Применение эллипсов Мак-Адама

  • Автор темы Автор темы Samsonov
  • Дата начала Дата начала
Статус
Закрыто для дальнейших ответов.

Samsonov

Участник
Топикстартер
Сообщения
886
Реакции
89
Об эллипсах Мак-Адама не слышал, наверное, только глухой — о них много где говорят, и на этом форуме в том числе не раз упоминали. Но мне ещё ни разу не попадалось чёткого указания на то, куда же потом пошли результаты этих исследований. Толи на построение UCS (что характерно, никогда не видел этих «эллипсов» в uv/u'v') и, следовательно, на построение Luv/L*u*v*. Толи на построение L*a*b*; а ещё «двуликий» Hunter Lab есть. Толи их просто «приняли к сведению», а модели продолжали строить преимущественно из других соображений — чтобы на счётах считать легче было.

Другими словами, есть ли такое пространство или диаграмма цветности, чтобы «эллипсы» выглядели кружками (сферами)?
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Samsonov сказал(а):
Но мне ещё ни разу не попадалось чёткого указания на то, куда же потом пошли результаты этих исследований.
Думаю, сие закономерно: по здравом размышлении в эллипсах Мак-Адама нет особой научной и практической пользы. Ценность эллипсов, имхо, в том, что они иллюстрируют нелинейность взаимоотношений между воздействием и ощущением; позволяют графически отследить эти нелинейности. Ну, так это и так в общем-то понятно. Вместе с тем, я думаю, что в период шлифовки CIECAM-ов эти эллипсы использовались. Однако о таких тонкостях работы не упоминает даже Фершильд.
Другими словами, есть ли такое пространство или диаграмма цветности, чтобы «эллипсы» выглядели кружками (сферами)?
По логике, из стандартизированных, это должно быть JCH. Но никто из нас не проверял, разумеется.
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Samsonov сказал(а):
Другими словами, есть ли такое пространство или диаграмма цветности, чтобы «эллипсы» выглядели кружками (сферами)?
Есть. Называется MacAdam color space :-).

Есть два подхода к разработке равномерных цветовых координатных систем. Равномерных - значит наиболее равномерный шаг. Шаг этот называется JND, считают его на основе Munsell data или на более поздних экспериментах по цветовой разрешающей способности зрения. Такие эксперименты проводили MacAdams, Brown, Wyszecki и др.

Первый подход пытается модифицировать (спроецировать) хроматическую диаграмму xy так, чтобы получить плоскость, где «эллипсы» выглядят кружками. Сам MacAdam доказал, что задача эта не имеет решения для xy-проекции (для линейной трансформации xy). Наилучшие круги рисовала система Farnsworth, но она не была линейной трансформацией.

Поэтому модели «продолжали строить преимущественно из других соображений — чтобы на счётах считать легче было». Попыток было немало (см. аттач), последняя называется CIE76 Luv. Там часть эллипсов стала кружками, а часть - нет. Подчеркну, что такие UCS-системы называют uniform chromaticity space, в противоположность вторым - uniform color space.
 

Вложения

  • uniform-chromaticity.png
    uniform-chromaticity.png
    147.7 КБ · Просм.: 1 007
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Alexey Shadrin сказал(а):
по здравом размышлении в эллипсах Мак-Адама нет особой научной и практической пользы.
Ценность есть и научная, и практическая. Про научные не стану. А практические - из uniformity непосредственно следуют такие вещи, как color difference formula (кстати, это желанная метрика), gamut mapping, color consistent.
Alexey Shadrin сказал(а):
По логике, из стандартизированных, это должно быть JCH. Но никто из нас не проверял, разумеется.
Разумеется, кое-кто проверял :-). JCh не решает проблему uniformity. Поэтому Fairchild о ней скромно промолчал.
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Вот, что пишет Хант по обсуждаемому вопросу:
http://shadrin.rudtp.ru/Samsonov/ROC_Hunt_PART-1_FUNDAMENTALS_chapter-8_frag.pdf
Однако, господа, хочу обратить ваше самое пристальное внимание на бардачность и некорректность термина "цветность".
Бардачность двойная, если не тройная.
1. Англоязыкие термин "chromaticity" употребляют как в контексте xy-диаграммы, характеризующей хроматическое воздействие стимула на колбочковый аппарат; так и в контексте uv-диаграммы, характеризующей хроматический компонент цветового ощущения. (Кстати, обратите внимание на то, что в отношении ab-плоскости данный термин уже не употребляется).
2. Светотехническим словарем термин "chromaticity" переводится как "цветность", что некорректно, поскольку расшифровка звучит так: "Характеристика цветового стимула, определяемая его координатами цветности (или его доминирующей, или дополнительной длиной волны и чистотой цвета.)". Как видим речь идет о характеристике стимула (хотя сюда же сваливается и "чистота цвета" [перцепционный показатель], благополучно перепутанная с колориметрической чистотой).

Итак, понятно, что:
1. Термин "chromaticity", характеризующий хроматическое воздействие стимула на орган зрения, употребим только в отношении xy-диаграммы, но не uv. Но каким должно быть английское слово в отношении uv, я не знаю. "colorizity"? :)
2. В русском языке есть возможность развести понятия, т.к. есть два слова: "хроматичность" и "цветность". Таким образом, в отношении стимула можно было бы говорить "хроматичность" (подстрочно переводя "chromaticity"), а в отношении хроматического компонента ощущения говорить "цветность".
Но, похоже, что термины останутся переставленными: "цветность" так и будут употреблять в отношении xy-диаграммы, а "хроматичность" в отношении uv- и ab-плоскостей.
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Alexey Shadrin сказал(а):
Термин «chromaticity», характеризующий хроматическое воздействие стимула на орган зрения, употребим только в отношении xy-диаграммы, но не uv. Но каким должно быть английское слово в отношении uv, я не знаю.
В вики-статье про адамсовские пространства встретилось слово «chromance» — chromatic value, refers to the intensity of the opponent process responses. И там же есть «chromatic valence» — именно в отношении CIELUV и Hunter Lab; но, правда, опять-таки употребляется в контексте chromaticity scale.
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Samsonov сказал(а):
Об эллипсах Мак-Адама не слышал, наверное, только глухой — о них много где говорят, и на этом форуме в том числе не раз упоминали. Но мне ещё ни разу не попадалось чёткого указания на то, куда же потом пошли результаты этих исследований.

Например, эллипсоиды Мак-Адама можно использовать для построения "естественного" в некотором смысле критерия оценивания формулы цветового отличия. Для формулы CDF:
а) строим в центре Pj каждого эллипсоида (эллипса) поверхность Sj={P|CDF(Pj,P)=1};
б) пусть эллипсоид задан в некоторой линейной системе координат (например, XYZ) квадратичной формой Gj(P) = (P-Pj)*gj* (P-Pj), т.е., эллипсоид - это поверхность Gj(P)=1 (одно транспонирование опустил из-за сложностей набора, и так понятно, полагаю). Вычисляем в каждой точке P поверхности S значение квадратичной формы Gj(P);
в) очевидно, для "идеальных" эллипсоидов и формулы цветового отличия для P, пробегающих поверхность S, Gj(P)=1 (или Gj(P)=const). Однако наши модели не идеальны, потому так красиво не получается;
г) вычисляем величину k=sqrt( max max Gj(P)/min min Gj(P) ), где j пробегает все имеющиеся эллипсоида, для каждого j P пробегает Sj. Чем выше k, тем "хуже" формула цветового отличия. Идеальное значение k равно, очевидно, 1.

Например, для CIE DE k~=7.5, для CIE DE2000 k~=4.3 (использовались данные Wyszecki & Fielder, 1971).

Samsonov сказал(а):
Толи их просто «приняли к сведению», а модели продолжали строить преимущественно из других соображений — чтобы на счётах считать легче было.

Так модель, она и есть модель. От неё требуется "достаточная" точность при "удовлетворительной" простоте (вычислений, обучения персонала и т.д. и т.п.). Конечно же, все модели строят исходя из вычислительных возможностей сего дня. Ну и, конечно же, интенсивное использование модели зачастую позволяет улучшать её свойства.

Samsonov сказал(а):
Другими словами, есть ли такое пространство или диаграмма цветности, чтобы «эллипсы» выглядели кружками (сферами)?

Пространство такое, как уже выше написал sabos, есть. Однако математическое его описание - вряд ли. Во-первых, слишком мало экспериментальных данных (слишком грубая интерполяция получится, сиречь - слишком велика зависимость от типа интерполянта), во-вторых, слишком сложные формулы.

Тот же CIE L*a*b* и CIE DE - неплохой компромис. "Сплюснутость" "сфер", конечно, великовата (максимальная порядка 5), да и сами "сферы" слегка разного "радиуса" (отсюда 7.5 получается) зато считать не очень много (по сравнению с тем же CIE DE2000, где и сплюснутость поменьше - всего 3.2, и разброс "радиусов" в два раза меньше).

Вот такая ещё польза с эллипсоидов Мак-Адама есть.
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Pell скромно не упомянул свою (с C.H.) работу Local Criterion of Quality for Color Difference Formula, где прозвучала одна интересная мысль – если выполнить нелинейное «корнекубическое» сжатие для Cohen fundamental color space (для метрики), то эллипсоиды заметно улучшатся, величина k<2.3, что вдвое лучше, чем у dE2000.

Однако хочу подчеркнуть, что «закругление эллипсоидов» решает увы, лишь частную задачу – CDF (color difference formula). Uniformity же – задача более общая, в неё входит создание перцептуальной координатной системы. Точнее, как правильно заметил pell – создание матмодели для Munsell color space. Критериями uniformity такого пространства есть равномерное шкалирование перцепционных атрибутов – светлоты и насыщенности для т.н. лучей hue-constant line. Такие попытки производились не один раз, но увы, ничего лучше LUT-моделей наука пока не имеет. Второе требование к uniform color space – устойчивость (consistent) при моделировании восприятия в разных условиях. Т.е. учет адаптационных механизмов зрения. Здесь прогресс заметнее.
Alexey Shadrin сказал(а):
хочу обратить ваше самое пристальное внимание на бардачность и некорректность термина "цветность". Бардачность двойная, если не тройная.
Бардачность эта возникает от того, что мы часто путаем назначение наших инструментов, «очеловечиваем» простые физические (математические) смыслы. К примеру, пытаемся анализировать перцепционные атрибуты в linear energy системах, или даже по диаграммам и шкалам из таких систем.
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

sabos сказал(а):
Однако хочу подчеркнуть, что «закругление эллипсоидов» решает увы, лишь частную задачу – CDF (color difference formula).
Вот этого я не понимаю напрочь, смотри:
-- система, описывающая стимульные воздействия, физически линейна --> эллипсоиды некруглые. Некруглость -- свидетельство нелинейности восприятия -- экая новость;
-- скруглили эллипсоиды. Получили, ест-но, физически нелинейную координатную систему воздействий. Дальше что? Причем тут dE? Причем тут отличие по ощущениям? Где ты видел, чтобы в уравнениях цветовых отличий фигурировали НЕперцеционные переменные?
* * *
Вот, у тебя на руках энергетически-нелинейная система воздействий (эллипсы круглые). Что ты с этой ситемой будешь делать? Куда пихать? Кому она нужна? Имхо, координатная система воздействий пусть уж остается линейной и удобной (раз уж есть такая возможность). И пусть уж эллипсы эти остаются, какие есть. Не вижу нужды гоняться за их круглостью...
* * *
Если же мы говорим об эллипсоидах, спроецированных в перцепционную систему координат, то МакАдам тут уже как бы ни при чем...
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Alexey Shadrin сказал(а):
Причем тут отличие по ощущениям? Где ты видел, чтобы в уравнениях цветовых отличий фигурировали НЕперцеционные переменные?
dE - очень "широкий" термин, он означает лишь расстояние (пусть метрику) в своей координатной системе. Если мы берем эвклидову метрику, то и считаем dE, как кратчайшее расстояние между двумя точками. И неважно, это Luv, L*u*v*, L*a*b*, JCh или другая система координат. Требования перцептуальности тут нет. Есть требование JND (цветовых отличий).
Alexey Shadrin сказал(а):
Вот, у тебя на руках энергетически-нелинейная система воздействий (эллипсы круглые). Что ты с этой системой будешь делать? Куда пихать?
Я могу её "запихать" в gamut-mapping алгоритм, и сказать, что такой алгоритм лучше других (с меньшей ошибкой) выполняет сжатие.
Alexey Shadrin сказал(а):
координатная система воздействий пусть уж остается линейной и удобной (раз уж есть такая возможность). И пусть уж эллипсы эти остаются, какие есть. Не вижу нужды гоняться за их круглостью.
Что ты имеешь ввиду? Остается линейной энергетически (linear energy domain)? Пусть остается. Но gamut mapping я выполню в другой системе, нелинейной энергетически, но uniform-perceptual. И потом вернусь в linear energy domain (или другой) для управления своей железкой.
Alexey Shadrin сказал(а):
Если же мы говорим об эллипсоидах, спроецированных в перцепционную систему координат, то МакАдам тут уже как бы ни при чем...
Почему? Он, как и многие другие исследователи, акцентировал наше внимание на проблеме uniformity. Именно он первым доказал, что в линейных системах шансов нет. А чьи именно данные мы пользуем для тестирования наших систем - хоть Munsell, хоть Judd, MacAdam, Wyszecki... Они все неплохо сшиваются.
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

sabos сказал(а):
dE - очень "широкий" термин, он означает лишь расстояние (пусть метрику) в своей координатной системе. Если мы берем эвклидову метрику, то и считаем dE, как кратчайшее расстояние между двумя точками.
Эх, sabos, фраза построена хитро, но другого кратчайшего расстояния между точками, кроме как расстояния между точками, в эвклидовой метрике невозможно. Другое дело путь, расстояние это кратчайший путь в этой метрике. Не может быть разных расстояний в эвклидовой метрике между двуймя точками, следовательно: не может быть кратчайшего расстояния.
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Спасибо за уточнение, но я вынужден применять такую тавтологию, ибо пространство наше непростое, там кроме евклидовой применяют еще несколько метрик - в зависимости от задачи.
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Так всё-таки, Мак-Адам свои опыты проводил для разных яркостей? Разве не для одного фиксированного значения?
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Samsonov сказал(а):
Так всё-таки, Мак-Адам свои опыты проводил для разных яркостей? Разве не для одного фиксированного значения?

MacAdam больше одной серии опытов проводил. Навскидку:
а) "MacAdam Ellipses", 1942. Y = const, две степени свободы;
б) "Brown-MacAdam Ellipsoids", 1949. Три степени свободы.

Кроме того, есть ещё эксперимент Вышецки-Филдера:
в) "Wyszecki-Fielder Ellipsoids", 1971. Три степени свободы.

В последнем эксперименте (Вышецки-Филдер) экспериментатор мог изменять все три величины (x,y,l) (x,y - CIE xy-chromaticities, l = 0.2logY, только основание логарифма сходу не вспомню, вроде бы натуральный), добиваясь visual matching полей колориметра. Однако Y0 (CIE Y-координата reference стимула) была фиксирована (12cd/m^2).

Во втором эксперименте (Браун-МакАдам) экспериментатор мог изменять три величины (не помню какие именно), добиваясь visual matching полей колориметра. Y0 менялся от точки к точке.
 
Ответ: Применение эллипсов Мак-Адама

Я бы добавил Bezold & Bruke - правда они изучали уже не элипсоиды, а более общий случай - hue-constant для высоких яркостей.
 
Статус
Закрыто для дальнейших ответов.