亮度 – HiSoUR 文化艺术历史人文

En colorimetría y teoría del color, la luminosidad, también conocida como valor o tono, es una representación de la variación en la percepción del brillo de un color o espacio de color. Es uno de los parámetros de apariencia de color de cualquier modelo de apariencia de color.

Varios modelos de color tienen un término explícito para esta propiedad. El modelo de color de Munsell usa el término valor, mientras que el modelo de color HSL, el espacio de color HCL y el espacio de color de Lab usan el término de ligereza. El modelo HSV usa el término valor un poco diferente: un color con un valor bajo es casi negro, pero uno con un valor alto es el color puro, totalmente saturado.

En el color sustractivo (es decir, pinturas), se pueden lograr cambios de valor agregando negro o blanco al color. Sin embargo, esto también reduce la saturación.El claroscuro y el tenebrismo aprovechan los dramáticos contrastes de valor para realzar el drama en el arte. Los artistas también pueden emplear sombreado, manipulación sutil de valor.

Relación con el valor y la luminancia relativa
El valor de Munsell se ha usado durante mucho tiempo como una escala de luminosidad perceptualmente uniforme. Una cuestión de interés es la relación entre la escala de valores de Munsell y la luminancia relativa. Consciente de la ley de Weber-Fechner, Munsell comentó: “¿Deberíamos usar una curva logarítmica o una curva de cuadrados?” Ninguna de las dos opciones resultó ser correcta; los científicos finalmente convergieron en una curva aproximadamente cúbica-raíz, consistente con la ley de potencia de Stevens para la percepción del brillo, lo que refleja el hecho de que la luminosidad es proporcional al número de impulsos nerviosos por fibra nerviosa por unidad de tiempo. El resto de esta sección es una cronología de las aproximaciones de la ligereza, lo que lleva a CIE LAB.

Nota. – La V de Munsell se ejecuta de 0 a 10, mientras que Y normalmente se ejecuta de 0 a 100 (a menudo se interpreta como un porcentaje). Típicamente, la luminancia relativa se normaliza de modo que el “blanco de referencia” (por ejemplo, óxido de magnesio) tiene un valor triestímulo de Y = 100. Dado que la reflectancia del óxido de magnesio (MgO) respecto del difusor reflector perfecto es del 97,5%, V = 10 corresponde a Y = 100 / 97.5% ≈ 102.6 si se usa MgO como referencia.

1920
Priest et al. proporcione una estimación básica del valor de Munsell (con Y corriendo de 0 a 1 en este caso):
${\ displaystyle V = 10 {\ sqrt {Y}}.}$
1933
Munsell, Sloan y Godlove lanzan un estudio sobre la escala de valores neutros de Munsell, considerando varias propuestas que relacionan la luminancia relativa con el valor de Munsell, y sugieren:
${\ displaystyle V ^ {2} = 1.474,2Y-0.004,743Y ^ {2}.}$
1943
Newhall, Nickerson y Judd preparan un informe para la Optical Society of America. Sugieren una parábola quíntica (relacionando la reflectancia en términos del valor):
${\ displaystyle Y = 1.221,9V-0.231,11V ^ {2} + 0.239,51V ^ {3} -0.021.009V ^ {4} + 0.000,840,4V ^ {5}.}$
1943
Usando la Tabla II del informe OSA, Moon y Spencer expresan el valor en términos de la luminancia relativa:
${\ displaystyle V = 5 (Y / 19.77) ^ {0.426} = 1.4Y ^ {0.426}.}$
1944
Saunderson y Milner introducen una constante sustractiva en la expresión anterior, para un mejor ajuste al valor de Munsell. Más tarde, Jameson y Hurvich afirman que esto corrige los efectos de contraste simultáneos.
${\ displaystyle V = 2.357Y ^ {0.343} -1.52.}$
1955
Ladd y Pinney de Eastman Kodak están interesados en el valor de Munsell como una escala de luminosidad perceptualmente uniforme para su uso en televisión.Después de considerar una función logarítmica y cinco leyes de poder (según la ley de poder de Stevens), relacionan el valor con la reflectancia al elevar la reflectancia a la potencia de 0.352:
${\ displaystyle V = 2.217Y ^ {0.352} -1.324.}$
Al darse cuenta de esto es bastante cerca de la raíz del cubo, lo simplifican a:
${\ displaystyle V = 2.468Y ^ {1/3} -1.636.}$
1958
Glasser et al. defina la luminosidad como diez veces el valor de Munsell (de modo que la claridad varíe de 0 a 100):
${\ displaystyle L ^ {\ star} = 25.29Y ^ {1/3} -18.38.}$
1964
Wyszecki simplifica esto para:
${\ displaystyle W ^ {\ star} = 25Y ^ {1/3} -17.}$
Esta fórmula aproxima la función de valor Munsell para 1% < Y <98% (no es aplicable para Y <1% ) y se utiliza para el espacio de color CIE 1964.

1976

CIE LAB utiliza la siguiente fórmula:

${\ displaystyle L ^ {\ star} = 116 (Y / Y _ {\ mathrm {n}}) ^ {1/3} -16.}$

donde Yn es el valor del triestímulo CIE XYZ Y del punto blanco de referencia (el subíndice n sugiere “normalizado”) y está sujeto a la restricción Y / Yn> 0.01.Pauli elimina esta restricción calculando una extrapolación lineal que mapea Y / Yn = 0 a L * = 0 y es tangente a la fórmula anterior en el punto en que la extensión lineal tiene efecto. Primero, se determina que el punto de transición es Y / Yn = (6/29) ^ 3 ≈ 0.008,856, luego se calcula la pendiente de (29/3) ^ 3 ≈ 903.3. Esto le da la función de dos partes:
${\ displaystyle f (t) = {\ begin {cases} t ^ {1/3} & {\ text {if}} t> {\ big (} {\ frac {6} {29}} {\ big) } ^ {3} \\ {\ frac {1} {3}} {\ big (} {\ frac {29} {6}} {\ big)} ^ {2} t + {\ frac {4} {29 }} & {\ text {otherwise}} \ end {cases}}}$
La ligereza es entonces:
${\ displaystyle L ^ {\ star} = 116f (Y / Y _ {\ mathrm {n}}) - 16.}$
A primera vista, puede aproximar la función de claridad mediante una raíz cúbica, una aproximación que se encuentra en gran parte de la literatura técnica. Sin embargo, el segmento lineal cercano al negro es significativo, y por lo tanto los coeficientes 116 y 16. La función de potencia pura mejor ajustada tiene un exponente de aproximadamente 0.42, lejos de 1/3.

Una tarjeta gris de aproximadamente 18%, con una reflectancia exacta de $\ left (33/58 \ right) ^ 3$ , tiene un valor de luminosidad de 50. Se llama “gris medio” porque su luminosidad está a medio camino entre el blanco y el negro.

Otros efectos psicológicos
Esta percepción subjetiva de la luminancia de una manera no lineal es una de las cosas que hace que la compresión gamma de imágenes valga la pena. Además de este fenómeno, existen otros efectos que implican la percepción de la ligereza. La cromaticidad puede afectar la ligereza percibida según lo descrito por el efecto Helmholtz-Kohlrausch. Aunque el espacio y los parientes de CIE LAB no tienen en cuenta este efecto sobre la ligereza, puede estar implícito en el modelo de color de Munsell. Los niveles de luz también pueden afectar la cromaticidad percibida, como con el efecto de Purkinje.