Medien- Technik Farbmodelle RGB Farbmisch-Experiment nach Newton Versagt bei gesättigten...
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Medien-Technik
FarbmodelleRGB
Farbmisch-Experiment nach Newton
Versagt bei gesättigtenCyan-Tönen:
+ =-
1642-1727
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Medien-Technik
R=255
G=255
B=255
Grundfarben RGB Mischfarben 1. Ordnung
G=255B=255
B=255R=255
R=255G=255
FarbmodelleRGB
Komplementärfarbe: Differenz einer Farbe zu Weiß
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Medien-Technik
Grundfarben, Mischfarben 1. und 2. Ordnung
G=255 R=255G=255
½*Grün+½*Gelb: ½(255G+255R+255G) = 127R+255G
G=0
G=255
FarbmodelleRGB
Auf dem Farbkreis nur gesättigte Farben.
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Medien-Technik
= +
Sät
tigun
g
Weiß-
Anteil
B=0, G=0
B=255, G=255
FarbmodelleRGB
Cyan
Ungesättigte Farbe hat WeißanteilAufhellen einer Farbe durch Beimischung der Komplementärfarbe
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Medien-Technik
FarbmodelleRGB
Schwarz Rot Helles Gelbgrün
WeißpunktSchwarz-punktUnbunt-gerade
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Medien-Technik
FarbmodelleRGB
0 255
Ist dieser Farbverlauf linear ?
maxmax In
InOutOut
Beispiel:
164/6425512764 ,2
64´,2552
maxmax
Out
OutIn
Die Gammakurve
Kopp: Bildverarbeitung interaktiv
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Medien-Technik
FarbmodelleRGB
0 255
Ist dieser Farbverlauf linear ?
maxmax In
InOutOut
Beispiel:
1797,0*2552/1255255127255 :
21
255
21
maxmax
Out
OutIn
Die Gammakurve
Kopp: Bildverarbeitung interaktiv
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Medien-Technik
FarbmodelleRGB
Monitor-Gamma bestimmen!
LinienmusterabwechselndWeiss / Schwarzergibt 50 Prozent!
Grauflächevariieren, bisvisuelle Gleichheit
max21Out 2/1In
In-Wert, um50 % Ausgabe
zu erzielen
max
2/1
max
2/1
max
2/1
max
2/1maxmax
ln
21ln
ln21ln
21
21
InIn
InIn
InIn
InInOutOut
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Medien-Technik
FarbmodelleRGB
Monitor-Gamma: 2.2
ftp://ftp.uu.net/graphics/png/images/suite/gamma.png
Fernsehtechnik:Gamma-Korrektur in KameraGamma = 1/2.2 = 0,45oder 0,52.Fernseher mit Gamma 2.2bildet dann linear ab.
Video-Grabber
Graues Fernsehbild
Digitalisierung
Bitmap
RGB = (180,180,180)
Mal-Programm
Tastatur: 127Bitmap
RGB = (127,127,127)
Bildprogramm
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Medien-Technik
FarbmodelleGamma
Gamma-Korrektur in der Bildbearbeitung
Aufhellen der MitteltöneGamma < 1
In
Out
Beispiel:Mittlerer Ton 127 soll 50 %heller werden:
41,021
43
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Medien-Technik
FarbmodelleGamma
Gamma-Korrektur in der Bildbearbeitung
Bilbearbeitungsprogrammerechnen meist anders !
OldNew
41,01
21
43
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Medien-Technik
FarbmodelleRGB
Gamma-Wert des menschlichen Auges 0,3 - 0,5für bessere Unterscheidung dunkler Töne
1611631
*
nYYL Helligkeitsemfpindung nach CIE
WeißpunktnY
Schwarz nzearkeitsgre Wahrnehmb0.008856nYY
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Medien-Technik
FarbmodelleSubtraktive Farbmischung
Entstehung derKörperfarben
Absorption derKomplementärfarbe
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Medien-Technik
FarbmodelleCyanMagentaYellowBlacK
Subtraktive Farbmischung:Absorption der Komplementärfarbe
Drucktechnik:Farbraster nebeneinander
Schwarz hinzu, um:echtes Schwarzzu erhaltenGrautöne mit wenigDruckfarbe zu erzielen
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Medien-Technik
YMC
SSS
BGR
FarbmodelleUmrechnung RGB - CMY
CMY-Schwarz
BGR
WWW
YMC
RGB-Weiß
2552550
255255255
00
255
0255255
255255255
25500
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Medien-Technik
SASAYSAMSAC
KYMC
FarbmodelleUmrechnung CMY - CMYK
Schwarzanteil eines SA CMY-Farbwertes:SA := Min(C,M,Y)
CMYK-Wert (C,M,Y,K) zu gegebenem CMY-Wert (C‘,M‘,Y‘)
Beispiel:
128191191
255255255
1286464
BGR
CMY
Schwarzanteil: SA=128
12806363
128128128128191128191
KYMC
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Medien-Technik
FarbmodelleVisualisierung CMYK
Cyan Magenta Yellow Black
Merke: Dunkle Partien nehmen viel Farbe auf !
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Medien-Technik
FarbmodelleHSIHue (Farbton)Saturation (Sättigung)Intensity (Intensität) Rot
0°
Grün120°
Zylinderachse=Unbuntgerade
Blau240°
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Medien-Technik
FarbmodelleUmrechnungRGB - HSI
Rot0°
Grün120°
Blau240°
Idee:
RGB-Unbunt-Gerade undHSI-Unbuntgeradein Deckung bringen
Damit kann man Punkte imHSI-Raum mit kartesischenKoordinaten angeben
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Medien-Technik
FarbmodelleUmrechnungRGB - HSI
Idee:
Übergang zu Zylinderkordinaten(H,S,I):
3
/arctan
1
22
21
21
II
MMS
MMH
Umkehrung:
1
2
1
*
31
21
61
31
21
61
310
62
IMM
BGR
mit
3
cossin
1
2
1
II
HSMHSM
S. Kopp, Herbert: Bildverarbeitung interaktiv
Zu jedem RGB-Wert gibt eseinen HSI-Wert,umgekehrt nicht.
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Medien-Technik
FarbmodelleHueSaturationValue(HSV)
Farbton analog HSI [0..360]Sättigung(ungesättigt=weiß) [0..1]Dominante Farbe [0..255]
Helligkeit von Rot, Grün, Blau identisch
Umrechnung RGB -> HSV1. Bestimme Weiß-Anteil W = min(R,G,B)2. (R‘,G‘,B‘) := (R-W,G-W,B-W) hat nur noch 2 Farbwerte <> 03. Sei B‘=0: Huewert liegt zwischen R und G: H= G‘*120/(R‘+G‘)Sei R‘=0: Huewert liegt zwischen G und B: H=B‘*120/(G‘+B‘)+120Sei G‘=0: Hue-Wert liegt zwischen B und R: H=R‘*120/(R‘+B‘)+2404. S = (max(R,G,B) - W )/max(R,G,B) 5. V = max(R,G,B).
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Medien-Technik
FarbmodelleHueSaturationBrightness(HSB)
Farbton analog HSI [0..360]Sättigung(ungesättigt=weiß) [0..100 %]Helligkeit der dominanten Farbe [0..100 %]
Helligkeit von Rot, Grün, Blau identisch
Umrechnung RGB -> HSB1. Bestimme Weiß-Anteil W = min(R,G,B)2. S = (Max(R,G,B)-W)/Max(R,G,B)*100
Neue Folie
Zur UnterscheidungB=Blau, und B= Brightnessnennen wir B100=Brightness
60*RGH
GRH
*60120
In diesem Sechstel ist R>Gund B=0
60*120GBH
100*255
,,max100
BGRB
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Medien-Technik
FarbmodelleHueSaturationBrightness(HSB)
GRBBGRBGR
GR
BRGBGRBGR
RB
BGRBGRBGR
BG
H
,,,,min,,max
60240
,,,,min,,max
60120
,,,,min,,max
60
Übereinstimmung im 1. Sechstel,weil dort gilt:B=W, min(R,G,B)=W, max(R,G,B)=R
Zusammengefasste Formel:
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Medien-Technik
FarbmodelleY Helligkeit(0..1)U Farbdifferenz RotV Farbdifferenz Blau
Variante von HSBFernsehtechnik
Helligkeit von Rot, Grün, Blau physiologisch Y 0.59G 0.30R 0.11B V (R Y)/1.14 U (B Y)/2.03
V=R-Y
U=B-Y
BRCYC
Prinzip:Winkel durch 2 senkrechte Vektoren definieren
Verzerrung zum Oval
Y heißt Luminanz
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Medien-Technik
FarbmodelleC ommisionI International de‘lE clairage
Definiert alle wahrnehmbaren Farbwerte
Normspektrum (Reihenmessungen)
X=Y=Z=100Ideales Weiß
R 700,0 nmG 546,1 nmB 435,8 nm
Virtuelle Primärvalenzen X,Y,Z
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Medien-Technik
FarbmodelleC ommisionI International de‘lE clairage
Setze:
1
zyxZYX
Zz
ZYXYy
ZYXXx
Der xyz-Farbwert lässtsich durch 2 Werterepräsentieren, da derdritte durch x+y+z=1berechnet werden kann.CIE (1931): x,y für denFarbort.Angabe der Helligkeit: YCIE xyY-Wert
xyY-Werte sind mess-technisch zu bestimmenSpektral-Fotometeroder3-Farben-Colorimeter
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Medien-Technik
FarbmodelleC ommisionI International de‘lE clairage
Schuhsohle
A
B
C
ABC: Drei Primärstrahler mit denFarben A,B,C erzeugen alleFarbtöne im Innern des Dreiecks
Schlicht, H.J.: Bildverarbeitung digital
WeißpunkT D 65 = 6500° Kelvin
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Medien-Technik
FarbmodelleC ommisionI International de‘lE clairage
RGB-Farbraum = Gammut eines Monitors
Gammut-warnung
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Medien-Technik
FarbmodelleCIEuv
McAdams-Ellipsen„gleichfarbige“ Bereiche
Nachteile des CIE-XYFarbraums.
Ungleiche Farbabstände:Grün-Bereich hat große Fläche,Ront-Bereich und Blaubereich kleiner
CIE LuvDurch lineare Verzerrungwird aus x,y u,vAus Y wird die Helligkeitberechnet:
1611631
*
nYYL
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Medien-Technik
FarbmodelleCIELab
CIE L*a*b*
1611631
*
nYYL
31
31
* 200nn ZZ
YYb
1 13 3
* 500n n
X YaX Y
nnn ZYX ,,MattweißerKörper
Virtuelles Rot
Virtuelles Blau
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Medien-Technik
Farbdifferenz:
FarbmodelleCIELab
Buntheit: 22* ** baCab
Farbtonwinkel:
**arctan
abhab
2*2*2** baLEab
RAL 1000 GrünbeigeL* = +76,10a* = -00,56b* = +26,69(R,G,B) = (214,199,148)
http://www.dtpstudio.de/840/840-001.htm
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Medien-Technik
FarbmodelleDiverse Umrechnungsformeln
CIE-XYZRGB nach ITU Rec. 709
Umrechnung RGB Rec. 709 nach RGB SMPTE 240M
Umrechnung EBU 3213 nach Rec. 709EuropeanBroadcastingUnion
InternationalTelevisionUnion (HDTV)
SMPTE
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Medien-Technik
FarbmodelleWeitere Farbmodelle
Farbkugel vonPhilipp Otto
Runge
Johann HeinrichLambert
James Clerk Maxwell
Quelle: www.colorsystems.com
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Medien-Technik
FarbmodelleWeitere Farbmodelle
Quelle: www.colorsystems.com
Douglas McAdams Walter S. Stiles
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Medien-Technik
FarbmodelleWeitere Farbmodelle
Quelle: www.colorsystems.com
Albert Henry Munsell„Munsell Book of Colours“
Rot Gelb Grün Blau Purpur
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Medien-Technik
Original von PhotoCD
Fehlfarben markiert
256 Farben optimiert
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Medien-Technik
Vorlesung „Medientechnik WS 1999/2000“Dr. Manfred JackelStudiengang ComputervisualistikInstitut für InformatikUniversität Koblenz-LandauRheinau 156075 Koblenz
© Manfred JackelE-Mail: [email protected]: www.uni-koblenz.de/~jkl
mtech.uni-koblenz.de
Literatur zu diesem Kapitel Hyperlinks zu diesem Kapitelwww.colorsystem.com
Grafik-Quellen