Sprawozdanie nr 1

ROZBARWIENIE MODELU BARW

XxX

ZIP-20 podgrupa I

1. Wstęp

W sprawozdaniu zajmiemy się rozbarwieniem RGB, konwersją RGB do CMY, CMY do CMYK a także YUV. Wyjaśnijmy więc co znaczą te pojęcia:

1. RGB

Model oparty został na barwach addytywnych - czerwonej, zielonej i niebieskiej. To typowy model używany do manipulowania barwami na monitorach, skanerach, aparatach. Barwy zawarte zostały w sześcianie, którego prostopadłymi osiami są różne poziomy jasności świateł podstawowych. ,,
W punkcie wierzchołkowym trzech osi znajduje się czerń, wzdłuż każdej osi rośnie poziom jasności barw składowych, osiągając maksymalną wartość na końcu osi.
Jeśli urządzeniem wyświetlającym obraz jest monitor, wtedy układ trzech luminoforów wytwarza barwy składowe tworzące złudzenie rozbarwienia, widzimy wtedy jedną barwę wynikową. Równomierność emisji światła da złudzenie odcieni chromatycznych. Jednakże właściwościami luminoforów jest różnica w maksymalnej jasności wynikająca z różnych standardów produkcyjnych, wskutek czego na różnych monitorach obserwujemy różne odcienie barw. Rozbieżności te doprowadziły do stosowania kalibracji oraz systemów zarządzania barwą - CMS.

Obrazy zapisane w modelu RGB posiadają 3 kanały, każdy z nich umożliwia uzyskanie 256 poziomów jasności każdej z barw składowych RGB, więc maksymalnie w modelu tym możemy operować gamą ok 16,8 mln odcieni. Obrazy RGB nazywane są również True Color.

Model barw RG

2. CMY (CMYK)

CMY (CMYK) Model ten oparty jest na trzech subtraktywnych barwach: Cyjanie, Magencie i Żółtym, a dopełnieniem do gamy CMYK jest czerń.

	C	cyjan (ang. Cyan)
	M	magenta (ang. Magenta)
	Y	żółty (ang. Yellow)
	K	czarny (ang. Key kluczowy kolor)

• Cyjan - odcień niebieskiego, ale trochę bledszy i bardziej spłowiały, można go określić jako szarobłękitny lub sinoniebieski. W syntezie addytywnej kolor uzyskany w wyniku połączenia zielonego i niebieskiego.

• Magenta - W syntezie addytywnej kolor uzyskany w wyniku połączenia czerwieni i niebieskiego.

• 
  Yellow - kolor bardzo podobny do żółtego, jednak trochę bledszy od typowej nasyconej żółcieni. W syntezie addytywnej kolor uzyskany w wyniku połączenia czerwieni i zielonego.

• Key - kolor czarny, jednak o niezbyt głębokiej czerni.

Model trzech farb CMY zwany jest subtraktywnym modelem barw. Kolorową reprodukcję możemy otrzymywać za pomocą farb o trzech barwach komplementarnych ze światłami podstawowymi, w reprodukcjach wielobarwnych użyjemy dodatkowo czwartej farby - czarnej.

Model CMY jest, podobnie jak RGB sześcianem, którego trzema prostopadłymi osiami są osie barw składowych. Poszczególne poziomy jasności farb składowych uzyskujemy na podstawie tzw. rastra, którego efektem są punkty rastrowe, farby triadowe CMYK nakładane na podłoże w postaci punktów dają efekt mieszania subtraktywnego.b Barwy opisane w tym modelu są również zależne od standardu użytych farb składowych, np Europa, SWOP, Toyo. Kolorystyka będzie także zależna od rodzaju zadrukowywanego podłoża. Wynikowy obraz cyfrowy utworzony w modelu CMYK utworzony jest w czterech kanałach mających po 256 poziomów jasności danej barwy.

Farby w ww. kolorach nie są określone jednoznacznie, toteż odcienie ich kolorów różnią się u różnych producentów, szczególnie w różnych regionach świata.

http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:CMYK_farbwuerfel.jpgŁączenie barw

Barwy wynikowe w metodzie CMYK otrzymuje się poprzez łączenie barw podstawowych w proporcjach (dla każdej z nich) od 0% do 100%. Farby CMYK to substancje barwiące przepuszczające światło, czyli barwniki, tak więc łączy się je nie metodą mieszania tylko nakładania warstwami i dlatego barwa wynikowa może mieć od 0% do aż 400% koloru (czyli kolorów składowych). Na kolory budowane wg CMYK należy patrzeć jak na warstwy

CMYK a inne kolory

Mowa o typowych kolorach jest zawsze naznaczona piętnem błędu. Wynika to z faktu, że każdy człowiek trochę inaczej odbiera kolory z powodów zarówno osobniczych, jak i bieżącego oświetlenia. Można się jednak pokusić o pewne uproszczenia.

• Biały - pod pojęciem bieli rozumie się brak wszystkich składowych, a w domyśle jest to biel podłoża. Często dla uzyskania bieli (druk na przezroczystych foliach, papierach metalizowanych, podłożach nie-białych) używa się bieli kryjącej - poddruk bielą kryjącą

• Żółty - dla uzyskania idealnej pełnej nasyconej żółcieni trzeba dodać do 100% Y także kilka procent M

• Czerwony - teoretycznie jest to 100% kolorów: Y i M - jest to rzeczywiście neutralna czerwień w tonach średnich

• Zielony - teoretycznie jest to 100% kolorów: Y i C - jest to zieleń bez żadnych odcieni, ale jednak wyraźnie ciemna, dla jej rozjaśnienia trzeba zdjąć trochę więcej C niż Y

• Niebieski - teoretycznie jest to 100% kolorów: C i M - kolor taki ma jednak niewielki odcień fioletowy, dla uzyskania jaśniejszego i bardziej neutralnego niebieskiego oprócz zdjęcia obu składowych dodaje się też K

• Szary - jest to użycie procentowe K, jak również analogiczne CMY, lub CMYK - przy czym trzeba pamiętać, że farby cmykowe nie są idealne (i różnią się u producentów) i dlatego zamiennikiem K będzie użycie CMY w nierównomiernych proporcjach pomiędzy sobą i w dodatku w wielu różnych wersjach, aby zrównoważyć tzw. balans szarości - który zawsze musi być określony konkretnym zastosowaniem; odpowiednikiem 50% K może być dla CMY np. 46% C, 32% M i 34% Y, a dla CMYK może być to zestaw np. 42% C, 27% M, 29% Y i 10% K - regułą jest założenie, że kolor cyjanowy jest zabrudzony magentą, a yellow też, tyle że słabiej.

• Czarny - użycie tylko koloru K da nam neutralną czerń, jednak spłowiałą i niezbyt nasyconą. Teoretycznie 100% C, M Y ale bez K też da nam czerń, będzie ona nawet głębsza od samej K ale będzie posiadać dominantę brązową. W praktyce dla uzyskania pięknej głębokiej czerni stosuje się różne kombinacje wszystkich czterech kolorów składowych. Można też drukować gotowymi specjalnymi farbami czarnymi (czerń nie-triadowa, farba dziełowa).

2. Przebieg ćwiczeń

zdjęcie główne

Zad 1. rozbarwienie zdjęcia RGB w odcieniach szarości.

Kod:

obraz='1.jpg'; % wczytuje obraz

obraz_type='jpg'; % określa typ obrazu

X=imread(obraz,obraz_type);

figure(1); % otwiera okno

image(X(:,:,1));

colormap(gray(256)); % przekształca w odcienie szarości

figure(2); % otwiera kolejne okno

image(X(:,:,2));

colormap(gray(256));

figure(3);

image(X(:,:,3));

colormap(gray(256));

Odcienie szarości dla [:,:,1] ( R ).

Odcienie szarości dla [:,:,2] ( G ).

Odcienie szarości dla [:,:,3] ( G ).

Zad 2. rozbarwienie zdjęcia RGB do CMY.

CMY = 1 - double(X) / 255;

( double(X) konwertuje obraz do macierzy na których można przeprowadzać operacje liczbowe.

Dzielimy macierz przez 255 i odejmujemy otrzymaną liczbę od jedynki )

obraz='1.jpg';

obraz_type='jpg';

X=imread(obraz,obraz_type);

CMY =1 - double(X) /255;

figure(1);

image(255*CMY(:,:,1));

colormap(gray(256));

figure(2);

image(255*CMY(:,:,2));

colormap(gray(256));

figure(3);

image(255*CMY(:,:,3));

colormap(gray(256));

Odcienie szarości dla [:,:,1] (C).

Odcienie szarości dla [:,:,2] (M).

Odcienie szarości dla [:,:,3] (Y).

Zad 3. rozbarwienie zdjęcia CMY do CMYK.

Kod:

obraz='1.jpg';

obraz_type='jpg';

X=imread(obraz,obraz_type);

CMY= 1-double(X) /255;

minK= min(CMY,[],3);

CMYK(:,:,1)= CMY(:,:,1)-minK; % odjecie minimum od 1 wymiaru

CMYK(:,:,2)= CMY(:,:,2)-minK; % odjecie minimum od 2 wymiaru

CMYK(:,:,3)= CMY(:,:,3)-minK; % odjecie minimum od 3 wymiaru

figure(1);

image(255*CMYK(:,:,1));

colormap(gray(256));

figure(2);

image(255*CMYK(:,:,2));

colormap(gray(256));

figure(3);

image(255*CMYK(:,:,3));

colormap(gray(256));

figure(4);

image(255*minK);

colormap(gray(256));

Odcienie szarości dla [:,:,1] (C).

Odcienie szarości dla [:,:,2] (M).

Odcienie szarości dla [:,:,3] (Y).

Odcienie szarości dla minK (K).

Zad 4. rozbarwienie zdjęcia CMYK do YUV.

Kod:

obraz='1.jpg';

obraz_type='jpg';

X=imread(obraz,obraz_type);

YUV(:,:,1)=0.299*X(:,:,1)+0.587*X(:,:,2)+0.114*X(:,:,3);

YUV(:,:,2)=0.493*(X(:,:,3)-4);

YUV(:,:,3)=0.877*(X(:,:,1)-4);

figure(1);

image(YUV(:,:,1));

colormap(gray(256));

figure(2);

image(YUV(:,:,2));

colormap(gray(256));

figure(3);

image(YUV(:,:,3));

colormap(gray(256));

Odcienie szarości dla [:,:,1] (Y).

Odcienie szarości dla [:,:,2] (U).

Odcienie szarości dla [:,:,3] (V).

3. Wnioski

Po rozłożeniu obrazu RGB na składowe można zauważyć że im obraz jaśniejszy tym mniej danego koloru znajduje sie w danym pikselu. (gdy dany piksel na wszystkich składowych jest biały tzn. że barwą tego punku jest biel)

Kolory RGB w maksymalnym natężeniu dają kolor biały. Jeżeli chcemy otrzymać kolory triady CMY, musimy odjąć z tej naszej wzorcowej bieli pojedyncze kolory RGB. Po odjęciu R - otrzymamy C, po odjęciu zielonego G -M, a po wyeliminowaniu B -Y. K oznacza czerń (key-kolor kluczowy)

Przestrzeń kolorów CMY jest częścią przestrzeni RGB, jej wycinkiem, a więc konwersja z przestrzeni szerszej do węższej, czyli np. z RGB do CMYK-a, jest nieodwracalna. CMYKnie może zostać z powrotem zamieniony na RGB. Przejście z RGB do CMYK-a spowodowało bowiem nieodwracalną utratę niektórych informacji o kolorze.

---