Простір CIE Luv

Один з істотних мінусів колірного простору XYZ - це те, що воно не є перцептивно (візуально) рівномірним і не може використовуватися для обчислення колірних відстаней. Тому CIE (МКО) продовжила розробку перцептивно рівномірного простору. Метою комітету CIE було створення повторюваної системи стандартів передачі кольору для виробників фарб, чорнила, пігментів і інших барвників. Найважливіша функція цих стандартів - надати універсальну схему, у рамках якої можна було б установлювати відповідність квітів.

У результаті був створений колірний простір CIE Luv, що дозволяє визначити розрізнення квітів для людини з "усередненим" зором, (тобто різні люди неоднаково сприймають різницю між квітами). Своя назва простір одержала завдяки його компонентам L, u і v. Параметр L відповідає яскравості кольору, u відповідає за перехід від зеленого до червоного (при збільшенні), а при збільшенні параметра v відбувається перехід від синього до фіолетового. Якщо u і v рівні 0, те, міняючи L, одержуємо кольору, що є градаціями сірого.

Цей колірний простір був розроблений для кількісного виміру розходження двох квітів. CIE були проведені дослідження за участю великої кількості людей, результатом чого з'явилося створення простору Luv. Виміри проводилися в "гарних" умовах (достатнє висвітлення й неяскраве монотонне тло); перед випробуваним перебували два аркуші паперу, пофарбованих відповідно двома квітами, і він повинен був дати відповідь, наскільки, на його думку, розрізняються ці кольори. У випадку реальних зображень ми повинні знаходити розходження між квітами на більше складному тлі, при цьому не завжди при гарному висвітленні (наприклад, занадто яскравому). Але висвітлення залежить і від приміщення, і від часу доби, і від того, під яким кутом перебуває поверхня до джерела світла.

Перехід з RGB в Luv здійснюється в такий спосіб. Спочатку нормуємо R, G, B:

Далі робимо перетворення простору RGB в XYZ:

Колірний простір CIE Luv - безперервне однорідне перетворення простору CIE XYZ, описуване наступними формулами:

Для визначення параметрів , і , уводиться поняття білої крапки (white point). Біла крапка - це пари параметрів кольоровості (x, y), що визначає еталон білого кольору для різних джерел світла. CIE склала таблицю білих крапок для джерел світла різної яскравості. При цьому значення компонента Y білої крапки в XYZ нормалізовано до 100 (у наведені вище формулах саме відповідає нормалізованої Y компоненту). Параметри й обчислюються по тимі ж формулам, що й , у яких використовуються значення x і для білої крапки.

Як уже згадувалося вище, компонента L відповідає яскравості кольору, а з формул видно, що L пропорційно кубічному кореню з компонента Y простору XYZ. Однак існує думка, що людському сприйняттю більше відповідає корінь другого ступеня з освітленості. Так, наприклад, у колірному просторі Lab параметр L обчислюється з використанням квадратного кореня.

Небагато про властивості величин L, u, v:

- L міняється від 0 до 100;

- u, v лежать у межах -200, 200;

- u відповідає за перехід від зеленого до червоного (при збільшенні u);

- v відповідає за перехід від синього до фіолетового (при збільшенні v);

- якщо u і v рівні 0, міняючи L, одержуємо зображення, що містить градації сірого (grayscale).

Нарешті, найважливіше, до чого ми прагнули, переходячи в цей простір. Нам задані два кольори - і . Як визначити відстань між квітами, тобто наскільки людина помітила б розходження між ними? Виявляється, воно задається евклідовою нормою

При відстані між двома квітами більшість людей уже зауважують розходження, при воно помітно всім. У цьому й складається головне достоїнство цього простору. Воно враховує сприйняття квітів людиною, і розходження між квітами визначається дуже простою формулою. Необхідно помітити, що ця формула застосовна в певних умовах: висвітлення, тло не повинні заважати й відволікати.

Одночасно з розробкою CIE Luv було також розроблене перцептивно рівномірний колірний простір CIE Lab. Із цих двох моделей більш широко застосовується модель CIE Lab. Структура колірного простору Lab заснована на тій теорії, що колір не може бути одночасно зеленим і червоним або жовтим і синім (мал. 3.14). Отже, для опису атрибутів "червоний/зелений" і "жовтий/синій" можна скористатися тими самими значеннями. Формули переходу від простору XYZ до простору Lab здійснюється в такий спосіб:

Рис. 3.14. Подання кольору в просторі CIE Lab

Рис. 3.15. Видиме стандартним спостерігачем простір Lab

Кожна колірна модель, крім переваг, також має й свої індивідуальні недоліки. Існують і інші моделі, які тут не розглядаються.

Питання й вправи

1. Розташуєте в убутному порядку чутливість рецепторів ока до квітів: червоний, зелений, синій.

2. Що таке хроматичний спектр?

3. Що таке ахроматичний спектр?

4. Як здійснюється проекція тривимірного колірного простору на площину?

5. Чим відрізняється колірний графік МКО від трикутної проекційної області колірного простору?

6. Що таке додатковий колір?

7. Що таке аддитивна й субстрактивна колірні моделі? Чим відрізняються їхні колірні куби?

8. Що є основою колірної моделі HSV і HLS?

9. Чи є колірні моделі HSV і HLS аддитивними або субстрактивними?

10. Побудуйте алгоритм перетворення моделі RGB в HSV.

11. Побудуйте алгоритм перетворення моделі RGB в HLS.

12. У чому складається головне достоїнство колірного простору Luv?

13. У чому складається головне достоїнство колірного простору Lab?