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

CNTT – DHBK Hanoi 8682595 Hunglt@it-hut.edu.vn Bài 6: Mầu sắc trong đồ họa – Color model 1 Kü thuËt §å ho¹ 2 Mô hình mầu - color model ⌘ Mô hình mầu là hệ thống có quy tắc cho việc tạo khoảng mầu từ tập các mầu cơ bản. ⌘ Khoảng mầu mà chúng ta tạo ra với tập các mầu cơ bản goi là gam mầu hệ thống đó system’s color gamut. ⌘ Mỗi mô hình mầu có khoảng mầu hay gam mầu riêng gamut (range) của những mầu mà nó có thể hiển thị hay in. ⌘ 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 ⌘ 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. Phép trộn mầu Colour Mixing ⌘Có 2 loại mô hình mầu là: – Mầu thêm additive: Mô hình mầu thêm sử dụng ánh sáng - light để hiển thị mầu. Mầu sắc của mô hình này là kết quả của ánh sáng tryền dẫn -transmitted – Mầu bù subtractive: mô hình mầ bù sử dụng mực in - printing inks. Mầu sắc cảm nhận được là từ ánh sáng phản xạ - reflected light. ⌘Additive: spectrum of light is the result of addition of individual spectra – CRT colour mixing Φ + Φ = Φ – LCD projectors λ ⌘Subtractive: colour resulting from the selective absorption of light wavelengths – paints λ – dyes 3 Kü thuËt §å ho¹ 4 Φ Φ = Φ λ λ λ Kü thuËt §å ho¹ Mô hình mầu thêm Additive Model RGB ⌘ Khi 2 nguồn sáng kết hợp thì kết quả thu được là sự thêm vào của của phấn bố phổ năng lượng ⌘ Thomas Young (1801) 3 mầu cơ bản red, green, blue từng đôi sẽ cho ra 3 mầu thứ cấp yellow, cyan, magenta; ⌘ Mầu trắng thu được khi kết hợp cả 3 mầu Mô hình mầu RGB (Red - Green - Blue) Đỏ - Lục - Lam Additive Color Model ⌘C = rR + gG + bB – C = color or resulting light, – (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 ⌘ Sự thay đổi cường độ của các mầu thành phần sẽ tạo được giá trị mầu bất kỳ trong phổ mầu --spectral hues ⌘ Màn hình mầu sử dụng nguyên lý 3 mầu thêm – (R,G,B) = red, green, blue primary colors. ⌘Nếu 2 mầu tạo ra cùng 1 giá trị kích thích thì chúng ta không thể phân biệt được 2 mầu ⌘The sRGB không gian mầu dựa theo chuẩn ITU-R BT.709 Kü thuËt §å ho¹ t d d Với 2 2 à 1 CNTT – DHBK Hanoi 8682595 Hunglt@it-hut.edu.vn RGB Color Model ⌘ Advantages – relates easily to CRT operation – easy to implement ⌘ Disadvantages – RGB values generally not transferable between devices (no standard `red’ phosphor) – not perceptually (colours close together near white are distinguishable, but not true near black) – not intuitive - eg where is skin colour? ⌘ ứng dụng – CRT display – transparency – slide film Device Dependency ⌘This is a vector space with the basis vectors defined by the properties of the monitor phosphors. ⌘If the phosphors change the colour space changes. ⌘We cannot use RGB to universally define a colour. 8 ⌘⇒ we require a device independent colour space RGB Space 1 Kü thuËt §å ho¹ Subtractive color - Mầu bù CMY- (Cyan, Magenta, Yellow) Mô hình mầu CMY- K ⌘ Mô hình mầu CMY- xanh tím, Đỏ tươi, vàng ⌘ 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. ⌘ Khi bề mặt không phủ mực thì ánh sáng phản xạ là ánh sáng trắng - white. ⌘ Khi 3 mầu có cùng giá trị cho ra mầu xám. Khi các giá trị đạt max cho mầu đen ⎡C ⎤ ⎡ ⎤ ⎡R⎤ ⌘ Color = cC + mM + yY M = 1 − G 9 ⎢Y ⎥ 1⎥ ⎢B⎥ Kü thuËt §å ho¹ ⌘Mô 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. ⌘Công thức chuyển đổi: K = min(C, M, Y) ; C = C - K ; M = M - K; Y = Y - K ; – C-Cyan, M-Magenta, Y-Yellow; K-blacK 10 Kü thuËt §å ho¹ Mô hình mầu YIQ The Munsell Color System ⌘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. ⌘ 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). ⌘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⎦ ⌘ Y is luminance, I & Q đại lượng về mầu sắc – Note: Y is the same as CIE’s Y – Result: backwards compatibility with B/W TV! 12 ⌘ Albert Henry Munsell, an American artist. ⌘ 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.") ⌘ 1898 with the creation of his color sphere, or tree ⌘ A Color Notation, in 1905. Đĩa mầu chuẩn standard for colorimetry (the measuring of color). ⌘ Munsell mô hình hó hệ thống như là quỹ đạo của các mức quay quanh phổ mầu. ⌘ Trục của quỹ đạo là trục đen trắng tỉ lệ với đen là trục nam đen tai trục bắc (black as the south pole.) ⌘ Extending horizontally from the axis at each gray value is a gradation of color progressing from neutral gray to full saturation. ⌘ With these three defining aspects, any of thousands of colors could be fully described. Munsell named these li i H V l d Ch 2 CNTT – DHBK Hanoi 8682595 Hunglt@it-hut.edu.vn Chroma ⌘ Hue Munsell defined hue as "the quality by which we distinguish one color from another." He selected five principle colors: red, yellow, green, blue, and purple; and five intermediate colors: yellow-red, green-yellow, blue-green, purple-blue, and red-purple; and he arranged these in a wheel measured off in 100 compass points ⌘ Value Value was defined by Munsell defined value as "the quality by which we distinguish a light color from a dark one." Value is a neutral axis that refers to the grey level of the color. This ranges from white to black. As notations such as 10R, 5YR, 7.5PB, etc. denote particular hues, the notation N is used to denote the gray value at any point on the axis. Thus a value of 5N would denote a middle gray, 2N a dark gray, and 7N a light gray. In Munsell`s original system, values 1N and 9N are, respectively, black and white, though this was l t d d t l f 0 (bl k) th h Kü thuËt §å ho¹ ⌘ 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. Thus 7.5YR 7/12 indicates a yellow-red hue tending toward yellow with a value of 7 and a chroma of 12: ⌘ 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. For example, the fullest chroma for Kü thuËt §å ho¹ Mô hình mầu HSV Yếu tố cảm nhận ③ Hue - sắc mầu dùng để phân biệt sự khác nhau giữa các mầu như xanh, đỏ, vàng... ③ Saturation - độ bão hoà: chỉ ra mức độ thuần của một màu hay khoảng cách của mầu tới điểm có cường độ cân bằng(mầu xám) ③ Lightness - độ sáng: hiện thân về mô tả cường độ sáng từ ánh sáng phản xạ nhận được từ đối tượng. 15 ③ Brighitness (độ phát sáng). cườngü tđộ § ánh sáng Mô hình mầu HSV ( Hue, Saturation, Value ) ⌘ Mô hi`nh mầu RGB, CMY, YIQ được định hướng cho phần cứng ⌘ HSV=HSB định hướng người sử dụng dựa trên cơ sở về trực giác về tông màu, sắc độ và sắc thái mỹ thuật ⌘HSV, 1978 by Alvey Ray Smith – Hue: sắc độ 0-360 – Value-Brightness:(độ sáng) 0-1 – Saturation: Độ bão hoà 0-1 ⌘odd and anti-intuitive when the strength of the colour of white is considered 16 Kü thuËt §å ho¹ à t đối t hát hứ khô hải d hả HSV Color Space Chuyển đổi HSV-RGB ⌘Không gian mầu trực quan – H = Hue – S = Saturation – V = Value (or brightness) Hue Saturation Value ⌘Khi S=0 H ko tham gia //đen trắng – R = V; – G = V; – B = V; ⌘Else//CHROMATIC case – H = H/60; – I = Floor(H);// lấy giá trị nguyên – F = H — I; – M = V*(1 — S); – N = V*(l — S*F); – K = V*(1—S*(1—F)) 17 Kü thuËt §å ho¹ 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); Kü thuËt §å ho¹ if I 5 th (R G B) (V M N) 3 CNTT – DHBK Hanoi 8682595 Hunglt@it-hut.edu.vn Hue, Lightness, Saturation Model HSV (Hue, Saturation and Value), HLS (Hue, Luminance and Saturation) HSI (Hue, Saturation and Intensity) ... - tailieumienphi.vn