Multimediatechnik / Video

Transkript

1 Multimediatechnik / Video Licht und Farbe Inhalt Was ist Farbe? Lichtwellen Farbspektrum Farbmodelle

2 Licht und Farbe Licht = Elektromagnetische Welle Farbton = Wellenlänge/Frequenz nge/frequenz λ = c/f, c=300t km/s Helligkeit = Auslenkung (Amplitude/Energie) Wellen-Ausbreitung Wellenlänge nge λ,, Frequenz f, Ausbreitungsgeschw.. c c = λ f => λ = c/f, f= c/ λ c Luft = 300T m/s Einheiten: [λ]] = m, [f] = Hz (1/s, Schwingungen/Sek.), [c] = m/s Auslenkung Amplitude A / Energie E

3 Farbspektrum / Prisma Weißes es Licht = Farbmischung / Spektrum Brechungswinkel abhängig von Wellenlänge nge (Dispersion) Farbmischung Mischung aus Grundfarben Licht: additive Farbmischung (Summe= Summe= Weiss ) Rot, Grün, Blau (RGB) Druck: subtraktive Farbmischung (Summe= Summe= Schwarz ) Cyan,, Magenta, Yellow (CMY), Key (schwarz) -> > CMYK

4 Farbkreis/Komplementärfarben rfarben Summe zweier Farbwerte = grau / weiß Wie entsteht Weiß ß? Gleiche Anteile von R,G,B Welche Wellenlängen ngen hat R,G,B? Weißes es Licht: Spektrum aller Wellenlängen, ngen, nicht nur R,G,B

5 RGB Farbräume Cyan, Magenta, Yellow Alle Farbvektoren haben die gleiche Farbart, nur verschiedene Helligkeiten -> Darstellung als Dreieck möglich (2D statt 3D) Spektralfarbe aus RGB? Messung: Nicht alle Spektralfarben durch RGB darstellbar! ( Negative Rotwerte notwendig)

6 XYZ-Farbmodell Empirisch gemessene Farbmischung aus R,G,B Farbeindrücke = Farbvalenzen Mischen von RGB ergibt nicht alle Spektralfarben! (Negatives R) RGB > > XYZ Normierung x,y,z,, um positive Zahlen und Dreieck zu erhalten y = Luminanz / Helligkeit RGB XYZ CIE-Farbmodelle / Gamut Darstellbare Farben (Palette) Primärvalenzen rvalenzen R, G, B Dreieck im Farbdiagramm srgb Adobe RGB

7 CIE-Farbdiagramm Additive Farbmischung: Primärfarben rfarben R,G,B bzw. X,Y,Z X+Y+Z = 1 Y = Luminanz X,Y = Chrominanz (Farbheit) Weißpunkt Rand: Spektralfarben Purpurlinie: Blau/Rot Farbsättigung (Saturation( Saturation) Abstand vom Weißpunkt Farbformate Nutzung verschiedene Farbdarstellungen, die an die jeweilige Anwendung angepasst sind (Beispiel: Rot-Gr Grün-Blau/RGB, Helligkeit-Farbton/HSV Farbton/HSV) Jeweils Spezifikation von 3 Zahlenwerten, z.b. (0, 0, 255) Farbformate sind äquivalent und können k ineinander umgerechnet werden YUV : z.b. für f r Farbfernsehen, JPEG / Video-Codierung RGB: Additive Mischung (Summe=Weiss( Summe=Weiss) -> > Videotechnik CMYK: Subtraktive Mischung (Summe=Schwarz( Summe=Schwarz) -> > Drucktechnik HSV: Mischung aus Farbton, Sättigung, S Helligkeit (Hue,Sat( Hue,Sat., Value)

8 RGB-Farben 24 BitBit-Farbtabelle RGB RotRot-Grü Grün-Blau, RGB additive Farbmischung, (1,1,1)=weiß (1,1,1)=weiß rot grün blau

9 YUV - Farbformat Grauwert (Helligkeit) und 2 Farbdifferenzen (U, V) Farbfernsehen kompatibel zu SW-Fernsehen Haupt-Information im Helligkeitssignal (Y) Y U V YUV Farbformat Grauwert (Helligkeit) und 2 Farbdifferenzen (U, V) Y U, V meist verkleinert, da Sehsinn für f r Farbauflösung weniger empfindlich als für f r Helligkeitsauflösung sung Fast immer in der Videotechnik genutzt Bezeichnungen 4:2:2 oder 4:2:0 U V

10 HSV (HSB) Farbton (hue( hue), Sättigung S (saturation( saturation) ) und Helligkeit (value( value, brightness) Darstellbar als Kegel oder Zylinder Helligkeit V in Z-Richtung, Z 0 = schwarz, 1 = weiß Sättigung S als Entfernung von der Grau-Achse (Radius) Farbton H als Gradzahl im Farbkreis blau 240,, grün n 120 und rot 0 0 HSV Schnittansichten V = 0,0 V = 0,4 V = 0,7 V = 1,0

11 HSV (HSB) H S V CIE-LAB Ziel: gleicher Abstand zwischen gleichen Farben Basis: CIECIE-XYZ, alle alle Farben darstellbar L: Luminanz (Helligkeit), A: Achse Rot/Grü Rot/Grün, B: Achse Blau/Gelb H: Hue/Farbton: Hue/Farbton: Winkel, C: Chroma/Sä Chroma/Sättigung: ttigung: Abstand v. Graupunkt

12 CIE Farbton, SättigungS W-P: gleicher Farbton Wärmestrahlung / Farbtemperatur Farbtemperatur: wie erscheint ein idealer schwarzer KörperK rper bei der genannten Temperatur? Bis 2000 K: Infrarot, danach glühen Tageslicht: 6500K (Weisspunkt D65 ) Glühlampe: 3000K

13 Spektrum / Normlicht Spektrale Verteilung von Licht Kerze/Glühlampe A, Tageslicht D65 ( = 6500K ) Weißabgleich Unterschiedlicher Weißpunkt (Mischung RGB)