مساحة ألوان LMS

LMS (طويل، متوسط، قصير)، هو فضاء لوني يمثل استجابة الأنواع الثلاثة من الخلايا المخروطية في العين البشرية ، والتي سميت نسبة إلى ذروة استجابتها (حساسيتها) عند الأطوال الموجية الطويلة والمتوسطة والقصيرة.
لا يُحدد النطاق العددي عادةً، باستثناء أن الحد الأدنى يكون محصورًا بالصفر. يشيع استخدام فضاء ألوان LMS عند إجراء التكيف اللوني (تقدير مظهر العينة تحت إضاءة مختلفة). كما أنه مفيد في دراسة عمى الألوان ، عندما يكون نوع واحد أو أكثر من أنواع المخاريط معيبًا.
تعريف
وظائف استجابة المخروطهي دوال مطابقة الألوان (CMFs) لفضاء ألوان LMS. إحداثيات اللونية (L، M، S) لتوزيع طيفيتُعرَّف على النحو التالي:
تتم معايرة وظائف استجابة المخروط بحيث تكون قيمها القصوى مساوية للوحدة.
XYZ إلى LMS
عادةً، تُحدد الألوان المراد تعديلها لونيًا في فضاء لوني آخر غير LMS (مثل sRGB ). مع ذلك، تعمل مصفوفة التعديل اللوني في طريقة تحويل فون كريس القطرية على قيم ثلاثية المحفزات في فضاء لون LMS. وبما أنه يمكن تحويل الألوان في معظم الفضاءات اللونية إلى فضاء لون XYZ ، فإن مصفوفة تحويل إضافية واحدة فقط مطلوبة لأي فضاء لوني لتعديله لونيًا: لتحويل الألوان من فضاء لون XYZ إلى فضاء لون LMS. [ 3 ]
بالإضافة إلى ذلك، تستخدم العديد من طرق تكييف الألوان، أو نماذج مظهر الألوان (CAMs) ، تحويل المصفوفة القطرية على نمط فون كريس في فضاء مُعدَّل قليلاً، يشبه فضاء LMS. وقد يُشار إليه ببساطة باسم LMS، أو RGB، أو ργβ. يستخدم النص التالي تسمية "RGB"، ولكن تجدر الإشارة إلى أن الفضاء الناتج لا علاقة له بنموذج الألوان الجمعي المسمى RGB. [ 3 ]
تُعرض هنا مصفوفات تحويل التكيف اللوني (CAT) لبعض نماذج التكيف اللوني (CAMs) بدلالة إحداثيات CIEXYZ . وتُحدد هذه المصفوفات، بالاقتران مع بيانات XYZ المُعرّفة للمراقب القياسي ، استجابة "مخروطية" ضمنيًا لكل نوع من أنواع الخلايا.
ملحوظات :
- يتم حساب جميع قيم المحفزات الثلاثية عادةً باستخدام مراقب الألوان القياسي CIE 1931 2° . [ 3 ]
- ما لم يُنص على خلاف ذلك، فإن مصفوفات CAT مُعَيَّرة (مجموع عناصر الصف يساوي 1) بحيث تُنتج قيم التحفيز الثلاثي لمصدر إضاءة متساوي الطاقة (X=Y=Z)، مثل مصدر الإضاءة CIE E ، قيم LMS متساوية. [ 3 ]
هانت، مختبر أبحاث الراديو
تستخدم نماذج مظهر الألوان Hunt و RLAB مصفوفة تحويل Hunt –Pointer–Estevez (M HPE ) للتحويل من CIE XYZ إلى LMS. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] هذه هي مصفوفة التحويل التي استُخدمت في الأصل مع طريقة تحويل فون كريس ، ولذلك تُسمى أيضًا مصفوفة تحويل فون كريس (M vonKries ).
مصفوفة برادفورد المُحسَّنة طيفيًا (LLAB، CIECAM97s)
يستخدم نموذج مظهر اللون الأصلي CIECAM97s مصفوفة تحويل برادفورد (M BFD ) (كما هو الحال في نموذج مظهر اللون LLAB ). [ 3 ] هذه مصفوفة تحويل "مُحسَّنة طيفيًا" (أي أن منحنيات استجابة المخروطين L وM أضيق وأكثر تميزًا عن بعضها البعض). كان من المفترض أن تعمل مصفوفة تحويل برادفورد بالتزامن مع طريقة تحويل فون كريس المعدلة التي تُدخل لاخطية طفيفة في قناة S (الأزرق). ومع ذلك، خارج نطاق CIECAM97s وLLAB، غالبًا ما يتم تجاهل هذا الأمر، وتُستخدم مصفوفة تحويل برادفورد بالتزامن مع طريقة تحويل فون كريس الخطية، كما هو الحال صراحةً في ملفات تعريف ICC . [ 8 ]
يُعتقد أن المصفوفة "المُحسَّنة طيفيًا" تُحسِّن التكيف اللوني، خاصةً للألوان الزرقاء، لكنها لا تُعدّ فضاء LMS حقيقيًا لوصف المخاريط في معالجة الرؤية البشرية اللاحقة. مع أن المخرجات تُسمى "LMS" في الإصدار الأصلي من LLAB، إلا أن CIECAM97s يستخدم اسم "RGB" مختلفًا للتأكيد على أن هذا الفضاء لا يعكس خلايا المخاريط بدقة؛ ومن هنا جاءت التسميات المختلفة هنا.
تعتمد LLAB على أخذ قيم XYZ بعد التكيف وإجراء معالجة مشابهة لـ CIELAB للحصول على الارتباطات البصرية. من ناحية أخرى، تعيد CIECAM97s قيمة XYZ بعد التكيف إلى فضاء Hunt LMS، وتعمل انطلاقًا من ذلك لنمذجة حساب نظام الرؤية لخصائص اللون.
كاميرات CIECAM اللاحقة
يعود الإصدار المعدل من CIECAM97s إلى طريقة التحويل الخطي ويقدم مصفوفة تحويل مقابلة (M CAT97s ): [ 9 ]
مصفوفة التحويل المحسّنة في CIECAM02 (M CAT02 ) هي: [ 10 ] [ 3 ]
يستخدم CAM16 مصفوفة مختلفة: [ 11 ]
كما هو الحال في CIECAM97s، بعد التكيف، يتم تحويل الألوان إلى نظام Hunt–Pointer–Estévez LMS التقليدي للتنبؤ النهائي بالنتائج المرئية.
ستوكمان وشارب (2000) عوامل التباين الفسيولوجية
من وجهة نظر فسيولوجية، يصف فضاء ألوان LMS مستوى أكثر جوهرية للاستجابة البصرية البشرية، لذلك من المنطقي أكثر تعريف XYZ الفسيولوجي النفسي بواسطة LMS، بدلاً من العكس.
اقترح ستوكمان وشارب في عام 2000 مجموعة من دوال LMS القائمة على أسس فسيولوجية. ونُشرت هذه الدوال في تقرير فني صادر عن اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) عام 2006 (CIE 170). [ 12 ] [ 13 ] وتستند هذه الدوال إلى بيانات Stiles و Burch [ 1 ] RGB CMF، بالإضافة إلى قياسات أحدث حول مساهمة كل مخروط في دوال RGB. ولتعديل البيانات من 10 درجات إلى درجتين، استُخدمت افتراضات حول اختلاف كثافة الصبغة الضوئية وبيانات حول امتصاص الضوء بواسطة الصبغة في العدسة والبقعة الصفراء . [ 14 ]

ويمكن بعد ذلك تحويل وظائف ستوكمان وشارب إلى مجموعة من ثلاث وظائف مطابقة للألوان مشابهة لوظائف CIE 1931. [ 15 ]
يتركلتكن دوال استجابة المخروط الثلاثة، ولتكنلنفترض أن لدينا دوال مطابقة الألوان الجديدة XYZ. إذن، بحسب التعريف، فإن دوال مطابقة الألوان الجديدة XYZ هي:
حيث مصفوفة التحويليُعرَّف على النحو التالي:
إن اشتقاق هذا التحويل بسيط نسبياً. [ 16 ]CMF هي دالة كفاءة الإضاءة التي اقترحها شارب وآخرون (2005) [ 17 ] في الأصل ، ولكن تم تصحيحها لاحقًا (شارب وآخرون، 2011 [ 18 ] [ أ ] ).CMF يساويتم تعديل المخروط الأساسي الذي اقترحه ستوكمان وشارب وفاخ (1999) [ 19 ] بحيث يكون له تكامل يساوي CMF. تعريفيتم اشتقاق CMF من القيود التالية:
- ومثل معاملات التوزيع التراكمي الأخرى، فإن قيمجميعها إيجابية.
- تكاملوهي مطابقة للتكاملات الخاصة بـو.
- معاملات التحويل التي ينتج عنهايتم تحسينها لتقليل الفروق الإقليدية بين النتائج،ووظائف مطابقة الألوان و CIE 1931،ووظائف مطابقة الألوان. — وصف CVRL لـ "وظائف مطابقة الألوان ذات الصلة الفيزيولوجية CIE (2012) 2-deg XYZ" [ 15 ]
لأي توزيع طيفي، يتركلتكن إحداثيات اللونية LMS لـودعلتكن إحداثيات اللونية الجديدة المقابلة XYZ. ثم:
أو بشكل صريح:
يتم عرض المصفوفة العكسية هنا للمقارنة مع تلك الخاصة بنظام XYZ التقليدي:
يتميز التطوير المذكور أعلاه بميزة بناء وظائف مطابقة الألوان الجديدة XFYFZF على وظائف استجابة المخاريط LMS القائمة على أسس فسيولوجية. إضافةً إلى ذلك، يوفر هذا التطوير علاقة تناظرية بين إحداثيات اللونية LMS وإحداثيات اللونية الجديدة XFYFZF ، وهو ما لم يكن متاحًا في وظائف مطابقة الألوان CIE 1931. إن تحويل لون معين بين فضاء LMS وفضاء CIE 1931 XYZ ليس فريدًا، بل يعتمد بشكل كبير على الشكل المحدد للتوزيع الطيفي .لا توجد مصفوفة ثابتة 3×3 لتحويل إحداثيات CIE 1931 XYZ إلى إحداثيات LMS، حتى بالنسبة للون معين، ناهيك عن نطاق الألوان الكامل. أي تحويل من هذا القبيل سيكون تقريبًا في أحسن الأحوال، ويتطلب عمومًا افتراضات معينة حول التوزيعات الطيفية المنتجة للون. على سبيل المثال، إذا كانت التوزيعات الطيفية محصورة في كونها ناتجة عن مزج ثلاثة مصادر أحادية اللون (كما تم في قياس CIE 1931 ووظائف مطابقة الألوان لستايلز وبورش [ 1 ] )، فسيكون هناك تطابق تام بين إحداثيات LMS وCIE 1931 XYZ للون معين.
اعتبارًا من 28 نوفمبر 2023، فإن CIE 170-2 CMFs هي مقترحات لم يتم التصديق عليها بعد من قبل لجنة TC 1-36 الكاملة أو من قبل CIE.
كوال سي إم إف
لأغراض نظرية، من الملائم غالبًا وصف الإشعاع بدلالة الفوتونات بدلًا من الطاقة. تُعطى طاقة الفوتون E بعلاقة بلانك.
حيث E هي طاقة الفوتون الواحد، وh هو ثابت بلانك ، وc هي سرعة الضوء ، وν هو تردد الإشعاع، و λ هو الطول الموجي. يتم تحويل الكمية الإشعاعية الطيفية بدلالة الطاقة، JE ( λ )، إلى شكلها الكمي JQ ( λ ) عن طريق القسمة على طاقة الفوتون الواحد.
على سبيل المثال، إذا كان JE ( λ ) هو الإشعاع الطيفي بوحدة W/m 2 /sr/m، فإن المكافئ الكمي JQ ( λ ) يصف هذا الإشعاع بوحدة الفوتونات/s/m 2 /sr/m.
إذا كانت CE λ i ( λ ) ( i =1,2,3) هي دوال مطابقة الألوان الثلاثة القائمة على الطاقة لمساحة لونية معينة (مساحة لون LMS لأغراض هذه المقالة)، فيمكن التعبير عن قيم المحفزات الثلاثية بدلالة الكمية الإشعاعية الكمية على النحو التالي:
عرّف دوال مطابقة الألوان الكمية:
حيث λᵢ max هو الطول الموجي الذي تكون عنده قيمة CE λᵢ ( λ )/ λ في أعلى قيمة لها. عرّف قيم التحفيز الكمي الثلاثي :
لاحظ أنه، كما هو الحال مع الدوال القائمة على الطاقة، ستكون القيمة القصوى لـ CQ λ i ( λ ) مساوية للواحد. باستخدام المعادلة أعلاه لقيم الطاقة الثلاثية CE i
بالنسبة لمساحة ألوان نظام إدارة التعلم (LMS)،≈ {566، 541، 441} نانومتر و
- J/فوتون
التطبيقات
عمى الألوان
يمكن استخدام فضاء ألوان LMS لمحاكاة رؤية الأشخاص المصابين بعمى الألوان للألوان. وقد أنتج بريتل وآخرون (1997) محاكاة مبكرة للأشخاص المصابين بعمى الألوان الثنائي، وحظيت هذه المحاكاة بتقييمات إيجابية من المرضى. ومن الأمثلة على أحدث الطرق في هذا المجال طريقة ماتشادو وآخرون (2009). [ 20 ]
ومن التطبيقات ذات الصلة صنع مرشحات ألوان للأشخاص المصابين بعمى الألوان لتسهيل ملاحظة الاختلافات في اللون، وهي عملية تُعرف باسم دالتونيزيشن . [ 21 ]
معالجة الصور
يستخدم تنسيق JPEG XL مساحة ألوان XYB مشتقة من LMS. مصفوفة التحويل الخاصة به موضحة هنا:
يمكن تفسير ذلك على أنه نظرية ألوان هجينة حيث يكون اللونان L وM متضادين، بينما يُعالج اللون S بطريقة ثلاثية الألوان، وهو ما يُبرر بانخفاض الكثافة المكانية لمخاريط S. عمليًا، يسمح هذا باستخدام بيانات أقل لتخزين الإشارات الزرقاء دون فقدان كبير في الجودة المُدركة. [ 22 ]
يستمد فضاء الألوان أصله من مقياس بوتيراوغلي لغوتزلي [ 23 ] ، وقد تم نقله إلى JPEG XL عبر مشروع Pik التابع لشركة جوجل. وقد أنشأ مات ديسلورييه ملف Gist يحتوي على الأجزاء ذات الصلة من التطبيق المرجعي لـ JPEG XL مترجمة إلى جافا سكريبت. [ 24 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ تم أخذ تصحيح عام 2011 في الاعتبار مع مصفوفة CIE (2012).
- 1 2 3 ستايلز، دبليو إس؛ بيرش، جيه إم (1959). "تحقيق مطابقة الألوان في المختبر الفيزيائي الوطني: التقرير النهائي". أوبتيكا أكتا . 6. doi : 10.1080/713826267 .
- ↑ "Stockman, MacLeod & Johnson 2-deg cone fundamentals (صفحة الوصف)" .صفحة استرجاع البيانات
- 1 2 3 4 5 6 فيرتشايلد، مارك د. (2005). نماذج مظهر اللون ( الطبعة الثانية). وايلي إنترساينس . الصفحات 182-183 ، 227-230 . ISBN 978-0-470-01216-1.
- ^ شاندا، جنوس، أد. (27 يوليو 2007). قياس الألوان . ص. 305. دوى : 10.1002/9780470175637 . رقم ISBN 9780470175637.
- ↑ موروني، ناثان؛ فيرتشايلد، مارك د.؛ هانت، روبرت و. ج.؛ لي، تشانغجون؛ لو، م. رونير؛ نيومان، تود (12 نوفمبر 2002). "نموذج مظهر اللون CIECAM02" (ملف PDF) . المؤتمر العاشر للتصوير الملون IS&T/SID . سكوتسديل، أريزونا : جمعية علوم وتكنولوجيا التصوير . ISBN 0-89208-241-0.
- ↑ إبنر، فريتز (1 يوليو 1998). "اشتقاق ونمذجة توحيد اللون وتطوير فضاء ألوان IPT" . أطروحات : 129.
- ↑ "مرحباً بكم في موقع بروس ليندبلوم الإلكتروني" . brucelindbloom.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 مارس 2020 .
- ↑ المواصفات ICC.1:2010 (إصدار الملف الشخصي 4.3.0.0) . إدارة ألوان تقنية الصور - البنية، وتنسيق الملف الشخصي، وهيكل البيانات، الملحق E.3، ص 102.
- ↑ فيرتشايلد، مارك د. (2001). "مراجعة لمعيار CIECAM97s للتطبيقات العملية" (ملف PDF) . أبحاث وتطبيقات الألوان . 26 (6). وايلي إنترساينس : 418-427 . doi : 10.1002/col.1061 .
- ↑ فيرتشايلد، مارك. "تصويبات نماذج مظهر اللون" (ملف PDF) .
مصفوفة MCAT02 المنشورة في المعادلة 9.40 غير صحيحة (إنها نسخة من مصفوفة هانت بوينتر-إستيفيز). مصفوفة MCAT02 الصحيحة هي كما يلي. وهي مذكورة بشكل صحيح أيضًا في المعادلة 16.2).
- ↑ لي، تشانغجون؛ لي، تشي تشيانغ؛ وانغ، تشيفنغ؛ شو، يانغ؛ لو، مينغ رونييه؛ تسوي، غوي هوا؛ ميلغوسا، مانويل؛ بريل، مايكل هـ.؛ بوينتر، مايكل (2017). "حلول ألوان شاملة: CAM16 وCAT16 وCAM16-UCS". بحوث وتطبيقات الألوان . 42 (6): 703-718 . doi : 10.1002/col.22131 .
- ↑ "وظائف LMS ذات الصلة الفيزيولوجية وفقًا لمعايير CIE 2006 (أساسيات LMS بمقدار درجتين بناءً على وظائف CMF لـ Stiles و Burch بمقدار 10 درجات، مُعدّلة إلى درجتين)" . مختبر أبحاث اللون والرؤية / معهد طب العيون . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أكتوبر 2023 .
- ↑ ستوكمان، أندرو (ديسمبر 2019). "أساسيات المخروط ومعايير CIE" (ملف PDF) . الرأي الحالي في العلوم السلوكية . 30 : 87-93 . doi : 10.1016/j.cobeha.2019.06.005 . تاريخ الاسترجاع: 27 أكتوبر 2023 .
- ↑ "الأصباغ الضوئية" . مختبر أبحاث اللون والرؤية / معهد طب العيون . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2023 .
- 1 2 "CIE 2-deg CMFs" . cvrl.ucl.ac.uk .
- ↑ "وظائف مطابقة الألوان ذات الصلة الفيزيولوجية" CIE (2012) 2-deg XYZ" . مختبر أبحاث الألوان والرؤية / معهد طب العيون . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2023 .
- ↑ شارب، ليندسي ت.؛ ستوكمان، أندرو؛ جاغلا، وولفغانغ؛ ياغل، هربرت (21 ديسمبر 2005). "دالة كفاءة الإضاءة، V*( λ )، للتكيف مع ضوء النهار" . مجلة الرؤية . 5 (11): 3. doi : 10.1167/5.11.3 . S2CID 19361187 .
- ↑ شارب، إل تي؛ ستوكمان، أ؛ وآخرون (فبراير 2011). "دالة كفاءة الإضاءة، V*D65( λ )، للتكيف مع ضوء النهار: تصحيح" . مجلة أبحاث وتطبيقات الألوان . 36 (1): 42-46 . doi : 10.1002/col.20602 .
- ↑ ستوكمان، أ.؛ شارب، ل. ت.؛ فاش، س. س. (1999). "الحساسية الطيفية لمخاريط العين البشرية للأطوال الموجية القصيرة" . أبحاث الرؤية . 39 (17): 2901-2927 . doi : 10.1016/S0042-6989(98)00225-9 . PMID 10492818. تاريخ الاسترجاع: 28 نوفمبر 2023 .
- ↑ "محاكاة نقص رؤية الألوان" . colorspace.r-forge.r-project.org .
- ↑ سيمون-ليدتك، جوشوا توماس؛ فاروب، إيفار (فبراير 2016). "تقييم أساليب دالتون لنقص رؤية الألوان باستخدام طريقة البحث البصري السلوكي". مجلة الاتصال المرئي وتمثيل الصور . 35 : 236-247 . doi : 10.1016/j.jvcir.2015.12.014 . hdl : 11250/2461824 .
- ^ ألاكويجالا، جيركي؛ فان أسيلدونك، رود؛ بوكرت، سامي؛ زابادكا، زولتان؛ بروس، مارتن. كومسا، يوليا ماريا؛ فيرشينج، موريتز؛ فيشباخر، توماس؛ كليوتشنيكوف، إيفجيني؛ جوميز، سيباستيان. أوبريك، روبرت؛ بوتيمبا، كرزيستوف؛ راتوشنياك، الكسندر؛ سنيرز، جون؛ زابادكا، زولتان؛ فاندرفين، لود؛ فيرساري، لوكا؛ فاسنبرغ، جان (6 سبتمبر 2019). “الجيل القادم من بنية ضغط الصور وأدوات الترميز في JPEG XL”. في تيشر، أندرو جي؛ ابراهيمي، توراج (محرران). تطبيقات معالجة الصور الرقمية XLII . المجلد. 11137. ص. 20. رمز Bibcode : 2019SPIE11137E..0KA . doi : 10.1117/12.2529237 . ISBN 9781510629677.
- ↑ "google/butteraugli" . GitHub . تم الاطلاع عليه في 2 أغسطس 2021 .
- ↑ ديسلورييه، مات. "rgb-to-xyb.js" . جيست .
- مساحة اللون
- عمى الألوان
