Conoscenza di base della cromatica-2

三、Caratteristiche percettive del sistema visivo

Il sistema visivo umano ha molte caratteristiche nella percezione del colore e dei suoi dettagli spaziali, come il residuo visivo, insensibile ai bruschi cambiamenti nei bordi e una percezione più forte della luminosità rispetto al colore.

Teoricamente, ogni colore in natura può essere determinato dai tre colori primari di R, G e B, quindi si forma il modello dello spazio colore tridimensionale RGB, che può essere calcolato con precisione mediante una formula matematica.

In base alle caratteristiche percettive del sistema visivo umano al colore e ai cambiamenti spaziali e al modello dello spazio colore, possiamo progettare tutti i tipi di algoritmi di compressione dei dati delle immagini digitali.

Sistema visivo dell'essere umano

• Si ritiene che il colore sia il risultato della percezione della luce visibile da parte del sistema visivo.
La retina umana ha tre tipi di cellule coniche con diversa sensibilità ai colori rosso, verde e blu, e una cellula a forma di bastoncello che funziona solo in condizioni di potenza luminosa estremamente bassa.Pertanto, il colore esiste solo negli occhi e nel cervello.I bastoncelli non svolgono un ruolo nell'elaborazione delle immagini del computer.
La luce visibile è un'onda elettromagnetica con una lunghezza d'onda di 380 ~ 780 nm.La maggior parte della luce che vediamo non è luce di una lunghezza d'onda, ma una combinazione di molte lunghezze d'onda diverse.
La retina umana percepisce il colore del mondo esterno attraverso i neuroni.Ogni neurone è un cono sensibile al colore o un bastoncino insensibile al coloreCaratteristiche percettive della visione:
- I coni rossi, verdi e blu hanno una diversa percezione delle diverse frequenze della luce e della diversa luminosità.
- Qualsiasi colore in natura può essere determinato dalla somma di R, G e B, che costituiscono uno spazio vettoriale RGB tridimensionale.
- Caratteristiche percettive della visione:
  Un gruppo di campioni di colore ha lo stesso colore alla luce del sole o a una determinata fonte di luce, ma quando vengono posizionati sotto un'altra fonte di luce, il colore è diverso
  
  四、Modalità colore
  - Modalità di miscelazione dei colori additiva RGB
  - Modalità di miscelazione dei colori sottrattiva CMY
  - Modalità HSB
  - Modalità laboratorio
  Modalità RGB
  - La modalità RGB si basa sul principio di miscelazione di tre colori primari in natura.I colori primari rosso, verde e blu sono assegnati in ciascuna scala di colori in base al valore di luminosità da 0 (nero) a 255 (bianco), in modo da specificarne i colori.Quando i colori primari con diversa luminosità vengono mescolati, verranno prodotti 256 * 256 * 256 tipi di colore, circa 16,7 milioni.Ad esempio, un rosso brillante può avere un valore R di 246, un valore G di 20 e un valore B di 50. Quando i valori di luminosità dei tre colori primari sono uguali, viene generato il grigio;Quando tutti e tre i valori di luminosità sono 255, viene generato il bianco puro;Quando tutti i valori di luminanza sono 0, viene generato il nero puro.Quando il colore generato dalla miscelazione di tre tipi di luce colorata è generalmente superiore al valore di luminosità del colore originale, il metodo di generazione del colore in modalità RGB è anche chiamato metodo additivo della luce colorata.
  La modalità CMYK, nota anche come modalità colore di stampa, è una modalità elaborata come suggerisce il nome.
  - È molto diverso da RGB.La modalità RGB è una modalità colore luminosa e il contenuto sullo schermo può ancora essere visto in una stanza buia
  - CMYK è una modalità colore che si basa sulla riflessione.In che modo le persone leggono i contenuti dei giornali?È la luce del sole o la luce che brilla sul giornale e poi riflessa nei nostri occhi che possiamo vedere il contenuto.Ha bisogno di una fonte di luce esterna.Se sei in una stanza buia, non puoi leggere i giornali
  - A patto che l'immagine visualizzata sullo schermo sia espressa in modalità RGB.Finché l'immagine è visibile sul materiale stampato, è rappresentata dalla modalità CMYK.Ad esempio, vengono stampati ed elaborati periodici, riviste, giornali, manifesti, ecc., quindi è il modello CMYK.
  - Simile a RGB, CMY è l'iniziale di tre nomi di inchiostro: ciano, magenta e giallo.K prende l'ultima lettera di nero.Il motivo per cui non prende la lettera iniziale è per evitare confusione con il blu.In teoria, sono sufficienti solo tre tipi di inchiostri CMY.Quando vengono sommati, dovrebbero diventare neri.Tuttavia, poiché l'attuale processo di produzione non può produrre inchiostri di elevata purezza, il risultato dell'aggiunta CMY è in realtà un rosso scuro, quindi è necessario aggiungere uno speciale inchiostro nero per riconciliare.
  - Quando C, M, Y e K si mescolano al colore, con l'aumento di C, m, Y e K, la luce riflessa agli occhi umani sarà sempre meno e la luminosità della luce sarà sempre più bassa.Il metodo di generazione del colore in tutte le modalità CMYK è anche chiamato sottrazione del colore.
  Modalità HSB
  
  La modalità HSB è definita in base all'osservazione del colore da parte dell'occhio umano.In questa modalità, tutti i colori sono descritti da tonalità, saturazione e luminosità.
  - Le tonalità si riferiscono al colore riflesso o trasmesso attraverso un oggetto.Sulla ruota dei colori standard da 0 ~ 360 gradi, la tonalità viene misurata in base alla posizione.Nell'uso normale, la tonalità è identificata dal nome del colore, come rosso, arancione, verde, ecc. È un attributo dell'apparenza.
  - La saturazione si riferisce all'intensità o alla purezza del colore, che indica la proporzione di componenti grigi nella tonalità.È espresso da 0% (grigio puro) - 100% (colore completamente saturo).Sulla ruota dei colori standard, la saturazione dalla posizione centrale alla posizione del bordo aumenta.
  - La luminosità è la luminosità relativa di un colore.Di solito è misurato da 0% (nero) - 100% (bianco).Difetto: a causa della limitazione dell'attrezzatura, è necessario convertire in modalità RGB quando viene visualizzato sullo schermo del computer e in modalità CMYK quando viene stampato.Ciò limita l'uso della modalità HSB in una certa misura.Nel sistema CIE XYZ, la luminosità è espressa dal valore di Y, che può essere misurato.È espresso dall'intensità della luce riflessa o emessa per unità di superficie.La luminosità è misurata in unità come lume di candela per metro quadrato (cd/ m2).
  Definizione CIE di leggerezza: è il corrispondente valore della percezione della luminosità radiante da parte del sistema visivo delle persone, che si esprime con L*.
  
  Modalità laboratorio
  
  Il prototipo della modalità laboratorio è uno standard per la misurazione del colore formulato dalla CIE Association nel 1931. È stato ridefinito e denominato CIELab nel 1976.
  
  La modalità RGB è una modalità di aggiunta del colore dello schermo luminoso e la modalità CMYK è una modalità di sottrazione della stampa riflettente del colore.La modalità Lab non si basa su luce o pigmento.È una modalità colore determinata dall'organizzazione CIE, che teoricamente include tutti i colori che possono essere visti dall'occhio umano.La modalità Lab compensa le carenze delle modalità colore RGB e CMYK
  
  Il colore Lab è rappresentato da una componente di luminosità L e da due componenti di colore a e b.L'intervallo di valori di L è 0-100, il componente a rappresenta il cambiamento spettrale dal verde al rosso, mentre il componente b rappresenta il cambiamento spettrale dal blu al giallo e gli intervalli di valori di a e b sono -120 ~ 120.
  
  五、CIE1976 Spazio di cromaticità del laboratorio e formula della differenza di colore
  
  Linguaggio di comunicazione del colore
  
  1) Lingua di comunicazione quando la tonalità cambia: lingua di comunicazione: rosso, giallo, verde, blu, meno rosso, meno giallo e così via
  
  2） Linguaggio di comunicazione quando la luminosità cambia: la luminosità utilizza principalmente più chiaro o più scuro per descrivere la differenza tra loro;
  
  3） Linguaggio di comunicazione quando la saturazione cambia: la saturazione è descritta da forte o debole;
  
  ●Modulo colore
  - Geometria di osservazione
  Il diverso angolo di ispezione dell'osservatore influisce anche sulla differenza di colore del prodotto.A volte, per raggiungere un accordo con il cliente, è necessario osservare l'oggetto dalla stessa angolazione.ASTM (American Society for testing and materials) D1729-89 raccomanda condizioni di illuminazione e osservazione 0/45.Il metodo di osservazione è mostrato nella figura seguente:
  
  Illuminanti standard
  - Gli illuminanti standard si riferiscono alla sorgente di luce artificiale che simula varie luci ambientali, in modo che l'impianto di produzione o il laboratorio possano ottenere l'effetto luminoso sostanzialmente coerente con la sorgente luminosa in questi ambienti specifici fuori sede.Gli illuminanti standard sono solitamente installati nella scatola degli illuminanti standard e nello strumento di misurazione del colore.Viene utilizzato principalmente per rilevare la deviazione del colore degli articoli, che devono essere conformi allo standard CIE della società internazionale dell'illuminazione.
  - L'ambiente della parete interna della scatola degli illuminanti standard ha un grande impatto sugli illuminanti standard.Deve essere una superficie opaca grigio scuro standard per garantire che non sia influenzata dalla luce riflessa dell'ambiente.
  Illuminanti standard comuni
  
  Luce solare simulata del cielo blu -- Sorgente luminosa D65, temperatura colore (CT): 6500K
  
  Luce negozio europea simulata -- Sorgente luminosa TL84, temperatura colore (CT): 4000K
  
  Luce da negozio americana simulata -- Sorgente luminosa CWF, temperatura colore (CT): 4100K
  
  Simula l'illuminazione a colori caldi di una famiglia o di un hotel -- Sorgente luminosa F, temperatura colore (CT): 2700k
  
  ●Formula di calcolo dell'aberrazione cromatica
  - + L chiaro - L scuro
  - + un rosso - un verde
  - + b giallo - b blu
  - △E( aberrazione cromatica totale )=√ (△a)²+(△b)²+(△L)²
  - △a(aberrazione cromatica)=a2-a1
  - △b(aberrazione cromatica)=b2-b1
  - △L(aberrazione leggerezza)=L2-L1
  ●Applicazione della formula dell'aberrazione cromatica
  - Due indici importanti:
  1. L'uniformità è molto importante.
  
  2. L'intervallo del numero impostato deve essere in grado di confermare l'accettabilità della differenza visiva.
  - Intervallo di tolleranza di △ E nello standard del settore
  0 - 0,25: molto piccolo o nullo;Abbinamento ideale
  
  0,25 - 0,5: minuto;Partita accettabile
  
  0,5 - 1,0: da piccolo a medio;Accettabile in alcune applicazioni
  
  1.0 - 2.0: medio;Accettabile in applicazioni specifiche
  
  2.0 - 4.0: ovvio;Accettabile in applicazioni specifiche
  
  4.0- più: molto grande;Inaccettabile nella maggior parte delle applicazioni
  
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Tempo di pubblicazione: maggio-05-2023