MULTIMEDIÁLNÍ A HYPERMEDIÁLNÍ SYSTÉMY. 7) Bitmapový obraz

Transkript

1 MULTIMEDIÁLNÍ A HYPERMEDIÁLNÍ SYSTÉMY 7) Bitmapový obraz Petr Lobaz, ,

2 DIGITALIZACE OBRAZU STATICKÝ OBRAZ 2D vzorkování plochy snímku vzorkování spektra světla (barvy) kvantizace hodnot DYNAMICKÝ OBRAZ (VIDEO) navíc vzorkování času nastavení času závěrky a počtu snímků za vteřinu nastavení kamery simulace v renderingu změna parametrů statického popisu vektorová animace + rasterizace změna palety bitmapového obrazu MHS Bitmapový obraz 2 / 72

3 ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKY pozorovací úhel/velikost snímku (rozlišení) poměr stran snímku/pixelu snímková frekvence (pro video) struktura obrazu, technologie uložení/přenosu pozorovací prostředí, jasový rozsah, bitová hloubka barevný rozsah a definice barevnosti MHS Bitmapový obraz 3 / 72

4 VELIKOST SNÍMKU rozlišovací schopnost oka cca 1 2' předpokládáme pozorovací vzdálenost, pozorovací úhel rozlišení obrazu příklad: fotografie cm, pozorovací vzdálenost 40 cm pozorovací úhel cca 41 = 2470 ' na 1 cm obrazu alespoň 82 px (alespoň 200 dpi) příklad: PAL TV 576 řádek, poměr stran 4:3 pozorovací úhel cca 13 pozorovací vzdálenost cca 3,5 úhlopříčka MHS Bitmapový obraz 4 / 72

5 VELIKOST SNÍMKU VZORKOVÁNÍ SNÍMKU rozlišovací schopnost oka cca 1 2' kvalitní vzorkování zohledňuje velikost snímku a pozorovací vzdálenost statický obraz typicky ostrý rozlišení obrazu vyšší než rozlišovací schopnost oka pro fotografie typicky 300 ppi, pro kresby > 600 ppi video typicky neostré vlivem pohybu oči sledují pohyb ve videu obraz nevnímán ostře rozlišení obrazu srovnatelné s rozlišovací schopností oka MHS Bitmapový obraz 5 / 72

6 VELIKOST SNÍMKU schopnost rozlišit detaily klesá s jejich klesajícím kontrastem contrast sensitivity function (CSF) MHS Bitmapový obraz 6 / 72

7 VELIKOST SNÍMKU CONTRAST SENSITIVITY FUNCTION maximální rozlišení (přes 50 cyklů/stupeň) vnímáme při velkém kontrastu nejjemněji (1 % jasu nebo lepší) vnímáme kontrast při frekvenci 2 5 lp citlivost roste s rostoucím osvětlením % 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 20,0 50,0 0, lp MHS Bitmapový obraz 7 / 72

8 VELIKOST SNÍMKU před vzorkováním by měla předcházet dolní propust (rozostření) zabránění podvzorkování (aliasing, moiré) ve videu jde o mnohem závažnější problém vzor moiré zdroj:de.wikipedia.org MHS Bitmapový obraz 8 / 72

9 VELIKOST SNÍMKU jemnost vzorkování častěji vztažena k rozměru obrazu (namísto k pozorovacímu úhlu) lpi/lpc (lines per inch/centimeter) počet rozlišitelných čar na délkovou jednotku používá se u zařízení, kde je obtížné určit pojem obrazový bod ppi/ppc (pixels per inch/centimeter) pro zařízení, která mají jasně definovaný pojem obrazový bod (picture element, pixel) dpi (dots per inch) pro tiskárny, dot = nejmenší tisknutelná tečka pro simulaci odstínů 1 pixel ~ několik dots MHS Bitmapový obraz 9 / 72

10 VELIKOST SNÍMKU MHS Bitmapový obraz 10 / 72

11 VELIKOST SNÍMKU ROZLIŠENÍ klasická (analogová) televize počet řádků SDTV 480, 576 řádků HDTV 720, 1080 řádků digitální obraz počet sloupců a řádků rozlišení displeje: , , , , , , , , digitální fotografie: celkový počet pixelů při daném poměru stran obrazu (typicky 3:2) digitální televize: , , , , , , MHS Bitmapový obraz 11 / 72

12 VELIKOST SNÍMKU klasická fotografie kinofilm: políčko mm, rozlišení max ppi střední a velký formát film šířka filmového pásu 8 mm, 16 mm: amatérský, poloprofesionální film 35 mm: standard profesionálního filmu políčko 22 18,5; mm; 22 11,9 mm 65/70 mm: vysoká kvalita; horizontální políčko IMAX pro scan rozlišení cca ppi označení 2K, 4K (výjimečně 8K) max. šířka scanu 2048, 4096 px hodina filmu snímků velké rozlišení problém MHS Bitmapový obraz 12 / 72

13 VELIKOST SNÍMKU MHS Bitmapový obraz 13 / 72

14 VELIKOST SNÍMKU (PAL DVD) (BD) (4K) MHS Bitmapový obraz 14 / 72

15 POMĚ R STRAN šířka : výška poměr stran obrazu/pixelu SDTV: obraz 4 : 3 (1,33 : 1) pixel není čtvercový ( 1,1 : 1 PAL, 0,9 : 1 NTSC) HDTV: 16 : 9 (1,78 : 1), pixel čtvercový film poměr stran políčka: 1,33 : 1 klasický formát (4:3) 1,37 : 1 Academy 1,66 : 1 oříznutí Academy, kompromis kinem a TV 1,85 : 1 Academy Flat, Widescreen 2,39 : 1 Cinemascope (také 2,35 : 1, až 2,75 : 1) MHS Bitmapový obraz 15 / 72

16 POMĚ R STRAN Academy (1,33 : 1) Widescreen (1,85 : 1) Cinemascope (2,39 : 1) MHS Bitmapový obraz 16 / 72

17 POMĚ R STRAN film poměr stran obrazu ( pixelu ) běžný objektiv poměr stran 1 : 1 (Academy, Widescreen) anamorfní objektiv/předsádka poměr stran až 2 : 1 (Cinemascope) MHS Bitmapový obraz 17 / 72

18 POMĚ R STRAN převod poměru stran letterbox/pillarbox roztažení, chytré roztažení pan & scan natáčení open matte MHS Bitmapový obraz 18 / 72

19 POMĚ R STRAN pillarbox letterbox MHS Bitmapový obraz 19 / 72

20 POMĚ R STRAN chytré roztažení roztažení MHS Bitmapový obraz 20 / 72

21 POMĚ R STRAN open matte pan & scan MHS Bitmapový obraz 21 / 72

22 SNÍMKOVÁ FREKVENCE rozpoznatelnost záblesku různá při tma světlo tma a světlo tma světlo záblesk až 1/400 s (identifikace obrazu 1/200 s) zatemnění 1/100 s iluze pohybu při velmi dobrém vzorkování času 18 fps dostačující pro dobré vzorkování času 24 fps pomalé pohyby 10 fps nebo méně pro ostré snímky více než 50 fps MHS Bitmapový obraz 22 / 72

23 SNÍMKOVÁ FREKVENCE klidný obraz bez blikání (flicker) frekvence závisí na jasové adaptaci oka, velikosti obrazu zobrazení obraz prostředí frekvence promítací plátno velký tma 48, 72 fps televizor malý šero 50, 60 fps monitor malý světlo > 60 fps velká frekvence dělení snímku na půlsnímky standardní televize opakování snímků 100Hz televizor, kino MHS Bitmapový obraz 23 / 72

24 SNÍMKOVÁ FREKVENCE TEMPORAL SENSITIVITY FUNCTION vjem blikání závislý na rozdílu střídajících se jasů a jasové adaptaci oka vysoká frekvence blikání pro vjem nutný vysoký kontrast maximální citlivost (1 % jasu) při dostatku světla a frekvenci Hz % 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 20,0 50, Hz MHS Bitmapový obraz 24 / 72

25 SNÍMKOVÁ FREKVENCE POHYB OČÍ fixované oko sleduje statickou mřížku obraz o jisté prostorové frekvenci fixované oko sleduje pohybující se mřížku obraz o stejné prostorové frekvenci jeden bod na sítnici navíc bliká časová frekvence horší citlivost na změnu kontrastu kompenzace pohybem oka MHS Bitmapový obraz 25 / 72

26 SNÍMKOVÁ FREKVENCE t t oko sleduje předmět na obrazovce při 24 fps vjem pohybu dobrý, obraz bliká (flicker) snímky se duplikují na rychlost blikání 48 Hz obraz statický, bez blikání v duplikovaných snímcích je objekt jinde, než se čeká judder (problém v kině, u promítání filmů v TV, 100Hz TV) MHS Bitmapový obraz 26 / 72

27 SNÍMKOVÁ FREKVENCE KONVERZE SNÍMKOVÉ FREKVENCE film PAL (24 fps 25 fps) 2:2 pulldown: A B C A L A S B L B S C L C S 24 fps 48 půlsnímků/s zrychlené přehrání (60 min. 57 min. 36 s) korekce zvukové stopy film NTSC (24 fps 29,97 fps) 2:3 pulldown (telecine): A B C A L A S B L B S B L C S C L 24 fps 60 půlsnímků/s zpomalené přehrání 59,94 půlsnímků/s (1 h 1 h 3,6 s) NTSC film (29,97 fps 24 fps) inverse telecine 29,97 fps 23,976 fps MHS Bitmapový obraz 27 / 72

28 STRUKTURA OBRAZU PSF (PIXEL SPREAD FUNCTION) rozložení jasu v rámci jednoho pixelu LCD, DLP obdélníkové rozložení CRT gaussovské rozložení obrazovka ze skvrn luminoforu/triád skvrn neexistuje souvislost mezi pixely a luminofory MHS Bitmapový obraz 28 / 72

29 STRUKTURA OBRAZU PROKLÁDANÝ (INTERLACED) OBRAZ rozložení snímku (frame) na dva půlsnímky (field) zobrazování/snímání lichých/sudých řádek opak progresivní (progressive) obraz dvojnásobná frekvence obnovování obrazu redukce blikání (flicker) pro 25 Hz se projevuje, pro 50 Hz ne meziřádkové blikání (twitter) obraz liché ř. sudé ř. plocha: blikání 50 Hz hrana: blikání 25 Hz twitter plocha: blikání 50 Hz MHS Bitmapový obraz 29 / 72

30 STRUKTURA OBRAZU zvýšení ostrosti obrazu (zmenšení PSF) 1. půlsnímek s mezerami mezi řádky 2. půlsnímek zaplňuje mezery při progresivním obrazu při stejném fps a šířce pásma by PSF musela být větší redukce šířky pásma, výkonu vysílače Kellův jev rozlišovací schopnost se zmenšuje oproti teoretické Nyquistově podmínce, dáno především PSF MHS Bitmapový obraz 30 / 72

31 STRUKTURA OBRAZU ANALOGOVÝ TELEVIZNÍ SIGNÁL nepřerušovaný musí zahrnovat časy pro přenos obrazu v řádce synchronizaci na začátku řádky horizontální zatemnění a zpětný běh paprsku vertikální zatemnění a zpětný běh paprsku rozlišujeme celkový počet řádků/sloupců a počet aktivních řádků/sloupců okraje obrazu obsahují artefakty plocha obrazu menší NTSC 525 řádků, aktivních 480 PAL 625 řádků, aktivních 576 MHS Bitmapový obraz 31 / 72

32 STRUKTURA OBRAZU typické snímkové frekvence film 24 fps (625/50) PAL 25 fps = 50 půlsnímků/s (525/60) NTSC 29,97 fps ( /1001) = 59,94 půlsnímků/s 30 fps (původní) zkratky PAL/NTSC v tomto kontextu nepřesné, viz dále MHS Bitmapový obraz 32 / 72

33 STRUKTURA OBRAZU DEINTERLACING obrázky převzaty z MHS Bitmapový obraz 33 / 72

34 STRUKTURA OBRAZU blend zvětšení field na frame, prolnutí statická scéna přijatelná (horší vertikální rozlišení) pohyb špatný MHS Bitmapový obraz 34 / 72

35 STRUKTURA OBRAZU weave zobrazení obou půlsnímků najednou statická scéna plné vertikální rozlišení pohyb špatný MHS Bitmapový obraz 35 / 72

36 STRUKTURA OBRAZU selektivní blend (area based) ve statických místech obrazu weave, v pohyblivých místech blend kompromis mezi weave a blend MHS Bitmapový obraz 36 / 72

37 STRUKTURA OBRAZU motion blur ve statických místech weave, v pohybu rozmazání teoreticky ideální možnost výpočetně náročné odhad pohybu ve snímcích MHS Bitmapový obraz 37 / 72

38 STRUKTURA OBRAZU discard zobrazování jen sudých (lichých) fields bez artefaktů, poloviční rozlišení, trhaný pohyb bob zobrazení obou fields v plném rozlišení obraz bez artefaktů, horší rozlišení, dvojnásobné fps bob+weave bob+ve statických místech weave dobré rozlišení, téměř bez artefaktů, dvojnásobné fps MHS Bitmapový obraz 38 / 72

39 JASOVÝ ROZSAH JAS Y, luminance svítivost jednotkové plochy [cd m 2 ] oko rozpoznává jas v rozmezí 0, cd m 2 jasová adaptace oka na prostředí vjem bílé = jas 5 větší než průměr v šeru rozsah 100 : 1 (D = 2) ve světlém prostředí rozsah 1000 : 1 (D = 3) pro potřeby reprodukce obrazu uvažujeme D = 2, nejtmavší rozpoznatelná černá 1 % bílé referenční bílá pro video 103, tma v kině 0,02 cd m 2 reakce na jas není lineární MHS Bitmapový obraz 39 / 72

40 JASOVÝ ROZSAH VNÍMANÝ JAS L * (lightness) L * jas Y korigovaný vůči citlivosti oka, normalizovaný na jas Y n referenční bílé L * = 116 (Y / Y n ) 1/3 16 pro Y/Y n 0, L * = 903,3 (Y / Y n ) pro Y/Y n < 0, L * <0, 100>, L* Y 0,4 L* (Y/Y n ) 1/3 (Y/Y n ) 0,4 L* Y/Y n Y/Y n MHS Bitmapový obraz 40 / 72

41 JASOVÝ ROZSAH rozlišovací schopnost oka cca 1 % jasu (luminance) v multimédiích potřebujeme rozsah jasů cca 1 : 100 UNIFORMNÍ KVANTIZACE lineární kódování jasu Y k, k v rozmezí 0 n poměr 101 : 100 = 1,01 hodnoty menší než 100 vykazují posterizaci bez posterizace umíme vyjádřit jasy pro n > 100 poměr : 100 = 100 pro rozsah 1 : 100 potřebujeme n = (14 bitů) poměr : << 1,01 neefektivní MHS Bitmapový obraz 41 / 72

42 JASOVÝ ROZSAH NEUNIFORMNÍ KVANTIZACE nelineární logaritmické kódování jasu Y 1,01 k pro k = 1: Y 1 pro k = 463: Y 1, = 100,2 pro rozsah 100 : 1 potřebujeme 463 hodnot (9 bitů) kódování: k log Y / log 1,01 v praxi se používá mocninné kódování k Y e lepší aproximace vjemu než exponenciála log Y L* exponent typicky 0,4 (Y/Y n ) 0,4 Y/Y n MHS Bitmapový obraz 42 / 72

43 JASOVÝ ROZSAH BITOVÁ HLOUBKA UNIFORMNÍ KVANTIZACE snímací elektronika typicky lineární chování pro potřeby digitální korekce obrazu uniformní kvantizace napětí uniformní kvantizace jasu 12 bitů 12 EV 3,3 D dostatečné pro denní světlo pro zlepšení záznamu odlesků atd. D vyšší běžné snímače rozlišení max. 14 bitů vícenásobná expozice možnost zachycení vyšší D HDRI (High Density Range Imaging) až 32 bitů nevýhoda uniformní kvantizace šum ve stínech horší než šum ve světlech MHS Bitmapový obraz 43 / 72

44 JASOVÝ ROZSAH B. HLOUBKA NEUNIFORMNÍ KVANTIZACE rozlišení musí být lepší než 0,004 D (10 0,004 1,01) televizní obraz D = 2 zapotřebí 2/0,004 = 500 kódů (přesně 463 kódů) 9 bitů pro praktické účely televize stačí 8 bitů negativní film D = 2, rozlišení 0,002 D 10 bitů záznam scény s D 3,5 špatně: rovnoměrná komprese jasů na D = 2, oříznutí světel a stínů správně: nestejná log Y KOMP. komprese středů, světel a stínů log Y ORIG. MHS Bitmapový obraz 44 / 72

45 JASOVÝ ROZSAH TYPICKÉ BITOVÉ HLOUBKY 1 bit (pérovka, bitmap) pro tisk, neprochází rastrováním 8 bitů (contone) typická fotografie; nelineární kvantizace 10 bitů Cineon, pro film; nelineární kvantizace 16 bitů digitální foto, film; lineární kvantizace velmi často je reálně použito jen bitů 32 bitů (float), pro High Density Range Imaging (HDRI); lineární kvantizace MHS Bitmapový obraz 45 / 72

46 JASOVÝ ROZSAH ZOBRAZOVACÍ ŘETĚZEC světlo Y IN kamera napětí U Y IN úměrné jasu aproximace vnímaného jasu U L A/D přenos D/A vnímaný jas rekonstrukce napětí U Y IN zobrazení Y OUT oko 0,4 aproximace vnímaného jasu: U L = U YIN typická CRT obrazovka reaguje nelineárně: Y OUT U 2,5 0,4 Y OUT (U YIN ) 2,5 = U YIN Y IN obrazovka sama o sobě rekonstruuje lineární napětí exponent 2,5 = γ, tj. Y U γ inverzní funkce gama korekce vnímání jasu je kompatibilní s chováním CRT! MHS Bitmapový obraz 46 / 72

47 JASOVÝ ROZSAH ZOBRAZOVÁNÍ okolní světlo poškozuje tmavé odstíny pro kompenzaci nastavení ε (black level, brightness), c (gain, contrast) lepší popis reakce CRT: Y c (U + ε) γ, γ = 2,5 při jednoduchém popisu Y U γ je γ mezi 1,5 až 3,0 při typických kancelářských podmínkách γ = 2,2 Y Y ε ε U U MHS Bitmapový obraz 47 / 72

48

49 JASOVÝ ROZSAH VLIV PROSTŘEDÍ světlé prostředí zvyšuje jas tmavých částí obrazu oko kompenzuje zvyšuje kontrast (ztmavuje tmavé části obrazu) v tmavém prostředí se stejný obraz jeví jako méně kontrastní podobný problém: snímání scény s velkým jasovým rozsahem v jasném prostředí zobrazení v šerém/tmavém prostředí s menším jasovým rozsahem obraz se jeví jako málo kontrastní MHS Bitmapový obraz 49 / 72

50 JASOVÝ ROZSAH kompenzace: napodobení adaptace oka na jasné prostředí umělé ztmavení tmavých částí obrazu γ nepotřebujeme Y OUT Y IN, ale Y OUT Y s IN γ S (systémová gama) > 1 tmavé prostředí (kino): γ S = 1,5 šeré prostředí (sledování TV): γ S = 1,25 jasné prostředí (kancelář): γ S = 1,125 řešení: modifikace exponentu pro kódování (γ E ) a dekódování (γ D ) Y OUT (U YIN 1 / γ E ) γ D = U γ D / γ E YIN = U γ S YIN Y γ s IN typicky γ E = 1 / 0,5; γ D = 2,5 γ S = 1,25 pomocí black level γ D = 2,2 γ S = 1,1 atd. MHS Bitmapový obraz 50 / 72

51 JASOVÝ ROZSAH VNÍMANÝ KONTRAST menší než poměr jasů v obrazu vnímání tmavých jasů lepší v tmavém prostředí snižuje se rozptylem světla, okolním světlem zobrazení okolí max. jas vnímaný kontrast filmové plátno tma : 1 televizor šero : 1 monitor světlo : 1 tma: jas okolního prostředí < 1 % bílé v obrazu šero: jas okolního prostředí cca 20 % bílé v obrazu světlo: jas okolního prostředí podobný bílé v obrazu MHS Bitmapový obraz 51 / 72

52 VZORKOVÁNÍ BARVY elektromagnetické záření nm = světlo poměr zastoupení vlnových délek + reakce oka na jednotlivé vlnové délky = barva za barevné vidění zodpovědné tři druhy světločivých buněk v oku (čípky) ρ, γ, β zdá se, že tři vzorky spektra by měly stačit zdá se, že k reprodukci stačí barvy R, G, B otázka: jaké mají být spektrální citlivosti snímačů? β γ ρ citlivost citlivost lidského oka λ MHS Bitmapový obraz 52 / 72

53 VZORKOVÁNÍ BARVY PRVNÍ ŠPATNÁ ODPOVĚĎ Citlivosti snímačů stejné jako citlivosti ρ, β, γ. experiment: svítí jen zelený luminofor reaguje čípek ρ, β, γ reaguje buňka R, G, B svítí všechny luminofory β γ ρ citlivost svítí zelený luminofor λ MHS Bitmapový obraz 53 / 72

54 VZORKOVÁNÍ BARVY DRUHÁ ŠPATNÁ ODPOVĚĎ Citlivosti R, G, B snímačů by měly být stejné jako spektrální charakteristiky luminoforů. MHS Bitmapový obraz 54 / 72

55 VZORKOVÁNÍ BARVY spektrální charakteristika LCD monitoru λ zářivost zářivost spektrální charakteristika CRT monitoru λ MHS Bitmapový obraz 55 / 72

56 VZORKOVÁNÍ BARVY DALŠÍ ŠPATNÉ ODPOVĚDI snímače téměř monochromatické snímače pokrývají všechny vlnové délky špatná reakce luminoforů citlivost B G R citlivost B G R λ λ experiment 1 experiment 2 MHS Bitmapový obraz 56 / 72

57 VZORKOVÁNÍ BARVY SPRÁVNÁ ODPOVĚĎ správně formulovaná otázka: Jakou směs R, G, B světel potřebujeme pro napodobení monochromatického světla? colour matching functions optimální citlivost snímače B G R odpovídá CMF citlivost λ CIE 1931 CMF MHS Bitmapový obraz 57 / 72

58 VZORKOVÁNÍ BARVY (R) (G) (B) (R) (G) (B) (C) r g b MHS Bitmapový obraz 58 / 72

59 VZORKOVÁNÍ BARVY MĚŘENÍ CMF pozorovatel vidí v zorném poli vzorek barvy (C) a směs světel (R), (G), (B) snaží se poměrem RGB světel dosáhnout shody 1,0 (C) = r (R) + g (G) + b (B) pro syté barvy potřebné záporné intenzity 1,0 (C) = r (R) + g (G) + b (B) 1,0 (C) + r (R) = g (G) + b (B) míšení (C) a kladných intenzit (R), (G), (B) MHS Bitmapový obraz 59 / 72

60 VZORKOVÁNÍ BARVY PRAKTICKÁ REALIZACE ne-monochromatické luminofory CMF obsahují více záporných částí, jsou plošší záporné části CMF jdou vyrobit obtížně 1. řešení R, G, B buňky citlivost jako kladné části CMF velká chyba reprodukce některých barev 2. řešení R, G, B buňky citlivost jako kladné části CMF, matrixing (napodobení CMF) malá chyba reprodukce u většiny barev 3. řešení doplnění dalších buněk (E), matrixing vylepšení barevného podání MHS Bitmapový obraz 60 / 72

61 VZORKOVÁNÍ BARVY spektrální citlivost CCD kamery citlivost citlivost spektrální citlivost CCD kamery, matrixing aproximace CMF MHS Bitmapový obraz 61 / 72

62 VZORKOVÁNÍ BARVY SPRÁVNÁ ODPOVĚĎ Spektrální charakteristika barevných snímačů může být libovolná, ale musí umožňovat aproximaci CMF (colour matching functions). citlivost spektrální citlivost snímače fotoaparátu Nikon D70 MHS Bitmapový obraz 62 / 72

63 DEFINICE BAREVNOSTI REPREZENTACE BARVY PIXELU přímá truecolor 8/16 bitů na kanál, RGB i jiné modely hi-color RGB, nebo bitů na kanál, zastaralá technologie podvzorkování barev (chroma subsampling) gradační křivka (duplex) obrázek 1 kanál 8/16 bitů převod do několika barev přenosová křivka paleta pevně daná paleta, typicky max. 256 barev, RGB v pixelu odkaz do palety MHS Bitmapový obraz 63 / 72

64 DEFINICE BAREVNOSTI pro tisk CMYK, CMYKLcLm, CMYKRGB, pro kolorimetrii, barevné korekce atd. různé barevné prostory (XYZ, xyy, CIELAB, kalibrované RGB, CMYK, ) pro multimédia aditivní systémy, technicky založené (tj. ne kolorimetricky) RGB složky obsahují (lineární) jas R G B složky obsahují vnímaný jas pro přenos oddělený jas a barevnost, tzv. YUV slučitelné s čb vysíláním větší odolnost k šumu, menší šířka pásma barevné signály nemění jas princip konstantního jasu MHS Bitmapový obraz 64 / 72

65 DEFINICE BAREVNOSTI lineární systém: Y = 0,2126 R + 0,7152 G + 0,0722 B αβ (B Y, R Y) RGB Yαβ Yαβ RGB gama b. prostor kód. dekód. perceptuální systém: RGB Yαβ L * αβ L * αβ Yαβ RGB perceptuální systém s CRT: RGB Yab L * αβ L * αβ Yab RGB R G B CRT aproximace kolorimetrického systému: RGB R G B Y P B P R Y P B P R R G B CRT luma: Y = 0,299 R + 0,587 G + 0,114 B chroma: P B = 0,564(B Y ), P R = 0,713(R Y ) MHS Bitmapový obraz 65 / 72

66 DEFINICE BAREVNOSTI Y P B P R Y je mezi 0 1, P B P R jsou mezi ±0,5 Y C B C R Y je mezi , C B C R jsou mezi (střed 128) zbytek rozsahu pro analogové překmity Y studiové RGB 219 : R G B jsou mezi Y UV, Y IQ pro PAL, NTSC pozice v řádku MHS Bitmapový obraz 66 / 72

67 PODVZORKOVÁNÍ BAREV oko citlivější na změnu v jasu informace o barvě se může podvzorkovat standardní typy podvzorkování označení trojicí A : B : C A : B poměr podvzorkování Y : C B C R horizontálně B = C C B C R má stejné vertikální rozlišení jako Y C = 0 C B C R má poloviční vertikální rozlišení než Y 4:4:4 počítačová grafika, scan, RGB i Y C B C R 4:2:2 studiové video podle CCIR 601, DV50 4:1:1 uživatelské video, NTSC, profi DV25/PAL 4:2:0 uživatelské video, JPEG, MPEG-1, MPEG-2, amatérské DV25/PAL 3:1:1, 3:1:0 některé videokamery MHS Bitmapový obraz 67 / 72

68 PODVZORKOVÁNÍ BAREV vzorkování 4:2:2, = vzorek Y, vzorkování 4:1:1, = vzorek Y, = vzorek C B i C R = vzorek C B, = vzorek C R vzorkování 4:2:0, varianta 1 = vzorek Y, = vzorek C B i C R vzorkování 4:2:0, varianta 2 = vzorek Y, = vzorek C B i C R MHS Bitmapový obraz 68 / 72

69 PODVZORKOVÁNÍ BAREV Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y C B C B C B C B C B C B C B C B C B C B C R C R C R C R C R C R C R C R C R C R 4:4:4 4:2:2 4:1:1 4:2:0 (MPEG-1) 4:2:0 (MPEG-2) MHS Bitmapový obraz 69 / 72

70 PODVZORKOVÁNÍ BAREV bez chroma podvzorkování chroma podvzorkování 4:2:2 chroma podvzorkování 4:2:0 chroma podvzorkování 4:1:1 MHS Bitmapový obraz 70 / 72

71 PODVZORKOVÁNÍ BAREV bez chroma podvzorkování chroma podvzorkování 4:2:2 chroma podvzorkování 4:2:0 chroma podvzorkování 4:1:1 MHS Bitmapový obraz 71 / 72

72 PODVZORKOVÁNÍ BAREV bez chroma podvzorkování chroma podvzorkování 4:2:2 chroma podvzorkování 4:2:0 chroma podvzorkování 4:1:1 MHS Bitmapový obraz 72 / 72