Яркость HSL против чувствительности глаз

Нет, ось L в цветовом пространстве HSL на самом деле не соответствует яркости , воспринимаемой человеческим глазом, за исключением самого грубого смысла, что для заданных значений компонентов H и S увеличение L приводит к увеличению воспринимаемой яркости. .

Компонент L стандартного цветового пространства HSL просто вычисляется как среднее значение самого низкого и самого высокого компонента RGB цвета (в зависимости от используемого цветового пространства RGB ):

Одно только это определение должно сделать очевидным, что значение L не может соответствовать воспринимаемой яркости, поскольку оно полностью игнорирует средний из трех каналов RGB. Таким образом, цвет ( R =0, G =0, B =1), т.е. чистый$\color{#0000ff}{\rm blue}$, имеет точно такое же значение L (0,5), что и цвет ( R =0, G =1, B =1), т.е.$\color{#00ffff}{\rm cyan}$, но с первого взгляда видно, что последний цвет визуально намного ярче.

Действительно, цветовое пространство HSL даже не пытается соответствовать воспринимаемой яркости цветов; скорее, определение L - канала выбрано потому, что оно имеет удобную функцию, заключающуюся в том, что оно отображает черный цвет в L = 0, белый — в L = 1 и все шесть максимально насыщенных чистых цветов RGB (красный, желтый, зеленый, голубой, синий). и пурпурный), несмотря на их большие различия в восприятии светлоты, до L = 0,5.

Гораздо лучшим приближением к воспринимаемой яркости цвета является яркость Y ', которая определяется как средневзвешенное значение каналов RGB. Точные веса зависят от определения и используемого цветового пространства RGB, но общий выбор (из Рекомендации МСЭ-R 709 ) таков:

Веса выбраны для учета различной воспринимаемой легкости различных основных цветов RGB. Поразительной особенностью является то, что только на зеленый компонент приходится более 70% яркости, что почти в десять раз больше, чем на синий компонент. Но визуальное сравнение$\color{#0000ff}{\rm 100\%\ blue}$с$\color{#00ff00}{\rm 100\%\ green}$действительно ясно подтверждает, что этот выбор весов оправдан: чистый зеленый кажется намного ярче синего и почти таким же ярким, как голубой (который является их суммой) выше.

Однако определение яркости по-прежнему игнорирует нелинейность как стандартных цветовых пространств RGB (таких как sRGB ), так и человеческого глаза. Хотя эти два эффекта частично компенсируют друг друга, позволяя использовать яркость в качестве разумного приближения к воспринимаемой яркости, для получения действительно точных результатов их необходимо учитывать. Это включает в себя несколько шагов:

1. Преобразуйте цвет RGB в линейное цветовое пространство. Для sRGB можно использовать следующую формулу :$R_L = f(R), G_L = f(G), B_L = f(B)$, куда:

   $$f(C) = \begin{cases}C / 12.92 & \text{if } 0 \le C \le 0.04045 \\ ((C + 0.055) / 1.055)^{2.4} & \text{if } 0.04045 < C \le 1 \end{cases}$$ (Здесь,$R$,$G$а также$B$— значения компонента sRGB, а$R_L$,$G_L$а также$B_L$линейные, оба масштабированные в диапазоне от 0,0 до 1,0.) В качестве альтернативы, очень близкое приближение к приведенной выше формуле дается простым гамма-расширением с$\gamma = 2.2$:$f(C) = C^{2.2}$.

2. Рассчитайте относительную яркость как средневзвешенное значение линейного компонента RGB:

   $$Y = 0.2126\, R_L + 0.7152\, G_L + 0.0722\, B_L$$ (Веса точно такие же, как и для приведенной выше формулы яркости, потому что они берутся оттуда; расчет яркости просто слепо применяет их к гамма-сжатым значениям RGB.)

3. Преобразуйте значение относительной яркости в приближенное значение воспринимаемой яркости, используя что-то вроде формулы CIELAB :$\ell^* = 1.16\, g(Y) - 0.16$, куда:

   $$g(Y) = \begin{cases} \tfrac13 \left(\tfrac{29}{6}\right)^2 Y + \tfrac{4}{29} & \text{if } 0 \le Y \le \left(\tfrac{6}{29}\right)^3\\ Y^{1/3} & \text{otherwise} \end{cases}$$ (Примечание: в стандарте CIELAB$L^*$значение находится в диапазоне от 0 до 100, но ради согласованности в приведенной выше формуле я решил определить$\ell^* = L^* / 100$, так что его диапазон также составляет от 0 до 1.)