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MGattass DI-PUC/Rio Luz e Cor fontes luminosas geram luz que interagem com o meio (supeficies) que nosos olhos captam que produzem sensações no nosso cérebro.

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1 MGattass DI-PUC/Rio Luz e Cor fontes luminosas geram luz que interagem com o meio (supeficies) que nosos olhos captam que produzem sensações no nosso cérebro

2 MGattass DI-PUC/Rio Luz a) Propriedades b) Espectro c) Composição aditiva e subtrativa

3 MGattass DI-PUC/Rio A luz viaja em linha reta orifício pequeno luz

4 MGattass DI-PUC/Rio Natureza da luz c = f c = velocidade da luz 3.0x10 8 m/s v / f v Ondulatória ou partículas?

5 MGattass DI-PUC/Rio Potência (fluxo) radiante Watts =Joule/seg exemplos: lâmpadas: ~100 W Sol: W varia de ponto a ponto e depende da direção. superfície

6 MGattass DI-PUC/Rio Irradiação e Radiosidade p p irradiaçãoradiosidade

7 MGattass DI-PUC/Rio Área aparente (foreshortening) θ A Uma área A vista de um ângulo é equivalente a uma área menor, A cos, tanto para emitir quanto para receber radiação luminosa. n

8 MGattass DI-PUC/Rio ângulo e ângulo sólido esfera r a r l círculo

9 MGattass DI-PUC/Rio Radiância Radiance – the amount of flux radiated by a projected area of surface per steradian of solid angle. The radiometric unit is watts per square meter per steradian;projected area steradiansolid angleradiometricwatts

10 MGattass DI-PUC/Rio Modelo de câmera obscura dA p dA c Câmeras são sensíveis a radiância de pontos da cena o que é projetado na parede é a radiância de dA c na direção do furo

11 MGattass DI-PUC/Rio Fluxo radiante em uma superfície em função da direção vidro diferença entre uma janela e um pintura.

12 MGattass DI-PUC/Rio Ondas eletromagnéticas (m) VISÍVEL f (Hertz) rádioAM FM,TV Micro-Ondas Infra-Vermelho Ultra-Violeta RaiosX vermelho ( Hz), laranja, amarelo,..., verde, azul, violeta ( Hz)

13 MGattass DI-PUC/Rio Luz branca (Newton) luz branca prisma vermelho alaranjado amarelo verde azul violeta luz branca (acromática) tem todos os comprimentos de onda luz branca (acromática) tem todos os comprimentos de onda Cor Violeta nm Azul nm Verde nm Amarelo nm Laranja nm Vermelho nm Cor Violeta nm Azul nm Verde nm Amarelo nm Laranja nm Vermelho nm 1 nm = m

14 MGattass DI-PUC/Rio Espectro de luz refletidas Measurements by E.Koivisto pétala branca flor azul flor amarela flor laranja

15 MGattass DI-PUC/Rio Medidas do espectro da luz solar medidas feitas por J. Parkkinen and P. Silfsten levemente nublado, sol atrás das nuvens nublado, céu cinza céu sem nuvens levemente nublado céu sem nuvens, por do sol

16 MGattass DI-PUC/Rio Espectros de luz branca Idit Haran

17 MGattass DI-PUC/Rio Espectro dos fosforos dos monitores

18 MGattass DI-PUC/Rio Corpo negro (blackbody) ou

19 MGattass DI-PUC/Rio Temperatura de uma fonte luminosa Sol Corpo negro à 6500 o K (nm) Espectro da luz solar e de um corpo negro a 6500 º K

20 MGattass DI-PUC/Rio Variação da distribuição espectral da radiação de um corpo negro em função da temperatura n (nm) T ( o K) Espectros normalizados de um corpo negro

21 MGattass DI-PUC/Rio Temperatura da cor

22 MGattass DI-PUC/Rio Caracterização do espectro de fontes luminosas potência comprimento de onda luz branca ideal luz colorida

23 MGattass DI-PUC/Rio Espectro CIE D65 e da lâmpada incandecente (illuminant A) nm CIE D65 CIEIluminanteA

24 MGattass DI-PUC/Rio Espectro CIE D65 e da lâmpada incandecente (illuminant A) CIE D65 CIEIluminanteA

25 MGattass DI-PUC/Rio Espectro de quatro fontes luminosas artificiais made by H.Sugiura.

26 MGattass DI-PUC/Rio Color temperature e back body temperature Color temperature - Any light source that has the same chromaticity coordinates as a black body can be described as having the color temperature of that black body. The terms color temperature and black body temperature are not synonymous. Color temperature is derived from colorimetric calculations. There are limitless different spectra that possess a particular color temperature and have little or no resemblance to the black body curve for that temperature. Black Body – a heated material that emits light as a result of being hot. The spectrum of a black body is determined by the temperature alone. An incandescent lamp and a hot electric stovetop have spectra that are good approximations to black body spectra. Correlated Color Temperature - the color temperature of the the black body that is closest to the chromaticity coordinates of the light source.

27 Temperatura da cor TemperatureTypical Sources 1000KCandles; oil lamps 2000KVery early sunrise; low effect tungsten lamps 2500KHousehold light bulbs 3000KStudio lights, photo floods 4000KClear flashbulbs 5000KTypical daylight; electronic flash 5500K The sun at noon near Kodak's offices :-) 6000KBright sunshine with clear sky 7000KSlightly overcast sky 8000KHazy sky 9000KOpen shade on clear day 10,000KHeavily overcast sky 11,000KSunless blue skies 20,000+KOpen shade in mountains on a really clear day Monitor ideal

28 What is Color? Reflectance Spectrum Spectral Power Distribution Spectral Power Distribution Illuminant D65 Electromagnetic Wave (nm) Frédo Durand and Barb Cutler MIT- EECS

29 What is Color? Reflectance Spectrum Spectral Power Distribution Under F1 Spectral Power Distribution Illuminant F1 Spectral Power Distribution Under D65 Neon Lamp

30 MGattass DI-PUC/Rio Características do espectro de fontes luminosas saturação brilho matix (hue)

31 MGattass DI-PUC/Rio Características das fontes luminosas

32 MGattass DI-PUC/Rio Processos aditivos de formação de cores a b a b a+b O olho não vê componentes!

33 MGattass DI-PUC/Rio Processos subtrativos de formação de cores filtros Luz branca Filtro verde Luz verde EiEi EfEf t transparência

34 MGattass DI-PUC/Rio Processos de formação de cores: por pigmentos índices de refração distinto do material base por pigmentação A sucessão de reflexão e refração determinam a natureza da luz refletida tinta preta tinta branca tinta colorida (saturada) tons mais escuros (shade) tons mais claros (tints) Cinzas (greys) PALHETA DO PINTOR tons

35 MGattass DI-PUC/Rio Colorimetria e Sistemas de Cores l CIE (Commission Internationale de lEclairage) »RGB »XYZ »xyY »Lu*v* »La*b* l Sistemas por exumeração »Munsell »Pantone l Sistemas dependentes de dispositivos »mRGB »CMY »CMYK l Sistemas para especificação interativa »HSV »HLS

36 MGattass DI-PUC/Rio 3D Color Spaces Tri-cromatico sugere espaço 3D Polar Luminância Saturação Matiz(Hue) R G B Cartesiano

37 What is Color? Stimulus Observer Frédo Durand and Barb Cutler MIT- EECS

38 What is Color? Spectral Sensibility of the L, M and S Cones S ML RodsCones Distribution of Cones and Rods Light Retina Optic Nerve Amacrine Cells Ganglion Cells Horizontal Cells Bipolar Cells Rod Cone

39 MGattass DI-PUC/Rio Anatomia simpificada do olho humano retina bastonetes cones smlsml Bastonetes Cones 100 M5M fóvea 10% ponto cego

40 MGattass DI-PUC/Rio Sensibilidade dos cones do olho humano Olho humano: Cones (SML) e Bastonetes (cegos para cor) Curvas se sobrepõe! Não temos como sabermos qual a sensação de um dado cone! (nm) fração de luz absorvida por cada cone

41 MGattass DI-PUC/Rio Sensibilidade do olho em função do comprimento de onda Fração da luz absorvida pelo olho sensibilidade relativa nm

42 MGattass DI-PUC/Rio Brilho Luminosidade (em Watts) (em lumens) Brilho: Luminosidade: nm nm k m = 680 lumes/watt

43 MGattass DI-PUC/Rio Sensibilidade relativa dos cones (nm) fração de luz absorvida por cada cone

44 MGattass DI-PUC/Rio Medida da sensação de cor e o princípio da tri-cromaticide não é assim! mas… Luz ( ) Tri-cromaticidade: qualquer espectro pode ser representado por três números sem perda de informação para os sistema visual humano

45 MGattass DI-PUC/Rio Princípios do metamerismo Metamerismo: todos os espectros que produzem as mesmas respostas tri-cromáticas são indistinguíveis. Spectra obtained using a simulation by Hughes, Bell and Doppelt (Brown University)

46 MGattass DI-PUC/Rio Metamerismo e reprodução de cor em CG Mundo Real Espaço Virtual objetivo: produzir a mesma sensação de cor olho só distingue 400 mil cores (< 2 19 ) 19 bits deveriam ser suficientes

47 MGattass DI-PUC/Rio 1 a Lei de Grassmann A sensação de cor de qualquer espectro pode ser obtida da mistura de três cores primárias (tri-cromaticidade). r Rr R g Gg G b Bb B C imagem projetada soma das cores primárias cor de teste

48 MGattass DI-PUC/Rio 2 a Lei de Grassmann Se os espectrps das luzes são intensificadas por um mesmo fator o metamerismo permanece r R g G b B C cor de teste soma das cores primárias

49 MGattass DI-PUC/Rio 3 a Lei de Grassmann Se: e então

50 MGattass DI-PUC/Rio Representação perceptual da cor CIE RGB Problema: Não consegue se representar todas as cores visíveis (falta saturação) R = 700 nm G = 546 nm B = nm C( ) luz pura (mono-freqüência) r( ) R g( ) G b( ) B C( ) o o 2 o ou 10 o

51 MGattass DI-PUC/Rio Artifício para subtrair uma componente C( ) luz pura (mono-freqüência) R = 700 nm G = 546 nm B = nm r( ) R g( ) G b( ) B C( ) o o 2 o ou 10 o

52 MGattass DI-PUC/Rio Combinação de três cores (RGB) para reproduzir as cores espectrais C ) = r ) R + g G + b B Componentes das cores monocromáticas - CIE RGB - R = 700 nm G = 546 nm B = nm (nm) Valores dos tri-esimulos r ) g ) b )

53 (nm) Valores dos tri-esimulos r ) g ) b ) CIE RGB 2 O 1931

54 MGattass DI-PUC/Rio (nm) Valores dos tri-esimulos r ) g ) b ) Componentes das cores monocromáticas - CIE RGB -

55 MGattass DI-PUC/Rio Mudança de Base do Espaço de Cor G B R G B R Y X Z

56 MGattass DI-PUC/Rio Conversão da base CIE RGB para CIE XYZ

57 MGattass DI-PUC/Rio Cores Básicas do CIE 1931 Componentes das cores monocromáticas - CIE XYZ - nm Nota: No CIE 1931 Y foi escolhida de forma a y ser semelhante à curva de sensibilidade do olho (luminância)

58 MGattass DI-PUC/Rio CIE XYZ (2 o e 10 o )

59 CIE XYZ 2 O 1931

60 MGattass DI-PUC/Rio CIE XYZ a partir do espectro de uma fonte nm

61 MGattass DI-PUC/Rio Cor de um objeto no CIE XYZ nm reflexão do material iluminante

62 MGattass DI-PUC/Rio Cores visíveis representadas no sistema CIE XYZ X Y Z Conjunto dos valores possíveis de (X,Y,Z)

63 MGattass DI-PUC/Rio Valores típicos de luminosidade de um de uma superfície Modo Valores (lux) Luz do dia(máximo) Luz de dia sombrio Interior próximo a janela Minimo p/ trabalho 100 Lua cheia 0.2 Luz das estrelas … e o olho se acomoda! … e o olho se acomoda! Um parenteses sobre luminosidade ou brilho Retirando a luminosidade ou brilho da definição da cor em CIE XYZ

64 MGattass DI-PUC/Rio

65 x = X/(X+Y+Z) y = Y/(X+Y+Z) z = Z/(X+Y+Z) x = X/(X+Y+Z) y = Y/(X+Y+Z) z = Z/(X+Y+Z) Retirar o fator luminosidade ou brilho projetando no plano X+Y+Z=1 note que x+y+z =1 Retirando a luminosidade ou brilho da definição da cor em CIE XYZ X = ( x / y ) Y Y = Y Z = (1-x-y ) Y / y X = ( x / y ) Y Y = Y Z = (1-x-y ) Y / y X Y Z Plano X+Y+Z=1

66 MGattass DI-PUC/Rio Cores visíveis representadas no sistema CIE xyY X Y Z

67 MGattass DI-PUC/Rio Purpura = Azul Cian Verde Amarelo Vermelho x y Branco Cores visíveis representadas no sistema CIE xyY

68 MGattass DI-PUC/Rio Nome das cores

69 MGattass DI-PUC/Rio Nome das cores x green yellow- green yellow orange red magenta purple blue cyan white pink y

70 MGattass DI-PUC/Rio Planckian locus

71 MGattass DI-PUC/Rio y x Branco C2C2 C1C1 cores saturadas a b saturação de C 1 y x Branco C C C + C = Branco Saturação e cor complementar no diagrama de cromaticidade xy C é complementar a C

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78 MGattass DI-PUC/Rio After-Image-white

79 MGattass DI-PUC/Rio Opponent Colors Image Afterimage

80 MGattass DI-PUC/Rio x y gamute de um monitor gamute de uma impressora C1C1 C2C2 W C 2 cor não realizável C 1 cor não realizável na impressora Gamute de cromaticidade de dispositivos

81 MGattass DI-PUC/Rio Gamut de cores de um monitor RGB

82 Par de cores perceptualmente equidistantes Cores perceptualmente equidistantes representadas no sistema CIE xyY

83 MGattass DI-PUC/Rio Weber's law l The change in a stimulus that will be just noticeable (JND) is a constant ratio of the original stimulus. E. H. Weber, in 1834

84 MGattass DI-PUC/Rio Correção Gama

85 MGattass DI-PUC/Rio Correção Gama Intensidade luminosa Percepção humana "uniforme"

86 MGattass DI-PUC/Rio Correção Gama (a coincidência) Percepção humana Sinal de vídeo (voltagem ou código) Intensidade luminosa

87 MGattass DI-PUC/Rio O sistema tem muitos Gamas! input_exponentthe exponent of the image sensor. encoding_exponentthe exponent of any transfer function performed by the process or device writing the datastream. decoding_exponentthe exponent of any transfer function performed by the software reading the image datastream. LUT_exponentthe exponent of the transfer function applied between the frame buffer and the display device (typically this is applied by a Look Up Table). output_exponentthe exponent of the display device. For a CRT, this is typically a value close to 2.2.

88 MGattass DI-PUC/Rio Gama de uma ponta a outra (end to end) Good end-to-end exponents are determined from experience. For example, for photographic prints it's about 1.0; for slides intended to be projected in a dark room it's about 1.5; for television it's about 1.14.

89 MGattass DI-PUC/Rio Que ajuste adotar?

90 Tons de cinza igualmente espaçados

91 Tons de cinza corrigidos

92 Tons de cinza igualmente espaçados

93 Tons de cinza corrigidos

94 Tons de cinza igualmente espaçados

95 Tons de cinza corrigidos

96 Tons de cinza igualmente espaçados

97 Tons de cinza corrigidos

98 MGattass DI-PUC/Rio CIE L* Correção perceptual L* veja:

99 MGattass DI-PUC/Rio (X,Y,Z) = componentes da cor no espaço CIE XYZ (X w,Y w,Z w )= componentes do branco de referência Dados: u* = 13L*(u- u w ) v* = 13L*(v- v w ) u=4X/(X+15Y+3Z) v=9Y/(X+15Y+3Z) u w =4X w /(X w +15Y w +3Z w ) v w =9Y w /(X w +15Y w +3Z w ) Calcula-se: L* = 116 (Y/Y w ) 1/3 - 16se Y/Y w > ou L* = (Y/Y w )se Y/Y w a* = 500[(X/X w ) 1/3 - (Y/Y w ) 1/3 ] b* = 200[ (Y/Y w ) 1/3 ) - (Z/Z w ) 1/3 ] Sistemas de cor perceptualmente uniformes do CIE Luv e CIE Lab (1976) u*,v* (ou a*,b*) são as componentes de cromaticidade da cor L* é a luminosidade corrigida para uma escala percetualmente linear

100 MGattass DI-PUC/Rio CIE xyY CIE LUV

101 MGattass DI-PUC/Rio CIE LAB

102 MGattass DI-PUC/Rio CIE 1976 (L*a*b*) colour space, Lightnedd L = Lightness (black= 0 and white = 100)

103 MGattass DI-PUC/Rio CIE 1976 (L*a*b*) colour space, Hue and Chroma Hue (Matiz):Chroma:

104 MGattass DI-PUC/Rio CIE 1976 a,b colour difference and CIELAB components just noticeble difference small color differences variação de ângulo ou

105 MGattass DI-PUC/Rio CIE 1994 colour difference l k parametric factors, industry dependent l S weighting functions, depend on location in colour space:

106 MGattass DI-PUC/Rio Branco de referência Observer2° (CIE 1931)10° (CIE 1964) IlluminantX2X2 Y2Y2 Z2Z2 X 10 Y 10 Z 10 A (Incandescent) C D D D65 (Daylight) D F2 (Fluorescent) F F

107 Conversão Lab - XYZ var_X = X / //Observer = 2°, Illuminant = D65 var_Y = Y / var_Z = Z / if ( var_X > ) var_X = var_X ^ ( 1/3 ) else var_X = ( * var_X ) + ( 16 / 116 ) if ( var_Y > ) var_Y = var_Y ^ ( 1/3 ) else var_Y = ( * var_Y ) + ( 16 / 116 ) if ( var_Z > ) var_Z = var_Z ^ ( 1/3 ) else var_Z = ( * var_Z ) + ( 16 / 116 ) CIE-L* = ( 116 * var_Y ) - 16 CIE-a* = 500 * ( var_X - var_Y ) CIE-b* = 200 * ( var_Y - var_Z )Observer = 2°, Illuminant = D65 var_Y = ( CIE-L* + 16 ) / 116 var_X = CIE-a* / var_Y var_Z = var_Y - CIE-b* / 200 if ( var_Y^3 > ) var_Y = var_Y^3 else var_Y = ( var_Y - 16 / 116 ) / if ( var_X^3 > ) var_X = var_X^3 else var_X = ( var_X - 16 / 116 ) / if ( var_Z^3 > ) var_Z = var_Z^3 else var_Z = ( var_Z - 16 / 116 ) / X = ref_X * var_X //ref_X = Observer= 2°, Illuminant= D65 Y = ref_Y * var_Y //ref_Y = Z = ref_Z * var_Z //ref_Z = Observer= 2°, Illuminant= D65

108 MGattass DI-PUC/Rio The Artist Point of View l Hue - The color we see (red, green, purple) l Saturation - How far is the color from gray (pink is less saturated than red, sky blue is less saturated than royal blue) l Brightness/Lightness (Luminance) - How bright is the color white

109 MGattass DI-PUC/Rio Munsell Color System Equal perceptual steps in Hue Saturation Value. Hue: R, YR, Y, GY, G, BG, B, PB, P, RP (each subdivided into 10) Value: (dark... pure white) Chroma: (neutral... saturated) Example: 5YR 8/4

110 MGattass DI-PUC/Rio Munsell Book of Colors

111 MGattass DI-PUC/Rio Munsell Book of Colors

112 MGattass DI-PUC/Rio Sistemas de cores por enumeração Munsell Albert H. Munsell - artista plástico (1905) Pantone (início dos 60s) mapas de cores croma ou saturação tonalidade ou matiz valor ou intensidade base para os sistemas de interface

113 MGattass DI-PUC/Rio Monitores I ) Sistemas dos Monitores - mRGB processo aditivo pixel HiColor

114 MGattass DI-PUC/Rio Sistemas de cor dependentes de dispositivo - mRGB I ) Sistemas dos Monitores - mRGB normalmente temos 1 byte para cada componente mapeando [0, 255] em [0,1] normalmente temos 1 byte para cada componente mapeando [0, 255] em [0,1] processo aditivo R G B 1.0 Y M C W K vermelho azul preto verde amarelo ciano magenta branco Componentes somam como vetores

115 MGattass DI-PUC/Rio Sistemas de cor dependentes de dispositivo - mRGB I ) Sistemas dos Monitores - mRGB

116 MGattass DI-PUC/Rio Conversão do mRGB para CIE XYZ e vice-versa Dados (R,G,B) determine (x,y) 1) O fabricante deve informar as coordenadas x,y dos fosforos do monitor ex. R G B white x y ) Determine a coordenada z = 1 - x - y R G B white z ex. 3) As coordenadas X,Y,Z são obtidas de: XYZXYZ XRYRZRXRYRZR XGYGZGXGYGZG XBYBZBXBYBZB RGBRGB XRYRZRXRYRZR XGYGZGXGYGZG XBYBZBXBYBZB =GRB=++ O problema agora consiste em encontrar as componentes XYZ do R, G e B ITU-R BT.709 International Telecommunication Union

117 MGattass DI-PUC/Rio Conversão do mRGB para CIE XYZ (cont.) x R = X R / (X R +Y R +Z R ), se C R = X R +Y R +Z R então X R = x R C R substituindo na matriz da equação XYZXYZ xRCRyRCRzRCRxRCRyRCRzRCR RGBRGB = XRYRZRXRYRZR XGYGZGXGYGZG XBYBZBXBYBZB RGBRGB = xGCGyGCGzGCGxGCGyGCGzGCG xBCByBCBzBCBxBCByBCBzBCB para determinar as componetes C R, C G e C B usamos o fato de que R=G=B=1 é a cor branca. XWYWZWXWYWZW xRCRyRCRzRCRxRCRyRCRzRCR = xRyRzRxRyRzR xGyGzGxGyGzG xByBzBxByBzB CRCGCBCRCGCB = xGCGyGCGzGCGxGCGyGCGzGCG xBCByBCBzBCBxBCByBCBzBCB Y R = y R C R e Z R = z R C R e X G = x G C G, Y G = y G C G e Z G = z G C G X B = x B C B, Y B = y B C B e Z B = z B C B da mesma forma

118 MGattass DI-PUC/Rio Conversão do mRGB para CIE XYZ (cont.) Suponha que o a luminosidade do branco Y W = 1.00, temos: = CRCGCBCRCGCB CRCGCBCRCGCB resolvendo = = XYZXYZ RGBRGB RGBRGB = XYZXYZ Concluindo: Y W = y W C W C W = Y W / y W = 1.0/ = 3.04 X W = x W C W = 0.31 x 3.04 = Z W = z W C W = x = 1.089

119 MGattass DI-PUC/Rio RGB normalizado Cubo RGB

120 MGattass DI-PUC/Rio - sRGB – A Standard Default Color Space for the Intenet l Hewlett-Packard and Microsoft propose the addition of support for a standard color space, sRGB, within the Microsoft operating systems, HP products, the Internet, and all other interested vendors. l The aim of this color space is to complement the current color management strategies by enabling a third method of handling color in the operating systems, device drivers and the Internet that utilizes a simple and robust device independent color definition.

121 MGattass DI-PUC/Rio ITU-R BT.709 CIE chromaticities for ITU-R BT.709 reference primaries and CIE standard illuminant RedGreenBlueD65 x y z

122 MGattass DI-PUC/Rio sRGB viewing environment Parameters ConditionsRGB Luminance level (typical CRT)80 cd/m 2 Illuminant Whitex = , y = (D65) Image surround20% reflectance Encoding Ambient Illuminance Level64 lux Encoding Ambient White Pointx = , y = (D50) Encoding Viewing Flare1.0% Typical Ambient Illuminance Level200 lux Typical Ambient White Pointx = , y = (D50) Typical Viewing Flare5.0%

123 MGattass DI-PUC/Rio XYZ sRGB: Passo 1 Converte utilizando ITU-R BT.709:

124 MGattass DI-PUC/Rio XYZ sRGB: Passo 2 The sRGB tristimulus values are next transformed to nonlinear sR'G'B' values as follows: If else if

125 MGattass DI-PUC/Rio XYZ sRGB: Passo 3 –Digital Color

126 MGattass DI-PUC/Rio XYZ RGB ref_X = //Observer = 2°, Illuminant = D65 ref_Y = ref_Z = var_X = X / 100 //X = From 0 to ref_X var_Y = Y / 100 //Y = From 0 to ref_Y var_Z = Z / 100 //Z = From 0 to ref_Y var_R = var_X * var_Y * var_Z * var_G = var_X * var_Y * var_Z * var_B = var_X * var_Y * var_Z * if ( var_R > ) var_R = * ( var_R ^ ( 1 / 2.4 ) ) else var_R = * var_R if ( var_G > ) var_G = * ( var_G ^ ( 1 / 2.4 ) ) else var_G = * var_G if ( var_B > ) var_B = * ( var_B ^ ( 1 / 2.4 ) ) else var_B = * var_B R = var_R * 255 G = var_G * 255 B = var_B * 255Observer = 2°, Illuminant = D65

127 MGattass DI-PUC/Rio sRGB XYZ S N

128 MGattass DI-PUC/Rio XYZ RGB var_R = ( R / 255 ) //R = From 0 to 255 var_G = ( G / 255 ) //G = From 0 to 255 var_B = ( B / 255 ) //B = From 0 to 255 if ( var_R > ) var_R = ( ( var_R ) / ) ^ 2.4 else var_R = var_R / if ( var_G > ) var_G = ( ( var_G ) / ) ^ 2.4 else var_G = var_G / if ( var_B > ) var_B = ( ( var_B ) / ) ^ 2.4 else var_B = var_B / var_R = var_R * 100 var_G = var_G * 100 var_B = var_B * 100 //Observer. = 2°, Illuminant = D65 X = var_R * var_G * var_B * Y = var_R * var_G * var_B * Z = var_R * var_G * var_B * Observer. = 2°, Illuminant = D65

129 MGattass DI-PUC/Rio Reflexão da luz num papel Reflexão difusa ou lambertiana

130 MGattass DI-PUC/Rio Sistemas de cor dependentes de dispositivo - CMY II ) Sistemas das Impressoras -CMY ou CMYK processo predominantemente subtrativo C Y M RG B K luz branca (1,1,1) tinta ciano (0,1,1) luz ciano (0,1,1) componente vermelha é absorvida papel branco (1,1,1) normal

131 MGattass DI-PUC/Rio yellow BGR + BGR red R = magenta BGR BGR Idit Haran R=M+Y

132 MGattass DI-PUC/Rio Sistemas de cor dependentes de dispositivo - CMY II ) Sistemas das Impressoras -CMY ou CMYK

133 MGattass DI-PUC/Rio CMYK Color Model CMYK = Cyan, Magenta, Yellow, blacK Magenta – removes Green BGR Black – removes all Yellow – removes Blue BGR BGR transmit Cyan – removes Red

134 MGattass DI-PUC/Rio Conversão RGB para CMY e vice-versa B R G 1.0 Y M C W K vermelho azul preto verde amarelo ciano magenta branco 1.0 Y M C W K preto amarelo ciano magent a branco verde vermelho azul (r,g,b)(c,m,y)

135 MGattass DI-PUC/Rio Sistemas de cor dependentes de dispositivo - CMYK K := min (C, M, Y) C := C - K M := M - K Y := Y - K K := min (C, M, Y) C := C - K M := M - K Y := Y - K l O sistema CMYK usa o preto (blacK) porque o pigmento (carbono) é mais barato; l A superposição de ciano, magenta e amarelo para produzir preto gera um tom meio puxado para o marron. M Y K C base linearmente dependente

136 MGattass DI-PUC/Rio C + M + Y = K (black) = CMYCMYK CMY + Black l Using three inks for black is expensive l C+M+Y = dark brown not black l Black instead of C+M+Y is crisper with more contrast

137 MGattass DI-PUC/Rio HSV

138 MGattass DI-PUC/Rio HSV/HSB Color Space Brightness Scale Saturation Scale HSV = Hue Saturation Value HSB = Hue Saturation Brightness

139 MGattass DI-PUC/Rio HSV Value Saturation Hue

140 MGattass DI-PUC/Rio Sistemas de cor mais indicados para interface com usuário - HSV R G B C M Y W R G B V decompor (r,g,b) na base de V e do espaço ortogonal a ele. K S V H R Y G C BM Saturation Hue Value

141 MGattass DI-PUC/Rio Transformação RGB para HSV e vice-versa R G B Max = max(R,G,B) Min = min(R,G,B) no caso G e B, respectivamente R G B V = Max S = ( Max-Min ) / Max B R S=0 S=1 Min Max

142 MGattass DI-PUC/Rio Conversão RGB para HSV cálculo de H R (0 o ) Y (60 o ) G(120 o ) C(180 o ) B(240 o ) M(300 o ) S H V 0o0o 60 o 120 o 180 o 240 o 300 o 120 o 180 o R B r bg H

143 MGattass DI-PUC/Rio HLS Color Space red 0 green 120 yellow Blue 240 cyan magenta V black H S HLS = Hue Lightness Saturation

144 MGattass DI-PUC/Rio HLS L Pierre Courtellemont

145 MGattass DI-PUC/Rio Opponent Color Spaces + black-white red-green blue-yellow

146 MGattass DI-PUC/Rio YIQ Color Model l YIQ is the color model used for color TV in America (NTSC= National Television Systems Committee) l Y is luminance, I & Q are color (I=red/green,Q=blue/yellow) »Note: Y is the same as CIEs Y »Result: backwards compatibility with B/W TV! l Convert from RGB to YIQ: l The YIQ model exploits properties of our visual system, which allows to assign different bandwidth for each of the primaries (4 MHz to Y, 1.5 to I and 0.6 to Q)

147 MGattass DI-PUC/Rio Função de Transferência CCIR Rec ,2 0,4 0,6 0, ,10,2 0,30,40,50,60,70,80,9 1 Intensidade da luz Sinal de vídeo (voltagem ou código) R 709 = R G 709 = G B 709 = B Codificação de Vídeo

148 MGattass DI-PUC/Rio Sistema (Y, B-Y, R-Y) = Y B- Y R- Y RGBRGB Y 601 = R G B Componente luma de vídeo B-Y 601 = B -( R G B) R-Y 601 = R -( R G B) Componente de diferença de cor Motivação: As componentes de diferença de cor podem ser sub-amostradas!

149 MGattass DI-PUC/Rio Cubo RGB no espaço (Y, B-Y, R-Y)

150 MGattass DI-PUC/Rio Conversão para vídeo vídeos analógicos (BetaCam e M-II) vídeos digitais com 8 bits/componente (JPEG, MPEG)

151 MGattass DI-PUC/Rio Uma fórmula para conversão para video RGB to YCrCb YCrCb to RGB

152 MGattass DI-PUC/Rio Aparencia de cor

153 MGattass DI-PUC/Rio Banda de Mach Posição Branco Preto Intensidade Efeito da Banda de Mach

154 MGattass DI-PUC/Rio Contraste Simultâneo

155 MGattass DI-PUC/Rio Contraste

156 MGattass DI-PUC/Rio Conclusões do cérebro

157

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161 MGattass DI-PUC/Rio

162

163 MGattass DI-PUC/Rio Referências l l l l l

164 FIM

165 MGattass DI-PUC/Rio

166 Medidas do espectro da luz solar made by J. Parkkinen and P. Silfsten. Potência Relativa

167 MGattass DI-PUC/Rio Espectro de luz refletidas Measurements by E.Koivisto.

168 MGattass DI-PUC/Rio Espectro de luzes

169 MGattass DI-PUC/Rio Espectros do Sol e de um Corpo Negro Corpo negro Sol adaptado de Robert Siegel, Thermal Radiation Heat Transfer, 1992

170 MGattass DI-PUC/Rio colour Matching Experiment 1 Image courtesy Bill Freeman

171 MGattass DI-PUC/Rio colour Matching Experiment 1 Image courtesy Bill Freeman

172 MGattass DI-PUC/Rio colour Matching Experiment 1 Image courtesy Bill Freeman

173 MGattass DI-PUC/Rio Mudança de Base do Espaço de Cor G B R G B R Y X Z

174 MGattass DI-PUC/Rio colour Matching Experiment 2 Image courtesy Bill Freeman

175 MGattass DI-PUC/Rio colour Matching Experiment 2 Image courtesy Bill Freeman

176 MGattass DI-PUC/Rio colour Matching Experiment 2 Image courtesy Bill Freeman

177 MGattass DI-PUC/Rio nm 546 nm (nm) Valores dos tri-esimulos Combinação de três cores (RGB) para reproduzir as cores espectrais r ) g ) b ) C ) = r ) R + g G + b B Componentes das cores monocromáticas - CIE RGB -

178 MGattass DI-PUC/Rio Características das fontes luminosas nm E brilho (brightness) intensidade define o brilho (brightness) nm E saturação a concentração no comprimento de onda dominante define a saturação ou pureza cores pastéis são menos saturadas ou menos puras nm E matiz (hue) comprimento de onda dominante define a matiz (hue)

179 MGattass DI-PUC/Rio Reflectâncias espectrais de flores Measurements by E.Koivisto.

180 MGattass DI-PUC/Rio fração de luz absorvida por cada cone comprimento de onda (nm) Sensibilidade relativa dos cones

181 MGattass DI-PUC/Rio Metamerismo l Two lights that appear the same visually. They might have different SPDs (spectral power distributions) Idit Haran


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