視覚と色覚

視覚と色覚科学は、人間の視覚システムが光と色をどのように感知するか、そしてグラフィックスおよび画像システムがその知識をどのように利用して説得力のある効率的な画像を生成するかを研究する学問分野です。

Definition

視覚と色覚は、光と色が人間によってどのように知覚されるか、およびグラフィックス、画像処理、ディスプレイシステムの設計を導く知覚モデルの研究です。

Scope

この分野は、人間の視覚の生理学と精神物理学、色の測定と見えの科学、トーンマッピングによる限られたディスプレイ上での高ダイナミックレンジシーンの再現、および視覚的顕著性と注意を介して人々がどこを見るかの計算モデルを扱います。

Sub-topics

• Color Science and Appearance
• Human Visual Perception
• Tone Mapping and HDR Imaging
• Visual Saliency and Attention

Core questions

• 人間の視覚システムは光、色、コントラストをどのように符号化するのでしょうか？
• 色はデバイス間でどのように一貫して測定および再現されるのでしょうか？
• 現実世界の明るさの範囲はディスプレイにどのようにマッピングされるのでしょうか？
• 人々がシーン内で視線をどこに向けるかを導くものは何でしょうか？

Key concepts

• 人間の視覚システム
• 三色覚
• 測色学と色空間
• 色の見え
• トーンマッピング
• 視覚的顕著性

Key theories

三色色覚

人間の色覚は、スペクトル感度が重複する3種類の錐体細胞に由来するため、任意の色は3つの原色を混合することで一致させることができ、これは測色学およびすべてのカラーディスプレイの基礎となっています。

知覚的な色の見え

知覚される色は、刺激のスペクトルだけでなく、周囲の状況、順応、および観察条件にも依存します。色の見えモデルは、忠実なデバイス間再現を可能にするためにこれを予測します。

Clinical relevance

知覚および色覚科学は、ディスプレイとカメラの設計、印刷およびデジタルメディアにおけるカラーマネジメント、目が気づく場所に労力を割り当てる知覚駆動型レンダリングと圧縮、および画質の評価を導きます。

History

19世紀の三色説と反対色説から、視覚科学と測色学は20世紀にCIE色システムによって体系化されました。1990年代以降、知覚的洞察はトーンマッピング、カラーマネジメント、顕著性を通じてグラフィックスをますます形成していきました。

Key figures

• Brian Wandell
• Mark Fairchild
• Edwin Land

Seminal works

• wandell1995
• fairchild2013

Frequently asked questions

なぜディスプレイは赤、緑、青を使用するのでしょうか？

人間の色覚は3種類の錐体細胞に依存しているため、適切に選択された3つの原色を混合することで、幅広い知覚色を再現できます。赤、緑、青はその目的のための実用的な選択肢です。

なぜ知覚はコンピュータグラフィックスにとって重要なのでしょうか？

画像は最終的に人間の目によって判断されるため、知覚の限界と偏りを理解することで、システムは計算とビットを目立つ場所に集中させ、それ以外の場所では近似することで、品質と効率の両方を向上させることができます。