ЦФК -- взгляд с новых позиций

[C.H.]

Может быть мы можем вернуться к вопросам:
1. Что можно зарегистрировать с помощью ЦФК ?
2. Что следует регистрировать с помощью ЦФК ?
3. Как следует модернизировать современные ЦФК ?
4. В каком виде представлять информацию ?

 

[C.H.]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Алексей, эту часть дискуссии я с вашего позволения хотел бы перенести сюда.

Прежде чем о чем-либо говорить, нужно дать определение того, что есть устройство (device). ЦФК с объективом -- это не устройство. Это фрагмент устройства. Устройством, в контексте характеризации ЦФК, является комплекс, включающий в себя массу факторов, в том числе и уровень экспозиции. Чем определяются реперные точки цветового охвата устройства оцифровки я уже пояснил.
То, что ЦФК -- это измерительный прибор -- суть заблуждение. Говорить о спектральном анализе сцены, тем паче спектральной регистрации по трем широкополосным и перекрывающимся зонам -- абсурдно (читайте того же Джадда). Что касается трихроматической регистрации -- то это не есть измерение (читайте Ханта). И матрицирование там, мягко говоря, притянуто за уши.

Во первых, вы приписываете мне то, что я не говорил. А именно, я не говорил о спектральном анализе сцены. И это уводит от предмета обсуждения.
Во вторых, я согласен с вами, что нужно дать определение того, что есть ЦФК. С моей точки зрения ЦФК – это устройство создающее математическую модель (digital image) некоторой сцены на основе некоторых измерений.
В третьих, я в основном использую RAW файлы с ручным выбором диафрагмы и экспозиции. Поэтому для меня ЦФК – это измерительный прибор, в первую очередь.
Поэтому я и предложил обсудить вопросы приведенные выше.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Во первых, вы приписываете мне то, что я не говорил. А именно, я не говорил о спектральном анализе сцены. И это уводит от предмета обсуждения.

Цитирую: "ЦФК – это не устройство воспроизведения, а измерительный прибор с помощью которого можно зарегистрировать любое электромагнитное излучение , соответствующее цветовым стимулам. Поэтому говорить о его цветовом охвате или Gamut некорректно."
Любое электромагнитное излучение видимой части спектра -- суть цветовой стимул. Камера же не регистрирует излучение, а подбирает тройку кардинальных стимулов, метамерную стимулу сцены. Это не есть регистрация электромагнитного излучения. Это автоматический трихроматический подбор. На чем он основан технологически -- в контексте нашего разговора уже неважно.

Во вторых, я согласен с вами, что нужно дать определение того, что есть ЦФК. С моей точки зрения ЦФК – это устройство создающее математическую модель (digital image) некоторой сцены на основе некоторых измерений.

Определение, имхо, верное, но с позиции практической деятельности -- неполное. Ему требуется примечание.
Примечание:
Под устройством оцифровки подразумевается система, состоящая из следующих основных компонент:
1. Спектральные чувствительности сенсоров.
2. Экспозиция (выдержка + диафрагма).
3. Спектральный состав освещения
4. Спектральный коэффициент пропускания объектива.
5. Температура сенсора
6. Матричные коэффициенты преобразования RAW RGB --> Adobe RGB (sRGB), то есть тип RAW-конверсии.
7. Разрядность кодирования.

То есть, говоря о цветовом охвате устройства оцифровки, мы говорим о цветом охвате описанного аппаратно-программного комплекса. Нравится нам это или нет, но именно эта логика используется при ICC-характеризации устройства оцифровки.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Добавлю, что учет перечисленных параметров, позволяющих говорить об устройстве, чаще всего представляет собой непреодолимую трудность для практикующих фотографов, особенно outdoor-фотографов-репортеров. Поэтому последние ждут от системы body+lens+processor аналога зрительной системы человека, способного "адаптироваться", вносить ментальные поправки и пр. Ну, пусть ждут. Может быть и дождутся. Однако даже у такой системы будет иметь место цветовой охват, подобно тому, как у человека имеется HVS -- human visual space. Вместе с тем у глаза (именно глаза -- сетчатки) никакого цветового охвата нет, как нет его у body+lens (но без processor).

 

[pell]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Любое электромагнитное излучение видимой части спектра -- суть цветовой стимул. Камера же не регистрирует излучение, а подбирает тройку кардинальных стимулов, метамерную стимулу сцены. Это не есть регистрация электромагнитного излучения. Это автоматический трихроматический подбор. На чем он основан технологически -- в контексте нашего разговора уже неважно.

А можно пояснить про кардинальные стимулы? Мне в самом деле непонятно, откуда они могут взяться в камере (сканере).
Правильно ли я понял Вашу мысль, что камера подбирает (положительные) коэффициенты (веса) R, G, B такие, что смесь R*R + G*G + B*B будет метамерной исходному (сфокусированному на светочувствительном элементе) стимулу для некоторой тройки стимулов R, G и B?

 

[C.H.]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Камера же не регистрирует излучение, а подбирает тройку кардинальных стимулов, метамерную стимулу сцены.

Не согласен. Это и есть обсуждение 1 вопроса из заголовка ветки.
1. Камера измеряет 3-4 координаты стимула в соответствующем подпространстве.
2. Если камера не удовлетворяет Luther-Ives Condition, то стимулы метамерные для камеры в общем случае не будут метамерными для человека, и наоборот.
3. Если бы камера имела чувствительность соответствующую кривым CIE xyz, то с ее помощью можно было бы измерять XYZ координаты стимула, что не то же самое, что подборка тройки кардинальных стимулов.

Это автоматический трихроматический подбор. На чем он основан технологически -- в контексте нашего разговора уже неважно.

Меня этот вопрос в настоящее время очень занимает, поэтому не согласен с такой оценкой.

 

[C.H.]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

3. Спектральный состав освещения

Для регистрации координат стимула это совсем не нужно.
Для воспроизведения больших изображений тоже.
Для воспроизведения небольших изображений нужен не спектральный состав излучения, а координаты света, который человек будет считать белым в условиях адаптации соответствующих условиям съемки.

6. Матричные коэффициенты преобразования RAW RGB --> Adobe RGB (sRGB), то есть тип RAW-конверсии.
7. Разрядность кодирования.

А это 4 вопрос в заголовке темы, к которому предлагаю вернуться чуть позже.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

А можно пояснить про кардинальные стимулы? Мне в самом деле непонятно, откуда они могут взяться в камере (сканере).

Не вижу смысла переписывать того же Ханта. Дождемся перевода (выполнено более половины).

Правильно ли я понял Вашу мысль, что камера подбирает (положительные) коэффициенты (веса) R, G, B такие, что смесь R*R + G*G + B*B будет метамерной исходному (сфокусированному на светочувствительном элементе) стимулу для некоторой тройки стимулов R, G и B?

Правильно. Только мысль эта не моя

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

1. Камера измеряет 3-4 координаты стимула в соответствующем подпространстве.

Да (с оговоркой, которая ниже). Но заявлено было то, что я процитировал.
А откуда четвертая координата? И зачем?
Оговорка: камера ничего не измеряет, тем более координаты. Она фиксирует эти координаты, основываясь на принципе трихромазии. Между измерением (выяснением физических параметров чего-то) и фиксацией есть разница. Фиксация в данном контексте -- суть номинальное шкалирование, базирующееся на явлении метамерии; шкалирование, которое назвать "измерением" можно лишь с натяжкой. Что является результатом такого "измерения"? -- три координаты.
Чего? Спектрального распределения стимула? -- нет. Ощущения? -- нет, ощущение зависит от многих других параметров. Компарационного колориметрического словоблудия? -- в общем, да.
То есть, по большому счету, три числа, выдаваемые камерой -- это всего лишь аппаратный отклик на э/м воздействие такого-то распределения. И ценность этого отклика лишь в его уникальности (что и есть результат номинального шкалирования -- уникальная тройка чисел). Дальше вопрос интерпретации этой тройки в перцепционном ключе.

3. Если бы камера имела чувствительность соответствующую кривым CIE xyz, то с ее помощью можно было бы измерять XYZ координаты стимула, что не то же самое, что подборка тройки кардинальных стимулов.

Совершенно то же самое. XYZ -- это абстрактные, гипотетические кардинальные стимулы абстрактного колориметра.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Для регистрации координат стимула это совсем не нужно.

Для регистрации не нужно. Нужно для ICC-характеризации и последующем разговоре о цветовом охвате. ICC-характеризация построена на том, что мы получаем возможность на основании аппаратного отклика устройства рассчитывать перцепционные координаты (Lab), то есть прогнозировать цветовое восприятие стимула, давшего этот отклик.
Imaging не исчерпывается регистрацией, а лишь начинается с нее.
Далее. Я перечислил параметры устройства. Но при этом я ни слова не сказал о том, что эти параметры требуют измерения. Они требуют постоянства. Если один из параметров изменился, то мы имеем уже другое устройство и, соответсвтенно, другой цветовой охват.
Напоминаю, что полемика началась с тезиса о несуществовании цветового охвата у устройств оцифровки. Поэтому прежде мы уговорились определиться с тем, что такое устройство и каковы его параметры?
Нужно или не нужно физическое измерение этих параметров для таких-то или таких-то целей -- вопрос даже не данной ветки форума.

 

[C.H.]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

А откуда четвертая координата?

RGBE у Sony 828 или http://www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?08/60/52

И зачем?

Вопрос не ко мне. Обратитесь к разработчикам.

Оговорка: камера ничего не измеряет, тем более координаты.

Терминологический спор. Для устранения недопонимания предлагаю пример 1: Подключаем к сети мультиметр и он высвечивает значение 220 В. В сооветствии с тем, чему нас учили на физфаке МГУ в данном случае мультиметр измерительный прибор и он измеряет напряжение в сети. Настаиваете ли вы на другом описании этого процесса?

Она фиксирует эти координаты, основываясь на принципе трихромазии.

Не согласен. Есть другое утверждение, с которым я согласен

То есть, по большому счету, три числа, выдаваемые камерой -- это всего лишь аппаратный отклик на э/м воздействие такого-то распределения.

Хотелось бы уточнить, что RAW данные сенсоров ЦФК (для непереполненных ячеек фотодиодов) пропорциональны (после внесения соответствующих поправок) интегралам от произведения спектральной яркости изображения соответствующих пикселей на их спектральную чувствительность (с точностью до шумовой составляющей). С математической точки зрения эти величины (с точностью до постоянного множителя) являются координатами ортогональной проекции спектральной яркости (бесконечномерного вектора) на трехмерное подпространство (являющееся линейной оболочкой функций спектральную чувствительность сенсоров) в базисе (являющемся кобазисом для функций спектральную чувствительность сенсоров).
Т.е. когда я говорю о том, что ЦФК измеряют координаты стимула, то понимаю какие и с какой точностью. Понимаю, что одной «уникальности» не достаточно, т.к. трехмерных подпространств в бесконечномерном пространстве много, в том числе и ортогональных (т.е. всегда можно подобрать пару стимулов, которые имеют одинаковые координаты в одном подпространстве и разные в другом).
Мы можем обсудить, если это вам интересно степень «Компарационного колориметрического словоблудия», когда эти данные используются для пересчета в XYZ или sRGB, особенно в том случае, когда ЦФК не удовлетворяет Luther-Ives критерию.
О степении несоответствия современных ЦФК требованиям колориметрии можно прочитать здесь: http://www.kweii.com/site/color_theory/2007_SJ/QualityCriterion/QualityCriterion.pdf

Главное, что следует отметить при обсуждении первого вопроса поднятого мною в начале, на сегодняшний день не существует технологических ограничений для создания ЦФК, которые будут непосредственно измерять CIE XYZ или LMS (на чем особенно настаивает Mark D. Fairchild) координаты стимула.

XYZ -- это абстрактные, гипотетические кардинальные стимулы абстрактного колориметра.

Хотелось бы достигнуть взимопонимания в следующем: CIE XYZ координаты стимула (с заданным спектром) не зависят от :
- способа его получения (спектрального состава освещения)
- окружающих его стимулов
- спектрального коэффициента пропускания объектива.
- температуры сенсора.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Хотелось бы достигнуть взимопонимания в следующем: CIE XYZ координаты стимула (с заданным спектром) не зависят от :
- способа его получения (спектрального состава освещения)
- окружающих его стимулов
- спектрального коэффициента пропускания объектива.
- температуры сенсора.

От первых двух факторов не зависят. От последних двух зависят:
1. В зависимости от СКП объектива меняется спектральный состав стимула и, следоватлеьно, его воздействие на сенсор.
2. Степень шума зависит от нагрева.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Главное, что следует отметить при обсуждении первого вопроса поднятого мною в начале, на сегодняшний день не существует технологических ограничений для создания ЦФК, которые будут непосредственно измерять CIE XYZ или LMS (на чем особенно настаивает Mark D. Fairchild) координаты стимула.

Не существует. Более того прототипы XYZ-камеры давно действуют: обычный фотоэлектрический колориметр, при поддержке которого мы калибруем мониторы -- суть одна ячейка потенциальной ССD-матрицы. Но нельзя забывать о коммерческих причинах. Вероятно, усилия, которые необходимы для подбора соотв. спектр. чувствительностей сенсора, не будут компенсированы финансовым результатом. Гораздо проще взять имеющееся, малость подрехтовать, а потом прибегнуть к матрицированию, что делалось от века в телевидении (вспомните все эти видиконы, суперортиконы и пр.).
И потом зачем уродоваться с XYZ или LMS, если потребитель как не понимал ни хрена, так и не будет понимать: ему что RAW RGB-, что LMS-данные -- он в любом случае понаделает глупостей и превратит изображение черт знает во что.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Сергей, я не вижу особой нужды в дальнейшем технологическом совершенствовании ЦФК по обсуждаемому параметру: вот, положим, изготовлена камера, дающая сумасшедше точную колориметрическую копию сцены, скажем CIE XYZ-копию. Что дальше? Дальше в силу вступает необходимость интерпретации этих данных в appearance со всеми вытекающими. На этом пути автоматика мало уже чем полезна (даже несмотря на CIECAM02) -- нужны знания и навыки корректора. Плюс к тому, никто не станет ограничиваться любованием полученным изображением только на экране с контрастом 1:1000000, а захотят печатать. Печать -- это неизбежный gamut mapping. В результате все наши усилия по достижению колориметрической точности сойдут на нет, утонут и растворятся в море глупостей и ошибок, которые поьзователь натворит на этом пути. Искажения будут столь велики, что некоторая трихроматическая неточность современных ЦФК -- это "исчезающе малый" недочет.
Поэтому основная проблема в просвещении потребителя, а не в изобретении новых вариантов регистрации и тем паче, не в повышении точности этой регистрации. Однако при такой логике рассуждений мы как "разработчики" новой прогрессивной ЦФК теряем потенциальный заработок. Но это уже совсем другая история. Нам всегда приходится балансировать между здравым смыслом, научной честностью и деньгами...
Фершильд прав -- но правота его бесплатна

 

[Andrey Frenkel]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Всем - привет. Приехал пару дней назад,только сейчас нашел время заглянуть на форум, а через час уезжать. Однако, кратко.

Вы все забываете, что с помощью камеры мы СОЗДАЕМ изображение. Реальная сцена совершенно неэквивалентна изображению. С реальной сцены мы можем получить бесчисленное множество различных (зачастую кардинально различных) изображений. Поэтому начинать необходимо не с определения: "Что такое ЦФК", а с определения: "Что такое изображение". Я предлагал Алексею вариант, хотя и не очень совершенный. (Прежде всего надо осознать, что никакого "ОБЪЕКТИВНОГО" изображения не существует, как бы это ни было неудобно для Сергея .)

Камера сначала СОЗДАЕТ ИЗОБРАЖЕНИЕ на матрице, а потом РЕГИСТРИРУЕТ СТИМУЛЫ этого вновь созданного изображения. Говорить о "стимулах реальной сцены" некорректно, это возможно только иногда, в частных случаях, о которых и нужно говорить как о частных случаях. Реальная же сцена создает некую "волновую картину" (совсем не уверен в том что это хороший термин), из которой может быть создан некий набор стимулов, именно этот набор стимулов и будет изображением. Зависеть этот набор будет от множества причин, и в немалой степени от предпочтений того, кто будет составлять этот набор.

Нужно отделить в ЦФК задачу создания изображения и задачу регистрации стимулов этого изображения.

Определение понятия изображения звучит примерно так: изображение - это набор зрительных стимулов вызывающих в сознании человека образ объектов
реального мира и отделенный от этих объектов в пространстве ( а часто и во времени). Определение плохонькое, но главное: создание изображения это прежде всего создание набора стимулов, а регистрация их - это уже второй вопрос.

С уважением, Андрей Френкель.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Андрей прав: сцена может выдавать бесконечное многообразие стимулов, и действиетльно с наших позиций представляет собой лишь волновую картину (wave figure). Но, говоря "сцена", мы имеем в виду (простите, за имение в виду -- грешен) первичное изображение сцены, образованное объективом камеры на сенсоре (Хант, 2004). Это первичное изображение сцены -- и есть комплект стимулов, а вернее говорить -- высокодифференциорованный сложный стимул, состоящий из множества мелких. Его и регистрируем трихроматическим путем.
Кстати говоря, это первичное изображение очень сходно с тем изображением, которое экспонирут сетчатку нашего глаза. Это изображение, ко всему прочему, обладает очень низким контрастом, едва доползающим до 2.2D, благодаря чему нет особой надобности в HDR. Это к слову.

 

[C.H.]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Андрей, спасибо за своевременную помощь. Попытался оформить кое-какие мысли, но после прочтения твоих замечаний понял, что надо переделывать. Алексей, спасибо за сотрудничество, возможно у нас получится в этот раз пройти дальше по пути взаимопонимания.
Вернусь в сеть часов через 8-10.

 

[Andrey Frenkel]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

из множества мелких. Его и регистрируем трихроматическим путем.
Кстати говоря, это первичное изображение очень сходно с тем изображением, которое экспонирут сетчатку нашего глаза.

Неправда Ваша! Или Ханта? Изображение проецируемое на сетчатку во сто крат хуже, чем то, что мы получем в фотоаппарате. Ведь наше зрение СКАНИРУЮЩАЯ система, и хорошее качество оптическая система человека дает только в самом центре. Это одна из очень серьезных и очень распространенных ошибочных препосылок, из которой потом, соответственно, следуют совершенно ошибочные выводы.
А.Ф.

P.S. надеюсь, вернусь через неделю.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

В соответствии с вашим замечанием можно сформулировать требование к объективам: СПП сменных объективов должны быть такими, чтобы результирующие СПК чувствительности сенсоров (включающие в себя влияние объектива, дополнительных фильтров, префильтров, микролинз и микрофильтров) удовлетворяли критерию Лютера-Ивеса с заданной степенью точности.

Разумеется. Но в реальной практике все немного иначе: СКП объективов принимается как данность, а результирующие спектральные чувствительности сенсоров подправляются фильтрами. Оптимум фиксируется в виде т.н спектрального произведения (spectral product).
Кстати, именно по этой причине попытки посадить лейковское стекло на кэноновскую тушку часто приводят к сильным цветоискажениям (при прочих преимуществах и прелестях немецкой оптики), правда, вполне поправимым при коррекции.

 

[Alexey Shadrin]

Ответ: ЦФК -- взгляд с новых позиций

Неправда Ваша! Или Ханта? Изображение проецируемое на сетчатку во сто крат хуже, чем то, что мы получем в фотоаппарате. Ведь наше зрение СКАНИРУЮЩАЯ система, и хорошее качество оптическая система человека дает только в самом центре. Это одна из очень серьезных и очень распространенных ошибочных препосылок, из которой потом, соответственно, следуют совершенно ошибочные выводы.

Одна из самых распространенных ошибок озвучена в приведенной цитате: да, высокое качество изображения на сетчатке только в центре. Но оно постоянно меняется благодаря саккадам и тремору глазного яблока. В итоге, собирается полноценное изображение. Разница заключена лишь в том, что в зрительной системе полноценное изображение разнесено по временному домену, а в камере оно вне времени и сразу экспонирует весь сенсор. В контексте данного разговора временнАя составляющая не играет роли, как не играет она роли, когда ты собираешь панораму из десятка снимков, выполненных при постоянном освещении.