الإضاءة النسبية

الإضاءة النسبية${\displaystyle Y}$يتبع التعريف الضوئي للسطوع${\displaystyle L}$بما في ذلك الترجيح الطيفي للرؤية البشرية، ولكن في حين أن الإضاءة${\displaystyle L}$هو مقياس للضوء بوحدات مثل${\displaystyle cd/m^{2}}$الإضاءة النسبية${\displaystyle Y}$تُقاس القيم بين 0.0 و1.0 (أو بين 1 و100)، حيث تمثل القيمة 1.0 (أو 100) عاكسًا مثاليًا نظريًا بنسبة 100% من اللون الأبيض المرجعي . ^{[ 1 ]} وكما هو الحال في التعريف الضوئي، يرتبط هذا المفهوم بكثافة التدفق الضوئي في اتجاه معين، وهي كثافة التدفق الإشعاعي مُرجّحة بدالة الكفاءة الضوئية.${\displaystyle {\overline {y}}(\lambda )}$من مراقب CIE القياسي.

يُعدّ استخدام القيم النسبية مفيدًا في نماذج الألوان أو المظهر التي تصف الإدراك نسبةً إلى حالة تكيف العين ولون أبيض مرجعي. على سبيل المثال، في مرحلة ما قبل الطباعة، يعتمد السطوع المطلق للضوء المنعكس عن المطبوع على الإضاءة المحددة، ولكن نموذج مظهر اللون الذي يستخدم السطوع النسبي يمكنه التنبؤ بالمظهر بالرجوع إلى مصدر الضوء المُعطى.

بالنسبة لمساحات ألوان CIE XYZ و xyY، الحرف${\displaystyle Y}$يشير ذلك إلى الإضاءة النسبية. إذا كانت الإضاءة القصوى لمثال معين هي${\displaystyle L_{max}}$أو${\displaystyle L_{ref}}$وإضاءة الموضوع هي${\displaystyle L_{stimulus}}$ثم يكون السطوع النسبي

${\displaystyle Y={L_{التحفيز} \over L_{ref}}\ \ }$أو${\displaystyle \ \ Y_{scale_{100}}={L_{التحفيز} \over L_{max}}\ \times \ 100}$

${\displaystyle Y}$(و${\displaystyle L}$كلاهما خطي بالنسبة للتغيرات في حجم الضوء. يجب تحويل التحويلات من فضاءات الألوان التي يتم فيها ترميز الضوء أو السطوع بمنحنى قوة، مثل معظم تنسيقات الصور والفيديو، إلى فضاء خطي قبل تحويلها إلى Y أو فضاء XYZ.

تتمثل الطريقة البسيطة في تطبيق منحنى القدرة العكسي على كل قناة من قنوات الألوان، فعلى سبيل المثال، بالنسبة للعديد من مساحات ألوان RGB الشائعة، يتم تطبيق منحنى قدرة 2.2:

${\displaystyle R_{lin}={R^{\prime }}^{2.2}\ \ G_{lin}={G^{\prime }}^{2.2}\ \ B_{lin}={B^{\prime }}^{2.2}}$

${\displaystyle Y}$يمكن بعد ذلك حساب هذه المساحات اللونية باستخدام معاملات المكون Y لمصفوفة التحويل. على سبيل المثال، بالنسبة لمعياري ITU-R BT.709 و sRGB اللذين يستخدمان نفس الألوان الأساسية ونقطة اللون الأبيض، يمكن حساب الإضاءة النسبية من مكونات RGB الخطية : أولاً، يتم تحويل قيم RGB المضغوطة باستخدام جاما إلى RGB خطي ، ثم ^{[ 2 ]}

${\displaystyle Y=0.2126*R_{lin}+0.7152*G_{lin}+0.0722*B_{lin}}$

تعكس الصيغة وظيفة الكفاءة الضوئية حيث أن الضوء "الأخضر" هو المكون الرئيسي للإضاءة، وهو المسؤول عن غالبية الضوء الذي يدركه البشر، والضوء "الأزرق" هو ​​المكون الأصغر.

تُستخدم معاملات خطية مختلفة لتحديد الإضاءة في فضاء لوني معين، وتُحسب هذه المعاملات من خصائصها اللونية الأساسية (المحددة بإحداثياتها اللونية x وy أو uʹ وvʹ). في فضاءات RGB التي تستخدم ألوانًا حقيقية كألوان أساسية، تكون هذه المعاملات موجبة عند التحويل إلى فضاء XYZ، ولكنها قد تكون سالبة عند التحويل العكسي إلى RGB. عادةً ما يكون معامل اللون الأخضر هو الأكبر، ومعامل اللون الأزرق هو الأصغر، ويشكلان عادةً الصف الأوسط من مصفوفة تحويل الألوان من RGB إلى XYZ. ^{[ 3 ]}

بالنسبة لمساحات الألوان R′G′B′ المضغوطة غاما غير الخطية، كما هو شائع الاستخدام في صور الحاسوب، يلزم إجراء تحويل خطي لمكونات R′G′B′ إلى RGB قبل التركيب الخطي. ^{[ 4 ]}

لا ينبغي الخلط بين الإضاءة النسبية ولومَا${\displaystyle Y^{\prime }}$(Y prime)، وهو مجموع مرجح لمكونات R′G′B′ غير الخطية (المشفرة غاما)، حيث تُطبق معاملات الترجيح في بعض التطبيقات على الإشارة المشفرة غاما. كذلك، في كثير من الحالات، ولأسباب تقنية، لا تتطابق معاملات الترجيح مع تلك المعاملات التي تنتج بشكل طبيعي من الألوان الأساسية ونقطة اللون الأبيض؛ على سبيل المثال، تستخدم إشارات PAL SDTV، وكذلك إشارات NTSC كما هو محدد منذ عام 1987، معاملات ترجيح كانت طبيعية للألوان الأساسية لمعيار NTSC الأصلي لعام 1953 (يؤدي مزج الألوان الأساسية الثلاثة المحددة لمعيار NTSC لعام 1953 بالنسب التي تحددها معاملات الترجيح إلى اللون الأبيض المحدد لمعيار NTSC لعام 1953)، ولكنها ليست المعاملات الطبيعية التي يمكن استخدامها لألوانها الأساسية المحددة. في هذه الحالات، لن يكون السطوع دالةً للسطوع المصحح غاما (مهما كان تعريفه)، بل سيعتمد أيضًا إلى حد ما على درجة اللون وتشبع اللون. تتضمن بعض مساحات الألوان التي تستخدم الإضاءة Y′UV و Y′IQ و Y′CbCr . لتحديد الإضاءة النسبية،${\displaystyle Y^{\prime }}$يجب استخدامها مع المكونات الفرعية لإنشاء مكونات R′G′B′ المشفرة باستخدام جاما، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى RGB عن طريق عكس تصحيح جاما . يمكن بعد ذلك تطبيق المعاملات الخطية المناسبة على قنوات RGB الخطية هذه (بناءً على الألوان الأساسية) وجمعها للحصول على الإضاءة النسبية.${\displaystyle Y}$.

${\displaystyle Y}$يتناسب خطيًا مع الضوء، لكن الإدراك البشري له استجابة غير خطية للسطوع/الظلام/الضوء الساطع.

بالنسبة لمساحة L*a*b* و L*u*v* ، فإن${\displaystyle L^{*}}$المكون هو السطوع الإدراكي (المعروف أيضًا باسم "Lstar" ولا ينبغي الخلط بينه وبين${\displaystyle L}$الإضاءة).${\displaystyle L^{*}}$يهدف إلى أن يكون خطيًا بالنسبة للإدراك البشري للسطوع/الظلام، وبما أن الإدراك البشري للضوء غير خطي،${\displaystyle L^{*}}$هي دالة غير خطية للسطوع النسبي${\displaystyle Y}$.

• الإضاءة
• مساحة ألوان CIE 1931
• اللونية