Espacios de color. Lección Dr. Pablo Alvarado Moya

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Espacios de color Triest´ımulos, cromaticidad y sistemas colorimétricos Espacios para CGI Percepción Codificación de imágenes y v´ıdeo Interfaces de usuario

Espacios de color

Lecci´on 08.2

Dr. Pablo Alvarado Moya

CE5201 Procesamiento y An´alisis de Im´agenes Digitales ´

Area de Ingenier´ıa en Computadores Tecnol´ogico de Costa Rica

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Contenido

1 _{Espacios de color}

2 Triest´ımulos, cromaticidad y sistemas colorim´etricos

3 Espacios para CGI

RGB

CMY, CMYK

4 _Percepci´_on

CIEYuv y CIEYu0v0

CIEL∗a∗b∗y CIEL∗u∗v∗

5 Codificaci´on de im´agenes y v´ıdeo

6 Interfaces de usuario

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Espacios de color

Unespacio de color es un sistema de referencia para especificar colores

Diversidad alta

Cada espacio tiene su ´ambito de aplicaci´on Punto de partida: CIE XYZ, CIEYxy

Despliegue: RGB

Impresi´on:CMY,CMYK

Percepci´on: CIE L∗a∗b∗, CIEL∗u∗v∗

Codificaci´on de im´agenes y v´ıdeo:Yuv,Y0CbCr Interfaces de usuario: HSL, HSI, HSV, . . .

(4)

Independencia de dispositivo

Espacios de color pueden ser

Dependientes del dispositivo: color depende de coordenadas del espacio y del equipo reproductor.

Independientes al dispositivo: color solo depende de coordenadas del espacio

Referencia:

Ford, A. y Roberts A. Colour Space Conversions

Poynton, C. Color FAQ

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CIE

XYZ

CIEXYZ (1931)

Independiente del dispositivo

Analiza potencia de luz incidenteI(λ)

X = Z ∞ 0 I(λ)¯x(λ)dλ Y = Z∞ 0 I(λ)¯y(λ)dλ Z= Z ∞ 0 I(λ)¯z(λ)dλ

Mediciones ¯x(λ),y¯(λ),z¯(λ): observador est´andar.

(6)

CIE

XYZ

Independiente de dispositivo: REFERENCIA ABSOLUTA Se le denomina el espacio “maestro”

Predice qu´e distribuciones espectrales de potencia se perciben como el mismo color (metamerismo)

No es perceptualmente uniforme (i.e. mismo cambio en una coordenada no produce mismo cambio perceptual

independientemente de posici´on en el espacio.

(7)

CIE

Yxy

Espacio de cromaticidad

Y denota la luminancia Cromaticidad se calcula con:

x = X X +Y +Z y = Y X +Y +Z z= Z X +Y +Z Se cumple x+y+z = 1

Los valores x e y engendran el diagrama de cromaticidad C´alculo inverso:

X = Yx

y Z =

Y(1−x−y)

y Y = 0 no invertible: negro es acrom´atico

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Gama de color

Gamut

La gama de un dispositivo o proceso es el subconjunto del espacio de color reproducible por ´el.

Visitar sitio deBruce Lindbloom

(9)

RGB

CMY, CMYK

Espacio

RGB

Espacio completamente dependiente del dispositivo CRT, Plasma, TFT, LCD

TripletaRGB tiene diferentes significados:

Tensión eléctrica aplicada a emisores de cada canal Luminancia de cada canal (Luminancia=tensiónγ₎

Valores no linealesR0_G0_B0 _{relacionados con la tesi´}_{on el´}_ectrica R=aR0γ+b

G =aG0γ+b B =aB0γ+b

Usualmente

R0G0B0: valores manipulados digitalmente

RGB: valores con correcciónγ enviados a tarjeta gráfica Objetivo: percepción de rango de valores sea lineal.

(10)

RGB

CMY, CMYK

Gama de espacio

RGB

SharkD, 2008 (Wikipedia)

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RGB

CMY, CMYK

Dependencia de dispositivo de RGB

Todo depende de valores puros de R,G, yB que produzca cada dispositivo

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Espacios de color Triest´ımulos, cromaticidad y sistemas colorimétricos Espacios para CGI Percepción Codificación de imágenes y v´ıdeo Interfaces de usuario RGB CMY, CMYK

Conversi´

on

RGB

↔

XYZ

  X Y Z  =   Xr Xg Xb Yr Yg Yb Zr Zg Zb     R G B  

Cada columna proyecta el valor m´aximoR,G ´o B aXYZ, p. ej.   X Y Z  =   XgG YgG ZgG  =   Xr Xg Xb Yr Yg Yb Zr Zg Zb     0 G 0  

Coeficientes de matrizdeben ser medidos para cada dispositivo

(13)

RGB

CMY, CMYK

Espacio

rgI

Para RGB se separa cromaticidad en espaciorgI:

I = R+G +B 3 r = R 3I g = G 3I b= R 3I I=cte m´ax(I)

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RGB CMY, CMYK

Espacios de color para impresi´

on

Conversi´on entreRGB yCMY

  C M Y  =   1 1 1  −   R G B     R G B  =   1 1 1  −   C M Y  

Conversi´on entreCMY yCMYK K = m´ın(C,M,Y) C = C −K 1−K C = m´ın(1,C(1−K) +K) M = M−K 1−K M = m´ın(1,M(1−K) +K) Y = Y −K 1−K Y = m´ın(1,Y(1−K) +K)

Profesionalmente se usa XYZ intermedio con calibraciones

(15)

CIEYuvy CIEYu0v0

Espacio CIE

Yuv

Propuesta de CIE en 1960

Transformaci´on deYxy para producir diagramas de cromaticidaduv perceptualmente uniformes

u = 2x

6y−x+ 1,5

v = 3y

(16)

CIEYuvy CIEYu0v0

Espacio

Yu

0

v

0

Otro intento de mejorar uniformidad en diagrama de cromaticidad

u0= u = 2x

6y−x+ 1,5

v0= 1,5v = 4,5y 6y−x+ 1,5

(17)

CIEYuvy CIEYu0v0 CIEL∗a∗b∗y CIEL∗u∗v∗

Espacios CIE

L

∗

a

∗

b

∗

y CIE

L

∗

u

∗

v

∗

CIE defini´o espacios L∗a∗b∗yL∗u∗v∗para ser perceptualmente uniformes

Ambos se propusieron en 1976, por no existir consenso cu´al utilizar

Transformaciones no lineales entre XYZ y estos espacios

L∗ abarca de 0 a 100, y asemeja naturaleza logar´ıtmica de visi´on

(18)

Espacio CIE

L

∗

u

∗

v

∗ L∗ =        116 Y Yn 1/3 −16 si _YY n >0,008856 903,3 Y Yn si _YY n <0,008856 u∗ = 13L∗·(u0−u_n0) v∗ = 13L∗·(v0−v_n0)

conYn,u0n yvn0 los valores de luminancia y cromaticidad del color blanco del sistema (p.ej. D65 en TV).

(19)

Espacio CIE

L

∗

a

∗

b

∗ L∗ =        116 Y Yn 1/3 −16 si _YY n >0,008856 903,3 Y Yn si _YY n <0,008856 a∗ = 500(f(X/Xn)−f(Y/Yn)) b∗ = 200(f(Y/Yn)−f(Z/Zn)) f(t) = ( t1/3 si t>0,008856 7,787t+ 16/116 si t≤0,008856

(20)

Codificaci´

on de im´

agenes y v´ıdeo

Gran n´umero de formatos NO relacionados con CIE Conversiones lineales de/a RGB (⇒ dependientes de dispositivos)

Cada uno usa primarios RGB diferentes

PAL / SECAM Y0U0V0 (ninguna relaci´on con CIEYuv) NTSC Y0I0Q0

TV digital: Y0CbCr (ITU.BT-601, ITU.BT-709 HDTV)

(21)

Formatos de pixel

No confundirespacio de color con trama

Usualmente datos de c´amaras se codifican en tramas o formato de pixel

Submuestreo de informaci´on crom´atica YUV 4:1:1, 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0, etc. ¡Buscar tablas!

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Interfaces de usuario

Familia de espacios HSL (hue-saturation-lightness) Expertos en colorimetria recomiendan usar CIE L∗a∗b∗o

L∗u∗v∗

CIE provee reemplazos basados en CIEL∗a∗b∗y CIEL∗u∗v∗

Todos los espacios proven:

matiz (hexagonal, cil´ındrico, c´onico, etc)

saturaci´on (calculado como radio o raz´on de extremos, etc.) luminosidad (definida de distintas formas)

´

Utiles solo en entrada de colores, pero en colorimetr´ıa Ejemplos: HSI (Gonzalez y Woods), HSV (Travis)

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Resumen

1 _{Espacios de color}

2 Triest´ımulos, cromaticidad y sistemas colorim´etricos

3 Espacios para CGI

RGB

CMY, CMYK

4 _Percepci´_on

CIEYuv y CIEYu0v0

5 Codificaci´on de im´agenes y v´ıdeo

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