Farbmodelle RGB. Medien- Technik. Versagt bei gesättigten Cyan-Tönen: Farbmisch-Experiment nach Newton

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Adolph Kästner
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1 RGB Versagt bei gesättigten Cyan-Tönen: + - Farbmisch-Experiment nach Newton

2 RGB G R G R G B B R B Grundfarben RGB Mischfarben. Ordnung Komplementärfarbe: Differenz einer Farbe zu Weiß

3 RGB ½*Grün+½*Gelb: ½(G+R+G) 27R+G G G R G G0 Grundfarben, Mischfarben. und 2. Ordnung Auf dem Farbkreis nur gesättigte Farben.

4 RGB Ungesättigte Farbe hat Weißanteil Aufhellen einer Farbe durch Beimischung der Komplementärfarbe B0, G0 Sättigung Weiß-Anteil + B, G Cyan

5 RGB Schwarz Rot Helles Gelbgrün Weißpunkt Schwarzpunkt Unbuntgerade

6 RGB Ist dieser Farbverlauf linear? Out Out max In In max Die Gammakurve γ Kopp: Bildverarbeitung interaktiv 0 Beispiel: In max, Out γ 2, Out / 4 6 max

7 RGB Ist dieser Farbverlauf linear? Out Out max In In max Die Gammakurve γ Kopp: Bildverarbeitung interaktiv 0 Beispiel: In max γ 2 Out : Out / 2 max 27 2 *0,7 79

8 Linienmuster abwechselnd Weiss / Schwarz ergibt 50 Prozent! RGB Monitor-Gamma bestimmen! Graufläche variieren, bis visuelle Gleichheit Out In max / Out max In-Wert, um 50 % Ausgabe zu erzielen 2 Out In In max / 2 max In ln γ ln 2 In ln 2 γ In/ 2 ln In max In In γ / 2 max / 2 max γ

9 RGB Monitor-Gamma: 2.2 Fernsehtechnik: Gamma-Korrektur in Kamera Gamma /2.2 0,45 oder 0,52. Fernseher mit Gamma 2.2 bildet dann linear ab. ftp://ftp.uu.net/graphics/png/images/suite/gamma.png RGB (27,27,27) Tastatur: 27 Graues Fernsehbild Mal- Programm Video- Grabber Digitalisierung Bitmap Bitmap RGB (80,80,80) Bildprogramm

10 Gamma Gamma-Korrektur in der Bildbearbeitung Aufhellen der Mitteltöne Gamma < Beispiel: Mittlerer Ton 27 soll 50 % heller werden: Out 3 4 γ γ 2 0,4 In

11 Gamma Gamma-Korrektur in der Bildbearbeitung Bilbearbeitungsprogramme rechnen meist anders! New γ Old 3 4 γ 2 γ 0,4

12 RGB Gamma-Wert des menschlichen Auges 0,3-0,5 für bessere Unterscheidung dunkler Töne L * Y n Y Y n 6 Y Y n 3 Weißpunkt 6 Helligkeitsemfpindung nach CIE < Wahrnehmbarkeitsgrenze Schwarz

13 Subtraktive Farbmischung Entstehung der Körperfarben Absorption der Komplementärfarbe

14 Cyan Magenta Yellow BlacK Subtraktive Farbmischung: Absorption der Komplementärfarbe Drucktechnik: Farbraster nebeneinander Schwarz hinzu, um: echtes Schwarz zu erhalten Grautöne mit wenig Druckfarbe zu erzielen

15 Y M C S S S B G R Umrechnung RGB - CMY CMY-Schwarz B G R W W W Y M C RGB-Weiß

16 SA SA Y SA M SA C K Y M C Umrechnung 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: B G R CMY Schwarzanteil: SA K Y M C

17 Visualisierung CMYK Merke: Dunkle Partien nehmen viel Farbe auf! Cyan Magenta Yellow Black

18 HSI Hue (Farbton) Saturation (Sättigung) Intensity (Intensität) Grün 20 Rot 0 Blau 240 ZylinderachseUnbuntgerade

19 Umrechnung RGB - HSI Idee: Grün 20 Rot 0 RGB-Unbunt-Gerade und HSI-Unbuntgerade in Deckung bringen Blau 240 Damit kann man Punkte im HSI-Raum mit kartesischen Koordinaten angeben

20 Umrechnung RGB - HSI Idee: Übergang zu Zylinderkordinaten (H,S,I): ( ) 3 / arctan I I M M S M M H + Umkehrung: 2 * I M M B G R mit ( ) ( ) 3 cos sin 2 I I H S M H S M S. Kopp, Herbert: Bildverarbeitung interaktiv Zu jedem RGB-Wert gibt es einen HSI-Wert, umgekehrt nicht.

21 Hue Farbton analog HSI [0..360] Saturation Sättigung(ungesättigtweiß) [0..] Value Dominante Farbe [0..] (HSV) Helligkeit von Rot, Grün, Blau identisch Umrechnung RGB -> HSV. Bestimme Weiß-Anteil W min(r,g,b) 2. (R,G,B ) : (R-W,G-W,B-W) hat nur noch 2 Farbwerte <> 0 3. Sei B 0: Huewert liegt zwischen R und G: H G *20/(R +G ) Sei R 0: Huewert liegt zwischen G und B: HB *20/(G +B )+20 Sei G 0: Hue-Wert liegt zwischen B und R: HR *20/(R +B ) S (max(r,g,b) - W )/max(r,g,b) 5. V max(r,g,b).

Zur Unterscheidung BBlau, und B Brightness nennen wir B 00 Brightness Hue Saturation Brightness (HSB) Helligkeit von Rot, Grün, Blau identisch Farbton analog HSI [0..360] Sättigung(ungesättigtweiß) [0.

22 Zur Unterscheidung BBlau, und B Brightness nennen wir B 00 Brightness Hue Saturation Brightness (HSB) Helligkeit von Rot, Grün, Blau identisch Farbton analog HSI [0..360] Sättigung(ungesättigtweiß) [0..00 %] Helligkeit der dominanten Farbe [0..00 %] Umrechnung RGB -> HSB. Bestimme Weiß-Anteil W min(r,g,b) 2. S (Max(R,G,B)-W)/Max(R,G,B)*00 max B 00 ( R, G, B) * 00 H G *60 R In diesem Sechstel ist R>G und B0 H B 20 + *60 G H R 20 60* G Neue Folie

23 Hue Saturation Brightness (HSB) H max Zusammengefasste Formel: 60( G B), R > ( R, G, B) min( R, G, B) 60( B R) max( R, G, B) min( R, G, B) 60( R G) max( R, G, B) min( R, G, B) G, B, G >, B > R, B R, G Übereinstimmung im. Sechstel, weil dort gilt: BW, min(r,g,b)w, max(r,g,b)r

24 Y Helligkeit(0..) U Farbdifferenz Rot V Farbdifferenz Blau Variante von HSB Fernsehtechnik YC R C B Helligkeit von Rot, Grün, Blau physiologisch Y 0.59G R + 0.B V (R Y)/.4 U (B Y)/2.03 Y heißt Luminanz VR-Y Verzerrung zum Oval UB-Y Prinzip: Winkel durch 2 senkrechte Vektoren definieren

25 C ommision I International de l E clairage Definiert alle wahrnehmbaren Farbwerte R 700,0 nm G 546, nm B 435,8 nm Normspektrum (Reihenmessungen) XYZ00 Ideales Weiß Virtuelle Primärvalenzen X,Y,Z

26 C ommision I International de l E clairage Setze: x X y X z X x + X + Y Y + Y Z + Y y + + Z + Z + Z z Der xyz-farbwert lässt sich durch 2 Werte repräsentieren, da der dritte durch x+y+z berechnet werden kann. CIE (93): x,y für den Farbort. Angabe der Helligkeit: Y CIE xyy-wert xyy-werte sind messtechnisch zu bestimmen Spektral-Fotometer oder 3-Farben-Colorimeter

mit den Farben A,B,C erzeugen alle Farbtöne im Innern

27 C ommision I International de l E clairage Schuhsohle WeißpunkT D Kelvin ABC: Drei Primärstrahler mit den Farben A,B,C erzeugen alle Farbtöne im Innern des Dreiecks A B C Schlicht, H.J.: Bildverarbeitung digital

28 C ommision I International de l E clairage Gammutwarnung RGB-Farbraum Gammut eines Monitors

29 CIEuv Nachteile des CIE-XY Farbraums. Ungleiche Farbabstände: Grün-Bereich hat große Fläche, Ront-Bereich und Blaubereich kleiner McAdams-Ellipsen gleichfarbige Bereiche CIE Luv Durch lineare Verzerrung wird aus x,y u,v Aus Y wird die Helligkeit berechnet: L * 6 Y Y n 3 6

30 CIELab CIE L*a*b* a * b 3 * Y L 6 6 Y n 3 3 X Y 500 Xn Y n * 200 Y Y 3 Z n Z n 3 Virtuelles Rot Virtuelles Blau [ X, Y, Z ] n n Mattweißer Körper n

31 CIELab Farbtonwinkel: Buntheit: * 2 2 C ab ( a * + b* ) h ab b* arctan a * Farbdifferenz: * E ab L *2 + a *2 + b *2 RAL 000 Grünbeige L* +76,0 a* -00,56 b* +26,69 (R,G,B) (24,99,48)

32 Diverse Umrechnungsformeln RGB nach ITU Rec. 709 CIE-XYZ International Television Union (HDTV) S M P T E European Broadcasting Union Umrechnung RGB Rec. 709 nach RGB SMPTE 240M Umrechnung EBU 323 nach Rec. 709

33 Weitere Farbkugel von Philipp Otto Runge Johann Heinrich Lambert James Clerk Maxwell Quelle:

34 Weitere Douglas McAdams Walter S. Stiles Quelle:

35 Weitere Rot Gelb Grün Blau Purpur Albert Henry Munsell Munsell Book of Colours Quelle:

36 Original von PhotoCD 256 Farben optimiert Fehlfarben markiert

37 Vorlesung Medientechnik WS 999/2000 Dr. Manfred Jackel Studiengang Computervisualistik Institut für Informatik Universität Koblenz-Landau Rheinau Koblenz Manfred Jackel WWW: mtech.uni-koblenz.de Literatur zu diesem Kapitel Hyperlinks zu diesem Kapitel Grafik-Quellen

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