Эллипс МакАдама
Диаграмма области цветности

В исследовании цветового зрения эллипс Макадама представляет собой примерно область на диаграмме цветности , которая содержит все цвета, которые неразличимы для обычного человеческого глаза от цвета в центре эллипса. В частности, это стандартное отклонение ряда экспериментальных цветовых соответствий к центральному цвету. Предполагая двумерное нормальное распределение этих точек соответствия, эллипс Макадама, таким образом , содержит около 39% точек соответствия цвета. Эллипс Макадама 2X будет содержать около 86% точек соответствия, а эллипс Макадама 3X будет содержать около 99% точек соответствия. Едва заметные различия цветности обычно принимаются за эллипс Макадама 3X. [1] Стандартное отклонение Цветовое соответствие в светодиодном освещении использует отклонения относительно эллипсов Макадама для описания точности цвета источника света. [2]

Эллипсы МакАдама для одного из участников теста МакАдама, Перли Г. Наттинга (наблюдатель «PGN»), нанесенные на диаграмму цветности CIE 1931 xy. Эллипсы в десять раз больше их реального размера, как показано в статье МакАдама [1] .

История

При изучении восприятия цвета важно разработать метод определения конкретного цвета , чтобы его можно было отличить от всех других цветов. Было обнаружено, что для определения конкретного цвета необходимы три величины. Относительные количества красного, зеленого и синего в цвете будут служить для полного определения этого цвета. К этому вопросу впервые обратились ряд исследователей в 1930-х годах, и их результаты были формализованы в спецификации цветового пространства CIE XYZ .

Понятие цветового пространства может быть аналогичным образом использовано для определения того, насколько один цвет удален от другого. Этот конкретный вопрос рассматривался исследователями, начиная с Гельмгольца и Шредингера , [3] и позже в промышленных приложениях, [4] но эксперименты Райта и Питта, [5] и Дэвида МакАдама предоставили столь необходимую эмпирическую поддержку.

Процедура

МакАдам поставил эксперимент, в котором обученный наблюдатель видел два разных цвета при фиксированной яркости около 48 кд/м2 . Один из цветов («тестовый» цвет) был фиксированным, но другой настраивался наблюдателем, и наблюдателю было предложено настраивать этот цвет до тех пор, пока он не совпадет с тестовым цветом. Это соответствие, конечно, не было идеальным, поскольку человеческий глаз, как и любой другой инструмент, имеет ограниченную точность. Однако МакАдам обнаружил, что стандартное отклонение соответствий, сделанных наблюдателем, попадало в эллипс на диаграмме цветности CIE 1931. Измерения проводились в 25 точках на диаграмме цветности, и было обнаружено, что размер и ориентация эллипсов на диаграмме сильно различались в зависимости от тестового цвета. [6] Эти 25 эллипсов, измеренных МакАдамом для конкретного наблюдателя, показаны на диаграмме цветности выше.

Расширение до трех измерений

Более общая концепция — это «эллипсоиды дискриминации» во всем трехмерном цветовом пространстве, которые включают способность наблюдателя различать две разные яркости одного и того же цвета. [7] Такие измерения проводились, среди прочего, Брауном и МакАдамом в 1949 году, [8] Дэвидсоном в 1951 году, [9] Брауном в 1957 году, [10] и Вышецким и Филдером в 1971 году. [11] Было обнаружено, что эллипсоиды дискриминации давали относительно неизменные эллипсы дискриминации в пространстве цветности для яркостей от 3 до 30 кд/м 2 . [8]

Зависимость от эксцентриситета

Первоначальный эксперимент, проведенный МакАдамом, ограничил поле зрения до 2°, [1] по сути, давая оценки эллипса в фовеальном зрении. Недавняя работа исследовала зависимость эксцентриситета цветового различения с использованием устройства виртуальной реальности . [12] Неудивительно, что эллипсы различения увеличиваются в размерах по мере увеличения эксцентриситета, поскольку острота зрения человека резко падает с эксцентриситетом. Исследование также строит вычислительную модель, которая предсказывает форму эллипса с учетом тестового цвета и эксцентриситета. Затем вычислительная модель используется для разумной настройки цветов пикселей в конвейере рендеринга для экономии мощности дисплея, учитывая, что мощность OLED сильно коррелирует с цветом. Показано, что можно сэкономить до 20% динамической мощности дисплея, не влияя на качество восприятия.

Эффекты в теории цвета

Результаты МакАдама подтвердили более ранние подозрения, что цветовую разницу можно измерить с помощью метрики в пространстве цветности. Было предпринято несколько попыток определить цветовое пространство, которое не так искажено, как пространство CIE XYZ. [13] Наиболее примечательными из них являются цветовые пространства CIELUV и CIELAB . Хотя оба эти пространства менее искажены, чем пространство CIE XYZ, они не полностью свободны от искажений. Это означает, что эллипсы МакАдама становятся почти (но не точно) круглыми в этих пространствах.

Используя метрику информации Фишера , да Фонсека и др. [14] исследовали, в какой степени эллипсы МакАдама могут быть получены из функций ответа ретинальных фоторецепторов. Было показано, что свойства поглощения фоторецепторов объясняют ≈ 87% дисперсии способности человека различать цвета, как было проверено в предыдущих поведенческих экспериментах.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc MacAdam, David Lewis (май 1942). "Визуальная чувствительность к цветовым различиям при дневном свете" (аннотация) . JOSA . 32 (5): 247–274. Bibcode : 1942JOSA...32..247M. doi : 10.1364/JOSA.32.000247.
  2. ^ "Talking Photometry - Color Difference". Фотометрическое тестирование . Получено 26 марта 2017 г.
  3. ^ Кюни, Рольф Г. (март 2003 г.). "6. Историческое развитие цветового пространства и формул цветового различия". Цветовое пространство и его подразделения . Нью-Йорк: Wiley. стр. 204–270. doi :10.1002/0471432261.ch6. ISBN 978-0-471-32670-0.
  4. ^ Джадд, Дин Б. (июль 1939 г.). «Спецификация цветовых допусков в Национальном бюро стандартов». Американский журнал психологии . 52 (3). Американский журнал психологии, т. 52, № 3: 418–428. doi :10.2307/1416753. JSTOR  1416753.
  5. ^ Райт, Уильям Дэвид; Питт, Ф. Х. Г. (май 1934 г.). «Распознавание оттенков при нормальном цветовом зрении». Труды Физического общества . 46 (3): 459–473. Bibcode : 1934PPS....46..459W. doi : 10.1088/0959-5309/46/3/317.
  6. ^ Вуд, Майк (2010). «МакАдамовы эллипсы» (PDF) . Out of the Wood Майка Вуда . Получено 30 апреля 2024 г. .
  7. ^ Гюнтер Вышецкий и Уолтер Стэнли Стайлз, Наука о цвете: концепции и методы, количественные данные и формулы (2-е издание), Wiley-Interscience. (28 июля 2000 г.). ISBN 0-471-39918-3 
  8. ^ ab Brown, Walter RJ; MacAdam, David L. (октябрь 1949). "Визуальная чувствительность к комбинированным различиям цветности и яркости" (аннотация) . JOSA . 39 (10): 808–834. Bibcode : 1949JOSA...39..808B. doi : 10.1364/JOSA.39.000808. PMID  18142394.
  9. ^ Дэвидсон, Хью Р. (декабрь 1951 г.). «Вычисление цветовых различий по эллипсоидам визуальной чувствительности» (аннотация) . JOSA . 41 (12): 1052–1056. Bibcode : 1951JOSA...41.1052D. doi : 10.1364/JOSA.41.001052.
  10. ^ Браун, Уолтер Р. Дж. (февраль 1957 г.). «Цветовое различие двенадцати наблюдателей» (аннотация) . JOSA . 47 (2): 137–143. Bibcode : 1957JOSA...47..137B. doi : 10.1364/JOSA.47.000137. PMID  13406654.
  11. ^ Вышецкий, Гюнтер; Филдер, ГХ (сентябрь 1971 г.). «Новые эллипсы сопоставления цветов» (аннотация) . JOSA . 61 (9): 1135–1152. Bibcode : 1971JOSA...61.1135W. doi : 10.1364/JOSA.61.001135. PMID  5121883.
  12. ^ Дуинхарджав, Будмонд; Чен, Кеннет; Тьяги, Абхишек; Хе, Цзяи; Чжу, Юхао; Сан, Ци (2022). «Снижение мощности дисплея, управляемое восприятием цвета, для виртуальной реальности». ACM Transactions on Graphics . 41 (6): 1–16. arXiv : 2209.07610 . doi : 10.1145/3550454.3555473. S2CID  252355104.
  13. ^ Gravesen, Jens (ноябрь 2015 г.). «Метрика цветового пространства» (PDF) . Графические модели . 82 : 77–86. doi :10.1016/j.gmod.2015.06.005 . Получено 28 ноября 2023 г.
  14. ^ da Fonseca, Maria; Samengo, In´es (1 декабря 2016 г.). «Вывод способности человека к хроматическому различению из информационно-теоретического понятия расстояния в цветовом пространстве». Neural Computation . 28 (12): 2628–2655. arXiv : 1611.07272 . doi :10.1162/NECO_a_00903. PMID  27764598.
  • Эллипсы Мак-Адама, построенные с помощью пакета Python «color-science»: в CIE 1960 UCS; в CIE 1976 UCS.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=MacAdam_ellipse&oldid=1229773147"