Chương2 potx

Đặc tính của ánh sángo Một phần ánh sáng bị hấp thụ, phần còn lại được phản xạ  Màu tùy thuộc vào bước sóng nào của ánh sáng được phản xạ và bước sóng nào được hấp thụ.. o

KỸ THUẬT ĐỒ HOẠ

(Computer Graphics)

Chương 2: Màu sắc và các đặc trưng

quan sát

Mở đầu

 Tại sao mọi thứ trông có vẻ màu xám hoặc đen trong một phòng tối nơi chúng ta hầu như

không thể nhìn thấy được?

 Người bị mù màu ntn?

 Mắt người nhạy cảm với màu gì nhất? Vì

sao?

 Vì sao 3 màu cơ bản của ánh sáng là RGB

 Màu của chữ trên giấy in thực chất là gì?

 Nguyên tắc của ánh sáng dựa trên 2góc độ

◦ Vật lý – physics

◦ Sinh lý - physiology

1 Ánh sáng (Vật lý)

 Ánh sáng là bức xạ lan truyền rất nhanh với

tốc độ 300.000 km/giây

 Ánh sáng phụ thuộc vào mức năng lượng

được truyền hay bước sóng của ánh sáng.

 Ánh sáng nhìn thấy là sóng điện từ có bước

sóng λ đi từ 400nm – 700nm.

Ánh sáng nhìn thấy

Hồng ngoại

Hình ảnh của một chú chó chụp dưới hồng ngoại

 Những chỗ có nhiệt độ cao phát ra tia hồng ngoại tần số cao hơn, thể hiện bằng màu nóng sáng

hơn trên hình.

 Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0 o K đều phát ra tia

hồng ngoại

Tử ngoại

 Hình Mặt Trời nhìn dưới bước sóng tia tử ngoại 17.1 nm bằng kính viễn vọng tử ngoại của tàu vũ trụ SOHO

 Mặt Trời tỏa ra tia cực

tím UVA, UVB và UVC

vì sự hấp thụ của tầng ozone,

99% tia cực tím đến được mặt

đất là thuộc dạng UVA

(ánh sáng đen)

Tác hại của tia cực tím

 Tia cực tím gây hại cho ADN của sinh vật bằng cách tác

động liên kết bất thường giữa 2 đơn phân kế cận thay vì giữa các đơn phân bổ sung trên 2 mạch đối nhau (tạo bậc thang)

 ADN có một chỗ phình trong cấu trúc và không còn có thể thực hiện những chức năng bình thường nữa.

 Ánh sáng mặt trời truyền đi mọi tần số trong dải nhìn thấy để tạo ra ánh sáng trắng.

 Khi ánh sáng trắng chiếu lên đối tượng:

◦ Một vài tần số phản xạ, một số khác bị hấp thụ

◦ Tổ hợp của các tần số phản xạ hình thành cái gọi là màu

đối tượng.

Ví dụ: nếu tần số thấp chiếm ưu thế -> màu đỏ

◦ Tần số (bước sóng) chiếm ưu thế được gọi là Color/Hue hay Light

Đặc tính của ánh sáng

Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT

Đặc tính của ánh sáng

 Chúng ta chỉ có thể cảm nhận các màu tương ứng với các bước sóng phản xạ

 Nếu ánh sáng trắng chiếu vào một đối tượng mà:

- Tất cả ánh sáng bị hấp thụ

 chúng ta cảm nhận đối tượng có màu đen

- Tất cả ánh sáng được phản xạ

 đối tượng có màu trắng

- Tất cả ánh sáng đều đi qua đối tượng

 màu của ánh sáng không đổi

Đặc tính của ánh sáng

o Một phần ánh sáng bị hấp thụ, phần còn lại được phản xạ

 Màu tùy thuộc vào bước sóng nào của ánh sáng được phản xạ và bước sóng nào được hấp thụ

o Một phần ánh sáng bị hấp thụ, phần còn lại được xuyên qua đối tượng

 Màu sắc tùy thuộc vào bước sóng nào của ánh sáng bị hấp thụ, bước sóng nào xuyên qua

o Một phần được phản xạ, phần còn lại đi qua

 màu sắc của ánh sáng được phản xạ và màu của ánh sáng đi xuyên qua sẽ thay đổi

Minh hoạ

Đặc tính của ánh sáng

 Khi ta quan sát nguồn sáng, mắt ta đáp ứng màu

và hai cảm giác khác:

◦ Luminance (Brightness-Độ chói): Liên quan đến cường

độ (năng lượng) ánh sáng, năng lượng càng cao 

nguồn sáng càng chói.

◦ Purity (saturation): độ tinh khiết của màu sáng

 Vậy ánh sáng có 3 đặc tính cơ bản liên quan trực tiếp tới cảm nhận của mắt người là:

tần số, độ chói và độ tinh khiết

2.Sự cảm nhận màu sắc của mắt người

 Cấu tạo hệ quan sát của con người gồm 2 loại tế bào cảm thụ (sensors)

◦ Rods (tế bào que): cho cảm nhận cường độ ánh sáng

thấp hay trong bóng tối

◦ Cones (tế bào hình nón): Nhạy cảm với ánh sáng màu

sắc: 3 loại S(B), M(G), L(R).

◦ Người bị mù màu

 mất tế bào nón

 S:M:L = 1:20:40 con người ⇒ nhạy cảm với

màu đỏ hơn là màu xanh lam.

 Kết hợp tế bào que và nón mang lại cảm nhận cả màu sắc và ánh sáng

Yếu tố cảm nhận sinh lý

 Hue - sắc màu: phân biệt sự khác nhau giữa các màu như xanh, đỏ,vàng…

 Saturation - độ bão hoà: chỉ ra mức độ thuần của một màu hay khoảng cách của màu tới

điểm có cường độ cân bằng.

 Lightness - độ sáng: mô tả cường độ sáng từ

ánh sáng phản xạ nhận được từ đối tượng.

 Brightness - độ phát sáng: cường độ ánh sáng tự đối tượng phát ra chứ không phải do phản

xạ từ các nguồn sáng khác.

 Chùm sáng khi phân tách thành phổ màu có

liên quan đến phổ năng lượng I(λ).

 Phổ điện từ đó có bước sóng từ 350 tới 780 nm

và màu được đặc trưng λ.

 Có nhiều định nghĩa về màu (không có định nghĩa chính thức)

◦ Từ góc nhìn khoa học:

 Màu là phân bổ các bước sóng λ (red: 700nm, violet: 400nm)

 Và tần số f (Tốc độ ánh sáng: c=λf)

◦ Từ góc nhìn nghệ thuật và cuộc sống

 Màu là tổ hợp của Hue (sắc), Brightness (độ sáng), saturation (sự bão hòa) của ánh sáng

Mô hình màu & Không gian màu

 Mô hình màu là phương pháp diễn giải các đặc tính và tác động của màu trong ngữ cảnh nhất định.

 Không có mô hình màu nào là đầy đủ cho mọi khía

cạnh của màu

◦ Sử dụng các mô hình màu khác nhau để mô tả các

tính chất được nhận biết khác nhau của màu.

 Mỗi mô hình màu được biểu diễn trong một không

gian màu sắc.

 Khoảng màu mà chúng ta tạo ra với tập các màu cơ

bản gọi là gam màu hệ thống (system’s color gamut)

Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT

Mô hình màu & Không gian màu

 Mỗi mô hình màu có khoảng màu hay gam màu riêng

gamut của những màu mà nó có thể hiển thị hay in.

 Mỗi mô hình màu được giới hạn khoảng của phổ màu nhìn được Gam màu hay khoảng còn được gọi là không gian màu "color space" Ảnh hay đồ hoạ vector có thể sử dụng không gian màu RGB hay CMY hay bất cứ không gian màu nào khác.

 Một số ứng dụng đồ hoạ cho phép người dùng sử dụng nhiều mô hình màu đồng thời để soạn thảo hay thể hiện đối tượng hình học Ðiểm quan trọng là hiểu và để cho đúng mô hình cần thiết cho công việc.

5 CÁC HỆ MÀU TRONG MÀN HÌNH ĐỒ HỌA

 2 mô hình màu cơ bản:

◦ Mô hình màu cộng : sự phối hợp các bước sóng ánh sáng để

tạo ra các màu sắc khác nhau Nếu tất cả các màu của quang phổ

được phối hợp lại ta sẽ có màu trắng

◦ Mô hình màu trư : được tạo ra bằng cách bớt đi (trừ đi) một

màu cộng sơ cấp từ ánh sáng trắng (thí dụ như dùng kính lọc) hay bằng cách cộng hai màu sơ cấp của tổng hợp màu cộng

 Có ba hệ màu(không gian màu) định hướng phần cứng:

◦ RGB (Red, Green, Blue) dùng với CRT

◦ YIQ trong hệ thống tivi màu băng tần rộng

◦ CMY (Cyan, Mangenta, Yellow) sử dụng một số thiết

bị in màu

 Không gian HSV: nhận thức con người

 Biểu đồ màu tiêu chuẩn CIE

Định lý cơ bản về biểu diễn màu

Định lý Gassman(1853)

1 Để biểu diễn một màu bất kỳ cần ít nhất 3 thành phần

2 Trong tổ hợp 3 thành phần của màu, nếu thay đổi

liên tục 1 thành phần và giữ nguyên 2 thành phần còn lại thì màu tổ hợp cũng biến đổi liên tục theo.

3 Màu tổ hợp chỉ phụ thuộc vào các thành phần tạo

nên mà không phụ thuộc vào cách thức tạo nên các thành phần đó.

Mô hình màu RGB (Red, Green, Blue - đỏ, lục, lam)

◦ Mô hình này không thể biểu diễn

mọi màu trong phổ nhìn thấy.

◦ Đủ cho các ứng dụng máy tính

◦ Đơn giản, sử dụng rộng rãi nhất:

TV, LCD…

Mô hình màu CMY

(Cyan, Magenta, Yellow - xanh ngọc, tím sen, vàng)

nền màu đen, khác hẳn nền giấy trắng ở giấy in.

rằng mực đã hấp thụ toàn bộ ánh

sáng nhìn thấy trên nó.

Mô hình màu CMY

(Cyan, Magenta, Yellow - xanh ngọc, tím sen,

vàng)

 Khi 3 màu có cùng giá trị cho ra màu xám Khi các giá trị đạt max cho màu đen.

 Color = cC + mM + yY

 Ta có Red +Cyan = Black ;

Green +Magenta = Black ;

Blue + Yellow = Black

 Màu nào sẽ được tạo ra nếu màu Blue được hấp thụ bởi mực in khi in trên giấy trắng?

màu quang phổ còn lại của ánh sáng trắng (R và

Mô hình màu CMY

(Cyan, Magenta, Yellow - xanh ngọc, tím sen,

vàng)

Mô hình màu CMY

(Cyan, Magenta, Yellow - xanh ngọc, tím sen,

vàng)

Mô hình mầu CMY- K(de co mau den thuan nhat)

 Mô hình mở rộng của CMY ứng dụng trong máy in mầu

 Sự phối hợp các màu Cyan, Magenta và Yellow thực sự không bao giờ được đen đậm như ý muốn

 Giá trị đen bổ sung vào cải thiện độ sắc nét và chiều sâu của hình ảnh.

 Công thức chuyển đổi:

◦ K = min(C, M, Y) ;

◦ C = C - K ;

◦ M = M - K;

◦ Y = Y - K ;

Không gian màu CMY-K

 CMYK diễn đạt được ít màu sắc hơn RGB

Chuyển đổi giữa RGB và CMY

(in ra phải có khâu chuyển đổi từ RGB sang

CMY)

Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT

Mô hình mầu YIQ

 Mô hình màu được ứng dụng trong truyền

hình mầu băng tần rộng tại Mỹ,

 Y (độ chói), I(in-phase – cùng pha ) và Q (quadrature-độ bão

 YIQ là sự thay đổi của RGB cho khả năng

truyền phát và tính tương thích với ti vi đen

trắng thế hệ trước Tín hiệu truyền sử dụng

trong hệ thống NTSC (National Television

System Committee).

Chuyển đổi giữa RGB và YIQ

Phan Thị Hải Hồng – BM KHMT

 Mô hình RGB là màu mắt con người cảm nhận ánh

sáng chứ ko phài màu mà mắt con người cảm nhận

◦ Nếu người dùng cần biết giá trị RGB để biểu diễn màu

tía thì họ rất khó tìm ra giá trị đó

 Do vậy nhiều giao diện chương trình người dùng sử

dụng hệ thống màu HSV để xác định màu

Mô hình màu HSV (Hue, Saturation ,Value)

 HSV (Hue, Saturation, Value) = HSB(Hue,

Saturation, Brightness)

 Định hướng người sử dụng dựa trên cơ sở về trực giác về tông màu, sắc độ và sắc thái mỹ

thuật

 Hue (màu sắc) – điều chỉnh màu

 Saturation (độ bão hòa màu) – đậm, nhạt

 Brightness (cường độ sáng tối)

Mô hình màu HSV (Hue, Saturation ,Value)

Chuyển đổi giữa RGB và HSV

) , , min(

) , , max(

0

6

360 4

6

360 2

6 360

B G R Min

B G R Max

Max

V

Max

Min Max

S

Min Max

if

Max B

if Min

Max

G R

Max G

if Min

Max

R B

Max R

if Min

Max

B G

8 Bài tập

 Viết chương trình load vào một ảnh Thực

hiện lấy dữ liệu của ảnh, chuyển đổi giữa các không gian màu đã học.