多媒體計(jì)算機(jī)應(yīng)用2 1顏色表示與轉(zhuǎn)換

計(jì)算機(jī)與媒體編碼存儲(chǔ)表現(xiàn)與交互采集感覺感覺表示傳輸OutputDeviceInputDeviceCPU2.1彩色空間表示及其轉(zhuǎn)換

2.1.1

顏色的基本概念

2.1.2

彩色空間表示

2.1.3

彩色空間的轉(zhuǎn)換2.1.1顏色的基本概念

視覺信號(hào)是從動(dòng)態(tài)的三維景物投影到視頻攝像機(jī)圖象平面上的一個(gè)二維圖象序列，一幀中任何一點(diǎn)的彩色值記錄了在所觀察的景物中一個(gè)特定的三維點(diǎn)所發(fā)出或反射的光。LightispartoftheEMwave光的彩色感覺決定于其光譜成分（波長）顏色紅色橙色黃色綠色青色藍(lán)色紫色波長700620580546480436380照射光與反射光?照射光源:–emitlight(e.g.thesun,lightbulb,TVmonitors)–perceivedcolordependsontheemittedfreq.?反射光源:–reflectaninglight(e.g.thecolordye,mattesurface,cloth)–perceivedcolordependsonreflectedfreq(emittedfreq-absorbedfreq.)人類的色彩感覺Retinacontainsphotoreceptors–錐狀細(xì)胞:dayvision,canperceivecolortone?Red,green,andbluecones?Differentconeshavedifferentfrequencyresponses–桿狀細(xì)胞:nightvision,perceivebrightnessonlyFrom三種類型的感光細(xì)胞組合可使人類感知任何色彩人類的色彩感覺Colorsensationischaracterizedby–Luminance(亮度)–Chrominance（色度）?Hue(colortone)?Saturation(colorpurity)

亮度、色調(diào)、飽和度Y亮度：

光的明亮度——能量H色調(diào)：

顏色——光的峰值波長S飽和度：

純度——光譜范圍或帶寬紅+白光

粉紅色

飽和度下降紅+另一種顏色的光

色調(diào)發(fā)生變化HVS反彩色模型:將錐狀細(xì)胞獲得的三個(gè)彩色值轉(zhuǎn)換成一個(gè)與亮度成正比的值和兩個(gè)響應(yīng)于色度感覺的值同樣大小的能量在不同的波長產(chǎn)生不同的亮度感覺其它視覺特性視覺分辨率

人在觀看景物時(shí)對(duì)細(xì)節(jié)的分辨能力

分辨力的定義：眼睛對(duì)被觀測物上兩點(diǎn)之間能分辯的最小視角θ的倒數(shù)：

分辯力

＝1/θ

分辨力很大程度上取決于景物細(xì)節(jié)的亮度和對(duì)比度

對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辯力比黑白細(xì)節(jié)的分辨力低視覺惰性

主觀亮度感覺按近似指數(shù)函數(shù)規(guī)律減小，也即視覺暫留特性

中等亮度，正常視力，人眼視覺暫留時(shí)間約為0.1s

臨界閃爍頻率：人眼對(duì)光刺激時(shí)間分辨能力的指標(biāo)46Hz三基色(RGB)的原理：

任何顏色可以由適當(dāng)選定的三種基色光按不同比例相配而成。這就是色度學(xué)中最基本的原理

—

三基色原理。如何選擇基色？?照射光源基色:–Red,Green,Blue(RGB)–Colormonitorworksbyexcitingred,green,bluephosphorsusingseparateelectronicguns–

followsadditiveruleR+G+B=White?反射光源基色:–Cyan,Magenta,Yellow(CMY)–Colorprinterworksbyusingcyan,magenta,yellowandblack(CMYK)dyes–

followssubtractiveruleR+G+B=BlackXYZ三基色坐標(biāo)系統(tǒng)：

國際照明委員會(huì)CIE制訂的計(jì)算系統(tǒng)和色度圖F=X[X]+Y[Y]+Z[Z]X,Y,Z為標(biāo)準(zhǔn)三色系數(shù)，[X][Y][Z]為標(biāo)準(zhǔn)三基色單位：

標(biāo)準(zhǔn)三色系數(shù)均為正值；

三色系數(shù)Y表示混合彩色光的亮度，X,Z不包含亮度；

色度由三色系數(shù)的相對(duì)比例確定，X=Y=Z=1—

白色2.1.2彩色空間表示從色彩感知的角度：1.混合型彩色空間

RGB，CMY(K)，XYZ2.非線性亮度/色度彩色空間

YUV，YIQ，Lab,Luv

3.強(qiáng)度/飽和度/色調(diào)彩色空間HIS，HSV1.RGB空間任意顏色的光F，其配色方程可寫成：

F=r[R]+g[G]+b[B]

其中r、g、b為三個(gè)系數(shù)

r=1紅色

規(guī)格化之后r+g+b=1則g=1綠色b=1蘭色2.YUV和YIQ彩色空間

PAL用YUV空間NTSC用YIQ空間亮度

Y色差UV

Y=0.3R+0.59G+0.11B

U=m(B-Y)=0.493(B-Y)V=n(R-Y)=0.877(R-Y)

把B-Y、R-Y叫色差。用YUV的好處：(1)亮度信號(hào)Y解決了彩色電視機(jī)與黑白電

視的兼容問題。(2)節(jié)省帶寬

大面積著色原理：

大量實(shí)驗(yàn)表明，人眼對(duì)色差信號(hào)不敏

感，而對(duì)亮度信號(hào)特別敏感。

YIQ顏色空間：

大量實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，人眼對(duì)紅黃之間的顏色變化最敏感，而分辨藍(lán)和紫之間顏色變化最不敏感。

所以把相角為123的橙色（紅黃之間的顏色）及其相反相角的303的青色定義為I軸。

與I正交的色度信號(hào)軸，通過33—0—213線，叫Q軸。

。。。。

。。。。。

。。。。。NTSC制的YIQ,它與YUV的區(qū)別：關(guān)系：I=VCos33-USin33Q=VSin33+UCos33YIQ：對(duì)最敏感的I軸

帶寬1.3M對(duì)最不敏感的Q軸

帶寬0.5M對(duì)Y信號(hào)

帶寬4.2M6MYUV：Y帶寬4.43MHz（PAL）

（因?yàn)槊舾校︰、V帶寬1.3MHz(因?yàn)椴幻舾?彩色電視信號(hào)傳輸3.HSI空間

H：Hue代表色調(diào)（純度、顏色）S：Saturation代表飽和度I：Intensity代表亮度

HSI空間2.1.3彩色空間的轉(zhuǎn)換RGB與YUV和YIQ之間的轉(zhuǎn)換HSI空間與RGB之間的轉(zhuǎn)換1.RGB與YUV和YIQ之間的轉(zhuǎn)換

Y0.30.590.11RU=-0.15-0.290.44GV0.61-0.52-0.096BY0.30.590.11RI=0.6-0.28-0.32GQ0.21-0.520.31B2.HSI彩色空間與RGB彩色空