Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP (대한전자공학회논문지SP)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Chromatic adaptation model for the variations of the luminance of the same chromaticity illuminants

동일 색도 광원의 휘도 변화에 따른 색 순응 모델

  • Published : 2005.07.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, we propose the chromatic adaptation models (CAM) for the variations of the luminance levels. A chromatic adaptation model, CAM$\Delta$Y , is proposed according to the change of luminance level under the same illuminants. The proposed model is obtained by the transform the test colors of the high luminance into the corresponding colors of the low luminance. In the proposed model, the optimal coefficients are obtained from the corresponding colors data of the Breneman's experiments. In the experimental results, we confined that the chromaticity errors, $\Delta$u'v', between the predicted colors by the proposed model and the corresponding colors of the Breneman's experiments are 0.004 in u'v' chromaticity coordinates. The prediction performance of the proposed model is excellent because this error is the threshold value that two adjacent color patches can be distinguished. Additionally, we also propose equal-whiteness CCT curves (EWCs) by CAM$\Delta$Y according to the luminance levels of the surround viewing conditions. And the proposed EWCs can be used as the theoretical standard which determines the reference white of the color display devices.

본 논문에서는 동일 광원에서 휘도 변화에 따른 색 순응 현상을 고려하여 원 피사체와 동일하게 보이는 대응색을 재현할 수 있는 색 순응 모델을 제안한다. 제안한 CAM$\Delta$Y는 저휘도 상태의 시험 색과 동일하게 보이는 고휘도의 상태의 대응색으로 변환하는 변환 행렬로 모델링하고, 제안 모델의 최적 계수 값들은 Breneman이 실험한 주위 휘도별 대응색 데이터들로부터 구한다. 제안한 색 순응 모델인 CAM$\Delta$Y에 의한 예측 대응색과 Breneman의 실험 데이터 간의 측색적 좌표 오차 $\Delta$u'v'를 비교해 본 결과, Breneman의 D55 광원의 세 가지 서로 다른 밝기에 대한 실험의 대응색과 제안한 모델에 의해 예측된 색과의 평균 측색적 좌표 에러 $\Delta$u'w'의 값이 0.004 정도로, 이는 제안 모델의 평균 측색적 좌표 오차가 인접한 (adjacent) 두 컬러 샘플간의 구별 색차 정도로 아주 작은 오차를 가짐으로 그 성능이 매우 좋음을 확인하였다. 또한 제안한 CAM$\Delta$Y를 이용하여 동일 광원의 밝기에 따른 동일한 백색으로 보이는 등백색 상관 색온도 곡선 (equal-whiteness CCT curve, EWC)을 제안한다. 제안한 둥백색 상관 색온도 곡선은 이제까지 TV 제조 업자들의 경험에 의해 결정된 디스플레이 장치의 기준 백색을 설정하는 정량적인 기준으로 사용될 수 있다

Keywords

References

  1. M. Stokes and M. Anderson, 'A standard default color space for the internet-sRGB,' http://www. w3. org/Graphics/Color/sRGB. html, 1996
  2. R. W. G. Hunt, The Reproduction of Colour in Photography, Printing & Television, Fountain Press, England, pp. 177-196, 1987
  3. M. D.Fairchild, Color Appearance Models, Addison-Wesley, New York, pp. 173-345, 1998
  4. D. M. Purdy, 'Spectral hue as a function of intensity,' Am. J. of Psych., vol. 43, pp. 541-559, 1931 https://doi.org/10.2307/1415157
  5. M. D. Fairchild and E. Pirrotta, 'Prediction the lightness of chromatic object colors using CIELAB,' Color Res. Appl., vol. 16, pp. 385-393, 1991 https://doi.org/10.1002/col.5080160608
  6. R. W. G. Hunt, 'Light and dark adaptation and the perception of color,' J. of Opt. Soc. Am., vol. 42, pp. 190-199, 1952 https://doi.org/10.1364/JOSA.42.000190
  7. H. Helson, 'Rundamental problem in color vision. I. The principle governing changes in hue, saturation, and lightness of non-selective samples in chromatic illumination,' J. of Exp. Psych., vol. 23, pp. 439-477, 1938 https://doi.org/10.1037/h0060971
  8. J. C. Stevens and S. S. Stevens, 'Brightness functions: Effects of adaptation,' J. of Opt. Soc. Am, vol. 53, pp. 375-385, 1963 https://doi.org/10.1364/JOSA.53.000375
  9. M. D. Fairchild, 'Considering the surround in device-independent color imaging,' Color Res. Appl, vol. 20, pp. 352-363, 1995 https://doi.org/10.1002/col.5080200604
  10. C. J. Bartleson, 'Predicting corresponding colors with changes in adaptation,' Color Res. Appl, vol. 4, pp. 143-155, Fall 1979 https://doi.org/10.1002/col.5080040307
  11. C. A. Poynton, A Technical Introduction to Digital Video, John Wiley & Sons, pp. 85-86, 1996
  12. E. R. Dixon, 'Spectral distribution of Australian daylight,' J. of Opt. Soc. Am., vol. 68, pp. 437-450, 1978 https://doi.org/10.1364/JOSA.68.000437
  13. J. Hernandez-Andres, J. Romero, and J. L. Nieves, 'Color and spectral analysis of daylight in southern Europe,' J. of Opt. Soc. Am., vol. 18, pp. 1325-1335, 2001 https://doi.org/10.1364/JOSAA.18.001325
  14. 송규익, 색채 디스플레이 공학, 도서출판 화성, 대구, 2002
  15. G. Wyszecki and W. S. Stiles, Color Science:Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae, John Wiley & Sons, New York, 1982, pp. 117-451
  16. D. L. MacAdam, Color Measurement, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, New York, 1981, pp. 200-208
  17. C. J. Bartleson, 'Comparison of chromatic-adaptation transforms,' Color Res. Appl., vol. 3, pp. 129-136, Fall 1978 https://doi.org/10.1002/col.5080030310
  18. C. J. Bartleson, 'Changes in color appearance with variations in chromatic adaptation,' Color Res. Appl., vol. 4, pp. 119-138, Fall 1979 https://doi.org/10.1002/col.5080040303
  19. 최덕규, '시각계 색 순응을 고려한 텔레비전 수상기에서의 색 재현,' 경북대학교 전자공학과 박사학위논문, 1997년 6월
  20. E. J. Breneman, 'Corresponding chromaticities for different states of adaptation to complex visual fields,' J. of Opt. Soc. Am, vol. 4, pp. 1115-1129, June 1987 https://doi.org/10.1364/JOSAA.4.001115
  21. M. D. Fairchild, 'A model of incomplete chromatic adaptation,' Proc. the 22nd Session of the CIE, Melbourne, pp. 33-34, 1991
  22. M. D. Fairchild, 'Formulation and testing of an incomplete-chromatic-adaptation model,' Color Res. Appl., vol. 16, pp. 243-250, 1991 https://doi.org/10.1002/col.5080160406
  23. CIE TC1-34 Final Report, The CIE 1997 Interim Colour Appearance Model (Simple Version), CIECAM97s, 1998
  24. 권용대, '조명에 따른 디스플레이 대응색 재현 모델,' 경북대학교 전자공학과 박사학위논문, 2001년 12월
  25. E.-S. Kim, S.-W. Jang, Y.-D. Kwon, C.-H. Han, and K.-I. Sohng, 'Corresponding-color reproduction model according to surround viewing conditions,' IEICE Trans. Fund., vol.E87-A, no. 6, pp. 1514-1519, June 2004
  26. L. E. DeMarsh and J. E. Pinney, 'Studies of some colorimetric problems in color television,' J. of SMPTE, vol. 79, pp. 338-342, April 1970 https://doi.org/10.5594/J10715
  27. C. B. Neal, 'Television colorimetry for receiver engineers,' IEEE Trans. BTR, vol. BTR-19, pp. 149-162, Aug. 1973 https://doi.org/10.1109/TBTR1.1973.299756
  28. C. J. Hirsch, 'The chromaticity of reference white in color television,' J. of SMPTE, vol. 77, pp. 702-713, July 1968 https://doi.org/10.5594/J07007
  29. 大西地, “カラ-テレビにおける好みの白測定,” テレビ全大,pp. 15-16, 1976