ПРЕДИСЛОВИЕ

Даже если бы некто знал закон пропорции, по которому образуются цвета, он не смог бы ясно описать их приро1 ду и дать им разумное и толковое объяснение.

Платон

Вопреки предостережению Платона наша книга посвящена главным про блемам науки о цвете, усилиям, направленным на их решение, а также

вопросам технологии цветовоспроизведения.

Сегодня основная задача состоит в том, чтобы научиться прогнозировать цветовое восприятие стимулов, воздействующих на зрительную систему чело века в сложной, т.е. естественной обстановке. Практического решения данной проблемы ждут во многих отраслях промышленности, в частности в светотех нике, материаловедении, полиграфии и фотографии.

Всветотехнике модели цветового восприятия нужны для прогнозирования цветопередающих свойств различных источников освещения, поскольку по зволяют специфицировать последние не только по их эффективности, но и по качеству.

Вматериаловедении (покрытия, пластмассы, текстиль и пр.) модели цветово го восприятия необходимы для спецификации цветовых допусков в широком диапазоне условий просмотра, а также для более точной оценки метамеризма.

Всфере работы с изображениями высокоточные и практичные модели цве тового восприятия пользуются сегодня наибольшим спросом: стремительное развитие технологии цветовоспроизведения, в особенности на рынке DTP (на стольные издательские системы), привело к появлению т.н. систем управления цветом (CMS). Общепризнанно, что CMS требуют наличия моделей цветового восприятия, дабы изображение, созданное на одном носителе и рассматривав шееся при неких условиях просмотра, могло быть по крайней мере удовлетво рительно репродуцировано на другом носителе и в других условиях просмотра.

Однако, несмотря на то, что необходимость в моделях цветового восприятия очевидна, их развитие долгое время ограничивалось дебатами в академических журналах и на конференциях.

Наша книга расскажет о фундаментальных проблемах в сфере моделирова ния цветового восприятия, а также о сегодняшних методах их решения (что

вравной степени интересно и тем, кто ждет сугубо практических рекоменда ций, и тем, кто ищет почвы для дальнейших научных изысканий).

Каждый из нас знает, каков цвет, но у его академического определения и точной спецификации особая история: в 1931 году Международная комиссия по освещению (CIE) предложила систему цветовых измерений, которая стала базисом современной колориметрии и позволила специфицировать цветовые

21

ПРЕДИСЛОВИЕ

соответствия посредством т.н. трехстимульных значений CIE XYZ. И хотя сра зу стало ясно, что для эффективной работы необходимы цветовые измерения более высокого уровня, только через 45 лет (в 1976 г.) CIE удалось позициони ровать два цветовых пространства — CIELAB и CIELUV — в качестве единого стандарта на измерение цветовых отличий и установку допусков.

Несмотря на то, что колориметрическая система CIE успешно используется в течение более чем 70 лет, она по прежнему ограничивается сравнением сти мулов, идентичных между собой по всем пространственным и временным пара метрам и рассматриваемых в одинаковых условиях, то есть: CIE XYZ значения свидетельствуют лишь о том, что два стимула соответствуют (или не соответству ют) друг другу по цветовому ощущению.

CIELAB значения могут использоваться для описания отличий между сти мулами по трем размерностям их цветового восприятия (светлоте, цветовому тону и насыщенности. — Прим. пер.) в данных условиях просмотра.

Модели цветового восприятия поднимают классические CIE системы на уровень, который позволяет ответить на вопрос: как будет выглядеть стимул при тех или иных условиях просмотра? То есть, применение моделей цветового восприятия дает нам возможность высокоточных спецификации, контроля и репродуцирования цвета.

Понимание сути феноменов цветового восприятия и разработка моделей их прогнозирования — темы масштабного исследования, проведенного, в частно сти, за последние 15–20 лет. Однако цвет по прежнему остается предметом ак тивных научных изысканий, движимых технологическими требованиями. И коль скоро CIE до сих пор не в состоянии предложить единую универсальную модель цветового восприятия, пригодную для всех мыслимых практических ситуаций, многие разрабатывают варианты профильных моделей, ориентиро ванных на решение конкретных научных и производственных задач. Одной из таких задач является обеспечение эффективности систем управления цветом (color management systems), основанных на ICC профайлах. Формат ICC про файлов разработан Международным консорциумом по цвету (International Color Consortium — ICC) и внедрен во все современные операционные системы компьютеров. Очевидно, что управление цветом, реализуемое на основе ICC профайлов, требует участия моделей цветового восприятия, но априори без ис пользования каких либо специфических инструкций по их применению.

К сожалению, фундаментальные научные концепции и феномены цветового восприятия (равно как и его модели) ранее не были сведены в единую публика цию, и любой заинтересовавшийся данным вопросом вынужден был бы «пере лопатить» весь материал научных журналов и протоколов конференций за по следние сто лет. Поиск и анализ первоисточников — это родная стихия иссле дователей, изучающих цветовое восприятие, но нет в том нужды для практи кующих ученых, инженеров, программистов или производственников. Поэто му цель данной книги состоит в том, чтобы, систематизировав и обобщив всю достоверную информацию по вопросам цветового восприятия (и его популяр ным моделям), представить ее в едином издании.

Общая концепция нашей книги такова: вначале дается общий научный об

22

ПРЕДИСЛОВИЕ

зор основ цветового измерения, а также феноменов цветового восприятия (учет которых требует использования его моделей), что готовит почву для последую щего описания конкретных моделей и вариантов их применения. Такой подход хорошо «обкатан» развернутыми университетскими курсами, сокращенными курсами и семинарами, в которых полный материал должен быть изложен в са мые короткие сроки.

Теперь подробнее:

Вглавах 1–3 разговор пойдет о фундаментальных концепциях цветового зрения человека, психофизике и колориметрической системе CIE, что являет ся необходимым условием понимания устройства и работы моделей цветового восприятия.

Вглавах 4–7 будут обсуждаться фундаментальные свойства цветового вос приятия и его феномены. Там же дан краткий обзор классических первоисточ ников, на базе которых строятся сегодняшние исследования и разработка моде лей.

Вглавах 8–9 будут описаны наиболее важные физиологические механизмы цветового восприятия, в частности, хроматическая адаптация. Модели хрома тической адаптации, обсуждаемые в 9 й главе, — это фундамент моделей цве тового восприятия, речь о которых пойдет дальше.

В10 й главе мы дадим определение моделей цветового восприятия и крат кое описание их общей структуры на примере цветового пространства CIELAB.

Вглавах 11–13 будет представлен детальный разбор моделей Наятани, Хан та и RLAB, включающий как их достоинства, так и недостатки.

В14 й главе мы опишем модели ATD и LLAB, представляющие интерес для некоторых специфических ситуаций.

В15 й главе речь пойдет о модели CIECAM97s, которая была утверждена CIE почти одновременно с выходом в свет первого издания нашей книги (поэто му в первом издании модель была дана в приложении). Вместе с тем в главу включено описание упрощенной версии CIECAM97s — модели ZLAB.

16 ая глава расскажет о недавно появившейся CIECAM02, являющейся серьезным усовершенствованием CIECAM97s и, несомненно, лучшей моделью из всех существующих сегодня.

Вглавах 17–18 будут рассмотрены методы тестирования моделей цветового восприятия, основанные как на различных визуальных экспериментах, так

ина колориметрическом применении моделей.

Вглаве 19 будет дан обзор принципов аппаратно независимого цветовоспро изведения, которое, стоит отметить, сильнее всего стимулировало развитие мо делей цветового восприятия.

Впоследней, 20 й, главе мы сформулируем концепцию моделей восприятия изображений1 как направление дальнейших исследований в области моделиро вания цветового восприятия, а в качестве примера опишем модель iCAM.

1	Изображений — как высокодифференцированных сложных зрительных стимулов, в отли

чие от простых, единичных цветовых стимулов, представляющих интерес моделей цветового восприятия. — Прим. пер.

23

ПРЕДИСЛОВИЕ

Несмотря на то, что моделирование цветового восприятия остается весьма молодой областью научного исследования, которое будет продолжаться и да лее, по крайней мере в ближайшем будущем, наша книга в основном содержит

всебе устоявшийся материал, неизменность которого не вызывает сомнений:

вглавах с 1 по 10 ю дается обзор фундаментальных концепций, описание фено менов восприятия и методов работы (которые если и изменятся, то весьма не значительно). Таким образом, главы первой половины нашей книги — это ба зис для дальнейших рассуждений.

Тестирование моделей и их применение, описанные далее, находятся в про цессе непрерывного научного развития, и вторая половина нашей книги — это, если угодно, «стоп кадр» текущего положения дел.

Для того чтобы читатель мог всегда оставаться в курсе событий, организова на web страница www.cis.rit.edu/Fairchild/CAM.html, на которой периодиче ски публикуются наиболее важные материалы и новости. Там же можно найти XLS таблицу, содержащую в себе примеры вычислений.

«Да» — я молвила в ночи, «Нет» — с рассветом говорю: Красок тех, что от свечи, Не узнать нам поутру.

Элизабет Барретт Браунинг

БЛАГОДАРНОСТИ

Проект, подобный данной книге, неосуществим силами одного лишь автора. Я бесконечно благодарен моей семье за ее неоценимую поддержку.

Исследования и поиск нужной информации легли на плечи моих студентов: без их неустанной работы большая часть исследования не могла быть заверше на, и я не рассказал бы так много о моделях цветового восприятия, если бы не их острое желание узнать как можно больше. Я глубоко обязан моим студентам

идрузьям — всем, кто вместе со мной занимался исследованиями, кто периоди чески работал в Манселловской научной лаборатории по цвету, всем, кто слу шал мои университетские и сокращенные курсы. Нет возможности перечис лить всех поименно, не забыв о ком то, поэтому я немного слукавлю и поблаго дарю всех просто как единый коллектив.

Яобязан всем тем, кто рецензировал главы первого издания «Моделей»

исердечно благодарю: Пауля Дж. Алесси, Эдвина Бренемана, Кена Дэвидсона, Рона Гентиля, Роберта Ханта, Линдсея Мак Дональда, Майка Поинтера, Майкла Стоукса, Джефри Ванга, Эрика Цайзе и Валерия Зелентая.

Спасибо издательству Adison Wesley, убедившему меня написать эту книгу

иопубликовать ее. Спасибо IS&T (Обществу науки и технологии изображений)

иперсонально Кальве Леонард — я был счастлив работать со всеми сотрудника ми IS&T на протяжении всей моей карьеры специалиста по цветовоспроизведе

24

ПРЕДИСЛОВИЕ

нию. Спасибо издательству John Wiley & Sons, Ltd за предложение опублико вать второе издание «Моделей».

Спасибо всем промышленным и правительственным спонсорам за возмож ность вести исследования и учебный процесс на базе Манселловской научной лаборатории по цвету Рочестерского технологического института. Персональ ная благодарность Тору Олсону, сотруднику Management Graphics, предоста вившему камеру «Opal» и 120 цифровых задников, использованных для иллю стрирования первого издания (свидетельством технологического прогресса в цветовоспроизведении является то, что для второго издания не понадобилось ни одной твердой копии необходимых изображений!).

Моя искренняя признательность лично Валери Хеминк, которая в роли ад министративного ассистента Манселловской научной лаборатории по цвету обеспечила твердую и блестящую поддержку моих стараний.

Наконец (но не в последнюю очередь!), я искренне благодарю Колиен Деси мон за ее участие, дружбу и прекрасную работу в роли внешнего координатора МНЛЦ, в частности за ее помощь при подготовке второго издания «Моделей».

Я не смог бы обойтись без славных Вэла и Коллина, своевременно доставляв ших меня к месту работы.

Если бы не все мои дорогие друзья — не было бы второго издания этой книги.

МАРК Д. ФЕРШИЛЬД, Ханойфоллс, Нью1Йорк

Ты покинешь поле с чувством новой жизни, Если ты сыграешь сердцем всем своим.

Майкл Мерфи «Гольф в королевстве»