Farbe. Farbverarbeitung, Bildmanagement, Content Based Retrieval. FHTW Berlin Medieninformatik Doz. Herzog

Transkript

1 Farbe Farbverarbeitung, Bildmanagement, Content Based Retrieval FHTW Berlin Medieninformatik Doz. Herzog

2 AGENDA Farbverarbeitung Quantisierung, Wahrnehmung, Mischung, Farbräume, Farbmanagement, Farbenlehre Bildmanagement Database Publishing Mediendatenbanken Content Based Retrieval Bildressource Internet Agenda Seite 2 Seite

3 Farbverarbeitung Quantisierung, Wahrnehmung, Mischung, Farbräume, Farbmanagement, Farbenlehre FHTW Berlin Medieninformatik Doz. Herzog

4 Quantisierung von Farbfotos Foto mit Millionen Farben Farbwertverteilung Farbverarbeitung Quantisierung Seite Seite 4

5 Speicherung von Farbbildern 256 Graustufen = 8 bit pro Pixel Farben = 8 bit pro Pixel Farben = 15bit pro Pixel ,7 Mio Farben = 24bit pro Pixel Farbverarbeitung Quantisierung Seite Seite 5

6 Was ist Licht? Kurzwelliges Licht => Blau Mittelwelliges Licht => Grün Langwelliges Licht => Rot Farbverarbeitung Wahrnehmung Seite Seite 6

7 Farbtemperatur von Lichtquellen Lichtquelle Glühbirne 60 W Weiße Leuchtstoffröhre Lichtquelle K Sonnenlicht im Sommer K Blaue Leuchtschicht einer Kathodenstrahlröhre Farbtemperatur Farbtemperatur K K CIE Illuminante A K CIE Illuminante D K CIE Illuminante C K Farbverarbeitung Wahrnehmung Seite Seite 7

8 Was ist Farbe? Farbe ist ein besonders komplexes Phänomen, das durch drei Hauptkomponenten bestimmt wird: die Lichtquelle, ein Objekt und den menschlichen Betrachter. Die Farben, die wir sehen, basieren auf der Menge und der Art des Lichtes, das von einem farbigen Objekt reflektiert wird. Farbverarbeitung Wahrnehmung Seite Seite 8

9 Farbwahrnehmung 128 verschiedene Farbtöne (Hues) 130 verschiedene Farbsättigungen (Saturation levels) Zwischen 16 (im blauen Bereich) und 26 (im gelben Bereich) verschiedene Helligkeitswerte (Luminance Values) Die Anzahl wahrnehmbarer Farben ist also auf ca beschränkt. Farbverarbeitung Wahrnehmung Seite Seite 9

10 Additive Farbmischung Rot + Grün = Gelb Blau + Rot = Magenta Blau + Grün = Cyan Rot + Grün + Blau = Weiß Farbverarbeitung Mischung Seite Seite 10

11 Subtraktive Farbmischung Farbverarbeitung Mischung Seite Seite 11

12 Additive und subtraktive Farbmischung Farben werden auf verschiedene Arten wahrgenommen: Originalobjekt Computermonitor Bedrucktes Papier Beim RGB-Verfahren wird die erforderliche Farbe durch Mischen der additiven Primärfarben erzeugt und z.b. von einem Computermonitor ausgesendet. Anders als beim Monitor emittiert Papier das Licht nicht, sondern reflektiert die Prozeßfarben oder subtraktiven Primärfarben. Farbverarbeitung Mischung Seite Seite 12

13 Vorgemischte Farben (Sonderfarben) PANTONE HKS EUROSCALE TRUMATCH FOCOLTONE.. Farbverarbeitung Mischung Seite Seite 13

14 Farbräume Farbverarbeitung Farbräume Seite Seite 14

15 Farbräume RGB-Farbenraum Fotografie CMYK-Bereich Das Wahrnehmungsvermögen des Auges ist momentan von keinem Gerät zu übertreffen. Verschiedene Geräte stellen Farben unterschiedlich dar. Mit Dias (Foto) können noch am meisten Farben dargestellt werden. Bildschirme arbeiten auf der Basis des RGB- Farbenraumes. Drucker benutzen den CMYK-Bereich. Scanner und (Digital)Kameras benutzen prinzipiell den RGB-Farbenraum, weisen aber eigene Charakteristika auf. Ein weiterer Parameter ist die Farbtemperatur (in Grad Kelvin). Tages- und Kunstlicht, aber auch Morgen- oder Abendrot strahlen unterschiedlich. Farbverarbeitung Farbräume Seite Seite 15

16 CIE Farbräume Weder RGB noch CMYK beschreiben Farbe in einem ausreichend genauen Format, das eine Portierung zwischen den Systemen und Anwendungen möglich macht. Eine alternative Farbraumentwicklung war notwendig: Internationale Kommission für Farbmetrik CIE (Commission International de l Eclaige) Basiert auf mathematischen Modellen zur Farbmischung und Konvertierung von Farbräumen Zweidimensionales Modell seit 1931 Wurde 1976 in das dreidimensionale L*a*b Modell erweitert Farbverarbeitung Farbräume Seite Seite 16

17 CIE LAB Farbverarbeitung Farbräume Seite Seite 17

18 Seite Seite 18

19 Farbmanagement Ziel des Farbmanagement ist die geräteübergreifende farbmetrische Kalibrierung der unterschiedlichen Geräte. Farbverarbeitung Farbmanagement Seite Seite 19

20 Farbraumunterschiede Die Ein- und Ausgabegeräte haben unterschiedliche Farbräume und können darin technisch bedingt nicht alle Farben darstellen. Farbverarbeitung Farbmanagement Seite Seite 20

21 ICC-Profile Plattformübergreifendes Geräteprofil-Format: Spezifiziert durch das ICC (International Color Consortium) Eingabeprofile (Referenz über IT.8 Vorlage) Monitorprofile (über Farbdensitometer) Ausgabeprofile (über Farbdensitometer) Farbverarbeitung Farbmanagement Seite Seite 21

22 Geräteprofilanpassung Die Anpassung der Profile erfolgt mathematisch linear anhand einer Tabelle (Rendering Intent) und wird meist über den neutralen CIE-LAB Farbraum realisiert. Farbverarbeitung Farbmanagement Seite Seite 22

23 Farbmanagement-Systeme Idealerweise wird die Profilumrechnung und Farbraumkonvertierung auf Betriebssystemebene gelöst. Farbverarbeitung Farbmanagement Seite Seite 23

24 Farbmanagement-Systeme Die Vorteile eines vom Betriebssystem bereitgestellten Farbmanagements kommen vor allem den Anwendern zugute, die mit den gleichen Bildern in verschiedenen Anwendungen arbeiten und auf verschiedenen Medien ausgeben. Farbverarbeitung Farbmanagement Seite Seite 24

25 Scannerprofile Ein Scanner wird mithilfe von Referenzvorlagen auf Farbabweichungen untersucht. Aus diesen Angaben wird dann das individuelle Scannerprofil erzeugt. Farbverarbeitung Farbmanagement Seite Seite 25

26 Densitometrie Die Erstellung von professionellen Ausgabeprofilen oder Monitorprofilen wird mit einem Gerät zur Farbmessung erreicht. Dabei werden Referenzdateien unkalibriert ausgegeben und die Farbwerte werden mit dem Densitometer eingemessen. Aus den Abweichungen läßt sich das Geräteprofil erzeugen. Farbverarbeitung Farbmanagement Seite Seite 26

27 Seite Seite 27

28 Densitometrie Auch Farbabweichungen von Monitoren lassen sich mit Densitometern messen. Dazu wird der Meßkopf direkt auf der Bildschirmoberfläche platziert und sämtliches Umgebungslicht vermieden. Ein spezielles Computerprogramm steuert die Bildschirmausgabe und den Meßvorgang. Farbverarbeitung Farbmanagement Seite Seite 28

29 Fehlerpotential Die Problemfelder bei der Kalibrierung von Ein- und Ausgabegeräten sind vielfältig: Änderungen in den Monitoreinstellungen (Auflösung, Helligkeit, Kontrast) Phosphorwerte bei Monitoren Alterungserscheinungen bei Bildröhren Abweichungen bei der Papierqualität Abweichungen der Farbqualität oder -zusammensetzung bei Druckern Falsche Einrichtung des Farbmanagements Keine exakte Übereinstimmung der IT8-Vorlage mit den Referenzdaten Alterung von Scannerlampen... Farbverarbeitung Farbmanagement Seite Seite 29

30 Farbseparation Farbverarbeitung Farbseparation Seite Seite 30

31 Moiré-Effekt Farbverarbeitung Farbseparation Seite Seite 31

32 Raster beim Drucken Farbverarbeitung Farbseparation Seite Seite 32

33 UCR (Under Color Removal) Dunkle Farben sind häufig aus mehreren Farben (CMY ) zusammengesetzt. Beim Druck entsteht unerwünscht dicker Farbauftrag, der auch schlechter trocknet. UCR wandelt die dunklen CMY-Anteile in Schwarz. Quelle: Wikipedia, Andreas-Martin Selignow Farbverarbeitung Farbseparation Seite Seite 33

34 GCR (Grey Component Replacement) Erweiterung des UCR-Verfahrens auf Mitteltöne CMY-Mischungen werden wenn möglich durch Grautöne ersetzt. Quelle: Wikipedia, Andreas-Martin Selignow Farbverarbeitung Farbseparation Seite Seite 34

35 Über- und Unterfüllen Beim Drucken treten oft Paßprobleme an Farbgrenzstellen auf (unpräzise Papierführung, Dehnen von Papier, Abweichungen beim Farbauftrag,..). Diesem Problem wird durch»trapping«entgegengesteuert. Farbverarbeitung Farbseparation Seite Seite 35

36 Farbenlehre (nach Falk Höhn, FH Hannover) Die Lehre vom Farbreiz, die Lehre vom Farbensehen mit Kontrastfarben und Farbenfehlsichtigkeit, die Farbmetrik und Farbmessung und die Lehre vom Sinneserlebnis Farbe und seinen Wirkungen (Farbästhetik, Farbklima, Farbharmonie). Der Kupferstecher J. C. Le Blon hatte 1730 bemerkt, daß bereits drei Grundfarben (Trichromasie) zur Wiedergabe aller Farben ausreichen. Auf T. Young (1802) geht die Lehre von den drei (bei ihm physiologisch verstandenen) Grundempfindungen zurück, die durch H. von Helmholtz (Handbuch der physiologischen Optik, ) weiterentwickelt wurde. Harald Küppers entwickelte Anfang bis Mitte der 1970er Jahre die moderne Farbenlehre aus 8 Grundfarben (Buntartensechseck). Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 36

37 Farbharmonien Kombination von Kalten Farbtönen Warmen Farbtönen Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 37

38 Farbharmonien Kombination von Benachbarten Farbtönen Bunt/Unbunt Farbtönen Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 38

39 Farbkontraste Komplementärkontrast - Verwendung von Komplementärfarben - also Farben, die sich im Farbsechseck gegenüber stehen und sich zu unbunt ergänzen Warm-Kalt-Kontrast - Verwendung von warmen und kalten Farben Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 39

40 Farbkontraste Unbunt-Bunt-Kontrast - Verwendung von bunten und unbunten Farben Hell-Dunkel-Kontrast - Verwendung von Vollfarben und ihren aufgehellten Farbtönen Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 40

41 Farbkontraste Qualitätskontrast - Verwendung von reinen gesättigten und trüben ungesättigten Farben Quantitätskontrast - Verwendung von großen Farbflächen und kleinen Farbelementen Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 41

42 Farbklänge Farbdreiklang Farbvierklang Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 42

43 Farbwirkung Helle Farben Helle Farben wirken leicht und freundlich. Sie vermitteln einen Eindruck von Weite, von viel Raum oder auch von Leere. Sie wirken stimmungsaufhellend und belebend. Helle Farben treten in den Hintergrund. Deshalb eignen sie sich auch besonders gut als Hintergrundfarben für Texte und Bilder. Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 43

44 Farbwirkung Dunkle Farben Dunkle Farben wirken düster. Dunkle Farben vermitteln Schwere. Sie wirken düster, bedrückend und einengend, können aber auch Geborgenheit vermitteln. Dunkle Farben heben sich hervor. Deshalb ist dunkle Schrift auf hellem Grund besonders gut lesbar. Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 44

45 Farbwirkung Reine, gesättigte Farbtöne Gesättigte Farbtöne wirken dominant. Sie können deshalb auch laut und aufdringlich wirken. Diese Farbtöne haben eine starke Leuchtkraft, mit der sie sich gegenseitig Konkurrenz machen. Man verwendet sie am besten in kleinen Mengen und/oder in Zusammenhang mit ungesättigten oder unbunten Farbtönen. Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 45

46 Farbwirkung Entsättigte Farbtöne Entsättigte Farbtöne wirken zurückhaltend. Entsättigte Farbtöne sind solche, die mit einer unbunten Farbe vermischt (im Fachausdruck "gebrochen") wurden. Sie büßen dabei ihre Leuchtkraft ein. Entsättigte Farbtöne wirken gedämpft, wie hinter einem Grauschleier. Sie sind völlig unaufdringlich und vermitteln den Eindruck von vornehmer Zurückhaltung. Sie wirken sanft und schmeichelnd und werden deshalb auch gern im Modebereich benutzt, wo sie auch als "Puderfarben" bezeichnet werden. Entsättigte Farbtöne werden auch zur Darstellung von Perspektiven verwendet. Sie lassen die Bildteile, die im Hintergrund liegen, weiter entfernt erscheinen. Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 46

47 Farbwirkung Zarte Farben Zarte Farben vermitteln den Eindruck von Empfindlichkeit. Zarte Pastelltöne wirken zerbrechlich wie Porzellan. Sie eignen sich gut als Hintergrundfarben oder um zarte, empfindliche Sachverhalte zu unterstreichen. Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 47

48 Farbwirkung Warme Farben Warme Farben schaffen Nähe. Sie schaffen eine persönliche, gemütliche und anheimelnde Atmosphäre. Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 48

49 Farbwirkung Kalte Farben Kalte Farben schaffen Distanz. Sie schaffen eine kühle, unpersönliche Atmosphäre und vermitteln den Eindruck von Sachlichkeit und Funktionalität.. Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 49

50 Farbwirkung Einzelne Farben Einzelne Farben schaffen Ordnung und Übersicht. Gezielt eingesetzte einzelne Farben wirken ordnend und strukturierend. Mit ihnen lassen sich Sachverhalte zusammenfassen und Gegensätze herausarbeiten. Wichtig ist dabei, daß die Farben aufeinander abgestimmt sind und daß sie sich klar voneinander unterscheiden. Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 50

51 Farbwirkung Viele Farben Viele Farben verwirren. Viele verschiedene Farben, die in keiner erkennbaren Ordnung zueinander stehen, schaffen Unruhe und Verwirrung. Sie lösen damit unangenehme Emotionen beim Betrachter aus. Farbverarbeitung Farbenlehre Seite Seite 51

52 Bildmanagement Database Publishing Mediendatenbanken Content Based Retrieval Bildressource Internet FHTW Berlin Medieninformatik Doz. Herzog

53 Mediendatenbanken Finden statt suchen! Produkte zur Medien-Katalogisierung/Archivierung Canto Cumulus, Extensis Portfolio, pixafe, Photo Mechanic Adobe Photoshop Lightroom Apple iphoto, Aperture, Google Picasa ImageSorter Fotostation, ACD See, BlueBox iview, imatch, Qpict, Pictomio, HiDA Spezialisierte Anwendungen (Museum, Chemie, Medizin,...) Bildmanagement Mediendatenbanken Seite Seite 53

54 Bildmanagement Mediendatenbanken Seite Seite 54

55 Bildmanagement Mediendatenbanken Seite Seite 55

56 Content Based Retrieval (CBR) Bildmanagement Retrieval Seite Seite 56

57 Content Based Image Retrieval (CBIR) Bildmanagement Retrieval Seite Seite 57

58 Beispiele für Distanzfunktionen / Ähnlichkeitsmaße Euklidische Distanz Minkowski-Distanz Kosinusmaß Seite Seite 58

59 Content Based Image Retrieval (CBIR) Quelle: Ingo Schmitt: Ähnlichkeitssuche in Multimedia-Datenbanken. Retrieval, Suchalgorithmen und Anfragebehandlung. Oldenbourg 9/2005 Bildmanagement Retrieval Seite Seite 59

60 MPEG-7 Format <AudioDescriptor hiedge=" " loedge="62.5" octaveresolution="1/0" xsi:type="audiospectrumbasistype"> <SeriesOfVector hopsize="pt10n1000f" totalnumofsamples="272" vectorsize="8"> <Raw mpeg7:dim="1 34 8"> </Raw> </SeriesOfVector> </AudioDescriptor> 60 Seite Seite

61 Content Based Image Retrieval (CBIR) Seite Seite 61

62 Medien-Logistik-Systeme Beispiel: OPAS-G Bildmanagement Mediendatenbanken Seite Seite 62

63 Struktur eines komplexen Medien-Logistik- Systems Beispiel OPAS-G Bildmanagement Mediendatenbanken Seite Seite 63

64 Bildressource Internet Kommerziell (Portal, Photodisc, Tony Stone u.a.) (Tauschbörse á US$ 0,50) (.de) Freie Quellen (stock.xchng, ca Fotos ) photo2.si.edu Bildmanagement Bildressource Internet Seite Seite 64

65 Zusammenfassung Repetitorium Farbverarbeitung Quantisierung, Wahrnehmung, Mischung, Farbräume, Farbmanagement, Farbenlehre Bildmanagement Database Publishing Mediendatenbanken Batchverarbeitung Bildressource Internet Agenda Seite 65 Seite

66 Links & Literatur The International Color Consortium (ICC) FAQ about Color (Charles A. Poynton) FAQ about Color Physics Schmitt/Thews: Die Physiologie des Menschen, Springer 2000 Nees: Formel, Farbe, Form. Computerästhetik für Medien und Design. Springer 1995 Hunt: The Reproduction of Color. Fountain Press 1987 Encarnçao/Straßer: Graphische Datenverarbeitung I, Oldenbourg 1996 Sources & Extensions Seite Seite 66

67 Literatur Taschenbuch Multimedia Henning, Peter, Fachbuchverlag Leipzig, 2. Auflage 2001 Das Grundgesetz der Farbenlehre Küppers, Harald, DuMont Köln 1993, 7. überarbeitete Auflage Harmonielehre der Farben. Theoretische Grundlagen der Farbgestaltung. Küppers, Harald, DuMont Köln 1999, 2. Auflage Buntes Management Bambey, Hartwig: In: c t 2001, Heft 6, Seite 290 ff. Sources & Extensions Seite Seite 67

68 Weiterführende Literatur Sources & Extensions Seite Seite 68

69 Noch eine Empfehlung: Sources & Extensions Seite Seite 69

70 Selbststudium Artikel (Lernplattform) Uli Plank: Farbe in der digitalen Kinematografie Seite Seite 70

71 Farbe Farbverarbeitung, Bildmanagement, Retrieval Vielen Dank für Ihr Interesse! FHTW Berlin Medieninformatik Doz. Herzog