Уровни соответствия сенсоров критерию Лютера-Айвса (Luther-Ives)

mihas

Топикстартер
12 лет на форуме
Сообщения
2 866
Оценка реакций
1 658
Когда-то давно поднимался вопрос расчета уровня соответствия спектральных характеристик или CMF сенсоров фотокамер критерию Лютера-Айвса (встречается так же как Maxwell-Ives criterion и Luther condition). Ответа на вопросы, как посчитать соответствие, и имеет ли оное градации, или только значения true и false, тогда получено не было.
Суть критерия оценки такова, что спектральные характеристики сенсоров могут быть равны CMF человеческого глаза или могут быть равны при линейном коэффициенте умножения кривой спектральной чувствительности сенсора (т.н. "линейная комбинация").
Собственно исходя из этого я и посчитал уровни соответствия этой самой линейной комбинации - чем нелинейней коэффициент умножения - тем хуже сенсор. Представим графически: три кривых, из которых розовая - спектральная чувствительность человеческого глаза в синей области, зеленоватая кривая - идеальный синий сенсор (коэффициент умножения для всех длин волн одинаковый) и синеватая кривая - очень плохой сенсор (коэффициенты умножения для разных длин волн максимально разнятся). То есть розовая кривая может быть получена умножением зеленоватой кривой на единый линейный коэффициент на всех длинах волн, а синеватую кривую загнать в розовую невозможно с помощью линейного коэффициента умножения.
CMF_good_bad.PNG
В процессе расчета встал вопрос о нормировке, сделал ее в процентах, где максимальное значение 100% приравнено к функции стандартного двухградусного наблюдателя CIE. С наихудшим результатом вопрос отсался открытым. Поначалу я планировал, что виртуальный линейный сенсор будет наихудшим, однако среди реальных сенсоров камер оказались результаты еще хуже. Таким образом, когда будет больше информации о разных камерах (пока мне известно 27 облученных монохроматором сенсора) - возможно нормировка худшего результата будет уточнена, сейчас она приравнена приблизительно к 10-12 процентам для трех самых худших RGB-сенсоров из мне известных.
Работает функция Luther-Ives в спектральном калькуляторе:
Luther_Ives.PNG
Данные о спектральных характеристиках сенсоров оформлены в стандартный CGATS текстовый файл и могут быть легко дополнены новыми данными (поделитесь, если у вас есть такие данные).
По результату выходит следующая картина: огромный разрыв между самыми лучшими сенсорами и CMF стандартного наблюдателя CIE (1931). То есть 60% уровень соответствия критерию - можно сказать рекорд:
Код:
Уровни соответствия критерию Лютера-Айвса, 
вычисленные по спектральным характеристикам СMF сенсора. 
Результат представлен в процентах соответствия критерию 
отдельно по каждому сенсору: 

id    name    r    g    b
0    Canon1D_Mark_III    20    18    49
1    Canon5D_Mark_II    16    43    42
2    Canon20D    33    35    35
3    Canon40D    14    40    35
4    Canon50D    30    37    38
5    Canon60D    20    37    41
6    Canon300D    42    30    50
7    Canon500D    30    46    38
8    Canon600D    22    41    38
9    Hasselblad    36    23    38
10    Nikon3dx    47    25    44
11    NikonD3    51    25    42
12    NikonD40    32    13    60
13    NikonD50    31    11    62
14    NikonD80    47    27    53
15    NikonD90    50    26    42
16    NikonD200    51    30    54
17    NikonD300s    55    32    45
18    NikonD700    49    30    43
19    NikonD5100    46    38    29
20    NokiaN900    11    63    38
21    Olympus_EPL2    26    38    18
22    PentaxK5    51    43    45
23    PentaxQ    47    59    39
24    Phase_One    62    29    39
25    PointGreyGrasshopper    33    50    43
26    PointGreyGrasshopper2    25    22    12
27    Sony_Nex5N    49    36    48
28    LinearSensor    47    31    32
29    ObserverCIE2    100    100    100

Вычисления произведены спектральным калькулятором 
на сайте: https://cielab.xyz/spectralcalc.php
Дата:    "7/5/2018"    Время:    22:25:13
Данные по CMF сенсоров предоставлены: 
https://cielab.xyz/spectralcalc/CMF_AllknownCameras_400_720_10.txt
P.S. Если спектральный калькулятор долго грузится - это не вина хостинга и сайта. Усилиями цензуры связность интернета нарушена в топорной борьбе с Телеграм, отсылки страниц к гугловским сервисам перевода, аналитики и рекламы могут теперь сильно тормозить у некоторых провайдеров.
 

TRANTOR

Son of a Gun
12 лет на форуме
Сообщения
4 344
Оценка реакций
2 807
Прежде чем подобное считать, нужно, для начала, привести точку белого к одному знаменателю. Напомню, что у XYZ она E, а у каждого сенсора вообще своя. Уже нельзя сравнивать спектральные отклики "в лоб".

Далее, после приведения к, например, стандартному D50, т.е. построения для каждого сенсора своей матрицы, можно начать оценивать расхождения. Например, разбить цветовое тело на области и посчитать степень отдаления каждой от "идеала" (dE2K). Чтобы разбить на равномерные области с точки зрения восприятия, нужно знать и задать исходные спектры центральных "точек" в этих областях. Как это сделать для полного охвата, вопрос.
 

mihas

Топикстартер
12 лет на форуме
Сообщения
2 866
Оценка реакций
1 658
А интересно, попробую привести к одной точке белого! Я 3 дня задавал вопросы прежде чем считать - наконец хоть ответ получил!-)
Верно ли, что единая белая точка достигается при умножении каждой из трех кривых на некую величину - разную для каждой камеры?
 
Последнее редактирование:

TRANTOR

Son of a Gun
12 лет на форуме
Сообщения
4 344
Оценка реакций
2 807
Точка белого ерунда, последний вопрос самый важный. Он не имеет решения, т.к. из трехмерных координат единственные (совпадающие) многомерные не получить.

Так же, перед этим всем придется построить "своего" Мансела, в полный охват зрительной системы, изобрести свое равноконтрастное пространство. Мансел, как известно, границ охвата не достигает, поскольку он на отражение.
 

TRANTOR

Son of a Gun
12 лет на форуме
Сообщения
4 344
Оценка реакций
2 807
Да, и на UPLab уповать не стОит, он не покрывает весь охват, который выходит за рамки +-127ab.
 

mihas

Топикстартер
12 лет на форуме
Сообщения
2 866
Оценка реакций
1 658
Хорошо, давай есть слона постепенно. Ты указываешь:
нужно, для начала, привести точку белого к одному знаменателю. Уже нельзя сравнивать спектральные отклики "в лоб".
Это не так.
Можно.
Для простоты представил расчеты в Excel - все то же самое, что в скрипте, только на всем понятном языке майкрософтовских таблиц:
К теме Лютера-Айвса Excel
LutherExcel.PNG
Вывод: приводить сенсоры к единой белой точке не обязательно для оценки уровня нелинейности коэффициента умножения кривых.

Далее, после приведения к, например, стандартному D50, т.е. построения для каждого сенсора своей матрицы, можно начать оценивать расхождения.
Иначе говоря ты хочешь перейти в колориметрию. Можно поинтересоваться - а зачем? Если формулировка критерия всего-лишь говорит о спектральной чувствительности?
 

atutubalin

12 лет на форуме
Сообщения
411
Оценка реакций
37
(вспомнился пароль).

Вы исходите из того, что матрица "преобразования из RAW в глаз" - диагональная, верно я понял?
 

TRANTOR

Son of a Gun
12 лет на форуме
Сообщения
4 344
Оценка реакций
2 807

atutubalin

12 лет на форуме
Сообщения
411
Оценка реакций
37
Да с колориметрией не лучше в чистом виде: ну мы можем посчитать dE по какому-то набору цветов, взять среднее или максимум, отранжировать.
Для другого набора цветов - оно отранжируется иначе (в общем случае).

Мы же эту булочку жевали вот ровно 6 лет назад: "... лучше соответствует критерию Лютера-Айвса"
 

TRANTOR

Son of a Gun
12 лет на форуме
Сообщения
4 344
Оценка реакций
2 807
по какому-то набору цветов
Не по какому-то набору цветов, а
разбить цветовое тело на области и посчитать степень отдаления каждой от "идеала" (dE2K).
"Области" соответствуют JND. По сути, это метамерные множества зрительной системы. Да, это не кубы или сферы, будет непросто. У сенсоров камер они окажутся другими, разумеется. Размеры, форма, местоположение итд. Степень несоответствия по этим параметрам можно включить в критерий (не)соответствия Л-А. Т.е. не только dE как расстояния центров, а все остальное тоже. Иначе было бы слишком банально.
 

atutubalin

12 лет на форуме
Сообщения
411
Оценка реакций
37
Ну то есть вы хотите не по "какому-то набору цветов", а "по вообще всем различимым цветам".
Это приводит задачу к понятной (хотя и к весьма объемной: минимизация невязок при расчете профиля по нескольким десяткам самплов занимает заметное компьютерное время, а в вашем варианте речь идет, по порядку величины, о миллионе самплов /я могу ошибаться на ~порядок в любую сторону, но в любом случае эта задача сильно объемнее, чем несколько десятков самплов/).

Тем не менее, вопрос заданный 6 лет назад остается: очевидно, что не все различимые цвета равнозначны. В реальной практике есть важные цвета (ну к примеру скинтоны или нейтрали) и менее важные (например, оттенки фиолетового).

Опять же, тогда же, 6 лет назад, я приводил очевидный пример: если мы срежем нанометров 20 чувствительности в фиолетовой области, это приведет к чудовищным невязкам для всех "фиолетовых" цветов, а в реальной жизни - насрать.

недописал..., дописываю

Анализ "формы, размера, местоположения" для ~миллиона попарных самплов - формулировка не имеющая смысла без описующей эти явления (форму, размер, местоположение) числом.

Результат анализа пары камер - должен быть парой чисел (степенью соответствия Л-А), иначе вся задача теряет смысл.
 
Последнее редактирование:

atutubalin

12 лет на форуме
Сообщения
411
Оценка реакций
37
(не дает отредактировать, 5 минут прошло), поэтому отдельным сообщением

1) формулировка не имеющая смысла без описующей => формулировка не имеющая смысла без формулы, описующей....

2) Добавка:
Договориться о том, как мы взвешиваем несколько миллионов пар dE несложно, если все пары равнозначны (среднее, медиана, максимум, как-то так).
Если пары неравнозначны (скинтоны важнее фиолетовых) - нужно договориться еще о формуле назначения весов парам (то, на чем обсуждение кончилось 6 лет назад). Наверное, у цветовой науки есть ответ (но я его не знаю).

Характеризовать "формы, размеры, местоположения" - на моем уровне владения цветовой наукой, это все больше похоже на алхимию (или нумерологию), насколько я знаю (могу ошибаться), наука в эти места не совалась.
 

TRANTOR

Son of a Gun
12 лет на форуме
Сообщения
4 344
Оценка реакций
2 807
не по "какому-то набору цветов", а "по вообще всем различимым цветам".
Именно так. Иначе смысла нет.
не все различимые цвета равнозначны
С художественной и эстетической точек зрения, да. Но мы же не про эстетику?
без описующей эти явления
Данные критерии еще предстоит разработать. Не факт, что все они будут важны, что-то можно отбросить в процессе экспериментов. А что-то наоборот - добавить.
должен быть парой чисел
Общую статистику наводить можно, когда есть данные сравнения. До этого пока еще очень далеко.
 

TRANTOR

Son of a Gun
12 лет на форуме
Сообщения
4 344
Оценка реакций
2 807
скинтоны важнее фиолетовых
Кому важнее? Это здесь зачем?
нужно договориться еще о формуле назначения весов парам
Сначала бы посчитать пары. До этого еще очень далеко.
наука в эти места не совалась
Да.
 

atutubalin

12 лет на форуме
Сообщения
411
Оценка реакций
37
Мы, конечно, не про эстетику, а про практическую применимость:
а) для выбора камеры
б) для оценки камерных профилей (это же та же самая метрика)

С этих практических сторон зрения, взвешивать различные цвета по-разному конечно же надо. А без взвешивания - достаточно бестолковое занятие получается (с учетом объема работы)
 

atutubalin

12 лет на форуме
Сообщения
411
Оценка реакций
37
Кому важнее? Это здесь зачем?
Практикующему фотографу важнее же. Абстрактные упражнения - ну не менее абстрактны, чем (критикуемое мной 6 лет назад) утверждение "материал/камера А лучше соответствует критерию Л-А, чем материал/камера Б"
 

TRANTOR

Son of a Gun
12 лет на форуме
Сообщения
4 344
Оценка реакций
2 807
Практикующему фотографу важнее же
Кому конкретно? Вам? Мне? Еще 10 другим людям? У каждого свое мнение на счет важности будет. Как это измерить? Не метрология получится, а социология.

Абстрактные упражнения
Так оно и есть абстрактное. Практический вывод уже давно имеется: сенсоры доступных в продаже камер не соответствуют критерию Л-А. Все.

Ну будет, в итоге, циферка соответствия и что? Кому-то понравится, а кому-то скинтоны не угодят, не смотря на хорошую циферку. Конкретной пользы от данных "приседаний" нет. Чисто академическое упражнение.
 

atutubalin

12 лет на форуме
Сообщения
411
Оценка реакций
37
Кому конкретно? Вам? Мне? Еще 10 другим людям? У каждого свое мнение на счет важности будет. Как это измерить? Не метрология получится, а социология.
Вообще-то, именно в этом месте и должна появиться цветовая наука и сказать свое веское слово.
То что скинтоны/нейтрали важнее фиолетовых (потому что, например, фиолетовые и не напечатать) - очевидно.

Какая должна быть взвешивающая функция - вопрос к цветовой науке, но то что фиолетовые должны быть взвешены с небольшим весом ("для фотографии общего назначения) - не менее очевидно.

Важен ли вообще критерий Л-А - ну тоже вопрос. На практике - ни один реально используемый в фотографической практике прибор ему не соответствует (по очевидным же причинам, в треде 6-летней давности я ссылался на одну из статей с обоснованием) - потому что решили что шумы (их понижение) важнее критерия Л-А.
 

mihas

Топикстартер
12 лет на форуме
Сообщения
2 866
Оценка реакций
1 658
Интересная дискуссия развернулась!
Важен ли вообще критерий Л-А - ну тоже вопрос.
Вот и меня он мучает. У Ханта в "Цветовоспроизведении" в оригинале нет ни единого упоминания ни про Лютера ни про Айвса, но переводчик на русский отсылает изучать вопрос именно к этой книге. Парадокс.
@TRANTOR, То что имеется вывод, что ни одна камера не соответствует - я не знал, спасибо. Ну мои расчеты это подтверждают косвенно. На каких расчетах основан ваш вывод - напишите, мне они тоже интересны.
Я наверное не против идеи задействовать мощную колориметрию и считать дельты между метамерами и так далее, но какое это все имеет отношение к самому критерию? В критерии нет ни про какие матрицы, метамеры и прочие важные вещи, там говорится о том или ином несоответствии кривых, зачем за них додумывать новые сущности? Написано про кривые - я и посчитал про кривые. Формально расчеты в экселе легко читаемы если яваскрипт читать затруднительно. Если по "линейной комбинации" есть иное мнение - формализуйте в виде формулы в эксель, как я это сделал, просчитаем, проверим.
 

atutubalin

12 лет на форуме
Сообщения
411
Оценка реакций
37
Вот и меня он мучает. У Ханта в "Цветовоспроизведении" в оригинале нет ни единого упоминания ни про Лютера ни про Айвса, но переводчик на русский отсылает изучать вопрос именно к этой книге. Парадокс.
Вы знаете, вот 6 лет назад в той теме я этим вопросом "что такое лучше соответствует" подкалывал именно переводчика. Потому что этой фразой он регулярно пользовался. Переводчик пришел, объяснить не смог.

В реальной практике "цветозахватывающих устройств" - не используется (даже вот новомодный Трихроматик - это шаг ровно в противоположную сторону от Л-А)

Что касается "линейной комбинации", то вы же по сути предлагаете от одномерной регрессии (где метрика не очень важна) перейти к многомерной, а там без метрики правильной (кою мы и обсуждаем выше) ловить особо нечего.