Д. т. н. Гофайзен О. В.

Одесская национальная академия связи им ени А. С. Попова, Украина

ПРОГРЕСС КОЛОРИМЕТРИИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМ

Целью любого телевизионного или родственного ему приложения является предоставление зрителю возможности воспринимать сцены, снятые в произвольном месте, которое не всегда совпадает с местом расположения зрителя. В таком случае было бы естественным стремление к обеспечению максимальной прозрачности системы, которую можно трактовать, как максимальное подобие воспроизводимого изображения передаваемой сцене. Точность цветовоспроизведения относится к числу наиболее важных факторов, определяющих результирующее качество воспроизводимого изображения.

При использовании цифровых технологий в телевизионных и родственных им системах, искажения при передаче цифрового потока могут быть незначительными, а основным источником искажений, включая искажения цветовоспроизведения, является аппаратура съёмки, передачи и воспроизведения видеоинформации, а также системы обработки изображения и кодирования с потерей качества.

Методы передачи цветовой информации изображения в существующих системах основаны на использовании принципов колориметрии. Важной тенденцией дальнейшего совершенствования этих систем является учёт характеристик зрительного восприятия и условий, включая колориметрические параметры окружения.

Совокупность знаний механизмов и характеристик зрительного восприятия изображений, включая цветовосприятие, может стать основой для дальнейшего развития систем изображения, включая телевизионные системы.

Отправной точкой колориметрических расчётов в мире является система XYZ , принятая CIE в 1931 году. Эта система не является равномерной относительно воспринимаемых цветовых различий, что стимулировало разработку других систем. Результатом исследований в этой области стала разработка моделей CIELUV и CIELAB , утверждённых CIE в 1976 г . Цветовые пространства, описываемые обеими системами, считались равноконтрастными, хотя это представление достаточно условно. Система CIELUV нашла применение в телевизионных приложениях, а CIELAB – в мультимедийных и других приложениях. Впоследствии, на основе системы CIELAB был разработан ряд метрик, позволяющих скомпенсировать неравномерность этой системы относительно воспринимаемых цветовых различий.

Одним из недавних достижений колориметрии является разработка модели цветовосприятия CIECAM 02, которая очень точно согласуется с имеющимися на сегодняшний момент экспериментальны ми данными по цветовосприятию и рекомендована CIE для управления цветопередачей. В этой модели достаточно полно учтены механизмы цветовосприятия реальных цветов, включая адаптационные свойства. Дальнейшим шагом явилось создание системы CAM02-UCS , предложенной в работах Luo и др.

Колориметрия телевидения и других электронных систем изображения основана на использовании сигналов, выражающих координаты цвета передаваемой сцены и воспроизводимого изображения в цветовом пространстве ТВ систем. Эта связь реализуется при помощи передающей камеры и воспроизводящего устройства. На нынешнем уровне эволюции технологий учёт характеристик зрения реализуется в упрощённом виде.

Использование новых моделей цветовосприятия в телевидении и родственных ему приложениях должно стать основой для:

- повышения качества цветовоспроизведения путём достижения подобия воспринимаемых цветов передаваемой сцены и воспроизводимого изображения;

- дальнейшего повышения эффективности кодирования видеоинформации со сжатием с использованием моделей цветовосприятия с учётом информации о типах передаваемых сцен и, таким образом, статистики цветов изображения, детальности и других характеристик передаваемых сцен;

- совершенствования методов оценки качества цветовоспроизведения за счёт более точного учёта характеристик зрительного восприятия;

- совершенствования телевизионных квалиметров за счёт использования более совершенных компонентов, построенных на основе существующих моделей цветовосприятия и более общих моделей зрения;

- оптимального управления качеством изображения .

Появление новых компонентов в телевизионных системах и повышение уровня интеллектуализации систем может привести к увеличению сложности используемых преобразований. Это станет возможным в результате новых шагов технической эволюции и дальнейшего развития технологий интегральных схем.

На разных уровнях развития может быть возможным существование систем с различным уровнем совершенства. Новый этап прогресса систем изображения настанет, когда будет возможность представления информации в соответствии со стандартом MPEG -21, описывающим методы совместной передачи контента и соответствующие инструменты. Необходимым условием для этого является достижение соответствующего уровня интеллектуализации видеотехнологий.

Важной задачей прогресса систем является решение проблемы совместимости новых систем со старыми (совместимость «вниз»). Это может быть достигнуто в телевизионных и родственных им системах, где реализация инноваций осуществляется в форме надстройки таким образом, что обычные системы функционируют в соответствии с устоявшимися стандартами, а системы, включающие новые компоненты, обеспечивают дополнительные возможности, не исключая новых приложений, не являющихся совместимыми со старыми. В некоторых случаях существует возможность того, что некоторые уровни технического прогресса систем никогда не будут достигнуты.

Следует обратить внимание на ограниченность текущего уровня колориметрических знаний, что приводит к ограничению возможности совершенствования систем на текущем этапе развития. Дальнейшее развитие колориметрической науки должно привести к повышению уровня знаний; накопление этих знаний приведёт к уменьшению этих ограничений.