ВИДЫ ХРОМАТИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ И МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Адаптацию можно рассматривать как динамический механизм зрительной системы человека, направленный на оптимизацию зрительной реакции на определенные условия просмотра. В отношении зрения важны три вида адаптации: световая, темновая, хроматическая.

Световая адаптация — это процесс понижения чувствительности зрения по мере роста общего уровня освещения.

Темновая адаптация подобна световой, за исключением того, что процесс идет в обратном направлении т.е: Темновая адаптация — это процесс повышения чувствительности зрения по мере снижения уровня фотометрической яркости.

Хроматическая адаптация – это способность зрительной системы человека приблизительно сохранять видимость цвета объекта, независимо от того, какой свет «цвет» освещает конкретная сцена.

Все действующие современные модели хроматической адаптации концептуально и математически уходят к идеям Иоганнеса Фон Криза.

В матричной форме адаптация фон Криса выражается следующим уравнением, где [L,M,S]^Т представляет неадаптированные реакции конуса нейтральной точки,[L_a,M_a,S_a]^T представляет адаптированные ответы конуса, и α,β,γ- коэффициенты масштабирования (коэффициенты усиления) каждого типа колбочек соответственно.

Теория фон Криза состоит в том, что отклики колбочек масштабируются таким образом, что нейтральная точка выглядит одинакового цвета при разном освещении. С точки зрения колориметрии цвет нейтральной точки, очевидно, является цветом самого источника света, потому что  когда =1 для любого .

Другой способ взглянуть на это предположение о постоянстве цвета нейтральной точки состоит в том, что отклики колбочек нейтральной точки после адаптации постоянны и не зависят от источника света. С этой точки зрения легко рассчитать коэффициенты масштабирования. Давайте использовать [L_w,M_w,S_w]^T для  обозначения неадаптированных откликов конуса самого источника света. Неадаптированные отклики конуса нейтральной точки под этим источником света должны быть[L_w,M_w,S_w]^T тоже на основе определения нейтральной точки. Постоянство цвета нейтральной точки в основном означает, что адаптированные отклики конуса нейтральной точки при этом источнике света должны быть постоянными, т. е. независимыми от источника света [L_w,M_w,S_w]^T. Допустим, ответы после адаптации[Q,P,R]^T, где Q,P,R всего три константы, не зависящие от источника света.

Пока что мы будем использовать 1 для Q,P,R, но позже мы покажем, что их точные значения не имеют значения в практических приложениях. Как результат:

Это дает знакомое уравнение хроматической адаптации ниже, где _W обозначает SPD источника света. Как мы увидим позже, точные численные значения констант не важны для практических приложений.

где

Модель хроматической адаптации фон Криса гарантирует, что нейтральная точка имеет постоянный цвет при различных источниках света. Это очевидно из приведенного ниже уравнения, где[L_W1,M_W1,S_W1]^T и [L_W2,M_W2,S_W2]^Т два произвольных источника света W1 и W2.

Однако другие (белые) цвета хоть и адаптированы, но не идеально адаптированы. Это видно из следующего неравенства, где[L₁,M₁,S₁]^Т и [L₂,M₂,S₂]^Т представляют собой неадаптированные реакции не нейтрального материала при двух источниках света W1 и W2 , соответственно. 

В целях вычисления согласованных цветовых стимулов для двух разных условий просмотра матричное представление можно расширить путем включения в него преобразования МКО-трехстимульных значений XYZ в относительные колбочковые ответы LMS (М-матрица):

Фонкризовский расчет смены хроматической адаптации при переходе от одних условий просмотра к другим использовался Бренеманом для прогнозирования визуальных данных его экспериментов.

Преобразование хроматической адаптации Брэдфорда (BFD CAT) широко используемым новым преобразованием хроматической адаптации является преобразование Брэдфорда. Он был получен Ламом эмпирическим путем из набора соответствующих цветов, определенных для 58 окрашенных образцов шерсти с различной цветовой константностью, оцененных при источниках света А и D65. Из-за разной постоянства цвета образцов эксперимент был спланирован таким образом, чтобы соответствующие цвета отображали один и тот же внешний вид при разных источниках освещения, а не обязательно один и тот же образец. Исходное хроматическое адаптационное преобразование Брэдфорда представляет собой модифицированное преобразование Наятани и содержит нелинейную коррекцию в синей области. Во многих приложениях этой нелинейностью пренебрегают. Результирующая линеаризованная CAT Брэдфорда затем записывается в уравнении с использованием следующей матрицы преобразования MBFD.

Одним из следствий преобразования хроматической адаптации Брэдфорда является то, что цветовая коррекция для освещения происходит не в пространстве колбочек, а скорее в «суженном» пространстве колбочек. Сенсоры Брэдфорда (линейная комбинация XYZ, определенная в преобразовании Брэдфорда) имеют более узкую чувствительность, чем колбочки. Кроме того, длинный и средневолновая чувствительность Брэдфорда более декретирована. Однако датчики Брэдфорда не являются оптимально узкими. Матрица преобразования MSharp, используемая для сравнений в этой статье, основана на сохранении точки белого на основе данных повышения резкости соответствующего набора цветовых данных Лама и выглядит следующим образом:

Реакция зрительной системы на свет, отраженный от объекта, зависит от отражательных свойств объекта, а также от природы света, которым освещается объект. Это изменение цвета, как правило, является нежелательным свойством зрительной системы, и многие исследования были посвящены разработке так называемых алгоритмов постоянства цвета, которые учитывают цвет света, падающего на сцену, и обеспечивают стабильные цвета объектов независимо от преобладающего освещения. Преобразования хроматической адаптации способны предсказывать соответствующие цвета. Пара соответствующих цветов состоит из цвета, наблюдаемого при одном источнике света, и другого цвета, который выглядит так же при наблюдении при другом источнике света. Применение адаптационных матриц создает погрешности, поэтому в точных колориметрических расчётах из лучше не применять