Farbmodelle. Erinnerung an Einführung: Farbsehen durch drei Arten von Zäpfchen. Alle Farbeindrücke simulierbar durch drei Farben

Transkript

1 Farbmodelle Erinnerung an Einführung: Farbsehen durch drei Arten von Zäpfchen Alle Farbeindrücke simulierbar durch drei Farben Oliver Deussen Farbmodelle 1

2 RGB-Farbmodell für additive Farbmischung (Bildschirm) Grundfarben: Rot, Grün, Blau werden in Anteilen [0..1] bzw. [0..254] gemischt Oliver Deussen Farbmodelle 2

3 darstellbar als Farbwürfel Draufsicht Schnitt Oliver Deussen Farbmodelle 3

4 CMY-Farbmodell für subtraktive Farbmischung (Drucker) Grundfarben: Cyan, Magenta, Gelb (Komplement zu Rot, Grün, Blau) Oliver Deussen Farbmodelle 4

5 es gilt: C M Y = R G B Oliver Deussen Farbmodelle 5

6 CMYK-Farbmodell reale Druckerfarben ergeben bei Subtraktion kein Schwarz für Drucker schwarz als eigene Farbe definieren K = min(c, M, Y ) C = C K M = M K Y = Y K (1) Oliver Deussen Farbmodelle 6

7 YIQ-Farbmodell Modell für Farbfernseher Problem: Kompatibilität zu bestehenden SW-Fernsehern schwarz subtrahieren (ähnlich wie bei Drucker) Farbinformation durch zwei Kanäle darstellbar (insgesamt wieder drei Kanäle, lineare Transformation also äquivalent) Y I Q = R G B Oliver Deussen Farbmodelle 7

8 HSV-Farbmodell bisher: hardwareorientierte Modelle Problem: wie Farben einstellen (am Rechner) Smith 1978: Orientierung an physiologischen Parametern: Farbwert (Hue) Sättigung (Saturation) Intensität (Value) wieder Mapping in den 3D-Raum: (diesmal nichtlinear, Hue: Winkel) Oliver Deussen Farbmodelle 8

9 Draufsicht Schnitt Oliver Deussen Farbmodelle 9

10 Blick von Diagonale auf HSV-Modell entspricht RGB-Würfel aber: Umrechnung erfordert Prozedur (nichtlinear) ähnlich: HLS-Modell Oliver Deussen Farbmodelle 10

11 CIE-Farbmodell weitergehendes Farbmodell vermeidet Schwächen von RGB- und CMY-Modell Vorgehen: Definition bestimmter Grundfarben (X,Y,Z) warum? Oliver Deussen Farbmodelle 11

12 Mischungsfunktion für feste Farbwerte R,G,B zur Darstellung einer Spektralfarbe: 0.4 b l r l g l Tristimulus values nm r l nm nm Wavelength l (nm) l Anteile von Rot (580 nm) r λ, Grün (545 nm) g λ und Blau (440) b λ, um Spektralfarbe zu erhalten Problem: negativer Anteil von r λ Oliver Deussen Farbmodelle 12

13 man kann nicht alle Farben durch additive Mischung der drei Grundfarben R,G,B erhalten Standardprimitive ( Farbwerten) X, Y, Z Value z x y x Wavelength, λ = (nm) λ Oliver Deussen Farbmodelle 13

14 mit Farbanteilsfunktionen x, y, z können X, Y, Z zu allen Farben über Addition kombiniert werden x, y, z sind Linearkombinationen von r λ, g λ, b λ RGB kann linear in CIE umgeformt werden (bei Rücktransformation evtl. negative Werte für Rot) Abbildung einer Spektralverteilung P (λ) in CIE (k: Konstante) X = k Y = k Z = k P (λ) x(λ) dλ, P (λ) y(λ) dλ, P (λ) z(λ) dλ Oliver Deussen Farbmodelle 14

15 Farbdefinition: C = XX + Y Y + ZZ letzter Schritt: Definiere Chromatizitätswerte x, y, z x, y, z hängen nicht von Energie ab x = X X + Y + Z y = Y X + Y + Z z = Z X + Y + Z x + y + z = 1 Werte x, y, z liegen auf der Ebene X + Y + Z = 1 Oliver Deussen Farbmodelle 15

16 Y y Green 560 Z X Yellow 580 Cyan Blue Red Purple x (sichtbare Farben) CIE-Chromazitätsdiagramm Oliver Deussen Farbmodelle 16

17 Farben des Chromazitätsdiagramms: Oliver Deussen Farbmodelle 17

18 Anwendungen des CIE - Diagramms y B A 580 D C F E G x A und B haben dieselbe dominante Wellenlänge D und E sind komplementär Oliver Deussen Farbmodelle 18

19 Farbmischung: y I J K x alle Farben auf der Strecke I J kann man durch Mischen der Farben I und J erhalten Oliver Deussen Farbmodelle 19

20 Mit RGB darstellbare Farben: Oliver Deussen Farbmodelle 20

21 auf Monitor/Drucker darstellbare Farbbereich ist kleiner als der im CIE-Farbraum bsz. sichtbare Bereich Drucktechnik: Vier-/Fünffarbendruck Zusammenfassung RGB, CMY, CMYK, YIQ: Hardwarenahe Farbmodelle HSV, HLS: zum Spezifizieren von Farben gedacht CIE: erweitertes Farbmodell, mit eigenen Grundfarben Oliver Deussen Farbmodelle 21

22 Aber Farbsehen ist mehr... Bild: John M. Cann Oliver Deussen Farbmodelle 22

23 wir sehen auch relativ bzgl. Farbe: Bild: Joseph Albers Oliver Deussen Farbmodelle 23

24 Farbkontrast durch Hintergrund: Bild: Maureen Stone Oliver Deussen Farbmodelle 24

25 Farbkontrast durch räumliche Abfolge: aus: Foundations of vision Oliver Deussen Farbmodelle 25