Wprowadzenie do grafiki maszynowej. Wprowadzenie do percepcji wizualnej i modeli barw

Transkrypt

1 Wprowadzenie do grafiki maszynowej. Wprowadzenie do percepcji i modeli barw Aleksander Denisiuk Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Olsztyn, ul. Słoneczna 54 denisjuk@matman.uwm.edu.pl 1 / 38

2 Wprowadzenie do percepcji i modeli barw Najnowsza wersja tego dokumentu dostępna jest pod adresem 2 / 38

3 informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm 3 / 38

4 informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm zmysł wzroku oko receptory: czopki i pręciki informacja wizualna tekstowa obrazowa 4 / 38

5 Żródło informacji informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm promieniowanie fotonowe, fale elektromagnetyczne promieniowanie monochromatyczne barwa 5 / 38

6 Rozszczepienie i skupienie światła informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm Izaak Newton, 1666 r 6 / 38

7 Siedem kolorów informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm czerwony, nm pomarańczowy, nm żółty, nm zielony, nm niebieski, nm granatowy, nm fioletowy, nm 7 / 38

8 Barwy proste, złożone i podstawowe informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm prosta reprezentuje jedn a długość fali złożona poprzez mieszanie barw podstawowe trzy barwy, poprzez mieszanie można uzysać wrażenie dowolnej barwy, a poprzez mieszanie dwóch nie można uzyskać trzeciej ludzkie oko nie rozróżnia braw prostych od złożonych 8 / 38

9 Koło barw informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm 9 / 38

10 Światło pierwotne i wtórne informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm obiekty samoświecace się odbijajace lub rozproszajace światło na nie padajace 10 / 38

11 Percepcja barwy informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm nośnikiem percepcji jest światło wrażenie wzrokowe wywołuje cały skład widma wpadajacego do oka sposób percepcji jest złożona funkcja 11 / 38

12 Sposób percepcji brawy zależy od informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm właściwości żródła światła właściwości ośrdoka i odległości między żródłem a obiektem zdolności fizycznych obiektu do odbijania i/lub pochłoniania światła o określonej długości fal właściwości otaczajacych obiektów stanu oka i systemu wzrokowego charakterystyk transmisyjnych receptorów i ośrodków nerwowych poprzednich doświadczeń przy obserwowaniu podobnego obiektu 12 / 38

13 Wrażenie barwy informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm nośnikiem wrażeń barwnych jest światło emitowane przez źródło padajace na obiekt całkowicie odbite całkowicie pochłonięte częściowo odbite i częściowo pochłonięte 13 / 38

14 Wzrok i właściwości widzenia informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm 14 / 38

15 Receptory informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm pręciki oświetlenie słabe czopki oświetlenie intensywne, trzy rodzaje 15 / 38

16 Teoria trzech kolorów informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm G. Palmer, 1777 T. Young, 1801 Helmholtz, 1850 (R,G,B) barwa 16 / 38

17 Wrażenie barwy informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm obiekt jest oświetlany przez światło powierzchnia obiektu pochłania wszystkie składowe oprócz odpowiadajacych obiektowi, a ten odbija je do detektora detektor (oko) odbirea odbite światło i sygnalizuje to mózgowi mózg wywołuje pewne wrażenie barwne 17 / 38

18 ÎÁº½ µ Ì Ø Ú ÓÐÓÖ Ö Ö Ö Ò Ò ÐÙ º µ Ì ÙÖ ÓÐÓÖ Ö Ý Ò Ñ ÒØ Ò Ý ÐÐÓÛº Ë ÓÐÓÖ ÔÐ Ø º¾º Ù ØÖ Ø Ú Mieszanie barw informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm synteza addytywna. synteza subtraktywna. µ µ 18 / 38

19 Teoria procesu przeciwstawnego informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm Ewald Hering, 1878 ciemny jasny R G B Y 19 / 38

20 Metameryzm informacja wizualna Percepcja barwy Teoria trzech kolorów Teoria procesu przeciwstawnego Metameryzm różne barwy daja to same barwne wrażenie różny odbiór barwy (np. zawartej w farbie) uzależniony od rodzaju światła. dwie substancje barwiace, ogladane w tym samym oświetleniu, odczytywane sa jako zbliżone, w innym oświetleniu jako różniace się między soba. 20 / 38

21 techniczne percepcyjne teoretyczne 21 / 38

22 techniczne percepcyjne teoretyczne określony trójwymiarowy układ współrzędnych barwowych wraz z widzialnym podzbiorem RGB, CMY(K), YUV, YIQ HSV, HLS LAB 22 / 38

23 Model RGB techniczne percepcyjne teoretyczne 32 (24) bitów (true color, milions of colors) 8R+8G+8B +8α 16 bitów (high color, thousands of colors) 5R+5G+5B +1α 8 bitów 3R+3G+2B 23 / 38

24 Color Lookup Table techniczne percepcyjne teoretyczne CLUT (LUT) Barwy indeksowane. GIF, PNG k-bitowy index kompresja 24 / 38

25 Web-safe Colors techniczne percepcyjne teoretyczne bezpieczna paleta kolorów Każda liczba złożona z par 00, 33, 66, 99, CC oraz FF odpowiada barwie bezpiecznej. 6 3 = / 38

26 Model CMYK techniczne percepcyjne teoretyczne C M Y = 1 R = 1 G = 1 B Proceudra generowania czerni (component colors replacement, ccr) 26 / 38

27 Modele telewizyjne techniczne percepcyjne teoretyczne YUV Y U = V PAL 0,299 0,587 0,114 R 0, , ,436 G 0,615 0, ,10001 B 27 / 38

28 YUV, przykład techniczne percepcyjne teoretyczne 28 / 38

29 YIQ techniczne percepcyjne teoretyczne Luminance-Inphase-Quadrature Y 0,299 0,587 0,114 R I = 0,596 0,275 0,321 G Q 0,212 0,528 0,311 B NTSC 29 / 38

30 YCbCr techniczne percepcyjne teoretyczne systemy fotograficzne i wideo R 1,0 0,0 1,40210 Y G = 1,0 0, ,71414 C b 128 B 1,0 1, ,0 C r 128 podstawa JPEG 30 / 38

31 Percepcyjne atrybuty barwy techniczne percepcyjne teoretyczne odcień nasycenie jasność (jaskrawość) 31 / 38

32 Model HSV techniczne percepcyjne teoretyczne Hue Odcień (0 360 ) Saturation nasycenie (0 1) Value (Brightness) jaskrawość 32 / 38

33 ÎÁº¾ ÀÙ Ñ ÙÖ Ò Ö Ö ÔÖ ÒØ Ò Ò Ò Ð ÖÓÙÒ Ø ÓÐÓÖ ÙÖ ÈÙÖ Ö Ù ÕÙ Ð ØÓ ¼ ÔÙÖ Ö Ò Ù ÕÙ Ð ØÓ ½¾¼ Ò ÔÙÖ Û Ðº Model HSL techniczne percepcyjne teoretyczne Hue Odcień (0 360 ) Saturation nasycenie (0 1) Luminance luminancja (średnie światło białe, 0 1) Ö Ò ÐÐÓÛ Ý Ò Ê ÐÙ Å ÒØ ÐÙ Ù ÕÙ Ð ØÓ ¾ ¼º Ë ÓÐÓÖ ÔÐ Ø º º 33 / 38

34 HSV a HSL techniczne percepcyjne teoretyczne 34 / 38

35 RGB HSL techniczne percepcyjne teoretyczne Wejście: R, G, B Wynik: H, S, L Max max{r,g,b} Min min{r,g,b} Max Min L Max+Min 2 if Max == Min then S 0; H 0 else if L < 1 2 then S else Max +Min 2 Min Max S end if if R == Max then H 60 G B if H < 0 then H = 360+H end if else if G == Max then H B R else H R G end if end if 35 / 38

36 Standard CIE techniczne percepcyjne teoretyczne 1931, Comission Internationale de l Eclairage: CIE-RGB, CIE-XYZ 36 / 38

37 Przestrzenie barw percepcyjnie równomierne CIE-Lu*v* (LUV) techniczne percepcyjne teoretyczne 37 / 38

38 CIE-La*b* (LAB) techniczne percepcyjne teoretyczne 38 / 38