7.3. МЕТРИКИ СВЕТЛОТЫ И ЦВЕТА

Первый шаг в создании критерия верности воспроизведения изображения — это введение метрики для количественного измерения воспринимаемых различий в яркости, цветовом тоне и насыщенности точечного источника света. Существуют два вида мер различий характеристик света: глобальные и локальные. Глобальные меры пригодны для описания свойств любых источников света независимо от конкретных особенностей восприятия этого света. Локальные меры характеризуют только небольшие изменения параметров, описывающих световые ощущения.

7.3.1. МЕТРИКИ СВЕТЛОТЫ СВЕТА

Рассмотрим источник белого света , имеющий яркость  и расположенный в непосредственной близости от второго источника белого света , имеющего такой же спектр излучения и яркость . Измерения контрастной чувствительности, описанные в разд. 2.3, показали, что отношение Вебера , т. е. отношение едва заметной (пороговой) разницы яркостей к абсолютному значению яркости , в довольно широком диапазоне значений  почти постоянно и равно 1—2%. На этом основании можно утверждать, что приращение светлоты второго источника по отношению к первому должно определяться логарифмическим выражением

.             (7.3.1)

а не разностью яркостей . Поскольку дифференциал логарифма яркости равен

,        (7.3.2)

то приращение логарифма яркости равно отношению Вебера. Манное и Сакрисон [2] изучали возможность измерения верности воспроизведения одноцветных изображений с помощью соотношения (2.4.8). В этом случае мерой приращения светлоты становится величина

,                         (7.3.3)

где —постоянная. В работе Корнсвита [12] было сделано предположение о том, что отклик фоторецепторов сетчатки глаза описывается нелинейным законом (2.4.7). Тогда соответствующая мера приращения светлоты

,           (7.3.4)

где  и  — постоянные.

Меры (7.3.1), (7.3.3) и (7.3.4) относятся к локальным мерам изменения светлоты. Часто используются и глобальные меры, которые служат для сравнения яркостей сильно различающихся источников света. Такие меры были получены на основе эмпирических моделей, построенных на экспериментальном материале. На рис. 7.3.1 приведены графики зависимости светлоты  от яркости источника белого света. Прист, Гибсои и Макниколс [13] предложили простое соотношение

,                              (7.3.5)

где яркость измеряется в процентах , а светлота изменяется от 0 до 10. Лэдд и Пинни [14] использовали шкалу с кубическим корнем

,         (7.3.6)

где яркость также измеряется в процентах. В дополнение к этим зависимостям Фосс [15] ввел логарифмическую шкалу:

.                   (7.3.7)

Рис. 7.3.1. Шкалы светлоты.

Различие между тремя кривыми, приведенными на рис. 7.3.1, обусловлено главным образом различием уровней фонового освещения, применявшегося в соответствующих экспериментах [16, стр. 453]. Джадд [17] ввел шкалу светлоты, где учитывается уровень фонового освещения . В этом случае светлота определяется выражением

.         (7.3.8)

Интересно отметить, что эмпирическая шкала Джадда по своей форме аналогична соотношению (2.4.7), описывающему нелинейную модель отклика фоторецепторов сетчатки.