Farver og repræsentation af farvebilleder



Relaterede dokumenter
I dag skal vi tale om

Farvetyper. Om farver. Udskrivning. Brug af farve. Papirhåndtering. Vedligeholdelse. Fejlfinding. Administration. Stikordsregister

Eksperimenter med farver for de ældste klasser.

LYS OG FARVER. lyslabyrinten FØR BESØGET HVEM HAR RET? 1. Hvad taler for, at alle farver blandet giver hvid?

Bitdybde i digitale billeder

Tilpasning af farver. Kay Werner Schmidt

Remote Sensing. Kortlægning af Jorden fra Satellit. Note GV 2m version 1, PJ

Primære farver. RGB=Red, Green, Blue. CMYK=Cyan, Magenta, Yellow,

Bitdybde i digitale billeder

7.-9. klasse Fysik/kemi Varighed ca. 5 lektioner, ca. 1 time under besøget

Triangle Colorscale. Created for design CMYK GUIDE. Intuitiv, præcis og praktisk

CIE systemet, farvemåling Lyset og øjet 12

Vejledning til farvekvalitet

I dagligdagen kender I alle røntgenstråler fra skadestuen eller tandlægen.

GRUNDLÆGGENDE LYSTEKNIK: Mikkel Stoklund Moltzen Euc-Nord Eventteknik - Visual

Fig. 1. De elektromagnetiske svingningers anvendelse. Det synlige lys udgør kun en meget ringe del af svingningernes anvendelse.

Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri. Skilteteknik - Lys, skiltning og brug af LED

Gruppemedlemmer gruppe 232: Forsøg udført d. 21/ Erik, Lasse, Rasmus Afleveret d.?/ LYSETS BRYDNING. Side 1 af 10

Forsøg til Lys. Fysik 10.a. Glamsdalens Idrætsefterskole

Farver og farveblindhed

Brug af GeoDanmark ortofoto med nærinfrarød lag

6 tips. der sikrer dig optimalt resultat

MODUL 1-2: ELEKTROMAGNETISK STRÅLING

Artikel nr. 1. AGI 417 maj 2005

Filterglas ved erhvervet hjerneskade

Grundviden om Belysning. ISR og Energy piano 30 Sep 2018

Mikroskopet. Sebastian Frische

Visuel oplevelse. Billedopfattelse. Perception : Oversigt. Lysstyrke Kontrast Flimren Farve... MMT, 2003 Kristoffer Jensen

Begge bølgetyper er transport af energi.

Farver og farveblindhed

Elektromagnetisk spektrum

Undersøgelse af lyskilder

KOMMUNIKATION/ IT C. Titel: Grafisk design Navn: Mark B, Thomas L og Maria S Klasse: 1.4g Dato: 8/ Sidetal:

Positivlisten. Ra værdi Farve Vurdering >= 80 Grøn God ifølge EU QC Orange Acceptabel < 65 Rød Ikke god

1. Tallet viser, hvilken NXT-port der er forbundet til farvesensoren. Du kan ændre dette tal i konfigurationspanelet, hvis du har brug for det.

Skilteteknik Brug af grafikprogrammer til print

Artikel nr. 3. AGI 419 juli 2005

Lærervejledning GC-data

Introduktion. Arbejdsspørgsmål til film

En sumformel eller to - om interferens

Lysets farve måles i Kelvin efter en skala nogenlunde som vist på nedenstående planche, hvor forskellige lysforhold er indikeret.

50-ÅRS-DAGEN FOR UNDERTEGNELSEN AF ROM-TRAKTATEN

Arbejdsopgaver i emnet bølger

Signal- og advarselsfarver

Grundlæggende korrektioner

Digital fotografering CCD elementer

Color Image Processing. Selim Aksoy Department of Computer Engineering Bilkent University

Color Image Processing

Eksponeringskompensation

Workflow og Bridge. Transform. Undervisningsmateriale Grafisk Design BASIS side 1

Triangle Colorscale. Created for design CMYK GUIDE. .. Hurtıgtogpræcıst. desıgnværktøj

DIFFERENTIALREGNING Hvorfor er himlen blå?

PLUK OG SORTER FRUGT

Farvestyring og Print

Farvelære. Lærervejledning. Indhold:

Kapitel I til Grafisk design. Kromatisk/akromatisk opbygning af gråkomponenten

Matematikken bag Parallel- og centralprojektion

Navn :... Underskrift :... Bord nr. :... Ogave

Spektroskopi af exoplaneter

FOTOGRUPPEN: Noget om RAW Side 1

Projekt 9.5 Racefordomme i USA og Simpsons paradoks (B og A)

- i praksis. tema: Korrekt farvestyring er alfa og omega for korrekt print af billeder. Men blot man tænker sig om, behøver det ikke være kompliceret.

HVILKEN FARVE SKAL DU VÆLGE?

Grafisk design Udskydning

Farver og farveblindhed

År: 2000 Kursusnr: Indledende Billedbehandling NAVN :... Underskrift :... Bord nr. :... Opgave

Forløbet Lys er placeret i fysik-kemifokus.dk i 8. klasse. Forløbet hænger tæt sammen med forløbet Det elektromagnetiske spektrum i 9. klasse.

Emil Salto. Udsmykningsskitse til Niels Bohr Bygningen, 2013

PANTOMIMETEATRET. Udarbejdet af Helle Houkjær og Lone Skafte Jespersen.

Måleteknologi og implementering af moderne kvalitetskontrol TSF, Århus, 11/

HDMI er en videreudvikling af DVI, og man kan konvertere HDMI til DVI ved at bruge stikket illustreret til venstre.

Indholdsfortegnelse. Farveteori 1. Gestaltlove 3. Typografi 7 CMYK 2 RGB 2

Laboratorieøvelse Kvantefysik

(EØS-relevant tekst) Artikel 1. Producentens navn og selskabets logo

Elevforsøg i 10. klasse Lys Farver Optik

Kan I blande farver med lys?

Design guide Haderslev Erhvervsråd

Benchmark for de statslige forvaltningsorganer

Brug af Vegas Pro farve anvendelsesområder

Billeder på dit budskab

Løsninger til øvelser i kapitel 1

DTU M.SC. SKRIFTLIG EKSAMEN Reviderede Spørgsmål

Analyse af måledata II

Grafisk Design OVERSIGT. 1 Opgaven A. Opgavebeskrivelse B. Målgruppe C. Brainstorm D. Moodboard

Triangle Colorscale. Triangle Colorscale

Video standarder NTSC

Rapport Grafisk design Af Benjamin, Steffen, Jacob A og Nicklas

Årsplan matematik 5. klasse. Kapitel 1: Godt i gang

Lysets kilde Ny Prisma Fysik og kemi 9 - kapitel 8 Skole: Navn: Klasse:

Billedudglatning. Kontrol af udskriften. Udskrivning. Brug af farve. Papirhåndtering. Vedligeholdelse. Fejlfinding. Administration.

Farveegenskaber og forskning i lysdioder

Fluorescens & fosforescens

Micro:bit. Komponenter i CFU-kasser. Lær komponenterne at kende

Fotoringens guide til undervandsfoto

CBS Marketing INFORMERER

Men min oplevelse er, at det rigeligt er indsatsen og det lidt mere omstænde arbejde værd.

Tab, farver og grid. Tab en fylder, som logoet, altid 1/3 af bredden TAB USE

Lynhurtig og sikker farvegenkending SI-COLO3-50-FCL

Transkript:

Multimediekursus: epræsentation og kodning Søren Olsen Farver og repræsentation af farvebilleder Synligt lys er den del af det elektromagnetiske spektrum med en bølgelængde mellem ca. 400 og ca. 700 nanometer. Som illustreret i nedenstående figur er dette interval omgivet af ultraviolet lys (kortere bølgelængde) og infrarødt lys (længere bølgelængde). Længere ude i begge ender af det elektromagnetiske spektrum findes der også områder, som benyttes til optagelse af billeder. 10-5 10-1 10 0 10 2 10 6 8 15 nm nm nm nm nm 10 nm 10 nm 10 nm kosmisk gamma rongten ultraviolet straling straling lys synligt lys infrarodt lys mikro bolger TV radio elektricitet blat gront gult rodt 400nm 500nm 600nm 700nm Det er vigtigt at fortstå at farver (eller farvet lys) ikke eksisterer. Der findes kun elektromagnetisk stråling med en given frekvenssammensætning. Farver er et begreb som mennesker tillæggger lys inden for bestemte frekvensbånd. Hvis frekvenssammensætningen er uniform (inden for de 400-700 nm) opfattes lyset som hvidt. Hvis hvidt lys passerer et prisme vil lys med forskellige frekvenser afbøjes forskelligt. Man vil se bånd af blåt, grønt, gult, og rødt lys. åndene er ikke skarpe, idet farverne glider glat over i hinanden. Man taler ofte om farverne: rød, grøn og blå som de tre primærfarver. Ifølge international standardisering svarer disse farver til bølgelængderne: rød = 700nm, grøn = 546.1nm, og blå = 45.8nm. Ved at superponere forskellige mængder af lys med disse tre bølgelængder er det muligt at give et visuelt indtryk af næsten enhver farve. Dette skyldes at vores retina er forsynet med tre typer farvesensorer. Disse kan (meget forsimplet) registrerer den udsendte linearkombination af de tre farver. De fleste konsum-produkter (fx. digitalkamera og skannere) benyttes ligeledes sensorer, der hver er følsomme i det røde, det grønne og det blå område. Den værdi som en sensor registrer afhænger af den spektrale fordeling for lyskilden L(λ), reflektionen fra objektet F (λ), og sensor-følsomhedskurverne f r/g/b (λ). 1

= k r L(λ)F (λ)f r (λ) λ = k g L(λ)F (λ)f g (λ) λ = k b L(λ)F (λ)f b (λ) Nedenstående figur viser eksempler på følsomhedskurver. λ Skaleret følsomhed Skaleret følsomhed 445 nm 55 nm 575 nm 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm ølgelængde 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm ølgelængde Det er klart fra ovenstående formler at den registrerede farve afhænger af sensorens følsomhedskurve. De spektrale filtre, som benyttes i given filmemulsion, i et digitalt kamera, en farveskanner etc. er forskellige, og afviger også for følsomhedskurverne for de typer kegleformede celler der findes i retina hos mennesket. Den registrerede værdi fås ved multiplikation af funktionerne L(λ), F (λ), og f r/g/b (λ), og ved integration af resultatfunktionen. L F f_b f_g f_r b g r 2

Af ovenstående fremgår at to spektrale fordelinger kan meget vel blive registreret med samme -værdi [der findes mange flere spektrale fordelinger end der findes forskellige -værdier]. Mængden af spektrale fordelinger med samme -værdi kaldes en Metamerisk klasse. Når en farve skal gengives skal en repræsentant for den aktuelle metameriske klasse vælges. Forskellige monitorer og printere vælger forskellige repræsentanter. Omvendt gælder at farvefortolkning af en given -værdi kræver viden om følsomhedskurver for sensorerne. Der findes en standard: CIE Standard Colorimetric Observer, der specificerer følsomhedskurver for en standard-sensor. ivet sensor-følsomhedskurve for en bestemt sensor kan man oversætte en registreret værdi til denne standard. Standarden kan benyttes som mellemformat, fx. mellem sensor og printer, således at registrerede og printede farver tilhører samme metameriske klasse. Når en farvemonitor skal frembringe en farve sker dette ved at en elektronkanon anslår de små områder på monitoren, der hver (ved tilbagefald) udsender lys i en af de tre primærfarver (rød, grøn og blå). Der benyttes elektronkanoner, der hver genererer pulser svarende til de røde, grønne, og blå områder på monitoren. Hver kanon styres af et 8-bits billede (det røde, det grønne og det blå farveplan). Monitoren udsender altså en linearkombination af de tre farver som den kan gengive. Fortolket med vores sensorer opfatter vi en farve (svarende til lys af een bestemt bølgelængde), der ligger i samme metameriske klasse som linearkombinationen. Det er vigtigt at bemærke at monitoren ikke kan gengive alle farver, men kun de hvis metameriske klasse omfatter en linearkombination af de tre grundfarver som monitoren kan frembringe. Mængden af frembringelige farver kaldes gamut og er apparat-specifik. amut for en typisk monitor, et typisk kamera og en typisk printer er forskellige. Overlejres tre områder med rødt, grønt og blåt lys vil resultatet blive hvidt lys. De øvrige kombinationer er: - rødt og grønt giver gult - rødt og blåt giver magenta - grønt og blåt giver cyan Farverne gul, cyan, og magenta kaldes for sekundærfarverne. Overlejrer man de tre sekundærfarver fås sort. Primærfarverne rød, grøn og blå benyttes i sensorer (kamera, skannere) samt i monitorer. Sekundærfarverne benyttes i farveprintere. Farvesystemer Intensiteten af et -signal er defineret ved summen af de tre komponenter: I = + + (1) De relative farvekomponenter, også kaldet de trikromatiske koefficienter er tilsvarende defineret ved: r = + +

g = b = + + + + Farverummet er således udspændt af rgb-vektorene (1,0,0), (0,1,0) og (0,0,1). Sort svarer til Origo i systemet, hvidt til punktet (1,1,1). Sekundærfarverne (cmy) er placeret i kubens øvrige tre hjørner: (0,1,1), (1,0,1), og (1,1,0). I det normaliserede -system vil der gælde at b = 1 r g. Vi kan derfor danne et kromaticitets-diagram ved i første kvadrant af et rg-koordinatsystem at afbilde farven (r,g,b). Hvidt lys vil i dette diagram have koordinaterne W = ( 1, 1 ), dvs. lige dele rød, grøn og blå farve. Farven blå vil blive afbildet nær Origo, farven grøn i toppen af diagrammet etc. I kromaticitetsdiagrammet (se næste side) markerer randen af det tungeformede område de rene (mættede) farver. Punkter inden for området angiver umættede farver, dvs. farver der indeholder en større eller mindre andel af hvidt lys. Trekanten illustrerer gamut for en farvemonitor, dvs. de farver, der kan frembringes ved addition af de tre grundfarver som monitoren kan frembringe. CMY-systemet er defineret ved: c m y = 1 1 1 r g b (2) I modsætning til superpositionsprincippet, der anvendes i farvemonitorer benytter printere et subtraktionsprincip. Hvis et papir, der er malet med cyanfaret pigment belyses med hvidt lys vil det røde lys blive absorberet (omdannet til varme). Cyan subtraherer på denne måde det røde lys fra det hvide lys. Tilsvarende reflekteres der ikke grønt lys fra et magenta-farvet materiale. Overlejres pigmenter for magenta og cyan vil der således kun blive reflekteret lys med en bølgelængde svarende til blåt. Farveprintere benytter CMYK, hvor K angiver sort. Separat brug af sort farve er billigere. Desuden er det svært at frembringe en god sort farve ved CMY alene. Ved fjernsynsudsendelser (Composite video) benyttes -systemet ikke direkte. I stedet benyttes systemet YIQ (i USA) og YUV (i Europa). De to systemer YIQ og YUV er defineret som linearkombinationer af ved: Y I Q = 0.299 0.587 0.114 0.596 0.275 0.21 0.212 0.52 0.11 () Y U V = 0.299 0.587 0.114 0.147 0.289 0.47 0.615 0.515 0.100 4

0.9 520 nm 0.8 510 nm 550 nm 0.7 ron / 0.6 500 nm 580 nm 0.5 ul 0.4 Hvid S H 600 nm 0. 490 nm od / 700 nm 780 nm 0.2 la o 0.10 470 nm 450 nm 80 nm 0.0 0.0 0.1 0.2 0. 0.4 0.5 0.6 0.7 5

emærk først at størrelsen Y er den samme i begge systemer. Y angiver den monokrome komponent af signalet (lysstyrken), og svarer til den monokrome komponent i standard sort/hvid-fjernsyn. Komponenterne I og Q hhv. U og V kaldes krominanskomponeter. Disse kan også skrives: U = 0.49( Y ) V = 0.877( Y ) I = 0.74( Y ) 0.27( Y ) Q = 0.48( Y ) + 0.41( Y ) Komponenterne I (inphase) og Q (quadrature) specificerer farvesammensætningen (grøn - cyan) og (magenta - grøn). En af årsagerne til at benytte YIQ hhv. YUV frem for er at krominanskomponenterne i praksis kan samples sjældnere end Y-komponenten hvilket giver mulighed for datakompression. Et andet benyttet format er Y C b C r. Dette benyttes i bl.a. JPE-billedkodning og i videokodning. C b C r er bestemt ved: C b = 0.564( Y ) og C r = 0.71( Y ) eller: Y C b C r = 0.299 0.587 0.114 0.169 0.1 0.5 0.5 0.419 0.081 Der findes mange andre benyttede farvesystemer. I den grafiske branche benyttes CIE Labsystemet. Dette system er tæt relateret til HSI-systemet. Problemet (fx. i grafisk design) er at man ofte ønsker at ændre farveinformationen interaktivt. Her er det ofte vanskeligt at ramme en bestemt farvenuance ved at ændre på -, YUV-, eller YIQ-værdierne hver for sig. I stedet ønskes en repræsentation hvor farvetonen og mætningsgraden kan kontrolleres let. HSI-systemet er et sådant system: De tre komponenter: hue, saturation og intensity angiver netop farvetonen, mætningsgraden og lysintensiteten. Indlægges i kromaticitetsdiagrammet et lokalt koordinatsystem med Origo i W, og med førsteakse parallel med r-aksen kan H- og S-værdierne i HSI-systemet beskrives ved farvens polære koordinat. Således vil værdien af S angive hvor langt farven ligger fra punktet W. Igen skal man huske at de farver, der kan frembringes er linearkombinationer af primærfarverne, og derfor indeholdt i den optegnede trekant i kromaticitetsdiagrammet. Nedenstående figur illustrerer hvorledes farverummet ved HSI-systemet kan beskrives ved en dobbelt-kegle. 6

Hvid Intensitet Hue Sort Transformation mellem - og HSI- systemerne Transformationerne mellem -systemet og HSI-systemet er ganske komplicerede. I det følgende opsummeres transformationerne. En grundig beskrivelse af hvorledes disse er fremkommet kan f.eks. findes i: onzales and Woods: Digital Image Processing, Addison Wesley 2002. I transformationen fra til HSI gælder der at: I = 1 ( + + ) (4) For gælder der at: H = cos 1 1 ( ) + ( ) 2 ( ) 2 + ( )( ) (5) hvis > benyttes (60 - H) i stedet for H. Endelig defineres: MIN[,, ] S = 1 + + Ved transformationen fra HSI-systemet til -systemet skal der opdeles efter hvilken farvesektor H angiver, dvs. -sektoren (fra 0 til 120 grader), -sektoren (fra 120 til 240 grader) og -sektoren (fra 240 til 60 grader). I -sektoren fås: b = 1 (1 S) r = 1 [ 1 + Scos(H) ] cos(60 H) g = 1 (r + b) (7) 7 (6)

For -sektoren fås: Ĥ = H 120 r = 1 (1 S) g = 1 [ 1 + Scos(Ĥ) ] cos(60 Ĥ) b = 1 (r + g) (8) Endelig fås for -sektoren: For -sektoren fås: Ĥ = H 240 g = 1 (1 S) b = 1 [ 1 + Scos(Ĥ) ] cos(60 Ĥ) r = 1 (g + b) (9) Sluttelig kan -værdierne beregnes ved: (,, ) = I(r, g, b). 8