रंग संतुलन – HiSoUR कला संस्कृति का इतिहास

फोटोग्राफी और छवि प्रसंस्करण में, रंग संतुलन रंगों की तीव्रता (आमतौर पर लाल, हरे, और नीले रंग के प्राथमिक रंग) का वैश्विक समायोजन है। इस समायोजन का एक महत्वपूर्ण लक्ष्य विशिष्ट रंग प्रदान करना है – विशेष रूप से तटस्थ रंग – सही ढंग से इसलिए, सामान्य विधि को कभी-कभी ग्रे बैलेंस, तटस्थ संतुलन या सफेद संतुलन कहा जाता है रंग संतुलन एक छवि में रंगों के समग्र मिश्रण को बदलता है और रंग सुधार के लिए उपयोग किया जाता है। रंग संतुलन के सामान्यीकृत संस्करणों का प्रयोग न्युट्रल्स के अलावा अन्य रंगों को सही करने के लिए किया जाता है या उन्हें प्रभाव के लिए जानबूझकर बदल देता है

सेंसर द्वारा प्राप्त छवि डेटा – या तो फिल्म या इलेक्ट्रॉनिक छवि सेंसर – को अधिग्रहीत मूल्यों से नए मानों में परिवर्तित किया जाना चाहिए जो रंग प्रजनन या प्रदर्शन के लिए उपयुक्त हैं। अधिग्रहण और प्रदर्शन प्रक्रिया के कई पहलुओं को ऐसे रंग सुधार की आवश्यकता होती है – इस तथ्य के साथ कि अधिग्रहण सेंसर मानव आंखों में सेंसर से मेल नहीं खाता, यह कि प्रदर्शन माध्यम के गुणों के लिए जिम्मेदार होना चाहिए, और यह कि परिवेश को देखने की स्थिति अधिग्रहण प्रदर्शन देखने की शर्तों से भिन्न होता है

लोकप्रिय छवि संपादन अनुप्रयोगों में रंग संतुलन प्रक्रिया आमतौर पर किसी भी रंग संवेदन या प्रजनन मॉडल के संबंध में, लाल, हरे और नीले रंग के चैनल पिक्सेल मूल्यों पर सीधे काम करते हैं। फिल्म फोटोग्राफी में, रंग संतुलन आम तौर पर रोशनी या कैमरे के लेंस पर रंग सुधार फिल्टर का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।

सामान्यीकृत रंग संतुलन
कभी-कभी न्यूट्रल्स को तटस्थ रखने के समायोजन को सफेद संतुलन कहा जाता है, और वाक्यांश रंग संतुलन समायोजन को संदर्भित करता है जो इसके अलावा एक प्रदर्शित छवि में अन्य रंग बनाता है, एक मूल दृश्य में रंग के समान सामान्य रूप दिखता है। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है कि एक दृश्य में तटस्थ (ग्रे, तटस्थ, श्वेत) रंग प्रजनन में तटस्थ दिखाई देते हैं।

प्रबुद्ध आकलन और अनुकूलन
अधिकांश डिजिटल कैमरों का अर्थ है प्रकाश की पसंद के आधार पर रंग सुधार का चयन करना, मैन्युअल प्रकाश चयन, स्वत: सफेद संतुलन या कस्टम व्हाइट बैलेंस का उपयोग करना। इन प्रक्रियाओं के एल्गोरिदम सामान्यकृत रंगीन अनुकूलन करते हैं।

रंग संतुलन के लिए कई तरीके मौजूद हैं कैमरे पर एक बटन सेट करना उपयोगकर्ता के लिए प्रोसेसर को दृश्य प्रकाश की प्रकृति को इंगित करने का एक तरीका है। कुछ कैमरों पर एक अन्य विकल्प एक ऐसा बटन होता है, जिसे कैमरा ग्रे कार्ड या अन्य तटस्थ रंग की ऑब्जेक्ट पर इंगित करता है। यह परिवेश प्रकाश की एक छवि को कैप्चर करता है, जिससे एक डिजिटल कैमरा उस प्रकाश के लिए सही रंग संतुलन सेट कर सकता है।

कैमरे के डेटा से परिवेशी प्रकाश का आकलन कैसे हो सकता है और फिर छवि डेटा को बदलने के लिए इस जानकारी का उपयोग करने पर एक बड़ा साहित्य है। विभिन्न एल्गोरिदम प्रस्तावित किए गए हैं, और इन की गुणवत्ता पर बहस किया गया है। कुछ उदाहरणों और उन संदर्भों की परीक्षा में कई अन्य लोगों को पाठक का नेतृत्व करना होगा। उदाहरण रिटेनिएक्स, एक कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क या बायिसियन विधि है।

रंगीन रंग
एक छवि को संतुलित करने वाले रंग न्यूरट्रल्स को न केवल प्रभावित करता है, बल्कि अन्य रंगों को भी प्रभावित करता है। एक छवि जो संतुलित रंग नहीं होती है, को रंग का डालना कहा जाता है, क्योंकि छवि में सब कुछ एक रंग की ओर स्थानांतरित हो गया लगता है। [पेज की जरूरत] रंग संतुलन को इस रंग का कास्ट निकालने के मामले में सोचा जा सकता है।

रंग संतुलन भी रंग स्थिरता से संबंधित है रंग संतुलन प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले एल्गोरिदम और तकनीक का उपयोग अक्सर रंग संतुलन के लिए भी किया जाता है, साथ ही साथ। रंग स्थिरता, बदले में, रंगीन अनुकूलन से संबंधित है। संकल्पनात्मक रूप से, रंग संतुलन में दो चरण होते हैं: पहला, रोशनी का निर्धारण करने के लिए, जिसके तहत छवि पर कब्जा कर लिया गया; और दूसरा, छवियों के घटकों (उदाहरण के लिए, आर, जी, और बी) को स्केलिंग करना या अन्यथा घटकों को रूपांतरित करना, ताकि वे देखने के प्रकाशक के अनुरूप हों।

Viggiano पाया कि कैमरे के देशी आरजीबी रंग मॉडल में सफेद संतुलन कैमरा संवेदनशीलता के 4000 से अधिक hypothetical सेट के लिए मॉनिटर आरजीबी की तुलना में कम रंग संकोच (यानी, रंगों की कम विरूपण) का उत्पादन करने के लिए प्रवृत्त। यह अंतर आम तौर पर कैमरा आरजीबी के पक्ष में दो से अधिक का एक कारक था। इसका मतलब यह है कि मॉनिटर पर बाद में संपादित करने के बजाय छवि को कैप्चर किए जाने पर उस समय रंग संतुलन प्राप्त करना फायदेमंद है अगर किसी को बाद में रंग संतुलन चाहिए, तो कच्चे छवि डेटा को संतुलित करने से मॉनिटर आरजीबी में संतुलन की तुलना में रंगीन रंग के कम विरूपण उत्पन्न होंगे।

रंग संतुलन के गणित
रंग संतुलन कभी-कभी 3×3 मैट्रिक्स का उपयोग करके तीन-घटक छवि (जैसे, आरजीबी) पर किया जाता है इस प्रकार का परिवर्तन उपयुक्त है यदि छवि को डिजिटल कैमरा पर गलत सफेद बैलेंस सेटिंग या रंग फ़िल्टर के माध्यम से उपयोग किया गया था।

स्केलिंग मॉनिटर आर, जी, और बी
सिद्धांत रूप में, एक छवि में सभी रिश्तेदार luminances पैमाने पर करना चाहता है ताकि वस्तुओं जो तटस्थ माना जा रहा है ताकि ऐसा दिखाई देते हैं। यदि, कहते हैं, आर = 240 के साथ एक सतह को एक सफेद वस्तु माना जाता है, और अगर 255 वो गिनती है जो सफेद से मेल खाती है, तो 255/240 तक सभी लाल मानों को गुणा कर सकते हैं। हरे और नीले रंग के लिए समान रूप से करना, कम से कम सिद्धांत में, एक रंग संतुलित छवि में परिणाम होगा। इस प्रकार के परिवर्तन में 3×3 मैट्रिक्स एक विकर्ण मैट्रिक्स है।

$\left[{\begin{array}{c}R\\G\\B\end{array}}\right]=\left[{\begin{array}{ccc}255/R'_{w}&0&0\\0&255/G'_{w}&0\\0&0&255/B'_{w}\end{array}}\right]\left[{\begin{array}{c}R'\\G'\\B'\end{array}}\right]$
जहां आर, जी, और बी छवि में एक पिक्सेल के रंग संतुलित लाल, हरे, और नीले रंग के होते हैं; आर ‘, जी’ और ‘बी’ रंग संतुलन से पहले छवि के लाल, हरे और नीले रंग के होते हैं, और आर ‘_ {डब्ल्यू}, जी’ _}, और बी ‘_ {डब्ल्यू} लाल होते हैं , एक पिक्सेल के हरे, और नीले रंग के टुकड़े जो रंग संतुलन से पहले छवि में एक सफेद सतह माना जाता है। यह लाल, हरे, और नीले चैनलों का सरल स्केलिंग है, और यही कारण है कि फ़ोटोशॉप में रंग संतुलन उपकरण और जिंप में एक सफेद आंखों वाला उपकरण है। यह दिखाया गया है कि एसआरजीबी द्वारा ग्रहण किए जाने वाले फॉस्फोर सेट में सफेद बैलेंसिंग का प्रदर्शन रंगीन रंगों में बड़ी त्रुटियों को उत्पन्न करने के लिए जाता है, भले ही यह तटस्थ सतहों को पूरी तरह तटस्थ प्रदान कर सकता है।

स्केलिंग एक्स, वाई, जेड
अगर छवि को सीआईई एक्सवाईजेड ट्रिस्टिम्यूलस वैल्यू में परिवर्तित किया जा सकता है, तो वहां रंग संतुलन किया जा सकता है। इसे “गलत वॉन कीज़” परिवर्तन कहा गया है यद्यपि यह मॉनिटर आरजीबी में संतुलन देने से आमतौर पर खराब परिणाम पेश करने का प्रदर्शन किया गया है, लेकिन इसका उल्लेख अन्य बातों के लिए एक पुल के रूप में किया गया है। गणितीय, एक गणना करता है:

$\left[{\begin{array}{c}X\\Y\\Z\end{array}}\right]=\left[{\begin{array}{ccc}X_{w}/X'_{w}&0&0\\0&Y_{w}/Y'_{w}&0\\0&0&Z_{w}/Z'_{w}\end{array}}\right]\left[{\begin{array}{c}X'\\Y'\\Z'\end{array}}\right]$
जहां एक्स, वाई, और जेड रंग-संतुलित त्रिस्टिम्युलस मान हैं; X_ {w}, Y_ {w}, और Z_ {w} देखने वाले प्रबुद्धता के ट्रिविट्यूलस मान हैं (सफेद बिंदु जिससे छवि को बदलने के लिए परिवर्तित किया जा रहा है); एक्स ‘_ {डब्ल्यू}, वाई’ _ {डब्ल्यू}, और जेड ‘_ {डब्ल्यू} एक ऑब्जेक्ट के त्रिस्टिम्युलस वैल्यू हैं जो गैर रंग-संतुलित छवि में सफेद माना जाता है, और एक्स’, वाई ‘, और जेड ‘अन-रंग-संतुलित छवि में एक पिक्सेल के त्रिस्टिम्युलस मान हैं अगर मॉनिटर प्राइमरी के ट्रिस्टिम्युलस मान मैट्रिक्स में हैं \ mathbf {P} ताकि:

$\left[{\begin{array}{c}X\\Y\\Z\end{array}}\right]=\mathbf {P} \left[{\begin{array}{c}L_{R}\\L_{G}\\L_{B}\end{array}}\right]$
जहां L_ {R}, L_ {G}, और L_ {B} गैर-गामा सही मॉनिटर आरजीबी हैं, इनमें से एक का उपयोग हो सकता है:

{\ displaystyle \ left [{\ begin {array} {c} L_ {R} \\ L_ {जी} \\ L_ {B} \ end {array}} \ right] = \ mathbf {P ^ {- 1} } \ left [{\ start {array} {ccc} X_ {w} / X ‘_ {w} और 0 और 0 \\ 0 और Y_ {w} / वाई’ _ {w} और 0 \\ 0 और 0 और z_ {w} / z ‘_ { w} \ end {array}} \ right] \ mathbf {P} \ left [{\ begin {array} {c} L_ {R}} \\ L_ {G}} \\ L_ {B}} अंत { सरणी}} \ right]} \ left [{\ begin {array} {c} L_ {R} \\ L_ {जी} \\ L_ {B} \ end {array}} \ right] = \ mathbf {P ^ {-1}} \ left [{start {array} {ccc} X_ {w} / X ‘_ {w} और 0 और 0 \\ 0 & Y_ {w} / वाई’ _ {w} और 0 \\ 0 और 0 और z_ {w} / Z ‘_ {w} \ end {array}} \ right] \ mathbf {P} \ left [{\ begin {array} {c} L_ {R}} \\ L_ {G}} \\ L_ {B’ } \ अंत {सरणी}} \ सही]
वॉन कीज़ की विधि
जोहान्स वॉन क्रियां, जिनकी रॉड और थ्री रंग-संवेदी शंकु प्रकार के रेटिना में 100 से अधिक वर्षों के लिए रंगीन सनसनी का प्रमुख विवरण रहा है, ने एलएमएस रंग अंतरिक्ष में रंग बदलने की विधि को प्रेरित किया, जिसके लिए प्रभावी उत्तेजनाओं का प्रतिनिधित्व किया गया। लंबे, मध्यम, और शॉर्ट-तरंग दैर्ध्य शंकु प्रकार जिन्हें कि स्वतंत्र रूप से आदत डालते हैं। एक 3×3 मैट्रिक्स एलजीएस से आरजीबी या एक्सवाईजेड को धर्मान्तरित करता है, और उसके बाद तीन एलएमएस प्राथमिक मूल्यों को तटस्थ संतुलन के लिए बढ़ाया जाता है; रंग फिर वांछित अंतिम रंग अंतरिक्ष में परिवर्तित किया जा सकता है:

$\left[{\begin{array}{c}L\\M\\S\end{array}}\right]=\left[{\begin{array}{ccc}1/L'_{w}&0&0\\0&1/M'_{w}&0\\0&0&1/S'_{w}\end{array}}\right]\left[{\begin{array}{c}L'\\M'\\S'\end{array}}\right]$
जहां एल, एम, और एस रंग-संतुलित एलएमएस शंकु ट्रिस्टिम्यूलस मान हैं; एल ‘_ {डब्ल्यू}, एम’ _ {डब्ल्यू}, और एस ‘_ {डब्ल्यू} एक वस्तु का त्रिस्टिम्युलस मान है जो माना जाता है कि यह एक रंग-संतुलित छवि में सफेद है, और एल’, एम ‘और एस ‘अन-रंग-संतुलित छवि में एक पिक्सेल के त्रिस्टिम्युलस मान हैं

एलएमएस स्पेस में कनवर्ट करने के लिए मैट्रिक्स वॉन क्रियां द्वारा निर्दिष्ट नहीं की गई थी, लेकिन सीआईई रंग मिलान फ़ंक्शंस और एलएमएस रंग मिलान कार्यों से प्राप्त किया जा सकता है जब बाद में निर्दिष्ट किया जाता है; संदर्भ पुस्तकों में मैट्रिक्स भी मिल सकते हैं

स्केलिंग कैमरा आरजीबी
Viggiano के उपाय, और गाऊसी कैमरा वर्णक्रमीय संवेदनशीलता के अपने मॉडल का उपयोग करके, सबसे कैमरा आरजीबी रिक्त स्थान आरजीबी या XYZ मॉनिटर से बेहतर प्रदर्शन किया। अगर कैमरा का कच्चा आरजीबी मूल्य ज्ञात है, तो कोई भी 3×3 विकर्ण मैट्रिक्स का उपयोग कर सकता है:

$\left[{\begin{array}{c}R\\G\\B\end{array}}\right]=\left[{\begin{array}{ccc}255/R'_{w}&0&0\\0&255/G'_{w}&0\\0&0&255/B'_{w}\end{array}}\right]\left[{\begin{array}{c}R'\\G'\\B'\end{array}}\right]$
और उसके बाद संतुलन के बाद एक आरजीबी स्पेस जैसे एसआरजीबी या एडोब आरजीबी स्पेस में कनवर्ट करें।

पसंदीदा रंगीन अनुकूलन रिक्त स्थान
कई आरजीबी रिक्त स्थान में कई अलग-अलग विकिरणों के बराबर की गई छवियों की तुलना में ऐसे रंगों की पहचान की गई है, जो कि कई रंगों के मॉडल के रूप में मापा गया है, जैसे कि रंगीन अनुकूलन के लिए कैमरे या मॉनिटर रिक्त स्थान की तुलना में बेहतर है; जिन प्रणालियों ने सांख्यिकीय और साथ ही अधिकतर छवि टेस्ट सेटों पर सबसे अच्छा प्रदर्शन किया था, वे “शार्प”, “ब्रैडफोर्ड”, “सीएमसीसीएटी” और “रोमम” रिक्त स्थान थे।

सामान्य प्रबुद्ध अनुकूलन
रोशनी में बदलाव के अनुकूल होने के लिए सबसे अच्छा रंग मैट्रिक्स एक निश्चित रंग अंतरिक्ष में एक विकर्ण मैट्रिक्स नहीं है। यह लंबे समय से ज्ञात हो गया है कि यदि रोशनी के स्थान को एन आधार शर्तों के साथ एक रैखिक मॉडल के रूप में वर्णित किया जा सकता है, तो उचित रंग परिवर्तन एन निश्चित रेखीय परिवर्तनों का भारित योग होगा, जरूरी नहीं कि लगातार विकर्ण करने योग्य।