OSA-UCS

In colorimetria, l’OSA-UCS (Optical Society of America Uniform Color Space) è uno spazio cromatico pubblicato per la prima volta nel 1947 e sviluppato dal Comitato per le Uniform Color Scales della Optical Society of America. I sistemi di ordine dei colori creati in precedenza, come il sistema di colori Munsell, non rappresentavano l’uniformità percettiva in tutte le direzioni. Il comitato ha deciso che, al fine di rappresentare con precisione le differenze cromatiche uniformi in ciascuna direzione, sarebbe necessario utilizzare una nuova forma di geometria cartesiana tridimensionale.

Storia e sviluppo
Lo sviluppo dell’OSA-UCS si è svolto per molti anni, dal 1947 al 1977. Non molto tempo dopo che il CIE sviluppò il primo modello di colore matematico, David MacAdam mostrò che quando si selezionava un colore sul diagramma di cromaticità CIE, non si poteva garantire che i colori della stessa differenza di colore percepita intorno a questo colore fossero alla stessa distanza di colore rispetto al colore di riferimento. Più semplicemente, la distanza euclidea tra due colori sul diagramma cromatico non può essere utilizzata come misura uniforme della differenza di colore percepita.Subito dopo questa scoperta, il lavoro ha iniziato a creare uno spazio che si sarebbe comportato in modo uniforme in tutte le direzioni di differenza cromatica.

Partendo da un campione di 59 tessere colorate con differenze di colore non uniformi, l’OSA ha chiesto a 72 osservatori di valutare le differenze di colore tra le diverse tessere campione. Dai dati raccolti, sono state sviluppate formule e sono stati definiti i parametri per creare il nuovo spazio colore uniforme. Hanno scelto l’osservatore a 10 gradi di riferimento e l’illuminante D65 per caratterizzare lo spazio uniforme e uno sfondo grigio neutro con una riflettanza del 30%. Alla fine sono stati prodotti 558 campioni di colore (424 step completi e 54 half step) e distribuiti dall’OSA.

Design
Geometria
Cubottaedro.

Il colore ideale solido con punti tutti ad uguale distanza da un punto centrale è una sfera – tuttavia una raccolta di sfere non può essere impacchettata per formare un solido più grande senza spazi vuoti. La geometria che l’OSA ha infine scelto è un reticolo romboedrico basato su un cubottaedro.Ciascuno dei 12 vertici di questo solido è uguale distanza dal centro, così come da ciascuno dei suoi vicini. L’ultimo passo per completare questa geometria era il ridimensionamento dell’asse L verticale, al fine di ottenere posizioni di coordinate intere per la descrizione del colore. L’uniformità della distanza del colore viene mantenuta, in quanto solo le dimensioni dell’asse vengono ridimensionate e il ridimensionamento viene tenuto in considerazione nella formula della distanza del colore.

Coordinate Values
Le tre dimensioni perpendicolari dell’OSA-UCS sono la dimensione della luminosità L, la dimensione jaune j (una dimensione dell’avversario giallo / blu) e la dimensione verde g (una dimensione dell’avversario verde / rosso).
Leggerezza (L)
La scala di luminosità del solido di colore OSA-UCS varia verticalmente da circa -10 a 8. La luminosità UCS di 0 corrisponde al grigio di sfondo neutro riflettente al 30% selezionato per i campioni, mentre le tonalità più chiare hanno valori positivi e le tonalità più scure hanno valori negativi.

Jaune (j)
La dimensione jaune del solido del colore OSA-UCS viene eseguita orizzontalmente e perpendicolarmente alla dimensione L. Questa è una dimensione cromatica giallo-blu, che varia da valori positivi che appaiono più giallastri a valori negativi che appaiono più bluastri. Un valore j di 0 si trova lungo l’asse neutro.

Verde (g)
La dimensione verde di OSA-UCS viene eseguita orizzontalmente perpendicolarmente alle dimensioni L e j. Questo asse cromatico verde-rosso varia da valori positivi più verdastri a valori negativi più rosati. Di nuovo, il valore ag di 0 si trova lungo l’asse neutro (L).

Raggruppamenti di colore
La struttura cubottaedrica del solido di colore OSA-UCS può essere divisa geometricamente in 9 piani, noti come piani di clivaggio. Questi 9 piani di clivaggio sono definiti come:
L – Un piano di costante L (leggerezza) che gira perpendicolare all’asse L, dove j e g possono assumere qualsiasi valore.
j – Un piano di costante j (giallo-blu) che corre perpendicolare all’asse j, dove L e g possono assumere qualsiasi valore.
g – Un piano di costante g (rosso-verde) che gira perpendicolare all’asse g, dove L e j possono assumere qualsiasi valore.
L + j – Un piano di costante L + j che corre parallelo all’asse g, a 35 ° dall’asse L e 55 ° dall’asse j.
L-j – Un piano di costante Lj che corre parallelo all’asse g, a 35 ° dall’asse L e 55 ° dall’asse j.
L + g – Un piano di costante L + g che corre parallelo all’asse j, a 35 ° dall’asse L e 55 ° dall’asse g.
L-g – Un piano di Lg costante che corre parallelo all’asse g, a 35 ° dall’asse L e 55 ° dall’asse g.
j + g – Un piano di costante j + g che corre parallelo all’asse L, a 45 ° dagli assi j e g.
j-g – Un piano di jg costante che corre parallelo all’asse L, a 45 ° dagli assi j e g.

Differenza di colore
La differenza di colore OSA-UCS è definita dalla semplice distanza euclidea tra due colori nello spazio colore, che tiene conto del ridimensionamento eseguito sull’asse L. La formula utilizzata per calcolare la differenza di colore tra i colori 1 e 2 è:

A causa del design del sistema, la differenza cromatica tra due vicini nello spazio colore OSA-UCS è sempre 2. Piccole differenze di colore possono essere calcolate con precisione utilizzando questa formula. Le maggiori differenze di colore, tuttavia, richiedono una correzione non lineare per la precisione.

Trasformazioni di colore
CIEXYZ a OSA-UCS

Per eseguire una conversione analitica da un valore CIEXYZ a OSA-UCS, è necessario seguire i seguenti passaggi. Innanzitutto, un fattore che rappresenta l’effetto Helmholtz-Kohlrausch deve essere calcolato dalle coordinate cromatiche x e y:

Successivamente determinare la riflettanza luminosa modificata:

Quindi calcola il fattore di modifica della luminosità e della luminosità:

Converti i valori XYZ in RGB usando la trasformazione della matrice lineare:

Infine, calcola a e b:

e moltiplicarli per C per ottenere OSA-UCS gej:



OSA-UCS a CIEXYZ
Sebbene non esista alcuna conversione in forma chiusa da OSA-UCS a CIEXYZ, sono stati scritti risolutori numerici, incluso uno basato sul metodo Newton-Raphson e un altro basato su una rete neurale artificiale.