Berapa banyak warna dan warna yang dapat dibedakan mata manusia dalam satu adegan?

Berapa banyak warna, corak, corak, dan warna berbeda yang dapat dibedakan rata-rata orang dalam satu adegan? Dengan kata lain, apa kedalaman teoretis yang diperlukan untuk memastikan merekam foto dengan semua informasi visual yang akan dirasakan manusia?

Saya telah melihat jawaban mulai dari 200.000 hingga 20.000.000, dan sulit untuk memilah otoritas. Dan istilah "warna" adalah ambigu - apakah hanya rona yang dimaksudkan, atau apakah perbedaan dalam saturasi dan cahaya juga termasuk?

Ketika membahas jumlah warna yang dapat dilihat oleh mata manusia, saya cenderung merujuk pada 2,4 juta warna ruang warna CIE 1931 XYZ. Ini adalah angka yang cukup solid, didirikan secara ilmiah, meskipun saya akui itu mungkin terbatas dalam konteks. Saya pikir mungkin bagi mata manusia untuk peka terhadap 10-100 juta "warna" yang berbeda ketika mengacu pada kromatisitas dan luminositas.

Saya akan mendasarkan jawaban saya pada pekerjaan yang dilakukan oleh CIE, yang dimulai pada 1930-an, dan berkembang lagi pada 1960-an, dengan beberapa peningkatan algoritmik dan akurasi untuk formula selama beberapa dekade terakhir. Ketika datang ke seni, termasuk fotografi dan cetak, saya pikir bahwa pekerjaan yang dilakukan oleh CIE sangat relevan, karena itu adalah dasar dari koreksi warna dan model warna matematika modern dan konversi ruang warna.

CIE, atau Commission internationale de l'éclairage , pada tahun 1931 mendirikan ruang warna " CIE 1931 XYZ". Ruang warna ini adalah sebidang warna kemurnian penuh, dipetakan dari 700nm (dekat-inframerah merah) hingga 380nm (dekat-UV), dan berkembang melalui semua panjang gelombang cahaya" terlihat ". Ruang warna ini didasarkan pada penglihatan manusia , yang merupakan rangsangan tri yang dibuat oleh tiga jenis kerucut di mata kita: kerucut panjang gelombang pendek, menengah dan panjang, yang memetakan ke panjang gelombang 420-440nm, 530-540nm, dan 560-580nm. Panjang gelombang ini sesuai dengan biru, hijau , dan warna primer kuning-merah (atau merah jingga) (Kerucut merah agak unik, karena sensitivitasnya memiliki dua puncak, yang utama di kisaran 560-580nm, dan juga yang kedua di 410- Kisaran 440nm, sensitivitas ganda ini menunjukkan bahwa kerucut "merah" kami sebenarnya adalah kerucut "magenta" dalam hal sensitivitas aktual.) Kurva respons tristimulus berasal dari bidang pandang 2 ° dari fovea, di mana kerucut kami paling terkonsentrasi dan penglihatan warna kami, di bawah intensitas pencahayaan sedang hingga tinggi, adalah yang terbesar.

Ruang warna CIE 1931 yang sebenarnya dipetakan dari nilai tristimulus XYZ, yang dihasilkan dari turunan merah, hijau, dan biru, yang didasarkan pada nilai warna merah, hijau, dan biru yang sebenarnya (model aditif.) Nilai tristimulus XYZ disesuaikan untuk "penerangan standar", yang biasanya merupakan cahaya putih seimbang sinar matahari 6500K (meskipun ruang warna CIE 1931 asli dibuat untuk tiga penerangan standar A 2856K, B 4874K, dan C 6774K), dan diberi bobot menurut "pengamat standar" (berdasarkan pada bidang pandangan foveal 2 °.) Plot warna standar CIE 1931 XYZ berbentuk kuda dan diisi dengan diagram "kromatisitas" murni 'warna', mencakup kisaran rona dari 700nm hingga 380nm, dan berkisar saturasi dari 0 % berpusat di titik putih hingga 100% di sepanjang pinggiran. Ini adalah sebuah "2,38 juta warna yang dapat dideteksi oleh mata manusia di bawah pencahayaan intensitas tinggi cukup kira-kira suhu warna yang sama dan kecerahan siang hari (bukan sinar matahari, yang lebih dekat dengan 5000k, tetapi sinar matahari + cahaya langit biru, sekitar 6500k.)

Jadi, dapatkah mata manusia mendeteksi hanya 2,4 juta warna? Menurut pekerjaan yang dilakukan oleh CIE pada tahun 1930-an, di bawah iluminant spesifik yang setara dengan intensitas dan suhu warna siang hari, ketika memperhitungkan hanya 2 ° kerucut yang terkonsentrasi di fovea mata kita, maka tampaknya kita memang bisa lihat 2,4 juta warna.

Namun, spesifikasi CIE terbatas dalam cakupannya. Mereka tidak memperhitungkan berbagai tingkat iluminasi, iluminan dengan intensitas atau suhu warna yang berbeda, atau fakta bahwa kita memiliki lebih banyak kerucut yang tersebar di setidaknya area 10 ° retina kita di sekitar fovea. Mereka juga tidak memperhitungkan fakta bahwa kerucut perifer tampaknya lebih sensitif terhadap blues daripada kerucut yang terkonsentrasi di fovea (yang terutama kerucut merah dan hijau).

Penyempurnaan plot kromatisitas CIE dilakukan pada tahun 60-an dan lagi pada tahun 1976, yang menyempurnakan "pengamat standar" untuk memasukkan titik sensitif warna penuh 10 ° di retina kami. Penyempurnaan terhadap standar CIE ini tidak pernah banyak digunakan, dan penelitian kepekaan warna yang luas yang telah dilakukan sehubungan dengan pekerjaan CIE sebagian besar terbatas pada ruang warna CIE 1931 XYZ asli dan plot kromatisitas.

Mengingat keterbatasan sensitivitas warna hanya pada titik 2 ° di fovea, ada kemungkinan besar bahwa kita dapat melihat lebih dari 2,4 juta warna, terutama meluas ke blues dan violet. Ini dikuatkan oleh penyempurnaan 1960 - an untuk ruang warna CIE .

Nada, mungkin luminositas berlabel lebih baik (kecerahan atau intensitas warna), adalah aspek lain dari visi kami. Beberapa model memadukan kromatisitas dan luminositas bersama-sama, sementara yang lain dengan jelas memisahkan keduanya. Mata manusia mengandung retina yang terdiri dari ... perangkat sensitif "warna" kerucut, serta batang, yang agnostik warna tetapi peka terhadap perubahan luminositas. Mata manusia memiliki sekitar 20 kali lebih banyak batang (94 juta) daripada kerucut (4,5 juta). Batang juga sekitar 100 kali lebih sensitif terhadap cahaya seperti kerucut, yang mampu mendeteksi satu foton. Batang tampaknya paling sensitif terhadap panjang gelombang cahaya biru kehijauan-hijau (sekitar 500nm), dan memiliki sensitivitas yang lebih rendah terhadap panjang gelombang kemerahan dan dekat-UV. Perlu dicatat bahwa sensitivitas batang bersifat kumulatif, sehingga semakin lama mengamati adegan statis, semakin jelas tingkat luminositas dalam adegan itu akan dirasakan oleh pikiran. Perubahan cepat dalam adegan, atau gerak panning, akan mengurangi kemampuan untuk membedakan gradasi tonal halus.

Mengingat sensitivitas batang jauh lebih besar terhadap cahaya, tampaknya logis untuk menyimpulkan bahwa manusia memiliki sensitivitas yang lebih halus, dan berbeda terhadap variasi dalam intensitas cahaya daripada perubahan rona dan saturasi ketika mereka mengamati adegan statis untuk sementara waktu. Persis bagaimana faktor ini menjadi persepsi kita tentang warna dan bagaimana hal itu mempengaruhi jumlah warna yang bisa kita lihat, saya tidak bisa mengatakannya. Tes sederhana sensitivitas tonal dapat dilakukan pada malam hari yang cerah, seperti matahari terbenam. Langit biru dapat berkisar dari hampir putih ke biru gelap tengah malam. Sementara rona langit seperti itu mencakup rentang yang sangat kecil, tingkat nada sangat besar dan sangat halus. Mengamati langit seperti itu, orang dapat melihat perubahan yang mulus tak terhingga dari biru putih terang ke biru langit menjadi biru tengah malam yang gelap.

Studi yang tidak terkait dengan pekerjaan CIE telah menunjukkan berbagai "warna maksimum" yang dapat dilihat mata manusia. Beberapa memiliki batas atas 1 juta warna, sementara yang lain memiliki batas atas 10 juta warna. Studi yang lebih baru telah menunjukkan bahwa beberapa wanita memiliki tipe kerucut keempat yang unik, kerucut "oranye", yang mungkin dapat meningkatkan sensitivitas mereka hingga 100 juta, namun studi tersebut menghitung kromatisitas dan luminositas dalam perhitungan "warna" mereka.

Yang akhirnya menimbulkan pertanyaan, dapatkah kita memisahkan kromatisitas dari luminositas ketika menentukan "warna"? Apakah kita lebih suka mendefinisikan istilah "warna" berarti rona, saturasi, dan luminositas cahaya yang kita rasakan? Atau lebih baik memisahkan keduanya, menjaga kromatisitas berbeda dari luminositas? Berapa banyak level intensitas yang dapat dilihat mata, vs berapa banyak perbedaan kromatisitas yang berbeda? Saya tidak yakin pertanyaan-pertanyaan ini sebenarnya sudah dijawab secara ilmiah.

Aspek lain persepsi warna melibatkan kontras. Sangat mudah untuk merasakan perbedaan dalam dua hal ketika mereka kontras satu sama lain. Ketika mencoba menentukan secara visual berapa banyak "warna" yang dilihat seseorang ketika melihat berbagai warna merah, mungkin agak sulit untuk mengetahui apakah dua warna yang sama berbeda atau tidak. Namun, bandingkan warna merah dengan warna hijau, dan perbedaannya sangat jelas. Bandingkan warna hijau itu secara berurutan dengan masing-masing warna merah, dan mata dapat lebih mudah mengambil perbedaan dalam warna merah dalam hubungan perifer satu sama lain serta berbeda dengan hijau. Semua faktor ini adalah semua segi dari penglihatan pikiran kita, yang merupakan alat yang jauh lebih subyektif daripada mata itu sendiri (yang membuatnya sulit untuk secara ilmiah mengukur persepsi warna di luar lingkup mata itu sendiri.dalam konteks daripada pengaturan tanpa kontras sama sekali.

150: jumlah rona yang dapat didiskriminasi oleh mata dalam spektrum.

1.000.000: jumlah warna (kombinasi rona, saturasi, dan kecerahan) yang dapat dibedakan oleh mata dalam kondisi laboratorium yang optimal.

Dari visualexpert.com

Namun, ini tampaknya menjadi topik yang kontroversial.

Beberapa poin.

1. Satu juta warna yang dapat dibedakan, meskipun benar, paling baik berlaku untuk kondisi laboratorium yang ideal. Di dunia nyata, jumlahnya pasti akan jauh, jauh lebih kecil. Anda dapat dengan aman mengabaikan semua pembicaraan tentang jutaan warna ini.

2. Dalam fotografi, rentang dinamis adalah sebagian kecil dari rentang dinamis adegan, jadi Anda tidak dapat menghasilkan banyak warna. Semua teknologi mencantumkan kisaran produksi warna secara drastis. Terutama cetakan.

3. Jumlah bit yang dibutuhkan tergantung pada lebih dari jumlah warna. Ruang warna tidak linier (lihat Hukum Weber, Hukum Fechner, elad McAdam, dll), jadi Anda tidak bisa begitu saja memecah ruang warna menjadi serangkaian langkah ukuran yang sama berdasarkan jumlah bit. Anda akan selalu membutuhkan lebih banyak bit daripada jumlah warna yang disarankan. 24 bit menghasilkan 16 juta warna, tetapi masih tidak menghasilkan gambar yang baik. Anda membutuhkan setidaknya 10 atau 12 bit per warna untuk membuat gradien halus tanpa garis.

Untuk memberi Anda gambaran: Sebagian besar monitor mengklaim dapat menampilkan sekitar 16 juta warna. Panel yang lebih murah sebenarnya hanya 6 bit / saluran, dan gunakan dithering untuk mencampur 16 juta. Ini sebenarnya terlihat! (Beberapa menggunakan dithering animasi, di sana Anda mungkin melihatnya sebagai efek sedikit berkedip) Benar 24 bit (8 / channel) menurut saya benar-benar diperlukan untuk transisi warna yang halus dan bagus.

"Yang pada gilirannya menimbulkan pertanyaan: apakah format yang menggunakan 48 bit, 16 per saluran, sebenarnya jauh lebih besar dari yang diperlukan?"

• Tergantung pada apa Anda ingin menggunakannya. Hanya untuk ditampilkan di layar, ya. Tetapi jika Anda ingin bekerja dengan gambar atau sebagai format input, tidak.