“Colour is in the eye of the beholder!”

Präsentation zum Thema: "“Colour is in the eye of the beholder!”"—  Präsentation transkript:

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

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

3 Farbwahrnehmung Reiz Elektromagnetische Strahlung sichtbares Licht
Röntgen UV IR Mikrowelle Radio 400 500 600 700

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

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

6 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 Spektrale Helligheitsempfindung
505 nm 555 nm Skotopisches Sehen Photopisches Sehen Relative spectrale Empfindlichkeit

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

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

10 Wellenlängeabhängige Empfindlichkeit
Stäbchen Zäpfchen

11 Wellenlängenabhängige Absorption

12 Relative spektrale Empfindlichkeit
Relative spectrale Empfindlichkeit

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

14 Farbmessexperiment Beobachter Rote Lichtquelle Grüne Lichtquelle
Blaue Lichtquelle Beobachter Monochromator schwarze Trennwand weißer Schirm Maske

15 Farbmischkoeffizienten

16 RGB Farbvalenzbestimmung
= Spektrale Zusammensetzung des Reizes

17 Farbmessung Standardisierung 1931 durch CIE
Commision International de l’Eclairage Normalbeobachter für Farbmischversuche Helladaptiert 20 / 100 Sehfeld 3 monochromatische Lichtquellen 700,0 nm CIE Rot 546,1 nm CIE Grün 435,8 nm CIE Blau

18 Grüne Lichtquelle (546.1 nm) Blaue Lichtquelle (435.8 nm)
Farbmessexperiment Rote Lichtquelle (700.0 nm) Grüne Lichtquelle (546.1 nm) Blaue Lichtquelle (435.8 nm) Beobachter Monochromator schwarze Trennwand weißer Schirm Maske

19 Farbmischkoeffizienten

20 Grassmansche Gesetze (1853)
Farbwahrnehmung Grassmansche Gesetze (1853) Jeder Farbeindruck kann eindeutig als additive Mischung dreier “Grundfarben” dargestellt werden Farbempfindung ändert sich linear zu den Farbmischanteilen 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 Metamere Spektren

22 Farbmessung 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

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

24 CIE-Normspektralkurven

25 CIE-Normalfarbsystem XYZ
ideale nichtfluoreszierende weiße Fläche

26 CIE-Normfarbwertanteile xyz
Yxy Chromazitätskoordinaten Helligkeit

27 CIE-Chromazitätskoordinaten Yxy

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

29 CIE-Chromazitätskoordinaten xy
Farbkomplement Komplementfarbe Weißpunkt Farbe

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

31 EBU und FCC Monitore

32 Verschiedene Farbräume

33 Monitor & Drucker

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

35 Schwarzer Strahler

36 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 CIE-Normallichtquellen

38 Schwarzer Strahler & thermische Emission

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

40 Farbtemperatur

41 Daylight Approximationen

42 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 Farbwahrnehmung MacAdam Ellipsen
“gerade wahrnehmbarer Farbunterschiede”

44 CIE-UCS Farbsystem (1960)

45 CIE-UCS Farbsystem (1960)

46 Farbwahrnehmung CIE L* u*v* 1976

47 CIE-LUV Farbsystem (1976)

48 Farbwahrnehmung

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

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

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

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

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

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

55 Examples

56 Results I

57 Results II

58 User Interface

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

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

61 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 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

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

64 Substraktives Farbmodell
RGB / CMY G Y C G B W Y C K R M B R M Additives Farbmodell RGB Substraktives Farbmodell CMY CMYK

65 Psychologische Farbsysteme

66 Psychologische Farbsysteme

67 Psychologische Farbsysteme

68 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 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 Munsell Munsell’s Nomenklatur der 3 definierenden Parameter des kugelförmigen Modells Hue (Farbton) Value (Helligkeit) Chroma (Sättigung)

71 Munsell Hue 5 Hauptfarbtönen 5 Zwischenfarbtönen Intuitive Wahl von
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 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/C Zinnoberrot ist 5R 5/26

73 Munsell Value Chroma 0 / 1 / 2 / 3 / 4 / 5 / 6 / 7 / 8 / 9 / 2 4 6 8
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Chroma

74 Munsell

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

77 Falschfarbe

78 Falschfarbe: Regenhöhe

79 Anwendungen Infrarot RGB Visible R = Infrared

80 Anwendungen

81 Anwendungen Histogramm Ausgleich Sättigung Ausgleich