Barvy a barevné prostory

Prezentace na téma: "Barvy a barevné prostory"— Transkript prezentace:

1 Barvy a barevné prostory
Ing. Jan Buriánek

2 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

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

4 Barva a její reprezentace
Senzorický vstup = oko Jan Buriánek

5 Barva a její reprezentace
Senzorický vstup = oko Jan Buriánek

6 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

7 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

8 Vnímání a interpretace barev
Jan Buriánek

9 Vnímání a interpretace barev
Jan Buriánek

10 Vnímání a interpretace barev
Jan Buriánek

11 Vnímání a interpretace barev
Jan Buriánek

12 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

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

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

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

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

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

18 Vnímání a interpretace barev
Gamut Jan Buriánek

19 Vnímání a interpretace barev
Gamut Jan Buriánek

20 Barevné prostory Barevný objem (CIE) Jan Buriánek

21 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

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

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

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

25 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

26 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

27 Barvy pro TV Linearizovaný RGB prostor – sRGB
Y = R G B RGB lineární Y’ = √R √G √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

28 Porovnání barevných prostorů pro TV
PAL NTSC Jan Buriánek

29 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

30 Barvy pro TV Digitalizace signálu == pozice vzorků Jan Buriánek

31 Barevné vzorkování prostorů pro TV a DVD standardy
Jan Buriánek

32 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

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

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

35 Uložení a zobrazení širokoúhlého filmu na DVD
Jan Buriánek

36 Porovnání rozlišení obrazu
Jan Buriánek

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

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

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

40 Barvy pro TV TV řetězev v digitální éře Jan Buriánek

41 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

42 Barvy pro DTP CMY CMYK Jan Buriánek

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

44 Barvy pro DTP Printer vs. Monitor Gammut Jan Buriánek

45 Barvy pro film Filmové workflow Jan Buriánek

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

47 Barvy pro film - print Jan Buriánek

48 Barvy pro film – print / grading
Jan Buriánek

49 Barvy pro film - přepis Jan Buriánek

50 Barvy pro film Digitální film Jan Buriánek

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

52 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

53 Děkuji za pozornost DĚKUJI ZA POZORNOST Teším se na Vás příště!
Ing. Jan Buriánek Jan Buriánek