Войти в систему

Home
    - Создать дневник
    - Написать в дневник
       - Подробный режим

LJ.Rossia.org
    - Новости сайта
    - Общие настройки
    - Sitemap
    - Оплата
    - ljr-fif

Редактировать...
    - Настройки
    - Список друзей
    - Дневник
    - Картинки
    - Пароль
    - Вид дневника

Сообщества

Настроить S2

Помощь
    - Забыли пароль?
    - FAQ
    - Тех. поддержка



Пишет yigal_s ([info]yigal_s)
@ 2006-11-18 00:21:00


Previous Entry  Add to memories!  Tell a Friend!  Next Entry
О цветах
Солнечный свет, как известно, имеет непрерывный спектр; такой же непрерывный более-менее спектр, имеет и свет, отраженный от предметов. Это означает, что для задания частотной характеристики конкретного света понадобится бесконечное множество чисел. Тем не менее, в телевизоре всего лишь лучами трех фиксированных цветов (то есть, вариацией трёх всего чисел, определяющих интенсивности этих цветов) воссоздается практически полная (только лишь более блеклая, чем цвета в реальности) видимая человеком палитра. Если бы слух человека был устроен подобно зрению, то это можно было бы сравнить с тем, как аккорд из трёх нот "до" "ми" "соль" был бы слышен как нота "фа диез", например. Собственно, в этом случае человек бы вообще не мог слышать аккорды, или разные инструменты в оркестре.

Дисплейные цвета, как известно, выражаются в RGB-координатах. Понятие цветого куба известно, видимо, любому программисту, работавшему с графикой, и многим непрограммистам тоже, разумеется. Мало кому из них известно, что если попытаться выразить в этих координатах цвет монохромного света лазера (или цвет элемента радуги), то некоторые координаты в подобном выражении окажутся отрицательными (!). Цветовой куб вовсе не охватывает всех возможных цветов. И дело тут даже не в том, что реальные люминофоры более блеклые, чем чистый свет лазера. Даже если тремя лучами лазера R,G,B попытаться создать цветное изображение, то цвета всех остальных (не этих трех лучей) монохромных частот (или равно, цветов радуги) имели бы некоторые отрицательные составляющие.

Произвольный цвет можно попытаться рассматривать как смесь в определенной пропорции чистого монохромного цвета и белого цвета (с этой точки зрения, максимально насыщенный цвет, который можно получить на дисплее - это всё еще комбинация цвета монохромного и белого). Это почти верно, но не совсем, так как существуют "пурпурные" цвета, которым не соответствует никакой монохромный цвет. Да, есть цвета, которые можно увидеть в телевизоре, а вот в спектре радуги их нет (а вот коричневый цвет, кстати, это вполне конвенциональный цвет в радуге - просто мы воспринимаем желтый-оранжевый свет низкой интенсивности как отдельный цвет).

Если очень быстро (кажется, десять или десятки герц) менять цвет какой-то области, видимой человеку, с черной на белую, то он будет видеть её как цветную. Цвет будет зависеть от частоты миганий (а от скважности зависеть будет???). Не знаю, объяснено это явление уже, или еще нет. Думается (а может, читалось), дело должно быть в предобработке или кодировке сигнала при передаче его от сетчатки к мозгу. Вернее, в фичах, багах подобной кодировки.


(Добавить комментарий)


[info]_lenin_@lj
2006-11-17 20:14 (ссылка)
Для того, чтобы задать частотную характеристику света с непрерывным спектром, не всегда нужно бесконечное множество чисел. Например, некоторый спектр может быть описан с помощью конечного набора чисел - цветовая температура и линии поглощения.

(Ответить) (Ветвь дискуссии)


[info]yigal_s@lj
2006-11-17 20:49 (ссылка)
а также надо еще помнить, что интенсивности тех частот, что не поглотились распределены как излучение абсолютно черного тела. :-)))

Нет, ну понятно, что, скажем, и излучение, равномерно распределенное от w0 до w1 этими двумя частотами вполне и задается (с точностью до интенсивности). И всё же, я говорю не об "алгоритмическом" задании функции, а о, скажем, том, что у спектральной функции бесконечное число степеней свободы. О том, что спектральные функции образуют бесконечномерное линейное пространство. А вот их цвет - всего-навсего трёхмерное.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]_lenin_@lj
2006-11-18 08:58 (ссылка)
Да, согласен с этим.

(Ответить) (Уровень выше)


[info]dr_tambowsky@lj
2006-11-17 21:38 (ссылка)
От скважности тоже будет, полагаю. Можно посчитать. Преобравование Фурье -> частотный спектр. Оптимизируйте частоту и скважность, чтобы максимизировать нужную Вам цветовую компоненту. По-моему, этот трюк использовали ещё квн-щики 60-х годов: показали что-то, то ли звёздочку, то ли Кремль розоватый по чёрно-белому телевизору. Не то чтобы и они это первые придумали, просто легенда относительно известная.

Про отрицательные координаты я не совсем понимаю, что это такое. Вся эта игра на трёх цветах связана, разумеется, с тем фактом, что имеется всего три типа цветовых рецепторов. Всё что мы "видим" - это комбинация интенсивностей сигналов с этих рецепторов, воспринимаюших разные частоты. Если бы сами рецепторы были монохроматическими, то модулируя интенсивности RGB каналов на этих самых частотах, можно было бвы добиться идеального цветового воспроизведени, разве не так? На самом деле у рецепторов диапазон вполне конечной ширины, какая-то там форма функции отклика и т.д., что вносит свой вклад в искажения при попытке "смоделировать" произвольный сигнал. Но эффективную "отрицательность" я как-то не чувствую - откуда?

(Ответить) (Ветвь дискуссии)


[info]larisaka@lj
2006-11-18 02:39 (ссылка)
Заинтересовалась рецепторами -точно ли они RGB - и нашла вот что
http://vadim-andreev.narod.ru/ufo/glaz.htm
А там интересное: "Яркостная адаптация. В сумерках мы начинаем автоматически перестраивать чувствительность глаза так, чтобы воспринимать максимальный динамический диапазон. Иными словами, происходит подстройка черной и белой точки глаза, изменяется кривая передачи полутонов. Именно по этой причине многие фотолюбители так расстраиваются, получив из печати абсолютно "плоскую", неконтрастную фотографию. Беда в том, что камера то адаптироваться не может... "
Мне как не-фотографу стало многое понятно

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dr_tambowsky@lj
2006-11-18 17:56 (ссылка)
Там две независимые системы - "палочки" и "колбочки", помните, по биологии мы когда-то проходили? Они же "rod cells" и "cone cells", соответственно. http://en.wikipedia.org/wiki/Rod_cell (http://en.wikipedia.org/wiki/Rod_cell). Палочки гораздо чувствительнее (могут, в принципе, детектировать отдельный фотон) и их гораздо больше. Зато они не обладают цветовой специфичностью - "видят" только интенсивность (т.е. чёрное-белое). Цветочувствительные cone cells обладают достаточно широкими спектральными функциями (см. картинку по ссылке), что собственно и позволяет различать цвета - частота, находящаяся где-то посередине между максимами спектров разных типов колбочек, будет стимулировать и тех и других, и интерпретация такого дифференциального сигнала - уже работа мозга.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]larisaka@lj
2006-11-18 18:35 (ссылка)
Про палочки и колбочки я вспомнила без проблем, новым оказалось объяснение "плоских" фотографий

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dr_tambowsky@lj
2006-11-18 18:53 (ссылка)
А, это да. Только там, насколько я понимаю, больше проблем чем с подстройкой чёрного/белого. Например, при малой освещённости приходится соответственно выставлять диафрагму, в результате получается большая глубина резкости. А это тоже даёт эффект "плоского" снимка.

(Ответить) (Уровень выше)


[info]yigal_s@lj
2006-11-18 07:51 (ссылка)
> Преобравование Фурье -> частотный спектр

Мне кажется, это бы имело смысл, если бы цвет зависел напрямую только от частоты (тогда скважность - добавление гармоник и только). А вот, к примеру, если нервный сигнал кодирует интенсивность компонент цвета и своей частотой, и скважностью, то скважность может проявляться как фактор независимый. Мне так кажется.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dr_tambowsky@lj
2006-11-18 18:20 (ссылка)
Не знаю как кодирует. В принципе - может. Но я бы предположил, что пока рецептор возбуждён (т.е. под действием сета, на который он откликается) - на нём просто выставляется потенциал. Преобразование амплитуда -> частота/скважность импульсов (т.е., собственно, частотная модуляция) выглядит как-то слишком сложно. Хотя, чёрт его знает. Ответ мне неизвестен.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]yigal_s@lj
2006-11-20 05:42 (ссылка)
> Но я бы предположил, что пока рецептор возбуждён (т.е. под действием сета, на который он откликается) - на нём просто выставляется потенциал.

Да. Но дело не в рецепторе, а в том, как сигнал с него кодируется при передаче в мозг. И вот тут-то скважность и может начать играть значение.

Там еще, что интересно, предобработка видео-сигнала начинается еще в нервном волокне около сетчатки. По сути, глаза - это такой выступ мозга. :-)

(Ответить) (Уровень выше)


[info]yigal_s@lj
2006-11-18 09:39 (ссылка)
> Если бы сами рецепторы были монохроматическими, то модулируя интенсивности RGB каналов на этих самых частотах, можно было бвы добиться идеального цветового воспроизведени, разве не так?

Разумеется. Другое дело, что тогда человек бы видел только три частоты, а к остальным был бы слеп, то есть, такие рецепторы были бы идеальны для цветного телевидения, но не для жизни в реальном мире.

> эффективную "отрицательность" я как-то не чувствую - откуда?

Представьте, что у нас только два вида цветовых рецепторов - А и В. Их отклики на монохромную частоту w обозначим как A(w) и B(w). Существует частота w1, обращающая в максимум отношение A(w1)/B(w1). Существует частота w2, обращающая в максимум отношение B(w2)/A(w2). Теперь, что важно, если мы возьмем две другие частоты - wX и wY, то, комбинируя их физически, то есть, беря их сумму с положительными коэффициентами, мы можем получить, быть может, практически все остальные цвета, но уж точно не все, поскольку вот это самое восприятие частот w1 и w2 экстремально. Вот если бы можно было бы использовать и отрицательные коэффициенты - то тогда, ясное дело, с помощью любых двух частот wX и wY (если они не дают линейно зависимого восприятия, разумеется) можно было бы получить восприятие любых остальных частот. Ну да не беда, скажем мы - возьмем вот эти самые w1 и w2 в качестве базовых цветов в нашем телевидении и будет нам полное счастье - все остальные цвета получим лишь с положительными коэффициентами.

Теперь перейдем к случаю трех рецепторов.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]dr_tambowsky@lj
2006-11-18 18:56 (ссылка)
тогда человек бы видел только три частоты Да, Вы правы. Какой-то слишком академический идиотский пример получился ;)

(Ответить) (Уровень выше)


[info]yigal_s@lj
2006-11-18 09:45 (ссылка)
Когда рецепторов три - А, B, C,
то, аналогично предыдущему, следующие частоты не удастся представить никакой физической комбинацией остальных:
w1: A(w1)/B(w1) - max
w2: B(w2)/A(w2) - max
w3: A(w3)/C(w3) - max
w4: C(w4)/A(w4) - max
w5: B(w5)/C(w5) - max
w6: C(w6)/B(w6) - max

Необходмимо, следовательно, шесть отдельных монохромных люминофоров, чтобы воспроизвести цвет этих частот. Или же возможность комбинировать излучение трёх люминофоров, но с отрицательными коэффициентами. :-)

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 10:17 (ссылка)
Кривые близки к гауссианам; указанные Вами соотношения обретают максимум теоретически - в плюсминус бесконечности, на практике - на краях диапазона - т.е. при практически нулевой чувствительности.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


(Анонимно)
2006-11-18 12:21 (ссылка)

Да, поторопился я с качественной демонстрацией.

По-моему, кривые чувствительности не так, чтоб очень к гауссианам близки, но как первое приближение - готов принять.

Соотношение гауссиан таково, как Вы описали только если у них одинаковая "ширина", при разной ширине отношение может иметь максимум и не на бесконечности. (качественный пример - очень острая гауссиана. если её поделить на относительно плоскую, то острый выброс первой никуда не пропадёт).

Так что ровно на три максимума отношений я могу надеяться и не на бесконечности, деля более острую гауссиану на более пологую. Возьмите еще и четвертый максимум "на бесконечности" и всё же получится, что есть четыре частоты , которые нельзя представить смесью других (на самом деле никакой цвет в радуге нельзя точно предстваить смесью остальных, бери хоть двадцать частот, но я бы затруднился это продемонстрировать качественно, хотя можно и над этим посидеть).

ПС: на остальные Ваши посты здесь обязательно отвечу, но скорее ближе к послезавтра. Просто сначала хотел прокомментировать более простые вещи.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 13:58 (ссылка)
я этим вопросом тоже задавался - только немного по другому поводу, когда фотоаппарат-цифровик приобрел : )
насколько я понял - реальные кривые именно таковы, что для любых двух отношение монотонно возрастает при приближению к тому краю диапазона, за который она "отвечает". Соответственно главные проблемы цветоохвата, кроме немонохромности источников (т.н. стимулов) - снижение чувствительности глаза и соответственно эффективности красного и синего (особенно красного) стимулов при попытке раздвинуть их на края диапазонов.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]yigal_s@lj
2006-11-20 05:54 (ссылка)
> насколько я понял - реальные кривые именно таковы, что для любых двух отношение монотонно возрастает при приближению к тому краю диапазона, за который она "отвечает".

Так что же, если одну "гауссиану" поделить на другую, то это нивелирует максимум напрочь? Я очень удивлён, признаюсь. Даже склонен не поверить. Всё же кривые, ссылку на графики которых вы привели, имеют явно разную остроту максимумов.

> Соответственно главные проблемы цветоохвата

По идее, даже если и сделать очень глубокий синий (или фиолетовый) и красные тона, это не решит проблему видеоохвата. Я уже помещал в соседней ветке "лепесток" цветов, видимых глазом. Из него трехцветный дисплей может отобразить только треугольник. Скажем, если у вас есть насыщенный зеленый цвет, то насыщенных желтого, голубого, оранжевого уже не получить.

(Ответить) (Уровень выше)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 14:17 (ссылка)
вот современные представления о собственно чувствительности индивидуальных сенсоров человека
http://www.geocities.com/sbezryadin/articles/color_theory_ru/phy_ru/human_color_vision_ru.html

а это - различные (эквивалентные по существу) представления уже цветовосприятия (после системой обработки; появляется тот самый "пурпурный" эффект в далекой синей области):
http://www.geocities.com/sbezryadin/articles/color_theory_ru/fcs_ru/cohen_metric_ru.html

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]yigal_s@lj
2006-11-18 17:15 (ссылка)
да, это больше похоже на гауссиану, чем то, что я видел в своё время.
И всё же, если бы на бесконечности кривые себя вели подобно гауссианам, то высокочастотная и низкочастотная световая волна давали бы одинаковые цветовые ощущения. Меж тем, ощущения хоть и близки (синий и фиолетовый), но не одинаковы.

Что до пурпурного - первый раз слышу, чтобы он являлся спектральным цветом. Собственно, вот диаграмма Image, которая ясно показывает место пурпурного цвета, как смеси фиолетового и синего. Там, на этих уголках, соответствующим

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 17:20 (ссылка)
Я имею в виду сектор purpish blue. Там для получения соответствующего цветоощущения нужно смешать синий с долей красного. Конечно, вя область пурпурного не покрывается.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]yigal_s@lj
2006-11-20 06:00 (ссылка)
Вообще, наверное, стоило бы разобраться, откуда берётся ощущение фиолетового. Возможно, Вы правы, когда говорите о "далекой синей области", а не о "далекой фиолетовой", что было бы _формально_ более правильно.

Я к тому, что, по идее, кривая чувствительности "красного" сенсора человека наиболее пологая, и, поэтому, может оказаться, что на очень высоких частотах она вдруг снова начинает вносить вклад в восприятие, сравнительный со вкладом более резко занижающихся синего и зеленого. Не больший вклад, но сравнимый. Соответственно, субъективно мы воспринимаем это как уход синего в "сине-красную" область.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]_shadow__@lj
2006-11-20 08:07 (ссылка)
Но там все равно хорошо видно - что синий все время существенно выше.
Если не ошибаюсь, еще в ранних опытах по цветосмешению заметили, что ощущение чистого фиолетового хорошо передается смесью синего и красного, а ощущение чисто синего из фиолетового и зеленого (либо каким еще образом)получить не удается - поэтому в качестве основного цвета был принят синий. Видимо, матрицирует сигналы все-таки мозг. А вот в классических фотографических матрицах обычно так и делается - у красного светофильтра добавляют небольшое пропускание в дальней синей области для облегчения последующей обработки. Впрочем, Foveon обходится без этого - при том, что является абсолютным лидером цветопередачи.

(Ответить) (Уровень выше)


[info]yigal_s@lj
2006-11-18 17:21 (ссылка)
> Меж тем, ощущения хоть и близки (синий и фиолетовый),

Блин, красный и фиолетовый, конечно же!

> место пурпурного цвета, как смеси фиолетового и синего.

смеси красного и фиолетового.

Высокочастотный видимый свет, он же фиолетовый, а не синий.

(Ответить) (Уровень выше)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 17:26 (ссылка)
фиолетовый - хитрая область. В общем-то за нее, судя по кривым, отвечает синий сенсор. Но когда уровень сопутствующего возбуждеия зеленого падает ниже определенного предела (около 500 нм) - мозг начинает воспринимать это как отрицательный зеленый, добавляя красное ощущение.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 19:34 (ссылка)
хотя нет, не 500, высокочастнтнее - но не суть важно.

(Ответить) (Уровень выше)


[info]yigal_s@lj
2006-11-20 06:02 (ссылка)
а мне так это представляется: http://yigal-s.livejournal.com/302880.html?thread=738592#t738592

(Ответить) (Уровень выше)


[info]yigal_s@lj
2006-11-18 17:17 (ссылка)
соответствующим 400 и 700 nm, и заканчивается цветовосприятие монохромного цвета. В область пурпура ему никак не уйти.

(Ответить) (Уровень выше)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 14:47 (ссылка)
отвечать - совсем необязательно, тем более там все рактически об одном и том же. Просто я сам немножко чесал затылок на эту тему - вот и срезонировало.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]yigal_s@lj
2006-11-18 17:09 (ссылка)
Озадачен. Собственно, дело не в вежливости.

Отвечать имеет смысл, чтобы с чем-то несогласиться, например. Там есть с чем. Или признать свою неправоту в ответ на какие-то Ваши аргументы. Или вопросы задать.

Другое дело, если Вы во всём этом не видите смысла. :-)
Но я и тогда отвечу, пока сам вижу в этом смысл, пока из подобного обмена мнениями проявляется какая-то связная картина.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 17:21 (ссылка)
пардон, я имел в виду - что понаписал так много, что сделалось неловко : )

(Ответить) (Уровень выше)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 10:50 (ссылка)
Т.е. если мы берем в качестве возбуждающего воздействия частоты wr wg и wb (обычно - из технико-экономических соображений вблизи максимумов чувствительности глаза к соответствующим цветам), то красные цвета "левее" wr потребуют отрицательных значений wg. Чем дальше от максимума влево мы возьмем wr - тем больше будет охват, но и тем более мощный источник потребуется для передачи полного диапазона яркостей.
С синими хитрее - дальняя синяя область воспринмается как фиолетовая, там уровень зеленого ниже определенного предела система восприятия интерпретирует как присутствие красного, соответственно на экране эта область успешно отображается частью оттенков лилового. Поэтому перспективной считается четырехцветная (с дополнительным источником красного) система цветовоспроизведения.

(Ответить) (Уровень выше) (Ветвь дискуссии)


[info]yigal_s@lj
2006-11-20 06:05 (ссылка)
да по идее, для представления любого спекртрального цвета, кроме имеющихся трёх, нужны отрицательные коэффициенты. Будь это далекие красные цвета, "левее" wr, или просто желтый, оранжевый и проч.

Я, кстати, новый пост написал, как раз про четырехцветную и более систему лазерного телевидения.

(Ответить) (Уровень выше)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 05:51 (ссылка)
Я думаю, что при мерцании источника ощущение цвета создается вследствие различной инерционности разных цветовых каналов (собственно сенсоров глаза и систем обработки); насколько мне известно, при этом нельзя получить эффект восприятия всех цветов спектра, как правило - вознкает ощущение оттенков желтого.
Там вроде есть и другие хитрые динамические эффекты: глаз человека можно заставить в определенных ситуациях видеть "отрицательные" цвета, невозможные при наблюдении статической картинки. Если предварительно ярким источником подействовать на один канал, и тем самым снизить в нем чувствительность - то при выключении этого источика и включении соответствующего соседнему глаз увдит более "чистый" цвет.

(Ответить)


[info]_shadow__@lj
2006-11-18 06:04 (ссылка)
С монитором главная проблема не в "немонохроматичности" люминофора; его излучение достаточно узкополосно. Проблема в том, что для того, чтобы эффективно возбуждать индивидуальные сенсоры глаза, минимально "задевая" соседние - для синего и красного каналов их цвета должны находиться очень близко к краю диапазона, где чувствительность катастрофически падает. Точные цифры не помню, но порядок эффекта таков, что обычный монитор покрывает около 80% цветового треугольника, но если мы изменим частоту красного канала так, чтобы покрывать 90% - его интенсивность придется увеличить на пару порядков.
Для светоприемных систем ситуация проще - достаточно, чтобы кривые чувствительности отдельных RGB - сенсоров в точности соответствовали кривым сенсоов глаза - или их линейной комбинации. Классические матрицы этому условию тоже не удовлетворяют (оптимизирется не только их цветопередача, но и цена и чувствительность) - но Foveon с дополнительным фильтром может дать отклонение менее 3% во всем диапазоне.

(Ответить) (Ветвь дискуссии)


[info]yigal_s@lj
2006-11-20 06:08 (ссылка)
> Точные цифры не помню, но порядок эффекта таков, что обычный монитор покрывает около 80% цветового треугольника

А нету никакого цветового треугольника, который нужно покрыть. :-)

Есть цветовой лепесток с выпуклой границей, который никаким треугольником не покрыть. Поэтому не факт, что нужно именно стараться получать наиболее незкочастотный красный и высокочастнотный фиолетовый. Интересно также и о остальных спектральных цветах позаботиться.

С сеносрами телекамер, к счастью, всё действительно, в теории, очень просто.

(Ответить) (Уровень выше)