Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

[sabos]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Проверил попытку регулировать контраст. Это более сложное с персептуальной точки зрения понятие, здесь много "вкусовщины".

Т.к. методику приходится изобретать самому (и при этом авторы очень не любят "кривых" аппаратов и форматов хранения), взял наиболее безопасный (с моей точки зрения) вариант - имитацию реальной сцены у Lindbloom. И для сравнения предложил лишь ручной вариант повышения контраста.

Комментарии. Как и ожидалось, KWEbc при повышении контраста заодно разгоняет и хроматику, цвета перенасышенны. Кроме того, вижу неравномерное повышение контраста, света получили заметно более высокий прирост, вплоть до выбивания (в 255) второго нейтрального в colorchecker и торца у книжки. Аномально высокий контраст в светах видно и на мышке. Нейтраль KWEbc удержала.

 

[sabos]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

при обработке/хранении изображений все эти phenomenae учитывать нельзя ни в коем случае --- при регистрации/хранении/обработке нужно (и можно!) учитывать только хорошо определенные физические хар-ки стимулов.

Это крайне важное (и спорное) утверждение. Вообще-то такие вещи нужно произносить перед тестированием. И не менять задачу на обратную по ходу испытаний. Напомню, вначале это выглядело так. Ибо это в принципе меняет методику, тестировать изображения при таком подходе просто бессмысленно. Нужно брать простой набор из 100 цветов (ту самую стохастическую кашу) и смотреть... Хм, и на что там смотреть?

Предлагаю свою методику. Берем, например, Pantone веер.

Ну да, что то типа этого. Только подскажите - а что там проверять? Физику чего мы там смотреть будем? При такой постановке задачи человек то становится лишний... Цвет исчез ...

 

[sabos]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Ну тогда все ясно - т.н. "простых" стимулов вообще не существует, так?

Не забывайте, что колориметрия занимается не только (не столько) изображениями. Покрасить одинаково автомобили, выпускающиеся параллельно в США, Европе, Корее и Индии - это задача колориметрии. Изготовить шкаф цвета (и фактуры) "канадской березы" в Швеции, а дверцы к нему, безупречные по цвету - в Бразилии.

 

[sabos]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

начать с уточнения задачи, выделить проблематику и лишь потом возиться с алгоритмами и картинками.

Согласен с вашим предложением

Итак, попробуем теперь подойти к проблеме не спеша и по уму. Как мы видим, с цветными изображениями возится пока рано. Что можно еще предложить для тестирования на данном этапе? Сразу замечу, что в вопросах разработки "ортогональных линейных" фотоаппаратов и "прямых" форматов хранения я пас. Вижу такие варианты дальнейшего тестирования:
1. Ограничиться пока grayscale. Но и здесь сразу вижу нерешенную проблему, коррекцию гаммы при преобразованиях утилита пока не делает. Без этого тестирование бесперспективно.
2. Поисследовать применимость этой "выпрямленной" яркости в задачах computer graphics rendering. Как вариант.

натравливаем на этот лист несколько алгоритмов изменения яркости

Давайте прекращать баловство и не придумывать наобум, куда бы еще эту гравицапу приспособить. Одного раза достаточно.

Уйти в spot color (в "пантоны") нельзя. Да, вы правы, здесь исчезнут многие phenomena's и претензии к perceptual. Но появятся другие, специфичные именно в этих задачах вопросы - спектральный анализ, и это не только учет освещения и не только Wyszecki's metameric blacks. Нужно также понимать, что конверторы *.bmp для "пантонов" не применяются. В этих задачах пользуются как минимум калькуляторами, наподобие ColorPicker и Munsell Conversion. А всерьез такие задачи решают в системах уровня InkFormulation. Зачем вам туда?

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Ну тогда все ясно - т.н. "простых" стимулов вообще не существует, так?

Ха! Удар ниже пояса по всей базовой колориметрии Именно так: простых (изолированных -- unrelated) стимулов не существует. Мы вынуждены объявить простыми стимулами, либо стимулы, предъявляемые в условиях темновой адаптации, например на трехстимульном визуальном колориметре (Федоров, 1934), либо стимулы очень высокой яркости (прожектор, пламя пожара и пр.), которые являются и адаптирующими в том числе, а влиянием окружения можно пренебречь (Хант, 2004). То есть, как ни крути, а "взаправду" простых стимулов не существует, совершенно верно. Более того, даже при темновой адаптации, предъявляемый стимул не будет простым, бо одним из величайших заблуждений является полагание отсутствия световой энергии отсутствием стимула: клетки нервной системы живых организмов вне стимуляции генерят собственные сигналы, а клетки следующих уровней на них отвечают. Темнота -- тоже стимул...

 

[alexnik]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Именно так: простых (изолированных -- unrelated) стимулов не существует.

Алексей, скользкость момента состоит еще и в том, что человек может сравнивать стимулы по памяти. И тогда да, никаких простых стимулов в природе нет. Правда, насколько я понимаю, то что в колориметрии все же введено понятие простого стимула и удается выделить феномены восприятия сложных - это следующий уровень конкретизации знания о цвете, требующий некоторых усилий для освоения. Может быть, я и заблуждаюсь.

Покрасить одинаково автомобили, выпускающиеся параллельно в США, Европе, Корее и Индии - это задача колориметрии.

Т.е.: простые стимулы - это простое колориметрическое равенство? Ну что же, тогда вынужден просить Вас озвучить определение простого стимула, пусть даже "своими словами".

С уважением,
Алексей

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

то что в колориметрии все же введено понятие простого стимула

Официально такого понятия нет: есть "изолированные" и "неизолированные".
Понятие "простой" (simple stimulus) и "сложный" (complex stimulus) -- скорее разговорные термины исследователей в сфере image science и специалистов image technology. Вероятнее всего, когда высшая колориметрия (advanced colorimetry) утвердит свои позиции в image science, термины будут приняты официально.
"Своими словами" простой стимул можно определить как стимул с пространственным размером большим точки, рассматриваемый на черном фоне и имеющий одинаковое спектральное распределение энергии по всей своей площади. К примеру, свет, отраженный от равномерно окрашенной матовой поверхности, с определенными оговорками можно объявить (!) простым стимулом. Соответственно все стимулы, что не подпадают под данное определение, являются сложными.

 

[alexnik]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Официально такого понятия нет: есть "изолированные" и "неизолированные".

Алексей, Вы совершенно правы, правильные термины - related и unrelated colors. И, конечно же все сравнительные атрибуты, и hue в том числе, подразумевают сравнение ощущений, т.е. тем или иным способом related colors. Насколько я понял, sabos утверждает, что проблема blue turns purple проистекает из самой природы этих самых related colors. Как - мне не понятно. Подозреваю, что речь все-таки идет всего-навсего о том, что простое масштабирование колориметрических координат (и даже координат LAB) приводит к искажениям hue. Вряд ли кто будет с этим спорить. Я бы только добавил, что называть такие преобразования координат "колориметрическими" мне вообще кажется странным, поскольку классическая колориметрия не подразумевает подобную трансформацию координат, а продвинутая уже давно продвинулась дальше таких подходов.
Впрочем, кажется, уже все желающие высказались и пора закругляться с этим отклонением от темы.

С уважением,
Алексей

 

[sabos]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

что речь все-таки идет всего-навсего о том, что простое масштабирование колориметрических координат (и даже координат LAB) приводит к искажениям hue.

Совершенно верно. Если я вас запутал - простите старого дурака, разучился внятно мысли формулировать. В качестве наказания заставил себя проставить hue для интересующеего нас сине-фиолетового тона (9PB по Munsell).

 

[sabos]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Попытаюсь следовать своему же предложению, и привести дискуссию к разумному порядку. Итак, начнем с яркости и проблематики это вопроса.

Alexey Shadrin правильно заметил, что первые же вопросы начинаются с попытки авторов дать новое, нетипичное определение, по сути ввести новую сущность "колориметрическая яркость". Утверждая, что оно позволит решить вопрос с правильными (в колориметрическом смысле) линейными преобразованиями яркости. Авторы подкрепляют свое намерение солидной ссылкой на Wyszecki и Stiles. Однако при внимательном рассмотрении видно, что Wyszecki (в 1953) описал несколько иную проблему - метамерность черного при неспектральном расчете (described radiometric functions as composed of two components--a fundamental color-stimulus function and a metameric black function), но никак не его линейность.

О линейности. Не будем торопиться с новыми определениями и посмотрим пока на фотометрию. Хорошо известно, что персептуально яркость (в энергетическом смысле) нелинейна. Эта нелинейность учтена в колориметрических системах, как широко известная "кубическая" функция Lightness от фотометрической яркости. Также известно, что "кубическая" функция реально не куб (и не кубкорень), сложную функцию персептуальной яркости (photopic-mesopic-scotopic) можно аппроксимировать степенной с показателем 1/2.2-1/2.6. CIE использует несколько более сложную запись, но суть там не меняется - там гамма 2.5.

В литературе мы часто можем видеть разночтения не только с показателем 2.5, но даже с самой функцией. Фехнер и Веббер вообще утверждали, что перцепция идет по логарифмическим законам (очень устойчивый миф - половина психологов до сих пор в этом уверенна). В 1961 Stevens в разгромной работе "To honor Fechner and repeal his law" убедительно показали, что функция все же степенная, но вот с показателем степени все непросто. И это не известные фотометрии photopic-mesopic-scotopic) механизмы, и не out of range (пересвет) колбочек. Нормированию мешают адаптационные механизмы - степенная меняет свой вид в зависимости от влияния окружения.

Кроме того, на пути к определению ортогональных линейных метрик для колориметрически (здесь лучше сказать - перцепционно) правильного пересчета ждет эффект Ханта. Он нем пока не будем.

Предположим пока (я в свое время попытаюсь проверить и это), что авторам статей и алгоритма удалось реализовать на практике идею Cohen JB и Kappauf WE (см. Metameric color stimuli, fundamental metamers, and Wyszecki's metameric blacks) о ортогональности черного для трехцветных неидеальных систем захвата. Это важный шаг в сторону колориметрически правильных пересчетов, он поможет решить очень важную проблему с нарушениями нейтрали. Но может ли быть пересчет персептуально корректным без учета вышеупомянутых эффектов?

Считаю, что колориметрически правильное преобразования должно (как минимум) учитывать Стивенса, т.е. делать градационную коррекцию (гамма-коррекцию) при значительных изменениях яркости сцены.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

В 1961 Stevens в разгромной работе "To honor Fechner and repeal his law" убедительно показали, что функция все же степенная

Помимо Стивенсов:
"Прочие исследователи подтвердили выводы Стивенса сходными результатами своих экспериментов (Hopkinson, 1956; Padgham и Saunders, 1966), в том числе автор данной книги получил аналогичную зависимость между физиологическим ответом и фотометрической яркостью (Hunt, 1953b)." (Хант, 2004).

Фехнер и Веббер вообще утверждали, что перцепция идет по логарифмическим законам (очень устойчивый миф - половина психологов до сих пор в этом уверена).

Да, к сожалению: "Более того, ученый обнаружил, что и иные отношения стимул/ощущение подчиняются степенному закону, например: сила звуковых колебаний/звук, электрическое воздействие/боль, повышение веса/тяжесть, рост температуры/жар, понижение температуры/холод" (Хант, 2004).

 

[pell]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Это, конечно, да. Но, вопрос, зачем? Если уже показан интересный материал, отражающий в очень (т.е. действительно очень) узком диапазоне частот. С большой точностью отражающий монохром. С возможностью выбора (!) того самого диапазона. С возможностью, как я понял, изготовления материала, отражающего *набор* монохромных излучений.
Если лазеры уже стоят так дешево, что их пихают повсюду. А всего-то шесть лазеров + экран из хитрого материала и вуаля --- охват лишь косметически меньший охвата глаза.
Монитор же с динамическим диапазоном 100000 уже показывали. Надо отметить, что 100000 уже с запасом перекрывает возможности глаза.
Соответственно, лет через эн мы будем иметь возможность добиться колориметрического совпадения изображения с оригиналом.
Так почему бы не начать суетиться заранее, готовя соответсвующий мат. аппарат и т.д.?

(пост от 2006-09-09)
Ну вот... эн лет ждать не пришлось --- http://lenta.ru/news/2006/10/11/laser/
Дожили

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

(пост от 2006-09-09)
Ну вот... эн лет ждать не пришлось --- http://lenta.ru/news/2006/10/11/laser/
Дожили

Жаль только, что на рынке мониторов еще долго-долго будет доминировать ЖК.

 

[pell]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Жаль только, что на рынке мониторов еще долго-долго будет доминировать ЖК.

Еще более жаль, что даже купив это чудо в перьях в конце следующего года, мы все равно не увидим "мега-супер-пупер" картинку, ибо взять ее будет негде

А про долго-долго будет доминировать ЖК... я бы пооптимистичнее настроился. Годика через два--три по крайней мере проф. мониторы (за сугубо четырехзначную сумму в евро) будут уже лазерными.
Кстати, телевизор разработан Mitsubishi, http://global.mitsubishielectric.com/company/r_and_d/innovations/2006_b.html,
от упомянутой на lenta.ru фирмы там только какая-то микросхема (я бы предположил --- "улучшатель" изображения, растягивающий sRGB гамут).

Еээххх... а если б еще хотя бы пятицветный... это ж как приятно --- полный охват всех печатных машин на мониторе

 

[C.H.]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Попытаюсь следовать своему же предложению, и привести дискуссию к разумному порядку. Итак, начнем с яркости и проблематики это вопроса.

Был оторван от нормального интернета, теперь появилась возможность вернуться к совместному творчеству. Прошу у всех извинения за задержки с ответами.

О линейности. Хорошо известно, что персептуально яркость (в энергетическом смысле) нелинейна...

Согласен. Но, фотометрическая и энергетическая яркости - линейны. Мы и не утверждаем, что наше определение яркости – персептуально.
Больше того, для сцен с большим динамическим диапазоном (больше 100) глаз должен по разному адаптироваться для различных участков сцены (рис.1.15 у Фершильда). А мы разрабатывем инструментарий для описания изображений с динамическим диапазоном больше 100 000. Поэтому персептуальная яркость – это не для нас.

По этой же причине я не буду здесь выссказывать свое мнение о Lightness.

Кроме того, на пути к определению ортогональных линейных метрик для колориметрически (здесь лучше сказать - перцепционно) правильного пересчета ждет эффект Ханта. Он нем пока не будем.

Считаю, что колориметрически правильное преобразования должно (как минимум) учитывать Стивенса, т.е. делать градационную коррекцию (гамма-коррекцию) при значительных изменениях яркости сцены.

Давайте отойдем от «отраслевого центропупизма» и забудем о том, что сцена должна быть отображена на бумаге. Предположим что у нас есть идеальные устройства вывода изображений (большой экран в темной комнате, полный гамут и динамический диапазон больше 100 000). Все проблемы с адаптацией будут решены человеком с учетом его индивидуальных особенностей. Что в этом случае должна делать регулировка яркости?

 

[sabos]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

А мы разрабатывем инструментарий для описания изображений с динамическим диапазоном больше 100 000. Поэтому персептуальная яркость – это не для нас.

Серьезная заявка. Вижу как минимум две проблемы. Просмотр сцены с таким диапазоном будет идти по кускам. За один заход зрение такой диапазон не возьмет. придется как в реальности, приглядываться, всматриваться, дабы разглядеть детали в тенях. И прищуриваться, дабы увидеть хоть что-то в слепящих участках. С теоретической точки зрения это интересная задача. Но вот с практической? ОВК придумали не от «отраслевого центропупизма». ОВК - это комфорт восприятия.

Второе - масштаб. Размеры изображения (угловые естественно) также будут влиять на восприятие. Представляете себе "крупный план" размером 2x3 метра вблизи? Восприятие совсем иное. В т.ч. и яркость, и контраст. У такого гипотетического кинотеатра виртуальной реальности нужно будет отслеживать зум камеры и расстояние до предметов съемки.

Что в этом случае должна делать регулировка яркости?

Согласовать динамические диапазоны сцены и условий просмотра. Причем не только (не столько) с учетом требований энергетической линейности, но и с учетом комфорта восприятия. Т.е. предполагая разные диапазоны у сцены и у визуализации. А как только вы получаете разные диапазоны - вы автоматом начинаете делать преобразование, причем по персептуальным законам. Один из которых закон Стивенса. Вот такой получается «отраслевой центропупизм».

 

[pell]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Серьезная заявка. Вижу как минимум две проблемы. Просмотр сцены с таким диапазоном будет идти по кускам. За один заход зрение такой диапазон не возьмет. придется как в реальности, приглядываться, всматриваться, дабы разглядеть детали в тенях. И прищуриваться, дабы увидеть хоть что-то в слепящих участках. С теоретической точки зрения это интересная задача. Но вот с практической? ОВК придумали не от «отраслевого центропупизма». ОВК - это комфорт восприятия.

То, что просмотр такой сцены будет идти по кускам, пробем никаких не намечается. Ведь в нормальной жизни, наблюдая из полутемной комнаты залитую ярким солнышком улицу, Вы просматриваете изображение по тем самым кускам. И особого дискомфорта не ощущаете.
Про комфорт восприятия --- тоже спорно. Если реальную сцену так рассматривать комфортно, то почему должно быть некомфортно при просмотре ее "восстановления"?

Второе - масштаб. Размеры изображения (угловые естественно) также будут влиять на восприятие.

А кто сказал, что угловые размеры изображения не будут учитываться при просмотре? Я себе представляю нормальное устройство воспроизведения как сферическую шапочку (полусферу). Это, конечно, сейчас звучит фантастически, но лет через эн будет вполне даже обыденной реальностью.

Согласовать динамические диапазоны сцены и условий просмотра. Причем не только (не столько) с учетом требований энергетической линейности, но и с учетом комфорта восприятия. Т.е. предполагая разные диапазоны у сцены и у визуализации...

Почему? Мы как раз говорим о том, что диапазоны (динамические, по яркости) у сцены и изображения должны быть идентичные. И не только диапазоны, но и реальные яркости должны совпадать.

Еще раз --- при просмотре такой высококонтрастной сцены "вживую" мы особого дискомфорта не ощущаем. А даже если и ощущаем, то этот дискомфорт является неотъемлемой частью сцены. Вот и надо воспроизводить as is (точнее --- as was).

 

[sabos]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Про комфорт восприятия --- тоже спорно. Если реальную сцену так рассматривать комфортно, то почему должно быть некомфортно при просмотре ее "восстановления"?

Много ли в реальности сцен, которые комфортны по восприятию? А если они некомфортны, то следуя вашей логике, я должен это терпеть и при просмотре. Вы вечером в квартире свет включаете? Или в сумерках сидеть предпочитаете?

 

[C.H.]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Много ли в реальности сцен, которые комфортны по восприятию? А если они некомфортны, то следуя вашей логике, я должен это терпеть и при просмотре. Вы вечером в квартире свет включаете? Или в сумерках сидеть предпочитаете?

Поэтому мы и предлагаем серию регулировок:
• Яркость
• Контраст
• Изменение локального контраста без изменения глобального
• Изменение глобального контраста без изменения локального
• Насыщенность
Именно для удобства просмотра.

Что в этом случае должна менять яркость? Мы считаем, что только яркость источников, а не так как это происходит в современном софте: яркость + контраст + насыщенность..

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: Обсуждение статей С.Н. и колл. о яркости и контрасте

Что в этом случае должна менять яркость? Мы считаем, что только яркость источников, а не так как это происходит в современном софте: яркость + контраст + насыщенность..

Да, но повышение яркости фактических источников в реальной сцене приводит к:
-- росту общего контраста и локальных контрастов (эффект Стивенса);
-- росту полноты цвета объектов (эффект Ханта);
-- некоторому сдвигу цветового тона (эффект Бецольда-Брюкке),
которые и проявляют себя "в современном софте".
Повышение яркости фактических источников не есть bleaching.
Кстати, мы выложили перевод "Моделей", можно закомиться: http://forum.rudtp.ru/showthread.php?p=251858#post251858