Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Статус
Закрыто для дальнейших ответов.

Alexey Shadrin

Участник
Топикстартер
Сообщения
9 258
Реакции
1 188
Коллеги, я наконец-то получил ответы на давно мучившие меня вопросы, касательно CIECAM97.
Во-первых, надыбал оригинал публикации CIE N131 и перевел его. Перевод сырой и еще долго будет лежать на полке (минимум три недели). Но как только будет выполнена его редакция, сразу выложу.
Во-вторых, получен ответ на сакраментальный вопрос: "ЗАЧЕМ?"
Ответ таков: если условия наблюдения оличаются от стандартных колориметрических условий (а это, напомню, полная темнота), то для получения адекватных координат XYZ интересующего образца необходимы некие поправки, учитывающие:
-- хроматическую адаптацию по источнику;
-- непосредственное окружение стимула;
-- общее окружение;
-- еще ряд малозначимых факторов, таких как учет скотопического компонента (добавка этих малозначащих факторов образует расширение CIECAM97s [simple] до полной версии системы -- CIECAM97c [comprehensive]).
Вот, собственно, аналитическая (!) система этих поправок -- это и есть CIECAM97. Она и приводится в упомянутом документе.
То есть мы имеем две потенциальных ситуации:
1. Условия наблюдения колориметрические: X`Y`Z`=XYZ
2. Условия наблюдения отличны от колориметрических: X`Y`Z`=XYZ через CIECAM97 или же лучше вот так:

XYZ-->CIECAM97s-->X`Y`Z`


Но, вот, что напрочь не ясно, так то, откуда взялись эти формулы? Однако в документе есть внятный намек на классическую тупонаучную аппроксимацию экспериментальных данных. Собственно, этого и следовало ожидать.
Система в дальнейшем была переработана в CIECAM02. И теперь CIECAM02 рекомендована для промышленных нужд. Но рекомендовать-то легко. Другое дело -- воплотить технически в сфере digital image color managament (в споте, видимо проще). Покамест ICC смог воплотить в жизнь только chad -- брэдфордский огрызок CIECAM.
Я не математик, но есть у меня сильное подозрение, что учет непосредственного окружения каждого стимула и общего окружения потребует таких вычислительных ресурсов, до которых мы доживем не скоро :)
Ну, вот такие впечатления от знакомства с первоисточником.
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Да, вот еще какие соображения: поскольку мы от рождения до сметри обитаем и работаем в неколориметрических условиях наблюдения, а профайлы строим, как будто мы сидим в полной темноте за окуляром трехстимульного колориметра Гилда-Райта -- то и вылезают те самые проблемы неучета перечисленных факторов, которые в устах невежд звучат как "недостатки ICC-системы". Теперь мы четко видим, что ни у ICC по данному параметру, ни у CIE 1931 (1964) нет недостаков -- есть лишь определенные этапы развития, отстающие от общественно-промышленных потребностей в управляемой и обузданной системе digital image (&spot) color management.
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Вот цитата (совершенно сырая, не читанная, -- предупреждаю): "Модель CIECAM97s должна стать адекватной большинству практических приложений, требующих метрики цветовых ощущений и более сложных преобразований, чем те, что предлагает цветовое пространство CIELAB, которое, как мы знаем, не учитывает влияния на цветовое ощущение палочковых фоторецепторов, эффекта Хельсона-Джадда, Гельмгольца-Кольрауша и не рассматривает возникновение абсолютных цветов. Более полная модель, такая как планируемая CIECAM97c, должна учитывать также и то, когда именно перечисленные феномены важны."
Под "абсолютными цветами" понимается цветовое ощущение, возникающее в колориметрических условиях наблюдения. Для простоты и душевного спокойствия мы считаем, что XYZ-координаты -- это и есть координаты ощущения в колориметических условиях. Но на самом деле -- это лишь координаты визуального равенства стимулов, общий ответ сетчатки, но не самое ощущение. Хотя данная мысль мало на что влияет.
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Алексей, а точно должно быть так:
XYZ-->CIECAM97s-->X`Y`Z`
а не так:
X`Y`Z`-->CIECAM97s-->CIELab?
Например, серый квадрат. Ничего необычного, но как только мы поместим его в красный квадрат, ощущение изменится, хотя сам стимул не менялся.
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

german сказал(а):
Алексей, а точно должно быть так:
XYZ-->CIECAM97s-->X`Y`Z`
а не так:
X`Y`Z`-->CIECAM97s-->CIELab?
Например, серый квадрат.
Так об этом и речь :)
Сегодня имеем: Spectral-->XYZ-->Lab. И на окружение квадрата никто не обращает внимания.
А предлагают: Spectral-->XYZ-->CIECAM97s-->X`Y`Z`-->Lab, то есть учитывают то, что квадрат окружен оранжевым фоном, а общее окружение зеленое и вообще всё это освещено сведиодным фонариком :) Этот учет -- это и есть CIECAM97s.
Ну, давай я тебе пришлю оригинал. Или потерпи до перевода... :) Как хочешь.
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Лучше потерплю до перевода :)
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

german сказал(а):
Лучше потерплю до перевода :)
Ну, как скажешь.
* * *
Да, так вот на сегодня по максимуму мы имеем
Spectral-->XYZ-->Bradford CAT-->X`Y`Z`-->Lab.
Bradford CAT -- это chromatic adaptation transform -- составной элемент CIECAM97s. Базовый элемент, не спорю, но не полный CIECAM. А полный CIECAM97s, или CIECAM02 -- это последовательный набор формул, учитывающих окружение стимулов и проч. До него нам еще долго скакать...
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

М-да. Лучшее чувство советских людей длилось недолго и сменилось еще большим неудовлетворением, чем раньше: то, что поправки, приведенные в документе, -- это скорее всего тупоаппроксимация, почти не вызывает сомнений.
Но две матрицы (Брэдфордская и Хантовская) должны иметь под собой внятное научно-экспериментальное обоснование. Второй день размышляю над этим и, кажется, появилась достаточно убедительная гипотеза (!).
Смотрите, коллеги (всё сказанное ниже -- это "по всей видимости"):
1. В 1985 г. Лэм и Луо (Брэдфорд) провели исследование на трехстимульном колориметре, аналогичное исследованию Гилда и Райта, и построили кривые сложения. Отличие, видимо, состояло в том, что имела место световая адаптация наблюдателя, и, по всей видимости, по D50. Получились кривые сложения, похожие на CIE RGB 1931, но не равные им. Графики приводятся в документе.
2. Понятно, что эти кривые можно связать с кривыми Гилда и Райта (CIE 1931) через обычную трехкомпонентную матрицу. Но коль скоро кривые Гилда и Райта в нативном виде не используются, а были в свое время пересчитаны Джаддом (по джаддовской матрице) в XYZ, то понятно, что можно связать кривые Луо-Лэма (брэдфордские кривые -- назовем их так) с обычным XYZ. А, следовательно, и обратно. Итак, матрица перехода от обычных XYZ к RGB Луо-Лэма -- это и есть "брэдфордское преобразование".
3. Опять вылезла та же чума, что и в 1931 г -- отрицательные значения. Ну, это понятно. Чтобы, по всей видимости, уйти от них, Хант пересчитывает эти кривые в положительные. Опять же по матрице. Итак, мы имеем вторую матрицу: хантовскую матрицу (то есть, аналогичную джаддовской).
4. Кривые Луо-Лэма в хантовском пересчете, есть ни что иное, как "фундаментальная система колбочковых ответов". То есть, по сути -- это тот же самый XYZ, но при условии некоей световой адаптации наблюдателя (видимо -- D50).
5. Для того, чтобы наши с вами профайлы нормально работали, нам нужно вернуться к стандартной XYZ -- иначе нам не высчитать традиционный Lab. Поэтому из фундаментальной системы мы перекручиваемся назад в XYZ и опять же по матрице. Итак, имеем третью матрицу.
6. Понятно, что эти матрицы можно объединить. Результат их объединения запихивается в профайлы в виде chad, о чем и сказано в спецификации. Сумма трех матриц -- это матрица САТ (Сhromatic Аdaptation Transform).
7. Учет нелинейности в s-канале (Lms) и прочие поправки (скотопия, алкогольное опьянение, дурное настроение и проч.) ICC опустила, поскольку если начать учитывать этих мух никакие компьютеры не справятся, а спецификация профайлов распухнет на порядок.
Подытожим: благодаря Луо и Лэму, по всей видимости, построившим кривые сложения для наблюдателя, адаптированного к D50 -- мы имеем возможность на основании стандартных безадаптационных XYZ-данных достоверного предсказывать, каковы будут координаты цветового ощущения при D50-адаптации, что и требуется для профайлов. То есть: ядро CIECAM97s (равно как и дочерней CIECAM02) составляет брэдфордское преобразование. А прочие пришлепки -- это поправки на всякие мелочи. Цифровой учет этих поправок покамест труден.
Если мое предположение верно, то становится понятным, почему мы намертво пристегнуты к D50. Верность этого предположения (и всех моих предыдущих рассуждений по этому поводу) я намерен проверить, заполучив книгу Фершильда "Модели цветовых ощущений", поскольку он один из отцов-основателей CIECAM97s.
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Вот, чтобы не быть голословным:
Пунктирные линии -- Брэдфорд
Сплошные линии -- Хант.
 

Вложения

  • FR.gif
    FR.gif
    23.1 КБ · Просм.: 1 066
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Коллеги, поскольку меня время сильно поджимает (уезжаю на две недели) и поскольку документ будет востребован немногими, я решил-таки не морочиться с редактурой и сверкой формул. Надеюсь, вы простите мне этот грешок.
Итак, перевод CIECAM97s в аттаче.
Алексей.
 

Вложения

Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Да, забыл сказать: Андрей (Френкель) напомнил мне то, что колориметрическое равенство двух метамерных стимулов не меняется при смене окружения, и что мои вышеизложенные рассуждения этому правилу противоречат. Согласен. Но придется ПОКА делать некое произвольное допущение (которому придется искать подтверждение/опровержение), что ситуация двухвариантна:
1. Равенство не меняется при смене окружения если наблюдатель адаптирован к чему-то.
2. Но ежели мы имеем два принципиально разных состояния, когда в первом случае имеет место "безадаптация" (хотя и это не совсем верно: темнота -- это стимул-таки), а во втором появляется стимул адаптации -- равенство может нарушаться. Видимо, несильно. Но если правило константности неизменно ни в адаптационном, ни в безадаптационном вариантах, то откуда тогда взялись кривые сложения Луо-Лэма? И недаром же классическая безадаптационная колориметрия 1931 г. нас не очень устраивает. Вот этот момент нужно выяснять. По приезде начну выяснение (для этого планирую купить книгу Марка Фершильда "Color appearacne models". Второе издание, 2004 г.).
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Кстати, если кому интересно: содержание книги Фершильда в аттаче.
 

Вложения

  • TOC.pdf
    TOC.pdf
    108 КБ · Просм.: 777
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Коллеги, вы уж меня простите за мысли вслух и немного странный монолог, но вот не могу удержаться :)
Значит, понятно, что и в рамках традиционной колориметрии мы успешно копируем изображения. То есть собственно image color management идет вполне и вполне удовлетворительно и, казалось бы, никакой CIECAM нам тут с вами и не нужен. Но давайте вчитаемся в документ. Ключевое слово к документу CIE 131 (CIECAM97s) -- "предсказывать". Многим сферам промышленности по разным причинам необходимо уметь предсказывать то, каким будет цветовое ощущение в таких-то условиях. Ну, например, рекламщики хотят знать, как будет выглядеть их товар в свете уличных фонарей. Автомобилестроители хотят знать, как будет выглядеть автомобиль на рассвете, в тумане, в сумерках и проч. "Предсказывать".
И нам с вами нужно уметь предсказывать, как будет выглядеть наша продукция в тех или иных условиях и важно уметь продемонстрировать это заказчику. То есть, как мне кажется, полиграфическая компания, которая не просто демонстрирует прекрасный результат на калиброванном просмотровом месте, но и показывает разные варианты при разных освещениях, скажем, прямо на экране монитора -- будет иметь неоспоримое конкурентное преимущество. Поэтому, думаю, нам нужно изучать CIECAMxxx и учиться им пользоваться.
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Вот, пример. Имеем некую поверхность, которая при освещении ее D50 в стандартных условиях (2000 lx) имеет цвет L50 a0 b0.
Вопрос: каким будет цветовое ощущение в условиях освещения источником с 2800К и в темном окружении?
Ответ: L59.4 a2.25 b4.15
Вопрос 2: всё то же самое, но при 9300К?
Ответ 2: L59.5 a-0.7 b-3.2
__________________
Да, собственно, чего болтать: берите и считайте (но уже по CIECAM02) см. аттач. :)
 

Вложения

  • CIECAM02.XLS.txt
    CIECAM02.XLS.txt
    124.5 КБ · Просм.: 480
  • Example.jpg
    Example.jpg
    27.3 КБ · Просм.: 601
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Алексей,

САМ - базируется на психофизических экспериментах. поэтому это в чистую интерполяция. Дело в том, что мы не имеем даже ближайшего представления как работает когнитивная функция человека. Мы вообщем даже с регистрационными свойствами не очень разобрались.


ICC подход имеет кучу недостатков. Но это лучшее что есть в настоящий момент.

Если у вас есть конкретные вопросы, я могу попытаться ответить.

P.S. для публики я могу дать ссылку флуд о цвете (ссылка на ветку в форуме на фотоскейпе) если не будет возражений
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

ICC подход имеет кучу недостатков.
Все-таки я бы не говорил о недостатках -- есть этапы развития. Нам же всегда хочется большего. Нам хочется на Луну, но при этом мы же не говорим о недостатках Боингов, раз они не летают на Луну? В вопросах color management мы сталкиваемся с очень интересной проблемой: неквалифицированностью потребителя. К примеру, когда мы идем покупать ботинки, то четко представляем себе, чего мы от них хотим, какова сфера их применения и что они нам могут дать, а чего не могут. А обращаясь к CMS, потребитель понятия не имеет, чего он хочет. Он зачастую хочет, во-первых, намного больше чем требуется; во-вторых, он плохо себе представляет то, чего надо хотеть в рамках данной репродукционной задачи; в-третьих (и это основное) -- он понятия не имеет на что способна система и к чему она предназначена. Последнее составляет львиную долю "недостатков ICC". Сказанное не означает, что недостаков нет :)
САМ - базируется на психофизических экспериментах
CAM базируется на физиологических экспериментах Гилда и Райта. Не будь их -- не было бы и САМ-а. Всё остальное надстройки -- психофизические надстройки. Даже кривые Луо-Лэма.
поэтому это в чистую интерполяция.
Наверное, Вы все-таки имели в виду аппроксимацию -- приближение. :)
Дело в том, что мы не имеем даже ближайшего представления как работает когнитивная функция человека.
Cognitio -- познание (лат.) Возникновение ощущений не лежит в сфере познания (познание опирается на ощущения, но является сутью ощущений), поэтому изучение когнитивных функций здесь как бы не столь важно.
P.S. для публики я могу дать ссылку флуд о цвете (ссылка на ветку в форуме на фотоскейпе) если не будет возражений
Да, конечно, давайте.
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Аркадий Тен сказал(а):
Если у вас есть конкретные вопросы, я могу попытаться ответить.
Конечно есть: когда и как проводились эксперименты, на основе которых построена система CIECAM. В чем их суть? Как строились рассчеты?
Но, я думаю, что лучше всех на них ответит отец-основатель этой системы Марк Фершильд. Его книгу я должен заполучить через две недели и... впрячься в перевод. :)
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Психофизические эксперименты проводились кучей исследователей. Марк Фэрчайлд обобщил результат. Хотя до него делались аналогичные работы. Работа Марка, как мне кажется, была эволючионным результатом (не скачком). Пару лет назад Марк предложил несколько иную систему iCAM.

В целом прихофизические экперименты проводятся на группе людей. Результат затем осредняется. Практически все эксперименты базируются на цветовом соответсвии (color matching), за исключением небольшой группы экспериментов. В таких экспериментах, "кролики" должны добиться одинаковости эталонного и пробного цветов.

Например CIE CMF(color matching functions) были определенны именно таким экспериментом. Брались два цвета с разными спектрами, но которые воспринимались как одинаковые группой наблюдателей. Затем решалась линейная система на нахождение чувствительности глаза (именно поэтому CIE RGB CMF имееют отрицательную чувствительность в красном канале, что не физично, но математически не противоричиво).

Про когнитивную функцию см во флуде.


Про недостатки. Одним из недостатков является отсуствие спецификации на СММ. Т.о. картинка с профилем, прошедшая обработку в MS ICM может радикально отличаться от картинке прошедшую через Adobe ACE or Apple colorthink и уж тем более KPG CFM.


Рэндеринг интентс стали лучше в 4 версии, но пока нет эталонного гаммута они фактически отданы на волю производителей СММ, что полность противоречит намеренимям аннонсированными ICC, как то - consistent color.

С фотографией еще связан целый пучок проблем.

Если я буду продолжать, то я умру раньше чем закончу список )).


НО! Как я уже сказал - ничего лучше у нас нет. И все же я считаю, важным, что бы профессионалы знали ограниченность дабы не использовать технологию там где она заведомо не работает.
 
Ответ: Что такое CIECAM97s -- наконец разобрался

Аркадий Тен сказал(а):
Брались два цвета с разными спектрами, но которые воспринимались как одинаковые группой наблюдателей.
Цвет -- это ощущение (см. Колориметрический словарь CIE). Если "два цвета" одинаковы -- то это один и тот же цвет. Брались два разных стимула (один из них узкополосный -- спектрально-чистый), вызывающих одно и то же цветовое ощущение.
Первые опыты были проведены в 1926-28 гг на базе Британского колледжа наук и технологии Гилдом и Райтом. Гилд исследовал 7 человек, Райт -- 10. Данные были усреднены. Параллельно работу проводил Кольрауш. Он исследовал 50 человек, но его данные не были приняты МКО из-за недостатков в конструкции трехстимульного колориметра Кольрауша. Результатом обобщения работ Гилда и Райта стал Стандартный колориметрический наблюдатель CIE 1931. Детальная схема эксперимента и рассчеты даны в нашей с Андреем (Френкелем) книжке "Колориметрическая настройка монитора. Теория и практика".
Затем эксперимент был повторен Стайлсом, Бергом и Сперанской (ГОИ) в 1964 г. для 10° наблюдателя. Результат: Дополнительный стандартный колориметрический наблюдатель CIE 1964.
Оба эксперимента выполнены для "неадаптированного" наблюдателя, то есть при условии темновой адаптации.
Об аналогичных экспериментах при какой-либо световой адаптации мне ничего неизвестно, кроме как о работах Кольрауша, которые по описанным причинам не были приняты, увы. На то были основания.
Могу лишь догадываться о работах Луо и Лэма. Подтверждение/опровержение надеюсь найти у Фершильда.
Но, самое главное -- понимать, зачем были выполнены эти эксперименты. Их практическая цель -- это применение спектрометрии в колориметрических целях, дабы уйти от собственно трехстимульных колориметров.
Затем решалась линейная система на нахождение чувствительности глаза (именно поэтому CIE RGB CMF имееют отрицательную чувствительность в красном канале, что не физично, но математически не противоричиво)
Увы -- стандартное технократическое заблуждение. К "чувствительности глаза" опыты по CMF не имеют отношения. Кривые спектральной чувствительности колбочек построены фотометрически в начале прошлого века (см. Джадд) и потверждены в конце века с помощью микроэлектродного исследования чувствительности сетчатки обезьян и пресноводных рыб (последние имеют сходный человеческому зрительный аппарат). Кривые спектральной чувствительности сетчатки не имеют отношения к кривым сложения, то есть к CMF. Это принципиально важно понимать. Кривые сложения -- это кривые, описывающие общую реакцию зрительной системы на узкополосные стимулы по всей протяженности видимого спектра. А зрительная система -- это далеко не только глаз.
Отрицательные величины возникли не только по красному кардиналу, но по всем трем (!) стимулам. Просто на графиках, публикуемых в Интернет, их не видно. Отрицательные величины возникли из-за несовершенства трехстимульного колориметра и ни по каким другим причинам.
Рэндеринг интентс стали лучше в 4 версии, но пока нет эталонного гаммута они фактически отданы на волю производителей СММ
Нет.
Relative и Absolute не изменились и не могли измениться по определению (см. спецификацию)
Saturation --> vendor specific
Изменился только подход к Perceptual. Радикально в лучшую сторону, так как наконец-то должным образом определен эталонный носитель и, самое главное -- его черная точка.
 
Статус
Закрыто для дальнейших ответов.