OSA-UCS

OSA-UCS

색채 측정에서 OSA-UCS(Optical Society of America Uniform Color Space)는 1947년에 처음 출판되어 미국광학회의 균일색 척도 위원회가 개발한 색채 공간이다.[1] 문셀 컬러 시스템과 같이 이전에 만들어진 컬러 순서 시스템은 모든 방향에서 지각 통일성을 나타내지 못했다. 위원회는 각 방향에서 균일한 색상 차이를 정확하게 나타내기 위해서는 3차원 데카르트 기하학의 새로운 형태를 사용할 필요가 있다고 결정했다.[1][2]

역사와 발전

OSA-UC의 개발은 1947년부터 1977년까지 여러 해 동안 이루어졌다. CIE가 최초로 수학적 색채 모델을 개발한 지 얼마 되지 않아, David MacAdam은 CIE 색도 다이어그램에서 색상을 선택할 때, 이 색상을 둘러싼 동일한 인식 색상의 차이가 기준 색상에 대해 동일한 색상의 거리에 있다는 것을 보장할 수 없다는 것을 보여주었다.[1] 더 간단히 말하면, 색도 다이어그램에서 두 색상 사이의 유클리드 거리를 인식된 색 차이의 균일한 측도로 사용할 수 없었다. 이 발견 작업 직후 색차이의 모든 방향에서 균일하게 동작하는 공간을 만들기 시작했다.

OSA는 균일하지 않은 색깔의 타일 59개의 샘플을 시작으로 관찰자 72명에게 서로 다른 샘플 타일 사이의 색상 차이를 판단하도록 요청했다.[2] 수집된 데이터로부터 수식을 개발하고 매개변수를 정의하여 새로운 균일한 색 공간을 만들었다. 그들은 균일한 공간과 30% 반사율의 중립 회색 배경을 특징짓기 위해 기준 10도 관찰자와 일루미넌트 D65를 선택했다. 결국, 558개의 컬러 샘플이 생산되었다 - 풀 스텝 424개, 하프 스텝 54개 - 그리고 OSA에 의해 배포되었다.[1]

디자인

기하학

중앙점으로부터 모두 같은 거리에 있는 점들이 있는 이상적인 색은 구이다. 그러나 구들의 집합은 공백 없이 더 큰 고체를 형성하기 위해 채워질 수 없다. OSA가 최종적으로 선택한 기하학적 구조는 큐옥타헤드론을 기반으로 한 회전 격자(Rhomboedral lattice이다. 이 고체의 12개의 꼭지점들은 각각 중심에서 같은 거리일 뿐만 아니라 그들의 이웃들로부터도 같은 거리에 있다. 이 지오메트리를 완성하기 위한 마지막 단계는 색상 설명을 위한 정수 좌표 위치를 얻기 위해 수직 L 축의 재스케일링에 있었다. 색상 거리 균일성은 축 치수만 스케일링하므로 유지되며, 색상 거리 공식에서 스케일링이 설명된다.[1]

좌표 값

OSA-UC의 3개 수직 치수는 경도 치수 L, 네 치수 j(노란색/파란색 상대 치수) 및 녹색 치수 g(녹색/빨간색 상대 치수)이다.

가벼움(L)

OSA-UCS 색상 솔리드의 가벼움 척도는 약 -10에서 8까지 수직으로 변화한다. UCS 광도 0은 표본에 대해 선택된 30% 반사 중성 배경 회색으로, 밝은 색조는 양의 값을 가지며 어두운 색조는 음의 값을 가진다.

자우네 (j)

OSA-UCS 색상의 조개 치수는 L 치수에 수직으로 수평으로 흐른다. 이것은 노란색으로 보이는 양의 값에서 파란색으로 보이는 음의 값까지 다양한 노란색으로 보이는 색채 차원이다. j 값 0은 중립 축을 따라 위치한다.

녹색(g)

OSA-UC의 녹색 치수는 L 및 j 치수에 모두 수평으로 수직으로 흐른다. 이 녹색 적색 색채 축은 녹색인 양의 값에서 분홍색인 음의 값까지 다양하다. 다시, g 값 0은 중립(L) 축을 따라 놓여 있다.

색상 그룹화

OSA-UCS 색상 고체의 큐옥타헤드론 구조는 구획면이라고 알려진 9개의 면으로 기하학적으로 나눌 수 있다. 이 9개의 분할면은 다음과 같이 정의된다.[3]

  • L - L 축에 수직으로 흐르는 상수 L(조도)의 평면이며, 여기서 j와 g는 어떤 값도 차지할 수 있다.
  • j - J 축에 수직으로 흐르는 상수 j(노란색-블루엔도)의 평면이며, 여기서 L과 g는 모든 값을 취할 수 있다.
  • g - G 축에 수직으로 흐르는 상수 g(적-녹색성)의 평면이며, 여기서 L과 j는 어떤 값도 차지할 수 있다.
  • L+j - L 축에서 35°, j 축에서 55°로 g 축과 평행하게 흐르는 상수 L+j의 평면이다.
  • L-j - L 축에서 35°, j 축에서 55°로 g 축과 평행하게 흐르는 상수 L-j의 평면이다.
  • L+g - L 축에서 35°, G 축에서 55°로 j 축과 평행하게 흐르는 상수 L+g의 평면이다.
  • L-g - L 축에서 35°, G 축에서 55°로 g 축과 평행하게 흐르는 상수 L-g의 평면이다.
  • j+g - J 및 g 축으로부터 45°에서 L 축과 평행하게 흐르는 상수 j+g의 평면이다.
  • j-g - j 및 g 축에서 45°로 L 축과 평행하게 흐르는 상수 j-g의 평면이다.

색상 차이

OSA-UCS 색 차이는 색 공간에서 두 색상 사이의 단순한 유클리드 거리로 정의되며, L 축에 대해 수행된 스케일링을 고려한다. 색상 1과 색상 2의 색상 차이를 계산하는 데 사용되는 공식은 다음과 같다.

시스템 설계상 OSA-UCS 색 공간에 있는 두 이웃의 색 차이는 항상 2이다. 작은 색상 차이는 이 공식을 사용하여 정확하게 계산할 수 있다. 그러나 색 차이가 크면 정확성을 위해 비선형 보정이 필요하다.[1]

색상 변환

CIEXYZ에서 OSA-UC로

CIEXYZ 값에서 OSA-UC로 해석 변환을 수행하려면 다음 단계를 따라야 한다. 첫째, 헬름홀츠-코흘라우슈 효과를 나타내는 인자는 x 및 y 색도 좌표에서 계산해야 한다.

다음으로 수정된 발광 반사율을 결정한다.

그런 다음 광도 및 크로마 수정 계수를 계산하십시오.

(given as in the original paper[4])

선형 행렬 변환을 사용하여 XYZ 값을 RGB로 변환:

마지막으로 ab를 계산한다.

그리고 그것들을 C로 곱하여 OSA-UCS gj를 구한다.

OSA-UCS와 CIEX 연결YZ

OSA-UCs에서 CIEXYZ로의 폐쇄형 변환은 존재하지 않지만, 뉴턴-Raphson 방법[5][6] 근거한 것과 인공 신경망에 근거한 것을 포함한 수치해결기가 작성되었다.[7]

참고 항목

참조

  1. ^ Jump up to: a b c d e f "BabelColor: The Optical Society of America Uniform Color Scales" (PDF).
  2. ^ Jump up to: a b Kuehni, Rolf G. Color, An Introduction to Practice and Principles, 3rd Edition. Wiley. pp. 100–105. ISBN 978-1-118-17384-8.
  3. ^ "Optical Society of America Uniform Color Scales (OSA-UCS)".
  4. ^ MacAdam, David L. (1 December 1974). "Uniform color scales". Journal of the Optical Society of America. 64 (12): 1695. doi:10.1364/JOSA.64.001691. PMID 4443840. Retrieved 15 September 2015.
  5. ^ Kobayasi, Mituo; Yosiki, Kayoko (June 2002). Chung, Robert; Rodrigues, Allan (eds.). "Effective conversion algorithm from OSA-UCS to CIEXYZ". Proceedings of SPIE. 9th Congress of the International Colour Association. 4421 (1): 848. Bibcode:2002SPIE.4421..848K. doi:10.1117/12.464524. S2CID 140549342.
  6. ^ Schlömer, Nico (20 November 2019). "On the conversion from OSA-UCS to CIEXYZ". arXiv:1911.08323 [eess.IV]. This article revisits Kobayasi's and Yosiki's algorithm for conversion of OSA-UCS into XYZ cooordinates. It corrects some mistakes on the involved functions and initial guesses and shows that that hundreds of thousands of coordinates can be converted in less than a second with full accuracy.
  7. ^ Cao, R; Trussell, HJ; Shamey, R (1 August 2013). "Comparison of the performance of inverse transformation methods from OSA-UCS to CIEXYZ". Journal of the Optical Society of America A. 30 (8): 1508–15. Bibcode:2013JOSAA..30.1508C. doi:10.1364/JOSAA.30.001508. PMID 24323208. Retrieved 15 September 2015.