Barvy a barevné prostory Ing. Jan Buriánek

Agenda Barva a její reprezentace Vnímání a interpretace barev Barevné prostory Barvy pro DTP Barvy pro TV Barvy pro film Zásady práce s barvou Jan Buriánek

Barva a její reprezentace Co je to barva? Reprezentace barvy Jan Buriánek

Barva a její reprezentace Senzorický vstup = oko Jan Buriánek

Barva a její reprezentace Senzorický vstup = oko Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev Perceptuální pohled Psychofyzické pokusy Pan Marr a jeho „Depth from X“ Viditelné spektrum 320nm and 800nm Nejcitlivější „rhodopsin“ ~550nm (gray) Retinální vidění Tři typy senzorů (Photosensitive cells) Čípky/Cones (vnímání barev), citlivost na červenou (558 nm), modrou (419 nm) a zelenou (531 nm), soustředěno v „žlutém tělísku“ Tyčinky/Rods (vnímání odstínu, černobílé vidění, velmi citlivé) Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev Lidské vnímání barev Adaptace dynamického rozsahu Adaptace na bílou Efekt okolního kontextu Určení rozdílů odstínů Časová sumace Sukcesivní kontrast Nerovnoměrná citlivost na barevné spektrum Spektrální citlivost má peak 555 nm Stereoskopické vidění! (2D „placka“ není realita/3D) Vnímání barev je vždy subjektivní Závisí na prostředí 50Hz není vždy dostatečné (FastTV koncept z IBC08…) Různé barvy, různá citlivost (červená vs. Modrá) Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev Fyzikální pohled Světlo je vlnění Různé vlnové délky a jejich vzorkování Oprostěno od subjektivního vnímání barev … jen standardy CIE, IBU a ISO Viditelné spektrum 380 nm (purpurová) do 780 nm (červená) (Pozn. 1 nanometr = 1 nm = 10-9 m) CIE standardizace 1931 Commission International de l’Exlairage CIE (x,y) chromatický diagram = X/(X+Y+Z), y = Y/(X+Y+Z), z = Z/(X+Y+Z) Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev CMF (Color Matching Functions) experiment Využíval Grasmanův zákon (linearita skládání barev) Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev CMF (Color Matching Functions) experiment RGB Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev CMF (Color Matching Functions) experiment xyz Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev CIE (x,y) diagram Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev CIE (x,y) diagram Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev Gamut Jan Buriánek

Vnímání a interpretace barev Gamut Jan Buriánek

Barevné prostory Barevný objem (CIE) Jan Buriánek

Barevné prostory Barevné prostory Rotace barevného prostoru CIE Různá hustota barevného „objemu“ Typ barevného prostoru = parametrizace barevného objemu Digitální reprezentace = vektor čísel/parametrů barevného prostoru Jan Buriánek

Barevné prostory RGB CIE YCbCr YUV Lab Luv HSV HSI Jan Buriánek

Barevné prostory RGB CIE YCbCr YUV Lab Luv HSV HSI Jan Buriánek

Barvy pro TV YCbCr / YPbPr / YUV / RGB Barevné vzorkování Gama korekce Vysílatelné barvy Jan Buriánek

Barvy pro TV Omezení TV přenosové soustavy Nutnost komprimace Kompatibilita s ČB televizí… Omezené přenosové pásmo Omezený rozsah hodnot Různá frekvence vysílání (50/60Hz) Různé TV normy Nutnost komprimace „Analogový přístup“ Prokládání Omezení barevných složek Komprimace pásma „Digitální přístup“ Zahuštění datového toku Barevné vzorkování Perceptuální kódování kombinované s entropickým kódováním Jan Buriánek

Barvy pro TV NTSC vs. PAL Barevný prostor v TV NTSC (National Television System Committee) *1953 525/60, 60Hz, 30 snímků vs. 60 půlsnímků YIQ PAL (Phase Alternating Line) Vznikl z NTSC (poučení!) 625/50, 50Hz, 25 snímků vs. 50 půlsnímků YUV Barevný prostor v TV YCbCr, systém „Oponent“ Y neplést s CIE XYZ Jan Buriánek

Barvy pro TV Linearizovaný RGB prostor – sRGB Y = 0.2126 R + 0.7152 G + 0.0722 B RGB lineární Y’ = 0.299 √R + 0.587 √G + 0.114 √B RGB „linearizované“, tj. X’ = √X (gama je 0.5) YUV/YCbCr vs. Y’UV/Y’CbCr Luminance vs. Luma Správně je Y’, viz. Y’-B’ a Y’-R’ Jan Buriánek

Porovnání barevných prostorů pro TV PAL NTSC Jan Buriánek

Barvy pro TV Digitalizace signálu == vzorkování Dirac na každý „pixel“ Vzorkuje se s ohledem na řádkování „Záhadná čísla” vzorkovacích schémat 4:4:4, 4:2:2, 4:1:1, 4:2:0 Poměry jsou redundantní „Nesystematicky“ zaznamenává dvě informace najednou Místo poměru 2:1:1 je 4:2:2 (!) 4 ~ čtyčnásobek přenosové frekvence NTSC 3.375MHz Jan Buriánek

Barvy pro TV Digitalizace signálu == pozice vzorků Jan Buriánek

Barevné vzorkování prostorů pro TV a DVD standardy Jan Buriánek

Barvy pro TV Všechny barvy nelze vysílat (!) Spodní a horní interval obsazen Nutno dodržet „bezpečnou vzdálenost” Problém je v kontrastu a omezeném pásmu Nutno vzít v úvahu i proklad (!), pozor na vertikální aliasing Doporučení: pro zpracování kalibrovat monitory na gama 0,5 Problém: LCD vs. CRT obrazovky... Pozor na „ořez” a bezpečnou obrazovou oblast Obraz -10% Titulky -20% Pozor na poměry stran 4:3 vs. 16:9 Nejednoznačné řešení (pan and scan, letter-box, anamorph) Doporučení: pracujte vždy v 16:9, 1024x576 Jan Buriánek

Bezpečná obrazová oblast pro TV a DVD Titulková zóna (-20%) Akční zóna (-10%) Jan Buriánek

Poměry filmových políček v porovnání s DVD / DVB formátem Letterbox Pan and Scan Jan Buriánek

Uložení a zobrazení širokoúhlého filmu na DVD Jan Buriánek

Porovnání rozlišení obrazu Jan Buriánek

Bezpečná konverze RGB do YCbCr (pro digitální TV a DVD standardy) Jan Buriánek

Bezpečná konverze RGB do YCbCr (pro digitální TV a DVD standardy) Jan Buriánek

Systém pro kontrolu barevnosti TV a DVD standardů PAL NTSC Jan Buriánek

Barvy pro TV TV řetězev v digitální éře Jan Buriánek

Barvy pro TV Zásady pro TV zpracování Když zdrojové obrazy, tak v R’G’B’ 4:4:4 Zůstaňte v R’G’B’ prostoru co nejdéle to půjde Zabraňte opakovaným konverzím z R’G’B’ do Y’CbCr a zpět Uchovávejte data pro další zpracování v R’G’B’ 4:4:4 Minimalizujte změnu rozlišení Nastavte (preventivně) správně úroveň bílé a černé R’G’B’ ~ <16; 235> Statické obrázky uchovávejte bez ztrátové komprese TIFF, PNG, … JPEG2000 (loss-less) Jan Buriánek

Barvy pro DTP CMY CMYK Jan Buriánek

Barvy pro DTP Polotónování (Halftonning) Rozmývání (Dithering) Jan Buriánek

Barvy pro DTP Printer vs. Monitor Gammut Jan Buriánek

Barvy pro film Filmové workflow Jan Buriánek

Barvy pro film Filmové vs. „digitální“ okénko Jan Buriánek

Barvy pro film - print Jan Buriánek

Barvy pro film – print / grading Jan Buriánek

Barvy pro film - přepis Jan Buriánek

Barvy pro film Digitální film Jan Buriánek

Doporučení pro práci s barvami Žádný JPEG (i 100% kvality) RGB native TIFF, PNG, JPEG2000 loss-less Jan Buriánek

Shrnutí Minimalizovat ztráty barevného rozlišení Minimalizovat artefakty vysílání standardního rozlišení Když záloha, tak sekvence snímků 4:4:4, ideálně „near loss-less“ JPEG2000 Jan Buriánek

Děkuji za pozornost DĚKUJI ZA POZORNOST Teším se na Vás příště! Ing. Jan Buriánek jabu@seznam.cz +420 604 298 259 Jan Buriánek