون من قبل مراقب بشري:

تأثير الصيد: الزيادات الملونة مع الإنارة.

مظهر السطوع
هناك تأثير يغير مفهوم السطوع من قبل مراقب بشري:

تأثير Helmholtz – Kohlrausch: يزداد السطوع مع التشبع.

الظواهر المكانية
لا تؤثر الظواهر المكانية إلا على الألوان في موقع معين للصورة ، لأن الدماغ البشري يفسر هذا الموقع بطريقة سياقية معينة (مثل الظل بدلاً من اللون الرمادي). تُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم أوهام بصرية. بسبب صياغتها ، يصعب تحديدها بشكل خاص ؛ ويشار إلى نماذج ظهور الألوان التي تحاول القيام بذلك على أنها نماذج مظهر لون الصورة (iCAM).

نماذج ظهور اللون
نظرًا لأن معلمات مظهر اللون وظواهر ظهور الألوان عديدة ومهمة معقدة ، فلا يوجد نموذج مظهر لون واحد مطبق عالميًا ؛ بدلا من ذلك ، يتم استخدام نماذج مختلفة.

يسرد هذا القسم بعض نماذج مظهر اللون المستخدمة. يتم إدراج التكيف التكيف اللوني لبعض من هذه النماذج في مساحة اللون LMS.

CIELAB
في عام 1976 ، شرعت CIE في استبدال العديد من نماذج فرق اللون غير المتوافقة الموجودة حاليًا بنموذج عالمي جديد لفرق اللون. لقد حاولوا تحقيق هذا الهدف عن طريق إنشاء مساحة لونية موحدة بشكل مدروس ، أي مساحة لونية حيث تكون المسافة المكانية المتشابهة بين لونين تساوي كمية متطابقة من اختلاف اللون المدرك. على الرغم من أنها نجحت بشكل جزئي فقط ، إلا أنها خلقت مساحة الألوان CIELAB (“L * a * b *”) التي كانت تحتوي على كل الميزات الضرورية لتصبح أول نموذج لوني المظهر. في حين أن CIELAB هو نموذج مظهر بدائي للغاية ، فهو من أكثر النماذج استخدامًا على نطاق واسع لأنه أصبح أحد اللبنات الأساسية لإدارة الألوان مع ملفات تعريف ICC. لذلك ، هو موجود في كل مكان في التصوير الرقمي.

إحدى قيود CIELAB هي أنها لا تقدم تكيفًا لونيًا كاملًا من حيث أنها تؤدي طريقة تحويل Von Kries مباشرةً في فضاء ألوان XYZ (غالبًا ما يشار إليها بـ “تحويل Von Kries خاطئ”) ، بدلاً من تغييرها إلى مساحة اللون LMS قبل للحصول على نتائج أكثر دقة. ملامح ICC التحايل على هذا القصور عن طريق استخدام برادفورد مصفوفة التحويل إلى مساحة لون LMS (التي ظهرت لأول مرة في نموذج مظهر لون LLAB) بالتزامن مع CIELAB.

ناياتاني وآخرون. نموذج
النايتاني وآخرون. يركز نموذج مظهر اللون على هندسة الإضاءة وخواص تجسيد اللون لمصادر الضوء.

طراز هانت
يركز نموذج Hunt colour مظهر على إعادة إنتاج الصور الملونة (عمل منشئه في مختبرات أبحاث Kodak). بدأ التطور بالفعل في الثمانينيات وبحلول عام 1995 أصبح هذا النموذج معقدًا للغاية (بما في ذلك الميزات التي لا يقدمها نموذج آخر لظهور الألوان ، مثل دمج استجابات الخلايا القلبية) ويسمح بالتنبؤ بمجموعة كبيرة من الظواهر البصرية. كان لها تأثير كبير جدا على CIECAM02 ، ولكن بسبب تعقيدها ، يصعب استخدام نموذج Hunt نفسه.

RLAB
يحاول RLAB تحسين القيود الهامة لـ CIelAB مع التركيز على إعادة إنتاج الصور. يعمل بشكل جيد لهذه المهمة وهو سهل الاستخدام ، ولكنه ليس شاملاً بما فيه الكفاية للتطبيقات الأخرى.

LLAB
LLAB يشبه RLAB ، كما يحاول أن يبقى بسيطًا ، ولكن بالإضافة إلى ذلك يحاول أن يكون أكثر شمولية من RLAB. في النهاية ، كانت تتبادل بعض البساطة للشمولية ، لكنها لم تكن شاملة بشكل كامل. منذ نشر CIECAM97s بعد ذلك بقليل ، لم تكتسب LLAB الاستخدام على نطاق واسع.

CIECAM97s
بعد البدء بتطور نماذج المظهر اللوني مع CIELAB ، في عام 1997 ، أرادت CIE متابعة نفسها مع نموذج مظهر لون شامل. كانت النتيجة CIECAM97s ، والتي كانت شاملة ، ولكن أيضا معقدة وصعبة جزئيا للاستخدام. حصل على قبول واسع النطاق كنموذج مظهر لوني قياسي حتى تم نشر CIECAM02.

IPT
تناول إيبنر وفيرتشايلد مسألة الخطوط غير الثابتة للتدرج في فضاء ألوانهم التي يطلق عليها اسم IPT. تقوم فضاء الألوان IPT بتحويل بيانات XYZ المتوافقة مع D65 (XD65 ، YD65 ، ZD65) إلى بيانات استجابة مخروطية متوسطة طويلة قصيرة (LMS) باستخدام شكل مهيأ لمصفوفة Hunt-Pointer-Estevez (MHPE (D65)).

يتفوق نموذج مظهر لون IPT عند تقديم صيغة لهو حيث تساوي قيمة hue ثابتة صبغة مدركة ثابتة مستقلة عن قيم الخفة والكرومة (وهي مثالية عامة لأي نموذج مظهر لوني ، ولكن يصعب تحقيقها). ولذلك فهي مناسبة بشكل جيد لعمليات وضع خرائط التدرج.

ICtCp
يتضمن ITU-R BT.2100 فضاء لون يسمى ICtCp ، مما يحسِّن IPT الأصلي باستكشاف نطاق ديناميكي أكبر ومجموعات ألوان أكبر.

CIECAM02
بعد نجاح CIECAM97s ، طورت CIE CIECAM02 كخليفة لها ونشرتها في عام 2002. وهي تعمل بشكل أفضل وأبسط في نفس الوقت. وبصرف النظر عن النموذج CIELAB البدائي ، CIECAM02 أقرب إلى “معيار” متفق عليه دوليا لنموذج مظهر (شامل) اللون.

iCAM06
iCAM06 هو نموذج مظهر لون الصورة. على هذا النحو ، فإنه لا يعالج كل بكسل من الصورة بشكل مستقل ، ولكن في سياق الصورة الكاملة. يسمح ذلك بتضمين معلمات مظهر اللون المكاني مثل التباين ، مما يجعله مناسبًا لصور HDR. كما أنها خطوة أولى للتعامل مع ظواهر المظهر المكاني.