Виміри кольору Darktable

Цей розділ визначає перцепційні властивості кольору як в концептуальному, так і в кількісному плані, щоб охарактеризувати та кількісно визначити творчі та коригуючі корективи, внесені в колір в Darktable.

🔗Визначення

Такі властивості кольору, як “насиченість”, “яскравість” або “світлість”, стали загальновживаними, але в основному використовуються неправильно і часто використовуються для позначення різних речей. У кольорознавстві кожен із цих термінів має точне значення.

Є дві схеми, в яких властивості кольору можна аналізувати та описувати:

Фізіологічна схема (лінійна щодо сцени), яка в основному фокусується на реакції колбочок сітківки ока, використовуючи такі колірні простори, як CIE XYZ 1931 або CIE LMS 2006,
Перцепційна, психологічна схема, яка накладає корекції мозку поверх сигналу з сітківки, використовуючи такі колірні простори, як CIE Lab 1976, CIE Luv 1976, CIE CAM 2016 та JzAzBz (2017).

Ці дві схеми надають нам метрики та виміри для аналізу кольору та дозволяють змінювати деякі його властивості, зберігаючи інші.

У Darktable використовуються наступні виміри кольору:

Відтінок: Атрибут зорового сприйняття, при якому область здається подібною до одного з кольорів червоного, жовтого, зеленого або синього, або до поєднання сусідніх пар цих кольорів, розглянутих у замкнутому кільці. ¹ Відтінок – це спільна властивість між перцепційними та фізіологічними (сценолінійним) схемами.
Світимість: Щільність інтенсивності світла щодо проектованої площі в заданому напрямку в певній точці реальної або уявної поверхні. ² Світимість є властивістю схем на основі сцен, і виражається Y-каналом простору CIE XYZ 1931.
Яскравість: Атрибут зорового сприйняття, згідно з яким область здається такою, що випромінює, передає або відбиває більше або менше світла. ³
Світлість: Яскравість області, що оцінюється відносно яскравості подібно освітленої області, яка здається білою. ⁴ Світлість - це перцепційний, нелінійний гомолог яскравості (приблизно дорівнює кубічному кореню яскравості Y). Світлість виражається каналом L у CIE Lab та Luv 1976 та каналом J у JzAzBz.
Кольоровість (chroma): Барвистість (повноколірність) області розглядається як пропорція яскравості подібно освітленої області, яка виглядає сірою або білою. ⁵ Попередження: chroma-кольоровість – це не скорочення терміну chrominance-кольоровість, яка є кольоровою частиною відеосигналу (наприклад, канали Cb та Cr у YCbCr) .
Блискучість: Яскравість області, яка оцінюється відносно яскравості її оточення. ⁶
Насиченість: Барвистість (повноколірність) області, яка оцінюється пропорційно її яскравості. ⁷
Чистота: Відстань хроматичності пікселя від точки білого в площині хроматичності xy. Нульова чистота означає, що світло ахроматичне. З іншого боку, висока чистота означає, що світло схоже на лазерне, що складається з однієї довжини хвилі.

Кольори можна описувати у багатьох різних колірних просторах, але незалежно від колірного простору, кожен колір потребує принаймні 3 складових: певна метрика яскравості та 2 метрики хроматичності (відтінок і кольоровість, або координати кольорів).

🔗Ілюстрації

Хоча попередні визначення корисні, щоб надати значення словам, вони не говорять нам, на що ми повинні дивитись. Наступні діаграми показують світимість, світлість, кольоровість, блискучість/яскравість та насиченість, що варіюються від базового кольору “0” та як погіршуються отримані кольори:

(світлість + кольоровість) або (блискучість/яскравість + насиченість) – це два різні способи кодування однієї реальності. Вони являють собою ортогональні простори, які можна перетворити з одного в інший простим обертанням основи. Це означає, що кольоровість розвивається при постійній світлості, насиченість – при постійній блискучості/яскравості, і навпаки:

Лінії однакової кольоровості вертикальні (слідуючи сітці зразків), що означає, що кольоровість має однаковий напрямок для всіх кольорів в охопленні (див. нижче). Однак лінії однакової насиченості є похилими (намальовані пунктиром на графіку) і всі вони проходять від чорного через кожну кольорову плитку, що означає, що їх напрямки індивідуальні для кожного кольору.

Тому збільшення кольоровості буде рівномірно віддаляти всі кольори від центральної сірої осі по горизонталі, тоді як збільшення насиченості закриватиме або відкриватиме кут косих штрихових ліній, як квітка.

Подібним чином, збільшення світлості буде рівномірно переміщувати всі кольори вгору від горизонтальної осі, тоді як збільшення блискучості/яскравості буде переміщувати їх по лініях однакової насиченості.

На обох вищенаведених діаграмах світлість, кольоровість, насиченість і блискучість відображаються у кольоровому просторі JzAzBz, який є перцептивним кольоровим простором, придатним для HDR-сигналу, і використовується в параметричних масках та модулі “Колірний баланс RGB”. Світимість відображається в кольоровому просторі CIE XYZ 1931 і відображає ефект компенсації експозиції. Вона демонструє таку ж поведінку, як блискучість, за винятком того, що розмір кроку не масштабується перцептивно.

Примітка: У цьому розділі блискучість та яскравість використовуються для опису одного і того ж виміру. Строго кажучи, яскравість є абсолютною метрикою, тоді як блискучість – це яскравість якоїсь поверхні відносно яскравості її оточення (тобто, наскільки поверхня “вискакує” із свого оточення і виглядає флуоресцентною). Але при редагуванні зображень збільшення яскравості деякої поверхні дійсно збільшить і її блискучість, тому термін блискучість кращий в інтерфейсі користувача Darktable для наочності та посилання на візуальний ефект.

🔗Виміри кольору і охоплення

Охоплення – це обсяг кольорів, який певний колірний простір може охоплювати та кодувати. Важливо зазначити, що, після конвертації в перцептивні простори, охоплення будь-якого простору RGB не є однорідним вздовж відтінків.

Наступні приклади показують обсяг охоплення простору sRGB на зрізах відтінків, що містять первинні червоні, зелені та сині кольори простору sRGB, над площиною світлості-кольоровості з рівномірною шкалою:

Це показує, що деяка кількість збільшення кольоровості (зміщення над горизонтальною віссю) може бути безпечною для деяких відтінків при певній світлості, але може виштовхнути інші координати відтінку-світлості з охоплення. Наприклад, ми маємо набагато більше поля зеленого або мадженти, ніж блакитного (ціанового).

Багато проблем з охопленням при експорті насправді спричинені користувачем і є результатом різкого збільшення кольоровості. З цієї причини використання колірних моделей яскравість-насиченість може бути безпечнішим.

🔗Виміри кольору та доповняльні кольори

Ціан, маджента, жовтий (CMY) – доповняльні кольори червоного, зеленого, синього (RGB). Однак доповняльні простори CMY, обчислені з просторів RGB, не є перцептивно доповняльними. Щоб показати це, ми створюємо простір CMY із sRGB, де ціан має координати sRGB (0, 1, 1), маджента (1, 0, 1) та жовтий (1, 1, 0), і показуємо його в просторі світлість-кольоровість:

Порівнюючи зі зрізами відтінків первинних кольорів у попередньому розділі, легко переконатися не тільки в тому, що охоплення не мають однакових форм, але і в тому, що кольори не збігаються.

Це ще одна причина уникати використання просторів HSL/HSV (похідних від просторів RGB) для редагування кольорів: оскільки ці простори RGB не є перцептивно однорідними від початку, отримані простори HSL/HSV також не є однорідними. Хоча простори RGB мають певні переваги на основі їхнього зв’язку з фізичним світлом, будь-яка обробка, що включає відтінок, має йти безпосередньо в перцептивних просторах.

🔗Виміри кольору і налаштування

У багатьох програмах, включаючи Darktable, будь-які налаштування, що впливають на кольоровість, називаються “насиченість” (наприклад, у колірному балансі, “контраст/яскравість/насиченість”). Це симптом програмного забезпечення, яке намагається бути доступним для непрофесіоналів за допомогою загальнозрозумілої мови і звичних термінів. Це вводить в оману, оскільки насиченість існує і досить сильно відрізняється від кольоровості. Крім того, багато відео-специфікацій неправильно називають кольоровість “насиченістю”. Щоразу, коли Darktable повторно використовує такі специфікації, використовується неправильний термін із специфікації, а не правильний термін виміру кольору.

CIE definition of hue: https://cie.co.at/eilvterm/17-22-067 ↩︎
CIE definition of luminance: https://cie.co.at/eilvterm/17-21-050 ↩︎
CIE definition of lightness: https://cie.co.at/eilvterm/17-22-059 ↩︎
CIE definition of brightness: https://cie.co.at/eilvterm/17-22-063 ↩︎
CIE definition of chroma: https://cie.co.at/eilvterm/17-22-074 ↩︎
Article about brilliance (paywall): https://doi.org/10.1002/col.20128 ↩︎
CIE definition of saturation: https://cie.co.at/eilvterm/17-22-073 ↩︎