Цифровые изображения Мультимедиа технологии

Введение Что включает « компьютерная графика » Imaging представление и обработка 2D- изображений Modeling моделирование – представление и обработка 3D- объектов Rendering рендеринг – создание 2D- изображений из 3D- объектов Animation моделирование изменения изображения во времени

Image Processing Растровая графика Устройства вывода Цветовые модели Представление изображения Sampling – оцифровка Reconstruction – восстановление из цифрового вида Quantization & Aliasing – дискретизация и сглаживание ступенчатости Обработка изображения Фильтрация Искажение Наложение Морфинг

Что такое изображение ? Количество света, проникающее в идеальную фотокамеру

Что такое цифровое изображение ? Приведенное к дискретному виду изображение Хранимое в виде двумерного массива пикселей Обычное изображение Цифровое изображение

Получение изображений Пикселы – это сэмплы ( дискретные отрезки ) непрерывных функций Фоторецепторы глаза CCD или CMOS матрицы цифровых камер Лучи в виртуальной камере при рендеринге изображения

Отображение Воссоздание непрерывной функции из дискретных фрагментов ( сэмплов ) Пример : электронно - лучевая трубка Изображение строится за счет отображения пикселей в ограниченной области

Разрешение изображения Цветовое / насыщенности Каждый пиксель имеет N бит для хранения цвета / насыщенности Пространственное Изображение имеет высоту H и ширину W пикселей Временное ( по времени ) Частоты смены кадров N Гц Разрешения для примера

Буфер изображения

Цветной буфер изображения

Цветная ЭЛТ

Цветная ЖК - матрица

Что такое цвет ? Распределение энергий в диапазоне видимого света

Видимый свет Цвет определяется … Hue – тон, доминирующая частота, самый высокий пик в спектре Lightness – светлота, область под кривой Saturation – насыщенность, интенсивность определенного тона, соотношение максимального и ахроматического ( серого цвета ). Белый Оранжевый

Восприятие цвета человеком Длина волны, нм Относительная чувствительность, %

Представление цвета в компьютере Модели основаны на трехкомпонентной теории цвета Наиболее распространенные HLS HSV RGB XYZ CMY(K) Другие модели

HLS, HSV тон, насыщенность и светлота ( или яркость, это 2 немного разные модели )

XYZ 3- компонентная цветовая модель, основанная на результатах измерения характеристик человеческого глаза. Построена на основе зрительных возможностей « стандартного наблюдателя », то есть гипотетического зрителя, возможности которого были тщательно изучены и зафиксированы в ходе длительных исследований человеческого зрения, проведённых комитетом CIE ( фр. Commission Internationale de l'Eclairage – англ I. nternational Commission on Illumination) в 1931 г. Функции соответствия цветов это значения каждой первичной составляющей света красной, зелёной и синей, которые должны присутствовать, чтобы человек со средним зрением мог воспринимать все цвета видимого спектра. Этим трём первичным составляющим были поставлены в соответствие координаты X, Y и Z.

XYZ Говоря об « эталонных » оттенках, часто говорят только о паре x, y, считая z = 1-x-y. Говоря о « яркости » цвета ( например, для перевода изображения в чёрно - белое ), часто имеют в виду величину Y.

XYZ

RGB Red, Green, Blue красный, зелёный, синий ) аддитивная цветовая модель, как правило, описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения.

Цветовая модель RGB

Модель RGB в виде куба

CMY(K) Четырёхцветная автотипия (CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, Key color) субтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадной печати. Схема CMYK, как правило, обладает ( сравнительно с RGB) небольшим цветовым охватом. Так как модель CMYK применяют в основном в полиграфии при цветной печати, а бумага и прочие печатные материалы являются поверхностями, отражающими свет, удобнее считать, какое количество света отразилось от той или иной поверхности, нежели сколько поглотилось. Таким образом, если вычесть из белого три первичных цвета, RGB, мы получим тройку дополнительных цветов CMY. « Субтрактивный » означает « вычитаемый » из белого вычитаются первичные цвета.

CMY(K)

Итого : Цифровые изображения Пиксели и сэмплы Фрейм - буфер Устройства вывода Устройства имеют ограниченное разрешение Цвета Различные спектры Трехкомпонентная теория Диаграмма цветового восприятия Различные цветовые модели для различных устройств и потребностей