Bài giảng Đa phương tiện và các ứng dụng giải trí - Chương IV: Màu sắc

Nội dung text: Bài giảng Đa phương tiện và các ứng dụng giải trí - Chương IV: Màu sắc

1. IT4440 Đa phương tiện và các ứng dụng giải trí (MULTIMEDIA AND GAMES)
2. Nội dung môn học Tuần Chủ đề Số tiết 1 Giới thiệu về môn học 1 – 5 Phần I. Tổng quan về thông tin đa phương tiện và các kỹ thuật xử lý 15 1 Chương I: Nhập môn Multimedia 1 1 Chương II: Một số kiến thức cơ bản 1 2 Chương III: Ảnh 4 3 Chương IV: Màu 3 4 Chương V: Video 3 5 Chương VI: Audio 3 6 – Phần II. Một số ứng dụng đa phương tiện Chương V: Multimedia- ứng dụng và giải trí Chương VI: Ứng dụng web Chương VII: Ứng dụng mobile Chương VIII: Ứng dụng 3D Chương IX: Ứng dụng Game Bảo vệ Bài tập lớn, Tổng kết ôn tập
3. Nội dung môn học Tuần Chủ đề Số tiết 1 Giới thiệu về môn học 1 – 5 Phần I. Tổng quan về thông tin đa phương tiện và các kỹ thuật xử lý 15 1 Chương I: Nhập môn Multimedia 1 1 Chương II: Một số kiến thức cơ bản 1 2 Chương III: Ảnh 4 3 Chương IV: Màu 3 4 Chương V: Video 3 5 Chương VI: Audio 3 6 – Phần II. Một số ứng dụng đa phương tiện Chương V: Multimedia- ứng dụng và giải trí Chương VI: Ứng dụng web Chương VII: Ứng dụng mobile Chương VIII: Ứng dụng 3D Chương IX: Ứng dụng Game Bảo vệ Bài tập lớn, Tổng kết ôn tập
4. Chương IV: Màu sắc Mục tiêu của chương Lý thuyết về màu sắc Các không gian màu Hiệu chỉnh màu sắc Tổng kết chương Tài liệu tham khảo
5. IV.1 Mục tiêu của chương Người học sẽ: Được trang bị kiến thức về cảm nhận màu, các không gian màu Được giới thiệu một số kỹ thuật hiệu chỉnh màu cơ bản Sau khi kết thúc chương, người học : Nắm được kiến thức cơ bản về màu sằc, biểu diễn màu, chuyển đổi giữa các không gian màu Biết vận dụng một số kỹ thuật, công cụ xử lý ảnh để biến đổi màu một số ảnh cụ thể
6. IV.2 Lý thuyết về màu Tại sao màu sắc lại quan trọng ? Màu sắc là gì ?
7. Tại sao màu sắc quan trọng Cho phép phân biệt các đối tượng (thức ăn ) Cho phép nhận dạng sự nguy hiểm v.v
8. Tại sao màu sắc quan trọng Màu sắc là một thành phần thiết yếu của đa dữ liệu đa phương tiện, nó được sử dụng trong các vector đồ hoạ, ảnh, video, hoạt hình và văn bản Khoa học về màu sắc nghiên cứu sự liên hệ giữa cảm nhận chủ quan về màu sắc của con người với các hiện tượng vật lý có thể đo đạc và tái tạo lại được.
9. IV.2 Lý thuyết về màu Màu sắc là gì ? . Màu sắc là đáp ứng của não bộ đối với một kích thích thị giác nào đó. . Màu sắc vì thế rất chủ quan và cá nhân
10. IV.2 Lý thuyết về màu
11. IV.2 Lý thuyết về màu
12. IV.2 Lý thuyết về màu
13. IV.2 Lý thuyết về màu
14. IV.2 Lý thuyết về màu
15. IV.2 Lý thuyết về màu
16. IV.2 Lý thuyết về màu
17. IV.2 Lý thuyết về màu Plank’s law for Blackbody radiation Surface of the sun: ~5800K Why do we see light of these wavelengths? because that’s where the Sun radiates Electromagnetic energy © Stephen E. Palmer, 2002
18. IV.2 Lý thuyết về màu Sc(λ) I(λ) R(λ) I(λ) R(λ) From Foundation of Vision by Brian Wandell, Sinauer Associates, 1995
19. Sự tạo ảnh R pc = I (¸ )Sc(¸ )R(¸ ) d¸ I(λ) – Illumination Spectrum Sc(λ) - Spectral sensitivity of channel c R(λ) - Surface reflectance/transmission Pixel value / Perceived color depends on all 3 terms! Problem of color constancy
20. Sự tạo ảnh: Ánh sáng phản xạ .* = Foundations of Vision, by Brian Wandell, Sinauer Assoc., 1995
21. Sự tạo ảnh: Ánh sáng truyền thẳng .* = Foundations of Vision, by Brian Wandell, Sinauer Assoc., 1995
22. The Physics of Light Some examples of the reflectance spectra of surfaces Yellow Blue Purple Red % Photons Reflected Photons % 400 700 400 700 400 700 400 700 Wavelength (nm) © Stephen E. Palmer, 2002
23. Cảm nhận màu của mắt người The human eye is a camera! Iris - colored annulus with radial muscles Pupil - the hole (aperture) whose size is controlled by the iris What’s the “film”? – photoreceptor cells (rods and cones) in the retina Slide by Steve Seitz
24. Võng mạc Cross-section of eye Cross section of retina Pigmented epithelium Ganglion axons Ganglion cell layer Bipolar cell layer Receptor layer
25. Retina up-close Light
26. Two types of light-sensitive receptors Cones cone-shaped less sensitive operate in high light color vision Rods rod-shaped highly sensitive operate at night gray-scale vision © Stephen E. Palmer, 2002
27. Human Photoreceptors (From Foundations of Vision, by Brian Wandell, Sinauer Assoc.)
28. Chương IV: Màu sắc Mục tiêu của chương Lý thuyết về màu sắc Các không gian màu Hiệu chỉnh màu sắc Tổng kết chương Tài liệu tham khảo
29. IV.3 Không gian màu Tại sao phải nghiên cứu các không gian màu ? Sự chuyển đổi giữa các không gian màu được thực hiện như thế nào ?
30. IV.3 Không gian màu Tại sao phải nghiên cứu các không gian màu ? Thực tế, có thể mô tả một màu sắc một cách chính xác bằng cách đo phân bố phổ năng lượng ánh sáng Tuy nhiên điều này gây dư thừa lớn vì trên võng mạc của mắt, các tế bào cảm màu chỉ 3 dải tần, tương ứng với 3 màu: R, G, B.
31. Cảm nhận màu của các tế bào cone Sự cảm nhận màu của các tế bào cone trên võng mạc theo 3 loại bước sóng: ngắn (S), trung (M), dài (L)
32. Tristimulus theory The tristimulus theory of colour implies that any colour can be produced by mixing suitable amounts of three additive primary colours.
33. Không gian màu là gì Không gian màu là gì ? Không gian màu là một phương pháp trong đó ta có thể chỉ ra, tạo ra hay hiển thị một màu nào đó Một màu sẽ được biểu diễn bởi 3 giá trị trong hệ tọa độ 3 chiều Tại sao có nhiều hơn một không gian màu ? Các không gian màu khác nhau sẽ tốt hơn cho các ứng dụng khác nhau Một số không gian màu được cảm nhận một cách tuyến tính, một ôố khác lại phi tuyến Một số không gian trực quan, dễ sử dụng, một số gây ra sự nhập nhằng cho người dùng Một số không gian màu độc lập, một số lại phụ thuộc thiết bị
34. IV.3 Không gian màu Sự khác biệt giữa không gian màu phụ thuộc và độc lập thiết bị ? Không gian màu phụ thuộc thiết bị . Là không gian màu trong đó màu sắc được tạo ra phụ thuộc vào các tham số của thiết bị sử dụng cho việc hiển thị (e.g. RGB trên hai màn hình khác nhau sẽ khác nhau) Không gian màu độc lập thiết bị . Các màu được sinh ra độc lập với tham số của thiết bị
35. IV.3 Không gian màu - RGB Trong không gian này, 3 thành phần cơ bản là Red, Green, Blue
36. IV.3 Không gian màu - RGB Mỗi màu trong không gian này được cấu thành từ 3 thành phần cơ bản với sự thay đổi về tỷ trọng giữa các thành phần
37. IV.3 Không gian màu - RGB Thường được sử dụng trong các hệ thống sử dụng CRT(Cathode Ray Tube) để hiển thị hình ảnh (e.g. TV, video) Không gian RGB dễ cài đặt nhưng phi tuyến với hệ thống cảm màu của mắt người
38. IV.3 Không gian màu - CMY Cyan, magenta and yellow are the subtractive primaries. They are the complementary colours of red, green and blue, respectively.
39. IV.3 Không gian màu - CMYK Cyan Magenta Yellow (Black)) The CMYK colour gamut, corresponding to easily printable colours, is smaller than the RGB gamut, but some CMYK colours lie outside the RGB gamut.
40. IV.3 Không gian màu - CMYK CMYK cũng khá dễ cài đặt, thường được sử dụng cho máy in và các hard copies Tuy nhiên việc chuyển đổi từ không gian RGB sang CMYK không đơn giản CMY(K) là không gian màu phụ thuộc thiết bị, phi tuyến với cảm nhận màu của mắt người, và đôi khi không trực quan
41. Không gian màu CMYK Thin layers of ink absorb some components of the incident light, so overlaying ink, as in printing processes, mixes colours subtractively
42. IV.3 Không gian màu - HSL HSL – Hue Saturation Lightness Một số biến thể: HSI (Intensity), HSV (Value), HCI (Chroma), TSD(Hue, saturation and darkness) Là chuyển đổi tuyến tính từ không gian RGB Phụ thuộc thiết bị và phi tuyến với cảm nhận màu của mắt người Lợi thế: vô cùng trực quan Được sử dụng nhiều trong lĩnh vực xử lý ảnh
43. IV.3 Không gian màu - YIQ, YUV, YCbCr, YCC (Luminance - Chrominance) Là các không gian màu được sử dụng trong truyền TV Các không gian này chuyển RGB sang thành các phần sáng (luminance) và các thành phần màu (Chrominance) Ươợc sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng nén dữ liệu (cả tương tự và số) Phụ thuộc thiết bị
44. IV.3 Không gian màu - CIE CIELuv and CIELab Các không gian này tuyến tính với sự cảm nhận màu của mắt người Độc lập thiết bị Chưa thực sự trực quan Thành phần L có tương quan với độ sáng (lightness)
45. Tìm hiểu thêm So sánh ưu nhược điểm của các không gian màu
46. Biểu diễn giá trị màu Biểu diễn và lưu trữ giá trị màu như thế nào ? Số các bit sử dụng để lưu trữ một giá trị màu (độ sâu màu) xác định bao nhiêu màu có thể được biểu diễn Việc biểu diễn màu với một số lượng ít bit (low depth) gây ra hiện tượng posterization hoặc làm mất chi tiết của ảnh. Tuy nhiên kích thước dữ liệu sẽ giảm
47. Biểu diễn giá trị màu
48. Biểu diễn giá trị màu
49. Biểu diễn giá trị màu Khi các màu được đánh chỉ mục, thay vì sử dụng 24 bit để biểu diễn một giá trị màu cho mỗi điểm ảnh, ta có thể sử dụng 8 bít để đánh chỉ số cho màu trong bảng màu (palette of colour)
50. Ảnh và bảng màu
51. IV.4 Hiệu chỉnh màu sắc Với việc sử dụng bảng màu, một số màu trong ảnh gốc có thể bị thiếu Phương pháp Dithering có thể được sử dụng để giảm hiệu ứng Posterization
52. Colour Correction
53. Colour correction
54. Kênh màu và hiệu chỉnh màu The R, G and B components of each pixel can be stored as separate values. The three arrays of values can be treated as greyscale images, called channels.c Making adjustments to the channels alters the colours of the image. The colour balance, hue and saturation and colour replacement adjustments change the colour of the image as a whole. Images using other colour models can also be separated into channels, which can be processed independently
55. Các kênh màu R, G, B của ảnh gốc
56. Hiệu chỉnh Hue và Saturation của ảnh
57. Thay thế màu của đối tượng trong ảnh
58. Gamma correction Tone response curve Pixel value Pixel Wikipedia Intensity
59. IV.5 Tổng kết chương Màu sắc được tạo ra do đáp ứng của não bộ đối với một kích thích nhìn thấy Màu sắc được biểu diễn trong các không gian màu các nhau, độc lập hoặc phụ thuộc thiết bị Các giá trị màu được biểu diễn bởi các bít. Độ sâu bit càng giảm, ảnh càng mất đi các chi tiết Có thể sử dụng Dithering để hiệu chỉnh Ngoài ra, màu được phân tích thành các kênh độc lập, vì thế việc xử lý hiệu chỉnh có thể thực hiện độc lập theo từng kênh
60. IV.6 Tài liệu tham khảo của chương Bài giảng Rob Fergus, Chapter 2 - Colour Ebook, Digital Multimedia, Chapter 5 Bài giảng Color của Fredo Durand và Seth Teller Bài giảng của Rob Scharein, Introduction to Computer Graphic, Chapter - Colour Theory, our2.pdf