İnsan gözü tek bir sahnede kaç renk ve ton ayırt edebilir?


20

Ortalama bir kişi tek bir sahnede kaç farklı renk, ton, renk tonu ve renk tonu ayırt edebilir? Başka bir deyişle, bir insanın algılayacağı tüm görsel bilgilerle bir fotoğraf kaydettiğinizden emin olmak için gereken teorik bit derinliği nedir?

200.000 ila 20.000.000 arasında değişen cevaplar gördüm ve otoriteyi sıralamak zor. Ve "renk" terimi belirsizdir - sadece renk tonu anlamına gelir mi yoksa doygunluk ve hafiflikteki farklılıklar da dahil mi?


"Farnsworth Munsell 100 Hue Test" için toplanan istatistikler olduğundan eminim. Monitör kalibrasyonundan etkilendiğinden emin olduğum berbat bir çevrimiçi sürüm: xrite.com/custom_page.aspx?PageID=77&Lang=en
Eruditass

Yanıtlar:


25

İnsan gözüyle algılanabilen renklerin sayısını tartışırken, CIE 1931 XYZ renk uzayının 2,4 milyon rengine gönderme eğilimindeyim. Oldukça sağlam, bilimsel olarak kurulmuş bir sayıdır, ancak bağlamda sınırlı olabileceğini itiraf etmeliyim. Hem kromatiklik hem de parlaklığa atıfta bulunurken , insan gözünün 10-100 milyon farklı "renge" duyarlı olabileceğini düşünüyorum .


Cevabımı 1930'larda başlayan ve 1960'larda tekrar ilerleyen CIE tarafından yapılan çalışmalara dayandıracağım, son birkaç on yılda formül geliştirmede bazı algoritmik ve doğruluk geliştirmeleriyle. Fotoğraf ve baskı da dahil olmak üzere sanat söz konusu olduğunda, renk düzeltmesinin ve modern matematiksel renk modellerinin ve renk uzayının dönüştürülmesinin temeli olduğu için CIE tarafından yapılan çalışmanın özellikle alakalı olduğunu düşünüyorum.

CIE veya Komisyon uluslararası 1931 yılında " CIE 1931 XYZ renk alanını oluşturdu"".Bu renk alanı, 700nm'den (kızılötesi'ye yakın kırmızı) 380nm'ye (UV'ye yakın) kadar eşlenmiş ve" görünür "ışığın tüm dalga boylarında ilerleyen tam saflıkta bir renkti. Bu renk alanı insan vizyonuna dayanıyor. Gözlerimizdeki üç koni türü tarafından oluşturulan üç uyarıcıdır: 420-440nm, 530-540nm ve 560-580nm dalga boylarına eşlenen kısa, orta ve uzun dalga boyu konileri. ve sarı-kırmızı (veya turuncu-kırmızı) ana renkler. (Kırmızı koniler biraz benzersizdir, çünkü hassasiyetlerinin iki tepe noktası vardır, birincil 560-580nm aralığında ve ayrıca 410- Bu çift tepe noktası hassasiyeti, "kırmızı" konilerimizin gerçek hassasiyet açısından aslında "macenta" koniler olabileceğini gösterir.) Tristimulus tepki eğrileri, konilerimizin en yoğun olduğu ve orta ila yüksek aydınlatma yoğunluğu altında renk görüşümüzün en yüksek olduğu fovea'nın 2 ° görüş alanından türetilir.

Gerçek CIE 1931 renk alanı, gerçek kırmızı, yeşil ve mavi renk değerlerine (ek model.) Dayanan kırmızı, yeşil ve mavi türevlerden üretilen XYZ tristimulus değerlerinden eşlenir. XYZ tristimulus değerleri, normalde 6500K güneş ışığına dayanıklı beyaz olan "standart aydınlatıcı" (orijinal CIE 1931 renk alanı üç standart aydınlatıcı A 2856K, B 4874K ve C 6774K için oluşturulmuş olmasına rağmen) ve "standart gözlemciye" ( Standart CIE 1931 XYZ renk grafiği, at nalı şeklindedir ve 700nm ila 380nm arasındaki ton aralığını kapsayan ve 0'dan doygunluk aralığında "saflık" renklerinin "kromatiklik" diyagramı ile doldurulur. %, beyaz nokta üzerinde çevre boyunca% 100 olarak ortalanmıştır. Bu bir "İnsan gözünün yaklaşık aynı renk sıcaklığı ve gün ışığının parlaklığı altında orta derecede yüksek yoğunluklu aydınlatma altında algılayabildiği 2.38 milyon renk (5000k'ye daha yakın olan güneş ışığı değil, güneş ışığı + mavi gökyüzü ışığı, yaklaşık 6500k.)


İnsan gözü sadece 2,4 milyon renk tespit edebilir mi? CIE tarafından 1930'larda yapılan çalışmaya göre, gün ışığının yoğunluğuna ve renk sıcaklığına eşit olan belirli bir aydınlatıcı altında, gözlerimizin foveasında sadece 2 ° konileri çarpanlara ayırdığımızda, gerçekten de 2.4 milyon renge bakın.

Bununla birlikte, CIE spesifikasyonlarının kapsamı sınırlıdır. Değişen aydınlatma seviyelerini, farklı yoğunluk veya renk sıcaklığına sahip aydınlatıcıları veya fovea çevresindeki retinalarımızın en az 10 ° alanına yayılmış daha fazla koniye sahip olduğumuz gerçeğini açıklamazlar. Ayrıca, çevresel konilerin mavilere, foveada yoğunlaşan konilerden (öncelikle kırmızı ve yeşil koniler) daha duyarlı olduğu gerçeğini açıklamazlar.

'60'lı yıllarda ve tekrar 1976'da CIE renklilik çizimlerinde iyileştirmeler yapıldı, bu da "standart gözlemci" yi retinalarımıza tam 10 ° renk duyarlı bir nokta içerecek şekilde rafine etti. CIE standartlarındaki bu iyileştirmeler hiçbir zaman çok fazla kullanılmamıştır ve CIE'nin çalışmasıyla ilgili olarak yapılan kapsamlı renk duyarlılığı araştırması, büyük ölçüde orijinal CIE 1931 XYZ renk alanı ve renklilik grafiğiyle sınırlanmıştır.

Renk duyarlılığının foveada sadece 2 ° bir noktaya sınırlandırılması göz önüne alındığında, özellikle mavilere ve menekşelere uzanan 2.4 milyondan fazla renk görebileceğimiz güçlü bir olasılık var. Bu, 1960'ların CIE renk alanlarındaki iyileştirmeleri ile doğrulanmaktadır .


Ton, belki de daha iyi etiketlenmiş parlaklık (bir rengin parlaklığı veya yoğunluğu), vizyonumuzun başka bir yönüdür. Bazı modeller kromatikliği ve parlaklığı bir araya getirirken, diğerleri ikisini birbirinden ayırır. İnsan gözü, her iki koniden oluşan bir retina içerir ... "renge" duyarlı cihazların yanı sıra renk agnostik olan ancak parlaklıktaki değişikliklere duyarlı çubuklar. İnsan gözü, konilerin (4.5 milyon) yaklaşık 20 katına (94 milyon) sahiptir. Çubuklar ayrıca tek bir fotonu tespit edebilen koni kadar ışığa yaklaşık 100 kat daha duyarlıdır. Çubuklar, ışığın mavimsi-yeşil dalga boylarına (yaklaşık 500nm) en duyarlı görünmektedir ve kırmızımsı ve UV'ye yakın dalga boylarına karşı daha düşük hassasiyetlere sahiptir. Çubuk hassasiyetinin birikimli olduğu unutulmamalıdır, bu yüzden daha uzun olan statik bir sahne gözlemler, o sahnedeki parlaklık seviyeleri daha net olarak zihin tarafından algılanacaktır. Bir sahnedeki hızlı değişiklikler veya kaydırma hareketi, ince ton geçişini farklılaştırma yeteneğini azaltacaktır.

Çubuğun ışığa karşı çok daha fazla hassasiyeti göz önüne alındığında, bir zamanlar statik bir sahne gözlemlediğinde insanların ışık yoğunluğundaki değişimlere göre ton ve doygunluk değişikliklerine göre daha ince ve belirgin bir hassasiyete sahip oldukları sonucuna varmak mantıklı görünmektedir. Bunun renk algımızı nasıl etkilediğini ve görebildiğimiz renk sayısını nasıl etkilediğini tam olarak söyleyemem. Güneşin batması gibi açık bir günün akşamında basit bir ton duyarlılığı testi yapılabilir. Mavi gökyüzü, beyaz-maviden yakın koyu gece yarısı mavisine kadar değişebilir. Böyle bir gökyüzünün tonu çok küçük bir aralığı kaplarken, ton derecesi muazzam ve çok incedir. Böyle bir gökyüzünü gözlemleyerek, parlak beyaz-maviden gök mavisine ve gece yarısı mavisine kadar sonsuz yumuşak bir değişim görülebilir.


CIE çalışmasıyla ilgili olmayan çalışmalar, insan gözünün algılayabileceği geniş bir "maksimum renk" aralığını göstermiştir. Bazılarının üst sınırı 1 milyon renk, bazılarının üst sınırı 10 milyon renktir. Daha yeni çalışmalar bazı kadınlar muhtemelen çalışma hem kromatisiteyi saydığını ancak 100 milyon duyarlılıklarını genişletmek olabilir benzersiz dördüncü koni tipi, bir "turuncu" koni, sahip olduğunu göstermiştir ve "renk" kendi hesabında parlaklık.

Sonuçta şu soruyu akla getiriyor: "renk" belirlenirken kromatikliği parlaklıktan ayırabilir miyiz? Algıladığımız ışığın tonu, doygunluğu ve parlaklığını ifade etmek için "renk" terimini tanımlamayı mı tercih ediyoruz? Yoksa ikisini ayırmak, kromatikliği aydınlıktan farklı tutmak daha mı iyi? Göz gerçekten kaç yoğunluk seviyesi görebilir, buna karşılık kromatiklikte kaç farklı fark vardır? Bu soruların henüz bilimsel bir şekilde yanıtlandığından emin değilim.


Renk algısının başka bir yönü kontrastı içerir. Birbirleriyle iyi tezat oluşturduklarında iki şey arasındaki farkı algılamak kolaydır. Değişen kırmızı tonlarına bakarken kaç tane "renk" gördüğünü görsel olarak belirlemeye çalışırken, iki benzer gölgenin farklı olup olmadığını söylemek oldukça zor olabilir. Bununla birlikte, kırmızı bir tonu yeşil bir tonla karşılaştırın ve fark çok açık. Yeşilin her tonunu sırayla her kırmızı tonuyla karşılaştırın ve göz, yeşil tonların yanı sıra, birbirleriyle çevresel ilişkide olan kırmızı tonlardaki farklılıkları daha kolay alabilir. Bu faktörler, gözün kendisinden çok daha öznel bir cihaz olan zihnimizin vizyonunun tüm yönleridir (bu, renk algısını gözün kapsamının ötesinde bilimsel olarak ölçmeyi zorlaştırır.bağlamda hiç bir kontrast olmayan bir ayardan daha.


1
Her neyse: 10-100 milyon farklı renk = 24-27 bit, bunlardan 22'si renk tonu ve doygunluktur.
mattdm

RGB renk modelinin üzücü yanı, renklilik ve parlaklığı karıştırmasıdır. Parlaklığı kromatiklikten bağımsız olarak değiştiremezsiniz, aynı zamanda kromatikliği de değiştirmeniz gerekir ... bunlar özünde bağlantılıdır. Bu bağlantı, 8bpc'den daha yüksek bit derinliklerine ulaşana kadar RGB'den ne kadar incelik elde edebileceğimizi doğal olarak sınırlar ... 16bpc oldukça yeterli, ancak yine de ideal değil. Birçok görme testi hakkında gerçek bir serseri ... RGB renk modelini kullanarak bilgisayarlar ve bilgisayar ekranlarıyla yapılır. Bunun insan vizyonu ölçümümüzü bazı açılardan sınırladığını düşünüyorum.
jrista

@jrista: Bezold – Brücke bununla nasıl değişiyor?
mattdm

Bezold – Brücke'nin sadece ekstrafoveal algısal testlere veya dış 10 ° renge duyarlı noktayı içeren testlere dayandığını, ancak 2 ° foveal noktayı (daha fazla kırmızı ve yeşil konileri olan) görmezden geldiğini (veya daha düşük olduğunu) düşünüyorum. Ekstrafoveal bölgedeki mavi konilerin daha fazla konsantrasyonu, mavi / sarı ağırlıklı kaymayı açıklayabilir. Yine de çalışmaları hakkında çok şey bilmiyorum, bu yüzden kesin bir şey söyleyemem.
jrista

@jrista: bunun gibi testler nasıl yapılır? Makaleler, insan denekleri üzerinde ölçümler veya herhangi bir şey yerine öznel yanıtlar veren referans çalışmaları görüyorum. Şu anda okuduğum her şeyi anlamak için çok yorgunum, ama rengi ton, doygunluk ve değere ayıran bir modelin de sınırlamaları olduğu sinsi şüphesini geliştiriyorum. Bunun doğrudan benim sorumla ilgili olması gerekmez. :)
mattdm

3

150: gözün spektrumda ayırt edebileceği tonların sayısı.

1.000.000: Gözün en uygun laboratuvar koşullarında ayırt edebileceği renk sayısı (renk tonu, doygunluk ve parlaklık kombinasyonları).

Gönderen visualexpert.com

Ancak, bu tartışmalı bir konu gibi görünmektedir.


İlginç bir şekilde, bir milyon sayısını verdikten sonra, bu site devam ediyor: "Bu sadece bir tahmindir, çünkü tüm olası kombinasyonları test etmek imkansız olacaktır. Birkaç kişi sayının 7.000.000 kadar yüksek olduğuna inanıyor."
mattdm

Bu sitenin belirli açıları - yasal nedenlerle renkler arasında ayrım - ilginçtir. Bu konunun oldukça geniş uygulamaları var. :)
mattdm

Yani, bu site 20 bit önerir, 22 daha yüksek sayı alırsak. 8 bit renk tonuna ayrılmıştır.
mattdm

24 bit'in monitörler için yeterli doğruluk olduğuna karar verdiklerinde oldukça doğru olduklarını söyleyebilirim. 18 bit TN panel rengini görebildiğimi biliyorum, ancak 24 bit pratik olarak görebildiğim kadar pürüzsüz.
Nick Bedford

2

Birkaç puan.

  1. Doğru olsa bile bir milyon ayırt edilebilir renk ideal laboratuvar koşulları için geçerlidir. Gerçek dünyada, sayı şüphesiz çok, çok daha küçük olacak. Milyonlarca renk hakkındaki tüm bu konuşmaları güvenle yok sayabilirsiniz.

  2. Fotoğrafta, dinamik aralık, sahne dinamik aralığının küçük bir kısmıdır, bu nedenle yine de birçok rengi üretemezsiniz. Tüm teknoloji, renk üretim aralığını büyük ölçüde listeler. Özellikle baskı.

  3. Gerekli bit sayısı, renk sayısından çok daha fazlasına bağlıdır. Renk alanı doğrusal değildir (bkz. Weber'in Yasası, Fechner Yasası, McAdam elipsleri, vb.), Bu nedenle renk uzayını bit sayısına göre eşit boyutlu adımlara ayıramazsınız. Her zaman renk sayısının önerdiğinden daha fazla bite ihtiyacınız olacak. 24 bit 16 milyon renk üretir, ancak yine de iyi görüntüler üretmez. Şeritsiz yumuşak degradeler oluşturmak için renk başına en az 10 veya 12 bit gerekir.


# 3 kodlama konusudur. Hiçbir zaman veri boyutundan daha fazla bite ihtiyacınız olmaz .
mattdm

"# 3 bir kodlama meselesidir. Asla verilerin boyutundan daha fazla bite ihtiyacınız yoktur." Pratik amaçlar için yanılıyorsunuz. Gözün ve çoğu görüntüleme cihazının doğrusal olmayan yanıtı, yüksek ve düşük uçtaki seviyelerin çoğunun boşa harcanmasını sağlar. Renk seviyelerinin çoğu ayırt edilemez renkler üretir. En iyi 8 bitte yüksek çözünürlüklü verileri eşleyen özel ekipmanla bunun etrafında bazı yollar var, ancak bunu yaptıktan sonra, sorun yaşamayacağını buldum.

@mattdm: Bence söylediklerini yanlış anlıyorsun. Sanat ifadesinde renk uzayının doğrusal olmadığı doğrudur (CIE 1931 XYZ renk grafiğine bakarsanız, yeşil tonlara adanmış daha fazla alana sahip kavisli bir şekle sahip olduğunu göreceksiniz.) Sanırım Sanatın aldığı şey renk uzayının potansiyelini tam olarak anlamak için yeşile mavilerden veya kırmızılardan daha fazla bit ayırmalısınız. Kanal başına 10 veya 12 bit kullanmak, yine de renk başına bitlerin ideal bir dağılımı olmamasına rağmen, bunu başarmaya yardımcı olur. # 1'e katılmıyorum ... ama bu başka bir gün için bir tartışma.
jrista

1
Anahtar "eşit boyutlu adımlar" dır. Bunu yapamamanız, veri olduğundan daha fazla hassasiyete ihtiyacınız olduğu anlamına gelmez. Sadece doğru kodlamaya ihtiyacınız var. Ancak kesinlikle daha fazla bit ve daha az yer tasarrufu sağlayan kodlama kullanmanın pratik nedenleri olabileceğini kabul ediyorum. (Çok verimsiz scRGB çalışma alanı hakkındaki önceki uzun tartışmamıza bakın.)
mattdm

@mattdm Bu tartışmaya bir bağlantınız var mı? Yaygın gama düzeltmesi, bit değerlerini gözün cevabı ile hizalamak için yetersiz mi?
Mark Ransom

1

Size bir fikir vermek için: Çoğu monitör yaklaşık 16 milyon renk gösterebileceğini iddia ediyor. Daha ucuz paneller aslında sadece 6 bit / kanaldır ve 16 milyonu karıştırmak için titreme kullanır. Bu aslında dikkat çekicidir! (bazıları animasyonlu renk taklidi kullanır, orada hafif bir titreme etkisi olarak görebilirsiniz) Gerçek 24 bit (8 / kanal) bence güzel pürüzsüz renk geçişleri için gerçekten gerekli.

"Hangisi şu soruyu gündeme getiriyor: kanal başına 16 bit kullanan formatlar aslında gerekenden çok daha büyük mü?"

  • Ne için kullanmak istediğinize bağlıdır. Sadece ekranda görüntülemek için, evet. Ancak görüntüyle veya giriş biçimi olarak çalışmak istiyorsanız, hayır.

Marksblog.com/gradient-noise : Bu özel olarak inşa edilmiş görüntü üzerinde bantlama göstermeyen bir monitör bulmak için henüz . Bu bantlar 8 bit renk uzayında tek bir bit kadar farklılık gösterir. Kanal başına 16 bit gelince, bunlar genellikle gama düzeltmeli yerine doğrusal bir renk alanı kullanır, bu nedenle daha düşük aralıkta bu bitler göründüğü kadar boşa gitmez.
Mark Ransom
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.