Восприятие человека при смешивании цветов

То, что вы видите на своем экране, немного отличается от того, что я вижу на своем экране. Если я сяду достаточно далеко от экрана (Apple CinemaDisplay 30 дюймов, откалиброван в sRGB, гамма 2.2), то первый образец будет выглядеть ровным серым. Это более светлый серый, чем второй образец, который определенно воспринимается как темнее, но он все еще серый, а не зеленый.Светло-серый больше около 192 192 192, чем 128 128 128.

Во-первых, вполне вероятно, что калибровка цвета вашего экрана отключена, если вы видите зеленый, а не серый, сидя на расстоянии. Человеческий глаз должен в конечном итоге размыть и иным образом усреднить синие и желтые пиксели до серых, потому что на самом деле это красные, зеленые и синие субпиксели, излучающие свет, и в соотношении, в котором они излучают этот свет, все три компонента субпикселя должны излучать примерно одинаково. количество.

Причина, по которой мы воспринимаем их по-разному, сводится к частоте дискретизации и природе человеческого глаза. Сине-желтый клетчатый образец скудно заполнен необходимыми цветовыми подкомпонентами... расстояние позволяет более ярким и ярким желтым пикселям подавлять менее мощные синие пиксели (общее значение 510 против 255). Хотя здесь играет роль и другое. Человеческий глаз воспринимает цвет по двум осям... оси синего/желтого и оси зеленого/пурпурного:

Если бы каждый из ваших пикселей на изображении шахматной доски излучал все три цвета (R, G и B), то мы фактически получили бы плотный результат яркости и увидели бы правильные 128 128 128 оттенков серого. Это именно то, что делает ваш второй образец цвета. Однако из-за редкого интервала между субпикселями мы получаем что-то большее в соответствии с линиями R + GB и просто B (или, точнее, с точки зрения реакции глаз, -B). На приведенном выше изображении отсутствовала стадия R+BG.

Есть еще один побочный эффект нашей осевой стадии видения-противника, который приводит к понятию «невозможных цветов» , неспособности ощущать одни и те же отчетливые цвета в одном и том же физическом месте в одно и то же время. Мы можем видеть либо синий, либо желтый, но не оба одновременно в одном и том же месте. Вот небольшой тест:

Позвольте своим глазам пересекаться достаточно, чтобы синий и желтый образцы точно накладывались друг на друга, и сфокусируйтесь на кресте в центре. Вы заметите, что не видите зеленый... ваши глаза в конечном итоге будут колебаться между синим и желтым, иногда быстрее, иногда медленнее, поскольку ваши глаза реагируют на входные стимулы, с которыми они не могут справиться. Это связано с фактической кривой отклика наших глаз:

Наши глаза на самом деле не могут воспроизвести зеленый цвет из пространственно перекрывающихся, но в остальном различных образцов желтого и синего (это невозможно с биологической точки зрения). Синий и желтый могут создавать зеленый цвет при смешивании, и наши глаза могут видеть этот зеленый цвет, однако это происходит потому, что на самом деле мы воспринимаем свет в более зеленой части спектра видимого света... желтая и синяя краски, смешанные вместе, дают другой цвет света. будучи отраженным, это не то же самое, что происходит с тестом «невозможные цвета» выше. Пространственно наши глаза усредняют разреженный цвет в какой-то форме отклика яркости. Однако, поскольку фактический свет, достигающий наших глаз, полностью попадает на стадию обработки оппонента R + GB (у вас есть либо R + G, либо -B, но не оба), на самом деле мы все еще воспринимали РАЗДЕЛЬНУЮ информацию о цвете., отчетливый желтый и отчетливый синий, вместо той же плотности информации о цвете, которая существует во втором образце. Это позволяет решить проблему борьбы с цветом, которая возникает в цветовом тесте выше... мы не можем на самом деле смешивать синий и желтый (которые, когда мы удаляемся достаточно далеко от экрана, фактически пространственно находятся в одних и тех же местах) в зеленый или серый. Отсюда причина, по которой мы видим более светлый 192 192 192 серый, а не более темный 128 128 128 серый.

Теперь, когда природа цветового отклика в человеческом глазу устранена, перейдем к вопросу о цветовых моделях.

Существует множество цветовых моделей. Существуют цветовые модели, которые моделируют цвет для самых разных целей, которые подходят для широкого спектра использования цвета. Существуют ваши аддитивные модели (т.е. RGB), субтрактивные модели (т.е. CMY), ваши радиальные/математические модели (т.е. HSV, HSB, HSL) и ваши модели восприятия (т.е. L a b*).

У нас есть множество цветовых моделей, потому что каждая из них позволяет нам РАБОТАТЬ С цветом способами, подходящими для разных задач. Когда строили компьютерные экраны сенсоров камеры, проще работать с моделью RGB. При анализе цвета чисто математическим способом легче работать с математическими, радиальными или трехмерными моделями. Когда дело доходит до моделирования цвета таким образом, который имитирует человеческое восприятие, модели восприятия работают лучше всего. Некоторые из этих моделей являются линейными, некоторые являются (или могут быть) нелинейными. Нелинейные модели полезны, поскольку они позволяют нам сопоставить математику с кривой отклика любого оборудования или концептуального процесса, с которым мы работали (например, экраны компьютеров имеют гамма-кривую).

Для точного моделирования цвета с точки зрения восприятия вам, в конечном счете, потребуется преобразовать ваш цвет в пространство L a b* (сокращенно Lab). Лабораторное пространство основано на работе с цветовой моделью CIE, которая была проведена в 30-х и 60-х годах. CIE LAB — это модель, которая описывает видимую цветовую гамму и смоделирована таким образом, чтобы преобразования и сравнения цветов были точны для восприятия (в определенных разумных пределах... и существует несколько цветовых моделей CIE, каждая из которых работает немного по-своему. Обычно CIE1931 является наиболее часто используемой моделью .)

Можно преобразовать цвет из RGB в Lab. Существует множество различных подходов, и я не буду вдаваться в них здесь. Однако, несмотря на то, что CIELab моделирует гамму человеческого зрения, это не обязательно приведет к тому же результату, что и человеческое зрение, если вы выполните что-то вроде размытия по Гауссу или базового процесса медианного усреднения в пространстве Lab. Лаборатория ДЕЙСТВИТЕЛЬНО работает с двухосевой моделью (синий/желтый и зеленый/пурпурный), однако процесс оппонента — это то, что вам, вероятно, потребуется встроить в любой алгоритм усреднения, чтобы получить тот же результат, что и человеческий глаз.