Grafika inzynierska i wizualizacja

Pol

Koniec

Materiały

1. Encyklopedia PWN – encyklopedia.pwn.pl;
2. Foley J. D., v. Dam A., Feiner S. K., Hughes J. F., Philips R. L.,

Wprowadzenie do grafiki komputerowej, Wydawnictwa Naukowo-
Techniczne, Warszawa 1995;

3. Grafika komputerowa metody i narzędzia, pod red. Zabrodzkiego J.,

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1995;

4. Słownik języka polskiego – sjp.pwn.pl;
5. Poligraf, internetowy serwis poligraficzny: Poradnik poligrafa –

www.poligraf.com.pl/forum/index.htm;

6. Serwis oko człowieka – www.oko.info.pl;
7. Teoria postrzegania barw, wstęp do grafiki komputerowej –

semmix.pl/color/indexp.html.

8. www.januszg.hg.pl/teksty

Pol

Koniec

Przetwarzanie danych

Przetwarzanie

sygnałów

Przetwarzanie

obrazów

Przetwarzanie danych

- Przekształcanie zbioru danych w inny zbiór

danych według określonego przepisu (algorytmu).

Przetwarzanie sygnałów

- Przekształcanie sygnału w inny sygnał, lub do

postaci reprezentującej sygnał według określonego przepisu (algorytmu).

Przetwarzanie obrazów

- Przekształcanie obrazu w inny obraz, lub do

postaci reprezentującej obraz wg określonego przepisu (algorytmu).

Grafika

komputerowa

Grafika komputerowa

- dział informatyki zajmujący się tworzeniem

obrazów obiektów rzeczywistych i wyimaginowanych.

Pol

Koniec

Zastosowanie

– Graficzne interfejsy użytkownika

– Wizualizacja informacji

– Wspomaganie prac inżynierskich CAD

– Symulacja i wirtualna rzeczywistość

– Systemy DTP (poligrafia)

– Systemy Informacji Przestrzennej i Geograficznej

– Edukacja i rozrywka

– Inne

Pol

Koniec

Graficzne interfejsy użytkownika – Memex

lipiec 1945 – Vannevar Bush publikuje w Atlantic Monthly esej As We
May Think.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/pl/1/19/Vbush.jpg

lipiec 1945 – Vannevar Bush publikuje w Atlantic Monthly esej As We
May Think.

Opisuje w nim urządzenie podobne do
biblioteki, które umożliwia przeglądanie
mikrofilmów. Urządzenie to miało umieć
tworzyć powiązania i śledzić je.

Był to protoplasta dzisiejszego komputera
osobistego wykorzystujący rozwiązanie
podobne do hipertekstu.

Pol

Koniec

Graficzne interfejsy użytkownika – Memex

http://sloan.stanford.edu/MouseSite/Secondary.html

Pol

Koniec

Graficzne interfejsy użytkownika – Memex

http://sloan.stanford.edu/MouseSite/Secondary.html

Pol

Koniec

Graficzne interfejsy użytkownika –

Sketchpad

Początek lat 60-tych – Powstaje Sketchpad pierwszy program z graficznym
interfejsem użytkownika pracujący na maszynie TX-2. Stworzony przez
Ivana Sutherland. Do stworzenia Sketchpad wykorzystywał on obiektowo
zorientowane programowanie. Sketchpada obsługiwało się piórem
świetlnym.

http://www.cc.gatech.edu/classes/cs6751
_97_fall/projects/abowd_team/ivan/ivan.h
tml

http://www.cc.gatech.edu/classes/cs6751_97_fall/projects/abow
d_team/ivan/ivan.html

http://www.archive.org/details/AlanKeyD1987

Pol

Koniec

Graficzne interfejsy użytkownika – NLS

Lata 60 oNLineSystem NLS – System komputerowy z graficznym
interfejsem użytkownika opracowany przez zespół Douglasa Elgerbart'a.
Pracował na komputerze Scientific Data Systems SDS.

http://pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:Engelbartmice.jpg

NLS mógł pracować
jednocześnie z 16 stacjami
roboczymi. Obraz wyświetlany
był na specjalnej lampie
obrazowej (CRT) która
filmowana była przez kamerę, a
obraz przekazywany był do 16
stacji roboczych.

Pol

Koniec

Mysz komputerowa

Zespół Elgerbart'a. poszukiwał
odpowiedniego rozwiązania dla
prowadzenia kursora.

http://www.bootstrap.org/chronicle/pix/img0024.jpg

Pol

Koniec

Mysz komputerowa

http://www.pat2pdf.org/pat2pdf/foo.pl?number=3541541

http://www.bootstrap.org/chronicle/pix/img00
01.jpg

Pol

Koniec

Mysz komputerowa

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Firstmouseunderside.jpg

http://www.cedmagic.com/history/first-computer-mouse.html

http://www.mt.com.pl/?id=cwz&i=5

http://www.bootstrap.org/chronicle/pix/img0002.jpg

Pol

Koniec

Mysz komputerowa

http://www.bootstrap.org/chronicle/pix/img0008.jpg

Pol

Koniec

Graficzne interfejsy użytkownika – Journal

Rok 1970 – Zespół Elgerbart'a tworzy Journal, program komputerowy
wykorzystujący hypertekst przeznaczony dla NLS do tworzenia
dokumentów przez wielu użytkowników .

http://www.archive.org/details/AlanKeyD1987

Pol

Koniec

Xerox Alto

Rok 1973 – zostaje zbudowany Xerox
Alto.

Był

pierwszym

systemem,

zawierającym

wszystkie

elementy

nowoczesnego  graficznego  interfejsu
użytkownika.  Alt  został  zaprojektowany  i
zbudowany  do  badań.  Chociaż  firma
Xerox  darowała  pewną  ich  liczbę  do
różnych  organizacji,  to  Alt  nigdy  nie  był
sprzedawany.  Miał  być  komputerem
przeznaczonym dla biur.

Cechy:
- trój przyciskowa myszka;
- użycie okien graficznych.

Pol

Koniec

Xerox Alto

Pol

Koniec

Graficzne interfejsy użytkownika

Pol

Koniec

Wizualizacja informacji

Powiat

Region

2002

2005

Klasa 1 Klasa 1

Powiat kutnowski

Powiat łaski

Powiat łęczycki

Powiat łódzki wschodni

Powiat pabianicki

Powiat poddębicki

Powiat sieradzki

Powiat wieluński

Powiat wieruszowski

Powiat zduńskowolski

Powiat zgierski

Powiat brzeziński

Powiat bełchatowski

Powiat łowicki

Powiat opoczyński

Powiat pajęczański

Powiat piotrkowski

Powiat radomszczański

Powiat rawski

Powiat skierniewicki

5 0 0

1 0 0 0

1 5 0 0

2 0 0 0

2 5 0 0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

2 0 0 0

R o k 2 0 0 2

K l a s a   1
K l a s a   2
K l a s a   3
K l a s a   4

5 0 0

1 0 0 0

1 5 0 0

2 0 0 0

2 5 0 0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

2 0 0 0

R o k 2 0 0 5

K l a s a   1
K l a s a   2
K l a s a   3
K l a s a   4

Pol

Koniec

Komputerowe wspomaganie projektowania

Autodesk, Inc.

Pol

Koniec

Symulacja

Pol

Koniec

Poligrafia

http://www.archive.org/details/AlanKeyD1987

Pol

Koniec

Systemy Informacji Przestrzennej i

Geograficznej

ESRI

Pol

Koniec

Edukacja

http://www.archive.org/details/AlanKeyD1987

Pol

Koniec

Rozrywka

http://www.archive.org/details/AlanKeyD1987

Pol

Koniec

Obraz

- dwuwymiarowa funkcja intensywności nośnika informacji f(x,y).

Obrazy

Kolorowe

Jednokolorowe

wielopoziomowe

Dwupoziomowe

Dane obrazowe w

postaci wektorowej

Tekstowe

Pol

Koniec

Obraz kolorowy

Pol

Koniec

Obraz jednokolorowy wielopoziomowy

Pol

Koniec

Obraz dwupoziomowy

Pol

Koniec

Dane obrazowe w postaci wektorowej

Pol

Koniec

Grafika rastrowa i wektorowa

Grafika rastrowa

Grafika wektorowa

Pol

Koniec

ABC

Grafika rastrowa

Grafika wektorowa

Grafika rastrowa i wektorowa

Pol

Koniec

Grafika rastrowa

Grafika wektorowa

Grafika rastrowa i wektorowa

Pol

Koniec

Grafika rastrowa

Usunięcie obiektu

Grafika rastrowa i wektorowa

Pol

Koniec

Grafika wektorowa

Usunięcie obiektu

ABC

Grafika rastrowa i wektorowa

Pol

Koniec

ABC

Grafika rastrowa i wektorowa

Pol

Koniec

Grafika rastrowa i wektorowa

Pol

Koniec

Obraz tekstowy

, .-'"'=;_ ,

|\.'-~`-.`-`;/|

\.` '.'~-.` './

(\`,__=-'__,'/)

_.-'-.( d\_/b ).-'-._

/'.-' ' .---. ' '-.`\

/' .' (= (_) =) '. `\

/' .', `-.__.-.__.-' ,'. `\

( .'. V V ; '. )

( |:: `-,__.-.__,-' ::| )

| /|`:. .:'|\ |

| / | `:. :' |`\ |

| | ( :. .: ) | |

| | ( `:. :' ) | |

| | \ :. .: / | |

| | \`:. .:'/ | |

) ( `\`:. .:'/' ) (

( `)_ ) `:._.:' ( _(` )

\ ' _) .' `. (_ ` /

\ '_) / .'"```"'. \ (_` /

`'"` \ ( ) / `"'`

___ jgs `.`. .'.' ___

.` ``"""'''--`_) (_'--'''"""`` `.

(_(_(___...--'"'` `'"'--...___)_)_)

!!!!!!!' ,!!!!; ;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!>, ,;; `

!!!!' ,<!!!!' ,<!!!!!!!!!!!!!''`````````````!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!,`'!!!;

!'',;!!!!'' ,!!!!!!!!!!''` .``'!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!,``!!

;!!!!!' ,<!!!!!!!!!'' '`<. `'!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!, `

!!!!' ,<!!!!!!!!!'' `<. `!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!,

!' ,;!!!!!!!!!!' `: `'!!!!!!!!!!!!!!!!!!

,;!!!!!!!!!!!' `>.`'!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!' <> `!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!! `!> `!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!' `!> `!!!!!!!!!!!!

!!!!!!! .,,. `!> <!!!!!!!!!!!

!!!!!! .,cc$$$$$c ,d$$$$$$$c, `! `!!!!!!!!!!!

!!!!! ,,c$$$$$$$$$$$$e z$F?$$$$$$$$b, !> !!!!!!!!!!!

!!!! d$$$$$$$$$$$???""?- d$$P" "??$$$$$, `! !!!!!!!!!`!

!!! "??$$???"" `"?c, ,,cccc, `?" "" `!>`!!!!!!!! !

!!> zc,._ ,cc,$$$$$$$$$$bc !> !!!!!!!! !

!! <$$L `"c, b, ,c$$$$$$$$$$$$$$$$$$c ,,c, `! `!!!!!!! !

!! $$$$$$ccc$$?? `M, ;;' c$$$$$$$$$"' `"$$$b`?$$"`? `! !!!!!!! !

! <$$$$$$$$P" ,<!,",;! ,$$$$$$$$$P ,c, `?$$h`$' `!> !!!!!!!!!

! $$$$L._"" ;!!!''`,, $$$$$$$$$$F ,$PFz, ?$F ",cb !! !!!!!!!!!

> $$$$$r`Mn,`!' ,d$$F d$$$$$$$$$$$c$$$ $$c. "?,;' ) !! !!!!!!!!!

<$$$$P",,",/ ,$$$$$F,$$$$$$$$$$$$$$$$ " 34$?,ccF ..::.. !! !!!!!!!!!

J$$$P :!!!! z$$$$$$bJ$$$$$$$$$$$$$?$$,`hcdFdF ".:::<CC>::: ;!! !!!!!!!!!

$b =e,_`!! <$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$h?$$,`?".- .:::::::::::' ;!> !!!!!!!!!

$$$c "M';f $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$L?$,",z$$L`:::::::'' . !!> !!!!!!!!!

J$$$F >;;! $$$$P)$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$bd$$$$$ 4c,,,,cd$F?c !!> !!!!!!!!!

J$$$F !!!!> $$$P,$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ J$$$$$P?$P'$$ !!' !!!!!!!!!

J$$$F `,,`> ?$F,$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $?c$$"3$" ?bcr !! !!!!!!!!!

J$$c,`""",!; ? J$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$'<$cP" "" ,$c$$F !! .!!!!!!!!!

$P"""?b,`!!!; $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$' c,,cdP" ,$$$$P :!! :!!!!!!!!!

L d$$c `!!! $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$' d$$$F,zP $$$$F z,`` :!!!!!!!!!

$$$$$$$$$$c `' `$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$',$$$",d$" d$$P",d"" ". `!!!!!!!!

"" `"$$$$$cc, `"",,,,,,,.`"""??$$$$$$$$" z$$$c$$$".$$$",c$$c "c,``!!!!!

,$$$$$" ,c$$PF")$$$$$$$$bc,. "?$P",c$$PFF""",,,"" d$$$$$$ccc$$$b, `!!!

,$$$$F d$$P",zd$$$PF",J$$$$$$$be. `".,ccd$$$$$$$$b, "$$$$$$$$$$$$$$. `!

,zd$$$$$L ?$",d$$$P",cd$$$$$$$P"",,cd$$$$$$$$$$$$$$$???-`?$$$$$$$$$$$$$b,`

?$$$$$$$$$$b,. $$$$",d$$$$$$$P",c$$$$$$$$$$$$$$$$$P" ,ccccccc,,.CC$$$$$$$$$,

?$$$$$$$$$$$$$, "?L $$$$$$$P",$$$$$$$$$$$$$$$$$$P",d$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

<$$$$$$$$$$$$$$$$cc,. """",c$$$$$$$$$$$$$$$$$$" z$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$P"

`$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$P",z$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$P"

?$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$P',d$$$$$$$$$$$$$$$$$$$PF""

"?$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$P" `""""??????""""""

"?$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$PF""

""???$$$$$$$$$$PF""' Hakuna Matata!

http://www.chris.com/ascii/index.html

Pol

Koniec

Standardy graficzne

Obrazy rastrowe
BMP – mapa bitowa, bez kompresji lub z kompresją stratną. 1, 4, 8, 24
bity na piksel.
GIF – zapis z paletą barw. Liczba barw ograniczona do 256 kolorów.
Bezstratna kompresja LZW. Możliwość zapisu kilku obrazów na raz dla
celów animacji.
TIFF – zapis bezstratny. Różne możliwość zapisu. Najczęściej
kompresja LZW.

TGA – zapis bitowej 8, 16, 24, 32 bitowej. Możliwość zapisywania
informacji o przezroczystości.

JPG – zapis z kompresją stratną wykorzystująca dyskretną transformatę
kosinusów.
JPG2000 – zapis z kompresją stratną wykorzystująca dyskretną
transformatę falkową.
PNG – unowocześniona kompresja GIF, wydajniejsza kompresja. Brak
ograniczenia co do zapisu z paletą barw, obsługa przezroczystości.

Pol

Koniec

Standardy graficzne

Obrazy wektorowe

WMF – wewnętrzny format systemu Windows.

PS, EPS – język opisu strony opracowany przez firmę Adobe.

HPGL – język sterowania ploterami firmy HP.

CDR – format stosowany w programie CorelDraw.

DXF – przemysłowy standard opracowany przez firmę Autodesk (AutoCAD).

Pol

Koniec

Kolor

Kolor [łac.] - postrzegana wzrokowo właściwość przedmiotu zależna
od stopnia pochłaniania, rozpraszania lub przepuszczania promieni
świetlnych.

zimne (chodne)

szary

niebieski

zielony

ciepłe

żółty

pomarańczowy

czerwony

podstawowe

żółty

czerwony

niebieski

jas

kra

nie

jas

kra

Pol

Koniec

Barwa

BARWA, wrażenie psychofizyczne odczuwane za pośrednictwem
zmysłu wzroku pod wpływem światła o określonym składzie
widmowym.

odcień
ton, chromatyczność

czerwona

zielona

żółta

pomarańczowa

niebieska

fioletowa

700 nm

400 nm

czystość

nasycenie

Pol

Koniec

Barwy proste i zasadnicze

Barwy proste (widmowe, spektralne, monochromatyczne) –
barwy wywołane promieniowaniem o ściśle określonej długości fali.
Barwami prostymi sa kolejne barwy teczy:
— fioletowa - fale o długosci 380-450 nm,
— niebieska - fale o długosci 450-490 nm,
— zielona - fale o długosci 490-560 nm,
— zółta - fale o długosci 560-590 nm,
— pomaranczowa - fale o długosci 590-630 nm,
— czerwona - fale o długosci 630-780 nm.

Barwy zasadnicze – wszystkie barwy proste + barwy purpurowe
(powstałe ze zmieszania barw fioletowych z czerwonymi).

www.januszg.hg.pl/teksty

Pol

Koniec

Barwy achromatyczne

Barwy achromatyczne (niekolorowe) – odcienie
szarości od bieli do czerni.

www.januszg.hg.pl/teksty

Pol

Koniec

Percepcja barwy przez człowieka

1.emisja światła,
2.pobudzenie receptorów odpowiedzialnych za

barwę,

3.przetworzenie w korze mózgowej informacji z

receptorów.

Aby możliwa była percepcja barwy przez człowieka
konieczne są trzy czynniki:

Pol

Koniec

Budowa oka

http://www.oko.info.pl/index.php3?body=1101

Pol

Koniec

Budowa siatkówki

http://www.phys.uni.torun.pl/~fizmed/Pokazy01/Budoka/budoka.html

Czopki – „widzenie” dzienne,

maksymalne zagęszczenie
występuje w dołku środkowym.

Pręciki – „widzenie” nocne,

maksymalne zagęszczenie 15
stopni od dołka środkowego.

Pol

Koniec

Okno optyczne

http://www.oko.info.pl/index.php3?body=1101

Promieniowanie o długości fali spoza okna optycznego nie
jest przepuszczane przez rogówkę oka.

Pol

Koniec

Czopki i pręciki

Maksymalna czułość czopków – 550 nm.
Maksymalna czułość pręcików – 510 nm.

Widzenie:
– skotopowe: pręciki działają przy bardzo słabym świetle nie dając wrażeń

barwnych;

– fotopowe: czopki działają przy silnym świetle, dając wrażenie barwne;
– mezopowe: oba receptory działają w zakresie ograniczonym (np. o zmierzchu).

http://www.oko.info.pl/index.php3?body=1101

Pol

Koniec

Czopki – czułość na barwy

http://www.bamagraf.polbox.com/barwy.html

Pol

Koniec

Własności oka

Rozróżniane odcienie barw – 128
Poziomy nasycenia barwy – 130
Poziomy jasności – 16 niebieskiej, 23 – żółtej
Czyli około 400000 różnych barw, inne źródła – 8-10 mln

Receptory

Czopki umożliwiają widzenie barwne (9 mln)
Pręciki – poziomy szarości(100 mln)

Rozdzielczość, ok. 1 minuty kątowej

Własności oka

Pol

Koniec

Indukcja przestrzenna (kontrast współczesny) – zjawisko
związane ze zwiększaniem kontrastu między barwami przyległymi.
Kiedy umieścimy

jednolitą szarą plamę na tle barwnym stwierdzamy,

że na obrzeżach zmienia ona zabarwienie na bliskie barwom
dopełniającym: na tle czerwonym będzie zielonkawa, na zielonym
czerwonawa, na niebieskim żółtawa. Analogiczne zjawisko możemy
zaobserwować w przypadku plamy barwnej na barwnych tłach, np.:
żółta na tle czerwonym przybiera zabarwienie zielonożółte.

Indukcja przestrzenna

Pol

Koniec

Indukcja przestrzenna – przykład

http://www.oko.info.pl/index.php3?body=1605

Pol

Koniec

Indukcja czasowa

Indukcja czasowa (kontrast następczy) – receptory mają pewną
bezwładność czasową, oznacza to, że po zaniku bodźca świetlnego
nie następuje natychmiastowy zanik wrażenia barwnego, jaki on
wywołuje, lecz będzie trwał przez pewien czas. Zjawiskiem tym
tłumaczy się pozorne zabarwienie pola białego na które spojrzymy
po dłuższym patrzeniu na pole barwne.

Pol

Koniec

Ważniejsze wydarzenia w badaniach nad

naturą barwy

Isaac Newton

1643..1727

rozszczepienie
światła

pryzmat

światło
białe

Thomas Young

1773..1829

hipoteza
widzenia barw

Wyznaczenie długości fali świetlnej,
początek falowej teorii światła,
wysunięcie hipotezy o trzech
receptorach odpowiednich dla barwy
czerwonej, zielonej i niebieskiej.

Grassmann
Hermann Gunther

1809..1877

prawo o składaniu
barw

Badania teoretyczne nad
rachunkiem wektorowym,
prawo o składaniu barw.

James Clerk Maxwell

1831..1879

matematyczny opis
teorii falowej

Rozwinięcie i sformalizowanie
falowej teorii światła, pionier
opisu barw.

XIX w.

system opisu barw

Munsell, oraz Ostwald

Modele barw dające receptę na
tworzenie wrażeń w oku poprzez opis
światła wytwarzającego dane wrażenie
(wybór reprezentanta z jakiegoś zbioru
długości fal świetlnych).

1931

system opisu barw

CIE XYZ

Model barw bazujący na sposobie
odwzorowania barw przez układ
widzenia człowieka.

Pol

Koniec

Miary barw – koło Newtona

http://semmix.pl/color/models/mo171.htm

Pol

Koniec

Miary barw – Brightness

Brightness (jasność, jaskrawość) – dla barwy jest to
najmniejsza ilość światła białego, z którego wywodzi się
światło wywołujące wrażenie tej barwy. Można rozumieć
przez to zawartość światła białego w barwie.

Jednostka – Kandela, iluminant.

Pol

Koniec

Miary barw – Intensity

Intensity (natężenie oświetlenia, intensywność) –
liczba określającą proporcję ilości światła odbieranego do
maksymalnej zdolności źródła.

Jednostka – moc na kąt bryłowy, moc na jednostkę
powierzchni, wat, steradian, luks.

Pol

Koniec

Miary barw – Saturation

Saturation (nasycenie koloru) – opisuje proporcję ilości
składnika bezbarwnego do ilości barwy. Organizacja CIE
definiuje pojęcie nasycenia jako wartość maksymalnej
intensywności składnika barwnego w świetle.

Jednostka – bezwymiarowa.

Pol

Koniec

Miary barw – Luminance

Luminance (luminancja) – ocena intensywności światła
w okolicznościach ustalonych warunków pomiarowych i
najczęściej w odniesieniu do jednostki powierzchni.
Charakteryzuje

świecenie

ciał

(źródeł

światła,

oświetlonych powierzchni) w danym kierunku.

Jednostka – Kandela na metr kwadratowy, tilb, Apostilb,
Lambert.

Pol

Koniec

Miary barw – Lightness

Lightness (średnie światło białe) – Gdybyśmy z obrazu
kolorowego chcielibyśmy zrobić obraz czarno-biały, to
punkty obrazu czarno-białego będą miały luminację równą
Lightness.

Jednostka – Kandela na metr kwadratowy, tilb, Apostilb,
Lambert.

Pol

Koniec

Mieszanie barw – prawo Helmholtza



Prawo Helmholtza
Dodanie jakichkolwiek dwu promieniowań
monochromatycznych równoważne jest wzrokowo
dodaniu światła białego i światła czystego [5]:

gdzie
L1, L2 – luminancje promieniowań monochromatycznych
Lb

– luminancja światła białego

– luminancja światła czystego

Przy czym przez światło czyste rozumiemy odcień barwy o
maksymalnym nasyceniu.

Pol

Koniec

Mieszanie barw – prawa Grassmanna

I prawo Grassmanna (prawo trójchromatyczności)
Każda dowolna barwa może być odwzorowana za pomocą trzech
barw pierwotnych, tj. takich barw, które są niezależne
kolorymetrycznie, tzn., że nie można utworzyć równania barw
między jedną z nich, a pozostałymi.

II prawo Grassmanna (prawo ciągłości)
W mieszaninie złożonej z dwóch barw stopniowa zmiana barwy
jednego ze składników pociąga za sobą zmianą barwy mieszaniny.

Pol

Koniec

Prawo Webera-Fechnera

http://wazniak.mimuw.edu.pl/images/1/18/GKIW_M2_Slajd12.png

Ilość barwy czarnej wzrasta liniowo, wrażenie logarytmiczne

Ilość barwy czarnej wzrasta wykładniczo, wrażenie liniowe

Wrażenie przyrostu barwy zależy od poziomu barwy.

Pol

Koniec

Zjawisko hamowania obocznego

http://wazniak.mimuw.edu.pl/images/1/18/GKIW_M2_Slajd12.png

Receptory odbierające barwę jaśniejszą są pobudzane przez
receptory sąsiednie odbierające barwę ciemniejszą, co potęguje
odbiór barwy.

Pol

Koniec

Modele barw

Model barw – określony trój- lub więcej wymiarowy system
współrzędnych z pewnym wydzielonym obszarem przestrzeni w
którym leżą wszystkie rozpatrywane barwy.

Modele barw

Związane ze
sprzętem

(np. RGB,CMY)

Użytkownika

(np. HLS, HSV)

Kolorymetryczne

(np. CIE RGB, CIE XYZ)

Pol

Koniec

Model barw RGB (Red, Green, Blue)

http://www.adobe.com/support/techguides/color/colormodels/rgbcmy.html

Pol

Koniec

Model barw RGB

www.januszg.hg.pl/teksty

Pol

Koniec

Model barw RGB

Pol

Koniec

Model barw CMY (Cyan, Magenta, Yellow)

http://www.adobe.com/support/techguides/color/colormodels/rgbcmy.html

Pol

Koniec

Model barw CMY

http://www.adobe.com/support/techguides/color/colormodels/rgbcmy.html

Pol

Koniec

Model barw CMY

www.januszg.hg.pl/teksty

Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i CMY

Przejście z modelu RGB do CMY i z CMY do RGB [3]:

[

]

[

1
1
1

]

−

[

]

gdzie
R,G,B – składowe kolorów modelu RGB
C,M,Y – składowe kolorów modelu CMY

[

]

[

1
1
1

]

−

[

]

Pol

Koniec

Model barw CMY

Pol

Koniec

Model CMYK

http://www.adobe.com/support/techguides/color/colormodels/rgbcmy.html

Pol

Koniec

Konwersja między modelami CMY i CMYK

K= min(C,M,Y)

C= C - K
M= M - K
Y= Y - K

C= C + K
M= M + K
Y= Y + K

Przejście z modelu CMY do CMYK [8]:

Przejście z modelu CMYK do CMY [8]:

Pol

Koniec

Model barw CMYK

Pol

Koniec

Modele telewizyjne – YUV i YIQ

Na świecie rozpowszechniły się dwa modele barw dla

sygnału telewizyjnego: europejski – YUV i amerykański –
YIQ. Różnice wynikają z przyjętych rozwiązań
technicznych. W celu dostosowania się do istniejącej już
telewizji czarnobiałej twórcy telewizji kolorowej
wprowadzili wartość luminancji jako pierwszej
współrzędnej modelu barw [3]:

Y=0,299R + 0,587G + 0,114B

Pol

Koniec

Modele telewizyjne – YUV i YIQ

W celu transmisji obrazu wprowadzono pojęcie barw

różnicowych [3]:

= R - Y

= G - Y

= B - Y

Do jednoznacznego określenia barwy wystarczy

składowa Y i dwie ze składowych różnicowych.

Pol

Koniec

Modele telewizyjne – YUV i YIQ

Składową G

pomija się ze względu na małą amplitudę

i w związku z tym na dużą podatność na zakłócenia.
Pozostałe składowe można policzyć ze wzorów [3]:

U = 0,493B

V = 0,877R

W standardzie telewizji kolorowej zaleca się aby

składowe były kodowane w stosunku 2:1:1.

dla modelu YUV w systemie PAL

I = 0,74R

- 0,27B

Q = 0,48R

- 0,41B

dla modelu YIQ w systemie NTSC

Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i YUV

W postaci macierzowej [3]:

[

Y
U
V

]

[

0,299

0,587

0,114

−

0,147 −0,289

0,437

0,615

−

0,515 −0,100

]

[

]

[

]

[

1,000

1,140

1,000 −0,394 −0,581
1,000

2,028

]

[

Y
U
V

]

Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i YIQ

W postaci macierzowej [3]:

[

]

[

0,299

0,587

0,114

0,596 −0,275 −0,321
0,212 −0,528

0,311

]

[

]

[

]

[

1,000

0,948

0,624

1,000 −0,276 −0,640
1,000 −1,106

1,730

]

[

]

Pol

Koniec

Model YUV

Pol

Koniec

Model HLS

HLS – Hue, Lightness, Saturation (Odcień, Średnie światło białe,
Nasycenie)

www.januszg.hg.pl/teksty

Pol

Koniec

Model HLS

www.januszg.hg.pl/teksty

Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i HLS

max



R ,G , B





min



R ,G , B



Konwersja z RGB do HLS wzór Travisa przy R,G,B z zakresu <0;1>:

S =

{

dla L=0

max



R ,G , B



−

min



R ,G , B



max



R ,G , B





min



R ,G , B



dla L∈



0 ;0,5

〉

max



R ,G , B



−

min



R ,G , B



2−max



R ,G , B



−

min



R ,G , B



L0,5

Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i HLS

Konwersja z RGB do HLS wzór Travisa przy R,G,B z zakresu <0;1>:

H =

{

nieokreślone

dla max R ,G , B=min R , G , B

g−b

max



R ,G , B



−

min



R ,G , B



dla R=max



R ,G , B



12060

b−r

max



R ,G , B



−

min



R ,G , B



dla G=max



R ,G , B



24060

r−g

max



R ,G , B



−

min



R ,G , B



dla B=max



R ,G , B



Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i HLS

[

]

[

1S cos H

3cos



60−H



1−



1−S



−

1S cos H

3cos



60−H



1−S

]

Konwersja z HLS do RGB dla H z przedziału <0º;120º) stopni [8]:

Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i HLS

[

]

[

1−S

1S cos



H −120



3cos



180−H



1−



1−S



−

1S cos



H −120



3cos



180−H



]

Konwersja z HLS do RGB dla H z przedziału <120º;240º) stopni [8]:

Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i HLS

[

]

[

1−



1−S



−

1S cos



H −240



3cos



300−H



1−S

1S cos



H −240



3cos



300−H



]

Konwersja z HLS do RGB dla H z przedziału <240º;360º) stopni [8]:

Pol

Koniec

Model HSV

HSV – Hue, Saturation, Value (Odcień, Nasycenie, Wartość =
jasność). Wykorzystywany przez artystów.

www.cs.fit.edu/wds/classes/cse5255/cse5255/davis/text.html

Pol

Koniec

Model HSV

www.januszg.hg.pl/teksty

Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i HSV

H =

{

dla max



R ,G , B



G−B

max



R ,G , B



−

min



R ,G , B



dla max



R ,G , B





2

B− R

max



R ,G , B



−

min



R ,G , B



dla max



R ,G , B





4

R−G

max



R ,G , B



−

min



R ,G , B



dla max



R ,G , B



Konwersja z RGB do HSV [8]:

Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i HSV

S =

{

dla max



R ,G , B



1−

min



R ,G , B



max



R , G , B



dla max



R ,G , B



≠

Konwersja z RGB do HSV [8]:

V =max



R ,G , B



Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i HSV

[

]

[

V −V S



1−





1−S



]

Konwersja z HSV do RGB dla H należącego do przedziału [8]:

<0º;60º)

[

]

[

V −V S



−



V
V



1−S



]

<60º;120º)

[

]

[



1−S



V −V S



3−



]

<120º;180º)

Pol

Koniec

Konwersja między modelami RGB i HSV

[

]

[



1−S



V −V S



−



]

Konwersja z HSV do RGB dla H należącego do przedziału [8]:

<180º;240º)

[

]

[

V −V S



5−





1−S



]

<240º;300º)

[

]

[

V
V



1−S



V −V S



−



]

<240º;360º)

Pol

Koniec

Model HSV

Pol

Koniec

Co to jest światło białe ?

Przyjęto, że światłem białym jest światło o składzie widmowy

wypromieniowywane przez ciało doskonale czarne podgrzane do
temperatury 6774 K, czyli mniej więcej temperatury powierzchni
słońca.

Opierając się na tej definicji Międzynarodowa Komisja

Oświetleniowa (CIE) przyjęła szereg wzorców światła białego –
iluminantów oznaczanych literką D (dla ciała doskonale czarnego)
i liczbą oznaczającą temperaturę barwową np. D50, D55, D75 oraz
najbardziej typową D65.

Ponadto zdefiniowano iluminanty dla innych źródeł światła

zwanych pierwotnymi: A – światło zwykłej żarówki 200 W, C – dla
specjalnych żarówek wolframowych i F – dla świetlówek.

Pol

Koniec

Skład widmowy iluminantu D65

semmix.pl/color/models/mo19.htm

Pol

Koniec

Problemy z określaniem barwy

Mała i duża plama o tym samym kolorze mogą mieć inną barwę
(indukcja przestrzenna);
Dwie plamy o jednakowej wielkości i kolorze mają barwę zależną
od powierzchni na której się znajdują (indukcja przestrzenna);
Sposób odbioru koloru jest zależny od indywidualnych
predyspozycji człowieka.

Organizacja CIE zdefiniowała standardowego obserwatora z

ustalonym kątem widzenia.

Pol

Koniec

Kolorymetr

biały

klin

regulowane

przysłony

światła

wzorcowe

oko obserwatora

przegroda

z otworem

światło
badane

Źródło [3]

Światło zielone i niebieskie powstaje poprzez wydzielone z widma łuku
rtęciowego prążków o długościach 546,1 i 435,8 nm. Światło czerwone jest
światłem lampy żarowej przepuszczonej przez filtr tłumiący promieniowanie o
długościach fali krótszej niż 700 nm.

Pol

Koniec

Składowe trójchromatyczne

W trakcie kalibracji kolorymetru ustala się wielkości przysłon τ

(W),

(W) i τ

(W) dla których uzyskuje się identyczność ze wzorcowym

światłem białym. Następnie określa się wielkości przysłon τ

(F), τ

(F) i

(F) dla światła badanego. Stosunki wielkości przysłon są nazywane

składowym trójchromatycznymi [3]:

r ' =





F 





W 

g ' =





F 





W 

b ' =





F 





W 

Pol

Koniec

Składowe trójchromatyczne

Źródło [3]

Długość fali λ

kł

Pol

Koniec

Jednostki trójchromatyczne

Mierząc wartości przysłon dla trzech strumieni świetlnych dla

których uzyskano identyczność z wzorcowym światłem białym można
określić wartość poszczególnych strumieni świetlnych [3]:





E :



E :



E =0,17697: 0,81240 : 0,01063

W przestrzeni trójwymiarowej nie posługujemy się bezpośrednio

wartościami strumieni świetlnych, a ich przeskalowanymi wartościami
dla których jednostce na osi czerwonej odpowiada strumień 0,17697
lm, jednostce na osi zielonej strumień 0,81240 lm, a na osi niebieskiej
0,01063 lm. Jednostki na przeskalowanych osiach noszą nazwę
jednostek trójchromatycznych.

Pol

Koniec

Współrzędne trójchromatyczne

model CIE RGB

W celu uniezależnienia się od cechy ilościowej – strumienia światła

i otrzymania wartości liczbowych reprezentujących wyłącznie barwę
określa się współrzędne trójchromatyczne [3]:

r '

r ' g ' b'

g '

r ' g ' b'

Pol

Koniec

Model CIE XYZ

W systemie CIE RGB niektórych barw nie można przedstawić za

pomocą dodatnich wartości współrzędnych r,g,b. Ujemne wartości
występują we wszystkich systemach kolorymetrycznych
wykorzystujących fizyczne widzialne barwy podstawowe.

Model CIE XYZ wykorzystuje jako barwy podstawowe, barwy

spoza obszaru widzenia człowieka. Dzięki temu otrzymujemy
składowe nieujemne dla wszystkich barw widzianych przez człowieka.

Pol

Koniec

Źródło [3]

Długość fali λ

kł

Pol

Koniec

Model CIE XYZ

biel E

płaszczyzna
x' + y' + z' = 1

Barwy widzialne są zawarte w

bryle o kształcie stożka.

W praktyce korzysta się z tzw.

wykresu chromatyczności, który
tworzy się na przekroju stożka
płaszczyzną x' + y' + z' = 1.

Źródło [3]

Pol

Koniec

Model CIE XYZ – wykres chromatyczności

Wnętrze obszaru wraz z brzegiem

reprezentuje wszystkie barwy
widzialne. Wszystkie barwy o różnej
luminancji, ale o tych samych
stosunkach współrzędnych
reprezentuje ten sam punkt. Nie
zawiera on barw dla których wrażenie
wzrokowe zależy od luminancji (np.
brązowej).

ttp://strony.wp.pl/wp/jacek_grudzien/mgr/mgrinf.ht
ml

Pol

Koniec

Przejście z modelu RGB do CMYK

RGB

CIE XYZ

CMYK

Pol

Koniec

Granice barw widmowych wykresów

chromatyczności

http://www.swiatdruku.com.pl/archiwum/2000_09/01.htm

pole widzenia 2º
pole widzenia 10º

Document Outline