Bài giảng Bài 6: Màu sắc trong đồ họa - Color model

Bài 6: Mầu sắc trong đồ họa – Color model Mô hình mầu - color model ④ Mô hình mầu là hệ thống có quy tắc cho việc tạo khoảng mầu từ tập các mầu cơ bản. ④ Có 2 loại mô hình mầu là: ④ Mầu thêm additive: ④ Mầu bù subtractive: ④ system’s color gamut ④ Mỗi mô hình mầu có khoảng mầu hay gam mầu riêng gamut (range) của những mầu mà nó có thể hiển thị hay in. ④ Mỗi mô hình mầu được giới hạn khoảng của phổ mầu nhìn được. Gam mầu hay khoảng còn được gọi là không gian mầu "color space". Ảnh hay đồ hoạ vector có thể nói: sử dụng không gian mầu RGM hay CMY hay bất cứ không gian mầu nào khác ④ Một số ứng dụng đồ hoạ cho phép người dùng sử dụng nhiều mô hình mầu đồng thời để soạn thảo hay thể hiện đối tượng hình học. Ðiểm quan trọng là hiểu và để chọ đúng mô hình cần thiết cho công việc. (c) SE/FIT/HUT 2002 Phép trộn mầu Colour Mixing (c) SE/FIT/HUT 2002 2 Mô hình mầu thêm Additive Model RGB ④Additive: ④ CRT colour mixing ④ LCD projectors Φ + Φ = Φ λ λ λ ④Subtractive: ④ paints ④ dyes Φ Φ = Φ λ λ λ ④ Thomas Young (1801) 3 mầu cơ bản red, green, blue từng đôi sẽ cho ra 3 mầu thứ cấp yellow, cyan, magenta; ④ Mầu trắng thu được khi kết hợp cả 3 mầu ④ Sự thay đổi cường độ của các mầu thành phần sẽ tạo được giá trị mầu bất kỳ trong phổ mầu --spectral hues ④ Màn hình mầu sử dụng nguyên lý 3 mầu thêm (c) SE/FIT/HUT 2002 3 (c) SE/FIT/HUT 2002 Mô hình mầu RGB (Red - Green - Blue) Đỏ - Lục - Lam Additive Color Model ④C = rR + gG + bB ④C = color or resulting light, ④(r,g,b) = color coordinates in range 0 1, cường độ cả ánh sáng chiếu hay bộ 3 giá trị kích thích tristimulus values RGB ④(R,G,B) = red, green, blue primary colors. RGB Color Model ④ Advantages ④relates easily to CRT operation ④easy to implement ④ Disadvantages ④RGB values generally not transferable between devices (no standard `red’ phosphor) ④not perceptually (colours close together near white are distinguishable, but not true near black) ④not intuitive - eg where is skin colour? ④ ứng dụng ④CRT display ④transparency ④slide film (c) SE/FIT/HUT 2002 5 (c) SE/FIT/HUT 2002 Device Dependency ④This is a vector space with the basis vectors defined by the properties of the monitor phosphors. ④If the phosphors change the colour space changes. ④We cannot use RGB to universally define a colour. ④⇒ we require a device independent RGB Space 1 colour space. (c) SE/FIT/HUT 2002 7 Subtractive color - Mầu bù CMY- (Cyan, Magenta, Yellow) ④ Mô hình mầu CMY- xanh tím, Đỏ tươi, vàng ④ Mô hình mầu bù - Subtractive color models hiển thị ánh sáng và mầu sắc phản xạ từ mực in. Bổ xung thêm mực đồng nghĩa với ánh sáng phản xạ càng ít. ④ Khi bề mặt không phủ mực thì ánh sáng phản xạ là ánh sáng trắng - white. ④ Khi 3 mầu có cùng giá trị cho ra mầu xám. Khi các giá trị đạt max cho mầu đen ④ Color = cC + mM + yY C  =  −R Y  1 B (c) SE/FIT/HUT 2002 8 Mô hình mầu CMY- K ④Mô hình mở rộng của CMY ứng dụng trong máy in mầu. Giá trị đen bổ xung vào thay thế cho hàm lượng mầu bằng nhau của 3 mầu cơ bản. Mô hình mầu YIQ ④ Mô hình mầu YIQ là mô hình mầu được ứng dụng trong truyền hình mầu băng tần rộng tại Mỹ, và do đó nó có mối quan hệ chặt chẽ với màn hình đồ hoạ màu raster. ④ YIQ là sự thay đổi của RGB cho khả năng truyền phát và tính tương thích với ti vi đen trắng thế hệ trước. Tín hiệu truyền sử dụng trong hệ thống NTSC (National Television System Committee). ④ Sự biến đổi RGB thành YIQ được xác định theo công thức sau: Y 0.299 0.587 0.114 R I  = 0.596 −0.275 −0.321 G Q 0.212 −0.523 0.311 B ④ Y is luminance, I & Q đại lượng về mầu sắc ④ Note: Y is the same as CIE’s Y ④ Result: backwards compatibility with B/W TV! (c) SE/FIT/HUT 2002 9 (c) SE/FIT/HUT 2002 10 The Munsell Color System ④ Albert Henry Munsell, an American artist. ④ Dựa trên tri giác cảm nhận, Rational way to describe color" sử dụng ký pháp mô tả thập phân đơn giản thay vào tên màu, ( he considered "foolish" and "misleading.") ④ 1898 with the creation of his color sphere, or tree ④ A Color Notation, in 1905. Đĩa mầu chuẩn standard for colorimetry (the measuring of color). ④ Munsell mô hình hó hệ thống như là quỹ đạo của các mức quay quanh phổ mầu. ④ Trục của quỹ đạo là trục đen trắng tỉ lệ với đen là trục nam đen tai trục bắc (black as the south pole.) ④ Extending horizontally from the axis at each gray value is a gradation of color progressing from neutral gray to full saturation. ④ With these three defining aspects, any of thousands of colors could be fully described. Munsell named these aspects, or qualities, Hue, Value, and Chroma ④Hue ④Value Ví dụ: Mô tả 10R, 5YR, 7.5PB, etc. denote particular hues, the notation N is used to denote the gray value at any point on the axis. 5N mô tả mức độ xám: 2N a dark gray, and 7N a light gray. In Munsell`s original system, 1N and 9N là 2 mầu đen và trắng, hiện tại 0 và 10 (white). (c) SE/FIT/HUT 2002 11 (c) SE/FIT/HUT 2002 12 Biểu mầu - Chroma ④ Chroma is the quality that distinguishes the difference from a pure hue to a gray shade. The chroma axis extends from the value axis at a right angle and the amount of chroma is noted after the value designation. ④ 7.5YR 7/12 indicates a yellow-red hue tending toward yellow with a value of 7 and a chroma of 12: ④ However, chroma is not uniform for every hue at every value. Munsell saw that full chroma for individual hues might be achieved at very different places in the color sphere. ④ exp, the fullest chroma for hue 5RP (red-purple) is achieved at 5/26: Mô hình mầu HSV Yếu tố cảm nhận ③ Hue - sắc mầu ③ Saturation - độ bão hoà: ③ Lightness - độ sáng: ③ Brighitness (độ phát sáng). (c) SE/FIT/HUT 2002 13 (c) SE/FIT/HUT 2002 14 Mô hình mầu HSV ( Hue, Saturation, Value ) ④ Mô hi`nh mầu RGB, CMY, YIQ được định hướng cho phần cứng ④ HSV=HSB định hướng người sử dụng dựa trên cơ sở về trực giác về tông màu, sắc độ và sắc thái mỹ thuật ④HSV, 1978 by Alvey Ray Smith ④ Hue: sắc độ 0-360 ④ Value-Brightness:(độ sáng) 0-1 ④ Saturation: Độ bão hoà 0-1 ④odd and anti-intuitive when the strength of the colour of white is considered HSV Color Space ④Không gian mầu trực quan ④ H = Hue ④ S = Saturation ④ V = Value (or brightness) Hue Saturation Value (c) SE/FIT/HUT 2002 15 (c) SE/FIT/HUT 2002 16 Chuyển đổi HSV-RGB ④ Khi S=0 H ko tham gia //đen trắng ④ R = V; ④ G = V; ④ B = V; ④ Else//CHROMATIC case ④ H = H/60; ④ I = Floor(H);// lấy giá trị nguyên ④ F = H — I; ④ M = V*(1 — S); ④ N = V*(l — S*F); ④ K = V*(1—S*(1—F)) Hue, Lightness, Saturation Model ④ Mô hình thường được sử dụng trong kỹ thuật đồ hoạ. ④ Ưu điểm ④intuitive(trực giác): choose hue, vary lightness, vary saturation ④ Nhược điểm ④Chuyển đổi với RGB có sai số (cube stood on end) thay đổi trên trên các loại màn hình khác nhau. if I = 0 then (R,G,B) = (V,K,M); If I = 1 then (R, G, B) = (N, V, M); if I = 2 then (R, G, B) = (M, V, K); if I = 3 then (R, G, B) = (M, N, V); if I = 4 then (R, G, B) = (K, M, V); if I= 5 then (R, G, B) = (V, M, N); SE/FIT/HUT 2002 17 ④không có cảm nhận đều (c) SE/FIT/HUT 2002 HSV (Hue, Saturation and Value), HLS (Hue, Luminance and Saturation) HSI (Hue, Saturation and Intensity) Nhược điểm RGB ④ Kết quả thực nghiệm cho thấy rất nhiều những ánh sáng mẫu không thể tạo thành từ 3 thành phần mầu cơ cở với nguyên nhân do vỏ của võng mạc - retinal cortex. ④ Với mầu Cyan: cường độ của ánh sáng 2 mầu green và blue kích thích cảm nhận mầu đỏ trong mắt ngăn không cho thu được mầu chính xác ④ Cách duy nhất để thu được mầu này là loại bớt phần mầu đỏ bằng cách thêm ánh sáng đỏ vào mẫu ban đầu. ④ Bằng cách thêm từ từ ánh sáng đỏ vào thu được (test + red) sẽ cho ra mầu đúng bằng (blue + green) ④ C + rR = gG + bB <=> C = gG + bB - rR ④ Vấn đề đặt ra là việc phức tạp trong phân tích mầu và chuyển đổi mầu với đại lượng âm của ánh sáng đỏ độc lập thiết bị. (c) SE/FIT/HUT 2002 19 (c) SE/FIT/HUT 2002 20 CIE stands for Comission Internationale de l`Eclairage (International Commission on Illumination). ④ Commission thành lập 1913 tạo một điễn đàn quốc tế về tảo đổi ý tưởng và thông tin cũng như tập chuẩn - set standards cho những vấn đề liên quan đến ánh sáng. ④ Mô hình mầu CIE color phát triển trên cơ sở hoàn toàn độc lập thiết bị ④ Dựa trên sự cảm nhận của của mắt người về mầu sắc. ④ Yếu tố cơ bản của mô hình CIE định nghĩa trên chuẩn về nguồn sáng và chuẩn về người quan sát. Standard Sources & Standard Observer The following CIE standard sources were defined in 1931: ④ Nguồn chuẩn - Standard Sources ④ Source A tungsten-filament lamp with a color temperature of 2854K ④ Source B model of noon sunlight with a temperature of 4800K ④ Source C model of average daylight with a temperature of 6500K ④ Nguồn B và C có thể thu từ nguồn A thông qua lọc từ phân bố phổ của nguồn A. ④ Người quan sát chuẩn - Standard Observer CIE 1931 có 2 đặc tả cho chuẩn người quan sát và bổ xung năm 1964 ④ Standard observer là sự kết hợp cả nhóm nhỏ các cá thể (about 15-20) và là đại diện cho hệ quan sát mầu sắc của người thường-normal human color vision. ④ Các đặc tả sử dụng kỹ thuật tương tự để để thu được những mầu có 3 giá trị kích thích tương đương với 3 kích thích tố RGB - RGB tristimulus value (c) SE/FIT/HUT 2002 21 (c) SE/FIT/HUT 2002 22 CIE ④CIEXYZ: là mô hình CIE gốc sử dụng sơ đồ mầu được chấp nhận năm 1931. ④CIELUV: là mô hình thiết lập năm 1960 và bổ xung 1976. mô hình thay đổi và mở rộng sơ đổ mầu gốc để hiệu chỉnh tính không đồng đều non-uniformity. ④CIELAB: Một cách tiếp cận khác và phát triển của Richard Hunter in 1942 địng nghĩa mầu theo 2 trục phân cực cho 2 mầu (a and b) và đại lượng thứ 3 là ánh sáng (L). CIE XYZ - Color Space ④ CIE - Cambridge, England, 1931. với ý tưởng 3 đại lượng ánh sáng lights mầu X, Y, Z cùng phổ tương ứng: ④ Mỗi sóng ánh sáng λ có thể cảm nhận được bởi sự kết hợp của 3 đại lượng X,Y,Z ④ Mô hình - là khối hình không gian 3D X,Y,Z gồm gamut của tất cả các mầu có thể cảm nhận được. ④ Color = X’X + Y’Y + Z’Z ④ XYZ tristimulus values thay thế cho 3 đại lượng truyền thống RGB ④ Mầu được hiểu trên 2 thuật ngữ (Munsell`s terms). mầu sắc và sắc độ (c) SE/FIT/HUT 2002 23 (c) SE/FIT/HUT 2002 24 CIE XYZ ④CIE sử dụng 3 giá trị XYZ tristimulus để hình thành nên tập các giá trị về độ kết tủa mầu - chromaticity mô tả bằng xyz ④Ưu điểm của 3 loại mầu nguyên lý cơ bản là có thể sinh ra các mầu trên cơ sở tổng các đại lượng dương của mầu mới thành phần. ④Việc chuyển đổi từ không gian mầu 3D tọa độ (X,Y,Z) vào không gian 2D xác định bởi tọa độ (x,y),theo công thức dưới phân số của của tổng 3 thành phần cơ bản. ④x = X/(X+Y+Z) , y = Y/(X+Y+Z) , z = Z/(X+Y+Z) ④ x + y + z = 1 ④toạ độ z không được sử dụng CIE`s 1931 xyY - The chromaticity coordinates và chromaticity diagram ④ Chuẩn CIE xác định 3 mầu giả thuyết hypothetical colors, X, Y, and Z làm cơ sở cho phép trộn mầu theo mô hình 3 thành phần kích thích - tristimulus model. ④ Không gian mầu hình móng ngựa -horseshoe-shaped là kết hợp của không gian tọa độ 2D mầu-chromaticity x, y và độ sáng. ④ λx = 700 nm; λy = 543.1 nm; λz = 435.8 nm ④ Thành phần độ sáng hay độ chói được chỉ định chính bằng giá trị đại lượng Y trong tam kích tố tristimulus của mầu sắc. ... - tailieumienphi.vn