OSA-UCS

W kolorymetrii OSA -UCS (Optical Society of America Uniform Color Space) to przestrzeń kolorów opublikowana po raz pierwszy w 1947 roku i opracowana przez Komitet ds. Jednolitych Skal Kolorów Amerykańskiego Towarzystwa Optycznego . Wcześniej utworzone systemy kolejności kolorów, takie jak system kolorów Munsella , nie odzwierciedlały percepcyjnej jednolitości we wszystkich kierunkach. Komitet zdecydował, że w celu dokładnego odwzorowania jednolitych różnic kolorów w każdym kierunku konieczne będzie zastosowanie nowego kształtu trójwymiarowej geometrii kartezjańskiej .

Historia i rozwój

Rozwój OSA-UCS trwał wiele lat, od 1947 do 1977 roku. Niedługo po opracowaniu pierwszego matematycznego modelu kolorów przez CIE , David MacAdam wykazał, że podczas wybierania koloru na diagramie chromatyczności CIE , nie można zagwarantować, że kolory o tej samej postrzeganej różnicy kolorów wokół tego koloru znajdują się w tej samej odległości między kolorami w odniesieniu do koloru odniesienia. Mówiąc prościej, odległość euklidesowa między dowolnymi dwoma kolorami na diagramie chromatyczności nie może być używana jako jednolita miara postrzeganej różnicy kolorów. Natychmiast po tym odkryciu rozpoczęto prace nad stworzeniem przestrzeni, która zachowywałaby się jednakowo we wszystkich kierunkach różnicy kolorów.

Zaczynając od próbki 59 kolorowych płytek o niejednolitych różnicach kolorystycznych, OSA poprosiła 72 obserwatorów o ocenę różnic kolorystycznych między różnymi próbnymi płytkami. Na podstawie zebranych danych opracowano formuły i zdefiniowano parametry w celu stworzenia nowej jednolitej przestrzeni barw. Wybrali referencyjnego obserwatora 10 stopni i oświetlacz D65, aby scharakteryzować jednolitą przestrzeń i neutralne szare tło o współczynniku odbicia 30%. Ostatecznie wyprodukowano 558 próbek kolorów - 424 w pełnym tonie i 54 w pół tonie - i rozprowadzono je przez OSA.

Projekt

Geometria

sześcienny ośmiościan .

Idealną kolorową bryłą z punktami w równej odległości od punktu środkowego jest kula - jednak zbioru kul nie można upakować w celu utworzenia większej bryły bez przerw. Geometria, którą ostatecznie wybrało OSA, to siatka romboedryczna oparta na ośmiościanie sześciennym . Każdy z 12 wierzchołków tej bryły znajduje się w równej odległości od środka, jak również od każdego z sąsiadów. Ostatnim krokiem do ukończenia tej geometrii było ponowne przeskalowanie pionowej osi L, w celu uzyskania współrzędnych całkowitych dla opisu kolorów. Zachowana jest jednolitość odległości kolorów, ponieważ skalowane są tylko wymiary osi, a skalowanie jest uwzględniane we wzorze na odległość kolorów.

Wartości współrzędnych

Trzy prostopadłe wymiary OSA-UCS to wymiar jasności L , wymiar jaune j (wymiar przeciwnika żółto/niebieskiego ) i wymiar zieleni g (wymiar przeciwnika zielono/czerwony ).

Lekkość (L)

Skala jasności bryły koloru OSA-UCS waha się w pionie od około -10 do 8. Jasność UCS równa 0 odpowiada 30% odblaskowej neutralnej szarości tła wybranej dla ich próbek, podczas gdy jaśniejsze odcienie mają wartości dodatnie, a ciemniejsze odcienie - wartości ujemne.

Jaune (j)

Jaune wymiar bryły koloru OSA-UCS biegnie poziomo i prostopadle do wymiaru L. Jest to żółto-niebieski wymiar chromatyczny, wahający się od wartości dodatnich, które wydają się bardziej żółtawe, do wartości ujemnych, które wydają się bardziej niebieskawe. Wartość j równa 0 leży wzdłuż osi neutralnej.

Zielony (g)

Zielony wymiar OSA-UCS biegnie poziomo prostopadle do obu wymiarów L i j . Ta zielono-czerwona oś chromatyczna waha się od bardziej zielonkawych wartości dodatnich do bardziej różowawych wartości ujemnych. Ponownie, g równa 0 leży wzdłuż osi neutralnej (L).

Grupy kolorów

Strukturę sześciennego ośmiościanu kolorowej bryły OSA-UCS można geometrycznie podzielić na 9 płaszczyzn, zwanych płaszczyznami rozszczepienia . Te 9 płaszczyzn rozszczepienia jest zdefiniowanych jako:

• L - Płaszczyzna o stałej L (jasności) biegnąca prostopadle do osi L, gdzie j i g mogą przyjmować dowolne wartości.
• j - Płaszczyzna o stałej j (żółto-niebieska) biegnąca prostopadle do osi j, gdzie L i g mogą przyjmować dowolne wartości.
• g - Płaszczyzna o stałej g (czerwono-zielona) biegnąca prostopadle do osi g, gdzie L i j mogą przyjmować dowolne wartości.
• L+j — płaszczyzna o stałej L+j, która biegnie równolegle do osi g, pod kątem 35° od osi L i 55° od osi j.
• L−j - Płaszczyzna o stałej Lj, która biegnie równolegle do osi g, pod kątem 35° od osi L i 55° od osi j.
• L+g - Płaszczyzna o stałej L+g, która biegnie równolegle do osi j, pod kątem 35° od osi L i 55° od osi g.
• L−g - Płaszczyzna o stałej Lg, która biegnie równolegle do osi g, pod kątem 35° od osi L i 55° od osi g.
• j+g — płaszczyzna o stałej j+g biegnąca równolegle do osi L pod kątem 45° do osi j i g.
• j−g - Płaszczyzna o stałej jg, która biegnie równolegle do osi L, pod kątem 45° do osi j i g.

Różnica barw

Różnica kolorów OSA-UCS jest definiowana przez prostą odległość euklidesową między dwoma kolorami w przestrzeni kolorów, która uwzględnia skalowanie wykonane na osi L. Wzór użyty do obliczenia różnicy kolorów między kolorem 1 i 2 jest następujący:

${\ Displaystyle \ Delta UCS = {\ sqrt {({\ sqrt {2}} L_ {2} - {\ sqrt {2}} L_ {1}) ^ {2} + (j_ {2} -j_ {1 })^{2}+(g_{2}-g_{1})^{2}}}={\sqrt {2\Delta L^{2}+\Delta j^{2}+\Delta g^ {2}}}}$

Ze względu na konstrukcję systemu różnica kolorów między dwoma sąsiadami w przestrzeni kolorów OSA-UCS wynosi zawsze 2. Małe różnice kolorów można dokładnie obliczyć za pomocą tego wzoru. Większe różnice kolorów wymagają jednak nieliniowej korekty dla dokładności.

Transformacje kolorów

CIEXYZ do OSA-UCS

Aby przeprowadzić konwersję analityczną z wartości CIEXYZ na OSA-UCS, należy wykonać następujące kroki. Najpierw należy obliczyć współczynnik reprezentujący efekt Helmholtza-Kohlrauscha ze współrzędnych chromatyczności x i y :

${2} -4.276xy-1.3744x-2.5643y + 1,8103 }$

Następnie określ zmodyfikowany współczynnik odbicia światła:

${\ Displaystyle Y_ {0} = K * Y}$

Następnie oblicz współczynnik modyfikacji jasności i nasycenia barwy :

$} + 0,042 (Y_ {0} -30) ^ {1/3})}$ (podane jako w oryginalnym artykule) $L$

${\ Displaystyle L '= 5,9 (Y_ {0} ^ {1/3} - {\ Frac {2} {3}$

$\ Displaystyle L = { \frac {1}{\sqrt {2}}}(L'-14.3993)}$

${\ Displaystyle C = {\ Frac {L'} {5,9 (Y_ { 0}^{1/3}-{\frac {2}{3}})}}=1+{\frac {0,042(Y_{0}-30)^{1/3}}{Y_{0} ^{1/3}-{\frac {2}{3}}}}}$

Przekonwertuj wartości XYZ na RGB za pomocą liniowej transformacji macierzy:

${\ Displaystyle {\ rozpocząć {bmatrix} R \ \ G \ \ B \ koniec {bmatrix}} = {\ begin{bmatrix}0,7990&0,4194&-0,1648\\-0,4493&1,3265&0,0927\\-0,1149&0,3394&0,7170\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}X\\Y\\Z\end{ bmacierz}}}$

Na koniec oblicz a i b :

${\ Displaystyle a = -13,7 R ^ {1/3} + 17,7 G ^ {1/3} -4B ^ {1/3 }}$

$^ {$

i pomnóż je przez C , aby otrzymać OSA-UCS g i j :

$g = C * a}$

${\ Displaystyle j = C * b}$

OSA-UCS do CIEXYZ

Chociaż nie istnieje żadna konwersja w postaci zamkniętej z OSA-UCS na CIEXYZ , napisano solwery numeryczne, w tym jeden oparty na metodzie Newtona-Raphsona , a drugi oparty na sztucznej sieci neuronowej .

Zobacz też

• Kolorystyka
• Towarzystwo Optyczne
• CIEXYZ
• CIELAB
• CIELUV
• Davida MacAdama