Введение
Хроматическая адаптация – это способность зрительной системы человека приспосабливаться к изменениям освещения, чтобы сохранять постоянство восприятия цвета объектов. Она обеспечивает стабильное восприятие цвета объекта, несмотря на широкие вариации света, отражающегося от него и воспринимаемого нашими глазами. Функция преобразования хроматической адаптации (CAT) эмулирует этот важный аспект восприятия цвета в моделях цветового облика. Объект может рассматриваться в различных условиях. Например, он может быть освещен солнечным светом, светом костра или ярким электрическим светом. Во всех этих ситуациях человеческое зрение воспринимает, что объект имеет один и тот же цвет: красное яблоко всегда выглядит красным, независимо от того, рассматривается оно днем или ночью (если красное яблоко освещено достаточно, поскольку колбочки в наших глазах воспринимают красный цвет). С другой стороны, камера без коррекции освещения может регистрировать яблоко как имеющее разный цвет. Эта особенность зрительной системы называется хроматической адаптацией, или постоянством цвета; когда такая коррекция применяется в камере, она называется балансом белого. Хотя зрительная система человека обычно поддерживает постоянство воспринимаемого цвета при различном освещении, существуют ситуации, когда относительная яркость двух различных стимулов может казаться обратной при разных уровнях освещенности. Например, ярко-желтые лепестки цветов могут казаться темными по сравнению с зелеными листьями при слабом освещении, в то время как днем наблюдается обратный эффект. Это известно как эффект Пуркинье и возникает из-за того, что пиковая чувствительность человеческого глаза смещается в сторону синего конца спектра при низкой освещенности.
Трансформация фон Криса
Метод хроматической адаптации фон Криса — это техника, которая иногда используется в обработке изображений, получаемых камерами. Суть метода заключается в применении коэффициента усиления к каждому из спектральных ответов чувствительности колбочек человека, чтобы поддерживать постоянный адаптированный вид референтно-белого цвета. Идея адаптивных коэффициентов усиления для трех типов колбочек, предложенная Йоханнесом фон Крисом, была впервые явно применена Гербертом Ивсом к проблеме цветовой постоянности, и этот метод иногда называют преобразованием Айвса или адаптацией фон Криса – Айвса. Правило коэффициентов фон Криса основывается на предположении, что цветовая постоянность достигается за счет индивидуальной адаптации усиления трех ответов колбочек, причем значения усиления зависят от сенсорного контекста, то есть от истории цвета и окружающего фона. Таким образом, ответы колбочек от двух излучаемых спектров можно сопоставить, выбрав соответствующие диагональные матрицы адаптации D1 и D2:
где — матрица чувствительности колбочек, а — спектр стимулирующего сигнала. Это приводит к преобразованию фон Криса для хроматической адаптации в цветовом пространстве LMS (ответы колбочек длинноволнового, средневолнового и коротковолнового восприятия):
Эта диагональная матрица D отображает ответы колбочек или цвета из одного состояния адаптации в соответствующие цвета в другом; когда предполагается, что состояние адаптации определяется осветителем, эта матрица полезна как преобразование адаптации к осветителю. Элементами диагональной матрицы D являются отношения ответов колбочек (длинноволнового, средневолнового, коротковолнового) для белой точки осветителя. Более полное преобразование фон Криса для цветов, представленных в цветовом пространстве XYZ или RGB, включает матричные преобразования в пространство LMS и обратно, с диагональным преобразованием D посередине.
Цветные модели CIE
Международная комиссия по освещению (CIE) опубликовала ряд моделей цветового восприятия, большинство из которых включают функцию цветовой адаптации. CIE L*a*b* (CIELAB) выполняет "простую" трансформацию типа фон Криса в цветовом пространстве XYZ, а CIELUV использует адаптацию белой точки типа Джадда (трансляционную). Две более полные модели цветового восприятия, CIECAM97s и CIECAM02, содержат функцию CAT, CMCCAT97 и CAT02 соответственно. CMCCAT2000 является упрощенной версией CMCCAT97.