CIECAM02

In der Farbmetrik ist CIECAM02 das Farbaussehensmodell, das im Jahr 2002 vom Technischen Komitee 8-01 der Internationalen Beleuchtungskommission (Color Appearance Modeling for Color Management Systems) und dem Nachfolger von CIECAM97s veröffentlicht wurde.

Die beiden Hauptbestandteile des Modells sind die chromatische Adaptionstransformation CIECAT02 und ihre Gleichungen zur Berechnung mathematischer Korrelate für die sechs technisch definierten Dimensionen der Farbdarstellung: Helligkeit (Luminanz), Helligkeit, Farbigkeit, Sättigung, Sättigung und Farbton.

Helligkeit ist die subjektive Erscheinung, wie hell ein Objekt in seiner Umgebung erscheint und wie es beleuchtet wird. Leichtigkeit ist die subjektive Erscheinung, wie hell eine Farbe zu sein scheint. Farbigkeit ist der Grad des Unterschieds zwischen einer Farbe und Grau. Chroma ist die Farbigkeit relativ zur Helligkeit einer anderen Farbe, die unter ähnlichen Betrachtungsbedingungen weiß erscheint. Dies ermöglicht die Tatsache, dass eine Oberfläche mit einer gegebenen Farbsättigung zunehmende Farbigkeit zeigt, wenn das Beleuchtungsniveau zunimmt. Sättigung ist die Farbigkeit einer Farbe relativ zu ihrer eigenen Helligkeit.Farbton ist der Grad, in dem ein Stimulus als ähnlich oder verschieden von Reizen beschrieben werden kann, die als rot, grün, blau und gelb beschrieben werden, die sogenannten einzigartigen Farbtöne. Die Farben, die das Aussehen eines Objekts ausmachen, lassen sich am besten beschreiben in Bezug auf Helligkeit und Chroma bei den Farben, die die Oberfläche des Objekts ausmachen, und hinsichtlich Helligkeit, Sättigung und Farbigkeit, wenn man über das Licht spricht oder reflektiert aus dem Objekt.

CIECAM02 verwendet für seine Eingabe die Tristimulus-Werte des Stimulus, die Tristimulus-Werte eines sich anpassenden Weißpunkts, die Anpassung der Hintergrund- und Surround-Luminanz-Information und ob Beobachter die Leuchtmittel abwerten (Farbkonstanz ist in Kraft). Das Modell kann verwendet werden, um diese Erscheinungsattribute vorherzusagen oder mit Vorwärts- und Rückwärtsimplementierungen für bestimmte Betrachtungsbedingungen entsprechende Farben zu berechnen.

CIECAM02 wird in Windows Vista Windows Color System verwendet.

Sichtbedingungen
Der innere Kreis ist der Reiz, aus dem die Normfarbwerte in CIE XYZ mit dem 2 ° Standardbeobachter gemessen werden sollen. Der mittlere Kreis ist das proximale Feld und erstreckt sich um weitere 2 °. Der äußere Kreis ist der Hintergrund, der bis zu 10 ° reicht, aus dem die relative Leuchtdichte (Yb) gemessen werden muss. Wenn das proximale Feld die gleiche Farbe wie der Hintergrund hat, wird der Hintergrund als angrenzend an den Stimulus betrachtet. Jenseits der Kreise, die das Anzeigefeld (Anzeigebereich, Sichtbereich) umfassen, ist das Umgebungsfeld (oder Randbereich), das als der gesamte Raum angesehen werden kann. Die Gesamtheit des proximalen Feldes, des Hintergrunds und der Umgebung wird Anpassungsfeld genannt (das Sichtfeld, das die Anpassung unterstützt, erstreckt sich bis zur Sichtgrenze).

Wenn man sich auf die Literatur bezieht, ist es auch nützlich, sich der Unterschiede zwischen den verwendeten Begriffen Weißpunkt (der rechnerische Weißpunkt) und dem angepassten Weißpunkt (dem Beobachterweißpunkt) bewusst zu sein. Die Unterscheidung kann bei der Beleuchtung im gemischten Modus wichtig sein, wo psychophysische Phänomene ins Spiel kommen. Dies ist ein Forschungsgegenstand.

Parameterentscheidungstabelle
CIECAM02 definiert drei Surround-Elemente – Durchschnitt, Dunkel und Dunkel – mit den hier definierten Parametern für die Referenz im Rest dieses Artikels:

Umgeben
Bedingung
Umgeben
Verhältnis
F c Nc Anwendung
Durchschnittlich S R > 0,2 1.0 0,69 1.0 Anzeigen von Oberflächenfarben
Dim 0 < S R <0,2 0.9 0.59 0,95 Fernsehen schauen
Dunkel S R = 0 0.8 0,525 0.8 Verwenden eines Projektors in einem dunklen Raum

SR = Lsw / Ldw: Verhältnis der absoluten Luminanz des Referenz-Weiß (Weißpunkt), gemessen im Surround-Feld zum Anzeigebereich. Der 0,2-Koeffizient ergibt sich aus der Annahme der „grauen Welt“ (~ 18% -20% Reflektivität). Er testet, ob die Umgebungshelligkeit dunkler oder heller als mittelgrau ist.
F: Faktor, der den Grad der Anpassung bestimmt
c: Auswirkungen der Umgebung
Nc: chromatischer Induktionsfaktor
Für Zwischenzustände können diese Werte linear interpoliert werden.

Die absolute Leuchtdichte des Anpassungsfeldes, die später benötigt wird, sollte mit einem Photometer gemessen werden. Wenn einer nicht verfügbar ist, kann er mit einem Referenzweiß berechnet werden:


wo Yb die relative Helligkeit des Hintergrunds ist, ist Ew = πLW die Beleuchtungsstärke des Referenzweißes in Lux, LW ist die absolute Helligkeit des Referenzweißes in cd / m2 und Yw ist die relative Helligkeit des Referenzweißes in der Anpassung Feld. Wenn unbekannt, kann angenommen werden, dass das Anpassungsfeld eine durchschnittliche Reflektivität hat (Annahme „graue Welt“): LA = LW / 5.

Hinweis: Es sollte darauf geachtet werden, LW, die absolute Leuchtdichte des Referenzweißes in cd / m2 und Lw die rote Konusantwort im LMS-Farbraum nicht zu verwechseln.

Chromatische Anpassung

Zusammenfassung
Konvertieren Sie in den „spektral geschärften“ CAT02 LMS-Raum, um sich auf die Anpassung vorzubereiten. Spektrales Scharfzeichnen ist die Transformation der Normfarbwerte in neue Werte, die sich aus einem schärferen, konzentrierteren Satz spektraler Empfindlichkeiten ergeben hätten. Es wird argumentiert, dass dies die Farbkonstanz insbesondere in der blauen Region unterstützt (vergleiche Finlayson et al. 94, Spektrales Schärfen: Sensortransformationen für verbesserte Farbkonstanz).
Führen Sie chromatische Anpassung mit CAT02 durch (auch bekannt als „modifizierte CMCCAT2000-Transformation“).
Konvertiert in einen LMS-Raum, der näher an den Kegeldaten liegt. Es wird argumentiert, dass die Vorhersage korrelierender Wahrnehmungsattribute am besten in solchen Räumen durchgeführt wird.
Führen Sie die Anpassung der Konusantwort nach der Anpassung durch.

CAT02
Bei einer gegebenen Menge an Normfarbwerten in XYZ können die entsprechenden LMS-Werte durch die MCAT02-Transformationsmatrix bestimmt werden (berechnet unter Verwendung des CIE 1931 2 ° -Standard-Farbmetrikbeobachters). Die Musterfarbe im Test-Leuchtmittel ist:


In LMS kann der Weißpunkt durch Auswahl des Parameters D an den gewünschten Grad angepasst werden. Für den allgemeinen CAT02 ist die entsprechende Farbe in der Referenzlichtart:

wobei der Yw / Ywr-Faktor für die zwei Leuchtstoffe mit der gleichen Chromatizität aber unterschiedlichen Referenzweiß verantwortlich ist. Die Indizes zeigen die Kegelreaktion für Weiß unter dem Test (w) und der Referenzlichtart (wr) an. Der Grad der Anpassung (Diskontierung) D kann für keine Anpassung auf null gesetzt werden (Reiz wird als selbstleuchtend betrachtet) und als Einheit für vollständige Anpassung (Farbkonstanz). In der Praxis liegt er zwischen 0,65 und 1,0, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist. Zwischenwerte können berechnet werden durch:


wo surround F wie oben definiert ist und LA die adaptive Feldluminanz in cd / m2 ist.
In CIECAM02 hat das Referenzlicht die gleiche Energie Lwr = Mwr = Swr = 100) und das Referenzweiß ist der perfekt reflektierende Diffusor (dh Einheitsreflexion und Ywr = 100).


Wenn das Referenzweiß in beiden Lichtquellen den Y-Farbwert (Ywr = Yw) hat, gilt:

Nachbearbeitung
Nach der Anpassung werden die Kegelantworten in den Hunt-Pointer-Estévez-Raum konvertiert, indem zu XYZ und zurück gegangen wird:

Schließlich wird die Antwort basierend auf der verallgemeinerten Michaelis-Menten-Gleichung komprimiert (wie dargestellt):

FL ist der Luminanzpegelanpassungsfaktor.


Wie zuvor erwähnt, kann, wenn der Luminanzpegel des Hintergrunds unbekannt ist, er aus der absoluten Luminanz des Weißpunkts als LA = LW / 5 unter Verwendung der „mittelgrauen“ Annahme geschätzt werden. (Der Ausdruck für FL ist der Einfachheit halber mit 5 LA angegeben.) Bei photopischen Bedingungen ist der Luminanzpegel-Anpassungsfaktor (FL) proportional zur Kubikwurzel der Luminanz des Anpassungsfeldes (LA). Unter skotopischen Bedingungen ist es proportional zu LA (bedeutet keine Anpassung der Leuchtdichte). Die photopische Schwelle ist ungefähr LW = 1 (siehe FL-LA-Diagramm oben).

Aussehen korreliert
CIECAM02 definiert Korrelate für Gelb-Blau, Rot-Grün, Helligkeit und Farbigkeit. Lassen Sie uns einige vorläufige Definitionen machen.


Das Korrelat für rot-grün (a) ist die Größe der Abweichung von C1 von dem Kriterium für das eindeutige Gelb (C1 = C2 / 11), und das Korrelat für gelb-blau (b) basiert auf dem Mittelwert der Größe von die Abfahrten von C1 aus eindeutigem Rot (C1 = C2) und einmaligem Grün (C1 = C3).


Der Faktor 4,5 berücksichtigt, dass es weniger Kegel bei kürzeren Wellenlängen gibt (das Auge ist weniger empfindlich für Blau). Die Reihenfolge der Begriffe ist so, dass b für gelbliche Farben positiv ist (eher als bläulich).

Der Farbtonwinkel (h) kann gefunden werden, indem die rechtwinklige Koordinate (a, b) in Polarkoordinaten umgewandelt wird:


Um die Exzentrizität (et) und die Farbtonzusammensetzung (H) zu berechnen, bestimmen Sie mit Hilfe der folgenden Tabelle, in welchem ​​Quadranten der Farbton ist. Wählen Sie i so, dass hi ≤ h ‚<hi + 1, wobei h‘ = h, wenn h> h1 und h ‚= h + 360 °.

rot Gelb Grün Blau rot
ich 1 2 3 4 5
h ich 20.14 90,00 164.25 237.53 380.14
e ich 0.8 0.7 1.0 1.2 0.8
H ich 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0


(Dies ist nicht genau dasselbe wie der in der Tabelle angegebene Exzentrizitätsfaktor.)

Berechne die achromatische Antwort A:


woher


Das Korrelat der Leichtigkeit ist


wo c ist der Einfluss von Surround (siehe oben), und


Das Korrelat der Helligkeit ist


Berechnen Sie dann eine temporäre Menge t,


Das Korrelat der Chroma ist


Das Korrelat der Farbigkeit ist


Das Korrelat der Sättigung ist