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Farbe 6 Colour is in the eye of the beholder!. 2/79 Colorimetrie Farbwahrnehmung Reiz Empfindung Technische Farbsysteme Farbmischprinzipien CIE Farbnormalsysteme.

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1 Farbe 6 Colour is in the eye of the beholder!

2 2/79 Colorimetrie Farbwahrnehmung Reiz Empfindung Technische Farbsysteme Farbmischprinzipien CIE Farbnormalsysteme Farbsysteme Farbordnungssysteme

3 3/79 Farbwahrnehmung Reiz Elektromagnetische Strahlung UVIRRadioRöntgenMikrowelle sichtbares Licht

4 4/79 Farbwahrnehmung Reizaufnahme photosensitiver Teil des Auges Fovea photopisches Sehen Netzhaut skotopisches Sehen

5 5/79 Auge ~120 Mio Stäbchen ~120 Mio Stäbe ~7 Mio Zapfen

6 6/79 Begriffe Radianz: Energie, welche eine Lichtquelle ausstrahlt (Watt, W) Luminanz: Anteil der Energie, welche beim Beobachter wahrgenommen wird (Lumen, lm) Helligkeit: subjektive Wahrnehmung von Hell und Dunkel

7 7/79 Spektrale Helligheitsempfindung Photopisches Sehen Skotopisches Sehen Relative spectrale Empfindlichkeit 555 nm505 nm

8 8/79 Farbwahrnehmung Retinale Prozesse - Rezeptoren (Zapfen) Sehnerv Helligkeit & Gegenfarben (R-G,B-Y) Empfindung Helligkeit(Luminance) Farbton(Hue) Sättigung(Saturation) SUBJEKTIV

9 9/79 Zapfenmosaik der Fovea 10% -Rezeptoren (blau) 48% -Rezeptoren (grün) 42% -Rezeptoren (rot)

10 10/79 Wellenlängeabhängige Empfindlichkeit StäbchenZäpfchen

11 11/79 Wellenlängenabhängige Absorption

12 12/79 Relative spektrale Empfindlichkeit Relative spectrale Empfindlichkeit

13 13/79 Einfaches Modell für Gegenfarben R G B Chrominanz (R - G) Luminanz Chrominanz (B - Y)

14 14/79 Farbmessexperiment Beobachter Rote Lichtquelle Grüne Lichtquelle Blaue Lichtquelle Monochromator Maskeweißer Schirm schwarze Trennwand

15 15/79 Farbmischkoeffizienten

16 16/79 RGB Farbvalenzbestimmung = Spektrale Zusammensetzung des Reizes

17 17/79 Farbmessung Standardisierung 1931 durch CIE Commision International de lEclairage Normalbeobachter für Farbmischversuche Helladaptiert 2 0 / 10 0 Sehfeld 3 monochromatische Lichtquellen 700,0 nmCIE Rot 546,1 nmCIE Grün 435,8 nmCIE Blau

18 18/79 Farbmessexperiment Beobachter Rote Lichtquelle (700.0 nm) Grüne Lichtquelle (546.1 nm) Blaue Lichtquelle (435.8 nm) Monochromator Maskeweißer Schirm schwarze Trennwand

19 19/79 Farbmischkoeffizienten

20 20/79 Farbwahrnehmung Grassmansche Gesetze (1853) 1. Jeder Farbeindruck kann eindeutig als additive Mischung dreier Grundfarben dargestellt werden 2. Farbempfindung ändert sich linear zu den Farbmischanteilen 3. Nur die Farbvalenz ist für die Wirkung in Farbmischungnen entscheidend, nicht die spektrale Zúsammensetzung es gilt das Superpositionsgesetz In Mischungen kann jede Farbe durch gleichaussehende (Metamerie) ersetzt werden

21 21/79 Metamere Spektren

22 22/79 Lineare Tranformation der reellen Primärvalenzen RGB zu virtuellen Primärvalenzen XYZ ausnahmslos positive Koeffizienten für reale Farben Primärvalenz Y entspricht der Helligkeitsempfindung Ergebnis sind die CIE-Farbmischkoeffizienten Farbmessung

23 23/79 CIE-Normalfarbsystem XYZ Virtuelle Primärvalenzen Farbmischung mit stets positiven Anteilen Y-Valenz identisch zu der Hellempfindung für Tagessehen Normbeobachter (2° & 10°)

24 24/79 CIE-Normspektralkurven

25 25/79 CIE-Normalfarbsystem XYZ ideale nichtfluoreszierende weiße Fläche

26 26/79 CIE-Normfarbwertanteile xyz Yxy Chromazitätskoordinaten Helligkeit

27 27/79 CIE-Chromazitätskoordinaten Yxy x y Y

28 28/79 CIE-Chromazitätskoordinaten xy Farbmischung Farbton (dominante Wellenlänge) Weißpunkt Farbsättigung (Farbreinheit)

29 29/79 CIE-Chromazitätskoordinaten xy Farbkomplement Komplementfarbe Farbe Weißpunkt

30 30/79 CIE-Chromazitätskoordinaten xy Monitorphosphore Primärvalenzen Weißpunkt (einstellbar, aber fest) Farbgamut Drucker Farbfilm

31 31/79 EBU und FCC Monitore

32 32/79 Verschiedene Farbräume

33 33/79 Monitor & Drucker

34 34/79 Lichtquellen Objektfarben entstehen durch 1) Beleuchtung 2) Interaktion mit dem Körper Brechung Reflektion (diffus oder spektral) Transmission Emission 3) Wahrnehmung durch das Auge

35 35/79 Schwarzer Strahler

36 36/79 CIE-Normallichtquellen Sonnenlicht Leuchtstoffröhre CIE-Normallichtquellen A: Schwarzer Strahler T= K : Tageslicht, ~ Mittag, bedeckter Himmel, Farbtemperatur K C: Approximation von D. Besteht aus einer A Quelle und vorgesetztes C-Filter. Farbtemperatur K

37 37/79 CIE-Normallichtquellen

38 38/79 Schwarzer Strahler & thermische Emission

39 39/79 Thermische Emission 6500 K 2854 K 1500 K K Chromazitäts- koordinaten eines Lambertschen Strahlers bei verschiedenen absoluten Temperaturen

40 40/79 Farbtemperatur

41 41/79 Daylight Approximationen

42 42/79 CIE-Chromazitätskoordinaten xy Kalibrierung von RGB Werten durch Angabe der Primärvalenzen & Weißpunkt möglich ABER keine Übereinstimmung mit der menschlichen Farbwahrnehmung Ähnlichkeit von Farben Farbabstände MacAdams Ellipsen weitere Transformationen nötig

43 43/79 Farbwahrnehmung MacAdam Ellipsen gerade wahrnehmbarer Farbunterschiede

44 44/79 CIE-UCS Farbsystem (1960)

45 45/79 CIE-UCS Farbsystem (1960)

46 46/79 Farbwahrnehmung CIE L * u * v * 1976

47 47/79 CIE-LUV Farbsystem (1976)

48 48/79 Farbwahrnehmung

49 49/79 Phase 1: Tooth Detection Interactive Selection of a Tooth with a Polygon

50 50/79 Phase 1: Tooth Detection Approximation of the Polygon with a closed B- Spline

51 51/79 Phase 1: Tooth Detection Enhancement of Contours by: Karhunen-Loewe- Transformation Edge Detection

52 52/79 Phase 1: Tooth Detection Fitting of the B-Spline to the Tooth- Contour by Energy Minimization (B-Snake-Method)

53 53/79 Phase 2: Plaque Detection Detection and Removing of specular effects on the tooth

54 54/79 Phase 2: Plaque Detection Interactive Selection of a Plaque-area Detection of Plaque: HSV-Transformation Discriminance analysis Marking of the detected Plaque

55 55/79 Examples

56 56/79 Results I

57 57/79 Results II

58 58/79 User Interface

59 59/79 Farbordnungssysteme Grundlegende Farbsysteme, welche die Farben nach einem logischen Plan ordnen Technische Sichtweise Ordnung der Farben gemäß der Farbrepräsentation technischer Geräte Psychologische Sichtweise Ordnung der Farben gemäß der menschlichen Wahrnehmung

60 60/79 RGB physikalisch additives Farbmodell ausschließlich positive Koordinaten im Wertebereich [0,1] Einheitswürfel im 3-D kartesischen Koordinatensystem

61 61/79 RGB eignet sich ideal für die Darstellung von Farben auf selbstleuchtenden Kathodenstrahlröhren von Monitoren die Wahl der Lage der Primärfarben R, G und B ist geräteabhängig das RGB Farbsystem ist daher nicht standardisiert

62 62/79 RGB die Mischung der Primärfarben mit gleicher Intensität ergibt den Weißpunkt als Quasi-Standard wird in der Regel ein Weiß definiert, das einem auf 6.500° Kelvin erhitzten Schwarzen Körper entspricht

63 63/ Sichere Farben R,G,B Werte = 0, 51, 102, 153, 204, 255 6³ = 216 Farben

64 64/79 RGB / CMY R G BYW M C M Y CRK B G Additives Farbmodell RGB Substraktives Farbmodell CMY CMYK

65 65/79 Psychologische Farbsysteme

66 66/79 Psychologische Farbsysteme

67 67/79 Psychologische Farbsysteme

68 68/79 Munsell Albert Henry Munsell (*1858, 1918) Amerikanischer Künstler Konstruktion eines Farbordnungssystems, dass auf der empfindungsgemäßen Gleichabständigkeit der Farben beruht Rationales Konzept zur Beschreibung des Phänomens Farbe, das ohne irreführende Benennungen mittels Farbnamen auskommt

69 69/79 Munsell Startpunkt für seinen Entwurf ist die Kugel Anordnung von ausgewählten Farben entlang des Äquators in gleichen Abständen, so dass sich gegenüberliegende Farben jeweils zu Unbunt mischen Prinzip der Kompensativität Anordnung von unbunten Grautönen entlang der Achse, beginned mit Schwarz am Südpol bis zu Weiß am Nordpol Anordnung von Abstufungen der Farben horizontal zur Achse, beginnend von Grau an der Achse bis zu voll saturierten Farben an der Hülle

70 70/79 Munsell Munsells Nomenklatur der 3 definierenden Parameter des kugelförmigen Modells Hue (Farbton) Value (Helligkeit) Chroma (Sättigung)

71 71/79 Munsell Hue Intuitive Wahl von 5 Hauptfarbtönen 5 Zwischenfarbtönen Zehnteiliger Farbkreis um das neutrale Grau Unterteilung jedes Farbsegmentes in 10 Farbstufen Eindeutige Kennzeichnung durch Farbsegment und -stufe (z.B. 8YR, 2G, oder 10PB) 5R 5YR 5Y 5GY 5G 5BG 5B 5PB 5P 5RP N

72 72/79 Munsell Value / Chroma Einteilung der Value-Skala (Helligkeit) zwischen Schwarz und Weiß in 10 Stufen Stufen entsprechen der gleichmäßigen Änderungder gemessenen reflektierten Intensität Chroma-Skala besitzt ein offenes Ende Notation: H V/CZinnoberrot ist 5R 5/26

73 73/79 Munsell 0 / 1 / 2 / 3 / 4 / 5 / 6 / 7 / 8 / 9 / Value Chroma

74 74/79 Munsell

75 75/79 Munsell Entgegen der ursprünglich von Munsell angestrebten Form einer Kugel ist der Farbkörper ein hochgradig unsymmetrischer Torso Aus der Vorgehensweise Munsells ohne Zuhilfenahme technischer Hilfsmittel ergibt sich keine explizit verwendbare Abbildungs-vorschrift eines existierenden Farbsystems in den Munsell Farbraum

76 76/79 Falschfarbe Menschen diskriminieren ca 6 Mio Farben aber ca 200 Intensitäten Abbildung von Intensitäten auf Farben => bessere Diskrimination von subtilen Änderungen

77 77/79 Falschfarbe

78 78/79 Falschfarbe: Regenhöhe

79 79/79 Anwendungen RGB Visible R = Infrared Infrarot

80 80/79 Anwendungen

81 81/79 Anwendungen Histogramm Ausgleich Sättigung Ausgleich


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