Bài giảng Đồ họa hiện thực ảo - Bài 6: Mầu sắc trong đồ họa (Color model) - Lê Tấn Hùng

Bài 6:  
Mô hình mầu - color model  
Mầu sắc trong đồ họa –  
Color model  
„
„
Mô hình mầu là hệ thống có quy tắc cho việc tạo khoảng mầu từ tập các mầu  
cơ bản.  
Có 2 loại mô hình mầu là:  
„
Mầu thêm additive:  
Mầu bù subtractive:  
„
„
„
system’s color gamut  
Mỗi mô hình mầu có khoảng mầu hay gam mầu riêng gamut (range) của  
những mầu mà nó có thể hiển thị hay in.  
„
Mỗi mô hình mầu được giới hạn khoảng của phổ mầu nhìn được. Gam mầu  
hay khoảng còn được gọi là không gian mầu "color space". Ảnh hay đồ hoạ  
vector có thể nói: sử dụng không gian mầu RGM hay CMY hay bất cứ không  
gian mầu nào khác  
„
Một số ứng dụng đồ hoạ cho phép người dùng sử dụng nhiều mô hình mầu  
đồng thời để soạn thảo hay thể hiện đối tượng hình học. Ðiểm quan trọng là  
hiểu và để chọ đúng mô hình cần thiết cho công việc.  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
2
Mô hình mầu thêm  
Additive Model RGB  
Phép trộn mầu Colour Mixing  
„ Additive:  
Thomas Young (1801) 3 mầu cơ bản red,  
cấp  
„
CRT colour mixing  
LCD projectors  
„
Φ
Φ
+
=
=
„
„
Mầu trắng thu được khi kết hợp cả 3 mầu  
Sự thay đổi cường độ của các mầu thành phần  
sẽ tạo được giá trị mầu bất kỳ trong phổ mầu -  
-spectral hues  
λ
λ
λ
„ Subtractive:  
„
paints  
dyes  
„
Màn hình mầu sử dụng nguyên lý 3 mầu thêm  
„
Φ
Φ
Φ
λ
λ
λ
(c) SE/FIT/HUT 2002  
3
(c) SE/FIT/HUT 2002  
Mô hình mầu RGB (Red - Green - Blue) Đỏ - Lục - Lam  
Additive Color Model  
„ C = rR + gG + bB  
RGB Color Model  
e
„
relates easily to CRT operation  
easy to implement  
„
„ C = color or resulting light,  
„
Disadvantages  
„ (r,g,b) = color coordinates in range 0  
1, cường độ cả ánh sáng chiếu hay bộ  
3 giá trị kích thích tristimulus values  
RGB  
„
„
„
RGB values generally not transferable between devices (no standard  
`red’ phosphor)  
not perceptually (colours close together near white are  
distinguishable, but not true near black)  
not intuitive - eg where is skin colour?  
„ (R,G,B) = red, green, blue primary  
„
ứng dụng  
„
„
„
colors.  
CRT display  
transparency  
slide film  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
5
(c) SE/FIT/HUT 2002  
Subtractive color - Mầu bù  
Device Dependency  
CMY- (Cyan, Magenta, Yellow)  
„
„
Mô hình mầu CMY- xanh tím, Đỏ tươi, vàng  
„ This is a vector space with the basis  
vectors defined by the properties of  
the monitor phosphors.  
„ If the phosphors change the colour  
space changes.  
Mô hình mầu bù - Subtractive color models hiển  
thị ánh sáng và mầu sắc phản xạ từ mực in. Bổ  
xung thêm mực đồng nghĩa với ánh sáng phản xạ  
càng ít.  
Khi bề mặt không phủ mực thì ánh sáng phản xạ là  
ánh sáng trắng - white.  
Khi 3 mầu có cùng giá trị cho ra mầu xám. Khi  
các giá trị đạt max cho mầu đen  
Color = cC + mM + yY  
„
„
„
„ We cannot use RGB to universally  
define a colour.  
„ ⇒ we require a device independent  
RGB Space 1  
C
M
Y
1
R
G
B
   
colour space.  
   
= 1 −  
   
   
1
   
(c) SE/FIT/HUT 2002  
7
(c) SE/FIT/HUT 2002  
8
Mô hình mầu CMY- K  
„ Mô hình mở rộng của CMY ứng dụng trong máy in mầu. Giá  
trị đen bổ xung vào thay thế cho hàm lượng mầu bằng nhau  
của 3 mầu cơ bản.  
Mô hình mầu YIQ  
„
„
Mô hình mầu YIQ là mô hình mầu được ứng dụng trong truyền hình mầu  
băng tần rộng tại Mỹ, và do đó nó có mối quan hệ chặt chẽ với màn hình  
đồ hoạ màu raster.  
ăng truyền phát và tính tương thích  
ệu truyền sử dụng trong hệ thống  
mmittee).  
Sự biến đổi RGB thành YIQ được xác định theo công thức sau:  
Y
0.299 0.587  
0.114  
R
  
  
I
=
0.596 − 0.275 − 0.321  
G
  
  
B
  
Q
0.212 − 0.523 0.311  
„
Y is luminance, I & Q đại lượng về mầu sắc  
„
„
Note: Y is the same as CIE’s Y  
Result: backwards compatibility with B/W TV!  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
9
(c) SE/FIT/HUT 2002  
10  
The Munsell Color System  
„
„
Albert Henry Munsell, an American artist.  
Dựa trên tri giác cảm nhận, Rational way to describe color" sử dụng  
ký pháp mô tả thập phân đơn giản thay vào tên màu, ( he  
considered "foolish" and "misleading.")  
„
„
1898 with the creation of his color sphere, or tree  
A Color Notation, in 1905. Đĩa mầu chuẩn standard for colorimetry (the  
measuring of color).  
„ Value  
„
„
„
„
Munsell mô hình hó hệ thống như là quỹ đạo của các mức quay quanh  
phổ mầu.  
Trục của quỹ đạo là trục đen trắng tỉ lệ với đen là trục nam đen tai trục  
bắc (black as the south pole.)  
Ví dụ:  
Extending horizontally from the axis at each gray value is a gradation of  
Mô tả 10R, 5YR, 7.5PB, etc. denote particular hues, the notation N is used to denote the  
gray value at any point on the axis.  
color progressing from neutral gray to full saturation.  
With these three defining aspects, any of thousands of colors could be  
fully described. Munsell named these aspects, or qualities, Hue, Value,  
and Chroma  
5N mô tả mức độ xám: 2N a dark gray, and 7N a light gray.  
In Munsell's original system, 1N and 9N là 2 mầu đen và trắng, hiện tại 0 và 10 (white).  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
11  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
12  
Mô hình mầu HSV  
Yếu tố cảm nhận  
Biểu mầu - Chroma  
Chroma is the quality that distinguishes the  
difference from a pure hue to a gray shade.  
The chroma axis extends from the value axis  
at a right angle and the amount of chroma is  
noted after the value designation.  
7.5YR 7/12 indicates a yellow-red hue tending  
toward yellow with a value of 7 and a chroma  
of 12:  
However, chroma is not uniform for every hue  
at every value. Munsell saw that full chroma  
for individual hues might be achieved at very  
different places in the color sphere.  
„
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Hue - sắc mầu  
Saturation - độ bão hoà:  
Lightness - độ sáng:  
Brighitness (độ phát sáng).  
„
„
„
exp, the fullest chroma for hue 5RP (red-  
purple) is achieved at 5/26:  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
13  
15  
17  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
14  
Mô hình mầu HSV  
( Hue, Saturation, Value )  
HSV Color Space  
„
„
Mô hi`nh mầu RGB, CMY, YIQ được  
„ Không gian mầu trực quan  
Value  
định hướng cho phần cứng  
Saturation  
H = Hue  
HSV=HSB định hướng người
dựa trên cơ sở về trực giác về t
sắc độ và sắc thái mỹ thuật  
„ HSV, 1978 by Alvey Ray Smith  
Hue  
„
„
„
Hue: sắc độ 0-360  
Value-Brightness:(độ sáng) 0-1  
Saturation: Độ bão hoà 0-1  
„ odd and anti-intuitive when the  
strength of the colour of white is  
considered  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
Hue, Lightness, Saturation Model  
Mô hình thường được sử dụng trong kỹ  
Chuyển đổi HSV-RGB  
„
Khi S=0 H ko tham gia //
„
„
„ R = V;  
„ G = V;  
thuật đồ hoạ.  
Ưu điểm  
„
„
B = V;  
intuitive(trực giác): choose hue, vary  
„
Else//CHROMATIC case  
„
„
„
„
„
„
H = H/60;  
lightness, vary saturation  
I = Floor(H);// lấy giá trị nguyên  
F = H — I;  
„
Nhược điểm  
„
Chuyển đổi với RGB có sai số (cube stood  
on end) thay đổi trên trên các loại màn hình  
M = V*(1 — S);  
N = V*(l — S*F);  
K = V*(1—S*(1—F))  
khác nhau.  
„
không có cảm nhận đều  
if I = 0 then (R,G,B) = (V,K,M);  
If I = 1 then (R, G, B) = (N, V, M);  
if I = 2 then (R, G, B) = (M, V, K);  
if I = 3 then (R, G, B) = (M, N, V);  
if I = 4 then (R, G, B) = (K, M, V);  
if I= 5 then (R, G, B) = (V, M, N);  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
HSV (Hue, Saturation and Value),  
HLS (Hue, Luminance and Saturation)  
HSI (Hue, Saturation and Intensity)  
Nhược điểm RGB  
„
Kết quả thực nghiệm cho thấy rất nhiều những ánh sáng mẫu không thể  
tạo thành từ 3 thành phần mầu cơ cở với nguyên nhân do vỏ của võng mạc  
- retinal cortex.  
„
„
„
Với mầu Cyan: cường độ của ánh sáng 2 mầu green và blue kích thích  
cảm nhận mầu đỏ trong mắt ngăn không cho thu được mầu chính xác  
Cách duy nhất để thu được mầu này là loại bớt phần mầu đỏ bằng cách  
thêm ánh sáng đỏ vào mẫu ban đầu.  
Bằng cách thêm từ từ ánh sáng đỏ vào thu được (test + red) sẽ cho ra mầu  
đúng bằng (blue + green)  
„
„
C + rR = gG + bB <=> C = gG + bB - rR  
Vấn đề đặt ra là việc phức tạp trong phân tích mầu và chuyển đổi mầu với  
đại lượng âm của ánh sáng đỏ độc lập thiết bị.  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
19  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
20  
CIE stands for Comission Internationale de l'Eclairage  
Standard Sources & Standard Observer  
(International Commission on Illumination).  
The following CIE standard sources were defined in 1931:  
„
Commission thành lập 1913 tạo một điễn  
đàn quốc tế về tảo đổi ý tưởng và thông  
tin cũng như tập chuẩn - set st
những vấn đề liên quan đến án
Mô hình mầu CIE color phát triển trên cơ  
sở hoàn toàn độc lập thiết bị  
Dựa trên sự cảm nhận của của mắt người  
về mầu sắc.  
Yếu tố cơ bản của mô hình CIE định  
nghĩa trên chuẩn về nguồn sáng và chuẩn  
về người quan sát.  
„
Nguồn chuẩn - Standard Sources  
„
Source A tungsten-filament lamp with a color temperature of 2854K  
temperature of 4800K  
h a temperature of 6500K  
„
„
„
Nguồn B và C có thể thu từ nguồn A thông qua lọc từ phân bố phổ của nguồn A.  
„
Người quan sát chuẩn - Standard Observer  
CIE 1931 có 2 đặc tả cho chuẩn người quan sát và bổ xung năm 1964  
„
Standard observer là sự kết hợp cả nhóm nhỏ các cá thể (about 15-20) và là đại diện  
cho hệ quan sát mầu sắc của người thường-normal human color vision.  
„
Các đặc tả sử dụng kỹ thuật tương tự để để thu được những mầu có 3 giá trị kích  
thích tương đương với 3 kích thích tố RGB - RGB tristimulus value  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
21  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
22  
CIE  
CIE XYZ - Color Space  
„
CIE - Cambridge, England, 1931. với ý  
tưởng 3 đại lượng ánh sáng lights mầu X, Y,  
Z cùng phổ tương ứng:  
„ CIEXYZ: là mô hình CIE gốc sử dụng sơ đồ mầu  
được chấp nhận năm 1931.  
„
„
Mỗi sóng ánh sáng λ có thể cảm nhận được  
„ CIELUV: là mô hình thiết lập năm 1960 và bổ xung  
1976. mô hình thay đổi và mở rộng sơ đổ mầu gốc để  
hiệu chỉnh tính không đồng đều non-uniformity.  
„ CIELAB: Một cách tiếp cận khác và phát triển của  
Richard Hunter in 1942 địng nghĩa mầu theo 2 trục  
phân cực cho 2 mầu (a and b) và đại lượng thứ 3 là ánh  
sáng (L).  
bởi sự kết hợp của 3 đại lượng X,Y,Z  
Mô hình - là khối hình không gian 3D X,Y,Z  
gồm gamut của tất cả các mầu có thể cảm  
nhận được.  
Color = X’X + Y’Y + Z’Z  
XYZ tristimulus values thay thế cho 3 đại  
lượng truyền thống RGB  
„
„
„
Mầu được hiểu trên 2 thuật ngữ (Munsell's  
terms). mầu sắc và sắc độ  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
23  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
24  
CIE's 1931 xyY - The chromaticity  
CIE XYZ  
coordinates và chromaticity diagram  
„
„
Chuẩn CIE xác định 3 mầu giả thuyết  
hypothetical colors, X, Y, and Z làm cơ sở  
cho phép trộn mầu theo mô hình 3 thành  
phần kích thích - tristimulus model.  
Không gian mầu hình móng ngựa -  
horseshoe-shaped là kết hợp của không  
gian tọa độ 2D mầu-chromaticity x, y và  
độ sáng.  
„ CIE sử dụng 3 giá trị XYZ tristimulus để hình thành nên tập các  
giá trị về độ kết tủa mầu - chromaticity mô tả bằng xyz  
„ Ưu điểm của 3 loại mầu nguyên lý cơ bản là có thể sinh ra các  
mầu trên cơ sở tổng các đại lượng dương của mầu mới thành  
phần.  
„ Việc chuyển đổi từ không gian mầu 3D tọa độ (X,Y,Z) vào không  
gian 2D xác định bởi tọa độ (x,y),theo công thức dưới phân số  
của của tổng 3 thành phần cơ bản.  
„
„
λx = 700 nm; λy = 543.1 nm; λz = 435.8  
„ x = X/(X+Y+Z) , y = Y/(X+Y+Z) , z = Z/(X+Y+Z)  
nm  
„
x + y + z = 1  
Thành phần độ sáng hay độ chói được chỉ  
định chính bằng giá trị đại lượng Y trong  
tam kích tố tristimulus của mầu sắc.  
„ toạ độ z không được sử dụng  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
25  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
26  
28  
30  
Mô hìnhCIE xyY  
Ưu điểm  
Cung cấp  
„
Thang đo của Y xuất phát từ điểm trắng trên đường  
thẳng vuông góc với mặt phẳng x,y với giá trị từ 0  
to 100.  
„
„
Chuẩn chuyển đổi giá trị mầu mà độ bão hoà  
.  
„
„
Khỏang mầu lớn nhất khi Y=0
bằng CIE Illuminant C. Đây là
à đơn  
học có  
thể tính toán.  
Khi Y tăng mầu trở nên sáng hơn và khoảng mầu  
hay gam mầu giảm diện tích trên tọa độ x,y cũng  
giảm theo  
„
„
Định nghĩa tự nhiên về sắc thái tint và đơn giản  
hoá việc định lượng giá trị của thuộc tính này  
„
Tại điểm trên không gian với Y= 100 mầu có sác  
xám bạc và khoảng mầu ở đây là bé nhất.  
Cơ sở cho định nghĩa gam mầu (space) cho màn  
hình hay thiết bị hiển thị. Gam của màn hình  
RGB có thể mô tả bằng sơ đồ mầu CIE.  
ƒKhông sử dụng sơ đồ mầu xyY như là ánh xạ cho việc chỉ ra quan hệ giữa các  
mầu.  
„
„
Sự thay đổi mầu sắc của đối tượng có thể ánh xạ  
ƒSơ đồ là là không gian phẳng giới hạn bởi đường cong mà phép ánh xạ quan  
hệ mầu của không gian quan sát được bị vặn méo.  
ƒ Vid dụ: mầu không thuộc khoảng xanh lục sẽ thuộc phần đỏ hay tím.  
•X = x(Y/y) , Y = Y , Z = (1 - x - y)(Y/y)  
thành quỹ đạo trên sơ đồ CIE.  
Ví dụ maximum của blackbody spectrum cả đối  
tượng nung nóng cố thể biểu diễn trên sơ đồ  
mầu.  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
27  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
CIE-LUV  
CIE u,v Chromaticity Diagram:  
•Trong sơ đồ mỗi đoạn thẳng mô tả shábv
mầu sắc tương đồng với tỉ lệ bằng nhau.  
•Khoảng cách giữa 2 đầu của mỗi đoạn thẳng được  
cảm nhận là như nhau theo CIE 1931 2° standard  
observer.  
• Chiều dài đoạn thẳng là biến thiên và có thể rất  
lớn phụ thuộc vào vị trí cả chúng trên biểu đồ  
•Sự khác biệt giữa chiều dài của đoạn thẳng cũng  
chính là sự biến dạng méo giữa các phần của đồ  
thị.  
So sánh UCS vi s1931 diagram trước  
đó,khác biệt là sự kéo dài vùng mầu lam-đỏ  
blue-red của sơ đồ và sưh thay đổi vị trí của  
điểm chói trắng đẫn đến giảm trông thấy sự  
khác biệt của vùng mầu lục.  
„
Ty nhiên điều đó vẫn không thoả mãn cho  
đến năm1975,  
„
„
1976 CIE đưa ra sự sửa đổi của sơ đồ u,v  
thay bằng 2 giá trị mới (u',v') bằng cách  
nhân v với 1.5.  
Sơ đồ mới có dạng chuyển đổi.  
„
„
„
Để hiệu chỉnh điều đó, sơ đồ tỉ lệ mầu đồng dạng-uniform chromaticity scale (UCS)  
được đưa ra.  
Sơ đồ UCS sử dụng công thức toán để chuyển đổi giá trị XYZ hay tọa độ x,y thành 1  
„
u' = u  
v' = 1.5v.  
„
cặp các giá trị mới (u,v) biểu diễn 1 cách trực quan và chính xác mô hình 2 chiều  
1960, CIE chấp nhận loại UCS vày với tên 1960 CIE u,v Chromaticity Diagram:  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
29  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
CIE u’v’  
CIE LUV  
„
„
„
Ty không phải là toàn diện nhưng sơ đồ u',v' đưa ra sự đồng dạng tốt hơn hẳn so với  
„ Độ sáng Y được cho là không khác biệt với giá trị là cường độ là  
khoảng là 70 hay 75. Về con số sự khác biệt là 5 tuy chúng ta không phân biệt  
được sự khác biệt giữa giá trị thấp hay cao cũng như điểm nằm giữa.  
u,v.  
đoạn thẳng trong sơ đồ u',v' cũng có hình dạng giông như trong x,y nhưng quan sát  
cho thấy chúng gần như đồng dạng với nhau.  
Một điểm khác biệt tạo để tạo nên mô hình CIELUV là sự thay thang đo giá trị độ  
sáng Y bằng thang đo L*.  
„
Sử dụng công thức toán, giá trị Y chuyển thành giá trị khác xấp xỉ và đồng  
dạng để chỉ ra sự khác biệt 1 cách dễ dàng.  
„
„
Thang đo của Y là tỉ lệ đồng dạng của độ sáng với các bước thay đổi là bằng nhau.  
Tuy nhiên tỉ lệ này chưa thoả đáng khi biểu diễn sự khác biệt tương đương về độ sáng.  
„
Thang đo mới L*, gần giống với thang đo hệ thống Munsell. Sự khác biệt rõ  
ràng nhất là L* sử dụng thang đo 0-100, trong khi Munsell's sử dụng thang đo  
0-10.  
„
„
Thang đo độ sáng L* được sử dụng trong CIELAB cũng như CIELUV. Giá trị  
của CIELUV tương tự CIEXYZ và CIE xyY là tính độc lập thiết bị và vì vậy  
ore not restrained by gamut.  
Việc phát triển theo CIEXYZ và xyY sẽ cho phép biểu diễn không gian mầu  
đồng dạng tốt hơn.  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
31  
33  
35  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
32  
CIE-LAB  
CIE - LAB  
„
CIELAB là hệ thống thứ 2 được CIE chấp nhận năm  
1976 như là mô hình mầu để biểu diễn tốt hơn giá trị  
mầu đồng dạng.  
„
Trục mầu dựa theo nguyên lý: mầu không thể cả đỏ lẫn lục hay  
lam và vàng vì chúng là mầu đối lẫn nhau. Trên mỗi trục giá trị chạy từ  
của mầu đỏ trong khi đó âm chỉ ra tổng  
„
„
CIELAB là hệ thống mầu đối
của Richard Hunter [1942] gọi
„
„
Trên trục b-b', mầu vàng dương và lam âm.  
Trên cả 2 trục zero cho mầu xám  
Sự đối mầu được phát hiện ra vào khoảng giữa năm  
60s hat: tại 1 vị trí giữa thần kinh thị giác và não hay  
võng mạc sự kích thích mầu được chuyển thành sự  
khác biệt gữa tối và sáng (light and dark) giữa đỏ và  
lục( red and green), giữa lam và vàng( blue and  
yellow).  
„
„
Như vậy giá trị chỉ cần 2 trục mầ còn độ sáng hay mức độ xám sử dụng trục  
(L*), khác biệt hẳn với RGB, CMY or XYZ độ sáng phụ thuộc vào tổng  
tương quan của các kênh mầu.  
CIELAB và desktop color.  
„
„
„
Độc lập thiết bị (unlike RGB and CMYK),  
Là mô hình mầu cơ sở cho Adobe PostScript (level 2 and level 3)  
„
„
CIELAB biểu diễn các giá trị này trên 3 trục: L*, a*,  
and b*. CIE L*a*b* Space.)  
được dùng là mô hình quản lý mầu độc lập thiết bị cho ICC (International Color  
Consortium  
Trục đứng trung tâm biểu diễn độ sáng L* với các giá  
trị chạy từ (black) tới 100 (white).  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
34  
Gamut Comparisons  
Gamut Handling  
G
Monitor Gamut  
White  
monitor only  
common  
R
B
printer only  
common  
gamut scale  
gamut clip  
Printer Gamut  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
36  
Φ(λ) → XYZ Conversion  
XYZ → RGB Conversion  
„ Ultimate goal: select most appropriate RGB values to match  
„ The first stage is to determine the XYZ tristimulus values  
the hue and luminance of a spectral source.  
required to match the spectral source:  
Y = 780y(λ)Φ(λ)dλ  
Z = 780z(λ)Φ(λ)dλ  
780  
∫
X = x(λ)Φ(λ)dλ  
∫
∫
380  
Φ
380  
λ
380  
R
0.11  
G = 0.32  
B
„ Tristimulus curves available in tabular form, so  
0.56  
approximate integral with a summation:  
80  
80  
~
380  
780  
Y ≈ y[i]Φ  
(
λ(i)  
)
∆λ  
λ
~
∑
X ≈ x[i]Φ  
(
λ(i)  
)
∆λ  
80  
∑
i=0  
~
i=0  
Z ≈ z[i]Φ λ(i) ∆λ  
( )  
∑
where  
λ(i) =380+40i, ∆λ = 5  
i=0  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
37  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
38  
40  
42  
RGB → XYZ Conversion  
RGB → XYZ Conversion  
„ Recall linear relationship between XYZ and RGB spaces:  
„ Now determine the linear transformation which maps RGB  
tristimulus values to XYZ values.  
„ This matrix is differe
Z
R
G
13   
   
21 22  
   
a31 a32 a33 B  
   
a
monitor phosphors).  
23   
„ Monitors have a finite luminance range (typically 100 cd/m2),  
whereas XYZ space is unbounded  
„ Linear system can be solved if positions of 3 colours are  
known in both spaces.  
„ Sometimes manufacturers provide tristimulus values for  
monitor phosphors = (Xr, Yr, Zr) (Xg, Yg, Zg) (Xb, Yb, Zb)  
⇒ Need to be concerned with the display of bright sources (e.g.  
the sun)  
–
tone mapping: reproducing the impression of brightness on a device of  
limited luminance bandwidth.  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
39  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
RGB → XYZ Conversion  
„ Solution of the linear system:  
XYZ → RGB Conversion  
„ The opposite transformation is given by the inverse of the  
original RGB A XYZ matrix:  
X
Y
Z
Xr Xg  
= Y Yg  
Zr Zg Zb  
X
Y
R
   
b   
   
CXYZ = MRGB→XYZCRGB  
G
r
b
   
−1  
C
RGB = MRGB→XYZCXYZ  
   
B
   
„ We can thus determine an RGB value associated with the  
XYZ value determined earlier from Φ(λ)  
„ Note:  
R
1
X
X
   
r   
   
G = 0 ⇒ Y = Y  
   
r   
   
r   
Z
B
0
Z
   
„ … and similarly for G = 1 and B = 1.  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
41  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
XYZ → RGB Conversion  
XYZ → RGB Conversion  
„ Usually XYZ tristimulus values for each phosphor not  
„ Similar conditions hold for (Xg, Yg, Zg) and (Xb, Yb, Zb)  
„ Therefore the only unknowns are Er, Eg and Eb  
provided.  
„ Manufacturers provide the chromaticity co-ordinates of the  
phosphors and the whitepoint (colour when R = G = B = 1):  
(xr , yr ) (xg , yg ) (xb, yb) (xw, yw)  
X
Y
Z
xrEr  
yrEr  
xgEg  
ygEg  
xbEb  
ybEb  
R
G
B
=
(1− xr − yr )Er (1− xg − yg )Eg (1− xb − yb)Eb  
„ … but we also require that:  
„ … finally we need to know the luminance of the whitepoint  
given as Y  
Let Er = Xr +YW+Zr ⇒ xr =  
Xr  
Er  
X
1
w  
   
r
   
Y
=
M
1
w   
   
⇒ Xr = xrEr Y = yrEr Zr = (1− xr − yr )Er  
r
w   
   
1
   
Z
(c) SE/FIT/HUT 2002  
43  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
44  
XYZ → RGB Conversion  
XYZ → RGB Conversion  
„ First we need to determine (Xw, Yw, Zw) given (xw, yw, Yw):  
„ To determine values for Er, Eg and Eb we observe that  
X
X
X
X
r   
w  
g   
g   
if R+G+ B =W then Y + Yg + Yg = Y  
w   
Z
Yw  
Xw +Yw +Zw  
Xw  
yw  
w   
Zg  
Zg  
yw =  
xw =  
⇒
⇒ Xw = xw  
∴ Xw = Xr + Xg + Xb = xr Er + xg Eg + xbEb  
(
Xw +Yw +Zw )  
„ … and similarly for Yw and Zw leading to a new linear  
Xw +Yw +Zw  
Yw  
system in no unknowns therefore we can solve for Er, Eg  
and Eb:  
Yw  
yw  
∴ Xw = xw  
andalso Zw  
= (1− xw − yw )  
X
Y
xr  
yr  
xg  
yg  
xb  
yb  
E
w  
r   
yw  
=
E
w   
g   
w   
Z
(1− xr − yr ) (1− xg − yg ) (1− xb − yb ) Eb  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
45  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
46  
Chuyển đổi không gian mầu  
Color Spaces  
Sharing colours between monitors  
„
Công thức chuyển đổi  
R'  
G' =  
B'  
X
YR  
R
X
YG  
G
X
B
R
G
B
„ If we wish to guarantee that a colour on monitor 1 looks the  
same as on monitor 2 (assume the colour lies within the  
gamut of both monitors) we use the RGB→XYZ conversion  
matrix M.  
„ Different RGB values may be required for a match with the  
colour on each monitor (call these C1 and C2)  
  
„
„
C2 = M-12 M1 C1  
  
Y
Z
B   
Mầu RGB của màn hình 2 tương  
ứng với RGB của màn hình 1 theo  
công thức chuyển đổi  
  
B   
Z
R
Z
G
„ Each monitor has its own conversion matrix (denote by M1  
and M2)  
−1  
C = M2 M1C  
1
„ Therefore:2  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
47  
(c) SE/FIT/HUT 2002  
48  
pdf 8 trang yennguyen 20600 Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Đồ họa hiện thực ảo - Bài 6: Mầu sắc trong đồ họa (Color model) - Lê Tấn Hùng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_do_hoa_hien_thuc_ao_bai_6_mau_sac_trong_do_hoa_col.pdf