CIECAM97s színmegjelenési modell

A CIE Divízió 1. 1996-os bécsi ülésén fontos kérdés volt egy általánosan használható színmegjelenési modell létrehozása, melyre például a képreprodukciós iparban nagy szükség lett volna. Az ilyen modellek feladata, hogy matematikai kapcsolatot határozzon meg a stimulus fizikailag mérhetı tulajdonságai (pl. CIE X, Y, Z) valamint a vizuálisan észlelhetı attribútumok, mint pl. abszolút világosság, színezet, króma, színdússág, telítettség között.

Ehhez nemcsak az inger tristimulusos értékeire, hanem annak hátterére, környezetére, a megvilágítási szintre, valamint kognitív hatások figyelembe vételére is szükség van.

2. ábra: Színmegjelenési modellek általános struktúrája.

A kimenetnek számító adatok az alábbi észleletek korrelátumai, melyek definíciói a Fénytechnikai Terminológia¹²⁰ szerint az alábbiak:

- abszolút világosság (brightness): A vizuális érzékelés jellemzı tulajdonsága, amely szerint úgy tőnik, hogy egy felület több vagy kevesebb fényt bocsát ki. Nyílt végő skála, melynek zárt végén a zéró pontban definiált értéke a fekete. Egy minta abszolút világossága nagyban függ annak megvilágításától; ha egy felületszínt erısebben világítunk meg, az világosabbnak tőnik, mint ugyanazon felület gyengébben megvilágított területe.

- relatív világosság: Egy felület világossága egy hozzá hasonlóan megvilágított, fehérnek vagy nagyon fényáteresztınek látszó felületnek a világosságához képest. Ez a skála 0-tól (fekete) 100-ig (fehér) terjed. Egy minta relatív világossága nagyban függ

X, Y, Z

R, G, B

Rc, Gc, Bc

R’, G’, B’

RGB-válasz transzformáció

Dinamikus válasz transzformáció Csap-válasz transzformáció Kromatikus adaptációs transzformáció

kromatikus jelfeldolgozása

J, Q a, b, h, H

s, C, M Ra’, Ga’, Ba’

akromatikus jelfeldolgozása Bemeneti paraméterek:

LA, Yb, Xw, Yw, Zw, F, c, FLL, Nc

a háttér relatív világosságától; egy sötét háttér elıtti minta világosabbnak tőnik, mint ugyanazon minta egy világosabb háttér elıtt.

- színdússág (colourfulness): A vizuális érzékelés jellemzı tulajdonsága, amely szerint egy felület színészlelete többé vagy kevésbé kromatikusnak tőnik. Szintén nyílt végő skála, melynek zéró pontjában a neutrális színek helyezkednek el. Hasonlóan az abszolút világosság esetéhez, a fénysőrőségi szint komoly befolyással bír egy tárgy színdússágára; minél erısebben világítunk meg egy tárgyat, az annál színesebbnek, élénkebb színőnek, színdúsabbnak tőnik (Hunt-effect).

- króma (chroma): Egy felület színdússága egy hasonlóan megvilágított fehérnek vagy nagyon fényáteresztınek látszó felületnek az abszolút világosságához képest. Nyílt végő skála, kezdıpontjában a neutrális színekkel.

- telítettség (saturation): Egy felület színdússága annak abszolút világosságához viszonyítva.

- színezet: A vizuális érzékelés jellemzı tulajdonsága, amely szerint úgy tőnik, hogy egy felület hasonlít a piros, sárga, zöld vagy kék színészlelet egyikéhez vagy közülük kettı kombinációjához.

Az ábrán (2. ábra) feltüntetett paraméterek az alábbiak:

- X,Y,Z: a minta színinger összetevıi,

- Xw,Yw,Zw: a referencia fehér színinger összetevıi, - Yb: a háttér relatív világossága,

- LA: az adaptációs mezı átlagos fénysőrőségi szintje, - c, Nc, (FLL), F: a környezetet leíró paraméterek,

- R,G,B: a színinger összetevık mátrix transzformációval elıállított R,G,B jelei, - Rc,Gc,Bc: az R,G,B jelekre alkalmazott kromatikus adaptációs transzformáció értékei, - R^’,G^’,B^’, R^’a,G^’a,B^’a: további transzformáltak értékei,

- a,b,h,H: színkülönbségi jelek (a,b), színezeti szög, színezeti kvadratúra,

- s (saturation), C (chroma), M (colourfulness): színtelítettség, króma, színezetdússág, - J (lightness),Q (brightness): világossági tényezı, abszolút világosság

A színmegjelenési modellek tesztelésére több módszert is kidolgoztak, pl. haploszkópikus egyeztetés, memória egyeztetés vagy nagyság becslés. Hunt¹²¹ 12 pontban foglalta össze,

bizottság minél hamarabb lásson neki a modell kidolgozásának. 1997-ben a CIE divízió 1 ülésen Kyoto-ban mutatták be a CIECAM97s (simple version) ill. CIECAM97c (complex) névre keresztelt modellt, mely egybeolvasztása volt sok kutató, többek között: Bartleson, Breneman, Fairchild, Estevez, Hunt, Lam, Luo, Nayatani, Rigg, Seim és Valberg munkájának. Négy másik színmegjelenési modellel – Hunt96, Nayatani97, RLAB96, LLAB96 - összehasonlítva bizonyult a legjobbnak több száz mintát tartalmazó adathalmazok vizsgálata során.

Luo és munkatársai122,123,124 számos nagyságrend becslésen alapuló vizuális megfigyelést folytattak, amely során keletkezett adathalmazt (LUTCHI) használták fel a CIECAM97s kifejlesztéséhez. Ezekben az adathalmazokban teszt és referencia megvilágítások mellett, azonosnak észlelt, de eltérı színkoordinátákkal rendelkezı minták találhatóak. A teszt fényforrás színkoordinátáira ezek után lefuttatva a modellt, az a referencia körülmények közt egy becsült értéket ad a minta megjelenésére. Amennyiben a becsült és az adathalmazban található értékek megegyeznek, a modell jól mőködik és sok mintára az összehasonlítást elvégezve a hatékonyság meghatározható.

Az 1997-ben bemutatott CIECAM97s széles körben való elterjedésének a képreprodukció iparágában annak leginkább komplexitása, bonyolultsága, nehéz invertálhatósága szabott gátat. Ezért célul tőzték ki a modell egyszerőbbé tételét új technikai bizottság, a TC8-01 felállításával. Moroney¹²⁵, Fairchild^126,127 és több más kutató128,129,130 javaslatai a modell bizonyos pontjainak megváltoztatására az alábbiak voltak:

1. a kromatikus adaptációs transzformáció linearizálása a modell egyszerősítése és az invertálhatóság megkönnyítése érdekében

2. környezeti változók anomáliájának kijavítása

3. a világossági tényezı skálájának teljesen fekete mintához igazítása 4. a króma skála pontosítása az alacsony krómájú színek esetén

5. a környezeti változók súlyozásának folytonosan változtathatóvá (lineárissá) tétele

Ezek alapján az eredeti és átdolgozott modell – CIECAM97sR^131,132 - összehasonlítását az alábbi táblázat tartalmazza:

Bemeneti adatok:

CIECAM97s (simple) CIECAM97sR (revised)

LA, XYZ, XwYwZw, Yb LA, XYZ, XwYwZw, Yb

c, Nc, FLL, F (táblázat alapján) c, Nc, F (táblázat alapján, linearizált fv.) Kromatikus adaptáció:

CIECAM97s (simple) CIECAM97sR (revised)



[ ]

X, Y, Z: a minták színinger összetevıi az adott látási szituációban (CIE 2°-os megfigyelı), Xw, Yw, Zw: a referencia fehér színinger összetevıi ugyanazon látási szituációban (CIE 2°-os szabványos észlelı),

LA: az adaptációs mezı átlagos fénysőrőségi szintje, Yb: a háttér relatív világossága,

és c, Nc, (FLL), F a környezetet leíró paraméterek (5. Táblázat).

5. Táblázat: CIECAM97s és CIECAM97sR modell környezetet leíró bemeneti paraméterei

Látási szituáció, CIECAM97s c Nc FLL F Átlagos, >4°(látómezı) 0.69 1.0 0.0 1.0

Átlagos,<4°(látómezı) 0.69 1.0 1.0 1.0 Mérsékelt környezet 0.59 1.1 1.0 0.9 Sötét környezet 0.525 0.8 1.0 0.9 Átvilágított poszter 0.41 0.8 1.0 0.9 Látási szituáció, CIECAM97sR c Nc F

Átlagos környezet 0.69 1.0 1.0 Mérsékelt környezet 0.59 0.95 0.9 Sötét környezet 0.525 0.8 0.9

A modell kimenete a vizuális attribútumok matematikai korrelátumait tartalmazza: abszolút világosság (Q), relatív világosság (J), színezeti szög (h), króma (C), színdússág (M) és telítettség (s).