Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 1 2D-3D számítógépes grafika BME Építészmérnöki Kar Építészeti Ábrázolás Tanszék Előadó: Batta.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 1 2D-3D számítógépes grafika BME Építészmérnöki Kar Építészeti Ábrázolás Tanszék Előadó: Batta."— Előadás másolata:

1 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 1 2D-3D számítógépes grafika BME Építészmérnöki Kar Építészeti Ábrázolás Tanszék Előadó: Batta Imre Fénymérés, színmérés

2 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 2 Tartalom Téma: hogyan mérjük a fény mennyiségét és a színeket? Fénymérés: ● radiometria ● fotometria CIE láthatósági függvény feketetest sugárzó kandela szabvány fényerősség (I), fényáram (F), megvilágítás (E), fénysűrűség (L) Színmérés: ● korrelált színhőmérséklettel alkalmazási terület: fehér egyensúly ● színmérés három szín arányával (színmegfeleltetés) színkeverés Grassman törvényei összehasonlító színmérés negatív színek CIE színmérés 1931 XYZ színinger-mérő rendszer 1931 XYZ színingertér 1931 xyZ színdiagram helyek, szabványos sugárzások, gamut 1976 L*u*v* 1976 L*a*b* Színmegjelenés modellek CIE szótár

3 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 3 Fénymérés A radiometria az optikai sugárzást fizikai mennyiségek formájában határozza meg. A mérés valamennyi hullámhossz mennyiségének összesítésével történik. Jelölés e (energia) és λ (hullámhossz) alsó indexekkel. A fotometria a fizikai mennyiségeket az átlagos emberi megfigyelő látására jellemző láthatósági függvény alapján értékeli. A mérés a látható fény hullámhossz tartományában történik. Jelölés v (mint visibility) alsó indexxel. A színmérés a színekhez - mint érzetekhez - mérhető mennyiségeket rendel. Alkalmazott mértékegységek: Teljesítmény, jele Φ (Fluxus) vagy P (Power), mértékegysége Joule/s, jele W (Watt). Felület, jele A (Area), mértékegysége m 2. Térszög a kimetszett gömbfelület-terület és a gömbsugár négyzetének hányadosa (A/r 2 ), mértékegysége Szterradián, rövidítve sr, (1 sr = 4π), jele Ω. Hőmérséklet, mértékegysége K (Kelvin), jele T (Temperature).

4 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 4 Fotometria A fotómetriai mennyiségek az elektromágneses sugárzás látható részének a teljesítménye. SI mértékegysége a Kandela: Észlelés hatásfoka [ CIE láthatósági függvény V(λ) ] X Fekete test sugárzó teljesítménye 2045 Kelvin hőmérsékleten.

5 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 5 CIE láthatósági függvények 700 Hullámhossz (nm) λ Fénysűrűség CIE szabványos láthatósági függvények (V mint Visibility) alacsony megvilágítási szinten (szkotopos látás) V’(λ) és nappali fényben (fotopos látás) V(λ). A kapott értékek a szem relatív világosság érzékenységét adják a különböző hullámhosszakon. Készült villogásos fotometria módszerével a különböző hh fénysugárzással keltett világosság érzetek összehasonlításával. A választott max. referencia szint a 507 illetve 555 nm-es hullámhosszú zöld színű fény. CIE fénymérő észlelő az az ideális észlelő, akinek a szkotopos és fotopos látása megegyezik a V’(λ) és V(λ) láthatósági függvényekkel.

6 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 6 Feketetest sugárzó A különféle testek anyagi minőségüktől függően eltérő mértékben nyelnek el és bocsátanak ki sugárzásokat. Minden anyag 0 Kelvin hőmérséklet felett elektromágneses sugárzást bocsát ki. A sugárzás spektrális eloszlása (hullámhossza és teljesítménye, így a fény színe) az anyag hőmérsékletétől függően változó (Stefan- Boltzmann törvény). A hőmérséklet növelésével a sugárzás maximuma a rövidebb hullámhosszak felé tolódik el, ezért a szemünkkel először vörös (2500 K), majd fehér (6000 K), végül kék (15000 K) színű fényt érzékelünk. 0 5E-16 1E E-15 2E Frekvencia Sugárzott teljesítmény Wm -2 nm -1 5E+130 1E E+132E+142.5E K 5000K 2800K 2045K

7 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 7 Feketetest sugárzó A fényenergia mennyiségének meghatározásához olyan referencia fényforrásra szükséges, amelynek Φ(λ) spektrális teljesítmény-eloszlása mértékegységül szolgálhat. A fénymérés referencia sugárzója az un. teljes feketetest sugárzó (full blackbody radiator). A feketetest sugárzó egy zárt kamra, amelynek falát hevítve benne EM sugárzás (fény) keletkezik. A termodinamika törvénye szerint a zárt kamrában a kibocsátott és az elnyelt sugárzás elméletileg egyensúlyban van, ezért a keletkező különböző hullám-hosszúságú sugárzás energia eloszlása csak a kamra anyagától és az anyag hőmérsékletétől függ, a kamra illetve az anyag alakjától és méretétől (sugárzó területétől) nem. A teljes feketetest sugárzó minden hullámhosszt elnyel és minden hullámhosszon sugároz. A fényméréshez választott mértékadó teljesítmény szabvány szerint 2045 K hőmérsékleten, a platina halmazállapot-változásánál (dermedési pontja) N/m2 nyomás alatt keletkezik.

8 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 8 Kandela A fényenergia SI fotómetriai mértékegysége a Kandela, jele cd = az észlelés hatásfoka [ CIE láthatósági függvény V(λ) ] x a feketetest sugárzó teljesítménye 2045 K hőmérsékleten. SI (MSz 9620) meghatározás: teljes feketetest sugárzó 1/ m 2 felületének fényerőssége a felületre merőleges irányban, 2045 K (a platina dermedési hőmérsékletén, N/m 2 nyomás alatt, (Conference Internationale des Poids et Mesures, 1967) illetve azon Hz frekvenciájú (555 λ) monokromatikus sugárzást kibocsátó fényforrás fényerőssége (I e ) adott irányban, amelynek sugárerőssége (teljesítménye) ebben az irányban 1/683 watt/sr. (Conference Internationale des Poids et Mesures, 1979) Fénysűrűség ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 (V) láthatósági (I) 2045 K feketetest (I) kandela, 1967 (I) kandela, 1979 λ = 555 nm I = 1/683 W/sr 555 Fénysűrűség

9 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 9 Feketetest sugárzó megvalósítása 1. Olvasztótégely 2. Tóriumoxid cső (feketetest) 3. Platina 4. Nyílás (területe:1/ m 2 ) Olyan feketetest sugárzó, amely minden hullámhosszon elnyel és sugároz, a gyakorlatban nem állítható elő. Néhány kísérleti készülék készült el, amelyekhez először wolframot, majd a melegítés hatására erős fehér fényt kibocsátó tóriumoxidot alkalmaztak. A fénymérő műszerek kalibrálásához ma wolframszálas izzólámpát használnak. Lummer és Kurlbaum feketetest kísérleti készüléke 1898-ból

10 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 10 I v Fényerősség (Intensity) A fény(sugárzás) alapvető mennyiségi jellemzője a fényerősség. I v fényerősség (Luminous Intensity) adott pontból adott irányú dΩ elemi térszögbe kisugárzott energia teljesítménye. Mértékegysége: kandela, jele: cd. dΩdΩ dΩ IvIv dvdv 

11 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 11 Φ v Fényáram (Flux) A fényforrások teljesítményének jellemzője a fényáram. Φ v fényáram (Luminous Flux) pontszerű, minden irányban egyenlő teljesítménnyel sugárzó (izotróp) fényforrás teljesítménye. Mértékegysége lumen, jele lm. 1 lumen fényáram 1 cd fényerősségű minden irányban egyenletesen sugárzó pontszerű fényforrás 1 szterradián térszögbe kibocsátott teljesítménye. (Így a teljes 4π térszögben minden irányban 1 cd fényerősségű fényforrás fényárama = 4π lm.) A fényáram radiometria megfelelője a sugárzott teljesítmény (W). A Φ v fényáram és Φ e sugárzott teljesítmény viszonya: K max = 683 lm/W, az EM sugárzás fényhasznosításának legnagyobb értéke, V λ = CIE láthatósági függvény.   , )()( dVK em  1st=A/r 2

12 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 12 E v Megvilágítás (Illuminance) Az építészeti terek és felületek, utak stb. előírt megvilágításához szükséges fénymennyiség jellemzője a megvilágítás. A megvilágítás független a megvilágított felület optikai jellemzőitől (pl. fényelnyelés, visszaverődés stb.) E v megvilágítás (Illuminance) a felfogó felület egy pontjára eső Φ v fényáram (teljesítmény). E pontot magába foglaló felületre eső dΦ v fényáram és dA egységnyi felület hányadosa: Mértékegysége lux, jele: lx, vagy Lumen/m 2. d A v E dd  v tervezőiroda, szupermarket 750 iroda, konyha, szerelőműhely, laboratórium 500 oktatóterem, könyvtár, szerelőműhely 300 előcsarnok, társalgó, étkező 200 raktár, rakodó terület 150 lépcsőház, folyosó, öltőző 100 helyiséglux

13 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 13 L v Fénysűrűség (Luminance) Az emberi látás a megvilágított vagy önsugárzó felületek világosságát érzékeli. A világosságot előidéző fényinger mennyiségi jellemzésére szolgál a fénysűrűség. L v fénysűrűség (Luminance) a felület egy pontjából adott Θ szögben dΩ elemi térszögbe kisugárzott Φ v fényáram (teljesítmény). L v fénysűrűség (Luminance) a felület egy pontjából adott Θ szögben dΩ elemi térszögbe kisugárzott I v fényerősség. A sugárzó felület egységnyi területére eső fényerősség. Mértékegysége cd/m 2, watt/sr  m 2. dA cosθ dΩ v L d2vd2v  dΩdΩ θ dA dA cosθ v L IvIv  I max IΘIΘ I kons. θ A fényes, tükröződő felületek fényerőssége a nézési iránytól függően változó, az un. Lambert féle matt felületek fényerőssége a nézési iránytól függetlenül állandó.

14 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 14 Példa: LCD képernyő fénysűrűsége Az LCD képernyők minőségének egyik jellemzője a képpontok (maximális) fénysűrűsége. Pl. 500 cd/m2. A nagyobb max. fénysűrűség nyilvánvalóan jobb kontrasztot képez a képernyő fekete szintjéhez képest. A fénysűrűség adott irányból mért mennyiség. Az LCD képernyők jellemző technológiai fogyatékossága, hogy a fénysűrűség a látószögtől függően változik.

15 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 15 2D-3D grafika Színmértan Figyelmeztetés: a színeket szemléltető képek nem valósághűek!

16 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 16 Színmérés feladata A színmérés feladata, hogy a fény fizikai összetételét (hullámhossz, teljesítmény)… a) a (szín)érzet szempontjából számszerűsíthető mennyiségekkel meghatározza, b) két (szín)érzet közötti különbséget számszerűen kifejezze, c) a (szín)érzet látási és megvilágítási körülményektől, a képi tartalomtól függő módosulását előre jelezze. A színméréssel kapott mérőszámok alapján a színeket - a színemlékezetünktől függetlenül - bármely képalkotó eszközzel újra előállíthatjuk, a különböző képfelvevő, képrögzítő, képtovábbító, képalkotó eszközök színterjedelmét összehangolhatjuk. A színmérés történhet: 1. abszolút (fizikai) mennyiségekkel (fotometria), 2. feketetest sugárzó különböző hőmérsékleteken keletkező színeihez viszonyítva (korrelált színhőmérséklet), 3. három reprezentatív szín mennyiségi aránya alapján (trikromatikus szín-összehasonlítás).

17 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 17 Korrelált színhőmérséklet A korrelált színhőmérséklet a közel-fehér fényforrások egytényezős jellemzője. A fényforrásokhoz igazodó képrögzítő anyagokat pl. filmeket ugyancsak színhőmérséklettel jellemzik. Eszerint egy fényforrás színe olyan „hőmérsékletű”, hogy megfelel* (korrelál) a fekete test sugárzó adott hőmérsékleten keletkező színéhez. Pl. a wolframszálas izzólámpa korrelált színhőmérséklete 2800 K, azaz a színe hasonlít a 2800 K hőmérsékletű feketetest sugárzó színéhez. A fényforrás üzemi- és színhőmérséklete között tehát nincs közvetlen fizikai összefüggés. T=15000 KT=12500 K T=10000 KT=7500 K T=5000 KT=2500 K * megfelelés követelményei: a két színinger (1) spektrális eloszlása azonos, vagy (2) hasonlóak, metamer egyezés, vagy (3) a CIE színkoordinátáik azonosak. 0 0 felhős égbolt 6500 napkorong (tengerszintről mérve) 5600 átlagos napfény, vakú, D50-es színes film 5000 wolfram izzók prof. fotósoknak W-os izzó, napkelte, naplemente 2800 gyertya 1200 FényforrásKelvin erősen felhős égbolt 8000 tiszta kék égbolt 10000

18 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 18 Példa: fehér egyensúly Az emberi látás a fényforrások színéhez adaptálódik, az anyagok „valódi”, azaz a napfényben megtanult színét bizonyos határok között kiegyensúlyozatlan megvilágításban is helyesen érzékeli (von Kries színadaptáció). Más a helyzet a képekkel, melyeknek a színeit csak akkor tartjuk természetesnek, ha az emberek, ismert tárgyak stb. megvilágítása fehér (napfény) színű. Az ideális fényforrás a napfény spektrális teljesítmény-eloszlását közelíti, amely a látható fényből minden hullámhosszúságú sugárzást tartalmaz. A gyakorlatban használt mesterséges fényforrások hullámhossz összetétele nem egyenletes, a színük a kékes, zöldes, sárgás, vöröses irányba tolódik. A képrögzítő eszközök (filmemulzió, szenzor stb.) érzékenységét a különböző hullámhosszakon a fényforrások színösszetételéhez kell igazítani. A korrekció kiindulópontja a fehér szín, mivel a fényforrások elszínező hatása a világos telítetlen színű felületeken érzékelhető a legerősebben. Látvány fehér fényben Látvány sárgás fényben Kék szűrős korrekció

19 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 19 Színrendszerek II. Eszközvezérlő rendszerek (eszközfüggő színrendszerek) RGB (elektronikai eszközök) HSV, HLS (számítógépes grafika) LUV, YIQ, YCC (TV - videó) CMY, CMYK (nyomtatók, nyomdagépek) I. Színmérő rendszerek (színingermérő rendszerek) CIE 1931 XYZ (általános) CIE színességi diagramok (általános) CIE 1976 Luv (összeadó színkeveréshez) CIE 1976 Lab (kivonó színkeveréshez) CIE 1997 Cam (médiák közötti adatcseréhez) Commission Internationale de l’Éclairage (Nemzetközi Világítási Bizottság) III. Színminta gyűjtemények (színrendelő rendszerek) Munsell (általános célú katalógus) RAL (fémfestékek, építőipar, gépgyártás) Pantone (textil-, műanyag és nyomdaipar) Színetalonok (NPL, NBS, OMH stb.) (színmérő műszerek ellenőrzéséhez)

20 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 20 Történeti előzmények Forrás: I. Newton ( ) Kör alakú színrendszer. 7 spektrum alapszín: ibolya, indigó, kék, zöld, sárga, piros.. A spektrum két szélső színe keverhető. J.H. Lambert ( ) Gúla alakú színrendszer. 3 alapszín: sárga, vörös, kék. Első térbeli színrendszerek egyike. A.H. Munsell ( ) Henger alakú színrendszer. 5 alapszín: piros, sárga, zöld, kék, bíbor. 3 színjellemző: színezett (Hue), telítettség (Chroma) világosság (Value). Festett színminták Szabadalmaztatott képlettel kézzel festett színminták J.C. Maxwell ( ) Háromszög alakú színrendszer. 3 alapszín: vörös, zöld, kék.

21 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 21 Színkeverés törvényei Grassmann metamer* törvényei:* szimmetria: ha A≡B, akkor B≡A tranzitivitás: ha A≡B és B≡C, akkor A ≡ C arányosság: ha A≡B, akkor αA = βB additivitás: ha A≡B, C≡D és (A+C)≡(B+D), akkor (A+D)≡(B+C). * A metamer színpárok színérzete azonos, spektrális energia-eloszlásuk azonban különböző. Metamer eredeti jelentése ugyanazon anyag különböző formában. ** Általános fotometriai mennyiségekre nem érvényesek. ≡ egyformának látszó, metamer egyezés. + színek összekeverése.

22 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 22 Trikromatikus színmérés – 3/1 Trikromatikus színmérés: Valamennyi színinger* reprodukálható három egymástól független szín** additív keverékével (Grassmann). Képlettel: C mintaszín = R(R) + G(G) + B(B) A három szín súlyarányával a színek „mérhetők”, sőt a színek helye koordinátarendszerbe foglalható. A mintaszín és három alapszín keverékének összehasonlításán alapuló színmérést színmegfeleltetésnek (Color Matching) nevezik. *** * Színinger: adott színérzetet kiváltó fizikai inger, pl. fényforrás vagy festék „színe”. ** A három szín akkor független egymástól, ha egyik sem hozható létre a másik kettő keverékeként. *** Az összehasonlító színmérés alapja a színek metamerizmusa. P1P1 P2P2 P3P3 PMPM RGB

23 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 23 Trikromatikus színmérés – 3/2 0% Vörös +33% Vörös +66% Vörös Zöld VörösKék -30% Vörös C C’ Negatív színek: A három alapszínnel történő mérés fogyatékossága: két szín additív keveréke mindig kevésbé telített színt eredményez, és a hozzáadott harmadik alapszín a fehértartalmat növeli. Ezért a színek egy része csak két méréssel katalogizálható. 1. Az első mérés a mintaszínt összehasonlítja a három alapszín keverékével. 2. A második mérés a mintaszínhez a harmadik alapszínből annyit tesz hozzá, annyival tompítja, hogy az megfeleljen a színmeghatározó keverékhez. Ez utóbbi hozzáadott alapszín értéke tehát negatív lesz.

24 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 24 Trikromatikus színmérés – 3/3 Az összehasonlító színmérés csak vizuálisan végezhető el, mert a metamer egyezést csak az agy képes megállapítani. Olyan módszerre van szükség, amellyel a színmérés vizuálisan és műszeresen egyaránt elvégezhető. Megoldás: 1. Három – egymástól független – alapszín, az un. alapszín-ingerek szabványosítása. 2. Az alapszínek arányát a spektrum minden hullámhosszán kísérleti módszerek pontosságával megmérni. 3.Az így kapott három un. színinger- megfeleltető függvény segítségével a mérendő színinger (színminta) spektrális eloszlásában hullámhosszról - hullámhosszra (dλ-ként) kiszámítható az alapszín-ingerek mennyiségi aránya. Az értékek összesítése (integrálása) ugyanazt az eredményt adja mint a vizuális összehasonlító színmérés. 4. Összesítés után kapott három értékkel, elnevezésük színinger-összetevők, mint vektorokkal a vizsgált szín 3D-s vagy 2D-s koordináta-rendszerben (un. színességi diagramban) ábrázolható. Színmérő készülék 1931-ből.

25 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 25 CIE 1931-es színmérő észlelő CIE 1931-es 2º-os rgb színinger-megfeleltető függvények. Egyes hullámhossztartományokban két függvény értéke negatív, amely megnehezítette korabeli (1931) színmérő számításokat, amelyek kézzel történtek. CIE 1931 Standard Colorimetric Observer (szabványos színmérő észlelő) a CIE ben szabványosított színinger-mérő rendszere. 1. Kiindulópont: rgb színinger- megfeleltető függvények Szabványosított három alapszín-inger (Tristimulus Values): reprodukálható 700, 664,1 és 435,8 nm-es monokróm fényforrások, jelölésük R, G, B. Guild és Wright mérései alapján szabványosított színinger-megfeleltető függvények (Color matching functions), nm-es tartományban 10 nm-es intervallumokban tabulált táblázatos adatok, jelölésük felülvonással ellátott r ̅ (λ), g ̅ (λ), b ̅ (λ). A mérési látószög 2º-os. 700 Hullámhossz (nm) λ b g r Színinger összetevö értékek

26 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 26 CIE 1931-es színmérő észlelő CIE 1931-es transzformációs együtthatók X = R G B Y = R G B Z = R G B 2. Transzformáció: xyz színinger- megfeleltető függvények A számítások egyszerűsítése érdekében az r ̅ (λ), g ̅ (λ), b ̅ (λ) színinger-megfeleltető függvényeket transzformációs mátrix átosztja. Az eredmény az x ̅ (λ), y ̅ (λ) és z ̅ (λ) színinger- megfeleltető függvények, s az R, G és B alapszín-ingereket X, Y és Z elnevezésű nem valóságos alapszín-ingerek (Tristimulus values) helyettesítik. Tehát a színek meghatározása továbbra is három alapszín arányával történik, de ezek az alapszínek már nem valóságosak, nem realizálhatók. A színek felszorzását Grassmann addíciós törvénye megengedi. CIE 1931 xyz színinger-megfeleltető függvények, azaz CIE 1931-es szabványos színmérő észlelő. 700 Hullámhossz (nm) λ z y x

27 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 27 CIE 1931-es színmérő észlelő 3. Színinger mérése A CIE megfogalmazása szerint az 1931-es szabványos színmérő észlelő (Standard Colometric Observer) a mérendő színinger X,Y és Z alapösszetevőit az x ̅ (λ), y ̅ (λ) és z ̅ (λ) színmegfeleltető függvények szerint határozza meg. A színmérés, azaz színinger-összetevők (Tristimulus Values) kiszámítása a mintaszín spektrális eloszlása és a három színinger- megfeleltető függvény szorzatának összesítésével (integrálásával) történik. A képletben… ▪ X,Y,Z a színinger-összetevők egyezményes jelölése, az adott képzetes alapszínekre utaló nagybetűk, ▪ k konstans a világosság meghatározásához, ▪ x ̅, y ̅, z ̅ színinger-megfeleltető függvények, ▪ dλ mérési hullámhossz-köz, rendszerint 10 nm vagy 20 nm. ▪ L eλ a mintaszín műszerrel mért spektrális eloszlása, Ha vizsgált szín tárgyszín, akkor L eλ helyett S(λ) ρ(λ ) ahol S(λ) vizsgált színmintát megvilágító fény(forrás) spektrális eloszlása, ρ (λ) a felület spektrális reflexiós tényezője. X = k ∫ L eλ x(λ) dλ Y = k ∫ L eλ y(λ) dλ Z = k ∫ L eλ z(λ) dλ _ _ _

28 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 28 Egy színminta színinger- összetevőinek számítása. Kiinduló adatok a minta, és a mintát megvilágító fényforrás (pl. D65 fehér) spektrális reflexiós- illetve teljesítmény-eloszlása: ρ(λ) és S(λ). 1. lépés: ρ(λ) és S(λ) összeszorzása. 2. lépés: ρ(λ)S(λ) és a három színinger-megfeleltető függvény összeszorzása. 3. lépés: a három függvény - görbe alatti területének - integrálása. CIE 1931-es színmérő észlelő Egy színminta színinger- összetevőinek számítása. Kiinduló adatok a minta, és a mintát megvilágító fényforrás (pl. D65 fehér) spektrális reflexiós- illetve teljesítmény-eloszlása: ρ(λ) és S(λ). 1. lépés: ρ(λ) és S(λ) összeszorzása. 2. lépés: ρ(λ)S(λ) és a három színinger-megfeleltető függvény összeszorzása. 3. lépés: a három függvény - görbe alatti területének - integrálása. S(λ) ρ(λ) x(λ) λ380 X S(λ) ρ(λ) ŷ(λ) λ380 Y S(λ) ρ(λ) ž(λ) λ380 Z x szining.össz λ380 x(λ) − y szining.össz λ380 y(λ) − z szining.össz λ380 z(λ) − x = = = x x Relatív L λ380 D65 S(λ) Relatív ρ(λ) λ380 Minta ρ(λ) Relatív S(λ) ρ(λ) λ380 ρ(λ)S(λ) = x

29 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 29 Z=1 X=1 Y=1 CIE XYZ 1931 színtér 4. Színinger ábrázolás térben Az XYZ színinger-összetevők ábrázolása az XYZ és az xyY derékszögű koordináta- rendszerekben történik. Az XYZ színtér (XYZ Color Space) normalizált, a színinger pontok a három egységvektorral kifeszített egységsíkra kerülnek. Egy színinger koordinátái az XYZ színinger-összetevők és azok összegének hányadosa, jelölésük: x, y, z. x=X/(X+Y+Z) y=Y/(X+Y+Z) z=Z/(X+Y+Z) í gy x+y+z=1 A színinger koordináták elnevezése színességi koordináták. Egységsík Színességi diagram C ZcZc XcXc YcYc Spektrumszínek Spektrumszínek két másik nézetből

30 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 30 CIE xyZ 1931 színességi diagram 5. xyY színességi diagram Z koordináta redundáns adat, ezért elmarad, az XYZ egységsík a koordináta-rendszer xy síkjára vetül, a színeket x,y koordináta-pár határozza meg, z = 1 - x - y. Az ábrázolási mód elnevezése xyY színességi diagram. Az xyY színességi diagram is 3D-s koordináta-rendszer. A harmadik tengelyen az Y színinger-összetevő mennyisége, azaz a színinger világossága ábrázolható. E tengely jelölése nagybetűs Y. Lásd a következő képet. R=1G=1B=1 Hullámhossz (λ)700564,1435,8 Fénysűrűség (L)14,590,06 x,y koordináták0.73, , ,0.01 Y=100 x=1 y=1 Színességi diagram Y=1 X=1 Z=1 XcXc YcYc C ZcZc

31 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 31 CIE xyY 1931 színességi diagram x=1 y=1 Y=100 y = V(λ) 6. Világosság: nagybetűs Y tengelyen A színingerek világossága a y ̅ (λ) színmegfeleltető függvénnyel számítható, mert annak alakja a V(λ) láthatósági függvénnyel azonos. Az eredmény a nagybetűs Y tengelyen ábrázolható. Eszerint az xy síkon a színingerek feketék. E sík elnevezése alychne (lat. fény nélkül). A számításhoz a k konstans (fénysűrűségi index) úgy kell megválasztani, hogy az Y színösszetevő mennyiségét 0−100 érték közé normalizálja. Ha színminta tárgyszín, k konstans értékét úgy kell megválasztani, hogy a mintát megvilágító referencia fehér fényben az Y színösszetevő mennyisége 100 legyen. Ha a színminta önsugárzó (pl. képernyő), és spektrális eloszlása tényleges radiometriai mennyiség, 1k = 683 lumen/watt. ∫ S fehér (λ) y(λ) dλ k = 100 Alychne sík

32 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 32 CIE xyY 1931 színességi diagram Helyek (Locus * ) Spektrum színek Bíbor színek Feketetest színek (Planck görbe) Izotermikus vonalak CIE szabványos sugárzások E ee fehér (5500 K, 0.33, 0.33) A háztartási wolfram izzó (2856 K, 0.45, 0.41) B közvetlen napfény (4874 K, 0.35, 0.35) D65 természetes nappali (6504 K, 0.31, 0.33) C átlagos nappali (6774 K, 0.31, 0.32) (∞ K, 0.24,0.23) 780 λ rel. L 780 λ rel. L CIE A sugárzásCIE D65 sugárzás *locus, loci - lat. hely, helyek. X Y E A 8 D K 5500 K 6500 K 7500 K K C B G = λ (0.27,0.72) R = λ (0.73,0.26) B = 435,8 λ (0.17,0.01)

33 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 33 CIE xyY 1931 színességi diagram Domináns hullámhossz : a színárnyalat (Hue) jellemzője: az adott színnel azonos színezetű monokromatikus fény hullámhossza. Helyét a spektrum színek görbéjén az E ee fehér és az adott szín koordinátapontján átfektetett egyenes jelöli ki. (Pl. S 1 → P 1 ) Domináns komplementer hullám-hossz: a bíbor színek komplementer spektrum színe. (Pl. S 2 → P 2 ) Kibocsátási tisztaság a telítettség (Saturation) jellemzője: X Y a b D 65 S2S2 S1S1 S3S3 P2P2 S = (a+b) a

34 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 34 CIE xyY 1931 színességi diagram Gamut (színterjedelem) a képrögzítő és megjelenítő eszközök színrögzítő illetve színvisszaadó képessége. Példák: PAL/Secam (európai tv) NTSC (USA tv) CMYK (átlagos nyomtató) A képalkotó lánc (pl. szkenner – képernyő – printer) színeinek összehangolására a Color Management eljárás szolgál. A színkezelés beállításai, az un. színprofil elmenthető a képfájlban vagy külön az ICC* által szabványosított formában (ICC Color Profile). *ICC - International Color Consortium X Y 0.67, , , , , ,0.08 E 0.17, , ,0.55 PAL/Secam tv Átlagos nyomtató NTSC tv

35 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 35 y CIE színesség diagrammok CIE XYZ és xyY fogyatékosságai Kék tartomány (λ 460 nm alatt) elégtelen, színingerek közötti távolság nem egyenletes, Módosítások 1976-ig Színmegfeleltető függvények 10º-os látószöggel: 1964 Supplementary Standard Observer. Projektív transzformációkkal átosztott CIE xyY: CIE 1964 UCS**, CIE 1976 UCS egyenletes közű színességi diagramok. CIE 1931 xy színesség diagramCIE 1964 uv színesség diagramCIE 1976 u’v’ színesség diagram x v u v’ u’ x=X/(X+Y+Z)= y=Y/(X+Y+Z)= u=4X/(X+15Y+3Z)=4x(-2+12y+3) v=6Y/(X+15Y+3Z)=6y(-x+12y+3) u’=4X/(X+15Y+3Z)=4x(-2+12y+3) v’=9Y/(X+15Y+3Z)=9y(-2x+12y+3) * UCS - Uniform Chromaticity Scale

36 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 36 CIE 1976-os átdolgozás 1931-es örökség: A színingertér továbbra sem egyenletes. A színesség és a világosság meghatározása egymástól független, Világosság árnyalatok lineárisak, (a világosság érzékelés nem lineáris) os átdolgozás szempontjai: Egyenletes közű színingertér, Színesség és a világosság összekapcsolása, Nem lineáris (hatványkitevős) világosság skála. Y világosság helyett L* relatív világosság. Két tengelyes színesség meghatározás (uv ill. ab) a televízióhoz hasonlóan, CIE Luv és a CIE Lab, két egyenértékű színrendszer. L* világosság tényező: a színek referencia fehérhez viszonyított fényerőségük / fényvisszaverő tulajdonságuk szerint fekete (0) - fehér (100) közötti zárt nem lineáris skálán helyezkednek el. L*  116 (Y/Yn) 1/3 – 16 L 1/2 L 1/3 116L 1/ Relatív fénysűrűség Világosság 0

37 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 37 CIE L*u*v* 1976 Kivonó színkeveréshez (TV, videó, dig. kamera, számítógép) használt eszköz-független színrendszer. CIE 1976 L*u*v* az 1976 UCS egyenletes léptékű színességi diagram projektív átosztása. L* (mint Lightness) világosság tengelyen a színek akromatikus világossága referencia fehérhez viszonyított fényerőségük / fényvisszaverő tulajdonságuk szerint osztályozhatók fekete (0) és fehér (100) közötti zárt skálán. u* és v* tengelyek a CIE 1976 u’v’ tengelyek a fehér pontba tolva. u* v*

38 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 38 CIE L*u*v* 1976 Forrás: Wyszecki és Stiles, 1982

39 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 39 CIE L*a*b* 1976 Összeadó színkeveréshez (festékek, textil-, műanyag és nyomdaipar) használt eszköz- független színingertér. CIE 1976 L*a*b* a CIEXYZ koordináta- rendszer projektív átosztása. Az egymásra merőleges tengelyek felvétele a Hering ellenétes színek és a világosság csatorna elméletén alapul. L* (mint Lightness) világosság tengelyen a színek referencia fehérhez viszonyított fényerőségük / fényvisszaverő tulajdonságuk szerint fekete (0) és fehér (100) közötti zárt skálán helyezkednek el. a* tengely: zöld (−a) és vörös (+a) nyitott skála. b* tengely: kék (−b) és sárga (+b) nyitott skála. -a+a +b -b L*  116 (Y/Y n ) 1/ a*  500  ( X/X n ) 1/3 - (Y/Y n ) 1/3  b*  200  (Y/Y n ) 1/3 - (Z/Z n ) 1/3  ha X/X n, Y/Y n, Z/Z n ≤ 0,008856, L*, a* és b* számítása lineáris : X n,Y n,Z n fehér etalon színösszetevői adott megvilágítás mellett

40 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 40 CIE L*a*b* 1976 Forrás: Wyszecki és Stiles, 1982

41 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 41 CIE L*a*b* 1976 CIELa*b* rendszerben a L 50 síkra vetítve ábrázolt festékszínek.

42 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 42 CIE 1997, új célok CIE Lab/Luv hátrányai: - szabványosított mérési (megvilágítási) körülmények, a rendszer csak egy időben látott mintákkal működik. - nem méri az közelben levő színek, a háttér, a környezet, a változó fénysűrűség és az észlelés mint kognitív folyamat hatását. - nem jelezhető előre a megváltozott megvilágítási körülmények között a színek világosság és színdússág változását. Új követelmények: - a színek megjelenése módosul média váltásnál. Ugyanaz a CIE XYZ szín másnak látszik a képernyőn és a nyomaton, - azonos médiával, de különböző megvilágítási körülmények között, - adaptáció. Színmegjelenés modell: Új cél előre becsülni (predict) a színek megjelenését (color appearance). A CIECAM (Color Appearance Model) a CIE ben bevezetett kísérleti számítási rendszere Utolsó verzió 2002 CIECAM02 egyszerűsített változat.

43 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 43 CIECAM Egy szín megjelenését megváltoztatják Technikai különbségek: - eltérő fénysűrűség, - eltérő felbontás (színben, térben), - eltérő képjellemzők (gamma, gamut, dinamika, stb.) Eltérő látási körülmények: - szomszédos színek, - háttér megvilágítása, - környezet megvilágítása, Különböző képi tartalom: - pszichofizikai tényezők, - pszichológiai tényezők: méret, alak (forma), mélység, szerkezet. - kognitív értékelés.

44 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 44 CIECAM CIECAM tipikus látómező specifikáció Környezet Háttér Színinger Proximális mező 2º2º 10º Bemeneti adatok (relatív értékek) Minta XYZ színinger-összetevői Referencia fehér X w Y w Z w színinger-összetevői Háttér világossága (cd/m 2 ) Környezet világossága (cd/m 2 ) Adaptáció mértéke Különleges tényezők Stevens hatás Hunt hatás Környezeti hatás Szimultán kontraszt Élénkülés (crispening) Csillogás (flare) Színterülés (spreading) Színadaptáció stb.

45 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 45 CIECAM Kimeneti adatok (előrejelzések) Relatív világosság (Lightness), a minta (színinger) világossága – fénykibocsátása – egy hozzá hasonlóan megvilágított, fehérnek vagy erősen fényáteresztőnek látszó felület (referencia fehér) világosságához képest. Króma (Chroma) relatív színdússág, a minta (színinger) relatív színtartalma – színdússága – egy hozzá hasonlóan megvilágított, fehérnek látszó felülethez képest. Színezett (Hue), a minta (színinger) színe. Eredeti Színezet Króma Világosság

46 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 46 CIE szótár Szín (Color) színességgel vagy szín nélküliséggel jellemezhető vizuális érzet, amelynek tartalma leírható színelnevezésekkel. Relatív és nem relatív színek (Related Color, Non Related Color) A relatív színek csak más színekkel együtt láthatók. A nem relatív színek csak más színektől elszigetelve láthatók. Egyes színek csak az egyik vagy a másik csoportba tartoznak. Pl. barna vagy a szürke mindig relatív színek, elszigetelve a barna narancssárga, a szürke fehér. A fényforrások színe tekinthető elszigetelt nem relatív színeknek. Referenciaszínek: vörös, zöld, kék, sárga További színek narancs, barna, lila Akromatikus elnevezések: fehér, fekete, szürke Megjelenés: sötét, világos, halvány, tompa, fényes stb.

47 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 47 CIE szótár Színezet (Hue, H) a vizuális érzetnek az a jellemzője, amely szerint egy felület hasonlít a vörös, sárga, zöld és kék elnevezésű érzet egyikéhez vagy közülük kettő kombinációjához. A színezet a spektrális összetétel függvénye. Fokozatai normalizált skálán, pl. kör alakú skálán 0-360º szöggel, vagy lineáris skálán vörös (0), sárga (100), zöld (200), kék (300) és ismét vörös (400) számokkal mérhetők. A négy pszichológiai színérzet alapja Hering ellentétes színei, amelyek együtt nem észlelhetők: nincs kékes-sárga, és nincs vöröses zöld. A négy alapszín nyelvileg is megalapozott, más színelnevezésekkel vagy azok kombinációival nem írhatók le. Akromatikus szín (Achromatic Color) az a szín, amelynek nincs színezete. Kromatikus szín (Achromatic Color) az a szín, amelynek van színezete.

48 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 48 CIE szótár Világosság (Brightness, Q) a vizuális érzetnek az a jellemzője, amely szerint egy felület több vagy kevesebb fényt bocsát ki. A világosság a felület megvilágítottságának a függvénye. Az erősebben megvilágított felület világosabbnak látszik mint a gyengébben megvilágított. Nyílt végű skálán mérhető, melynek kezdőpontja a fekete. A világosság abszolút rangsorolás eredménye. 0 ref. fekete Relatív világosság (Lightness, L) egy felület világossága egy hozzá hasonlóan megvilágított, fehérnek vagy erősen fényáteresztőnek látszó felület (referencia fehér) világosságához képest. Képlettel: L = Q / Q fehér Fokozatai zárt skálán mérhetők, amelynek kezdőpontja a referencia fekete (0), végpontja a referencia fehér (100). A relatív világosság lokális látási szituációban keletkező érzetek közvetlen összevetésének eredménye. 100 ref. fehér

49 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 49 CIE szótár Színdússág (Colourfulness, M) a vizuális érzetnek az a jellemzője, amely szerint egy felület több vagy kevesebb színtartalmat mutat. A színdússág a felület megvilágítottságától is függ: az erősebben megvilágított felület színe erőteljesebbnek látszik, mint a gyengébben megvilágítotté. Fokozatai nyílt végű skálán mérhetők, amelynek kezdőpontja a szín nélküli szín (0), azaz a szürke. A színdússág abszolút rangsorolás eredménye. Színdússág 0 szín nélküli szín – Króma 0 ref. fehér – Króma (Chroma, C) relatív színdússág, azaz egy felület színdússága egy hozzá hasonlóan megvilágított, fehérnek látszó felülethez képest. Képlettel: C = M / Q fehér Fokozatai nyílt végű skálán mérhetők, amelynek kezdőpontja a szín nélküli szín (0), azaz fehér vagy szürke. A króma lokális látási szituációban keletkező érzetek közvetlen összevetésének eredménye.

50 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 50 CIE szótár Telítettség (Saturation, S) egy felület saját világosságához viszonyított színdússága. Képlettel: S = Q / M vagy S = L / C. Ha egy világos felülethez színt keverünk, növekszik a telítettsége, és csökken a világossága. Fokozatai nyílt végű skálán mérhetők, amelynek kezdőpontja szín nélküli szín.

51 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 51 © Batta Imre, ,5


Letölteni ppt "BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 1 2D-3D számítógépes grafika BME Építészmérnöki Kar Építészeti Ábrázolás Tanszék Előadó: Batta."

Hasonló előadás


Google Hirdetések