OSA-UCS – HiSoUR Art Culture Histoire

En colorimétrie, l’OSA-UCS (Optical Society of America Uniform Color Space) est un espace colorimétrique publié pour la première fois en 1947 et développé par le Comité sur les échelles de couleurs uniformes de l’Optical Society of America. Les systèmes de commande de couleurs créés précédemment, tels que le système de couleurs Munsell, n’ont pas réussi à représenter l’uniformité perceptuelle dans toutes les directions. Le comité a décidé que, pour représenter avec précision les différences de couleurs uniformes dans chaque direction, une nouvelle forme de géométrie cartésienne tridimensionnelle devrait être utilisée.

Histoire et développement
Le développement de l’OSA-UCS a eu lieu pendant de nombreuses années, de 1947-1977. Peu de temps après le développement du premier modèle chromatique mathématique par le CIE, David MacAdam a montré que lors de la sélection d’une couleur sur le diagramme de chromaticité CIE, les couleurs de la même différence de couleur perçue autour de cette couleur ne pouvaient pas être identiques. par rapport à la couleur de référence. Plus simplement, la distance euclidienne entre deux couleurs sur le diagramme de chromaticité ne pouvait pas être utilisée comme une mesure uniforme de la différence de couleur perçue.Immédiatement après ce travail de découverte a commencé à créer un espace qui se comporterait uniformément dans toutes les directions de la différence de couleur.

Partant d’un échantillon de 59 carreaux colorés de différences de couleurs non uniformes, l’OSA a demandé à 72 observateurs de juger les différences de couleur entre les différents carreaux échantillons. À partir des données collectées, des formules ont été développées et des paramètres ont été définis pour créer le nouvel espace de couleurs uniforme. Ils ont choisi l’observateur de référence à 10 degrés et l’illuminant D65 pour caractériser l’espace uniforme et un fond gris neutre de 30% de réflectance. À la fin, 558 échantillons de couleurs ont été produits – 424 étapes complètes et 54 demi-étapes – et distribués par l’OSA.

Conception

Géométrie

Cuboctaèdre.
La couleur idéale solide avec des points tous à une distance égale d’un point central est une sphère – cependant une collection de sphères ne peut pas être emballée pour former un solide plus grand sans lacunes. La géométrie que l’OSA a finalement choisie est un réseau rhomboédrique basé sur un cuboctaèdre.Chacun des 12 sommets de ce solide est à égale distance du centre, ainsi que de chacun de leurs voisins. La dernière étape de la réalisation de cette géométrie consistait à redimensionner l’axe L vertical, afin d’obtenir des emplacements de coordonnées entières pour la description des couleurs. L’uniformité de la distance de couleur est conservée, car seules les dimensions de l’axe sont mises à l’échelle et la mise à l’échelle est prise en compte dans la formule de la distance de couleur.

Coordonner les valeurs
Les trois dimensions perpendiculaires de l’OSA-UCS sont la dimension de légèreté L, la dimension jaune j (une dimension d’adversaire jaune / bleue) et la dimension verte g (une dimension d’adversaire verte / rouge).

Légèreté (L)
L’échelle de luminosité du solide couleur OSA-UCS varie verticalement d’environ -10 à 8. La luminosité UCS de 0 correspond au gris de fond neutre réfléchissant de 30% sélectionné pour leurs échantillons, tandis que les tons plus clairs ont des valeurs positives et les tons foncés ont des valeurs négatives.

Jaune (j)
La dimension jaune du solide couleur OSA-UCS est horizontale et perpendiculaire à la dimension L. C’est une dimension chromatique jaune-bleu, variant des valeurs positives plus jaunâtres aux valeurs négatives plus bleutées. Une valeur j de 0 se situe le long de l’axe neutre.

Vert (g)
La dimension verte de l’OSA-UCS est perpendiculaire aux deux dimensions L et j. Cet axe chromatique vert-rouge varie de valeurs positives plus verdâtres à des valeurs négatives plus roses. Encore une fois, la valeur ag de 0 se situe le long de l’axe neutre (L).

Groupements de couleurs
La structure cuboctaèdre du solide couleur OSA-UCS peut être divisée géométriquement en 9 plans, connus sous le nom de plans de clivage. Ces 9 plans de clivage sont définis comme:

L – Un plan de constante L (légèreté) perpendiculaire à l’axe L, où j et g peuvent prendre n’importe quelle valeur.
j – Un plan de constante j (jaune-bleu) perpendiculaire à l’axe j, où L et g peuvent prendre n’importe quelle valeur.
g – Un plan de constante g (rouge-verdeur) perpendiculaire à l’axe g, où L et j peuvent prendre n’importe quelle valeur.
L + j – Un plan de constante L + j parallèle à l’axe g, à 35 ° de l’axe L et à 55 ° de l’axe des ordonnées.
L-j – Un plan de constante Lj parallèle à l’axe g, à 35 ° de l’axe L et à 55 ° de l’axe des ordonnées.
L + g – Un plan de constante L + g parallèle à l’axe j, à 35 ° de l’axe L et à 55 ° de l’axe g.
L-g – Un plan de constante Lg parallèle à l’axe g, à 35 ° de l’axe L et à 55 ° de l’axe g.
j + g – Un plan de constante j + g parallèle à l’axe L, à 45 ° des axes j et g.
j-g – Un plan de constante jg parallèle à l’axe L, à 45 ° des axes j et g.

Différence de couleur
La différence de couleur OSA-UCS est définie par la distance euclidienne simple entre deux couleurs dans l’espace colorimétrique, qui prend en compte la mise à l’échelle de l’axe L. La formule utilisée pour calculer la différence de couleur entre les couleurs 1 et 2 est:

$\ Delta UCS = {\ sqrt {({\ sqrt {2}} L_ {2} - {\ sqrt {2}} L_ {1}) ^ {2} + (j_ {2} -j_ {1}) ^ {2} + (g_ {2} -g_ {1}) ^ {2}}} = {\ sqrt {2 \ Delta L ^ {2} + \ Delta j ^ {2} + \ Delta g ^ {2} }}$
En raison de la conception du système, la différence de couleur entre deux voisins dans l’espace colorimétrique OSA-UCS est toujours 2. Les petites différences de couleur peuvent être calculées avec précision à l’aide de cette formule. Cependant, des différences de couleur plus importantes nécessitent une correction non linéaire pour la précision.

Transformations de couleur
CIEXYZ à OSA-UCS
Pour effectuer une conversion analytique d’une valeur CIEXYZ à OSA-UCS, les étapes suivantes doivent être suivies. Tout d’abord, un facteur représentant l’effet Helmholtz-Kohlrausch doit être calculé à partir des coordonnées de chromaticité x et y:

$K = 4.4934x ^ {2} + 4.3034y ^ {2} -4.276xy-1.3744x-2.5643y + 1.8103$
Ensuite, déterminez la réflectance lumineuse modifiée:

$Y_ {0} = K * Y$
Calculez ensuite la légèreté et le facteur de modification de la chrominance:

$L '= 5,9 (Y_0 ^ {1/3} - \ frac {2} {3} + 0,042 (Y_0 - 30) ^ {1/3})$

$L = \ frac {1} {\ sqrt {2}} (L '- 14.3993)$

$C = \ frac {L '} {5.9 (Y_0 ^ {1/3} - \ frac {2} {3})} = 1 + \ frac {0.042 (Y_0 - 30) ^ {1/3}} {Y_0 ^ {1/3} - \ frac {2} {3}}$
Convertissez les valeurs XYZ en RGB en utilisant la transformation de la matrice linéaire:

${\ begin {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} 0,7990 & 0,4194 & -0,1648 \\ - 0,4493 & 1,3265 & 0,0927 \\ - 0,149 & 0,3394 & 0,7170 \ end {bmatrice}} {\ begin {bmatrice} X \\ Y \\ Z \ fin {bmatrice}}$
Enfin, calculez a et b:

$a = -13,7R ^ {{1/3}} + 17,7G ^ {{1/3}} - 4B ^ {{1/3}}$

$b = 1,7R ^ {{1/3}} + 8G ^ {{1/3}} - 9,7B ^ {{1/3}}$
et multipliez-les par C pour obtenir OSA-UCS g et j:

$g = C * a$

$j = C * b$

OSA-UCS à CIEXYZ
Bien qu’il n’existe aucune conversion sous forme fermée de OSA-UCS à CIEXYZ, des solveurs numériques ont été écrits, dont un basé sur la méthode de Newton-Raphson et un autre basé sur un réseau neuronal artificiel.