Белая точка в цветовом пространстве: определение и применение.
White point
Белая точка в цветокоррекции: определение "белого" для фото и видео. Важно для точной цветопередачи при разном освещении (дневной свет, лампа накаливания).
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Значение в цветовом пространстве, определяющее цвет "белый" при захвате и воспроизведении изображения.
Value in color space that defines the color 'white' for capture and reproduction
Белая точка (часто именуемая в технической документации белым эталоном или целевым белым) – это набор тристимульных значений или хроматических координат, используемых для определения цвета "белый" при захвате, кодировании или воспроизведении изображения. В зависимости от области применения, для достижения приемлемых результатов требуются различные определения белого. Например, фотографии, сделанные в помещении, могут быть освещены лампами накаливания, которые имеют более оранжевый оттенок по сравнению с дневным светом. Определение "белого" как дневного света приведет к неудовлетворительным результатам при цветокоррекции фотографии, снятой при освещении лампами накаливания.
A white point (often referred to as reference white or target white in technical documents) is a set of tristimulus values or chromaticity coordinates that serve to define the color "white" in image capture, encoding, or reproduction. Depending on the application, different definitions of white are needed to give acceptable results. For example, photographs taken indoors may be lit by incandescent lights, which are relatively orange compared to daylight. Defining "white" as daylight will give unacceptable results when attempting to color correct a photograph taken with incandescent lighting.
Осветители
Осветитель характеризуется своим относительным спектральным распределением мощности (СПМ). Белая точка осветителя – это хроматичность белого объекта при освещении данным осветителем и может быть задана координатами хроматичности, такими как координаты x, y на диаграмме хроматичности CIE 1931 (поэтому используется относительное СПМ, а не абсолютное СПМ, поскольку белая точка связана только с цветом и не зависит от интенсивности). Осветитель и белая точка – это отдельные понятия. Для данного осветителя его белая точка определена однозначно. Однако, заданная белая точка обычно не соответствует однозначно только одному осветителю. Из широко используемой диаграммы цветности CIE 1931 видно, что почти все неспектральные цвета (все, кроме тех, что лежат на линии пурпурных), включая цвета, описываемые как белые, могут быть получены бесконечным числом комбинаций спектральных цветов, а следовательно, бесконечным числом различных спектров осветителей. Хотя обычно нет взаимно однозначного соответствия между осветителями и белыми точками, в случае стандартных осветителей серии CIE D, распределение спектральной мощности может быть математически вычислено на основе координат цветности соответствующих белых точек. Зная спектральное распределение мощности осветителя, спектр отражения указанного белого объекта (часто принимаемый равным единице) и численное определение наблюдателя, можно определить координаты белой точки в любом цветовом пространстве. Например, одним из простейших осветителей является спектр "E" или спектр равной энергии. Его спектральное распределение мощности плоское, обеспечивая одинаковую мощность на единицу длины волны на любой длине волны. В цветовых пространствах CIE XYZ 1931 и 1964 его цветовые координаты составляют [k, k, k], где k – константа, а его хроматические координаты [x, y] = [⅓, ⅓].
An illuminant is characterized by its relative spectral power distribution (SPD). The white point of an illuminant is the chromaticity of a white object under the illuminant, and can be specified by chromaticity coordinates, such as the x, y coordinates on the CIE 1931 chromaticity diagram (hence the use of the relative SPD and not the absolute SPD, because the white point is only related to color and unaffected by intensity). Illuminant and white point are separate concepts. For a given illuminant, its white point is uniquely defined. A given white point, on the other hand, generally does not uniquely correspond to only one illuminant. From the commonly used CIE 1931 chromaticity diagram, it can be seen that almost all non spectral colors (all except those on the line of purples), including colors described as white, can be produced by infinitely many combinations of spectral colors, and therefore by infinitely many different illuminant spectra. Although there is generally no one to one correspondence between illuminants and white points, in the case of the CIE D series standard illuminants, the spectral power distributions are mathematically derivable from the chromaticity coordinates of the corresponding white points. Knowing the illuminant's spectral power distribution, the reflectance spectrum of the specified white object (often taken as unity), and the numerical definition of the observer allows the coordinates of the white point in any color space to be defined. For example, one of the simplest illuminants is the "E" or "Equal Energy" spectrum. Its spectral power distribution is flat, giving the same power per unit wavelength at any wavelength. In terms of both the 1931 and 1964 CIE XYZ color spaces, its color coordinates are [k, k, k], where k is a constant, and its chromaticity coordinates are [x, y] = [⅓, ⅓].
Конверсия белой точки
Если цвет объекта зафиксирован при одном источнике света, то можно оценить цвет этого объекта при другом источнике света, зная только белые точки этих двух источников света. Если изображение "некалибровано" (белая точка источника света неизвестна), белую точку необходимо оценить. Однако, если требуется лишь выполнить баланс белого (добиться того, чтобы нейтральные объекты выглядели нейтральными на записи), это может быть необязательно. Представляя цвет в виде тристимульных координат в цветовом пространстве LMS, можно "преобразовать" цвет объекта согласно преобразованию Фон Криса, просто масштабируя LMS-координаты на отношение максимумов тристимульных значений в обеих белых точках. Это дает простую, но приблизительную оценку. Другой, иногда предпочтительный метод, использует преобразование Брэдфорда или другое преобразование хроматической адаптации; как правило, они работают путем преобразования в промежуточное цветовое пространство, масштабирования количеств основных цветов в этом пространстве и обратного преобразования с помощью обратного преобразования. Чтобы по-настоящему вычислить цвет объекта при другом источнике света, а не только то, как он будет восприниматься, необходимо записывать мультиспектральную или гиперспектральную цветовую информацию.
If the color of an object is recorded under one illuminant, then it is possible to estimate the color of that object under another illuminant, given only the white points of the two illuminants. If the image is "uncalibrated" (the illuminant's white point unknown), the white point has to be estimated. However, if one merely wants to white balance (make neutral objects appear neutral in the recording), this may not be necessary. Expressing color as tristimulus coordinates in the LMS color space, one can "translate" the object's color according to the Von Kries transform simply by scaling the LMS coordinates by the ratio of the maximum of the tristimulus values at both white points. This provides a simple, but rough estimate. Another method that is sometimes preferred uses a Bradford transform or another chromatic adaptation transform; in general, these work by transforming into an intermediate space, scaling the amounts of the primaries in that space, and converting back by the inverse transform. To truly calculate the color of an object under another illuminant, not merely how it will be perceived, it is necessary to record multi spectral or hyper spectral color information.