Grundkenntnisse der Chromatik-2

三、Wahrnehmungsmerkmale des visuellen Systems

Das menschliche visuelle System weist viele Merkmale bei der Wahrnehmung von Farbe und ihren räumlichen Details auf, wie z. B. visuelle Rückstände, Unempfindlichkeit gegenüber scharfen Kantenänderungen und eine stärkere Wahrnehmung von Helligkeit als von Farbe.

Theoretisch kann jede Farbe in der Natur durch die drei Primärfarben R, G und B bestimmt werden, sodass das dreidimensionale RGB-Farbraummodell gebildet wird, das durch mathematische Formeln genau berechnet werden kann.

Basierend auf den Wahrnehmungsmerkmalen des menschlichen visuellen Systems bis hin zu Farb- und Raumänderungen und dem Farbraummodell können wir alle Arten von Algorithmen zur Komprimierung digitaler Bilddaten entwerfen.

Visuelles System des Menschen

• • Es wird angenommen, dass Farbe das Ergebnis der Wahrnehmung von sichtbarem Licht durch das visuelle System ist.
• Die menschliche Netzhaut verfügt über drei Arten von Zapfenzellen mit unterschiedlicher Empfindlichkeit gegenüber den Farben Rot, Grün und Blau sowie eine stäbchenförmige Zelle, die nur bei extrem geringer Lichtleistung funktioniert. Daher existiert Farbe nur in den Augen und im Gehirn. Stäbchenzellen spielen bei der computergestützten Bildverarbeitung keine Rolle.
• Sichtbares Licht ist eine elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge von 380 bis 780 nm. Das meiste Licht, das wir sehen, ist nicht Licht einer Wellenlänge, sondern eine Kombination aus vielen verschiedenen Wellenlängen.
• Die menschliche Netzhaut nimmt über Neuronen die Farbe der Außenwelt wahr. Jedes Neuron ist entweder ein farbempfindlicher Zapfen oder ein farbunempfindlicher StabWahrnehmungsmerkmale des Sehens:
  • Rote, grüne und blaue Zapfenzellen nehmen unterschiedliche Lichtfrequenzen und Helligkeiten unterschiedlich wahr.
  • Jede Farbe in der Natur kann durch die Summe von R, G und B bestimmt werden, die einen dreidimensionalen RGB-Vektorraum bilden.
  • Wahrnehmungsmerkmale des Sehens:

    Eine Gruppe von Farbproben hat unter Sonnenlicht oder einer bestimmten Lichtquelle die gleiche Farbe, aber wenn sie unter einer anderen Lichtquelle platziert werden, ist die Farbe unterschiedlich

    四、Farbmodus

    • RGB-Additiv-Farbmischmodus
    • Subtraktiver CMY-Farbmischmodus
    • HSB-Modus
    • Labormodus

    RGB-Modus

    • Der RGB-Modus basiert auf dem Mischprinzip dreier Primärfarben in der Natur. Die Primärfarben Rot, Grün und Blau werden in jeder Farbskala entsprechend dem Helligkeitswert von 0 (Schwarz) bis 255 (Weiß) zugeordnet, um so ihre Farben festzulegen. Wenn die Primärfarben mit unterschiedlicher Helligkeit gemischt werden, werden 256 * 256 * 256 Farbarten erzeugt, etwa 16,7 Millionen. Beispielsweise kann ein helles Rot einen R-Wert von 246, einen G-Wert von 20 und einen B-Wert von 50 haben. Wenn die Helligkeitswerte der drei Primärfarben gleich sind, wird Grau erzeugt; Wenn alle drei Helligkeitswerte 255 betragen, wird reines Weiß erzeugt; Wenn alle Luminanzwerte 0 sind, wird reines Schwarz erzeugt. Wenn die durch die Mischung dreier Arten von Farblicht erzeugte Farbe im Allgemeinen höher ist als der ursprüngliche Farbhelligkeitswert, wird die Methode zur Farberzeugung im RGB-Modus auch als Farblichtadditivmethode bezeichnet.

    Der CMYK-Modus, auch Druckfarbmodus genannt, ist, wie der Name schon sagt, ein verarbeiteter Modus.

    • Es unterscheidet sich stark von RGB. Der RGB-Modus ist ein leuchtender Farbmodus und der Inhalt auf dem Bildschirm ist auch in einem dunklen Raum noch sichtbar
    • CMYK ist ein Farbmodus, der auf Reflexion basiert. Wie lesen Menschen den Inhalt von Zeitungen? Es ist das Sonnenlicht oder Licht, das auf die Zeitung fällt und dann in unsere Augen reflektiert wird, sodass wir den Inhalt sehen können. Es benötigt eine externe Lichtquelle. Wenn Sie sich in einem dunklen Raum befinden, können Sie keine Zeitungen lesen
    • Solange das auf dem Bildschirm angezeigte Bild im RGB-Modus dargestellt wird. Solange das Bild auf dem Druckerzeugnis zu sehen ist, wird es im CMYK-Modus dargestellt. Werden beispielsweise Zeitschriften, Magazine, Zeitungen, Plakate usw. gedruckt und verarbeitet, handelt es sich also um das CMYK-Modell.
    • Ähnlich wie RGB ist CMY die Initiale der drei Tintennamen: Cyan, Magenta und Gelb. K nimmt den letzten schwarzen Buchstaben. Der Grund dafür, dass der Anfangsbuchstabe nicht verwendet wird, besteht darin, eine Verwechslung mit Blau zu vermeiden. Theoretisch reichen nur drei Arten von CMY-Tinten aus. Wenn man sie zusammenfügt, sollten sie schwarz werden. Da mit dem aktuellen Herstellungsprozess jedoch keine hochreinen Tinten hergestellt werden können, ist das Ergebnis der CMY-Zugabe tatsächlich ein dunkles Rot, sodass zur Abstimmung eine spezielle schwarze Tinte hinzugefügt werden muss.
    • Wenn C, M, Y und K zu Farben gemischt werden, wird mit zunehmender Menge an C, m, Y und K das vom menschlichen Auge reflektierte Licht immer weniger und die Helligkeit des Lichts wird immer geringer. Die Methode zur Farberzeugung in allen CMYK-Modi wird auch Farbsubtraktion genannt.

    HSB-Modus

    Der HSB-Modus basiert auf der Farbbeobachtung durch das menschliche Auge. In diesem Modus werden alle Farben durch Farbtöne, Sättigung und Helligkeit beschrieben.

    • Farbtöne beziehen sich auf die Farbe, die von einem Objekt reflektiert oder durch dieses hindurchgelassen wird. Im Standardfarbkreis von 0 bis 360 Grad wird der Farbton anhand der Position gemessen. Bei normaler Verwendung wird der Farbton durch den Namen der Farbe identifiziert, z. B. Rot, Orange, Grün usw. Es handelt sich um ein Attribut des Aussehens.
    • Unter Sättigung versteht man die Intensität bzw. Reinheit der Farbe, die den Anteil der Grauanteile im Farbton angibt. Sie wird durch 0 % (reines Grau) – 100 % (vollständig gesättigte Farbe) ausgedrückt. Beim Standardfarbrad nimmt die Sättigung von der Mittelposition zur Randposition hin zu.
    • Helligkeit ist die relative Helligkeit einer Farbe. Es wird normalerweise zwischen 0 % (schwarz) und 100 % (weiß) gemessen. Mangel: Aufgrund der Gerätebeschränkung muss bei der Anzeige auf dem Computerbildschirm in den RGB-Modus und beim Ausdrucken in den CMYK-Modus konvertiert werden. Dies schränkt die Nutzung des HSB-Modus in gewissem Maße ein. Im CIE-XYZ-System wird die Helligkeit durch den Wert von Y ausgedrückt, der gemessen werden kann. Sie wird durch die Intensität des reflektierten oder emittierten Lichts pro Flächeneinheit ausgedrückt. Die Helligkeit wird in Einheiten wie Kerzenlicht pro Quadratmeter (cd/m2) gemessen.

    CIE-Definition von Helligkeit: Es handelt sich um den entsprechenden Wert der Wahrnehmung der strahlenden Helligkeit durch das visuelle System des Menschen, der durch L * ausgedrückt wird.

    Labormodus

    Der Prototyp des Labormodus ist ein Standard zur Farbmessung, der 1931 von der CIE Association formuliert wurde. Er wurde 1976 neu definiert und erhielt den Namen CIELab.

    Der RGB-Modus ist ein Farbadditionsmodus für leuchtende Bildschirme, und der CMYK-Modus ist ein farbreflektierender Drucksubtraktionsmodus. Der Labormodus ist weder auf Licht noch auf Pigmente angewiesen. Es handelt sich um einen von der CIE-Organisation festgelegten Farbmodus, der theoretisch alle Farben umfasst, die vom menschlichen Auge gesehen werden können. Der Lab-Modus gleicht die Mängel der RGB- und CMYK-Farbmodi aus

    Die Laborfarbe wird durch eine Helligkeitskomponente L und zwei Farbkomponenten a und b dargestellt. Der Wertebereich von L liegt zwischen 0 und 100, Komponente a stellt die spektrale Änderung von Grün nach Rot dar, während Komponente b die spektrale Änderung von Blau nach Gelb darstellt und die Wertebereiche von a und b zwischen -120 und 120 liegen.

    五、CIE1976 Lab-Farbraum- und Farbdifferenzformel

    Farbkommunikationssprache

    1) Kommunikationssprache, wenn sich der Farbton ändert: Kommunikationssprache: Rot, Gelb, Grün, Blau, weniger Rot, weniger Gelb und so weiter

    2） Kommunikationssprache, wenn sich die Helligkeit ändert: Helligkeit verwendet meist heller oder dunkler, um den Unterschied zwischen ihnen zu beschreiben;

    3） Kommunikationssprache, wenn sich die Sättigung ändert: Die Sättigung wird durch stark oder schwach beschrieben;

    ●Farbmodul

    • Beobachtungsgeometrie

    Der unterschiedliche Betrachtungswinkel des Betrachters wirkt sich auch auf den Farbunterschied des Produkts aus. Um eine Einigung mit dem Kunden zu erzielen, ist es manchmal notwendig, das Objekt aus dem gleichen Blickwinkel zu betrachten. ASTM (American Society for Testing and Materials) D1729-89 empfiehlt 0/45 Beleuchtungs- und Beobachtungsbedingungen. Die Beobachtungsmethode ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

    Standardleuchtmittel

    • Standardleuchtmittel beziehen sich auf die künstliche Lichtquelle, die verschiedenes Umgebungslicht simuliert, sodass die Produktionsanlage oder das Labor den Lichteffekt erzielen kann, der im Wesentlichen mit der Lichtquelle in diesen spezifischen Umgebungen außerhalb des Standorts übereinstimmt. Die Standard-Leuchtmittel werden normalerweise in der Standard-Leuchtmittelbox und dem Farbmessgerät installiert. Es wird hauptsächlich zur Erkennung der Farbabweichung von Artikeln verwendet, die dem CIE-Standard der internationalen Beleuchtungsgesellschaft entsprechen müssen.
    • Die Innenwandumgebung der Standard-Leuchtmittelbox hat einen großen Einfluss auf die Standard-Leuchtmittel. Es muss eine standardmäßige dunkelgraue, matte Oberfläche sein, um sicherzustellen, dass sie nicht durch das reflektierte Licht der Umgebung beeinträchtigt wird.

    Gängige Standardleuchtmittel

    Simuliertes Sonnenlicht des blauen Himmels – D65-Lichtquelle, Farbtemperatur (CT): 6500 K

    Simulierte europäische Ladenbeleuchtung – TL84-Lichtquelle, Farbtemperatur (CT): 4000 K

    Simuliertes amerikanisches Ladenlicht – CWF-Lichtquelle, Farbtemperatur (CT): 4100 K

    Simulieren Sie die warme Farbbeleuchtung einer Familie oder eines Hotels – F-Lichtquelle, Farbtemperatur (CT): 2700 K

    ●Berechnungsformel der chromatischen Aberration

    • + L hell - L dunkel
    • + ein Rot - ein Grün
    • + b gelb - b blau
    • △E(gesamte chromatische Aberration)=√ (△a)²+(△b) ²+(△L) ²
    • △a(chromatische Aberration)=a2-a1
    • △b(chromatische Aberration)=b2-b1
    • △L (Helligkeitsaberration) = L2-L1

    ●Anwendung der Formel für chromatische Aberration

    • Zwei wichtige Indizes:

    1. Einheitlichkeit ist sehr wichtig.

    2. Der Bereich der eingestellten Nummern muss die Akzeptanz des visuellen Unterschieds bestätigen können.

    • Toleranzbereich von △ E im Industriestandard

    0 - 0,25: sehr gering oder nicht vorhanden; Ideal passend

    0,25 - 0,5: Minute; Akzeptable Übereinstimmung

    0,5 - 1,0: klein bis mittel; In einigen Anwendungen akzeptabel

    1,0 - 2,0: mittel; In bestimmten Anwendungen akzeptabel

    2,0 - 4,0: offensichtlich; In bestimmten Anwendungen akzeptabel

    4,0- mehr: sehr groß; In den meisten Anwendungen nicht akzeptabel

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