PODSTAWY TEORII BARW

Podobne dokumenty
WYKŁAD 14 PODSTAWY TEORII BARW. Plan wykładu: 1. Wrażenie widzenia barwy. Wrażenie widzenia barwy Modele liczbowe barw

PODSTAWY BARWY, PIGMENTY CERAMICZNE

Pojęcie Barwy. Grafika Komputerowa modele kolorów. Terminologia BARWY W GRAFICE KOMPUTEROWEJ. Marek Pudełko

WYKŁAD 11. Kolor. fiolet, indygo, niebieski, zielony, żółty, pomarańczowy, czerwony

Janusz Ganczarski CIE XYZ

Fotometria i kolorymetria

Teoria światła i barwy

Fotometria i kolorymetria

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

Grafika Komputerowa. Percepcja wizualna i modele barw

Do opisu kolorów używanych w grafice cyfrowej śluzą modele barw.

Akwizycja obrazów. Zagadnienia wstępne

Kurs grafiki komputerowej Lekcja 2. Barwa i kolor

Kolor w grafice komputerowej. Światło i barwa

Modele i przestrzenie koloru

Laboratorium Grafiki Komputerowej Przekształcenia na modelach barw

Fotometria i kolorymetria

Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania obrazów

Adam Korzeniewski p Katedra Systemów Multimedialnych

Komunikacja Człowiek-Komputer

Luminancja jako jednostka udziału barwy składowej w mierzonej:

Przetwarzanie obrazów wykład 1. Adam Wojciechowski

Dzień dobry. Miejsce: IFE - Centrum Kształcenia Międzynarodowego PŁ, ul. Żwirki 36, sala nr 7

Fotometria i kolorymetria

MODELE KOLORÓW. Przygotował: Robert Bednarz

Kolorymetria. Wykład opracowany m.in. dzięki materiałom dra W.A. Woźniaka, za jego zgodą.

K O L O R Y M E T R I A

Zmysły. Wzrok Węch Dotyk Smak Słuch Równowaga?

Tajemnice koloru, część 1

Grafika komputerowa. Oko posiada pręciki (100 mln) dla detekcji składowych luminancji i 3 rodzaje czopków (9 mln) do detekcji koloru Żółty

Kolorymetria. Akademia Sztuk Pięknych Gdańsk październik Dr inŝ. Paweł Baranowski

Przestrzenie barw. 1. Model RGB

Percepcja obrazu Podstawy grafiki komputerowej

TEORIA BARW (elementy) 1. Podstawowe wiadomości o barwach

Marcin Wilczewski Politechnika Gdańska, 2013/14

Grafika komputerowa. Adam Wojciechowski

Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania obrazów medycznych.

Współrzędne trójchromatyczne x,y określają chromatyczność barwy, składowa Y wyznacza od razu jasność barwy.

OP6 WIDZENIE BARWNE I FIZYCZNE POCHODZENIE BARW W PRZYRODZIE

Jaki kolor widzisz? Doświadczenie pokazuje zjawisko męczenia się receptorów w oku oraz istnienie barw dopełniających. Zastosowanie/Słowa kluczowe

Elementy grafiki komputerowej. Percepcja wizualna i modele barw

Komunikacja Człowiek-Komputer

Fotometria i kolorymetria

Grafika Komputerowa I

Zarządzanie barwą w fotografii

Chemia Procesu Widzenia

Przenośne urządzenia pomiarowe Nowy spectro-guide...59 Color-guide do małych detali...64 Color-guide do proszków... 64

5. ZJAWISKO BARWY PERCEPCJA (WRAŻENIE) BARWY

Wprowadzenie do technologii HDR

Białość oznaczana jednostką CIE, oznacza wzrokowy odbiór białego papieru, do którego produkcji wykorzystano (lub nie) wybielacze optyczne (czyli

Przetwarzanie obrazów i systemy wizyjne

INFORMATYKA WSTĘP DO GRAFIKI RASTROWEJ

Przetwarzanie obrazów Grafika komputerowa. dr inż. Marcin Wilczewski 2016/2017

Przetwarzanie obrazów i systemy wizyjne

Teoria koloru Co to jest?

GRAFIKA RASTROWA GRAFIKA RASTROWA

3. ZJAWISKO BARWY W SZKŁACH. Rodzaje POSTRZEGANIA

Wykład 2. Fotometria i kolorymetria

K O L O R Y M E T R I A

Cyfrowe przetwarzanie obrazów i sygnałów Wykład 1 AiR III

BARWA. Barwa postrzegana opisanie cech charakteryzujących wrażenie, jakie powstaje w umyśle;

Inżynieria obrazów cyfrowych. Ćwiczenie 3. Wybrane modele kolorów i ich zastosowania

Kolorowy Wszechświat część I

Kolor, mat. pomoc. dla technologia inf. (c) M. Żabka (12 listopada 2007) str. 1

Reprezentacje danych multimedialnych - kolory. 1. Natura wiatła 2. Widzenie barwne 3. Diagram chromatycznoci 4. Modele koloru

Współczesne metody badań instrumentalnych

Newton Isaac ( ), fizyk, matematyk, filozof i astronom angielski.

Obliczenie punktu przecięcia półprostej i płaszczyzny w przestrzeni 3-D wymaga rozwiązania równania liniowego.

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

Algorytmy graficzne. Marcin Wilczewski Politechnika Gdańska, 2008/091

PROBLEMATYKA DOBORU KOLORÓW

SCENARIUSZ LEKCJI CHEMII Z WYKORZYSTANIEM FILMU Kolory nie istnieją. SPIS TREŚCI: I. Wprowadzenie. II. Części lekcji.

Pełny raport kalibracyjny projektora:

LABORATORIUM OPTYKA GEOMETRYCZNA I FALOWA

Cyfrowe Przetwarzanie Obrazów. Karol Czapnik

WSTĘP DO GRAFIKI KOMPUTEROWEJ

WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI

Pełny raport kalibracyjny telewizora:

Ćwiczenie nr 1. Temat: BADANIE OSTROŚCI WIDZENIA W RÓŻNYCH WARUNKACH OŚWIETLENIOWYCH

Pełny raport kalibracyjny telewizora:

Optyka stanowi dział fizyki, który zajmuje się światłem (także promieniowaniem niewidzialnym dla ludzkiego oka).

Wstęp do astrofizyki I

Temat: Kolorowanie i przedstawianie zespolonej funkcji falowej w przestrzeni RGB

Założenia i obszar zastosowań. JPEG - algorytm kodowania obrazu. Geneza algorytmu KOMPRESJA OBRAZÓW STATYCZNYCH - ALGORYTM JPEG

Grafika komputerowa Wykład 11 Barwa czy kolor?

Fotometria i kolorymetria

Grafika komputerowa. Dla DSI II

WYKŁAD 25 URZĄDZENIA WYŚWIETLAJĄCE SMK 2004 Na podstawie: K. Booth, S. Hill, Optoelektronika, WKŁ, Warszawa Uwagi ogólne A.

Sprzężenie wizyjne w robotyce

Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej

Jan Zabrodzki GRAFIKA KOMPUTEROWA

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

Informacje Wstępne 2

Co to jest współczynnik oddawania barw?

Pod wpływem enzymów forma trans- retinalu powraca do formy cis- i powoli, w ciemności, przez łączenie się z opsyną, następuje resynteza rodopsyny.

Wstęp do astrofizyki I

GRAFIKA RASTROWA. WYKŁAD 3 Podstawy optyki i barwy. Jacek Wiślicki Katedra Informatyki Stosowanej

DOBÓR I DEFINIOWANIE KOLORÓW Z NATURAL COLOUR SYSTEM

Dlaczego niebo jest niebieskie?

BADANIE INTERFEROMETRU YOUNGA

Transkrypt:

WYKŁAD 12 PODSTAWY TEORII BARW Plan wykładu: Wrażenie widzenia barwy Modele liczbowe barw 1. Wrażenie widzenia barwy Co jest potrzebne aby zobaczyć barwę? Światło Przedmiot (materia) Organ wzrokowy człowieka triada optyczna 1

Światło widzialne Promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali λ od 380 do 780 nm (400-700nm). Charakterystyka światła - widmowy rozkład energii, czyli funkcja P(λ). Światło, które zawiera fale o wszystkich możliwych długościach (z zakresu widzialnego) i odpowiednich proporcjach - światło białe. Biel równoenergetyczna E - P(λ) = const. Rozkład widmowy energii promieniowania słońca 2

Przedmiot (materia) a światło: Przenikanie Odbicie Pochłanianie (absorbcja) Przenikanie Przenikanie, charakteryzowane jest współczynnikiem przenikalności RI (Refractive index), wyrażającym stosunek prędkości światła w próżni do prędkości w materiale (n.p. dla wody RI = 1.333). Odbicie Θ Θ Idealne zwierciadło (odbicie kierunkowe) 3

Powierzchnia o odbiciu dyfuzyjnym (matowa) Powierzchnia o odbiciu dyfuzyjnym i odbiciu kierunkowym (najczęściej występuje w praktyce) Pochłanianie (absorbcja) Fale o pewnych długościach są pochłaniane Transmitancja optyczna 4

Organ wzrokowy człowieka: Receptory (czopki i pręciki) rozmieszczone są na powierzchni siatkówki czopki (9 mln) - widzenie barwne pręciki (100 mln) - widzenie w stopniach szarości Rozkład receptorów na powierzchni siatkówki 5

czopki S (niebieskie) czopki M (zielone) długość fali [nm] czopki czopki L (czerwone) (czerwone) długość fali [nm] pręciki pręciki (szare) (szare) długość fali [nm] długość fali [nm] Względna czułość czopków i pręcików 1.0 0.8 widzenie nocne 507 555 widzenie dzienne 0.6 0.4 0.2 0.0 400 500 600 700 λ [nm] Względna czułość oka ludzkiego 6

2. Modele liczbowe barw Opis barwy przy pomocy funkcji rozkładu widmowego P(λ) jest niewygodny a także nadmiarowy, bowiem jak stwierdzono eksperymentalnie, różne rozkłady widmowe wywołują takie same wrażenia wzrokowe. Jak (najlepiej przy pomocy kilku liczb lub symboli) opisać barwę? System barw Munsella Model CIE-XYZ Model RGB Model CMY (CMYK) Model HSV Modele telewizyjne YUV i YIQ Inne modele barw 2.1. System barw Munsella Albert Henry Munsell - A Color Notation, 1905 r Munsell określił układ współrzędnych, (pomysł pochodzi od Newtona) pozwalający charakteryzować kolor przy pomocy trzech wielkości. VALUE HUE CHROMA HUE -odcień VALUE -jasność CHROMA - nasycenie 7

HUE - odcień Munsell wyróżnił 5 barw podstawowych: czerwony, żółty, zielony, niebieski i purpurowy oraz 5 barw pośrednich: żółto-czerwony, zielono-żółty, niebiesko-zielony, purpurowoniebieski i czerwono-purpurowy. Barwy rozmieścił na tarczy podobnej do kompasu, przypisując im odpowiednie oznaczenia. VALUE - wartość (jasność) Wartość wyraża różnicę pomiędzy jasnym a ciemnym. Munsell wprowadził 9 dyskretnych poziomów wartości (jasności), oznaczanych od 1N do 9N określających uporządkowane stopnie szarości (np. 2N -ciemno-szary, 5N - średnio-szary). Można powiedzieć, że 0N - czarny, 10N -biały. CHROMA - nasycenie Chroma, czyli nasycenie określa różnicę pomiędzy barwą czystą a szarością. Chroma jest również stopniowana według skali dyskretnej, jednak zakres skali zależy od odcienia i wartości. Posługując opisanym powyżej układem trzech współrzędnych, Mansell umieścił w poszczególnych punktach przestrzeni trójwymiarowej kolorowe prostokąty. Zrobił to tak, aby percepcyjna różnica pomiędzy sąsiednimi kolorami była mniej więcej taka sama. 8

W efekcie, powstałą przestrzeń barw którą można przedstawić przy pomocy 100 barwnych tablic ( Munsell Book of Colors ). Przykłady dwóch takich tablic: 5RP 5/24 5RP 10YR 2.2. Model CIE-XYZ Comission Internationale de l'eclairage -1931 r. Przeprowadzono eksperyment z wykorzystaniem urządzenia zwanego kolorymetrem. Polegał on na rozkładaniu światła o zadanej długości fali λ na trzy składowe. 700 nm R 546,1 nm G ekrany 435,8 nm B oświetlacze regulowane przegroda światło badane oko (obserwator) Nie dla wszystkich barw widma udaje się osiągnąć (w tym układzie oświetlaczy) równowagę kolorymetru. 9

Czasem trzeba zmienić układ oświetlaczy. ekrany oko światło badane Wynikiem eksperymentu jest wykres (model CIE-RGB). składowe trójchromatyczne r(λ), g(λ), b(λ) 0,3 0,2 0,1 0,0 b(λ) g(λ) r(λ) -0,1 400 500 600 700 λ [nm] Model CIE-RGB jest niewygodny (występują ujemne wagi). Zdefiniowano więc w miejsce barw RGB nowe, fikcyjne barwy podstawowe XYZ. Wprowadzenie nowych barw pozwoliło przekształcić poprzedni wykres do następującej postaci. z(λ) y(λ) x(λ) 10

Wielkości składowych podstawowych, czyli liczby X,Y,Z odpowiadające barwie o rozkładzie widmowym P(λ), można wyliczyć następująco: X = k Y = k Z = k P( l )x( l )dl, P( l )y( l )dl, P( l )z( l )dl Jeśli obliczyć tak X,Y,Z dla wszystkich widm P(λ), to w układzie współrzędnych X,Y,Z powstanie pewna bryła. Punkty wewnątrz bryły reprezentują wszystkie barwy widzialne. Y przekrój bryły płaszczyzną o równaniu X+Y+Z=1 płaszczyzna o równaniu X+Y+Z=1 wycinek bryły Z X rzut przekroju bryły płaszczyzną o równaniu X+Y+Z=1 na płaszczyznę X-Y Rzut przekroju bryły na płaszczyznę X-Y nazywamy wykresem chromatyczności CIE-XYZ. 11

Własności wykresu CIE-XYZ 1. Barwa = [x, y]. 2. Barwy czyste (prążki widma) - obwiednia wykresu. 3. Pozostałe barwy widzialne - wnętrze wykresu. 4. Punkt C ( x = 0.333, y = 0.333) - barwa biała. 5. Wykres nie zawiera informacji o jasności (eliminuje luminancję) Wykres CIE-XYZ Zastosowania modelu CIE-XYZ 1. Wyznaczanie dominującej długości fali dla barwy A 2. Wyznaczanie barwy dopełniającej dla barwy A A C A A C A A -dominująca długość fali dla A A -barwa dopełniająca dla A 12

3. Sumowanie barw A i B 4. Trójkąt barw G A A+B C B B R A + B - suma barw A i B Wnętrze trójkąta zawiera wszystkie sumy barw R, G, B 5. Porównywanie i wzajemne transformacje przestrzeni barw różnych urządzeń graficznych 13

2.3. Model RGB (1,0,0) (0,0,1) (0,1,0) 1. Barwa = [R, G, B], R, G, B є [0, 1]. 2. Przekątna sześcianu od [0, 0, 0 ] do [1, 1, 1] - oś szarości, od barwy czarnej do białej. 3. Pozostałe barwy jakie można utworzyć z barw podstawowych R, G, B - wnętrze sześcianu. 4. Zachodzi sumowanie barwnp. proces wyświetlania na monitorze ekranowym. 5. Zaleta - łatwość odtworzenia barwy opisanej. 6. Wada - trudność w opisaniu barwy wyobrażanej. 2.4. Model CMY (0,0,1) (1,0,0) (0,1,0) 1. Barwa = [C, M, Y], C, M, Y є [0, 1]. 2. Przekątna sześcianu od [0, 0, 0 ] do [1, 1, 1] - oś szarości, od barwy białej do czarnej. 3. Pozostałe barwy jakie można utworzyć z barw podstawowych C, M, Y - wnętrze sześcianu. 4. Modeluje odejmowanie barw np. proces drukowania na białym papierze. 5. Zaleta - łatwość odtworzenia barwy opisanej. 6. Wada - trudność w opisaniu barwy wyobrażanej. 14

2.5. Model HSV 1. Barwa = [H, S, V], H є [0 o -360 o ], S,V є [0, 1]. 2. Oś stożka - oś szarości. 3. Zaleta -możliwość prostego interakcyjnego osiągnięcia opisu barwy wyobrażanej. 4. Istnieją algorytmy konwersji opisu z modelu HSV na RGB i CMY. 2.6. Modele telewizyjne YUV i YIQ luminancja (Y) informacja o jasności, obraz w szarości chrominancja (UV, IQ) informacja o barwie R G B konwerter Y U V kanał transmisyjny Y U V konwerter R G B 15

YUV model dla telewizji w systemie PAL ØY ø Ø 0.229 0.587 0.114 øørø Œ U œ = Œ - 0.146-0.288-0.434 œœ G œ Œ œ Œ œœ œ º ŒV œß Œº 0.617-0.517 0.100 œß Œº Bßœ Y -luminancja, U,V -chrominancja YIQ model dla telewizji w systemie NTSC ØY ø Ø 0.229 Œ I œ = Œ - 0.168 Œ œ Œ Œº Qœß º Œ 0.212 0.587-0.257-0.528 0.114 øørø - 0.321 œœ G œ œœ œ 0.311 œß Œº Bßœ Y -luminancja, I,Q -chrominancja Przykład: Obraz źródłowy R G B Y U V 16