Sisteme de culoare * Complemente Fiziologia vederii umane

Sisteme de culoare * Complemente Fiziologia vederii umane

Ochiul uman

Retina rods cones bipolar ganglion horizontal amacrine light

Fotoreceptorii retinei

Distributia si tipurile de conuri Mai putin sensibile decat bastonasele 5 milioane x 2; densitate mare in zona fovea L-conuri - rosu (610 nm) M-cones - verde (560 nm) S-cones - albastru (430 nm)

Percepţia umană a culorilor * unda luminoasa Culoarea percepută este rezultatul interacţiunii dintre lumină, obiect şi observator. Fiecare dintre cele trei componente influenţează culoarea. Din punct de vedere fizic spectrul vizual este compus din unde între UV (ultra violet) şi IR (infraroşu) adică undeva între 400 şi 700 nm.

Percepţia umană a culorilor * unda luminoasa Ultraviolet Infrared Radar FM TV wave Short- Gamma X rays AM AC electricity 10-12 10-8 10-4 1 10 4 10 8 Lungimea de unda in metri (m) Visible light 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm Lungimea de unda in nanometri (nm)

Percepţia umană a culorilor * modelul RGB Ochiul uman percepe culoarea sub forma unui amestec de trei componente: R-ROŞU (RED) G-VERDE (GREEN) B-ALBASTRU (BLUE) Reproducerea culorii prin amestecul proporţional al celor 3 culori de bază este specific modelulelor de culoare aditive. Acest principiu este folosit la redarea culorii de către toate dispozitivele ce emit lumină: televizoare, monitoare, etc Practic, examinaţi cu ajutorul lupei ecranul monitorului/televizorului! Fiecare punct de pe ecran (pixel) este format din 3 subpuncte mici de culori diferite (roşu, verde şi albastru).

CIE (1931): red=700 nm, green=546.1 nm, and blue=435.8 CIE = The Commission International d Eclairage

Modelul de culoare CMYK Modelul substractiv CMYK(cyan, magenta,yelow, black) este folosit la reprezentarea culorilor ce urmează a fi imprimate pe hârtie. Litera B este folosită pentru a desemna albastrul Blue, deci B nu este un bun candidat pentru a prescurta Black. Dar litera K untilizata pentru a desemna Black din CMYK nu vine de la ultimul caracter din Black. K esteiniţiala din Key Black, ceea ce denotă faptul că în procesul de tipărire negrul este o placă specială (denumită în jargon tipografic key plate ), responsabilă cu obţinerea contrastului şi a detaliului. = B G R Y M C 1 1 1 = Y M C B G R 1 1 1

RGB vs. CMYK O diferenţă între modelele de culoare RGB si CMYK este dată de numărul de nuanţe posibile ale fiecărei culori primare = de numărul de combinaţii posibile (culori diferite care pot fi exprimate). În RGB fiecare dintre culorile primare are 256 de nuanţe (fiind exprimată printr-un număr de la 0 la 255), de la saturaţia minimă (0) la cea maximă (255). Se obtin 256 x 256 x 256 = 16.777.216 nuanţe posibile. În modelul CMYK nuanţele de culoare se exprima în procente, având, deci, 100 de trepte: de la intensitatea minimă (0%) la cea maximă (100%). In standardul CMY (cyan + magenta + galben, fără negru) sunt posibile mult mai puţine combinaţii decât în RGB: 100 x 100 x 100 = 1.000.000 de nuanţe. Adăugând şi negrul K, obţinem 100 x 100 x 100 x 100 = 100.000.000 nuanţe, mult mai multe decât în cazul modelului RGB.

Sistemul de culoare CMYK * Imprimarea color Utilizarea culorii negre K are ca efect micşorarea consumului din culorile C, M, Y, şi îmbunătăţirea calităţii imaginii. Imaginea color din figură a fost descompusă în CMY (stânga), apoi în CMYK (dreapta) pentru a pune în evidenţă economia de consumabil. Pentru mărirea calităţii imprimării foto la imprimantele inkjet se foloseşte sistemul CcMmYK cu 6 culori, cele în plus fiind Cyan deschis şi Magenta deschis. Ochiul este mai puţin sensibil la galben, aşa că lipseşte Y deschis. Avantajul este la nuanţe deschise de culoare, acolo unde punctele cu cerneală CMY pot face nota discrepanta.

O imprimanta laser color

Sistemul de culoare Munsell Hue = Nuanta: R, YR, Y, GY, G, BG, B, PB, P, RP (fiecare subdivizat la 10) Valoare = Value: 0... 10 (negru... alb) Croma = Chroma: 0... 20 (neutru... saturat)

Sistemul de culoare HSL Culoarea are următoarele atribute importante: nuanţă, saturaţie şi strălucire. Toate trei trebuie să fie controlate pentru a reproduce culoarea, ţinând cont de definirea lor. Astfel: H * Nuanţa (HUE) descrie "culoarea" culorii; ex: roşie, verde, albastră, cyan, magenta, galbenă, etc. Nuanţa rezultă din lungimea de undă dominantă a luminii. S * Saturaţia (SATURATION) descrie intensitatea culorii şi depărtarea faţă de gri, putând sa varieze de la tare la slab. Un exemplu pentru schimbarea saturaţiei este adăugarea de pigment în vopsea. Cu cât se adaugă mai mult pigment cu atât creşte saturaţia, neschimbându-se nuanţa. L * Strălucirea (BRIGHTNESS / LIGHTNESS) descrie iluminarea culorii - putând fi mai închisă sau mai deschisă. De exemplu, un roşu foarte saturat poate fi închis (vinul rosu) sau mai strălucitor (macul).

Nuanta saturatia - luma

Scheme de culori * culori analoge Pictor: Vincent van Gogh Nume: The Iris; 1889 Culori analoge = adiacente; contrastul este minimal

Scheme de culori * culori calde Pictor: Jan Vermeer Nume: Fata adormita; 1657 Culori calde: jumatatea rosie a discului de culoare; culorile focului

Scheme de culori * culori reci Pictor: Pablo Picasso Nume: Femme Allongée 1939 Culori reci: jumatatea cyan a discului de culoare

Scheme de culori * culori acromatice si nuante de gri cromatice Acromatice = monocrome (nivelegegri) Gri cromatic = neutral relief. Culori sterse, contrast scazut.

Sistemul de culoare HSV / HSI H S * Cromatica nu contine informatii despre intensitate si stralucire, este formata din nuanta H (hue) ~ valoarea medie a lungimii de unda a culorii) si saturatie S (saturation) H = arccos Daca B > G 1 2 [( R G) + ( R B) ] 2 ( R G) + ( R B)( G B) atunci H : = 2π H 1/ 2 3min( R, G, B) S =1 I I/ V * intensitatea I (intensity=brightness), resp. valoarea (value) Intensitatea: I = R + G + B HSI

Geometrie * RGB (cub) vs. HSV ( hexa-con ) proiectia cubului RGB ortogonala pe diagonala (0,0,0)-(1,1,1) hexagon 2D -> unind cu (0,0,1), se obtine un hexacon, in care H unghi cu: R => 0; G => 2π/3; B => 4π/3 S a treia coordonata (lipsa albului din culoare) I/V axa verticala (diagonala cubului) a) Hexagonul culorii b) hexa-conul culorii

RGB => HSV HSV => RGB

RGB => HSI HSI => RGB

RGB => HSV

Conversia RGB / monocrom Luminanta: Y=0.587G+0.299R+0.114B

Conversii intre sisteme culoare Tipuri de transformari: liniare: OPP, YUV, YIQ, YCbCr, XYZ, Ohta I 1 I 2 I 3 ; Y=luminanta neliniare: CIE L*a*b*, CIE L*u*v*, HSV, HSL, HSI, Munsell Transformari liniare si afine RGB => Sistem alternativ T ( OPP 1 1 1 ) = 1 1 2 ; 1 2 1 Opponent axis c.s. [2048] Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B U = 0.492(B Y) V = 0.877(R Y) NTSC, PAL, SECAM NTSC Y = 0.257*R + 0.504*G + 0.098*B + 16 Cr = 0.439*R - 0.368*G - 0.071*B + 128 Cb = - 0.148*R - 0.291*G + 0.439*B + 128 Video encoding T ( Ohta I1 3 1/3 1/3 1/3 I 2I ) = 1/ 2 0 1/ 2. 1/ 4 1/ 2 1/ 4 K-L approximation, 1980 0. 49 0. 31 0. 2 ( XYZ ) T =... 0 177 0 812 0 011. 0 0. 01 0. 99 The Commission Intl. d Eclairage C = 255 -Y - 1.4021(Cr-128) M = 255 - Y + 0.3441(Cb-128) + 0.7142(Cr-128) Y = 255 - Y - 1.7718(Cb -128) K = min (C, M, Y) Printer CRT:

RGB => CIE XYZ RGB => CIE Lab X, Y, Z coordonatele culorii in spatiul CIE XYZ; X 0,Y 0, Z 0 culoarea iluminantului (sursei primare de radiatie)

0.9 510 505 500 0.5 495 490 520 530 green cyan 540 550 560 yellowgreen 580 570 yellow 590 orange 600 white 610 pink red 650 485 magenta blue 480 purple 470 450 0.0 0.5 1.0 x X Y Z X X+Y+Z Y X+Y+Z Z X+Y+Z x+y+z = 1 = x = y = z

Imprimarea caracterelor Metode de imprimare a caracterelor: 1. Modul grafic: litera A se poate imprima de exemplu printr-o matrice de 8 linii şi 7 coloane. În acest mod trebuie transferată o informaţie de 7 octeţi. 2. Modul text (caracter): se trimite doar codul ASCII al caracterului, deci doar un octet, ceea ce înseamnă un trafic de informaţie de 7 ori mai mic. În acest mod nu se pot imprima decât caractere. Mod folosit la imprimantele vechi, cuplate la sisteme cu mod de operare DOS. Acest mod nu mai este implementat pe imprimantele noi, fiind utilizat doar acolo unde este nevoie doar de imprimare text la viteză mare- contabiltate, imprimare bilete de tren (la care grafica este realizată pe hârtie), informaţii, etc. Imprimarea în mod caracter are la bază o memorie EEPROM adresată de codul ASCII al caracterului şi de numărătorul de coloane. Fiecare bit de date de ieşire acţionează scrierea unui punct pe coloană. Adrese Coloană (LSB) Cod ASCII caracter 7 coloane EEPROM 8 l i n i i Date

Aplicatii * Restaurarea unei imagini

Aplicatii * imbunatatirea culorilor unei imagini

Aplicatii * reducerea zgomotului intr-o imagine

Aplicatii * halftoning

Aplicatii * detectarea feţelor

Aplicatii * recunoasterea amprentelor digitale