MULTIMEDIÁLNÍ A HYPERMEDIÁLNÍ SYSTÉMY 7) Bitmapový obraz Petr Lobaz, 29. 3. 2011, 5. 4. 2011 DIGITALIZACE OBRAZU STATICKÝ OBRAZ 2D vzorkování plochy snímku vzorkování spektra sv tla (barvy) kvantizace hodnot DYNAMICKÝ OBRAZ (VIDEO) navíc vzorkování asu nastavení asu záv rky a po tu snímk za vte inu nastavení kamery simulace v renderingu zm na parametr statického popisu vektorová animace + rasterizace zm na palety bitmapového obrazu MHS Bitmapový obraz 2 / 73
ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKY pozorovací úhel/velikost snímku (rozlišení) pom r stran snímku/pixelu snímková frekvence (pro video) struktura obrazu, technologie uložení/p enosu pozorovací prost edí, jasový rozsah, bitová hloubka barevný rozsah a definice barevnosti MHS Bitmapový obraz 3 / 73 VELIKOST SNÍMKU rozlišovací schopnost oka cca 1 2' p edpokládáme pozorovací vzdálenost, pozorovací úhel rozlišení obrazu p íklad: fotografie 30 30 cm, pozorovací vzdálenost 40 cm pozorovací úhel cca 41 = 2470 ' na 1 cm obrazu alespo 82 px (alespo 200 dpi) p íklad: PAL TV 576 ádek, pom r stran 4:3 pozorovací úhel cca 13 pozorovací vzdálenost cca 3,5 úhlop í ka MHS Bitmapový obraz 4 / 73
VELIKOST SNÍMKU VZORKOVÁNÍ SNÍMKU rozlišovací schopnost oka cca 1 2' kvalitní vzorkování zohled uje 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 o i sledují pohyb ve videu obraz nevnímán ost e rozlišení obrazu srovnatelné s rozlišovací schopností oka MHS Bitmapový obraz 5 / 73 VELIKOST SNÍMKU schopnost rozlišit detaily klesá s jejich klesajícím kontrastem contrast sensitivity function (CSF) MHS Bitmapový obraz 6 / 73
VELIKOST SNÍMKU CONTRAST SENSITIVITY FUNCTION maximální rozlišení (p es 50 cykl /stupe ) vnímáme p i velkém kontrastu nejjemn ji (1 % jasu nebo lepší) vnímáme kontrast p i frekvenci 2 5 lp citlivost roste s rostoucím osv tlením % 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 20,0 50,0 0,5 1 2 5 10 20 50 lp MHS Bitmapový obraz 7 / 73 VELIKOST SNÍMKU p ed vzorkováním by m la p edcházet dolní propust (rozost ení) zabrán ní podvzorkování (aliasing, moiré) ve videu jde o mnohem závažn jší problém vzor moiré zdroj:de.wikipedia.org MHS Bitmapový obraz 8 / 73
VELIKOST SNÍMKU jemnost vzorkování ast ji vztažena k rozm ru obrazu (namísto k pozorovacímu úhlu) lpi/lpc (lines per inch/centimeter) po et rozlišitelných ar na délkovou jednotku používá se u za ízení, kde je obtížné ur it pojem obrazový bod ppi/ppc (pixels per inch/centimeter) pro za ízení, která mají jasn definovaný pojem obrazový bod (picture element, pixel) dpi (dots per inch) pro tiskárny, dot = nejmenší tisknutelná te ka pro simulaci odstín 1 pixel ~ n kolik dots MHS Bitmapový obraz 9 / 73 VELIKOST SNÍMKU MHS Bitmapový obraz 10 / 73
VELIKOST SNÍMKU ROZLIŠENÍ klasická (analogová) televize po et ádk SDTV 480, 576 ádk HDTV 720, 1080 ádk digitální obraz po et sloupc a ádk rozlišení displeje: 640 480, 800 600, 1024 768, 1152 864, 1280 1024, 1440 900, 1600 1200, 1920 1200, digitální fotografie: celkový po et pixel p i daném pom ru stran obrazu (typicky 3:2) digitální televize: 704 480, 720 480, 720 576, 704 576, 1280 720, 1920 1080, MHS Bitmapový obraz 11 / 73 VELIKOST SNÍMKU klasická fotografie kinofilm: polí ko 36 24 mm, rozlišení max. 4000 ppi st ední a velký formát film ší ka filmového pásu 8 mm, 16 mm: amatérský, poloprofesionální film 35 mm: standard profesionálního filmu polí ko 22 18,5; 22 16 mm; 22 11,9 mm 65/70 mm: vysoká kvalita; horizontální polí ko IMAX pro scan rozlišení cca 2000 8000 ppi ozna ení 2K, 4K (výjime n 8K) max. ší ka scanu 2048, 4096 px hodina filmu 86 400 snímk velké rozlišení problém MHS Bitmapový obraz 12 / 73
VELIKOST SNÍMKU MHS Bitmapový obraz 13 / 73 VELIKOST SNÍMKU 720 576 (PAL DVD) 1920 1080 (BD) 3840 2160 (4K) MHS Bitmapový obraz 14 / 73
VELIKOST SNÍMKU technická velikost snímku užite ná oblast video eliminace vad zobrazení na okraji technická velikost nap. 720 576 (aktivní obraz) cca 672 535 bezpe ná akce cca 624 518 bezpe ný text film chv ní a nep esnosti masky kamerová maska (apertura) nap. 21,95 16 mm projek ní maska nap. 21,11 11,33 mm telecine maska nap. 20,95 11,32 (16 : 9 letterbox) MHS Bitmapový obraz 15 / 73 POM R STRAN ší ka : výška pom r stran obrazu/pixelu SDTV: obraz 4 : 3 (1,33 : 1) pixel není tvercový ( 1,1 : 1 PAL, 0,9 : 1 NTSC) anamorfní SDTV 16 : 9 ( 1,4 : 1 PAL, 1,2 : 1 NTSC) HDTV: 16 : 9 (1,78 : 1), pixel tvercový film pom r stran polí ka: 1,33 : 1 klasický formát (4:3) 1,37 : 1 Academy 1,66 : 1 o íznutí 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 16 / 73
POM R STRAN Academy (1,33 : 1) Widescreen (1,85 : 1) Cinemascope (2,39 : 1) MHS Bitmapový obraz 17 / 73 POM R STRAN film pom r stran obrazu ( pixelu ) b žný objektiv pom r stran 1 : 1 (Academy, Widescreen) anamorfní objektiv/p edsádka pom r stran až 2 : 1 (Cinemascope) MHS Bitmapový obraz 18 / 73
POM R STRAN p evod pom ru stran letterbox/pillarbox roztažení, chytré roztažení pan & scan natá ení open matte MHS Bitmapový obraz 19 / 73 POM R STRAN pillarbox letterbox MHS Bitmapový obraz 20 / 73
POM R STRAN chytré roztažení roztažení MHS Bitmapový obraz 21 / 73 POM R STRAN open matte pan & scan MHS Bitmapový obraz 22 / 73
SNÍMKOVÁ FREKVENCE rozpoznatelnost záblesku r zná p i tma sv tlo tma a sv tlo tma sv tlo záblesk až 1/400 s (identifikace obrazu 1/200 s) zatemn ní 1/100 s iluze pohybu p i velmi dobrém vzorkování asu 18 fps dosta ující pro dobré vzorkování asu 24 fps pomalé pohyby 10 fps nebo mén pro ostré snímky více než 50 fps MHS Bitmapový obraz 23 / 73 SNÍMKOVÁ FREKVENCE klidný obraz bez blikání (flicker) frekvence závisí na jasové adaptaci oka, velikosti obrazu zobrazení obraz prost edí frekvence promítací plátno velký tma 48, 72 fps televizor malý šero 50, 60 fps monitor malý sv tlo > 60 fps velká frekvence d lení snímku na p lsnímky standardní televize opakování snímk 100Hz televizor, kino MHS Bitmapový obraz 24 / 73
SNÍMKOVÁ FREKVENCE TEMPORAL SENSITIVITY FUNCTION vjem blikání závislý na rozdílu st ídajících se jas a jasové adaptaci oka vysoká frekvence blikání pro vjem nutný vysoký kontrast maximální citlivost (1 % jasu) p i dostatku sv tla a frekvenci 10 20 Hz % 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 20,0 50,0 2 5 10 20 50 Hz MHS Bitmapový obraz 25 / 73 SNÍMKOVÁ FREKVENCE POHYB O Í fixované oko sleduje statickou m ížku obraz o jisté prostorové frekvenci fixované oko sleduje pohybující se m ížku obraz o stejné prostorové frekvenci jeden bod na sítnici navíc bliká asová frekvence horší citlivost na zm nu kontrastu kompenzace pohybem oka MHS Bitmapový obraz 26 / 73
SNÍMKOVÁ FREKVENCE t t oko sleduje p edm t na obrazovce p i 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 eká judder (problém v kin, u promítání film v TV, 100Hz TV) MHS Bitmapový obraz 27 / 73 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 p lsnímk /s zrychlené p ehrání (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 p lsnímk /s zpomalené p ehrání 59,94 p lsnímk /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 28 / 73
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 29 / 73 STRUKTURA OBRAZU PROKLÁDANÝ (INTERLACED) OBRAZ rozložení snímku (frame) na dva p lsnímky (field) zobrazování/snímání lichých/sudých ádek opak progresivní (progressive) obraz dvojnásobná frekvence obnovování obrazu redukce blikání (flicker) pro 25 Hz se projevuje, pro 50 Hz ne mezi ádkové blikání (twitter) obraz liché. sudé. plocha: blikání 50 Hz hrana: blikání 25 Hz twitter plocha: blikání 50 Hz MHS Bitmapový obraz 30 / 73
STRUKTURA OBRAZU zvýšení ostrosti obrazu (zmenšení PSF) 1. p lsnímek s mezerami mezi ádky 2. p lsnímek zapl uje mezery p i progresivním obrazu p i stejném fps a ší ce pásma by PSF musela být v tší redukce ší ky pásma, výkonu vysíla e Kell v jev rozlišovací schopnost se zmenšuje oproti teoretické Nyquistov podmínce, dáno p edevším PSF MHS Bitmapový obraz 31 / 73 STRUKTURA OBRAZU ANALOGOVÝ TELEVIZNÍ SIGNÁL nep erušovaný musí zahrnovat asy pro p enos obrazu v ádce synchronizaci na za átku ádky horizontální zatemn ní a zp tný b h paprsku vertikální zatemn ní a zp tný b h paprsku rozlišujeme celkový po et ádk /sloupc a po et aktivních ádk /sloupc okraje obrazu obsahují artefakty plocha obrazu menší NTSC 525 ádk, aktivních 480 PAL 625 ádk, aktivních 576 MHS Bitmapový obraz 32 / 73
STRUKTURA OBRAZU typické snímkové frekvence film 24 fps (625/50) PAL 25 fps = 50 p lsnímk /s (525/60) NTSC 29,97 fps ( 30 1000/1001) = 59,94 p lsnímk /s 30 fps (p vodní) zkratky PAL/NTSC v tomto kontextu nep esné, viz dále MHS Bitmapový obraz 33 / 73 STRUKTURA OBRAZU DEINTERLACING obrázky p evzaty z www.100fps.com MHS Bitmapový obraz 34 / 73
STRUKTURA OBRAZU blend zv tšení field na frame, prolnutí statická scéna p ijatelná (horší vertikální rozlišení) pohyb špatný MHS Bitmapový obraz 35 / 73 STRUKTURA OBRAZU weave zobrazení obou p lsnímk najednou statická scéna plné vertikální rozlišení pohyb špatný MHS Bitmapový obraz 36 / 73
STRUKTURA OBRAZU selektivní blend (area based) ve statických místech obrazu weave, v pohyblivých místech blend kompromis mezi weave a blend MHS Bitmapový obraz 37 / 73 STRUKTURA OBRAZU motion blur ve statických místech weave, v pohybu rozmazání teoreticky ideální možnost výpo etn náro né odhad pohybu ve snímcích MHS Bitmapový obraz 38 / 73
STRUKTURA OBRAZU discard zobrazování jen sudých (lichých) fields bez artefakt, polovi ní rozlišení, trhaný pohyb bob zobrazení obou fields v plném rozlišení obraz bez artefakt, horší rozlišení, dvojnásobné fps bob+weave bob+ve statických místech weave dobré rozlišení, tém bez artefakt, dvojnásobné fps MHS Bitmapový obraz 39 / 73 JASOVÝ ROZSAH JAS Y, luminance svítivost jednotkové plochy [cd m 2 ] oko rozpoznává jas v rozmezí 0,001 10 000 cd m 2 jasová adaptace oka na prost edí vjem bílé = jas 5 v tší než pr m r v šeru rozsah 100 : 1 (D = 2) ve sv tlém prost edí rozsah 1000 : 1 (D = 3) pro pot eby reprodukce obrazu uvažujeme D = 2, nejtmavší rozpoznatelná erná 1 % bílé referen ní bílá pro video 103, tma v kin 0,02 cd m 2 reakce na jas není lineární MHS Bitmapový obraz 40 / 73
JASOVÝ ROZSAH VNÍMANÝ JAS L * (lightness) L * jas Y korigovaný v i citlivosti oka, normalizovaný na jas Y n referen ní bílé L * = 116 (Y / Y n ) 1/3 16 pro Y/Y n 0,008856 L * = 903,3 (Y / Y n ) pro Y/Y n < 0,008856 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 41 / 73 JASOVÝ ROZSAH rozlišovací schopnost oka cca 1 % jasu (luminance) v multimédiích pot ebujeme rozsah jas cca 1 : 100 UNIFORMNÍ KVANTIZACE lineární kódování jasu Y k, k v rozmezí 0 n pom r 101 : 100 = 1,01 hodnoty menší než 100 vykazují posterizaci bez posterizace umíme vyjád it jasy pro n > 100 pom r 10 000 : 100 = 100 pro rozsah 1 : 100 pot ebujeme n = 10 000 (14 bit ) pom r 10 000 : 9 999 << 1,01 neefektivní MHS Bitmapový obraz 42 / 73
JASOVÝ ROZSAH NEUNIFORMNÍ KVANTIZACE nelineární logaritmické kódování jasu Y 1,01 k pro k = 1: Y 1 pro k = 463: Y 1,01 463 = 100,2 pro rozsah 100 : 1 pot ebujeme 463 hodnot (9 bit ) 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 43 / 73 JASOVÝ ROZSAH BITOVÁ HLOUBKA UNIFORMNÍ KVANTIZACE snímací elektronika typicky lineární chování pro pot eby digitální korekce obrazu uniformní kvantizace nap tí uniformní kvantizace jasu 12 bit 12 EV 3,3 D dostate né pro denní sv tlo pro zlepšení záznamu odlesk atd. D vyšší b žné sníma e rozlišení max. 14 bit vícenásobná expozice možnost zachycení vyšší D HDRI (High Density Range Imaging) až 32 bit nevýhoda uniformní kvantizace šum ve stínech horší než šum ve sv tlech MHS Bitmapový obraz 44 / 73
JASOVÝ ROZSAH B. HLOUBKA NEUNIFORMNÍ KVANTIZACE rozlišení musí být lepší než 0,004 D (10 0,004 1,01) televizní obraz D = 2 zapot ebí 2/0,004 = 500 kód (p esn 463 kód ) 9 bit pro praktické ú ely televize sta í 8 bit negativní film D = 2, rozlišení 0,002 D 10 bit záznam scény s D 3,5 špatn : rovnom rná komprese jas na D = 2, o íznutí sv tel a stín správn : nestejná log Y KOMP. komprese st ed, sv tel a stín log Y ORIG. MHS Bitmapový obraz 45 / 73 JASOVÝ ROZSAH TYPICKÉ BITOVÉ HLOUBKY 1 bit (pérovka, bitmap) pro tisk, neprochází rastrováním 8 bit (contone) typická fotografie; nelineární kvantizace 10 bit Cineon, pro film; nelineární kvantizace 16 bit digitální foto, film; lineární kvantizace velmi asto je reáln použito jen 12 14 bit 32 bit (float), pro High Density Range Imaging (HDRI); lineární kvantizace MHS Bitmapový obraz 46 / 73
JASOVÝ ROZSAH ZOBRAZOVACÍ ET ZEC sv tlo Y IN kamera nap tí U Y IN úm rné jasu aproximace vnímaného jasu U L A/D p enos D/A vnímaný jas rekonstrukce nap tí U Y IN zobrazení Y OUT oko aproximace vnímaného jasu: U L = U YIN 0,4 typická CRT obrazovka reaguje nelineárn : Y OUT U 2,5 Y OUT (U YIN 0,4 ) 2,5 = U YIN Y IN obrazovka sama o sob rekonstruuje lineární nap tí exponent 2,5 = γ, tj. Y U γ inverzní funkce gama korekce vnímání jasu je kompatibilní s chováním CRT! MHS Bitmapový obraz 47 / 73 JASOVÝ ROZSAH ZOBRAZOVÁNÍ okolní sv tlo poškozuje tmavé odstíny pro kompenzaci nastavení (black level, brightness), c (gain, contrast) lepší popis reakce CRT: Y c (U + ) γ, γ = 2,5 p i jednoduchém popisu Y U γ je γ mezi 1,5 až 3,0 p i typických kancelá ských podmínkách γ = 2,2 Y Y U U MHS Bitmapový obraz 48 / 73
JASOVÝ ROZSAH VLIV PROST EDÍ sv tlé prost edí zvyšuje jas tmavých ástí obrazu oko kompenzuje zvyšuje kontrast (ztmavuje tmavé ásti obrazu) v tmavém prost edí se stejný obraz jeví jako mén kontrastní podobný problém: snímání scény s velkým jasovým rozsahem v jasném prost edí zobrazení v šerém/tmavém prost edí s menším jasovým rozsahem obraz se jeví jako málo kontrastní MHS Bitmapový obraz 50 / 73
JASOVÝ ROZSAH kompenzace: napodobení adaptace oka na jasné prost edí um lé ztmavení tmavých ástí obrazu γ nepot ebujeme Y OUT Y IN, ale Y OUT Y s IN γ S (systémová gama) > 1 tmavé prost edí (kino): γ S = 1,5 šeré prost edí (sledování TV): γ S = 1,25 jasné prost edí (kancelá ): γ S = 1,125 ešení: 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 51 / 73 JASOVÝ ROZSAH VNÍMANÝ KONTRAST menší než pom r jas v obrazu vnímání tmavých jas lepší v tmavém prost edí snižuje se rozptylem sv tla, okolním sv tlem zobrazení okolí max. jas vnímaný kontrast filmové plátno tma 40 80 : 1 televizor šero 100 20 : 1 monitor sv tlo 200 5 : 1 tma: jas okolního prost edí < 1 % bílé v obrazu šero: jas okolního prost edí cca 20 % bílé v obrazu sv tlo: jas okolního prost edí podobný bílé v obrazu MHS Bitmapový obraz 52 / 73
VZORKOVÁNÍ BARVY elektromagnetické zá ení 380 720 nm = sv tlo pom r zastoupení vlnových délek + reakce oka na jednotlivé vlnové délky = barva za barevné vid ní zodpov dné t i druhy sv tlo ivých bun k v oku ( ípky),, zdá se, že t i vzorky spektra by m ly sta it zdá se, že k reprodukci sta í barvy R, G, B otázka: jaké mají být spektrální citlivosti sníma? 400 500 600 700 citlivost lidského oka citlivost MHS Bitmapový obraz 53 / 73 VZORKOVÁNÍ BARVY PRVNÍ ŠPATNÁ ODPOV Citlivosti sníma stejné jako citlivosti,,. experiment: svítí jen zelený luminofor reaguje ípek,, reaguje bu ka R, G, B svítí všechny luminofory citlivost 400 500 600 700 svítí zelený luminofor MHS Bitmapový obraz 54 / 73
VZORKOVÁNÍ BARVY DRUHÁ ŠPATNÁ ODPOV Citlivosti R, G, B sníma by m ly být stejné jako spektrální charakteristiky luminofor. MHS Bitmapový obraz 55 / 73 VZORKOVÁNÍ BARVY 400 500 600 700 spektrální charakteristika LCD monitoru zá ivost zá ivost 400 500 600 700 spektrální charakteristika CRT monitoru MHS Bitmapový obraz 56 / 73
VZORKOVÁNÍ BARVY DALŠÍ ŠPATNÉ ODPOV DI sníma e tém monochromatické sníma e pokrývají všechny vlnové délky špatná reakce luminofor citlivost B G R citlivost B G R 400 500 600 700 400 500 600 700 experiment 1 experiment 2 MHS Bitmapový obraz 57 / 73 VZORKOVÁNÍ BARVY SPRÁVNÁ ODPOV správn formulovaná otázka: Jakou sm s R, G, B sv tel pot ebujeme pro napodobení monochromatického sv tla? colour matching functions optimální citlivost sníma e B G R odpovídá CMF citlivost 400 500 600 700 CIE 1931 CMF MHS Bitmapový obraz 58 / 73
VZORKOVÁNÍ BARVY (R) (R) (G) (B) (G) (B) (C) r g b MHS Bitmapový obraz 59 / 73 VZORKOVÁNÍ BARVY M ENÍ CMF pozorovatel vidí v zorném poli vzorek barvy (C) a sm s sv tel (R), (G), (B) snaží se pom rem RGB sv tel dosáhnout shody 1,0 (C) = r (R) + g (G) + b (B) pro syté barvy pot ebné 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 60 / 73
VZORKOVÁNÍ BARVY PRAKTICKÁ REALIZACE ne-monochromatické luminofory CMF obsahují více záporných ástí, jsou plošší záporné ásti CMF jdou vyrobit obtížn 1. ešení R, G, B bu ky citlivost jako kladné ásti CMF velká chyba reprodukce n kterých barev 2. ešení R, G, B bu ky citlivost jako kladné ásti CMF, matrixing (napodobení CMF) malá chyba reprodukce u v tšiny barev 3. ešení dopln ní dalších bun k (E), matrixing vylepšení barevného podání MHS Bitmapový obraz 61 / 73 VZORKOVÁNÍ BARVY 400 500 600 700 spektrální citlivost CCD kamery citlivost citlivost 400 500 600 700 spektrální citlivost CCD kamery, matrixing aproximace CMF MHS Bitmapový obraz 62 / 73
VZORKOVÁNÍ BARVY SPRÁVNÁ ODPOV Spektrální charakteristika barevných sníma m že být libovolná, ale musí umož ovat aproximaci CMF (colour matching functions). citlivost 400 500 600 700 spektrální citlivost sníma e fotoaparátu Nikon D70 MHS Bitmapový obraz 63 / 73 DEFINICE BAREVNOSTI REPREZENTACE BARVY PIXELU p ímá truecolor 8/16 bit na kanál, RGB i jiné modely hi-color RGB, 5-5-5 nebo 5-6-5 bit na kanál, zastaralá technologie podvzorkování barev (chroma subsampling) grada ní k ivka (duplex) obrázek 1 kanál 8/16 bit p evod do n kolika barev p enosová k ivka paleta pevn daná paleta, typicky max. 256 barev, RGB v pixelu odkaz do palety MHS Bitmapový obraz 64 / 73
DEFINICE BAREVNOSTI pro tisk CMYK, CMYKLcLm, CMYKRGB, pro kolorimetrii, barevné korekce atd. r zné barevné prostory (XYZ, xyy, CIELAB, kalibrované RGB, CMYK, ) pro multimédia aditivní systémy, v tšinou technicky založené (tj. ne kolorimetricky) RGB složky obsahují (lineární) jas R G B složky obsahují vnímaný jas (gama korekce) X Y Z gama korigovaný XYZ (pro digitální kino) pro p enos odd lený jas a barevnost, tzv. YUV slu itelné s b vysíláním v tší odolnost k šumu, menší ší ka pásma barevný signál nem ní jas princip konstantního jasu MHS Bitmapový obraz 65 / 73 DEFINICE BAREVNOSTI lineární systém: Y = 0,2126 R + 0,7152 G + 0,0722 B (B Y, R Y) RGB Y Y RGB gama b. prostor kód. dekód. perceptuální systém: RGB Y L * L * Y RGB perceptuální systém s CRT: RGB Yab L * L * 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 66 / 73
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 16 235, C B C R jsou mezi 16 240 (st ed 128) zbytek rozsahu 0 255 pro analogové p ekmity Y studiové RGB 219 : R G B jsou mezi 16 235 Y UV, Y IQ pro PAL, NTSC pozice v ádku MHS Bitmapový obraz 67 / 73 PODVZORKOVÁNÍ BAREV oko citliv jší na zm nu v jasu informace o barv se m že podvzorkovat standardní typy podvzorkování ozna ení trojicí A : B : C A : B pom r podvzorkování Y : C B C R horizontáln B = C C B C R má stejné vertikální rozlišení jako Y C = 0 C B C R má polovi ní vertikální rozlišení než Y 4:4:4 po íta ová 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 n které videokamery MHS Bitmapový obraz 68 / 73
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 69 / 73 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 70 / 73
PODVZORKOVÁNÍ BAREV bez chroma podvzorkování chroma podvzorkování 4:2:2 chroma podvzorkování 4:2:0 chroma podvzorkování 4:1:1 MHS Bitmapový obraz 71 / 73 PODVZORKOVÁNÍ BAREV bez chroma podvzorkování chroma podvzorkování 4:2:2 chroma podvzorkování 4:2:0 chroma podvzorkování 4:1:1 MHS Bitmapový obraz 72 / 73
PODVZORKOVÁNÍ BAREV bez chroma podvzorkování chroma podvzorkování 4:2:2 chroma podvzorkování 4:2:0 chroma podvzorkování 4:1:1 MHS Bitmapový obraz 73 / 73