《視訊通訊導(dǎo)論》PPT課件

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1、視訊通訊導(dǎo)論第四章影像與視訊中的顏色1影像與視訊中的色彩色彩學(xué)(ColorScience)影像中的色彩模型視訊中的色彩模型2色彩學(xué)光線與頻譜(Spectra)光線是一種電磁波.光線中的波長(zhǎng)決定該光波的外在顏色.雷射光含有單一的波長(zhǎng)：雷射光包含單一波長(zhǎng)，例如紅寶石雷射會(huì)產(chǎn)生光亮且深紅色的光束大多數(shù)的光源可以含有許多波長(zhǎng)的光線但是人無(wú)法辨識(shí)其中所有的光線，只能看到所謂的可見(jiàn)光藍(lán)光屬短波長(zhǎng)，紅光屬長(zhǎng)波長(zhǎng)分光光度計(jì)(Spectrophotometer)可已經(jīng)由一個(gè)可繞射方格物質(zhì)表面將光線反射並產(chǎn)生多個(gè)不同波長(zhǎng)的光線3色彩學(xué)

2、牛頓的實(shí)驗(yàn)中，顯示白光包含所有彩虹中的顏色。可見(jiàn)光是波長(zhǎng)從400nm到700nm的電磁波4色彩學(xué)下圖是典型戶外有陽(yáng)光下，光線中不同波長(zhǎng)的相對(duì)能量，其中的曲線稱為光譜能量分佈(SpectralPowerDistribution)或者光譜(Spectrum)波長(zhǎng)的符號(hào)是?，該曲線稱為E(?)5人的視覺(jué)人的視覺(jué)系統(tǒng)就像是照相機(jī)的光圈將影像聚焦在視網(wǎng)膜上(上下及左右顛倒)視網(wǎng)膜包含一組桿狀體細(xì)胞(rod)的陣列及三種錐狀體細(xì)胞(cones)當(dāng)光線變黯淡時(shí)，桿狀體細(xì)胞就產(chǎn)生灰色的陰暗影像當(dāng)光線變亮?xí)r，每一個(gè)錐狀體細(xì)胞就會(huì)產(chǎn)生

3、一個(gè)訊號(hào)，因?yàn)楸舜瞬煌纳亟M成，這三個(gè)錐狀體細(xì)胞對(duì)於R,G,B三原色最敏感。大腦極有可能利用R-G,G-B,B-R，與RGB的組合形成一個(gè)在明亮光線下無(wú)色差的波道。6眼睛對(duì)光譜的敏感度人的眼睛對(duì)於可見(jiàn)光的頻譜中間部分的光線最敏感視覺(jué)感應(yīng)器官的敏感度也是波長(zhǎng)的函數(shù)7眼睛對(duì)光譜的敏感度如上圖所示，藍(lán)色的感受程度並沒(méi)有像其他顏色的數(shù)值來(lái)的大，在發(fā)展過(guò)程中，藍(lán)色屬於後來(lái)者統(tǒng)計(jì)上來(lái)說(shuō)，藍(lán)色是比較受歡迎的顏色，不論國(guó)界。圖中斷線的部分使顯示光線的普遍敏感度，這個(gè)重要的曲線就是所謂亮度有效函數(shù)(luminous-efficie

4、ncyfunction)通常寫成V(?)，就是R,G,B反應(yīng)曲線總和的結(jié)果8眼睛對(duì)光譜的敏感度桿狀體細(xì)胞(rod)敏感度曲線就像是亮度有效函數(shù)V(?)，但是被移到紅色曲線尾端椎狀體細(xì)胞所產(chǎn)生的無(wú)色差波道應(yīng)該是2R+G+B/20頻譜敏感度的函數(shù)通常不是用RGB等字母來(lái)表示，所以通常用的是一個(gè)向量函數(shù)q(?)9眼睛對(duì)光譜的敏感度眼睛中每一個(gè)顏色波道的反應(yīng)與神經(jīng)細(xì)胞的反應(yīng)數(shù)目成正比一個(gè)波長(zhǎng)為?的雷射可以導(dǎo)致一定數(shù)量的神經(jīng)細(xì)胞反應(yīng)，一個(gè)頻譜能量分佈(SPD)是單一頻率的光線的組合，所以我們將椎狀體細(xì)胞對(duì)於所有波長(zhǎng)的反應(yīng)，利

5、用該波長(zhǎng)的相對(duì)反應(yīng)值列出我們可以概要的用函數(shù)寫下我們的想法10影像的形成物體的表面會(huì)根據(jù)不同波長(zhǎng)反射不同數(shù)量的光線，黑的表面所反射的能量會(huì)比光亮表面所反射的能量來(lái)的少下圖在橘色布鞋與褪色牛仔褲的表面頻譜反射反射函數(shù)用S(?)來(lái)表示11影像的形成12影像的形成因此影像的形成是有著頻譜能量分佈函數(shù)為E(?)的發(fā)光體的光線打在一個(gè)物體表面，而物體表面反射了頻譜反射函數(shù)S(?),然後被眼睛的椎狀體細(xì)胞透過(guò)函數(shù)q(?)過(guò)濾.下圖顯示反射模式.下面的函數(shù)的C(?)稱為顏色訊號(hào)，而且包含了光源函數(shù)E(?)與反射函數(shù)S(?)的乘積

6、：13影像的形成14影像的形成由上圖模型所形成的完整函數(shù)為15照相機(jī)系統(tǒng)(Camerasystem)照相機(jī)系統(tǒng)是用類似上述的方式來(lái)完成，一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)品質(zhì)的照相機(jī)在每個(gè)像素上產(chǎn)生三個(gè)訊號(hào)(對(duì)應(yīng)到一個(gè)視網(wǎng)膜的位置)類比訊號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)換成數(shù)位，切成整數(shù)然後儲(chǔ)存.假使精確度是8位元,R,G,B的最大值就是255,最小值就是0電腦螢?zāi)凰l(fā)射出來(lái)光線進(jìn)入電腦使用者的眼睛，而電腦螢?zāi)皇亲晕野l(fā)光體.所以我們必須曉得光線E(?)進(jìn)入了眼睛16Gamma修正螢?zāi)还饩€能量的發(fā)射與電壓的指數(shù)大致成正比，這個(gè)指數(shù)稱為gamma,符號(hào)為γ因此，如果在紅

7、色波道中的值是R，螢?zāi)话l(fā)出的光線能量與Rγ成正比，而這個(gè)SPD的值相等於紅色波道電子光束想要塗在螢?zāi)簧霞t色磷粉上的強(qiáng)度習(xí)慣將訊號(hào)作gammacorrection，利用加上一個(gè)1/γ指數(shù)，還原原來(lái)線性的訊號(hào)17Gamma修正18Gamma修正19GammaCorrection在實(shí)際狀況下，通常會(huì)用一個(gè)更完整的轉(zhuǎn)換來(lái)解決零電壓的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，例如：R→R'=aR1/γ+b20色彩配對(duì)函數(shù)即使不曉得前面所提到眼睛敏感度曲線，可以使用一個(gè)在心理學(xué)中發(fā)展出來(lái)的技術(shù)：將RGB三光線配對(duì)成某一深淺不同的色調(diào)這三個(gè)基本光線的特定集合在

8、實(shí)驗(yàn)中稱為三原色(ColorPrimaries)集合.要配對(duì)成某一個(gè)顏色，實(shí)驗(yàn)主題被要求分別用一套控制的方式來(lái)調(diào)整三原色的亮度，一直配對(duì)到想要的顏色顯示為止實(shí)驗(yàn)狀況如下圖，完成這樣實(shí)驗(yàn)的設(shè)備叫色度計(jì)(colorimeter)2122顏色配對(duì)曲線實(shí)驗(yàn)主題所選擇RGB的數(shù)量來(lái)對(duì)應(yīng)符合一個(gè)單一波長(zhǎng)的光線，形成所謂顏色配對(duì)曲線(color-matchingcurve