Medien-Technik

FarbmodelleRGB

Farbmisch-Experiment nach Newton

Versagt bei gesättigtenCyan-Tönen:

+ =-

1642-1727

Medien-Technik

R=255

G=255

B=255

Grundfarben RGB Mischfarben 1. Ordnung

G=255B=255

B=255R=255

R=255G=255

FarbmodelleRGB

Komplementärfarbe: Differenz einer Farbe zu Weiß

Medien-Technik

Grundfarben, Mischfarben 1. und 2. Ordnung

G=255 R=255G=255

½*Grün+½*Gelb: ½(255G+255R+255G) = 127R+255G

G=0

G=255

FarbmodelleRGB

Auf dem Farbkreis nur gesättigte Farben.

Medien-Technik

= +

Sät

tigun

g

Weiß-

Anteil

B=0, G=0

B=255, G=255

FarbmodelleRGB

Cyan

Ungesättigte Farbe hat WeißanteilAufhellen einer Farbe durch Beimischung der Komplementärfarbe

Medien-Technik

FarbmodelleRGB

Schwarz Rot Helles Gelbgrün

WeißpunktSchwarz-punktUnbunt-gerade

Medien-Technik

FarbmodelleRGB

0 255

Ist dieser Farbverlauf linear ?

maxmax In

InOutOut

Beispiel:

164/6425512764 ,2

64´,2552

maxmax

Out

OutIn

Die Gammakurve

Kopp: Bildverarbeitung interaktiv

Medien-Technik

FarbmodelleRGB

0 255

Ist dieser Farbverlauf linear ?

maxmax In

InOutOut

Beispiel:

1797,0*2552/1255255127255 :

21

255

21

maxmax

Out

OutIn

Die Gammakurve

Kopp: Bildverarbeitung interaktiv

Medien-Technik

FarbmodelleRGB

Monitor-Gamma bestimmen!

LinienmusterabwechselndWeiss / Schwarzergibt 50 Prozent!

Grauflächevariieren, bisvisuelle Gleichheit

max21Out 2/1In

In-Wert, um50 % Ausgabe

zu erzielen

max

2/1

max

2/1

max

2/1

max

2/1maxmax

ln

21ln

ln21ln

21

21

InIn

InIn

InIn

InInOutOut

Medien-Technik

FarbmodelleRGB

Monitor-Gamma: 2.2

ftp://ftp.uu.net/graphics/png/images/suite/gamma.png

Fernsehtechnik:Gamma-Korrektur in KameraGamma = 1/2.2 = 0,45oder 0,52.Fernseher mit Gamma 2.2bildet dann linear ab.

Video-Grabber

Graues Fernsehbild

Digitalisierung

Bitmap

RGB = (180,180,180)

Mal-Programm

Tastatur: 127Bitmap

RGB = (127,127,127)

Bildprogramm

Medien-Technik

FarbmodelleGamma

Gamma-Korrektur in der Bildbearbeitung

Aufhellen der MitteltöneGamma < 1

In

Out

Beispiel:Mittlerer Ton 127 soll 50 %heller werden:

41,021

43

Medien-Technik

FarbmodelleGamma

Gamma-Korrektur in der Bildbearbeitung

Bilbearbeitungsprogrammerechnen meist anders !

OldNew

41,01

21

43

Medien-Technik

FarbmodelleRGB

Gamma-Wert des menschlichen Auges 0,3 - 0,5für bessere Unterscheidung dunkler Töne

1611631

*

nYYL Helligkeitsemfpindung nach CIE

WeißpunktnY

Schwarz nzearkeitsgre Wahrnehmb0.008856nYY

Medien-Technik

FarbmodelleSubtraktive Farbmischung

Entstehung derKörperfarben

Absorption derKomplementärfarbe

Medien-Technik

FarbmodelleCyanMagentaYellowBlacK

Subtraktive Farbmischung:Absorption der Komplementärfarbe

Drucktechnik:Farbraster nebeneinander

Schwarz hinzu, um:echtes Schwarzzu erhaltenGrautöne mit wenigDruckfarbe zu erzielen

Medien-Technik

YMC

SSS

BGR

FarbmodelleUmrechnung RGB - CMY

CMY-Schwarz

BGR

WWW

YMC

RGB-Weiß

2552550

255255255

00

255

0255255

255255255

25500

Medien-Technik

SASAYSAMSAC

KYMC

FarbmodelleUmrechnung CMY - CMYK

Schwarzanteil eines SA CMY-Farbwertes:SA := Min(C,M,Y)

CMYK-Wert (C,M,Y,K) zu gegebenem CMY-Wert (C‘,M‘,Y‘)

Beispiel:

128191191

255255255

1286464

BGR

CMY

Schwarzanteil: SA=128

12806363

128128128128191128191

KYMC

Medien-Technik

FarbmodelleVisualisierung CMYK

Cyan Magenta Yellow Black

Merke: Dunkle Partien nehmen viel Farbe auf !

Medien-Technik

FarbmodelleHSIHue (Farbton)Saturation (Sättigung)Intensity (Intensität) Rot

0°

Grün120°

Zylinderachse=Unbuntgerade

Blau240°

Medien-Technik

FarbmodelleUmrechnungRGB - HSI

Rot0°

Grün120°

Blau240°

Idee:

RGB-Unbunt-Gerade undHSI-Unbuntgeradein Deckung bringen

Damit kann man Punkte imHSI-Raum mit kartesischenKoordinaten angeben

Medien-Technik

FarbmodelleUmrechnungRGB - HSI

Idee:

Übergang zu Zylinderkordinaten(H,S,I):

3

/arctan

1

22

21

21

II

MMS

MMH

Umkehrung:

1

2

1

*

31

21

61

31

21

61

310

62

IMM

BGR

mit

3

cossin

1

2

1

II

HSMHSM

S. Kopp, Herbert: Bildverarbeitung interaktiv

Zu jedem RGB-Wert gibt eseinen HSI-Wert,umgekehrt nicht.

Medien-Technik

FarbmodelleHueSaturationValue(HSV)

Farbton analog HSI [0..360]Sättigung(ungesättigt=weiß) [0..1]Dominante Farbe [0..255]

Helligkeit von Rot, Grün, Blau identisch

Umrechnung RGB -> HSV1. Bestimme Weiß-Anteil W = min(R,G,B)2. (R‘,G‘,B‘) := (R-W,G-W,B-W) hat nur noch 2 Farbwerte <> 03. Sei B‘=0: Huewert liegt zwischen R und G: H= G‘*120/(R‘+G‘)Sei R‘=0: Huewert liegt zwischen G und B: H=B‘*120/(G‘+B‘)+120Sei G‘=0: Hue-Wert liegt zwischen B und R: H=R‘*120/(R‘+B‘)+2404. S = (max(R,G,B) - W )/max(R,G,B) 5. V = max(R,G,B).

Medien-Technik

FarbmodelleHueSaturationBrightness(HSB)

Farbton analog HSI [0..360]Sättigung(ungesättigt=weiß) [0..100 %]Helligkeit der dominanten Farbe [0..100 %]

Helligkeit von Rot, Grün, Blau identisch

Umrechnung RGB -> HSB1. Bestimme Weiß-Anteil W = min(R,G,B)2. S = (Max(R,G,B)-W)/Max(R,G,B)*100

Neue Folie

Zur UnterscheidungB=Blau, und B= Brightnessnennen wir B100=Brightness

60*RGH

GRH

*60120

In diesem Sechstel ist R>Gund B=0

60*120GBH

100*255

,,max100

BGRB

Medien-Technik

FarbmodelleHueSaturationBrightness(HSB)

GRBBGRBGR

GR

BRGBGRBGR

RB

BGRBGRBGR

BG

H

,,,,min,,max

60240

,,,,min,,max

60120

,,,,min,,max

60

Übereinstimmung im 1. Sechstel,weil dort gilt:B=W, min(R,G,B)=W, max(R,G,B)=R

Zusammengefasste Formel:

Medien-Technik

FarbmodelleY Helligkeit(0..1)U Farbdifferenz RotV Farbdifferenz Blau

Variante von HSBFernsehtechnik

Helligkeit von Rot, Grün, Blau physiologisch Y 0.59G 0.30R 0.11B V (R Y)/1.14 U (B Y)/2.03

V=R-Y

U=B-Y

BRCYC

Prinzip:Winkel durch 2 senkrechte Vektoren definieren

Verzerrung zum Oval

Y heißt Luminanz

Medien-Technik

FarbmodelleC ommisionI International de‘lE clairage

Definiert alle wahrnehmbaren Farbwerte

Normspektrum (Reihenmessungen)

X=Y=Z=100Ideales Weiß

R 700,0 nmG 546,1 nmB 435,8 nm

Virtuelle Primärvalenzen X,Y,Z

Medien-Technik

FarbmodelleC ommisionI International de‘lE clairage

Setze:

1

zyxZYX

Zz

ZYXYy

ZYXXx

Der xyz-Farbwert lässtsich durch 2 Werterepräsentieren, da derdritte durch x+y+z=1berechnet werden kann.CIE (1931): x,y für denFarbort.Angabe der Helligkeit: YCIE xyY-Wert

xyY-Werte sind mess-technisch zu bestimmenSpektral-Fotometeroder3-Farben-Colorimeter

Medien-Technik

FarbmodelleC ommisionI International de‘lE clairage

Schuhsohle

A

B

C

ABC: Drei Primärstrahler mit denFarben A,B,C erzeugen alleFarbtöne im Innern des Dreiecks

Schlicht, H.J.: Bildverarbeitung digital

WeißpunkT D 65 = 6500° Kelvin

Medien-Technik

FarbmodelleC ommisionI International de‘lE clairage

RGB-Farbraum = Gammut eines Monitors

Gammut-warnung

Medien-Technik

FarbmodelleCIEuv

McAdams-Ellipsen„gleichfarbige“ Bereiche

Nachteile des CIE-XYFarbraums.

Ungleiche Farbabstände:Grün-Bereich hat große Fläche,Ront-Bereich und Blaubereich kleiner

CIE LuvDurch lineare Verzerrungwird aus x,y u,vAus Y wird die Helligkeitberechnet:

1611631

*

nYYL

Medien-Technik

FarbmodelleCIELab

CIE L*a*b*

1611631

*

nYYL

31

31

* 200nn ZZ

YYb

1 13 3

* 500n n

X YaX Y

nnn ZYX ,,MattweißerKörper

Virtuelles Rot

Virtuelles Blau

Medien-Technik

Farbdifferenz:

FarbmodelleCIELab

Buntheit: 22* ** baCab

Farbtonwinkel:

**arctan

abhab

2*2*2** baLEab

RAL 1000 GrünbeigeL* = +76,10a* = -00,56b* = +26,69(R,G,B) = (214,199,148)

http://www.dtpstudio.de/840/840-001.htm

Medien-Technik

FarbmodelleDiverse Umrechnungsformeln

CIE-XYZRGB nach ITU Rec. 709

Umrechnung RGB Rec. 709 nach RGB SMPTE 240M

Umrechnung EBU 3213 nach Rec. 709EuropeanBroadcastingUnion

InternationalTelevisionUnion (HDTV)

SMPTE

Medien-Technik

FarbmodelleWeitere Farbmodelle

Farbkugel vonPhilipp Otto

Runge

Johann HeinrichLambert

James Clerk Maxwell

Quelle: www.colorsystems.com

Medien-Technik

FarbmodelleWeitere Farbmodelle

Quelle: www.colorsystems.com

Douglas McAdams Walter S. Stiles

Medien-Technik

FarbmodelleWeitere Farbmodelle

Quelle: www.colorsystems.com

Albert Henry Munsell„Munsell Book of Colours“

Rot Gelb Grün Blau Purpur

Medien-Technik

Original von PhotoCD

Fehlfarben markiert

256 Farben optimiert

Medien-Technik

Vorlesung „Medientechnik WS 1999/2000“Dr. Manfred JackelStudiengang ComputervisualistikInstitut für InformatikUniversität Koblenz-LandauRheinau 156075 Koblenz

© Manfred JackelE-Mail: jkl@uni-koblenz.deWWW: www.uni-koblenz.de/~jkl

mtech.uni-koblenz.de

Literatur zu diesem Kapitel Hyperlinks zu diesem Kapitelwww.colorsystem.com

Grafik-Quellen