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 Pixelgrafika 3. rész

2 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 2 Tartalom Téma: a kép paraméterei, hűséges visszaadás a látvány és kép, illetve a kép és kép között… Kép paraméterei Dinamika Gamma Gamut Fehérpont Fehéregyensúly Árnyalat-visszaadás (Tone Reproduction) Színkezelés (Color Management)

3 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 3 Árnyalat-visszaadás: világ / látás / kép Látvány (világ) árnyalatterjedelme: – 10 8 cd/m 2 N a p p a l iK ö z t e sÉ j s z a k a i Csillagfény 1 foton cd/m HoldfényBelsőtérNapfény pálca gyenge élesség nincs színlátás csapok jó élesség jó színlátás pálca & csapok Emberi látórendszer árnyalatterjedelme: – 10 6 egyidejű max : cd/m 2 Feketeszint 0.5 cd/m 2 LCD képernyő árnyalatterjedelme sötétben max.1000 : 1, 256 lépcső Fénykép árnyalatterjedelme pl. belső térben max.100 : 1, 500 lépcső 0.9 %Feketeszint ρ=0.1%

4 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 4 Árnyalatterjedelem (dinamika) MédiaDinamikaÁrnyalatszám Világ (látvány)10 12 ∞ Látás10 ∞ Látás egyidejűleg Dia Plazma LCD CRT50 – – 530 Fénykép Ff. nyomat krétázott papíron Sz. nyomat krétázott papíron50400 Napilap f/h10234 Csillagfény HoldfényBelsőtérNapfény A vizuális rendszerek (érzékelők, rögzítők, adattovábbítók, megjelenítők) minőségét jellemző két tulajdonság: Árnyalatterjedelem az érzékelhető ill. megjeleníthető legvilágosabb és legsötétebb látványelem ill. képelem fénysűrűségének aránya. L max / L min Az emberi látórendszer 10 nagyságrend fénysűrűség tartományt képes érzékelni, de nem egyidejűleg. Az érzékelhető árnyalatterjedelem az adaptáció következtében dinamikusan változik (Dynamic Range). Egyidejű max. 4 nagyságrend. Árnyalatszám az árnyalatterjedelmen belül érzékelhető, megjeleníthető árnyalatkülönbségek száma. Természetesen függ az árnyalat terjedelemétől.

5 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 5 Árnyalatterjedelem kihasználása Árnyalatterjedelem (dinamika) és az árnyalatszám viszonya a) Teljes dinamika; b) Széles dinamika, sok árnyalat; c) Széles dinamika, kevés árnyalat; d) Szűk dinamika, sok árnyalat; e) Szűk dinamika, kevés árnyalat; f) Szűk dinamika, kevés árnyalat. a)b)c) d)e)f)

6 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 6 Árnyalatterjedelem kihasználása Georges de LaTour ( ) Krisztus az ácsműhelyben.

7 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 7 Árnyalatterjedelem kihasználása Georges de LaTour ( ) Szent József álma.

8 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 8 Gamma korrekció – 5/1 Gamma korrekció: a CRT képernyők fénysűrűség lépcsőinek átosztása a videojel (tk. a vezérlőfeszültség) előtorzításával, hogy a szemünkben egyenlő közű világosság-érzet különbségek keletkezzenek. Az előtorzítás hatványfüggvény szerint történik, mert szerencsére(?)… ● a vezérlőfesz./ fénysűrűség növekedés, ● és a fénysűrűség / világosság-érzet növekedés is… hatványfüggvény szerint alakul, a kitevő: gamma és 1/gamma. Az alacsony foton szám következményei. A négy rajz egyre növekvő megvilágítással 400 retina receptort illusztrál. Ahhoz, hogy a körrel jelzett terület világosság különbsége érzékelhető legyen, logaritmikusan növekvő számú fonton szükséges. Pirenne, 1967 alapján. Feszültség (Volt) Fénysűrűség += L = V y L’ = V 1 y Világosság

9 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 9 Gamma korrekció – 5/2 Adott adaptációs szinten a szem a sötét részletekben kevesebb, a világos részletekben több árnyalatot különböztet meg. A világosság érzet egyenletes növekedéséhez tehát hatványfüggvény szerint (kitevő: 1/gamma) növekvő fénysűrűség szükséges. Ferenczy Károly ( ): Kavicsdobáló fiuk

10 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 10 Gamma korrekció – 5/3 A gamma korrekció mértékét tehát három tényező határozza meg! 1. A lineárisan növekvő videojel ill. vezérlőfeszültség hatványfüggvény szerint (kitevő: gamma) növeli az RGB képpontok fénykibocsátását (fénysűrűségét). A gamma korrekció (kitevő: 1/gamma) lineárissá teszi a fénykibocsátás növekedést. 2. A lineárisan növekvő fénykibocsátás még hatványfüggvény szerint (kitevő: gamma) növeli világosság-érzetet. A gamma korrekció (kitevő: 1/gamma) túlemeli a fénykibocsátás növekedést, hogy a világosság-érzet emelkedés lineáris legyen. 3. A sötét háttér (pl. mozi) csökkenti a kontraszt- és a színérzékenységet*, ezért a sötét részletek megkülönböztetéséhez, a sötét színek élénkségének visszaadásához nagyobb fénysűrűség lépcsőkre van szükség. A gamma korrekció (kitevő: 1/gamma) tovább emeli a fénykibocsátás növekedést, hogy a világosság-érzet emelkedés lineáris legyen. * Bartleson-Breneman, Hunt és Stevenson hatások 0 (V) Videojel (mV) (L) Fénysűrűség (cd/m 2 ) Világosság-érzet mV

11 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 11 Gamma korrekció – 5/4 Gamma korrekcióra tehát akkor is szükség van, ha a megjelenítő eszköz fénykibocsátás növekedése lineáris! A videojel gamma korrekciójának helye: videokamera, grafikus kártya, képernyő. Videokamera Előtorzítás a kamerában, a videó-TV lánc kiindulópontjában: így olcsóbb elektronika a Tv készülékekben, jobb jel/zaj viszony az adattovábbításban (kevesebb sötétzaj). Grafikus kártya LUT Előtorzítás a számítógép videó-memória kereső táblájában (LUT – Look Up Table). Az Op-rendszer kezeli. Módosítható… (a) képernyő tulajdonságként (Display Properties / Settings/ Advanced Setup), ekkor a változtatások a felhasználói felület (Graphical User Interface, GUI) minden ablakában érvényesülnek. (b) grafikus képszerkesztő program képernyő beállításaival vagy ICC színprofillal, ekkor a változtatások csak a képszerkesztő ablakban érvényesülnek. Pc képernyő, projektor, TV Utólagos gamma szabályozás finom beállítás céljából. Vigyázat megváltoztatja a képernyő színeit is!

12 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 12 Gamma korrekció – 5/5 Kontraszt (Contrast) tk. fénysűrűség szabályozás. Világosság (Brightness) tk. feketeszint szabályozás. Gamma fénysűrűség lépcsők átosztása. A kontraszt és a fényerő szabályozás lineáris, a világos illetve sötét színek feltorlódnak, a kép kiég illetve elfeketedik. A kép világosságának növelésére vagy csökkentésére használjuk inkább a nem lineáris gamma korrekciót! Felső sor: kontraszt növelés és gamma (< 1) korrekció összehasonlítása. Alsó sor: fényerő csökkentés és gamma (> 1) korrekció összehasonlítása. CRT monitorSzoftverGamma 0,0,0 λ Volt 0,0,0 λ Volt 0,0,0 λ λ λ λ Képfájl utánállítás: kontraszt vagy gamma?

13 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 13 Fehér pont (White point) A fehér pont (legvilágosabb pont) beállítással maximalizálható a rendelkezésre álló képdinamika terjedelme, azaz a legsötétebb és legvilágosabb képpont közötti kontraszt és árnyalatszám. A látvány kiválasztott pontja a képen fehér színű lesz (RGB 1,1,1). A fehér pont beállításra a szkennereknél és professzionális digitális kameráknál van lehetőség. A pixelképen a legvilágosabb pont utólag is módosítható. Az Equalize (automatikus kiegyenlítés) parancs a képdinamikát a rendelkezésre álló terjedelmen belül (RGB 0,0,0 – 1,1,1) arányosan széthúzza. Az eredményt az un. hisztogrammal ellenőrizhető. (A legvilágosabbnak választott színt kör jelöli.) Szinyei-Merse Pál ( ) Rózsi, a művész lánya.

14 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 14 Fehér egyensúly (White balance) Az emberi látás adaptálódik a megvilágítás színösszetételéhez, az anyagok tanult színét bizonyos határok között kiegyensúlyozatlan megvilágításban is ugyanolyannak érzékeli. A képek színeit viszont csak akkor tartjuk természetesnek, ha az emberek, tárgyak stb. megvilágítása fehér (napfény) színű. Az ideális mesterséges fényforrás a napfény spektrális teljesítmény-eloszlását közelíti, amely a látható fényből minden hullámhosszúságú sugárzást tartalmaz. A gyakorlatban használt fényforrások hullámhossz összetétele nem egyenletes, a színük a kékes, zöldes, sárgás, vöröses irányba tolódik. A képrögzítő eszközök (pl. filmemulzió, szenzor) spektrális érzékenységét az adott fényforrás színösszetételéhez kell igazítani. A korrekció kiindulópontja a látvány fehér színű felületei, mivel a fényforrások elszínező hatása a világos telítetlen színű részleteken a legfeltűnőbb. A korrekció eredményeképpen a fehér ismét fehér színű (színtelen) lesz, viszont a telített színek torzulhatnak. Látvány fehér fényben Látvány sárgás fényben Kék színszűrős korrekció

15 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 15 2D-3D számítógépes grafika Árnyalat-visszaadás

16 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 16 Árnyalat-visszaadás A képhelyreállítás (Image Restoration) és a képfokozás (Image Enhancement) célja olyan képek kijavítása, amelyeknek az árnyalatai a felvétel, adatátvitel, tárolás stb. során összeestek, elvesztek vagy eltorzultak, tehát többnyire a kontraszt növelése. Ezzel szemben… Az árnyalat-visszaadás, más néven árnyalatátosztás (Tone Reproduction, Tone Mapping) feladata a látvány hűséges visszaadása a képrögzítők (kamera) és megjelenítők (fénykép, nyomat, képernyő stb.) korlátozott árnyalatterjedelmével. A hűséges visszaadás azt jelenti, hogy a kép hasonlítson a látványhoz, felidézze az emberi látórendszer (Human Visual System) által létrehozott belső képet. Ehhez az szükséges, hogy… (1) a képrögzítés érzékenység tartománya elérje az emberi látás teljes árnyalat- terjedelmét, (látvány világ fénysűrűsége 10 nagyságrendet fog át). A többszörös visszaverődést számoló radiosity / particle trace / mental ray árnyalások ilyen képet eredményeznek. (2) az árnyalatterjedelem csökkentés vegye figyelembe az emberi látás különböző megvilágításnál változó sajátosságait (élesség, szín- és kontrasztérzékenység stb.) A képrögzítés érzékenységi tartományának növelése a fényképezéssel kezdődött. A digitális képrögzítés új fejleménye a nagy árnyalatterjedelmű kép technológia (High Dynamic Range Image, HDRI). A fejlesztést a légi- és műholdas távérzékelésen kívül a filmipar (Lucasfilm-Pixar, Industrial Light & Magic) támogatja, mert szükséges a hagyományos filmes és digitális képrögzítéssel ill. árnyalással készült képek egyesítéséhez.

17 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 17 Árnyalat-visszaadás A látás változó paramétereinek szemléltetése: Baloldali kép: az adaptálódó szem látásélességének (acuity) és színérzékenységének alakulása különböző erősségű megvilágításnál (napfény, belsőtér, holdfény, csillagfény). Jobboldali kép: világosra adaptálódás fázisai. A fénykülönbség cd/m2. Időtartam 0 – 75 sec. Jobboldali kép: sötétre adaptálódás fázisai. A fénykülönbség cd/m2. Időtartam 0 – 75 sec. Ferwerda, Pattanaik, Shirley, Greenberg: A Model of Visual Adaptation for Realistic Image Synthesis,

18 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 18 Árnyalat-visszaadás fényképen Fényképészet szokásos eszközei az árnyalatterjedelem növelésére: ● filmérzékenység / expozíciós idő / rekesznyílás; (a választható értékek duplázzák vagy felezik az érzékenységét, ill. a filmre eső fénymennyiséget, lásd a táblázatot.) ● zónarendszer: beállítás a 18 %-os sűrűségű (log 0.5 reflektancia) mintára. ● negatív-pozitív előhívás; ● fotópapír gradáció; ● pozitív kép lokális sötétítése-világosítása (burning-dodging). Régi különleges eljárások: ● felvétel nagy és kis érzékenységű negatívval (Otto Kühn, sinográfia) ● két felvétel, az egyik az árnyékra és a középtónusokra, a másik a fényekre exponálva (Otto Fielitz) % 3%3% Film árnyalat- terjedelme ASA/DIN filmseb.50/18100/21200/24400/27800/30 Zársebesség (sec)11/21/41/81/161/32 (30)1/64 (60)1/1281/2561/5121/1024 Rekesz (f/Ø) %

19 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 19 Árnyalat-visszaadás Ansel Adams ( ): rövid expozícióval (Low Key) és hosszú expozícióval (High Key) technikával készült két fényképe

20 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 20 Digitális árnyalat-visszaadás Látvány Árnyalat leképző operátor Képernyő korlátozott képességekkel Megfigyelő Vizuális összehasonlítás Valóság Megjelenítés Lineáris leképzés, alulexponált Ward Larson, Rushmeier, Piatko: A Visibility Matching Tone Reproduction Operator for High Dynamic Range Scenes, IEEE Transactions On Visualization And Computer Graphics, Lineáris leképzés, túlexponáltÁtosztott leképzés

21 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 21 Árnyalat-visszaadás 1. Teljes árnyalatterjedelem digitális rögzítése: ■ különböző expozíciós időkkel (Auto Exposure Bracketing, AEB), ■ speciális szenzorral (pl. Fuji Finepix S3 Pro digitális kamera), ■ radiosity / particle trace / mental ray árnyalással. Valódi vagy szintetikus látvány árnyalat-visszaadása három lépésben: FujiFilm Super CCD SR II sensor (Kamera: Finepix S3 Pro)

22 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 22 Árnyalat-visszaadás 2a. HDR kép kiszámítása ■ Egyszerűsített felvétel-keverés (Exposure Blending): különböző expozíciós időkkel készült felvételek egyesítése, a sötét és világos részek kiegyenlítése. ■ HDR számítás (Tone Mapping): a különböző expozíciós időkkel készült felvételekből, az expozíciós időkülönbségek alapján a látvány teljes árnyalatterjedelmének rekonstruálása. 2b. HDR kép tárolása HDRI fájlformátumokkal… ■.tiff: LogLuv TIFF (WardLarson) ■.exr: OpenEXR (Industrial Light & Magic) ■.hdr: radiance RGBE (WardLarson) ■.???: scRGB (Microsoft/HP) Valódi vagy szintetikus látvány árnyalat-visszaadása három lépésben: Digitális támogatásSzínmélységDinamika 12-bit CCD : 1 14-bit CCD : 1 16-bit TIFF : 1 HDRI formátumok96végtelen

23 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 23 Árnyalat-visszaadás 3. Árnyalatátosztás (Tone Mapping) a megjelenítők a korlátozott árnyalat- terjedelméhez igazítva: ■ kép egészén, ■ részletekben változó módón (mint a lokális sötétítés-világosítás a fényképészeti nagyításnál), ■ szem adaptációjához igazodva időben. HDRI szerkesztők: ■ Photomatix, ■ HDRShop, ■ Photogenics.HDR, ■ PhotoShop CS2, ■ OpexEXR, ■ Artizen, Render ■ Exposure control, Valódi vagy szintetikus látvány árnyalat-visszaadása három lépésben: OpenEXR, IL&M

24 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 24 Árnyalat-visszaadás Fotók: Jacques Joffre, kamera: Canon EOS-1D Mark II HDR kép készült Photomatix szoftverrel (www.hdrsoft.com) Luminosity: 0, Strength: 60%, Color saturation: 80%, White clip: 4.2, Black clip: 0.02 Expozíciós idő: 1/750 sec., blende: f/6.7, ISO: 100 Expozíciós idő: 1/180 sec., blende: f/6.7, ISO: 100 Expozíciós idő: 1/45 sec., blende: f/6.7, ISO: 100

25 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 25 Árnyalat-visszaadás Felső sor: az árnyalat-visszaadás alapjául szolgáló fotósorozat (16 db kép). Alsó sor: árnyalatátosztás (Tone Mapping) három módszerrel: 1. Ward-Larson, 2. Fattal, 3. Durand, Dorsey.

26 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 26 Árnyalat-visszaadás radiosity / MCPT árnyalással Lineáris leképzésNaiv hisztogram kiegyenlítés Hisztogram hangolás lineáris felső határral Fátyolosságot adó megvilágítás Fátyol kiegészítésKontraszt- és színcsökkentés és fátyol alacsony megvilágításnál MCPT, Monte-Carlo Path Tracing

27 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 27 Árnyalat-visszaadás Árnyalatátosztó operátorok (gyűjtés): Linear Dynamic Max (Artizen) Exponential Fattal Lock05 (Artizen) Lock06 (Artizen) Mean Value Photoreceptor (Artizen) Reinhard Schlick Stockham 100+ Every Filter (Artizen) Details Enhancer (Photomatix) Tone Compressor (Photomatix) EredetiFotóreceptor FattalReinhard SchlickStockham et/Applications/Artizen/Gallery.htm

28 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 28 Előre a múltba Szerző: Doug DeCarlo

29 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 29 2D-3D számítógépes grafika Színkezelés (Color Management)

30 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 30 Színkezelés Feladat: Árnyalat-visszaadás: transzformációk a látvány (valóság) – kép között. Színkezelés (Color Management): transzformációk különböző médiák, tehát kép – kép között. Paraméterek Feketeszint Fehérpont Fehér szín (fehér egyensúly) Világosság-árnyalat átosztás (gamma korrekció) Színárnyalat átosztás (gamut átosztás) Eljárások Eszközök kalibrálása Kép(fájl) módosítása: véglegesen, fájlhoz csatolt módosító tényezőkkel, un. színprofillal.

31 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 31 Gamut a CIELab színingertérben Nyomdai gamut Monitor gamut Forrás: ICC

32 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 32 Színkezelés SzkennerÁltalános (Generic) Analóg TV - videó Számítógép monitor Digitális videó - kamera NyomtatóWEB szg. monitor Nyomdagép Kimeneti profil Bementi profil Általános (Generic) Profil összekapcsoló tér V 4.0 Analóg TV - videó

33 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 33 Színkezelési szándékok a*b* Króma L* Világosság a*b* Króma Média relatívICC AbszolútPerceptuális CMY nyomtató RGB képernyő CMY nyomtató RGB képernyő CMY nyomtató RGB képernyő L* Világosság

34 BMEEPAG0202 CAD és építészinformatika / 2006 őszi félév 34 © 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