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Espacios de colorTriestımulos, cromaticidad y sistemas colorimetricos
Espacios para CGIPercepcion
Codificacion de imagenes y vıdeoInterfaces de usuario
Espacios de colorLeccion 08.2
Dr. Pablo Alvarado Moya
CE5201 Procesamiento y Analisis de Imagenes DigitalesArea de Ingenierıa en Computadores
Tecnologico de Costa Rica
I Semestre, 2017
P. Alvarado — TEC — 2017 Espacios de color 1 / 24
Espacios de colorTriestımulos, cromaticidad y sistemas colorimetricos
Espacios para CGIPercepcion
Codificacion de imagenes y vıdeoInterfaces de usuario
Contenido
1 Espacios de color
2 Triestımulos, cromaticidad y sistemas colorimetricos
3 Espacios para CGIRGBCMY, CMYK
4 PercepcionCIE Yuv y CIE Yu′v ′
CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v∗
5 Codificacion de imagenes y vıdeo
6 Interfaces de usuario
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Codificacion de imagenes y vıdeoInterfaces de usuario
Espacios de color
Un espacio de color es un sistema de referencia paraespecificar colores
Diversidad alta
Cada espacio tiene su ambito de aplicacion
Punto de partida: CIE XYZ , CIE Yxy
Despliegue: RGB
Impresion: CMY , CMYK
Percepcion: CIE L∗a∗b∗, CIE L∗u∗v∗
Codificacion de imagenes y vıdeo: Yuv , Y ′CbCr
Interfaces de usuario: HSL, HSI, HSV, . . .
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Independencia de dispositivo
Espacios de color pueden ser
Dependientes del dispositivo: color depende de coordenadasdel espacio y del equipo reproductor.
Independientes al dispositivo: color solo depende decoordenadas del espacio
Referencia:
Ford, A. y Roberts A. Colour Space Conversions
Poynton, C. Color FAQ
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CIE XYZ
CIE XYZ (1931)
Independiente del dispositivo
Analiza potencia de luz incidente I (λ)
X =
∫ ∞
0I (λ)x(λ) dλ Y =
∫ ∞
0I (λ)y(λ) dλ Z =
∫ ∞
0I (λ)z(λ) dλ
Mediciones x(λ), y(λ), z(λ): observador estandar.
Y es la luminancia
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CIE XYZ
Independiente de dispositivo: REFERENCIA ABSOLUTA
Se le denomina el espacio “maestro”
Predice que distribuciones espectrales de potencia se percibencomo el mismo color (metamerismo)
No es perceptualmente uniforme (i.e. mismo cambio en unacoordenada no produce mismo cambio perceptualindependientemente de posicion en el espacio.
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CIE Yxy
Espacio de cromaticidad
Y denota la luminancia
Cromaticidad se calcula con:
x =X
X + Y + Zy =
Y
X + Y + Zz=
Z
X + Y + Z
Se cumple x + y + z = 1
Los valores x e y engendran el diagrama de cromaticidad
Calculo inverso:
X =Yx
yZ =
Y (1− x − y)
y
Y = 0 no invertible: negro es acromatico
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Gama de colorGamut
La gama de un dispositivo o proceso es el subconjunto delespacio de color reproducible por el.
Visitar sitio de Bruce Lindbloom
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RGBCMY, CMYK
Espacio RGB
Espacio completamente dependiente del dispositivo
CRT, Plasma, TFT, LCDTripleta RGB tiene diferentes significados:
Tension electrica aplicada a emisores de cada canalLuminancia de cada canal (Luminancia=tensionγ)Valores no lineales R ′ G ′ B ′ relacionados con la tesion electrica
R = aR ′γ + b
G = aG ′γ + b
B = aB ′γ + b
UsualmenteR ′ G ′ B ′: valores manipulados digitalmenteRGB: valores con correccion γ enviados a tarjeta grafica
Objetivo: percepcion de rango de valores sea lineal.
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RGBCMY, CMYK
Gama de espacio RGB
SharkD, 2008 (Wikipedia)P. Alvarado — TEC — 2017 Espacios de color 10 / 24
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RGBCMY, CMYK
Dependencia de dispositivo de RGB
Todo depende de valores puros de R, G , y B que produzcacada dispositivo
Visitar sitio de Bruce Lindbloom
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RGBCMY, CMYK
Conversion RGB ↔ XYZ
XYZ
=
Xr Xg Xb
Yr Yg Yb
Zr Zg Zb
RGB
Cada columna proyecta el valor maximo R, G o B a XYZ , p. ej.XY
Z
=
XgGYgGZgG
=
Xr Xg Xb
Yr Yg Yb
Zr Zg Zb
0G0
Coeficientes de matriz deben ser medidos para cada dispositivo
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RGBCMY, CMYK
Espacio rgI
Para RGB se separa cromaticidad en espacio rgI :
I =R + G + B
3r =
R
3Ig =
G
3Ib =
R
3I
I=cte max(I )
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RGBCMY, CMYK
Espacios de color para impresion
Conversion entre RGB y CMYCMY
=
111
−RGB
RGB
=
111
−CMY
Conversion entre CMY y CMYK
K = mın(C ,M,Y )
C =C − K
1− KC = mın(1,C (1− K ) + K )
M =M − K
1− KM = mın(1,M(1− K ) + K )
Y =Y − K
1− KY = mın(1,Y (1− K ) + K )
Profesionalmente se usa XYZ intermedio con calibracionesP. Alvarado — TEC — 2017 Espacios de color 14 / 24
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CIE Yuv y CIE Yu′v′
CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v∗
Espacio CIE Yuv
Propuesta de CIE en 1960
Transformacion de Yxy para producir diagramas decromaticidad uv perceptualmente uniformes
u =2x
6y − x + 1,5
v =3y
6y − x + 1,5
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CIE Yuv y CIE Yu′v′
CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v∗
Espacio Yu′v ′
Otro intento de mejorar uniformidad en diagrama de cromaticidad
u′ = u =2x
6y − x + 1, 5
v ′ = 1, 5v =4, 5y
6y − x + 1, 5
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CIE Yuv y CIE Yu′v′
CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v∗
Espacios CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v ∗
CIE definio espacios L∗a∗b∗y L∗u∗v∗para ser perceptualmenteuniformes
Ambos se propusieron en 1976, por no existir consenso cualutilizar
Transformaciones no lineales entre XYZ y estos espacios
L∗ abarca de 0 a 100, y asemeja naturaleza logarıtmica devision
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CIE Yuv y CIE Yu′v′
CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v∗
Espacio CIE L∗u∗v ∗
L∗ =
116
(Y
Yn
)1/3
− 16 si YYn> 0, 008856
903, 3
(Y
Yn
)si Y
Yn< 0, 008856
u∗ = 13L∗ · (u′ − u′n)
v∗ = 13L∗ · (v ′ − v ′n)
con Yn, u′n y v ′n los valores de luminancia y cromaticidad del colorblanco del sistema (p.ej. D65 en TV).
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CIE Yuv y CIE Yu′v′
CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v∗
Espacio CIE L∗a∗b∗
L∗ =
116
(Y
Yn
)1/3
− 16 si YYn> 0, 008856
903, 3
(Y
Yn
)si Y
Yn< 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
con Xn, Yn y Zn las coordenadas XYZ del blanco del sistema
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Codificacion de imagenes y vıdeo
Gran numero de formatos NO relacionados con CIE
Conversiones lineales de/a RGB (⇒ dependientes dedispositivos)
Cada uno usa primarios RGB diferentes
PAL / SECAM Y ′U ′V ′ (ninguna relacion con CIE Yuv)
NTSC Y ′I ′Q ′
TV digital: Y ′CbCr (ITU.BT-601, ITU.BT-709 HDTV)
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Formatos de pixel
No confundir espacio de color con trama
Usualmente datos de camaras se codifican en tramas oformato de pixel
Submuestreo de informacion cromatica
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∗oL∗u∗v∗
CIE provee reemplazos basados en CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v∗
Todos los espacios proven:
matiz (hexagonal, cilındrico, conico, etc)saturacion (calculado como radio o razon de extremos, etc.)luminosidad (definida de distintas formas)
Utiles solo en entrada de colores, pero en colorimetrıa
Ejemplos: HSI (Gonzalez y Woods), HSV (Travis)
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Resumen
1 Espacios de color
2 Triestımulos, cromaticidad y sistemas colorimetricos
3 Espacios para CGIRGBCMY, CMYK
4 PercepcionCIE Yuv y CIE Yu′v ′
CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v∗
5 Codificacion de imagenes y vıdeo
6 Interfaces de usuario
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Espacios de colorTriestımulos, cromaticidad y sistemas colorimetricos
Espacios para CGIPercepcion
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© 2005-2017 Pablo Alvarado-Moya Area de Ingenierıa en Computadores Instituto Tecnologico de Costa Rica
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