Понятие "Яркость"

[Alexey Shadrin]

Ответ: Понятие "Яркость"

то укажите где прочитать, я только 12 часов как погрузился в тему базовых понятий о цвете)

Вы знаете, думаю 12 часов срок недостаточный для того, чтобы делать какие-то выводы. Как показывает практика, недостаточными являются даже 80 лет.
Что почитать: русскоязычной литературы, которой можно доверять, очень мало. Совсем мало. Поэтому одной из главных задач данного форума является подготовка переводных учебных материалов по вопросам image&imaging science.
Давайте сделаем две вещи:
1. Поверим Френкелю (правда, по приезде я еще не звонил ему), что закончена научная редактура перевода последних глав, и будем надеяться, что на следующей неделе удастся выложить перевод "Моделей цветового восприятия".
2. Прочитаем эту книгу, а потом вернемся к данному вопросу.
* * *
Вернувшись из короткой поездки на Север, с некоторой грустью обнаружил полное затишье на форуме... Жаль...

 

[almastu]

Ответ: Понятие "Яркость"

... следующей неделе удастся выложить перевод "Моделей цветового восприятия".
2. Прочитаем эту книгу, а потом вернемся к данному вопросу.
* * *
Вернувшись из короткой поездки на Север, с некоторой грустью обнаружил полное затишье на форуме... Жаль...

Ну, это несколько взаимосвязано: скажем, у меня есть пара вопросов общего характера - но ведь явно в "Моделях..." они должны быть освещены. Вот и жду с нетерпением

 

[C.H.]

Ответ: Понятие "Яркость"

Вернувшись из короткой поездки на Север, с некоторой грустью обнаружил полное затишье на форуме... Жаль...

Я тоже был в разъездах, теперь появилась возможность вернуться к совместному творчеству. Прошу у всех извинения за задержки с ответами.

коль скоро "колориметрчиеская яркость" сегодня не выдерживает оккамовой проверки, то давайте остановимся на имеющемся: radiance (энергетическая яркость), luminance (фотометрическая яркость) и brightness (субъективная яркость)?

Вынужден не согласиться. Для меня это очень важное понятие. Очень много алгоритмов обработки завязаны на эту величину.
Один из основных критериев для такой величины это перевод цветных изображений в серые. Колориметрическая яркость – это такая величина, сохранение которой при переходе от цветных изображений к серым вызывает минимальный дискомфорт.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: Понятие "Яркость"

Колориметрическая яркость – это такая величина, сохранение которой при переходе от цветных изображений к серым вызывает минимальный дискомфорт.

До сего момента этой величиной была светлота (lightness).

 

[C.H.]

Ответ: Понятие "Яркость"

Как видно из рисунков в нашей статье. С этой функцией наше определение справляется лучше.

Алексей, вы еще не поставили себе Skypy?

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: Понятие "Яркость"

Алексей, вы еще не поставили себе Skypy?

Пока бессмысленно -- вплоть до середины ноября я в постоянных разъездах.

 

[sabos]

Ответ: Понятие "Яркость"

Как видно из рисунков в нашей статье. С этой функцией наше определение справляется лучше.

Сам себя не похвалишь .

Могу согласиться лишь с тем, что ваше определение отличается от фотометрического. А вот насчет того, насколько оно "перцептуальнее" - это уж извините, доказывать нужно не картинками. Бритва Оккама - острая штука. Но дисскусию по второму кругу - не хочу .

 

[C.H.]

Ответ: Понятие "Яркость"

Сам себя не похвалишь .

Могу согласиться лишь с тем, что ваше определение отличается от фотометрического. А вот насчет того, насколько оно "перцептуальнее" - это уж извините, доказывать нужно не картинками. Бритва Оккама - острая штука. Но дисскусию по второму кругу - не хочу .

Вас устраивает фотометрическое определение яркости?
Вы согласны с тем, что на рис.1 (в нашей статье про яркость) все прямоугольники выглядят одинаково яркими?

Вас устраивает телевизионное определение яркости?
Вы согласны с тем, что на рис.2 (в нашей статье про яркость) все прямоугольники выглядят одинаково яркими?

 

[sabos]

Ответ: Понятие "Яркость"

Т.е. по второму кругу.

Я с трудом понимаю, как можно уравнивать яркости стимулов разного цвета, не сравнивая насыщенности. Этот феномен со времен munsell известен - зачем нам еще раз изобретать велосипед?

Фотометрическая яркость плохо справляется с описанием этого феномена. Эти дурацкие попытки CIE свести всю колориметрию к плоским (двумерным) "диаграммам цветности" (типа xy) + яркость Y смешат всех специалистов лет сорок. Вы подключились к этому смеху - ок, давайте веселиться вместе.

И на последок - для меня любительские эксперименты по уравниванию яркостей на экране в Acrobat'е - не доказательство. Уж извините. Могу лишь заметить, что к яркости R254 (sRGB) я уравняю серый, как 158,158,158. Равенство по L здесь отсутствует (как впрочем, и по вашей "яркости"). Но при Chroma < 12 (munsell) уравнивание яркостей отлично и перцептуально идет по lightness (т.е. по фотометрической). Почему так происходит - в литературе описано.

 

[C.H.]

Ответ: Понятие "Яркость"

Я с трудом понимаю, как можно уравнивать яркости стимулов разного цвета, не сравнивая насыщенности. Этот феномен со времен munsell известен - зачем нам еще раз изобретать велосипед?
... Вы подключились к этому смеху - ок, давайте веселиться вместе.

Для разработки софта регулирующего яркость и контраст необходимо определение того и другого. Смешно вам это или нет, но у разработчиков софта нет другого способа для их регулировки. В большинстве случаев (Фотошоп не исключение) для этого используется телевизионное определение яркости. А это как вы понимаете не лучший вариант.

И на последок - для меня любительские эксперименты по уравниванию яркостей на экране в Acrobat'е - не доказательство. Уж извините.

Извиняю. Ибо картинки в статье являются иллюстрацией таблиц, которые в свою очередь иллюстрируют особенности каждого из известных нам определений яркости. Как вы сами понимаете экспериментами по уравниванию яркостей на экране в Acrobat'е мы не занимались. И уровней изложения в статье несколько (для нескольких уровней читателей). Если вы ориентировались только на картинки, то вы прошли по самому низкому уровню изложения. Следующий уровень изложения таблицы.

Могу лишь заметить, что к яркости R254 (sRGB) я уравняю серый, как 158,158,158. Равенство по L здесь отсутствует (как впрочем, и по вашей "яркости").

На всякий случай приведу некоторые цифры для выбранного вами примера:
Lightness и luminance дают (129,129,129)
Телевизионное определение (76,76,76)
Наше определение (166,166,166)
Что ближе к вашему результату?
IMHO этими цифрами вы подтвердили утверждение, что наше определение яркости лучше соответствует вашим ощущениям.

Но при Chroma < 12 (munsell) уравнивание яркостей отлично и перцептуально идет по lightness (т.е. по фотометрической). Почему так происходит - в литературе описано.

Это всего лишь отражение хорошо известного геометрического правила. Для векторов, лежащих внутри конуса с углом полураствора менее 7 градусов, длина вектора с точностью до 1% равна проекции этого вектора на ось конуса.

 

[sabos]

Ответ: Понятие "Яркость"

Для начала не соглашусь вообще с такой постановкой вопроса. "Телевизионная" - это как изучение черных ящиков без чтения документации, такой почетный непростой способ познавать нашу набитую железками действительность. Вся эта математика имеет один корень, яркость в нашей науке одна - фотометрическая. Остальные сущности, что вы наплодили - лишь простое (порой линейное) следствие из фотометрии.

Второе кардинальное непонимание в том, что вы не разделяете между собой два важных психофизических понятия (да и не только психофизических) - номинирования и шкалирования. Фотометрия (как и колориметрия) в своей основе пользуется лишь данными уравнивания ощущений. Полноценное шкалирование (нарезание на равные интервалы) там не производилось.

Как показало восемьдесят лет существования телевидения, для разработки систем воспроизведения изображений оказалось достаточно уравнивания. Не все здесь было безупречно, и от качественного шкалирования субъективной яркости никто из специалистов из этой области не отказался бы.

Здесь нужно понимать, что CIE жестко поставило задачу сшить фотометрию и колориметрию, photopic luminous efficiency function должен был однозначно входить в цветовые координаты. Ради этого и разрабатывалась система XYZ. Была мечта сделать "цвет" двухмерным, в виде "диаграммы цветности" xy. Это была неудачная попытка, и её можно справедливо критиковать. Не удалось создать координатной системы, у которой оси ортогональны (в перцепционном понимании). Насыщенность все еще связанна с яркостью, цвет влияет на насыщенность. Короче, бардак. Но и в этом бардаке мы вполне в состоянии решать свои задачи. Почему так происходит?

Ответ в адаптационных механизмах восприятия. Зрение анализирует соотношения. А несовершенство наших координатных систем этому не мешает. Обратите внимание, при изменении яркости нам не нужно уравнивать ярко-голубой и серый. Нам нужно лишь синхронно их изменить. Так, чтобы не разрушить соотношение.

Адаптационные механизмы имеют некий запас прочности. Не бесконечный. И при грубых нарушениях в пропорциях соотношения развалятся. Мы не можем автоматизировано изменить яркость в сто раз, удержав при этом соотношения. Здесь уважаемый С.Н. совершенно прав.

Есть ли выход? Да есть. В полноценном шкалировании субъективной яркости. Придумать методику, посадить жертву и прошкалировать.

Можно ли найти выход, не проводя шкалирования? Умозрительно, гимнастикой с числами. Плохая, неортогональная фотометрическая яркость Y - ничего, ща в этом пространстве найдем истинную яркость, она тут рядом, под углом. Увы, я в этом не уверен.

Ценность феноменов в том, что они показывают объективные процессы, происходящие в визуальной системе человека. Не забывайте - "плохая" фотометрия объективна и построена не на гимнастике с числами, а на результатах экспериментов. И все феномены являются экспериментальными данными. Это не жонглирование в "кривых" виртуальных системах, это физика, это практика. Как известно - критерий истины.

Как только я увижу матмодель, в которой учтены эти феномены, я с радостью признаю её "прямой" и ортогональной.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: Понятие "Яркость"

Саша, эксперименты по писхометрическому шкалированию субъективной яркости проводились, и, надо полагать, результат их по крайней мере приемлемый, бо Хантовская модель, CIECAMxx дают предикторы соотв. коррелята субъективной яркости. Хорошо ли, плохо ли -- нужно проверять. Проверять у нас нет возможности, но мы можем поверить тем людям, которые этим занимались.
Мне кажется, что коллегам нужно проанализировать формулы хантовской модели и обеих CIECAM и сравнить со своими представлениями. Может быть наметится кое-какая "дивергенция признаков", как говорят физиологи.
В чем я безусловно поддерживаю Александра, так это в том, что господь Бог плевать хотел на ортогональности и линейности -- он делал так, как считал нужным, нимало не заботясь о нашем удобстве или неудобстве рассуждений и мат. построений. Спасибо уже на том, что переход XYZ<-->LMS более или менее линейный.
Мне кажется, что далеко небесполезным будет поиск протоколов экспериментов по психометричекому экспериментальному (!) шкалированию суб. яркости и и последующая попытка построить мат. аппарат на базе этих экспериментов. Вполне вероятно, что он будет всьерьез отличаться от имеющегося в CIECAM-ах.

 

[sabos]

Ответ: Понятие "Яркость"

В свете вышесказанного

Для разработки софта регулирующего яркость и контраст необходимо определение того и другого.

Зависит от диапазона. Для реальных систем - достаточно неточного фотометрического. Для систем будущего (пусть ближайшего) - было бы неплохо субъективную яркость оцифровать.

В большинстве случаев (Фотошоп не исключение) для этого используется телевизионное определение яркости.

И в фотошопе, и в телевизоре пользуют фотометрическую. "Телевизионного" определения не бывает, это посторонняя сущность.

А это как вы понимаете не лучший вариант.

Согласен, не лучший. Единственный, который есть и работает.

Как вы сами понимаете экспериментами по уравниванию яркостей на экране в Acrobat'е мы не занимались.

я так понимаю, что не занимались вообще.

Следующий уровень изложения таблицы.

Я не смог достичь этого уровня. Подскажите достоверный способ визуализации этих таблиц.

Lightness и luminance дают (123,123,123)

Мои Lightness дают 129,129,129 (L54). Не суть - пропускаем.

наше определение яркости лучше соответствует вашим ощущениям.

Факт, лучше. Но могу ли я быть уверенным за весь миллион цветов? Сил проверять это у меня нет.

Это всего лишь отражение хорошо известного геометрического правила.

Угу, в эвклидовом пространстве. Является ли таковым цветовое? Ладно, это также не суть - пропускаем.

 

[sabos]

Ответ: Понятие "Яркость"

Саша, эксперименты по писхометрическому шкалированию субъективной яркости проводились

Я в курсе. Прошу простить меня за некий примитивизм - я в контесте критики. За предикторы знаю, и даже подозреваю, что уважаемый С.Н. их также учитывал. Но об этом он не говорит - а это важно.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: Понятие "Яркость"

Да, и в дополнение к предиктору суб. яркости в CIECAM02: "И если кто-то предложит модификацию, реально улучшающую практическую работу модели, эта модификация будет незамедлительно принята." (гл. 20)

 

[C.H.]

Ответ: Понятие "Яркость"

Для начала не соглашусь вообще с такой постановкой вопроса. "Телевизионного" определения не бывает, это посторонняя сущность.
И в фотошопе, и в телевизоре пользуют фотометрическую.

Саша извините, но это комментировать это я не стану ограничусь фактами:
1. В телевидении используется три канала для передачи изображений – яркостный (Y) и два цветоразностных (Cb и Cr). Для многих людей занимающихся обработкой видео сигналов именно эта величина ассоциируется с яркостью. Эта яркость вычисляется как линейная комбинация R, G и В (нелинейный sRGB сигнал). Формулы для ее вычисления забиты в TV стандарт, и к рождению этой «сущности» я не причастен.
2. Для выполнения операции контраст в фотошопе вычисляется средняя яркость изображения. Вычисляется она в соответствии с телевизионным определением яркости. Больше того, ее использование распространено на произвольное RGB представление (а не только на sRGB).
Вы имеете что-то возразить против этого?
Вы по прежнему утверждаете, что " И в фотошопе, и в телевизоре пользуют фотометрическую" ?
Если вы хотите продолжить диалог ответьте на эти вопросы.

 

[sabos]

Ответ: Понятие "Яркость"

ответьте на эти вопросы.

Ответ прост. "Сущности" в устройствах не есть сущности природы. Если какой балбес при умножении 2x2 получает 5 - это не новая "сущность" возникла, это просто балбес.

Вернемся к теме "телевизионной". Откуда мы берем Y в телевидении?
Я знаком с математикой систем NTSC и PAL. Захват Y идет по достаточно точным фотометрическим правилам. Не идеальным, но достаточно точным. Неточности связанны с технологическими ограничениями. И ни в коей мере не с новой сущностью.

Аналогично и с шопом. Несмотря на то, что в шопе есть полноценная CMS, множество операций там до сих пор делается упрощенно, на базе rgb working space. В т.ч. и desaturate, и контраст, и многое другое. Увы - типичное "не чини то, что работает". Повод ли это создавать новые сущности? Может просто назовем вещи своими именами?

 

[C.H.]

Ответ: Понятие "Яркость"

Я знаком с математикой систем NTSC и PAL. Захват Y идет по достаточно точным фотометрическим правилам. Не идеальным, но достаточно точным.

Что вы называете достаточно точным?
Каково максимальное отличие между телевизионным вычислением яркости и фотометрическим?

 

[sabos]

Ответ: Понятие "Яркость"

Вы ставите меня в тупик. Какой смысл этого вопроса? Какая цель этой дискуссии?

Какое отношение инженерные методы упростить задачу имеют к сущностям науки? Нужно различать науку и инженерные приемы - иначе сущностей (и "прямых", и "кривых") можно наплодить уйму. И в них почетно барахтаться.

Как можно, обсуждая суть, базис - апеллировать к "достаточно точным" результатам вычислений. Следуя этой логике - если балбес при умножении 2x2 получает 4.2, то новая сущность не требуется, а если он получает 5 - то без новой базы науке уже не обойтись. Просто крах науки.

Насколько я могу судить, вы просто не знаете т.н. "luma" - видеоинженерного приема c целью повысить code efficiency (повысить разрешалку при ограниченной полосе пропускания канала). Подмены "честного" luminance на non-linear luma. Вот и вынуждены были придумать эту сущность "телевизионная яркость". Хороший пример на тему "логика - кратчайший путь к заблуждению".

Давать очередные на литературу ссылки не стану, будет желание - вы сами их без труда найдете. Вижу, что мои слабые попытки сделать этот разговор конструктивным неудачны, мы опять завязли в самом начале науки, в её базисе. Обсуждать же базовые вещи в паблике смысла не вижу.

 

[C.H.]

Ответ: Понятие "Яркость"

Какой смысл этого вопроса?

Вы опять уходите от ответа.
На всякий случай приведу пример. Два излучения серый (29,29,29) и синий (0,0,255) (координаты sRGB) характеризуются одинаковыми значениями Luma (телевизионная яркость). Однако их Luminance (фотометрическая яркость) различается в 13 раз.
Вы же утверждали, что эти величины совпадают с достаточной точностью. Поэтому я и спросил вас: Что вы называете достаточно точным?