2D-3D számítógépes grafika

Az előadások a következő témára: "2D-3D számítógépes grafika"— Előadás másolata:

1 2D-3D számítógépes grafika
Színmérés Batta Imre BME Építészmérnöki Kar Építészeti Ábrázolás Tanszék

2 Tartalom Színhőmérséklet Trikromatikus színmérés
Téma: hogyan mérjük és rendszerezzük a színeket. CIE 1931-es színmérő észlelő, CIE 1931 xyY színességi diagram és a CIELAB színingertér. Színhőmérséklet korrelált színhőmérséklet ▪ fehéregyensúly Trikromatikus színmérés metamer színek ▪ színérzet / színinger ▪ negatív színek CIE 1931-es színmérő észlelő színinger megfeleltető függvények X, Y, Z képzetes alapszínek szabványos megvilágítók Színek rendszerezése CIE 1931 XYZ színingertér ▪ CIE 1931 xyY színességi diagram CIELUV ▪ CIELAB ▪ CIECAM Mellékletek CIE szótár ▪ színjellemzők

3 Színmérés rendeltetése
A színmérés rendeltetése a fény fizikai összetételét (spektrális teljesítmény eloszlását), vagyis a színt a vizuális érzet szempontjából számszerűsíthető mennyiségekkel meghatározza, két szín közötti érzeti eltérést (színkülönbséget) számszerűen kifejezze, a színnek a látási körülményektől, a környezetétől és a képi tartalomtól függő módosulásait előre jelezze. A színméréssel kapott értékszámok alapján a színeket – a színemlékezetünktől függetlenül – bármely képalkotó eszközzel, anyaggal újra előállíthatjuk, a képfelvevő és megjelenítő eszközök színeit összehangolhatjuk. A színmérés történhet: feketetest sugárzó különböző hőmérsékleten keletkező színeihez hasonlítva: korrelált színhőmérséklet. három reprezentatív szín mennyiségi arányához hasonlítva: trikromatikus színmérés.

4 Színhőmérséklet

5 Színhőmérséklet ACÉL ÜVEG SZÉN WOLFRAM GÁZ + FÉNYPOR

6 Színhőmérséklet 5E+13 A korrelált színhőmérséklet (Correlated Color Temperature) a közel-fehér fényforrások egytényezős jellemzője. Egy fényforrás színe olyan „hőmérsékletű”, hogy a legjobban hasonlít (korrelál) a fekete test sugárzó (Plank-sugárzó) adott hőmérsékleten keletkező színéhez. Pl. egy fénycső korrelált színhőmérséklete 4100 K, azaz a színe a legjobban hasonlít a 4100 K hőmérsékletű feketetest sugárzó színéhez. Hidegen sugárzó (fluoreszcens, LED) fényforrás üzemi és színhőmérséklete között tehát nincs közvetlen fizikai összefüggés. 5900 K 4E+13 3E+13 2E+13 5000 K 1E+13 3200 K Korrelált színhőmérséklet: annak a Plank-sugárzónak a hőmérséklete, amelynek színészlelete a legjobban hasonlít a kiválasztott ugyanolyan világosságú színinger észleletéhez, meghatározott körülmények között. 500 1000 1500 2000 λ 1 5900 K 5000 K 3200 K 2045 K 380 780 λ Az anyagok EM sugárzása különböző hőmérsékleten. Alul: normalizált spektrális eloszlások.

7 Színhőmérséklet A színhőmérséklet azért alkalmas a fény-források jellemzésére, mert a XX. század közepéig (1 milliárd év!) a fényforrások – a nap, tűz, fáklya, olajmécses, gyertya, izzólámpa – hőmérsékleti sugárzók voltak. Az új fényforrások (fénycső, LED stb.) színét (színhőmérsékletét) a napfény fehér vagy a wolframszálas izzólámpák sárgás színéhez (színhőmérsékletéhez) igazítják. A színhőmérséklet még nem minden! Az ideális fényforrás spektrális eloszlása egyenletes, az adaptált szem fehérnek látja. Az egyenlőtlen, hiányos eloszlás nem jelenít meg minden színt! Pl. az utcai nátriumlámpa közel monokro- matikus sárga fényében (589 nm) a kék, vörös és bíbor szín barna vagy fekete. 780 λ 380 Erco Eclipse wolfram halogén 2800 K CRI 100 780 λ 380 Solux halogén izzó (12 W) 4700K CRI > 99 780 λ 380 Kisnyomású nátriumgőz lámpa 1800 K CRI -45 780 λ 380 Nagynyomású nátriumgőz lámpa 2000 K CRI ≤ 25 780 λ 380 Higanygőz lámpa 5900 K 780 λ 380 GE fénycső (40 W) 6500K

8 Sárga, csúnya, nem illik semmihez, de életet ment.
Karl Lagerfeld Sárga, csúnya, nem illik semmihez, de életet ment.

9 [Színvisszadási index]
Színvisszaadási index (Color Rendering Index, CRI) a nem hőmérsékleti sugárzók minőségének lényeges mutatója, az egyenlőtlen, hiányos spektrális eloszlás okozta színeltolódás mérőszáma. CRI számítás teszt A minősítendő fényforrás és azzal közel azonos színhőmérsékletű, ideálisnak tekintett (referencia) megvilágító között, Machbet színmintákon mért színeltolódás* sávos összevetésén alapul. * Figyelemmel a kromatikus adaptációra. 780 λ 380 Erco Eclipse wolfram halogén 2800 K CRI 100 780 λ 380 Kisnyomású nátriumgőz lámpa 1800 K CRI -45 780 λ 380 Nagynyomású nátriumgőz lámpa 2000 K CRI ≤ 25 780 λ 380 GE fénycső (40 W) 6500K Peter Robert Boyce: Human Factors in Lighting, Third Edition, CRC Press Referencia megvilágítók Korrelált színhőmérséklet D65 CIE napfény 6500 D50 CIE napfény 5000 P4200 fekete test 4200 P3450 fekete test 3450 P2950 fekete test 2950 P2700 fekete test 2700 780 λ 380 Solux halogén izzó (12 W) 4700K CRI > 99 780 λ 380 Erco Optec LED 3200K CRI > 90

10 Fehéregyensúly Fehéregyensúly
A szem adaptálódik a fényforrás színéhez (spektrális teljesítmény eloszlásához), kiegyenlíti – a napfényhez (fehér fényhez) képest – színtorzító hatását. A nem fehér megvilágítás mellett készült (fény)kép eltolódott színeit a szem nem képes teljesen kiegyenlíteni, mert nem a (fény)képhez, hanem a környezethez adaptálódik, a (fény)kép információi ritkán elégségesek a világítás színének felismeréséhez. Az eltolódott (általában sárgás vagy kékes) színeket – a színhőmérsékleti skála segítségével – a fehér színű megvilágítás (6504 K) színeihez kell igazítani. A színkorrekció elnevezése fehéregyensúly (White Balance). Paul Cezanne: Almák, barackok, körték, szőlő ( )

11 Fehéregyensúly DK fehéregyensúly beállítása történhet
becsléssel, listából választott színhőmérséklet szerint. fél-automatikusan szürke lapra vagy fehér felületre mérve, FE objektívsapkával (BaLens, ExpoDisc), felvételsorozattal (WB Bracketing). automatikusan a felvétel akkor kiegyenlített , ha a legvilágosabb pixel fehér, az összes pixel átlaga középszürke (18 %), felismert arc színe egyik rassz bőrszín; vagy gyakori fényforrásra jellemző színösszetétel felismerése alapján. utólag képszerkesztővel Photoshop Bridge: Open With Camera Raw > White Balance; Photoshop: Adjustment Layer > Levels/ Color Balance/Photo Filter. J. Huo, Y. Chang, J. Wang, and X. Wei (2006) Robust automatic white balance algorithm using gray color points in images. IEEE Transactions on Consumer Electronics 52:541–546 G. Finlayson, S. Hordley, and P. Hubel (2001) Color by correlation: A simple, unifying framework for color constancy. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 23:1209–1221 S. Bianco and R. Schettini, "Two New von Kries Based Chromatic Adaptation Transforms Found by Numerical Optimization." S. Susstrunk and G.D. Finlayson, "Evaluating Chromatic Adaptation Transform Performance." S. Tominaga, A. Ishida, and B.A. Wandell, "Illuminant Estimation of Natural Scene Using the Sensor Correlation Method," Image (Rochester, N.Y.), vol. 4421, 2002, pp S. Tominaga, S. Member, and B.A. Wandell (2002) Natural Scene-Illuminant Estimation Using the Sensor Correlation. Psychology 90: N. Limare, "IPOL Algorithm: Simplest Color Balance," B. Lindbloom, "Chromatic Adaptation,"

12 Fényforrások színhőmérséklete
10000 K tiszta kék égbolt 9000 K 8000 K 8000 K Nikon WB Shade 7500 K borús égbolt 7000 K 7000 K Canon WB Shade 6504 K átlagos nappali fény, kékes „napfény” színű fénycső 6000 K Canon WB Cloudy & Flash / Nikon WB Cloudy, HMI lámpa filmezéshez 6000 K 5500 K tipikus napfény + égbolt, a fényképészeti napfény, D55-ös film 5400 K Nikon WB Flash A nap színhőmérsékletét a légkör (Rayleigh és a Mie fényszóródás) alakítja. 5200 K Canon WB Daylight / Nikon WB Direct sunlight 5000 K 5003 K napfény délben, D50-es film, fehér „hideg” színű fénycső 4000 K 4000 K Canon WB Fluorescent / Nikon WB Fluorescent 3200 K Canon WB Tungsten, műtermi wolframszálas izzólámpa, halogén lámpa 3000 K Nikon WB Incandescent, sárgás „meleg” színű fénycső 3000 K 2800 K 60 W-os háztartási wolframszálas izzólámpa 2042 K kandela (platina olvadék dermedési ponton) 2000 K napnyugta 2000 K 1900 K gyertyafény 1800 K kisnyomású nátriumgőz lámpa °C 1000 K Tájékoztató adatok!

13 Napfényben az árnyékok kékek
Ferenczy Károly: Napos délelőtt, 1905

14 Fehéregyensúly A fehéregyensúly (FE) kifejezés a TV technikából származik: a vörös, zöld és kék jelerősség aránya, fehér esetén az egyensúlya, kamera oszcilloszkóppal (Waveform Monitor) ellenőrizhető, ill. módosítható. Filmes felvételek FE beállítása megfelelő színérzékenységű (színhőmérsékletű) film választásával vagy színszűrővel történik. A digitális kamera raw fájl az FE beállítást metaadatként rögzíti, így a felvétel utólag vesztesség mentesen korrigálható. Ökölszabály: a magasabb színhőmérséklet FE mód sárgít, az alacsonyabb kékít. A skála mired (micro reciprocal degree) alapú ( /K): alacsonyabb érték erősebb korrekciót jelent. Pl – 3000 K között K különbség = 83 mired – 6000 K között 1000 K különbség csak = 24 mired. Árnyékban az égfény kékes színét (7000 K) „Shade” FE mód csökkenti. Használható napfényben archoz is, akkor is, ha az arc nincs árnyékban, és használható a hajnal és az alkony arany színeinek erősítésére. A fénycsövek színhőmérséklete K között változik. A „Fluorescent” FE mód bíbor szűrő, a fénycsövek, fémhalogén és higanylámpák zöldes színét kompenzálja. Esküvői fényképen számít a vaku fehér és a teremvilágítás sárgás vagy zöldes színe okozta eltérés. Megoldás vaku színszűrő. Vakuzó kamera „Flash” FE módra vált. Az „Auto” FE mód K színhőmér- séklet között működik. Hamis lesz a beállítás, ha a látványban nincs világos fehér felület, vagy a szürke világ számítást egy uralkodó szín elrontja.

15 Trikromatikus színmérés

16 Metamer színek A szín köznapi fogalmában a fizikai jelenség (spektrális teljesítmény eloszlás) és a kiváltott vizuális érzet összekapcsolódik: „sárga festék sárga színérzet”. Valójában… különböző spektrális eloszlások azonos színérzetet kelthetnek: a metamer színpárok színérzete azonos, spektrális teljesítmény eloszlásuk azonban különböző. (Metamer, görög, ugyanazon anyag különböző formában.) Illetve, ugyanaz az eloszlás eltérő körülmé- nyek között különböző színérzetet kelthet.* Ezért a színmérés számára más a… színérzet (Color Sensation), amely az agyban keletkező vizuális érzet, és a színinger (Color Stimulus), amely adott színérzetet több féle formában is kiváltó fizikai jelenség. A színinger tehát nem egy bizonyos spektrális eloszlás, több „szín” is lehet. * Eltérő színérzetet kelthet (1) ugyanazon felület különböző megvilágítás- ban, (2) ugyanazon felület különböző fénysűrűséggel, (3) ugyanazon szín más színek mellet, (4) ugyanazon szín különböző adaptáltsággal. 380 λ 780 380 λ 780

17 Trikromatikus színmérés
Valamennyi színérzet létrehozható három egymástól független szín additív keverékével. Három szín akkor független egymástól, ha egyik sem hozható létre a másik kettő keverékeként. Cszínminta ≡ R(R) + G(G) + B(B) A színminta és három alapszín (Primary Color) additív keverékének metamer egyezését színmegfelelésnek (Color Matching) nevezik. Az eredményül kapott számhármas a szín „mennyisége”, elnevezése színinger-összetevők (Tristimulus Values). A három alapszín mennyiségével illetve arányával a színek mérhetők, a színek egymáshoz viszonyított helyzete 2- és 3D-s koordinátarendszerben ábrázolható.

18 Negatív színek A három alapszínnel történő mérés fogyatékossága: két szín additív keveréke mindig kevésbé telített színt eredményez, mert a hozzáadott harmadik alapszín csak a fehértartalmat növeli. Az így mért színek a három alapszín alkotta háromszöget töltik ki. (Alakja nem egyenlő oldalú.) Ezért a színek egy része csak két méréssel katalogizálható: Első mérés a színmintát a két közel álló alapszín keverékével hasonlítja össze. Második mérés a színmintához a harmadik alapszínből annyit tesz hozzá, annyival tompítja, hogy az megfeleljen a másik kettő keverékének. Ez utóbbi hozzáadott alapszín értéke tehát negatív előjelű. Zöld -30% Vörös M 0% Vörös M’ +33% Vörös +66% Vörös Kék Vörös

19 Negatív színek R R G B W R C R G B Első mérés Második mérés Alapszínek
Alapszín mix R C R G B Észlelő Színminta (C) Háttér Színminta Első mérés Második mérés Judd & Wyszecki 1975 alapján

20 24 éves Maxwell a színtárcsával, 1851
CIE 1931-es színmérő észlelő

21 CIE 1931-es színmérő észlelő
CIE 1931 Standard Colorimetric Observer (szabványos színmérő észlelő) a Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (Commission Internationale de l’Eclairage) 1931-ben szabványosított színmérő rendszere. Jellemzői: színmérés, fénymérés, rendszerezés egy méréssel; mérés vizuális összehasonlítással, vagy színinger- megfeleltető függvényekkel műszeresen számítással; szabványosított alapszínek, színinger-megfeleltető függvények és a tárgyszínek méréséhez megvilágítók (spektrális sugárzás eloszlások). A mérési módszer ma is érvényes. A színek rendszerezésén 1931 óta többször változtattak, de az eredeti is használatos.

22 CIE RGB alapszínek λ nm 4.5907(G) A három választott alapszín (Primary Color) három egyszerűen megvalósítható monokromatikus fény(forrás): 700 nm λ (R), nm (G), λ λ nm (B). Jelölésük: (R), (G), (B). A három alapszín szabványosított alap- mennyiségei 1(R) + 4,5907(G) + 0,601(B) fénysűrűség arányok, melyeknek additív keveréke fehér színinger. Elnevezése egyenlő energiájú fehér. Így a színmérés eredményeként kapott értékszám hármas a színingernek az EE fehértől való távolságát számszerűsíti. λ nm 0.601(B) λ 700 nm 1(R) R G B Hullámhossz (λ) 700 564,1 435,8 Fénysűrűség (L) 1 4,5907 0,601 x,y koordináták 0.73, 0.26 0.27, 0.71 0.17, 0.01

23 Rgb színinger-megfeleltető függvények
700 600 500 400 λ Összehasonlító színmérés csak vizuálisan végezhető el, mert a metamer egyezést csak az agy képes megállapítani. Maxwell javaslata (1855): színinger- megfeleltető függvények (Color Matching Functions) segítségével a színinger-össze- tevők műszeresen is megállapíthatók. A színinger-megfeleltető függvények a teljes spektrumon hullámhosszról- hullámhosszra (dλ-ként) – vizuális összehasonlítással – mért három alapszín mennyiségi arányok. A függvények segítségével egy színminta műszeresen mért spektrális teljesítmény eloszlásában dλ-ként kiszámítható a három alapszín mennyiség aránya. Az arányszámok összesítése (integrálása) ugyanazt az eredményt adja, mint a vizuális összehasonlító színmérés. J. C. Maxwell (1855) Experiments on colour, Transactions of the Royal Society Edinburgh 21: J. C. Maxwell (1860) On the Theory of compound colours, Philosophical Transactions 150: (Stanford Applet)

24 Rgb színinger-megfeleltető függvények
Színinger-megfeleltető függvényekkel a színinger-összetevők megállapítása pontosabb, mert a vizuális összehasonlítás (metamer megfeleltetés) nem a gyakorlati színmérés alkalmával történik, hanem a kísérleti módszerek pontosságával (ellenőrzött kísérleti személyek, méréssorozatok átlagolt eredménye stb.), és a hullámhosszankénti mérések szétporlasztják a mérési hibát. A kísérleti mérések nm-es hullám- sávban, 5 nm-es intervallumokban történtek. A pálcás látás kizárása érdekében az osztott látómező látószöge 2°-os volt. 0.4 b r g 0.2 0.0 -0.1 400 500 600 700 λ CIE 1931-es r̅(λ), g̅(λ) és b̅(λ) színinger-megfeleltető függvények.

25 CIE xyz színinger-megfeleltető függvények
CIE 1931-es szabványos x̅(λ), y̅(λ), z̅(λ) színinger-megfeleltető függvények a kísérleti rgb függvények lineáris mátrix- transzformációja. Az y̅(λ) függvény a V(λ) láthatósági függvény. Ezek az „alapszínek” (Primary Colors) már nem realizálható, képzetes színek. Jelölésük: (X), (Y), (Z). A színinger-összetevők (Tristimulus Values) a színmérés eredményéül kapott érték hármas. Jelölésük: X, Y, Z. A CIE megfogalmazása szerint az 1931-es szabványos színmérő észlelő az az ideális észlelő, aki a mérendő színinger X, Y és Z színinger-összetevőit az x̅(λ), y̅(λ) és z̅(λ) színinger-megfeleltető függvények szerint határozza meg. 0.0 1.0 2.0 z y x 700 600 500 400 λ CIE 1931-es 2°-os x̅(λ), y̅(λ) és z̅(λ) színinger-megfeleltető függvények.

26 rgb→xyz koordináta transzformáció
Az rgb → xyz transzformációt (tk. a színek felszorzását) Grassmann arányosság törvénye megengedi. Lásd a mellékletet. A transzformáció céljai: Az rgb színinger-megfeleltető függvények negatív értékeinek megszüntetése, mert a negatív értékek bonyolulttá tették volna a korabeli színmérő műszereket. A színmérés és rendszerezés össze- kapcsolása: minden színinger-összetevő érték a színkoordináta-rendszer egy térnyolcadába kerül. Az y̅(λ) színinger-megfeleltető függvény azonos a V(λ) láthatósági függvénnyel, így az Y színinger-összetevő mért értéke arányos lesz a színinger fénysűrűségével. 0.0 1.0 2.0 z y x 700 600 500 400 λ CIE 1931-es 2°-os x̅(λ), y̅(λ) és z̅(λ) színinger-megfeleltető függvények.

27 rgb→xyz koordináta transzformáció
spektrum színek spektrum színek 2.0 [G ] 1.0 [R ] [G ] [Z ,0.1408] [R ] -1.0 [B ] 1.0 g [B ] [X] [ r g b] [X , ] CIE 1931 RGB színingertér (vetület) CIE 1931 XYZ színingertér (vetület) (X) = (R) (G) (B) (Y) = (R) (G) (B) (Z) = (R) (G) (B)

28 CIE szabványos megvilágítók
Csak az önsugárzó fényforrásoknak van állandó színe. A tárgyak színe a megvilágítás (spektrális teljesítmény eloszlás) és a felület spektrális reflexiós tényezőjének szorzata. A nem önsugárzó – fényvisszaverő vagy fényáteresztő – felületszínek, más néven tárgyszínek színméréséhez szabványos fényforrás színek (sugárzott teljesítmény eloszlások) szükségesek. Elnevezésük CIE szabványos megvilágítók (CIE Standard Illuminants). 1. Megvilágító a feketetest sugárzás megvalósításával: A sugárzás eloszlás (2856 K) gáztöltésű wolframszálas izzólámpa. 2. Megvilágítók az „A” típusú fényforrás és folyadékszűrők egyesítésével: B sugárzás eloszlás (4867 K) közvetlen napfény; C sugárzás eloszlás (6774 K) átlagos nappali fény. 3. Kísérleti mérésekből átlagolt mesterséges eloszlások: D50 sugárzás eloszlás (5003 K) nappali fény a nyomdaipar számára; D65 sugárzás eloszlás (6504 K) nappali fény a TV-video és sz.gép rendszerekhez. 780 λ 380 250 rel. L CIE A sugárzás CIE D65 sugárzás

29 Mérés a CIE 1931-es színmérő észlelővel
A színmérés, azaz a három színinger- összetevő kiszámítása a műszerrel mért sugárzott teljesítmény eloszlás és a három színinger-megfeleltető függvény szorzatának összesítésével (integrálásával) történik. Ha a színminta tárgyszín, szabványos fehér fényű (pl. D65) megvilágításban az anyag spektrális reflexió eloszlása ρ(λ) mérendő. A megvilágító sugárzott teljesítmény eloszlása S(λ) és a három színinger- megfeleltető függvény rendelkezésre áll. MEGVILÁGÍTÓ SZÍNMINTA SZENZOR VIZUÁLBOX

30 Mérés a CIE 1931-es színmérő észlelővel
Relatív S(λ) ρ(λ) 1 780 λ 380 ρ(λ)S(λ) = × 1.2 Minta ρ(λ) D65 S(λ) Relatív ρ(λ) Relatív L 380 λ 780 S(λ) ρ(λ) x(λ) 1.8 780 λ 380 X S(λ) ρ(λ) ŷ(λ) Y S(λ) ρ(λ) ž(λ) Z x szining.össz. x(λ) − y szining.össz. y(λ) z szining.össz. z(λ) × = 380 λ 780 Start 1. lépés: ρ(λ) és S(λ) összeszorzása. 2. lépés: ρ(λ)S(λ) és a három színinger-megfeleltető függvény összeszorzása. 3. lépés: a kapott három függvény - görbe alatti területének - integrálása. 1. lépés: ρ(λ) és S(λ) összeszorzása. 2. lépés: ρ(λ)S(λ) és a három színinger-megfeleltető függvény összeszorzása. 3. lépés: a kapott három függvény - görbe alatti területének - integrálása.

31 CIE 1931-es színmérő észlelő (összefoglalás)
X = k ∫Le,λ x̅(λ) dλ Y = k ∫Le,λ y̅(λ) dλ Z = k ∫Le,λ z̅(λ) dλ ahol X, Y, Z a színminta keresett színinger-összetevői; k a fotometriai világosság (relatív fénysűrűség) megállapításához szükséges konstans; Le,λ a színminta műszerrel mért sugárzott teljesítmény eloszlása. Ha vizsgált színminta tárgyszín, akkor Le,λ helyett Se(λ) × ρ(λ) ahol S(λ) a vizsgált színmintát megvilágító fényforrás sugárzott teljesítmény eloszlása, ρ(λ) a felület spektrális reflexiós tényező eloszlása. x̅(λ), y̅(λ), z̅(λ) a színinger-megfeleltető függvények; dλ a mérési hullámhossz köz, rendszerint 10 vagy 20 nm. 780 380 780 380 780 380 k konstans (fénysűrűségi index) rendeltetése X,Y és Z összetevőket egységesíteni. Ha színminta önsugárzó, akkor Y összetevő a fényhasznosítás hányadosa, k = 683 lm/W. Ha színminta tárgyszín, akkor k konstans értékét úgy kell megválasztani, hogy a megvilágítást adó fehér fény Y összetevő mennyisége 100 legyen. Ekkor a fénysűrűségi index: K = 100 / ∫Sfehér(λ) × y(λ)dλ

32 xyY színességi diagram
CIE 1931-es xyY színességi diagram

33 Színek rendszerezése – előzmények
Newton 1704 Kör alakú színrendszer. 7 spektrum alapszín: kék, indigó, ibolya, vörös, narancs, sárga, zöld komplementer színek. Maxwell 1855 Háromszög alakú színrendszer. 3 elemi érzet: ibolya, vörös, zöld. 3 minőség: intenzitás (Intensity), színezet (Hue), árnyalat (Tint). Isaac Newton: Optics. Book I. Part II. Plate III. James C. Maxwell: On the Theory of Colours in relation to Colour-Blindness, Trans. Of the RSSA. Munsell 1906 Henger alakú színrendszer. 5 alapszín: vörös, sárga, zöld, kék, bíbor. 3 színjellemző: színezet (Hue), telítettség (Chroma), világosság (Value). Szabadalmaztatott képlet szerint kézzel festett színminták. ATLAS of The Munsell Color System, 1913

34 CIE 1931 XYZ színingertér Az XYZ színinger-összetevőkkel meghatározott színingerek rendszerezése az XYZ, illetve az xyY koordináta-rendszerekben történik. Az XYZ színingertérben C színinger (és a többi) a monokromatikus spektrumszínek görbéje által meghatározott kúpon belül helyezkedik el. C C Yc Y=1 X=1 Z=1 Növekvő fénysűrűség – metamer egyezés ugyanaz Xc Xc (Stanford Applet) Zc Zc Spektrumszínek görbéje az XYZ térben

35 CIE 1931 XYZ színingertér 1. vetítés. Az XYZ színingertér (XYZ Color Space) pontjai a három egységvektorral kifeszített egységsíkra kerülnek, mert definíció szerint: C színinger koordinátái (jelölésük x, y, z) az X,Y és Z színinger-összetevők és azok összegének hányadosa. Képlettel: x = X / (X + Y + Z) y = Y / (X + Y + Z) z = Z / (X + Y + Z) Így x + y + z = 1 A normalizálás következtében a koordináták csak a színinger-összetevők arányát, azaz a színinger színességét képviselik, az összetevők mennyiségeit (a fényűrűséget) már nem. Yc Xc C Zc Y=1 X=1 Z=1 Spektrumszínek görbéje az XYZ térben Spektrumszínek görbéje az egységsíkon

36 CIE 1931 xyY színességi diagram
Spektrumszínek görbéje az XYZ térben 2. vetítés. Mivel a három színességi koordináta összege = 1, kettő közülük elegendő a színesség jellemzésére. A z koordináta elmarad, az XYZ egységsík a koordináta-rendszer X,Y síkjára vetül, a színingereket 2D-s x,y koordináta-pár határozza meg. Az ábrázolási mód elnevezése CIE 1931 xyY színességi diagram (Chromaticity Diagram). Az x,y színinger koordináták elnevezése színességi koordináták (Chromaticity Coordinates). Az xyY színességi diagram is 3D-s koordináta-rendszer. A nagybetűs Y tengellyel jelölt mélységben a színingerek fotometriai világosságát a Y színinger-összetevő határozza meg. Lásd a következő diát. Yc Xc C Zc y=1 Színességi diagram Spektrumszínek görbéje az egységsíkon x=1 Y=100 Start

37 CIE 1931 xyY színességi diagram
Y világosság (fénysűrűség index) Az y̅(λ) színinger-megfeleltető függvény alakja megegyezik a CIE 1924 V(λ) láthatósági függvénnyel, amely egyúttal a max fényhasznosítás értéke, a fotometria alapegysége, 683 lm/W. Ha színminta önsugárzó, Y világossága maga az Y színinger-összetevő: Y = S(λ) × V(λ) Ha színminta tárgyszín, Y világossága – azonos megvilágítású referencia fehér világosságához (Y=100) viszonyított – relatív érték. A referencia világosság minden hullámhosszon 100 %-osan visszaverő fehér felület Y összetevője. Az xyY színességi diagram, mint 3D-s szín- ingertér teljesen irreális: a színtest kúp szerű, holott az szabálytalan labda alakú. y = V(λ) y=1 x=1 ∫ Sfehér(λ) × V(λ)dλ k = 100 Fehér színinger (Y=100) nincs színesség Fekete (fénysűrűség nélküli színinger Y = 0) nem pont, hanem a teljes xy sík, elnevezése Alychne, latin, fény nélküli. Y=100

38 CIE 1931 xyY színességi diagram
Helyek (Locus*) (X), (Y), (Z) képzetes alapszínek (R), (G), (B) alapszínek Monokromatikus spektrum színek Bíbor színek (nem spektrum színek) Feketetest színek (Planck görbe) CIE szabványos megvilágítók EE fehér (5500 K†, 0.33, 0.33) A wolfram izzólámpa (2856 K†, 0.45, 0.41) B közvetlen napfény (4874 K†, 0.35, 0.35) C átlagos nappali fény (6774 K†, 0.31, 0.32) D65 átlagolt nappali fény (6504 K†, 0.31, 0.33) ∞ K (0.24,0.23) (Y) (0.0,1.0) (G) = λ (0.27,0.72) 4800 K 5500 K 6500 K 7500 K 10000 K D65 B A Ee C (R) = λ (0.73,0.26) 8 (B) = 435,8 λ (0.17,0.01) (X) (1.0,0.0) X (Z) (0.0,1.0) * locus, loci – latin, hely, helyek. † korrelált színhőmérséklet

39 CIE 1931 xyY színességi diagram
Gamut (színterjedelem) a képalkotó (felvevő, rögzítő, továbbító, megjelenítő) eszközök színrögzítő illetve színmegjelenítő, színvisszaadó képessége. Terület vagy tér rész (színtest) egy szintérben, amely tartalmazza egy média rögzíthető, illetve megjeleníthető színeit. Példák (színterek): sRGB, HDTV UHDTV Adobe RGB egy CMYK nyomtató Bővebben erről a 8. színkezelés előadáson. UHDTV 0.13,0.04 0.17,0.79 0.70,0.29 Adobe RGB 0.21,0.71 sRGB/HDTV 0.64,0.33 0.30,0.60 CMYK D65 0.64,0.33 0.15,0.06 0.15,0.06 X

40 [CIE (pszicho)fizikai színjellemzők]
Y Két szín additív összege a két színpontot összekötő egyenesen fekszik. Domináns hullámhossz a szín színezetének (Hue) jellemzője. Annak a spektrum színnek a hullámhossza, amelyet referencia fehérrel* keverve a szín- mintával megfeleltethető. Helyét a spektrum színek görbéjén a referencia fehér és a színminta pontjain átfektetett egyenes metszi ki. Pl. C1 → D Domináns komplementer hullámhossz a bíbor színek komplementer spektrum színeinek hullámhossza. Pl. C2 → K Kibocsátási tisztaság a telítettség jellemzője: a domináns spektrum szín és a referencia fehér keverékének arányszáma (%-ban). C3 = a / (a + b) Csak a spektrum színek 100 %-os tiszta színek. b K C3 a D D65 C1 C2 X * Referencia fehér a színméréshez használt sugárzás eloszlás, pl. D65.

41 CIELUV, CIELAB

42 CIE 1931 továbbfejlesztése
Az 1931-es direkt rendszerezés – a színek távolsága az EE-fehértől – három ad hoc alapszínen alapul, azok nem a színérzetet jellemző pszichológiai dimenziók. A színinger koordináták közötti távolság érzetileg nem egyenközű! A 2°-os színinger- megfeleltető függvények miatt különösen a kék tartomány kiterjedése elégtelen. Lásd a következő diát. A színesség (xy Chromaticity) és a relatív világosság (Y index) egymástól független. A rendszerezés a mért X, Y, Z színinger- összetevők inter- és extrapolációjára alkalmatlan. A színipar csak a színrendszerek összevetésére használja, – színkeverés, színeltérés, fehérség, fakulás, sárgulás, színező képesség, fedőképesség stb. számításra nem. Módosítások 1976-ig színinger-különbség számításhoz külön egyenletek; 10°-os látószöggel megállapított színinger-megfeleltető függvények, (nagy felületek színméréséhez használják); az xyY színességi diagram projektív transzformációjával egyenközű színességi skálák (Uniform Chromaticity Scale): CIE 1964 UCS diagram (elavult), CIE 1976 UCS diagram (elavult). 1976-os módosítások CIELUV színingertér szabvány CIELAB színingertér szabvány Módosítások 1997-től CIECAM (Color Appearance Model) szín-megjelenés modellek (kísérleti fázisban)

43 CIE 1931 továbbfejlesztése
CIE 1931 xyY színességi diagram CIE 1964 UCS (egyenközű színességi skála) diagram CIE 1976 UCS (egyenközű színességi skála) diagram v u v’ u’ 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) Az egyenközű színesség skálák a CIE 1931 xyY színességi diagram projektív transzformációi: csak a távolságok változnak, az egyenesek egyenesek maradnak. Két szín keverése egyenes mentén történik, a trikromatikus színgeometria nem sérül. y David L. MacAdam (1942) Visual Sensitivities to Color Differences in Daylight. J. Opt. Soc. Am. 32: x x=X/(X+Y+Z)= y=Y/(X+Y+Z)= Éppen észlelhető színinger-különbségek 10x-es nagyításban. Megfigyelhető az aránytalanság a zöld, kevésbé vörös, és a kék színingerek között. MacAdam 1942

44 Relatív világosság érzet
CIELUV és CIELAB Közös tulajdonságok Két tengelyes króma skálák. Jelölésük u* és v* illetve a* és b*. Az xyY színességi diagram független Y világosság tengelye helyett a színességgel összekapcsolódó relatív világosság tengely. Ugyanaz mind a két színingertérben. Elnevezése Lightness, jelölése L*. A világosság 0–100 zárt skálán referencia fehérhez aránylik: (X/Xw, Y/Yw, Z/Zw). A skála azonban nem lineáris, hanem hatványkitevős. Képlete: L*  116 (Y/Yw)1/3 – 16 Megemeli a görbe alsó felét, hogy a 0,0088- nél kisebb Y/Yn értékeknél az emelkedés egyenes: L*  (Y/Yw) 1 L* tengely Relatív világosság érzet Relatív fénysűrűség 1

45 CIELUV színingertér CIE 1976 L*u*v* színingertér
A CIE 1976 UCS diagram továbbfejlesztése. Önsugárzó fényforrásoknál működik , a világítástechnikában és a TV & videó rendszerekhez használják. X, Y, Z színinger-összetevők új koordinátái a következők: L* (Lightness) relatív világosság tengely: a színek világossága fekete (0) és fehér (100) közötti zárt skálán. u* és v* tengelyek: a fehér pontba tolt u’ és v’ színességi koordináták. Az XYZ → u’v’ egyenleteket lásd a 42-es dián, az u’v’ → u*v* egyenleteket lásd ⌂. u*

46 CIELUV színingertér Wyszecki & Stiles, 1982

47 CIELAB színingertér CIE 1976 L*a*b* színingertér
Munsell színrendszer tanulmányozásán alapul; a végeredmény megfelel Hering ellentétes színek elméletének. A festék-, textil- és nyomdaiparban elterjedt, az XYZ színingertér mellett a számítógépes színkezelés is ezt használja. X, Y, Z színinger-összetevők új koordinátái a következők: L* (Lightness) relatív világosság tengely: a színek világossága fekete (0) és fehér (100) közötti zárt skálán. a* tengely: cián (−a) és bíbor (+a) két végén nyitott króma skála. b* tengely: kék (−b) és sárga (+b) két végén nyitott króma skála. Az XYZ → a*b* egyenleteket lásd ⌂. -a +a a* = X–Y b* = Y–Z -b sRGB gamut felülnézetben

48 sRGB színtest a CIELAB színingertérben
CIELAB színingertér derékszögű koordináta- rendszer. Az értékek (pszicho)fizikai mennyiségek, de a színek pszichológiai tulajdonságaik (világosság, színezet, króma) szerint helyezkednek el. Az ábra a színek elhelyezkedését (színtest) szemlélteti. a* b* L* sRGB színtest a CIELAB színingertérben

49 CIELAB színingertér 310° – 130° 250° – 70° 230° – 50° 180° – 0°

50 Color Appearance Model
Kandinszkij, 1913 Color Appearance Model CIECAM

51 Színmegjelenés Klasszikus kolorimetria Színmegjelenés modell Vermeer
Pacific Rim

52 Színmegjelenés Klasszikus kolorimetria
A látvány valóságos – a festő azt festi, amit lát. A média ugyanaz – a néző azt a képet (színt) nézi, amit a festő. Cél: a megrendelt szín minta szerinti legyen. Csak az eltérő megvilágítás (fényforrás) színe okozta színváltozás kalkulálható. Figyelmen kívül hagyja a környezet, a közvetlen háttér, a szomszédos színek és a tartalom (észlelés, mint kognitív folyamat) színekre gyakorolt hatását. Egy időben látott mintákkal, egységesített mérési körülmények között, csak erős, napfény színű megvilágítással működik. Értékei (pszicho)fizikai mennyiségek. Színmegjelenés modell A látvány szintetikus – a grafikus kapott fényképpel, szkennelt, számított anyaggal dolgozik. A média különböző – a néző a képet (színt) más médián nézi, mint a grafikus. Cél: a megjelenített szín azonosnak látszódjon. Előre jelzi a színek megjelenését, változását más megvilágítással, más médián, más méretben, a világosság és színadaptáció különböző fázisaiban. Értékei pszichológiai mennyiségek. A Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság égisze alatt fejlesztett számítási módszer. Utolsó verzió 2002 CIECAM02 egyszerűsített változat.

53 Színmegjelenés Látvány  Kép Kép  Kép Látvány Kép (média) Kép (média)
Szem Látvány  Kép látvány adott környezetből azonosnak látszó kép legyen egy médián, másik környezetben. Kép  Kép kép adott médián, adott környezetből, azonosnak látszó kép legyen egy másik médián, másik környezetben.

54 Egyező színek Egyező színek (Corresponding Colors) is metamerek, (színérzetre azonosak, spektrális teljesítmény eloszlásuk különböző), de további megkötés, hogy különböző adaptációs környezetben legyenek azok: azaz más megvilágítás, más környezet, más háttér, más szomszédos színek mellett. Háttér változások Színérzet változások Sötétebb Világosabb Vörös Zöld Sárga Kék Az ábrai színei képernyőtől és a szem adaptáltságától függően változnak. Haploszkópikus színmegfeleltető kísérletben a bal és a jobb szem külön látómezőben adaptálódik. Itt erre nincs lehetőség.

55 Látási szituáció paraméterei
Bemeneti adatok Műszeres méréssel megállapítható (pszicho)fizikai paraméterek (CIECAM02): színminta (XYZminta) referencia fehér – tárgyszíneknél a megvilágítás színe (XYZfehér) háttér relatív világossága (Yháttér) adaptációs környezetet átlagos fény-sűrűség szintje (Ladaptált cd/m2) adaptáltság: nincs (pl. fénykép) | teljes (pl. mozi) | a kettő között (pl. TV) További paraméterek képméret és látószög nézési geometria csillogás (flare) REFERENCIA FEHÉR (XYZ) KÖRNYEZET (L) KÉP 10° 2° SZÍNINGER (XYZ) HÁTTÉR (Y) Deane B. Judd (1940) Hue, Saturation, and Lightness of Surface Colors with Chromatic Illumination. J Opt Soc Am 30:2-32 Fénykép: Moroney 2000 55

56 Pszichológiai színjellemzők
Kimeneti adatok (korrelátumok) Színmegjelenés pszichológiai skálákkal számszerűsíthető jellemzői. Bővebben a mellékletben. Világosság (Q), relatív világosság (J) Színezet (h, H) Színdússág (M), króma (C) Telítettség (s) Vöröses-zöldes jelleg (a) Kékes-sárgás jelleg (b)

57 Előrejelzések Fizikai (szín)ingerrel más látási környezetben egyező, azaz azonosnak látszó, szín korrelátumainak számítása (előrejelzése) a színmegjelenésre ható tényezők alapján. Megvilágítás függő adaptációs hatások szín- és világosság adaptáció & konstancia Helson-Judd hatás Bartleson-Breneman hatás (7. ea. gamma) Fénysűrűség függő hatások Hunt hatás, Stevens hatás Helmholtz-Kohlrausch hatás Bezold-Brücke színezeti eltolódás Abney hatás Szomszédos színek, háttér hatások világosság kontraszt szimultán színkontraszt színasszimiláció élénkülés (Crispening)

58 Környezeti feltételek
CIECAM02 Ladapt XYZref. fehér Yháttér Környezeti feltételek Relatív világosság (J) Világosság (Q) Vöröses–zöldes jelleg (a) Kékes–sárgás jelleg (b) Színdússág (M) Króma (C) Telítettség (s) Színezet (H) Színezeti szög (h) CIE színmegjelenés modell XYZ Ming Ronnier Luo and Changjun Li: CIECAM02 and Its Recent Developments, Advanced Color Image Processing and Analysis, Springer Science, New York 2013 SZÍNMINTA Luo és Li 2013 alapján

59 © Batta Imre 2017

60 CIE szótár Melléklet http://eilv.cie.co.at/
CIE szótár

61 ha A ≡ B, C ≡ D, és (A + C) ≡ (B + D),
Graßmann törvények Szimmetria Ha A színinger egyezik B színingerrel, akkor B színingerrel is egyezik A színingerrel. ha A ≡ B, akkor B ≡ A Tranzitivitás Ha A egyezik B-vel, és B egyezik C-vel, akkor A is egyezik C-vel. ha A ≡ B és B ≡ C, akkor A ≡ C Arányosság Ha A egyezik B-vel, akkor αA is egyezik αB-vel, ahol α mennyiséget (fénysűrűséget) növelő-csökkentő tényező. ha A ≡ B, akkor α A = α B Additivitás ha A ≡ B, C ≡ D, és (A + C) ≡ (B + D), akkor (A + D) ≡ (B + C) ≡ + + ≡ + + Logvinenko A. D. (2006) Does colour matching follow Grassmann’s laws? "Symposium on 75 Years of the CIE Standard Colorimetric Observer. CIE Publication x030:2006, Commission Internationale de l’Eclairage, Vienna, Austria (2006)." pp ≡ + + ≡ egyformának látszó, metamer egyezés. + színek additív keverése. Wandel 1995 után

62 CIE szótár (fotometria)
Sugárzott teljesítmény (Radiant Flux, Radiant Power) az az energia mennyiség, amelyet fényforrás vagy felület optikai sugárzás formájában egységnyi idő alatt kibocsát, átenged, felfog vagy visszaver. Jelölése Φe Spektrum az elektromágneses sugárzás látható hullám-hossz tartománya, a 380–780 nm-es sáv. Spektrális eloszlás (spektrális teljesítmény eloszlás, színkép) a sugárzott teljesítmény hullámhossz szerinti eloszlása a 380–780 nm-es sávban. Láthatósági függvények (Spectral Luminous Efficiency Function) más néven spektrális fényhatékonysági függvények, a nappali és éjszakai látás fényhasznosító képességét (érzékenységét) számszerűsítik hullámhosszanként. Jelölésük: 1924 V(λ), 1924 V’(λ) Fényáram (Luminous Flux) a sugárzott teljesítménynek a V(λ) vagy V’(λ) láthatósági függvények szerint súlyozott hányada. Jelölése Φv Teljes feketetest sugárzó (Full Blackbody Radiator) olyan fényforrás etalon, amelynek spektrális teljesítmény eloszlása csak a hőmérséklettől függ, anyagától, alakjától és méretétől (sugárzó területétől) nem. Fizikai formájában hőálló anyagból készült zárt üreg a mérést szolgáló kis nyílással. Színhőmérséklet a feketetest sugárzó színe (spektrális teljesít-mény eloszlása) különböző hőmérsékleten. Korrelált színhőmérséklet a közel-fehér fényforrások egytényezős jellemzője. Olyan szín, amely a legjobban hasonlít (korrelál) a fekete test sugárzó egy adott hőmérsékleten keletkező színéhez.

63 CIE szótár (tristimulusos színmérés)
Színinger (Color Stimuli) olyan fizikai jelenség, amely az agyban a színérzetet vált ki. Metamer színek olyan színinger-párok, lehet több is, amelyek azonos színérzetet keltenek, spektrális teljesítmény eloszlásuk azonban különböző. Spektrumszínek közel egy hullámhosszú (monokromatikus) színek a nm-es hullámsávban. Alapszínek (Primary Colors) a színméréshez választott három spektrumszín vagy képzetes szín, amelyeknek additív keverékeivel a színingerek többsége létrehozható. Jelölésük: (R), (G), (B) vagy (X), (Y), (Z). Színegyezés, színmegfeleltetés (Color Match, Color Matching) egy színminta és az alapszínek additív keveréke között létrehozott színazonosság, metamer egyezés. Egyenlő energiájú fehér az alapszínek kísérleti úton megállapított fénysűrűség aránya, melyeknek additív keveréke a referencia fehér színinger. Színinger-megfeleltető függvények (Color Matching Functions) a színmérés segédfüggvényei, a három alapszín kísérleti úton megállapított mennyiségi arányai, melyeknek additív keverékei azonosnak látszanak (megfelelnek) a spektrum monokromatikus színeivel. A szabványos színinger-megfeleltető függvények kísérleti függvények 1931-ben átalakított változatai, jelölésük x̅(λ), y̅(λ), z̅(λ). Színinger-összetevők (Tristimulus Values) a szín „mennyisége”, a színmérés eredményeként kapott számhármas, a három alapszín azon mennyiségi aránya, amelyeknek additív keveréke hasonlít a színmintára. Jelölésük: R, G, B, vagy X, Y, Z.

64 CIE szótár (színrendszerezés)
Szabványos megvilágítók (Standard Illuminants) a fényvisszaverő vagy fényáteresztő tárgyszínek színméréséhez szabványosított fényforrás színek (sugárzás eloszlások). Színingertér színtér (lásd következő oldal), amely nem konkrét színeket (színmintákat), hanem a színingereket foglalja magába. Színinger koordináták színinger-összetevőkből képzett koordináták a CIE 1931-es XYZ színingertérben és leszármazott változataiban. Jelölésük: X, Y, Z; L*, a*, b* stb. Színességi diagram (Chromaticity Diagram) CIE 1931 XYZ színingertér 2D-s vetülete. Fotometriai világosság dimenzióval kiegészülve (nagy Y tengely) szintén 3D-s koordináta-rendszer. Színességi koordináták (Chromaticity Coordinates) a színinger-koordináták megkülönböztető elnevezése a CIE 1931 xyY színességi diagram és leszárma-zott változatainál. Jelölésük: x, y, u, v stb. 2° és 10°-os látószög a színméréshez használt optikai műszerben az összehasonlító osztott látómező kiterjedése. A 2°-os látószög kiküszöböli a pálcák színtorzító hatását, mert a látószöggel befogott terület alig nagyobb, mint a fovea, ahol nincsenek pálcák, azonban a rövid hullámhosszokra (kék színingerekre) érzékeny csapok száma is kevesebb. Színrendszer elnevezés a színek kezelésének valamennyi elemét felöleli. Pl. színmérő, színválasztó vagy eszközvezérlő rendeltetés, alkalmazott színkeverési mód, színmodell stb.

65 CIE szótár (színkeverés)
Összeadó (additív) színkeverés egymásra vetített, vagy 0.016° látószög alatt egymás melletti, vagy 50 Hz felett egymásután vetített önálló színingerek (spektrális teljesítmény eloszlások), amelyek a receptorok korlátozott helyzeti és időbeli felbontó képessége következtében a színérzetben összeadódnak. Additív színkeveréssel működnek a kamerák, szkennerek, képernyők, vetítők. Kivonó (szubsztraktív) színkeverés a megvilágítás (spektrális teljesítmény eloszlás) és a felület spektrális reflexiós eloszlásának szorzata. A felület színét az a spektrális össze-tétel határozza meg, amely a jellemzően a fehér színű megvilágításból elnyelt illetve átengedett, azaz kivont hullámhosszakból megmarad. Kivonó színkeveréssel működnek a festékek, tinták, színszűrök. Színmodell (Color Model) a színek (színingerek) matematikai-geometriai rendszerezése-elrendezése alapszínek és/vagy más élettani és pszichológiai tényezők pl. világosság, telítettség alapján. Színtér (Color Space) a színek színmodellen alapuló geometriai reprezentációja. Térben megfogalmazott előírások színek megjelenítéséhez. Színtest a realizálható színingerek burokba foglalható halmaza színingertérben, színesség diagramban. Gamut a képalkotó eszköz színrögzítő illetve színvisszaadó képességének terjedelme. Színkezelés céljából a CIEXYZ és a CIELAB színingertérben határozzák meg.

66 Melléklet Színjellemzők

67 Mérési skálák Nominális nem sorba rendezhető nincs intervallum,
nincs nulla, az értékeknek nincs jelentése. pl. barna, szőke, fekete, fehér hajszín Ordinális sorba rendezhető nincs intervallum, nincs nulla, az értékeknek nincs számszerű jelentése. pl. tornasor az iskolában Intervallum sorba rendezhető egyenlő intervallum, nincs nulla, az értékek egymáshoz viszonyíthatók. pl. hőmérséklet C° Arány sorba rendezhető egyenlő intervallum, van nulla (vagy 1), az értékek 0 vagy 1-hez is viszonyíthatók. pl. hossz

68 Színjellemzők Szín (Color) színességgel vagy szín nélküliséggel jellemezhető vizuális érzet, amely leírható színelnevezésekkel. Ős színek: vörös, zöld, kék, sárga. További alapszínek: narancs, barna, lila, rózsaszín. Akromatikus színek: fehér, fekete, szürke. Elszigetelt és nem elszigetelt színek Az elszigetelt színek (Unrelated Colors) más színektől elkülönített felület által kiváltott érzet. A nem elszigetelt színek (Related Colors) más színekkel együtt láthatók. Egyes színek csak az egyik vagy a másik csoportba tartoznak. Pl. a barna vagy a szürke nem elszigetelt színek, elszigetelve a barna narancssárga, a szürke pedig fehér. Jellemző elszigetelt színek a közlekedés lámpák, köztéri kandeláberek, vagy a jelzőfények színe éjszakai látási körülmények mellett. Szín(érzet) három alapjellemzője színezet (Hue) világosság (Brigthness) színdússág (Colorfulness) Színhez kapcsolódó elnevezések: erős, fakó, fátyolos, halvány, harsány, harsogó, intenzív, izzó, krém, mély, piszkos, pasztell, ragyogó, rikító, sápadt, sötét, szürkés, telt, tiszta, tompa, tört, tüzes, üde, vidám, világos stb.

69 Színjellemzők Színezet (h vagy H)
(Hue) a vizuális érzetnek az a jellemzője, amely szerint egy felület hasonlít vörösnek, sárgának, zöldnek vagy kéknek nevezett érzet egyikéhez, vagy közülük kettő kombinációjához. A négy színezet két ellentétes színpárt alkot, együtt nem észlelhetők: nincs kékes sárga, és nincs vöröses zöld. Az ellentét nyelvileg is megalapozott, a négy színezet más színelnevezésekkel vagy azok kombinációival nem írhatók le. A színezet árnyalatai zárt skálán rendezhetők sorba: például kör alakú skálán 0-360° szöggel (Hue Angle, h), vagy vörös-sárga (0-199), sárga-zöld ( ), zöld-kék ( ) és kék-vörös ( ) kvadránsra tagolva (Hue quadrature, H). Akromatikus szín az a szín, amelynek nincs színezete. Kromatikus szín az a szín, amelynek van színezete. 90° 162° 246° 24° Színezet 0 – – 400 100 200 300

70 Színjellemzők J = Q / Qfehér Világosság (Q)
(Brightness) a vizuális érzetnek az a jellemzője, amely szerint egy felület több vagy kevesebb fényt bocsát ki. A világosság a fénysűrűségen kívül függ a színességtől is. (Helmholtz-Kohlrausch hatás) A világosság abszolút rangsorolás eredménye, árnyalatai nyitott végű skálán rendezhetők sorba, melynek kezdőpontja fekete (0 foton). Fényesség (Lightness) a felület minőségének jellemzője. A felület becsült reflektanciája vagy transzmittanciája, a látórendszernek a relatív világosság alapján kialakított következtetése. Az elszigetelt színeknek nincs fényessége. Relatív világosság (J) (Lightness, Relative Brightness) egy felület világossága egy hozzá hasonlóan megvilágított fehérnek vagy nagyon fényáteresztőnek látszó felület (referencia fehér) világosságához képest. J = Q / Qfehér A relatív világosság lokális látási szituációban jelenlevő színingerek közvetlen összevetésének eredménye. Árnyalatai zárt végű skálán rendezhetők sorba, melynek végpontja a referencia fehér. Relatív világossága csak nem elszigetelt színnek lehet, elszigetelt szín nem lehet szürke. A CIE 1976 Lightness (L) is relatív világosság. Világosság Fekete – Relatív világosság Fekete (0) – – világos – referencia fehér (100)

71 Színjellemzők C = M / Qfehér Színdússág (M)
(Colorfulness) a vizuális érzetnek az a jellemzője, amely szerint egy felület színezet tartalma többnek vagy kevesebbnek látszik. A színdússág függ a megvilágítottságtól is: fotopos látási körülmények között az erőseb- ben megvilágított felület dúsabb színezetűnek látszik, mint a gyengébben megvilágított, kivéve ha a világossága nagyon nagy. A színdússág abszolút rangsorolás eredménye, árnyalatai nyitott végű skálán rendezhetők sorba, amelynek kezdőpontja szín nélküli szín. Mindazonáltal fotopos látásnál nincs olyan szín, amely teljesen színtelen lenne, a „teljesen” fehérnek is van színezete. Króma (C) (Chroma) relatív színdússág, azaz egy felület színdússága egy hozzá hasonlóan megvilágított fehérnek vagy nagyon fényáteresztőnek látszó felület (referencia fehér) világosságához képest. C = M / Qfehér A króma lokális látási szituációban jelenlevő színingerek közvetlen összevetésének eredménye. Fotopos látási körülmények között egy felület krómája minden megvilágítás mellett (borús, napfényes stb.) megközelítően állandó, kivéve ha a világossága nagyon nagy, ugyanis a változó megvilágítással a referencia fehér világossága is változik. A CIELAB a*b* tengelyek króma skálák. Színdússág Színezet nélküli szín (0) – Króma Fekete, szürke vagy fehér (0) – – dús színezet – dús színezet

72 Színjellemzők Telítettség (s)
(Saturation) egy felület színdússága (M) saját világosságához (Q vagy J) képest. s = Q / M vagy s = J / C A telítettség független a megvilágítástól, egy szín telítettsége ugyanaz fényben és árnyékban, mert a referencia világossága saját maga. Ha egy világos felülethez, pl. fehérhez, színt keverünk, növekszik a telítettsége és csökken a világossága. Míg a króma csak a nem elszigetelt színeknél kifejezhető, addig a telítettség az elszigetelt és nem elszigetelt színeknél is. Színdússág Világosság F A B Telítettség Fekete, szürke vagy fehér (0) – A – telített szín B Színezet: A ≡ B Világosság: A > B Színdússág: A > B Rel. világosság F-hez képest: A > B Króma F-hez képest: A > B Telítettség: A ≡ B Telítettség (J/C)

73 Irodalom Colorimetry: Understanding the CIE System. 1st Edition, Editor: János Schanda Mark D. Fairchild: Color Appearance Models R. W. G. Hunt: The Reproduction of Colour. 6th Edition, Wiley 2004 Margaret Livingstone: Vision and Art: The Biology of Seeing. Ján Morovič: Color Gamut Mapping. 1st Edition Günther Wyszecki, W. S. Stiles: Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae. 2nd Edition RIT Munsell Color Science Laboratory: Useful Color Data