1 / 58

Mikalojus Konstantinas Čiurlionis

Mikalojus Konstantinas Čiurlionis. Karalių pasaka Vaikystė. Spalvos. Vaizdas. Skaitmeninis vaizdas. Stebėtojas. Sintezuotas vaizdas. Ekskursas į spalvų teorijos ištakas Šviesos spektras Regos fiziologija,Grasmano dėsniai Šviesos ir spalvų terminai

lacey
Download Presentation

Mikalojus Konstantinas Čiurlionis

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Mikalojus Konstantinas Čiurlionis Karalių pasaka Vaikystė

  2. Spalvos Vaizdas Skaitmeninis vaizdas Stebėtojas Sintezuotas vaizdas

  3. Ekskursas į spalvų teorijos ištakas • Šviesos spektras • Regos fiziologija,Grasmano dėsniai • Šviesos ir spalvų terminai • CIE XYZ spalvų standartas • Oponentinės spalvos • Spalvų kubai: RGB, CMY, YIQ • HSL ir HSV spalvų sistemos • “Euklidinės” CIE LAB ir CIE LUV sistemos • Spalvų sistemų trūkumai • Literatūra: • Henrikas Vaitkevičius, Sensorinė psichofizika, VU, 1997. • James D. Foley etc., Computer Graphics, principles and practice, 1996. • Seppo Rihlama, Colour world, Tammer-Paino Oy, Tampere 1999. • John C. Russ, Image processing, 1999. • J. D. Murray & W.V. vanRyper, Encyclopedia of Graphics File Formats, 1996

  4. I. Niutonas (1672) 700 nm 600 nm 500 nm Balta šviesa 400 nm I. Niutonas (1642 - 1727) 29 metų (1672) padarė atradimą: “ Balta šviesa sudaryta iš spalvų: violetinės, mėlynos, žalios, geltonos, oranžinės ir raudonos” ir 30 (!) metų nedrįso skelbti šio beprotiško atradimo Poetas J. Getė: “Spalva nėra fizikinis spalvų mišinys: pvz., balta spalva yra daugiaunegu dviejų spalvų mišinys, tai visiškai naujas pojūtis, o ne pojūčių mišinys” Abu teisūs

  5. Spalvinis matymas Vaivorykštės spalvos (Niutono spalvų ratas) Spalvų maišymas Oranžinė G O Geltona R Raudona Žalia Violetinė Indigo Mėlyna

  6. Šviesos spektras • Analogija su: • Pozicine skaičių išraiškos sistema: 1997 = 1*10^3+9*10^2+9*10^1 +7*10^0 • Garso grynuoju tonu: do, re, mi, fa, sol, la (440 Hz), si ir vėl do p - garso slėgis, A - amplitudė, f - dažnis, f - fazė • Furjė integralas Furjė transformacijų pora Šviesos spektras: I - šviesos intensyvumas, S - kompleksinis spektras. |S|^2 - galingumo spektrinis tankis

  7. Spalvų spektrų pavyzdžiai Balta spalva P(l) Monochromatinės spalvos 3 2 1 0 Bangos ilgis, nm 400 435.8 546.1 700 500 600

  8. Spalvų spektrų pavyzdžiai P(l) 3 X Y 2 Z 1 0 Bangos ilgis, nm 400 435.8 546.1 700 500 600

  9. Tinklainę sudaro: trijų rūšių kūgeliai ir vienos rūšies stiebeliai Regos fiziologija Akies tinklainės fotografija:

  10. Nervų skaidulos Stiebeliai Kūgeliai Bipo-linės Ganglinės ląstelės Fotorecep-toriai Gamtos “klaida” Fotoreceptoriai “klaidingai” patalpinti tinklainės apatiniame sluoksnyje. Pagal vieną hipotezių - šviesa, prieš patekdama į fotoreceptorius, yra papildomai fokusuojama (stiprinama) ganglinių ir bipolinių ląstelių. http://palaeo-electronica.org/2000_1/retinal/fig_3.htm :

  11. Kūgelių mozaika tinklainės fovea srityje http://www.univie.ac.at/Vergl-Physiologie/www/research/morphretframe.html

  12. Vienodos energijos monochromatinių šviesos šaltinių spalvos RGB koordinatės Santykinė energija 0.3 0.2 0.1 0 Bangos ilgis, nm 400 435.8 546.1 700 500 600

  13. Grasmano dėsniai • Regos sistema skiria tik 3-s šviesos parametrus: • spalvos toną, sodrį ir ryškį. • Tolygiai keičiant spalvos parametrus spalvos • suvokimas kinta tolygiai • Maišant vienodas spalvas, nepriklausomai nuo • jų spektrinės sudėties, gausime vienodus spalvos • pojūčius

  14. Fizikiniai šviesos parametrai: • Bangos ilgis (rentgeno ~ 1 nm, šilumos ~ 1 mm, radio ~ 1 m) • Matomų bangų diapozonas 380-760 nm • Šviesos stiprumas (stipris) - light intensity • Šviesos srautas - luminance flux, liumenais • Apšvieta - illuminance, liuksais (pasyvi) • Skaistis - brightness, nitais, fotolamberais (spinduliuojanti)

  15. Terminai naudojami spalvoms aprašyti: • Hue - spalvos tonas, tampriai susijęs su elektromagmetinės • bangos ilgiu. • Pvz.: raudona, žalia, geltona - pažymi spalvos toną. • Saturation - spalvos sodris, pažymi regimos spalvos grynumą • Pvz.: skaisčiai raudonos spalvos sodris yra 1, o pilkos - 0. • Luminance - spalvos ryškis, charakterizuoja subjektyviai • suvokiamą šviesos stiprumą. • Pvz.: baltos spalvos ryškis yra 1, o juodos - 0. • Transparency - permatomumas. • Pvz.: jei permatomumo koeficientas k=0 - objektas • visiškai neskaidrus, o kai k=1 - objektas skaidrus ir per • jį matome foną

  16. Spalvos sodris ir tonas Spalvos tonas sodris

  17. Keitimasis spalvotais paveiksliukais. Miškas, ką daryti? Displėjus PC Naujas Rašalinis spausdiklis Skeneris Lazerinis spausdiklis Displėjus MAC

  18. Išeitis! - spalvų aprašymo standartas Displėjus PC Naujas Spalvų standartas (CIE sistema) Rašalinis spausdiklis Skeneris Lazerinis spausdiklis Displėjus MAC Transformacijos iš spalvų sistemos į standartinę CIE vad. Color Profiles

  19. 465.8 nm indigo 546.1 nm gelsvai žalia 700 nm tamsiai raudona “Maksvelo trikampis”

  20. CIE spalvų standartas Pasiūlytas W.D. Wright ir J. Guild, priimtas standartu: Commission Internationale de 1’Eclairage; German 1931 Fiksuojamos 3 monochromatinės spalvos: B1 700, B2 546.1, B3 435.8 nm Bet kokia spalva išreiškiama 3-is komponetėmis (X,Y,Z): Paprastumo dėlei apibrėžiamos: x=X/(X+Y+Z) y=Y/(X+Y+Z) z=Z/(X+Y+Z) x+y+z=1

  21. Pastabos: • Fizikine prasme trys spalvos parametrai XYZ • nevienareikšmiai aprašo šviesą, kuri yra subjektyviai • suvokiamos spalvos šaltinis; • XYZ yra šviesos projekcijos trijų fotoreceptorių atžvilgiu: • Getė buvo teisus - spalva yra begalinės dimensijos objektas Išvada: Ateityje spalva gali būti aprašinėjama tiesiogiai tankiu P(l)

  22. Vienodos energijos monochromatinių šviesos šaltinių spalvos XYZ koordinatės Santykinė energija 3 2 1 0 Bangos ilgis, nm 400 435.8 546.1 700 500 600

  23. Ryškio suvokimas Monochromatinis skotopinis skaistis V: V(l)=R(l)+4,50907B(l) +0,0601G(l) l = 550 nm = 550 nm V(l) max 1.0 0.5 l, nm 0 400 500 600 700

  24. Adityvus ir subtraktyvus spalvų maišymai Adityvus maišymas Subtraktyvus

  25. Subjektyvios spalvų sistemos: Ryškis Pvz.: Spalvi(nguma)s Oponentinių spalvų sistema (Herring 1878 m. pasiūlė, Jameson&Hurvich 1955 patv.) Spalvos tonas L M S A = L+M+S R/G = L-M+S Y/B = L+M-S - + + + - + + + + L 0.400 0.708 -0.081 X M = -0.226 1.165 0.046 Y S 0.000 0.000 0.918 Z A R-G Y-B

  26. RGB spalvų sistema • Naudojamos trys pirminės spalvos: Raudona (R), Žalia (G) ir Mėlyna (B) Pirminės spalvos ir jų adityvus maišymas RGB - trijų pirminių spalvų ryškiai • Kitos spalvos gaunamos adityviai komponuojant su svoriais 0<r,g,b<1 RGB spalvų kubas (1,0,0) - raudona (0,1,0) - žalia (0,0,1) - mėlyna (1,1,0) - geltona (.5,.5,.5) - pilka ir t.t.

  27. Ryšys tarp XYZ ir RGB koordinačių: Matricos koeficientai priklauso nuo įrenginio! Tuo pačiu RGB pavadinimu vadinamos skirtingos sistemos! Su vienu RGB standartizavimo pasiūlymu galite susipažinti http://www.w3.org/Graphics/Color/sRGB

  28. ir baltos spalvos parametrai nurodantys R=G=B=1 RGB->XYZ matricos A apskaičiavimas Duodama displėjaus: Apskaičiuojama: z=1-x-y;

  29. Ryšys tarp CIE XYZ ir RGB 709 spalvų sistemų RGB parametrai:

  30. Trimačių spalvų kubų sistemos: Fiksuojamos trys pirminės spalvos A, B ir C, kitos formuojamos su koef. iš vienetinio kubo: M = xA+yB+zC, 0<=x,y,z<=1. • RGB - realizuotos kompiuterių displėjuose; • CMY (Cyan, Magenta , Yellow - RGB papildiniai) • substraktinė spalvų sistema, naudojama spausdikliuose Dažnai spausdikliai naudoja papildomai juodą pigmentą ir atitinkamą spalvų sistemą CMYK, K=min(C,M,Y) • YIQ amerikos spalvosios televizijos naudojama spalvų • sistema

  31. R G B l, nm 700 400 + + Skirtumas tarp RGB ir CMY sistemų RGB, naudojama displėjuose, skeneriuose, yra adityvi (spinduliuojanti): R G B

  32. l, nm 700 400 Apšvietimas C M CMY, naudojama fotografijoje, spausdikliuose, yra substraktyvi (absorbcinė): Y C M Y

  33. YIQ amerikos spalvosios televizijos naudojama spalvų sistema YIQ spalvų sistemoje Y žymi ne “geltoną”, bet tą patį ryškį kaip ir CIE XYZ spalvų sistemoje YIQ sistemos pagrindinė idėja: jei televizorius nespalvotas, jis naudos tik Y komponentę, o spalvotas - visas tris. Y aprašo ryškį, o I ir Q komponentės - spalvą. Kadangi spalvai žmogaus regos sistema mažiau jautri negu ryškiui, kvantuojant Y skiriama daugiau bitų. Tai naudojama spalvotų vaizdų duomenų kompresijoje (pvz. JPEG).

  34. RGB Žiūrėjimo ašis Mėlyna Ciano Fuksinė Balta Žalia Raudona Geltona Patogios vartotojui HSV ir HSL sistemos HSV: Hue, Saturation, Value, pasiūlė A.R. Smith, 1978, “Color Gamut Transform Pairs”, SIGGRAPH 78, 12-19 120 Žalia V Geltona Balta 1.0 Ciano Raudona 0 Mėlyna 240 Fuksinė H 0.0 Juoda 1.0 S

  35. HSL sistemą galima įsivaizduoti kaip HSVsistemą, kurios baltas taškas ištemptas į viršų L Balta 1.0 Geltona Žalia 0.5 Ciano Raudona Mėlyna Fuksinė H 0.0 Juoda 1.0 S

  36. Spalvų sistemų (HSB, HSI, HSL, HSV) santraukų reikšmės H hue - spalvos tonas S saturation - sodris B brightness - skaistis I intensity - intensyvumas L luminance - apšviestumas L lightness - ryškis V value - reikšmė RGB - tiesinė, R’G’B’ - netiesinė su gama korekcija

  37. Balta L* -b* Mėlyna -a* a* Žalia Raudona b* Geltona Juoda Keičiant spalvos L*, a* ir b* koordinates vienodom reikšmėm jos pasikeitimas subjektyviai atrodo maždaug vienodai. Pokyčiai nejuntami “Euklidinės” spalvų sistemos: CIELUV ir CIELAB CIELAB (CIEL*a*b*) standartas sukurtas 1976 m. baltos spalvos šaltiniui:

  38. Keičiant spalvos L*, u* ir v* koordinates vienodom reikšmėm spalvos pasikeitimas subjektyviai atrodo maždaug vienodai. Pokyčiai nejuntami CIELUV (CIEL*u*v*) standartas sukurtas 1976 m. Balta L* -v* -u* +u* v* Juoda

  39. Visi prietaisai atvaizduoja tik dalį suvokiamų spalvų diapazono!

  40. Įvairių spalvų emocinė išraiška • Raudona - pavojus, stok, neigiamas, susijaudinęs, karštas • Tamsiai mėlyna - stabilumas, ramumas, patikimas, subrendęs • Šviesiai mėlyna - jaunas, vyriškas, šaltakraujis • Žalia - augimas, teigiamas, organiškas, eik, patogus • Balta - tyras, švarus, garbingas, doras • Juoda - rimtas, sunkus, mirtis (Europietiškoje kultūroje) • Pilkas - vientisumas, neutralumas, ramus, subrendęs • Ruda - sveikas, organiškas, kuklus • Geltona - konservatyvus, stabilus, elegantiškas • Oranžinė - emocingas, teigiamas, harmoningas • Fuksinė - jaunas, trumpalaikis, puikus • Ryškiai rožinė - jaunystė, moteriškumas, šiltumas • Pasteliškumas - jaunystė, švelnumas, moteriškumas, jautrumas • Metališkumas - elegantiškumas, patvarumas, turtingumas

  41. Psichologiniai spalvų naudojimo aspektai sąlygojami: • Akies lęšiuko • Tinklainės • Smegenų • Daltonizmo

  42. Tos pačios linzės (lęšiuko) ilgų bangų židinio taškas labiau nutolęs už trumpų bangų. A)Todėl į greta patalpinti raudonas ir mėlynas objektai vargina akį. B) Taip pat atsiranda spalvinė stereopsė: raudonas objektas (ilgos bangos) atrodo arčiau už mėlyną (trumpabangį) C) Mėlynas objektas vakaro matomumo sąlygom matysis neryškiai D) Pagyvenusių žmonių ragena blogiau praleidžia trumpas bangas. Todėl jiems taip pat bus sunkiau analizuoti objektą. Išvada: Vengti komponuoti greta oponentinius spalvos tonus; trumpabanges spalvas nenaudoti smulkiems objektams spalvinti. Objektas Lęšiukas Tinklainė

  43. Tinklainėje apie 64% R(~560nm), 32% G(~530nm), 2% B(~430nm) kūgelių. Foveos centre vyrauja žali, periferijoje - mėlyni. • Vaizdų kontūrai turi skirtis • ne tik spalva, bet ir ryškiu • Melsvas ir rausvas spalvas • naudoti didesnio intensyvumo, • kad matytųsi blogo apšvietimo • sąlygom

  44. R R R B B B Tinklainės scheminė struktūra H A A Receptorius Horizontalioji Bipolinė Amakrininė Ganglinė G

  45. Akies tinklainės Receptorinis Laukas (RL) Receptoriai H-B G

  46. Kitos spalvų vartojimo rekomendacijos: • Tekstinei informacijai skaityti neturi trukdyti fono/teksto spalvų derinys • Prognozuokite jūsų spalvinio produkto vartojimo apšvietimo sąlygas; • Pvz. Spalvų suvokimą labai iškraipo fluoroscensinių lemų apšvietimas • Mažų objektų spalvinimui galima rinktis santykinai sodresnes spalvas • Objekto spalva neturi kirstis su to paties objekto realiom gamtos spalvom • Namų fasado spalvas derinkite prie aplink vyraujančių gamtos ir • gretimų statinių spalvų • Nevenkite oponentinių spalvų, nesodrių/achromatinių, tačiau didžiausio • sodrio oponentinės retai dera • Atsižvelkite kaip dažytos medžiagos senėjimas keis spalvos pojūtį • Jei aplinka sodriai spalvinga, naudokite santūresnį spalvinimą • Rečiau vartojamos kraštutinės - ypač sodrios ir labai nesodrios spalvos • Šaltos spalvos plečia erdvės pojūtį ir “šaldo”, karštos - atvirkščiai • Paveikslus išrikiuokite taip, kad greta kabančiųjų spalvinės erdvės būtų greta

  47. Gretimų kvadratų kraštinės didėja aritmetine progresija: Gretimų kvadratų kraštinės didėja geometrine progresija:

  48. 64 0 128 192 255 RGB sistemos ryškio ar apšviestumo netiesiškumas Kadangi ryškių porų 0.1/0.11 ir 0.5/0.55 skirtumai suvokiami vienodai, tai RGB sistemoje reikšmės parenkamos taip, kad apšviestumas L kistų: 8-ių bitų pilkumo reikšmės CIE ryškis L* 10 30 0 50 75 100 CIE apšviestumas L (santykinis) 0.04 0 0.7 0.2 0.5 1

  49. Displėjų V - reikšmė vaizdo matricos (i,j) taške (V - 0:255) U N elektronų skaičius I Intensyvumas taškelyje taškelis Displėjus Pvz. N=255

  50. L, cd/m^2 Picture arba “Contrast” 100 50 0.7 V L, cd/m^2 100 0.7 V Displėjaus sureguliavimo svarba Black level arba “Brightness” Pilkasis pjedestalas Prarastas signalas

More Related