แบบจำลองการปรากฏของสี ( CAM ) คือแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พยายามอธิบาย ลักษณะ การรับรู้ของการมองเห็นสี ของมนุษย์ กล่าวคือ สภาวะการมองเห็นที่การปรากฏของสีไม่ตรงกับการวัดทางกายภาพที่สอดคล้องกันของแหล่งกระตุ้น (ในทางตรงกันข้ามแบบจำลองสีจะกำหนดพื้นที่พิกัดเพื่ออธิบายสี เช่น แบบจำลองสี RGBและCMYK )

พื้นที่สีสม่ำเสมอ ( UCS ) คือแบบจำลองสีที่มุ่งทำให้คุณลักษณะการสร้างสีมีความสม่ำเสมอในเชิงการรับรู้ กล่าวคือ ระยะห่างเชิงพื้นที่ที่เท่ากันระหว่างสองสีจะเท่ากับปริมาณความแตกต่างของสีที่รับรู้ได้เท่ากัน แบบจำลองสี (CAM) ภายใต้สภาวะการมองที่คงที่ จะส่งผลให้เกิด UCS ในขณะที่ UCS ที่จำลองสภาวะการมองที่แปรผันได้ จะส่งผลให้เกิด CAM UCS ที่ไม่มีการจำลองดังกล่าวก็ยังสามารถใช้เป็น CAM ขั้นพื้นฐานได้

สีมีต้นกำเนิดมาจากจิตใจของผู้สังเกต ในทางวัตถุวิสัย มีเพียงการกระจายพลังงานสเปกตรัมของแสงที่เข้าสู่ดวงตาเท่านั้น ในแง่นี้ การรับรู้สี ใดๆจึงเป็นเรื่องอัตวิสัย อย่างไรก็ตาม มีความพยายามที่ประสบความสำเร็จในการแมปการกระจายพลังงานสเปกตรัมของแสงกับการตอบสนองทางประสาทสัมผัสของมนุษย์ในรูปแบบที่วัดได้ ในปี 1931 โดยใช้การวัดทางจิตฟิสิกส์คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยการส่องสว่าง (CIE)ได้สร้างพื้นที่สี XYZ ^{[ 1 ]}ซึ่งจำลองการมองเห็นสีของมนุษย์ในระดับประสาทสัมผัสพื้นฐานนี้ได้สำเร็จ

อย่างไรก็ตาม แบบจำลองสี XYZ นั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานของเงื่อนไขการมองเห็นที่เฉพาะเจาะจง (เช่น ตำแหน่งการกระตุ้นบนเรตินา ระดับความสว่างของแสงที่ตกกระทบดวงตา พื้นหลังด้านหลังวัตถุที่สังเกต และระดับความสว่างของแสงโดยรอบ) เฉพาะในกรณีที่เงื่อนไขเหล่านี้คงที่เท่านั้น การกระตุ้นสองอย่างที่เหมือนกันซึ่งมี ค่า ไตรสติมูลัส XYZ เหมือนกัน จะสร้างลักษณะสี ที่เหมือนกัน สำหรับผู้สังเกตที่เป็นมนุษย์ หากเงื่อนไขบางอย่างเปลี่ยนแปลงในกรณีใดกรณีหนึ่ง การกระตุ้นสองอย่างที่เหมือนกันซึ่งมีค่าไตรสติมูลัส XYZ เหมือนกัน จะสร้าง ลักษณะสี ที่แตกต่างกัน (และในทางกลับกัน การกระตุ้นสองอย่างที่แตกต่างกันซึ่งมีค่าไตรสติมูลัส XYZ ที่แตกต่างกัน อาจสร้าง ลักษณะสี ที่เหมือนกันได้ )

ดังนั้น หากสภาพการมองเห็นเปลี่ยนแปลงไป โมเดลสี XYZ จะไม่เพียงพอ และจำเป็นต้องใช้โมเดลลักษณะสีเพื่อจำลองการรับรู้สีของมนุษย์

ความท้าทายพื้นฐานสำหรับแบบจำลองการปรากฏของสีใดๆ ก็คือ การรับรู้สีของมนุษย์ไม่ได้ทำงานในแง่ของค่าไตรสติมูลัส XYZ แต่ทำงานในแง่ของพารามิเตอร์การปรากฏ ( เฉดสีความสว่างความสว่าง ความ อิ่มตัว ของสี และความมีสีสัน ) ดังนั้น แบบจำลองการปรากฏของสีใดๆ จึงจำเป็นต้องมีการแปลง (ซึ่งคำนึงถึงสภาวะการมองเห็น) จากค่าไตรสติมูลัส XYZ ไปเป็นพารามิเตอร์การปรากฏเหล่านี้ (อย่างน้อยที่สุดคือ เฉดสี ความสว่าง และความอิ่มตัวของสี)

ส่วนนี้จะอธิบายถึงปรากฏการณ์การปรากฏของสีบางประการที่แบบจำลองการปรากฏของสีพยายามจัดการ

การปรับตัวทางสี (Chromatic adaptation) อธิบายถึงความสามารถของมนุษย์ในการรับรู้สีโดยการแยกแยะจุดสีขาว (หรืออุณหภูมิสี ) ของแหล่งกำเนิดแสงเมื่อสังเกตวัตถุสะท้อนแสง สำหรับดวงตาของมนุษย์ กระดาษสีขาวจะดูเป็นสีขาวไม่ว่าแสงที่ส่องสว่างจะเป็นสีฟ้าหรือสีเหลืองก็ตาม นี่เป็นปรากฏการณ์การปรากฏของสีขั้นพื้นฐานและสำคัญที่สุด ดังนั้นการแปลงการปรับตัวทางสี (CAT) ที่พยายามเลียนแบบพฤติกรรมนี้จึงเป็นองค์ประกอบสำคัญของแบบจำลองการปรากฏของสีใดๆ

วิธีนี้ช่วยให้สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างแบบจำลองสีแบบไตรสติมูลัสอย่างง่ายกับแบบจำลองสีตามลักษณะที่ปรากฏได้ง่าย แบบจำลองสีแบบไตรสติมูลัสอย่างง่ายจะละเลยจุดสีขาวของแหล่งกำเนิดแสงเมื่ออธิบายสีพื้นผิวของวัตถุที่ได้รับแสง หากจุดสีขาวของแหล่งกำเนิดแสงเปลี่ยนไป สีของพื้นผิวที่รายงานโดยแบบจำลองสีแบบไตรสติมูลัสอย่างง่ายก็จะเปลี่ยนไปด้วย ในทางตรงกันข้าม แบบจำลองสีตามลักษณะที่ปรากฏจะคำนึงถึงจุดสีขาวของแหล่งกำเนิดแสง (ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมแบบจำลองสีตามลักษณะที่ปรากฏจึงต้องการค่านี้ในการคำนวณ) หากจุดสีขาวของแหล่งกำเนิดแสงเปลี่ยนไป สีของพื้นผิวที่รายงานโดยแบบจำลองสีตามลักษณะที่ปรากฏจะยังคงเหมือนเดิม

การปรับตัวทางสีเป็นตัวอย่างสำคัญของกรณีที่สิ่งเร้าสองอย่างที่แตกต่างกัน ซึ่งมีค่าไตรสติมูลัส XYZ ที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดลักษณะสีที่เหมือนกันหากอุณหภูมิสีของแหล่งกำเนิดแสงส่องสว่างเปลี่ยนไป การกระจายพลังงานสเปกตรัมและค่าไตรสติมูลัส XYZ ของแสงที่สะท้อนจากกระดาษสีขาวก็จะเปลี่ยนไปด้วย แต่ ลักษณะ สีที่ ปรากฏยังคงเหมือนเดิม (สีขาว)

มีหลายปัจจัยที่เปลี่ยนแปลงการรับรู้สีของผู้สังเกต:

• การเปลี่ยนแปลงสีของเบโซลด์-บรุคเค (Bezold–Brücke hue shift ):สีของสิ่งเร้าที่มีความสว่างสีคงที่ จะเปลี่ยนไปตามความสว่าง
• ปรากฏการณ์แอบนีย์ (Abney effect ):สีของแสงโมโนโครมาติกจะเปลี่ยนไปเมื่อเติมแสงสีขาว (ซึ่งควรจะเป็นแสงที่ไม่ส่งผลต่อสี)

มีหลายปัจจัยที่เปลี่ยนแปลงการรับรู้ความแตกต่างของสีในสายตาของมนุษย์:

• ปรากฏการณ์สตีเวนส์:ความแตกต่างของแสงจะเพิ่มขึ้นตามความสว่าง
• ปรากฏการณ์บาร์เทิลสัน-เบรเนแมน:ความคมชัดของภาพ (โดยเฉพาะภาพที่เปล่งแสง เช่น ภาพบนจอ LCD) จะเพิ่มขึ้นตามความสว่างของแสงโดยรอบ

มีปรากฏการณ์หนึ่งที่เปลี่ยนแปลงการรับรู้สีสันของผู้สังเกตการณ์:

• ปรากฏการณ์ Hunt : สีสันจะสดใสขึ้นตามความสว่าง

มีปรากฏการณ์หนึ่งที่เปลี่ยนแปลงการรับรู้ความสว่างของผู้สังเกตการณ์:

• ปรากฏการณ์เฮล์มโฮลทซ์-โคลเราช์ :ความสว่างเพิ่มขึ้นตามความอิ่มตัว (ไม่รองรับในมาตรฐาน CIECAM02)
• ความแตกต่างของลักษณะที่ปรากฏ (ดูด้านบน) จำลองโดย CIECAM02

ปรากฏการณ์เชิงพื้นที่ส่งผลต่อสีเฉพาะที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งของภาพเท่านั้น เนื่องจากสมองของมนุษย์ตีความตำแหน่งนี้ในบริบทเฉพาะ (เช่น เป็นเงาแทนที่จะเป็นสีเทา) ปรากฏการณ์เหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าภาพลวงตาเนื่องจากลักษณะเฉพาะของบริบท จึงทำให้การสร้างแบบจำลองปรากฏการณ์เหล่านี้ทำได้ยากเป็นพิเศษ แบบจำลองการปรากฏของสีที่พยายามทำเช่นนี้เรียกว่าแบบจำลองการปรากฏของสีภาพ (iCAM )

เนื่องจากพารามิเตอร์การปรากฏของสีและปรากฏการณ์การปรากฏของสีมีจำนวนมากและงานมีความซับซ้อน จึงไม่มีแบบจำลองการปรากฏของสีแบบใดแบบหนึ่งที่ใช้ได้กับทุกกรณี แต่มีการใช้แบบจำลองที่หลากหลายแทน

ส่วนนี้แสดงรายการโมเดลการแสดงผลสีบางส่วนที่ใช้งานอยู่ การแปลงการปรับสีสำหรับโมเดลเหล่านี้บางส่วนแสดงอยู่ในพื้นที่สี LMS

ในปี 1976 CIEได้เริ่มดำเนินการเพื่อแทนที่แบบจำลองความแตกต่างของสีที่มีอยู่มากมายและไม่เข้ากัน ด้วยแบบจำลองความแตกต่างของสีแบบใหม่ที่เป็นสากล พวกเขาพยายามบรรลุเป้าหมายนี้โดยการสร้าง พื้นที่สีที่ มีความสม่ำเสมอในการรับรู้ (UCS) กล่าวคือ พื้นที่สีที่ระยะห่างเชิงพื้นที่ที่เท่ากันระหว่างสองสีจะเท่ากับปริมาณความแตกต่างของสีที่รับรู้ได้เท่ากัน แม้ว่าพวกเขาจะประสบความสำเร็จเพียงบางส่วน แต่พวกเขาก็ได้สร้าง พื้นที่สี CIELAB (“L*a*b*”)ซึ่งมีคุณสมบัติที่จำเป็นทั้งหมดที่จะกลายเป็นแบบจำลองการปรากฏของสีแบบแรก แม้ว่า CIELAB จะเป็นแบบจำลองการปรากฏของสีที่พื้นฐานมาก แต่ก็เป็นหนึ่งในแบบจำลองที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เนื่องจากได้กลายเป็นหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานของการจัดการสีด้วยโปรไฟล์ ICCดังนั้นจึงพบเห็นได้ทั่วไปในภาพดิจิทัล

ข้อจำกัดอย่างหนึ่งของ CIELAB คือ ไม่มีการปรับสีอย่างสมบูรณ์แบบ เนื่องจากใช้ วิธี การแปลงฟอน ครีส์ (von Kries transform ) โดยตรงในพื้นที่สี XYZ (ซึ่งมักเรียกว่า "การแปลงฟอน ครีส์ที่ผิดพลาด") แทนที่จะเปลี่ยนไปใช้พื้นที่สี LMSก่อนเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น โปรไฟล์ ICC แก้ไขข้อบกพร่องนี้โดยใช้เมทริกซ์การแปลงแบรดฟอร์ด (Bradford transformation matrix ) ไปยังพื้นที่สี LMS (ซึ่งปรากฏครั้งแรกในแบบจำลองลักษณะสี LLAB ) ร่วมกับ CIELAB

เนื่องจากการแปลงค่าที่ "ผิดพลาด" ทำให้ CIELAB ทำงานได้ไม่ดีเมื่อใช้จุดสีขาวที่ไม่ใช่จุดอ้างอิง ทำให้เป็นระบบสี CAM ที่ไม่ดีแม้จะมีอินพุตที่จำกัด การแปลงค่าที่ผิดพลาดนี้ดูเหมือนจะเป็นสาเหตุของเฉดสีฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งจะเปลี่ยนไปเป็นสีม่วงเมื่อค่า L เปลี่ยนไป ทำให้เป็นระบบ UCS ที่ไม่สมบูรณ์แบบเช่นกัน

แบบจำลองการปรากฏสีของ Nayatani และคณะ มุ่งเน้นไปที่วิศวกรรมการส่องสว่างและคุณสมบัติการแสดงสีของแหล่งกำเนิดแสง

แบบจำลองการปรากฏสีของ Hunt มุ่งเน้นไปที่การสร้างภาพสี (ผู้สร้างทำงานในห้องปฏิบัติการวิจัยของ Kodak ) การพัฒนาเริ่มขึ้นตั้งแต่ทศวรรษ 1980 และภายในปี 1995 แบบจำลองนี้มีความซับซ้อนมาก (รวมถึงคุณสมบัติที่ไม่มีในแบบจำลองการปรากฏสีอื่น ๆ เช่น การรวม การตอบสนอง ของเซลล์รูปแท่ง ) และทำให้สามารถทำนายปรากฏการณ์ทางสายตาได้หลากหลาย แบบจำลองนี้มีผลกระทบอย่างมากต่อCIECAM02แต่เนื่องจากความซับซ้อนของแบบจำลอง Hunt เอง ทำให้การใช้งานแบบจำลองนี้ค่อนข้างยาก

RLAB พยายามปรับปรุงข้อจำกัดที่สำคัญของCIELABโดยเน้นที่การสร้างภาพขึ้นมาใหม่ มันทำงานได้ดีในงานนี้และใช้งานง่าย แต่ยังไม่ครอบคลุมเพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันอื่นๆ

RLAB แตกต่างจาก CIELAB ตรงที่ใช้ขั้นตอน von Kries ที่เหมาะสม นอกจากนี้ยังอนุญาตให้ปรับระดับการปรับตัวโดยอนุญาตให้กำหนด ค่า D ที่กำหนดเองได้ "การลดทอนความสว่าง" ยังคงสามารถใช้ได้โดยใช้ค่าคงที่ 1.0 ^{[ 2 ]}

LLAB มีลักษณะคล้ายกับRLABพยายามคงความเรียบง่ายไว้เช่นกัน แต่เพิ่มเติมคือพยายามครอบคลุมมากกว่า RLAB ในที่สุดแล้ว LLAB แลกความเรียบง่ายบางส่วนกับความครอบคลุม แต่ก็ยังไม่ครอบคลุมอย่างสมบูรณ์ เนื่องจากCIECAM97sได้รับการเผยแพร่ในเวลาต่อมาไม่นาน LLAB จึงไม่ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย

หลังจากเริ่มต้นวิวัฒนาการของแบบจำลองลักษณะสีด้วยCIELABในปี 1997 CIE ต้องการพัฒนาแบบจำลองลักษณะสีที่ครอบคลุมมากขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้คือ CIECAM97s ซึ่งครอบคลุม แต่ก็ซับซ้อนและใช้งานยากในบางส่วน ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในฐานะแบบจำลองลักษณะสีมาตรฐานจนกระทั่งมีการเผยแพร่ CIECAM02

Ebner และ Fairchild ได้กล่าวถึงประเด็นของเส้นเฉดสีที่ไม่คงที่ในพื้นที่สีของพวกเขาที่เรียกว่าIPT [ ^{3 ] พื้นที่}สี IPT แปลง ข้อมูล XYZที่ปรับให้เข้ากับD65 (XD65, YD65, ZD65) เป็นข้อมูลการตอบสนองของกรวยยาว-กลาง-สั้น (LMS) โดยใช้รูปแบบที่ปรับแล้วของเมทริกซ์ Hunt–Pointer–Estevez (M _HPE(D65) ) ^{[ 4 ]}

แบบจำลองการปรากฏสี IPT โดดเด่นในการให้สูตรสำหรับค่าเฉดสีที่ค่าเฉดสีคงที่เท่ากับค่าเฉดสีที่รับรู้ได้คงที่โดยไม่ขึ้นอยู่กับค่าความสว่างและความอิ่มตัวของสี (ซึ่งเป็นอุดมคติทั่วไปสำหรับแบบจำลองการปรากฏสีใดๆ แต่ทำได้ยาก) ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการนำไปใช้ใน การแมปขอบเขตสี

ITU-R BT.2100 ประกอบด้วยพื้นที่สีที่เรียกว่าICtCpซึ่งปรับปรุง IPT ดั้งเดิมโดยการสำรวจช่วงไดนามิกที่สูงขึ้นและขอบเขตสีที่กว้างขึ้น^{[ 5 ]} _{ICtCp สามารถแปลงเป็นพื้นที่สีที่สม่ำเสมอโดยประมาณได้โดยการปรับขนาด Ct เป็น 0.5 พื้นที่สีที่แปลงแล้วนี้เป็นพื้นฐานของเมตริกความแตกต่างของสีขอบเขตกว้าง ΔE ITP}ของ Rec. 2124 ^{[ 6 ]}

หลังจากความสำเร็จของCIECAM97sทาง CIE ได้พัฒนาCIECAM02 ขึ้น มาเป็นรุ่นต่อยอดและเผยแพร่ในปี 2545 CIECAM02 มีประสิทธิภาพดีกว่าและใช้งานง่ายกว่า นอกจาก แบบจำลอง CIELAB ที่เรียบง่ายแล้ว CIECAM02 ถือว่าใกล้เคียงที่สุดกับ "มาตรฐาน" ที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลสำหรับแบบจำลองลักษณะสี (แบบครอบคลุม)

ทั้ง CIECAM02 และ CIECAM16 มีคุณสมบัติเชิงตัวเลขที่ไม่พึงประสงค์บางประการเมื่อนำไปใช้ตามข้อกำหนดอย่างเคร่งครัด^{[ 7 ]}

iCAM06เป็นแบบจำลองลักษณะสีของภาพดังนั้นจึงไม่ได้พิจารณาแต่ละพิกเซลของภาพอย่างอิสระ แต่พิจารณาในบริบทของภาพทั้งหมด ซึ่งทำให้สามารถรวมพารามิเตอร์ลักษณะสีเชิงพื้นที่ เช่น ความคมชัด จึงเหมาะสำหรับ ภาพ HDRนอกจากนี้ยังเป็นก้าวแรกในการจัดการกับปรากฏการณ์ลักษณะเชิงพื้นที่อีก ด้วย

CAM16 เป็นรุ่นต่อจาก CIECAM02 พร้อมการแก้ไขและปรับปรุงต่างๆ นอกจากนี้ยังมาพร้อมกับพื้นที่สีที่เรียกว่า CAM16-UCS ซึ่งเผยแพร่โดยกลุ่มงานของ CIE แต่ไม่ใช่มาตรฐานของ CIE ^{[ 8 ]}มาตรฐาน CIECAM16 ได้รับการเผยแพร่ในปี 2022 และมีความแตกต่างเล็กน้อย^{[ 9 ] [ 10 ]}

CAM16 ถูกใช้ใน ระบบสี Material Designในรูปแบบทรงกระบอกที่เรียกว่า "HCT" (hue, chroma, tone) ค่า hue และ chroma เหมือนกับ CAM16 ส่วนค่า "tone" คือ CIELAB L* ^{[ 11 ]}

UCS ปี 2020 ออกแบบมาสำหรับสีช่วงไดนามิกปกติ โครงสร้างเหมือนกับ CIELAB แต่ติดตั้งข้อมูลที่ได้รับการปรับปรุง (เอาต์พุต CAM16 สำหรับความสว่างและความอิ่มตัวของสี ข้อมูล IPT สำหรับเฉดสี) มีจุดประสงค์เพื่อให้ง่ายต่อการใช้งาน (โดยเฉพาะจาก sRGB) เช่นเดียวกับ CIELAB และ IPT แต่มีการปรับปรุงความสม่ำเสมอ^{[ 12 ]}

ณ เดือนกันยายน พ.ศ. 2566 เป็นส่วนหนึ่งของ ร่าง CSS color level 4 ^{[ 13 ]}และได้รับการสนับสนุนจากเบราว์เซอร์หลักรุ่นล่าสุดทั้งหมด^{[ 14 ]}

OSA-UCS

ระบบพิกัด UCS ปี 1947 มีคุณสมบัติโดยทั่วไปดี และมีการแปลงจาก CIEXYZ ซึ่งกำหนดไว้ในปี 1974 อย่างไรก็ตาม การแปลงเป็น CIEXYZ นั้นไม่มีสูตรสำเร็จรูป ทำให้ยากต่อการใช้งานจริง

SRLAB2

การปรับเปลี่ยน CIELAB ในปี 2009 ตามแนวคิดของ RLAB (โดยไม่รวมแหล่งกำเนิดแสง) ใช้เมทริกซ์การปรับสี CIECAM02 เพื่อแก้ไขปัญหาเฉดสีฟ้า^{[ 15 ]}

เจเอซบีเอส

UCS ปี 2017 ที่ออกแบบมาสำหรับสี HDR มีค่า J (ความสว่าง) และค่าสีสองค่า^{[ 16 ]}

XYB

ตระกูล UCS ที่ใช้ในGuetzliและJPEG XLโดยมีเป้าหมายหลักในการบีบอัด มีความสม่ำเสมอดีกว่า CIELAB ^{[ 15 ]}