Χρώμα

Γιατί χρειάζεται το χρώμα στα γραφικά; Η φυσική και το μέτρο του ρεαλισμού Η κωδικοποίηση μιας RGB τριάδας τι σημαίνει; Η αντίληψη και η αισθητική για την επιλογή των κατάλληλων χρωμάτων μιας διεπαφής χρήστη γιατί ένα φωτεινό κόκκινο και πορτοκαλί ριγέ υπνοδωμάτιο είναι μια κακή ιδέα ποιες είναι οι αντιληπτικές / φυσικές κινητήριες δυνάμεις για το «γούστο» στο χρώμα; Χρωματικά μοντέλα για εύκολη επιλογή χρωμάτων Συστήματα για την ονομασία και την περιγραφή χρωμάτων Χρωματικά μοντέλα, μέτρα και κλίμακες χρώματος για τη μετατροπή χρωμάτων μεταξύ διαφορετικών μέσων γιατί τα χρώματα στην οθόνη σας μπορεί να μην είναι εκτυπώσιμα, και αντίστροφα Το μελετάμε ως χρήσιμο πλαίσιο για την απόδοση και επειδή παρέχει μια καλή εισαγωγή στην επεξεργασία σήματος

Η δυσκολία του χρώματος Το χρώμα είναι ένα πάρα πολύ σύνθετο θέμα, που αφορά τη φυσική, τη φυσιολογία, την ψυχολογία, την τέχνη, και τη γραφιστική Υπάρχουν πολλές θεωρίες, τεχνικές μέτρησης και καθιερωμένες προδιαγραφές για τα χρώματα, όμως καμία θεωρία της ανθρώπινης αντίληψης των χρωμάτων δεν είναι καθολικά αποδεκτή Το χρώμα ενός αντικειμένου δεν εξαρτάται μόνο από ίδιο το αντικείμενο αλλά και από τη φωτεινή πηγή φωτισμού του, το χρώμα της γύρω περιοχής, καθώς και το ανθρώπινο οπτικό σύστημα (μάτι / μηχανισμό εγκεφάλου)

Η δυσκολία του χρώματος Μερικά αντικείμενα αντανακλούν το φως (τοίχος, γραφείο, χαρτί), ενώ άλλα τα διαπερνάει (σελοφάν, γυαλί) Επιφάνεια που αντανακλά μόνο καθαρά μπλε φως, με καθαρό κόκκινο φως εμφανίζεται μαύρη Καθαρό πράσινο που φαίνεται μέσα από γυαλί που μεταδίδει μόνο καθαρό κόκκινο φαίνεται επίσης μαύρο

Τι είναι χρώμα? Το χρώμα είναι μια ιδιότητα των αντικειμένων που δημιουργεί το μυαλά μας - μια ερμηνεία του κόσμου γύρω μας μοναδική για τον άνθρωπο και τα υψηλότερα όντα Η αντίληψη του χρώματος προέρχεται από δύο κύριες συνιστώσες: 1) Φυσικές ιδιότητες του κόσμου γύρω μας Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα αλληλεπιδρούν με τα υλικά του κόσμου και τελικά φτάνουν στα μάτια σας Το ορατό φως αποτελείται από το τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που τα μάτια μας μπορεί να ανιχνεύσουν (380nm/violet - 740nm/red) Οι φωτοϋποδοχείς στο μάτι μετατρέπουν το φως (φωτόνια) σε ηλεκτρο-χημικά σήματα τα οποία στη συνέχεια υφίστανται επεξεργασία από τον εγκέφαλό μας –τους ράβδους και τους κώνους 2) Η φυσιολογική ερμηνεία των «πρωτογενών δεδομένων» που έρχονται στα μάτια μας

Τι είναι χρώμα?

Το Οπτικό μας σύστημα Ακόμα μη κατανοητό εντελώς Η κατανόηση της "καλωδίωση" μας είναι ανεπαρκής Ο αμφιβληστροειδής και ο εγκέφαλος δουλεύουν από κοινού για να «βλέπουμε», ο αμφιβληστροειδή και μόνο είναι ανεπαρκής Νέα εργαλεία (π.χ. MRI) αυξάνουν σημαντικά την κατανόησή μας, αλλά και εισάγουν νέα ερωτήματα Αποκτούμε ένα οπτικό λεξιλόγιο Υπάρχει τεράστια έμφυτη ικανότητα αναγνώρισης προτύπων Η όραση είναι πιο γρήγορη από υψηλότερου επιπέδου γνωστική επεξεργασία Για παράδειγμα, στους δρόμους χρήση συμβόλων αντί για λέξεις

Το Οπτικό μας σύστημα Η σταθερότητα παρά την ποικιλία είναι ζωτικής σημασίας για την αίσθηση Μέγεθος, περιστροφή και θέση των αντικειμένων αποτελούν διαφορές για το μάτι Σταθερότητα χρώματος παρά την αλλαγή στις κατανομές του μήκους κύματος Αναγνώριση ατόμου, παρά οτιδήποτε αλλαγές Οπτικές ψευδαισθήσεις Ολοκλήρωση ελλιπών χαρακτηριστικών Αναγνώριση προτύπων Βλέποντας 3D (προοπτική, τέχνη πεζοδρόμιο)

Αχρωματικό φως Ένταση (ποσότητα φωτός) ονομάζεται ένταση ή φωτεινότητα ή μέτρου ενέργειας φωτός η ψυχοφυσική αίσθηση αντίληψης της έντασης αποχρώσεις του γκρι χρώματος (π.χ. 0,0 - 1,0) μπορούμε να διακρίνουμε περίπου 128 επίπεδα γκρι

Αχρωματικό φως Το Μάτι είναι πολύ πιο ευαίσθητα σε μικρές αλλαγές στην φωτεινότητα (intensity) του φωτός από μικρές αλλαγές στο χρώμα (hue) «Τα χρώματα είναι μόνο τα σύμβολα. Η πραγματικότητα πρέπει να αναζητηθεί στην φωτεινότητα και μόνο ... Όταν ξεμένω από μπλε, χρησιμοποιώ κόκκινο.» (Pablo Picasso) Στο «Φτωχοί στην παραλία» χρησιμοποιεί διάφορες αποχρώσεις του μπλε που διαφέρουν μεταξύ τους στη φωτεινότητα, αλλά ελάχιστα στην απόχρωση. Το μελαγχολικό μπλε χρώμα εξυπηρετεί συναισθηματική ρόλο, αλλά δεν επηρεάζει την αναγνώριση μας για την σκηνή. Η βιολογική βάση του γεγονόςτος ότι το χρώμα και η φωτεινότητα μπορούν να διαδραματίσουν διαφορετικούς ρόλους στην αντίληψή μας για την τέχνη, ή την πραγματική ζωή είναι γιατί αναλύονται οι διάφορεςτικές υποδιαιρέσεις του οπτικού μας συστήματος, και αυτές οι δύο υποδιαιρέσεις είναι υπεύθυνες για διαφορετικές πτυχές της οπτικής αντίληψης. Τα τμήματα του εγκεφάλου μας που επεξεργάζονται τις πληροφορίες σχετικά με το χρώμα βρίσκεται αρκετά εκατοστά μακριά από τα μέρη που αναλύουν φωτεινότητα - όπως ανατομικά διαφέρει η όραση από την ακρόαση. NEW SLIDE

Χρωματικό φως Παράγοντες της οπτικής αίσθησης χρώματος Brightness / intensity Chromaticity / color Hue / position in spectrum (red, green, …) Saturation / vividness NEW SLIDE Περιεχόμενα ουράνιου τόξου

Δυναμικό Εύρος Ο λόγος της μέγιστης προς στην ελάχιστη αισθητή ένταση. Η εμβέλεια μας είναι 10 εώς 1010 φωτόνια / sec Εξαιρετικά μεγάλη ακρίβεια επιτυγχάνεται μέσω της προσαρμογής, όπου το μάτι προσαρμόζεται σε αλλαγές στο φως με την πάροδο του χρόνου με την προσαρμογή του μεγέθους της κόρης του Ανά πάσα στιγμή, ανθρώπινο μάτι έχει πολύ χαμηλότερο δυναμικό εύρος της τάξης του 10.000:1

Δυναμικό Εύρος Το Δυναμικό εύρος της οθόνης δίνει μια ιδέα για το πόσες διαφορετικές εντάσεις είναι δυνατό να απεικονίσει Η δυναμική περιοχή μιας οθόνης δεν είναι το ίδιο με το gamut της (πλήθος προβαλλόμενων χρωμάτων) Ο όρος ισχύει και για ήχο, εκτυπωτές, κάμερες κ.λπ. Display Media Dynamic Range Apple 30” HD Display 700 : 1 CRT 50-200 : 1 Photographic prints 100 : 1 Photographic slides 1000 : 1 Coated paper printed in B/W Coated paper printed in color 50 : 1 Newsprint printed in B/W 10 : 1

Η μη γραμμικότητα του οπτικού συστήματος Ποια είναι η σχέση μεταξύ φωτεινότητας S και έντασης I; Το Οπτικό σύστημα βασίζεται χοντρικά σε αναλογία, π.χ., η διαφορά μεταξύ I = 0,10 και 0,11 θεωρείται η ίδια με μεταξύ 0,50 και 0,55. Έτσι, για την παραγωγή ισόποσων δόσεων φωτεινότητας, υπολογίζεται η σχέση των παρακείμενων επιπέδων:

Η μη γραμμικότητα του οπτικού συστήματος Για την επίτευξη ίσων βήματα στη φωτεινότητα, χωρίζουμε το διάστημα λογαριθμικά και όχι γραμμικά, έτσι ώστε

Η μη γραμμικότητα του οπτικού συστήματος Για n+1 εντάσεις: Για n=3 (4 εντάσεις) και I0=1/8, r=2, εντάσεις: 1/8, 1/4, 1/2, 1 for 0 £ j £ n

Η μη γραμμικότητα του οπτικού συστήματος Όμως, η λογαρίθμηση βασίζεται σε υποκειμενικές κρίσεις για τη σχετική φωτεινότητα των διαφόρων πηγών φωτός στο ανθρώπινα δυναμικό εύρος Στην πραγματικότητα, κι άλλοι νόμοι ταιριάζουν με την υποκειμενική καμπύλη αρκετά καλά Brightness Intensity 17

Gamma Η ένταση που εκπέμπεται από μία CRT είναι Αυτός ο εκθέτης καλείται γάμμα (γ), και η διαδικασία της αύξησης τιμών σε αυτή τη δύναμη είναι γνωστή ως διόρθωση γάμμα Το Gamma είναι ένα μέτρο της μη-γραμμικότητας μιας οθόνης η έξοδος δεν είναι ανάλογη προς την είσοδο. Συνήθως χρησιμοποιείται για να αντισταθμίσει διαφορετικά περιβάλλοντα προβολής και για τη μετατροπή μεταξύ μέσων και οθόνων. Πολλές οθόνες LCD διαθέτουν μια ενσωματωμένη δυνατότητα να μιμούνται ένα ορισμένο επίπεδο γάμμα, ένα μαύρο κουτί κάνει μια αναζήτηση που προσομοιώνει τον CRT νόμο.

Gamma Τα PC έχουν gamma περίπου 2.5, ενώ οι Mac έχουν gamma 1.8, έτσι οι Mac εικόνες είναι σκοτεινές σε PC PC Mac Mac

Gamma Προβλήματα σε γραφικά: Πρέπει να διατηρηθεί η συνοχή του χρώματος σε διαφορετικές πλατφόρμες και συσκευές υλικού (οθόνη, εκτυπωτή, κ.λπ.) Ακόμη και στον ίδιο τύπο / μάρκα του μόνιτορ η τιμή γάμμα αλλάζει με την πάροδο του χρόνου

High Dynamic Range (HDR) Περιγράφει εικόνες και μέσα απεικόνισης, που συμπιέζουν το ορατό φάσμα για να καταστεί δυνατή η μεγαλύτερη αντιπαράθεση μεταξύ ακραίων εντάσεων Εκμεταλλεύεται τις δυνατότητες της μη γραμμικότητας στην αντίληψη και στην εμφάνιση συσκευών για να συμπιέσει εντάσεις με έναν έξυπνο τρόπο Επιτρέπει σε μια οθόνη να απεικονίσει τεχνητά μια υπερβολική αντίθεση μεταξύ πραγματικά σκούρου και πολύ φωτεινού

High Dynamic Range Μπορούν να συνδυάσει φωτογραφίες που λαμβάνονται σε διαφορετικές στιγμές σε μια συνολική εικόνα HDR με μεγαλύτερη συνολική αντίθεση (υψηλότερη δυναμική περιοχή) HDR και tone mapping είναι hot θέματα στο rendering!

High Dynamic Range

High Dynamic Range Για να αποφύγουμε τις αναπόφευκτες απώλειες συμπίεσης ενός τεράστιου Δυναμικού Εύρους (DR) που λαμβάνεται από μια φωτογραφική μηχανή ή δημιουργείται σε, κατά κανόνα, 255 διακριτά επίπεδα έντασης, χωρίζουμε το DR σε n υπο-διαστήματα και κωδικοποιούμε το κάθε ένα σε δική του ξεχωριστή εικόνα. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε μια συνάρτηση (γραμμική ή οτιδήποτε) για να τονίσουμε τα πλέον αντιπροσωπευτικά διαστήματα και είτε πιέζουμε αυτά από κάθε πλευρά του στη min και max τιμές του Ι , ή ακόμη και λίγο έξω από το επιλεγμένο διάστημα. Η λειτουργία αυτή ονομάζεται tone map.

CRT Phosphor's light output decays exponentially; refresh at >= 60Hz

LCD

Ορολογία Το Hue (απόχρωση) διακρίνει μεταξύ χρωμάτων όπως το κόκκινο, πράσινο, μοβ και κίτρινο Το Saturation (κορεσμός) αναφέρεται στο πόσο καθαρό είναι το χρώμα, το πόσο λευκό / γκρι είναι αναμεμειγμένα με αυτό κόκκινο κορεσμένο, ροζ ακόρεστο μπλε κορεσμένο, γαλάζιο ακόρεστο Lightness: αντιληπτή αχρωματική ένταση αντανακλώντος αντικειμένου Brightness: αντιληπτή ένταση ενός αυτό-φωτειζόμενου αντικείμενου, όπως μια λάμπα, ο ήλιος, ή μία οθόνη

Χρωματικά Μίγματα Changed additive and subtractive color images, removed citation of Gleitman’s Psychology

Αφαιρετικό Μίγμα blue green yellow red green Αφαιρετικό μείγμα συμβαίνει με τα μελάνια της εκτύπωσης. Στο αφαιρετικό μείγμα, το φως που περνά από δύο φίλτρα είναι το μήκος κύματος που πέρασε από το πρώτο και από το δεύτερο . Το πρώτο φίλτρο περνάει 420 έως 520 nm(ευρείας ζώνης μπλε φίλτρο), ενώ το δεύτερος περνάει 480 έως 660 nm(ευρείας ζώνης κίτρινο φίλτρο). Φως που μπορεί να περάσει μέσα από τα δύο είναι 480 έως 520 nm και φαίνεται πράσινο.

Αθροιστικό Μίγμα Το προσθετικό μίγμα χρησιμοποιείται για να αναμείξει R,G,B (CRT).

Αθροιστικό Μίγμα στην τέχνη

Συμπληρωματικές αποχρώσεις Κάθε απόχρωση θα αποφέρει γκρι εάν προσθετικά αναμιχθεί (με τη σωστή αναλογία) με αντίθετη απόχρωση του κύκλου. Τέτοια ζεύγη είναι συμπληρωματικά Ιδιαίτερη σημασία έχουν τα ζευγάρια: κόκκινο-πράσινο, μπλε-κίτρινο.  Τα συμπληρωματικά αυτά "μοναδικά" χρώματα παίζουν ρόλο στην αντίληψη των χρωμάτων Σημειώστε ότι μόνο για τέλειο κόκκινο και το πράσινο θα αποκτήσετε γκρι – τα CRT κόκκινο και πράσινο χρώμα έχουν και τα δύο κίτρινα στοιχεία και ως εκ τούτου «αθροίζονται» σε κιτρινωπό γκρι Aligned color wheel with rest of slide

Contrast Τα γκρι μπαλώματα σε μπλε και κίτρινο φόντο είναι ταυτόσημα, αλλά φαίνονται διαφορετικά Διαφορά στην αντίληψη φωτεινότητας: το μπάλωμα στο μπλε μοιάζει πιο φωτεινό από ό, τι στο κίτρινο, λόγω της αντίθεσης στη φωτεινότητα. Επίσης, υπάρχει διαφορά στην αντίληψη απόχρωσης. Το μπάλωμα στο μπλε κιτρινίζει, ενώ το μπάλωμα στο κίτρινο φαίνεται μπλε. Αυτή είναι η αντίθεση των χρωμάτων: αποχρώσεις έχουν την τάση να προκαλούν συμπληρωματικά χρώματα τους σε γειτονικές περιοχές.

Αρνητικό Afterimage

Ονομάζοντας τα χρώματα Πώς να αναφέρουμε ένα συγκεκριμένο χρώμα; Συγκρίνοντας άγνωστο χρώμα και δείγμα από μια συλλογή: Το χρώμα πρέπει να αντιμετωπιστεί στο πλαίσιο μιας φωτεινής πηγής εξαρτάται από την ανθρώπινη κρίση Το PANTONE Matching System χρησιμοποιείται στη βιομηχανία εκτύπωσης

Ονομάζοντας τα χρώματα Munsell σύστημα χρωμάτων Σετ δειγμάτων στον τριαδιάστατο χώρο hue, lightness, chroma (saturation) Ίσες αντιληπτές αποστάσεις μεταξύ γειτόνων

Ονομάζοντας τα χρώματα Οι καλλιτέχνες ορίζουν το χρώμα ως απόχρωση, σκιά και τόνο, χρησιμοποιώντας λευκές και μαύρες προσμίξεις Black Grays White Tints “Pure” color Tones Shades Decrease saturation Decrease lightness

Ψυχοφυσική Απόχρωση, σκιά, τόνος: υποκειμενικά. Εξαρτώνται από την κρίση, το φωτισμό του παρατηρητή, το μέγεθος του δείγματος, το πλαίσιο ... Χρωματομετρία: ποσοτική. Μέτρηση μέσω του φασματοφωτομέτρου (μέτρα αντικατοπτρισμούς / ακτινοβολία φωτός), χρωματόμετρο (μέτρα βασικά χρώματα), κλπ.   Αντίληψη Χρωματομετρία Hue επικρατούν μήκος κύματος Κορεσμός καθαρότητα Ένταση (αντανακλάσεις) Ακτινοβολία Φωτεινότητα (αυτο-φωτισμός) Φωτεινότητα

Αποκρίσεις Σχεδιάζουμε μία καμπύλη απόκρισης συχνότητας για να δείξουμε πως ένας υποδοχέα αντιδρά στο φως σε κάθε μήκος κύματος   Για να υπολογίσουμε την απόκριση σε συγκεκριμένη ζώνη (συχνότητα κατανομής) του φωτός, πολλαπλασιάζουμε τις καμπύλες, ανά μήκος κύματος με μήκος κύματος, για να υπολογιστεί η απόκριση του υποδοχέα σε κάθε ερέθισμα του φάσματος

Αποκρίσεις l l l ) ( l f ) ( l I ) ( l R Response Curve ) ( l f l Incoming Light Distribution ) ( l I l Product of functions ) ( l R l red perception = ò R(l)d(l) = ò I(l)f(l)dl

Απόκριση Η καμπύλη απόκρισης ονομάζεται και φίλτρο διότι από αυτό εξαρτάται το εύρος της απόκρισης (ένταση) για κάθε μήκος κύματος Όπου το πλάτος του φίλτρου είναι μεγάλο, δίνει τη δυνατότητα να περάσει περισσότερο εισερχόμενο σήμα → ισχυρή απόκριση Όπου το πλάτος του φίλτρου είναι μικρό → ασθενή απόκριση

Metamer Διαφορετικές κατανομές φωτός με την ίδια απόκριση Φανταστείτε έναν υποδοχέα ("κόκκινο"), με την καμπύλη απόκρισης: Τα δύο σήματα θα παράγουν ίδια ποσότητα "κόκκινο" (metamers)

Metamer Κάθε φορά που έχουμε τουλάχιστον δύο υποδοχείς, υπάρχουν δυνητικά άπειρες διανομές χρώματος (metamers) που θα επιφέρουν την ίδια αίσθηση Αντίθετα, δεν υπάρχουν δύο μονοχρωματικά φώτα που μπορούν να δημιουργήσουν πανομοιότυπες αποκρίσεις των υποδοχέων και ως εκ τούτου φαίνονται μοναδικά Αν δύο άνθρωποι έχουν διαφορετικές καμπύλες απόκρισης, θα έχουν διαφορετική metamers Διαφορετικοί άνθρωποι μπορούν να διακρίνουν διαφορετικά χρώματα Ο όρος Metamer είναι καθαρά εννοιολογικός Επιστημονικά όργανα μπορούν να ανιχνεύσουν διαφορά μεταξύ δύο metamer φώτων

Κατανομή Ενέργειας και Metamer Φασματικό χρώμα: ενιαίο μήκος κύματος (π.χ. από λέιζερ) Μη φασματικό χρώμα: ο συνδυασμός των φασματικών χρωμάτων μπορεί να εμφανίζεται ως συνεχής φασματική κατανομή ή ως διακριτό άθροισμα ν βασικών (π.χ., R, G, B) Τα περισσότερα χρώματα είναι μη-φασματικά μείγματα  Metamer είναι η φασματική κατανομή ενέργειας που λαμβάνεται ως ίδιο "χρώμα" Κάθε αίσθηση χρώματος μπορεί να παραχθεί από έναν μεγάλο αριθμό metamer Από την κατανομή δεν μπορεί να προβλεφθεί η αίσθηση του μέσου παρατηρητή White light spectrum where height of curve is spectral energy distribution

Χρωματομετρία Το οπτικό αποτέλεσμα κάθε φασματικής κατανομής χαρακτηρίζεται από το τρίπτυχο (επικρατούν μήκος κύματος, καθαρότητα, φωτεινότητα): Δεσπόζων μήκος κύματος → χρώμα που βλέπουμε, peak ενεργειακού φάσματος e2 Καθαρότητα → λόγος μονοχρωματικoύ φωτός του δεσπόζοντος μήκους κύματος, προς το λευκό φως για την παραγωγή χρώματος e1 = e2, καθαρότητα είναι 0% (ακόρεστα) e1 = 0, καθαρότητα είναι 100% (πλήρως κορεσμένο) Η Φωτεινότητα αφορά τη συνολική ενέργεια

Τριχρωματική Θεωρία Υποδοχείς στον εγκέφαλο περιέχουν photopigments που παράγουν ηλεκτροχημική αντίδραση Ραβδία αμφιβληστροειδούς (scotopic): βλέπουν μόνο γκρι, εργάζονται σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, κυρίως περιφερειακά Κώνοι (photopic): ανταποκρίνονται σε διαφορετικά μήκη κύματος για την παραγωγή αισθήσεων χρώματος, εργασία σε έντονο φως, πυκνά κοντά στο κέντρο αμφιβληστροειδούς (βοθρίου), λιγότεροι στην περιφέρεια Young-Helmholtz (τριχρωματική )θεωρία: 1- 3 τύπους κώνων, ευαίσθητα σε όλα τα ορατά μήκη κύματος του φωτός, μέγιστη απόκριση στις διαφορετικές σειρές Τρεις τύποι υποδοχέων μπορεί να παράγει ένα 3-διάστατο χώρο του απόχρωση, τον κορεσμό και τη φωτεινότητα

Ταίριασμα χρωμάτων Υπάρχει ανάγκη για να περιγράφούν τα χρώματα με ακρίβεια για τη βιομηχανία και την επιστήμη Η Τριχρωματική Θεωρία μας κάνει να θέλουμε να περιγράψουμε όλα τα χρώματα από την άποψη τριών μεταβλητών Διαλέγουμε τρεις καθορισμένα φωτεινά χρώματα για βάση (R, G, B) Οι άνθρωποι κάθονται σε ένα σκοτεινό δωμάτιο και ταιριάζουν χρώματα

Ταίριασμα χρωμάτων Color-matching functions, showing amounts of three primaries needed by average observer to match a color of constant luminance, for all values of dominant wavelength in visible spectrum.

CIE Space για ταίριασμα χρωμάτων Αρνητικό ποσό των βασικών είναι δύσκολο Η Επιτροπή Commission Internationale de l'Éclairage (CIE), όρισε βασικά X, Y, και Z για να αντικαταστήσει το κόκκινο, πράσινο και μπλε Και xλ, yλ και zλ, συναρτήσεις που ταιριάζουν για αυτή τη βάση Το Y επιλέγεται έτσι ώστε η yλ να ταιριάζει με τη φωτεινότητα Τα xλ, yλ και zλ είναι γραμμικοί συνδυασμοί των rλ, gλ, bλ  => RGBnXYZ μετατροπή μέσω πίνακα The mathematical color matching functions xλ yλ, and zλ for the 1931 CIE X, Y, and Z primaries. They are defined tabularly at 1 nm intervals for color samples that subtend 2° field of view on retina

CIE Χρωματικό Διάγραμμα Αν P(λ) η κατανομή ενέργειας: Παίρνουμε τιμές χρώματος που εξαρτώνται μόνο από το επικρατούν μήκος κύματος (χρώμα) και τον κορεσμό (καθαρότητα), και ανεξάρτητες από τη φωτεινή ενέργεια, για ένα συγκεκριμένο χρώμα, με την κανονικοποίηση ως προς το συνολικό ποσό της φωτεινής ενέργειας ò = l d z P k Z y Y x X ) ( Z Y X z y x + =

CIE Χρωματικό Διάγραμμα

CIE Space Τώρα έχουμε έναν τρόπο για να χαρακτηρίσει επακριβώς οποιοδήποτε χρώμα χρησιμοποιώντας μόνο τρεις μεταβλητές! Χρωματόμετρα, φασματοφωτόμετρα μετρούν Χ, Υ, Ζ τιμές. Χρησιμοποιείται σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας και των πανεπιστημίων Η Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών χρησιμοποιεί 1931 CIE χρώματα που ταιριάζουν στις συστάσεις της για την παγκόσμια ενοποιημένη χρωματομετρία

RGB στο CIE Space Παρατηρήστε το ακανόνιστο σχήμα της ορατής φάσματος στο χώρο CIE, που οφείλεται στην απόκριση του ματιού, όπως μετράται με καμπύλες απόκρισης Το εύρος των προβαλλόμενων χρωμάτων είναι σαφώς μικρότερος από όλα τα ορατά χρώματα στο διάστημα XYZ.

CIE Space Προβολή στο χρωματικό διάγραμμα Προβολή στο (X, Y) επίπεδο (Z = 0). Αυτό είναι το χρωματικό δίαγραμμα Ότι αφορά το χρώμα (H, S)

CIE Χρωματικό Διάγραμμα Χρώματα με την ίδια απόχρωση απεικονίζονται στο ίδιο σημείο, ανεξαρτήτως φωτεινότητας Τα καθαρά, μονοχρωματικά χρώματα βρίσκονται στην καμπύλη Χρώματα που διαφέρουν σε φωτεινότητα (ένταση) δεν φαίνονται

Χρώμα και κυρίαρχο μήκος κύματος Μη φασματικές (δηλαδή, μη μονοχρωματική) χρώμα: ένα μείγμα από λευκό και το επικρατούν μήκος κύματος υποδεικνύονται από όπου η γραμμή που διέρχεται από το σημείο C χτυπά το κυρίαρχο μήκος κύματος Καθαρότητα: Η διαφορά του C σε σχέση με το πιο απομακρυσμένο σημείο του χρωματικού διαγράμματος με την ίδια απόχρωση

Χρησιμοποιώντας το χρωματικό διάγραμμα Έστω το χρώμα είναι στο σημείο Α B είναι ένα φασματικό χρώμα που ορίζεται από το επικρατούν μήκος κύματος Μείγμα δύο χρώματων πάντα στη μεταξύ τους γραμμή A = tC + (1 - t) B Ο λόγος AC / BC είναι η καθαρότητά

Color Mixing/Color Gamuts Τα Χρώματα προστίθενται γραμμικά στο CIE: Όλα τα μείγματα των I και J βρίσκονται στη γραμμή που τα συνδέει Έτσι, όλα τα δυνατά μείγματα των I, Jκαι ενός τρίτου χρώματος Κ βρίσκεται εντός της περιοχής που ορίζουν. Ονομάζεται το χρωματικό φάσμα. Επίσης, δεν υπάρχει πεπερασμένος αριθμός βασικών που μπορεί να περιλαμβάνει όλα τα ορατά χρώματα

Color Mixing/Color Gamuts Gamuts shown in some type of perceptual CIE space Left: gamut of printer Right: gamut of monitor

Χρωματοχώροι Ο χρωματοχώρος είναι ένας τρόπος παραγγελίας χρωμάτων σε μία, δύο, τρεις (ή περισσοτέρες) γεωμετρικές διαστάσεις Από το 600πΧ εως το 1600μΧ τα χρώματα αποκαλούνταν με τη φωτεινότητα. Ο Νεύτων απέδειξε το "ουράνιο τόξο" με τη διάχυση λευκού φωτός μέσα από ένα πρίσμα Ο Newton επίσης κατέταξε τα χρώματα σε έναν κύκλο

Χρωματικά μοντέλα για Raster γραφικά Απολύτως σαφής πρότυπα στη βιομηχανία, απαιτούν κάτι σαν το χώρο CIE. Ο προγραμματισμός για οθόνες καθοδικού σωλήνα είναι ευκολότερος σε RGB χώρο Η TV χρησιμοποιεί διαφορετικούς περιορισμούς: YIQ χώρος Οι Εκτυπωτές χρησιμοποιούν CMY (κυανό, ματζέντα, κίτρινο) : CMY (K) χώρος Φιλικότητα προς τον χρήστη: Hue, Saturation, Value ευκολότερο από RGB Χρειάζεστε αντιληπτική σταθερότητα στο χώρο; Munsell ή CIELAB

The RGB Color Model (1/3) Κύρια διαγώνιο => gray levels μαύρο (0, 0, 0) άσπρο (1, 1, 1) Τα RGB χρώματα διαφέρουν από οθόνη σε οθόνη και από εταιρεία σε εταιρεια

Το Μοντέλο RGB Μετατροπή από RGB σε XYZ : Conversion tables example http://www.boscarol.com/pages/cms_eng/030-conv.html ICC (International Color Consortium) http://www.color.org/

Το CMY(K) Μοντέλο Χρησιμοποιείται σε ηλεκτροστατικούς και ink-jet εκτυπωτές που τοποθετούν μελάνι το χαρτί Τα κυανό, ματζέντα, κίτρινο είναι συμπληρωματικά των κόκκινου, πράσινου και μπλε Αφαιρετικά προκριματικών: τα χρώματα καθορίζονται από ότι έχει αφαιρείται από το άσπρο φως, και όχι από αυτό που προστίθεται στο σκοτάδι

Το CMY(K) Μοντέλο Magenta Red Yellow Green Cyan Blue Black (minus green) (minus blue) (minus red)

Το CMY(K) Μοντέλο Οι περισσότεροι έγχρωμοι εκτυπωτές χρησιμοποιούν CMYK (K = μαύρο) Κ χρησιμοποιείται αντί ίσων ποσοτήτων CMY πλουσιότερο μαύρο λιγότερο μελάνι στο χαρτί - στεγνώνει πιο γρήγορα Άρα: K = min(C, M, Y) C’ = C – K M’ = M – K Υ’ = Υ - Κ

Το YIQ Μοντέλο Η εκ νέου κωδικοποίηση για την αποδοτικότερη μετάδοση και προς τα κάτω τη συμβατότητα με την B/W broadcast TV. Χρησιμοποιείται για NTSC (National Television Standards Committee) Y είναι φωτεινότητας - ίδιο με το CIE Y I και Q χρωματικές κωδικοποιούν Μόνο Y (= 0.3R + 0.59G + 0.11B) εμφανίζεται στην Β/W

Το HSV Μοντέλο Hue, saturation, value (brightness) HSB-space εμπνευσμένο από τον Alvy Ray Smith— 1978 Hexcone σύστημα συντεταγμένων Έχει διαισθητική έφεση στο μοντέλο του καλλιτέχνη: απόχρωση, σκιά, τόνος. Αποχρώσεις: πρόσθεση λευκού, μείωση S, σταθερό V Σκιές: πρόσθεση μαύρου, μείωση V, σταθερό S Τόνοι: μείωση S και V But “adding white” and “adding black” not inverse operations. HWB-A More Intuitive Hue-Based Color Model (with Eric Ray Lyons) the journal of graphics tools, Vol 1, No 1: 3-17, 1996

Το HSV Μοντέλο Τα χρώματα στo V = 1 δεν είναι εξίσου λαμπρά Τα συμπληρωματικά χρώματα είναι 180 ° απέναντι Κορεσμός μετράται σε σχέση με τη χρωματική γκάμα Υπο –περιοχές στο RGB είναι επίπεδα σταθερού V

Το HLS Μοντέλο Hue, lightness, saturation Διπλό hexcone Μέγιστα κορεσμένα χρώματα στο S = 1, L = 0,5 πιο εύκολο να δούμε το άσπρο ως σημείο

Το Munsell σύστημα Δημιουργήθηκε από την αντιληπτικά δεδομένα, δεν είναι μια μετατροπή ή προσέγγιση του CIE Βασίζεται ενιαία και αντιληπτικά σε 3D χώρο Μέγεθος της αλλαγής σε μία παράμετρο πάντα αντιστοιχεί στο ίδιο αποτέλεσμα στην αντίληψη

Το Munsell σύστημα Οι Αποχρώσεις τακτοποιούνται σε έναν κύκλο Οι Αποχρώσεις τακτοποιούνται σε έναν κύκλο 20ο περιστροφή μέσα στον κύκλο προκαλεί πάντα την ίδια αντιληπτική αλλαγή δεν προκαλεί αλλαγές στον κορεσμό ή τη φωτεινότητα Κορεσμός είναι η απόσταση από το κέντρο του κύκλου Η απομάκρυνση από το κέντρο κατά μια ορισμένη απόσταση προκαλεί πάντα την ίδια αντιληπτική αλλαγή δεν προκαλεί αλλαγές στο χρώμα ή τη φωτεινότητα Η φωτεινότητα σχετίζεται με το ύψος Lightness Hue/Chroma Saturation

CIE Lab Το CIE Lab εισήχθη το 1976 Τρεις συνιστώσες: α * είναι ο κόκκινο / πράσινο άξονας β * είναι ο κίτρινο / μπλε άξονας Μαθηματικά περιγράφει αντιληπτικά ομοιόμορφο χώρο Δεδομένου λευκό = (Xn, Yn, Zn)

Pros and Cons RGB + Καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων + Γραμμικό + Hardware-based (εύκολο να μετατραπεί σε βίντεο) + Τριχρωματική βάση - Δύσκολο να χρησιμοποιηθεί για να ονοματίσει χρώματα - Δεν καλύπτει φάσμα αντιληπτών χρωμάτων - Μη ενιαίο: ίση γεωμετρική απόσταση => άνιση αντιληπτική απόσταση

Pros and Cons HSV + Εύκολο να μετατραπεί σε RGB + Εύκολο να καθοριστούν τα χρώματα διαισθητικά - Γραμμικό - Δεν καλύπτει φάσμα αντιληπτών χρωμάτων - Μη ομοιόμορφο

Pros and Cons CIE + Καλύπτει το φάσμα των αντιληπτών χρωμάτων + Με βάση την ανθρώπινη αντίληψη (πειράματα) + Γραμμικό + Περιέχει όλα τα άλλα μοντέλα - Μη ενιαία (αλλά παραλλαγές όπως CIE Lab είναι πιο κοντά στο Munsell) - το XY διάγραμμα δεν δείχνει φωτεινότητα

Pros and Cons CIE Lab + Αντιληπτικά ομοιόμορφο + Βασίζεται στα ψυχολογικά χρώματα (y-β, r-g, w-β)           - Όχι καλή απεικόνιση των χρωμάτων στο χώρο - Πολύ δύσκολο να καθορίσετε τα χρώματα αν δεν είστε εξοικειωμένοι με το χώρο - Χρησιμοποιείται κυρίως ως ενδιάμεσος χώρος για τη μετατροπή μεταξύ RGB και CMYK

Interpolation/Παρεμβολή Χρειάζεται για: Gouraud shading antialiasing Σύνθεση εικόνων σε fade-in, fade-out Τα αποτελέσματα εξαρτώνται από το μοντέλο: σε RGB: red = (1, 0, 0), green = (0, 1, 0) midpoint = (0.5, 0.5, 0) σε HSV: red = (0º, 1, 1); green = (120º, 1, 1) midpoint = (60º, 1, 1)

χρώματα για ευκολία στη χρήση / ανάγνωσης / Προβολή Μην χρησιμοποιείτε περισσότερα χρώματα από το είναι απαραίτητο Διασφαλίστε αντίθεση των χρωμάτων μεταξύ κειμένου και φόντου Όταν όλοι οι άλλοι παράγοντες είναι ίσοι, οι τομείς κορεσμένων χρωμάτων θα τραβήξουν την προσοχή Μην χρησιμοποιείτε πολύ κορεσμένα χρώματα στο φόντο Μεγάλες περιοχές με έντονο χρώμα μπορεί να οδηγήσουν σε κούραση των ματιών Χρησιμοποιήστε χρώματα που έχουν μεγαλύτερη αντίθεση με το φόντο για τα πιο σημαντικά στοιχεία Εάν χρησιμοποιείτε πολλά χρώματα στο προσκήνιο, ένα ουδέτερο χρώμα είναι καλύτερο για φόντο Η Μπλε-οικογένεια χρωμάτων έχει την τάση να υποχωρεί, ενώ η κόκκινο-οικογένεια προβάλει For most people blue recede and red comes forward, but for a few the opposite is true.

http://www.worsfold98.freeserve.co.uk/ --meaningless color menus: also, no contrast on some of them (?) --Bad Bad background—distracting. Why: saturation, pattern (fuzziness good—would be good if not so saturation and not so varied high contrast --multicolored type –virtually never a good idea --stoplight is a link to search engines: colors not used for their regular meanings --no theme or rationale to colors chosen (?) --I think theme was diversity: because something is lost in b& w. although it’s actually easier to use…

--background highly saturated--hard to read bk text even though there is value contrast. --When txt turns to bright blue even harder due to simultaneous contrast effects. --Ironically, it’s a site judging other Web site’s effectiveness!]