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２，色

２，色. インタラクティブＣＧ０５Ｓ 蔡 東生. 参考文献. Sections ２．５ , Interactive Computer Graphics, Angel コンピュータグラフィックス、６−１−３ Chapter 4, pp. 69-97, Foundations of Vision , Wandell. 放射エネルギースペクトラム（ radiant energy spectrum). 色は電磁放射線 (EMR:electromagnetic radiation) の波長で分類

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Presentation Transcript

  1. ２，色 インタラクティブＣＧ０５Ｓ 蔡 東生

  2. 参考文献 • Sections ２．５, Interactive Computer Graphics, Angel • コンピュータグラフィックス、６−１−３ • Chapter 4, pp. 69-97, Foundations of Vision, Wandell

  3. 放射エネルギースペクトラム（radiant energy spectrum) • 色は電磁放射線(EMR:electromagnetic radiation)の波長で分類 • 我々の見ている色は３次元的カラー空間（後述）上の点であり、異次元のスペクトル線上の点ではない

  4. 放射スペクトラ(emission spectra) • 光源はSpectral Power Distribution：SPDで記述される • SPDはそれぞれの波長のエネルギー分布　

  5. 色とは？ • 人間の目と脳は放射スペクトラを非連続は３原色に変換？？？ー＞３次元色空間座標として認識？ • ３次元上の点を色として脳は解釈している？？ー＞色はＳＰＤで表示される物理量でない • 色空間座標は３次元空間上に特定の点を定める • SPDはを変数とする無限関数 • 色科学の世界にはいくつかの疑問がある • 色が似ているとは？？？ • 色を合わせるにはどれぐらいの原色、顔料が必要か？

  6. 桿体感光顔料（Rod Photopigments) • 感光顔料（Photopigment)は桿体、錐体にある光に反応する化学物質である。一つの光子に反応！ Rod Photopigmentは低い光のレベルに反応。視野ビジョンを司る。

  7. 錐体感光顔料(Cone Photopigment) • 錐体感光顔料（ConePhotopigment)は高いレベルの光に反応 • 写実的ビジョンに関係

  8. 等色実験（Color Matching Experiment) • テスト光のSPD関数　 • 原色光のSPD関数 • それぞれの調整つまみ A,B,C,……

  9. 錐体と等色関数 • 錐体は３種類あり、l, m, sと呼んでいる。それぞれの、鋭敏さをあらわす、SPD関数を、　 とよぶ。テスト光SPD 　 に対するそれぞれの錐体の反応係数は

  10. 原色に対応する錐体 • 等色実験を思い出す • ３つの調整つまみ、A,B,CとSPD • ある色のSPDと、m錐体のその色に対する反応係数は

  11. 等色関数 • 同様にl, s 錐体の係数L, Sは • 上記の関係を書き改めると、A,B,Cがもとまる

  12. 原色の選び方 • 単色光である必要はない。LMS空間を作る基底ベクトルであればよい

  13. 発光スペクトラムが色ではない！ • 違う光源でも同じ色に見える！これをmetamersという。

  14. 物体表面の発色 • 今まで発光を議論していたが、物体は当たった光に対してどう発色するか、以下に入力される光のSPDと、物体表面の反射係数（reflectance)関数、反射光SPDを示す。反射光SPDは入射SPDに、反射係数をかけたものである。

  15. ライティング・デザイン • 建築でデザインを決定するとき、照明光源のスペクトラは重要である。 • Lighting Design Lab http://lightingdesignlab.com/

  16. 光がどうやって見えるか？

  17. CIE XYZ システム • 1931年のCIE(Commission Internationale de l‘Éclairag)によって３つの等色関数によって決められたシステム

  18. CIE座標系 • 放射スペクトラに対して、CIE X, Y, Z座標は以下のように得られる • 前ページのCIEの等色関数から、XYZ座標系はLMS反応と密接に関係 • ＸＹＺ空間はLMS空間の線形変換。両空間は同一空間と考えて良い。CIEプライマリ（原色）はこのXYZ３次元空間の基底ベクトル。この空間の点(X,Y,Z)は視覚として「色」として認識される • 等色関数を使うことにより、我々はいかなるSPDからも、この(X,Y,Z)座標系のある点に変換でき、その点は人間の脳で、そのSPD関数の色として認識される

  19. CIE Color Blob

  20. CIE色度図 • Ｘ+Ｙ+Ｚ＝１平面への射影 • それぞれの点は色度。色度は支配波長(dominant wavelength)、色相(hue)、彩度(excitation purity or saturation)に依存。

  21. 色度余談 ナローバンドSPD（単一周波数光）は色度図空間のある境界を持つひとかたまりに対応 ある色の支配波長はその色から白までの線と境界の交差 非スペクトラ色は支配的周波数をもたない

  22. 色度余談 彩度はその色から支配周波数までの線の位置できまる 補色はゼロを中心にその色の反対にある色

  23. Gamuts • 全ての表示装置が全ての色を出せるわけではない • その表示装置が出せる色の範囲をGamut（色階）

  24. CGで使われる色空間 • ディスプレーー＞RGB • カラープリンター＞CMY, CMYK • 人の色選び->HSV • 放送ー＞YIQ • それぞれ、線形変換できる

  25. RGB • もっとも有名！

  26. HSV • 人の色選びによい。芸術性＝色合い、濃淡、明暗、陰影、色調

  27. CMY • 色を混ぜ合わせるー＞加法混色(additive color mixture) • 色の重ね合わせで明度を落として黒に近づけるー＞(subtractive color mixture) 減色原色（subtractive primaries) Cyan-subtractive red Magenta-subtractive green Yellow-subtractive blue 黒(blacK)をCMYK

  28. RGB vs CMY

  29. YIQ • テレビ用 • Y- luminance (照度） • I-残りの色の主軸 • Q-その他の軸 YIQは放送時８：３：１のバンド幅で放送される Ｑ：なぜIluminanceチャンネルが必要か？

  30. まとめ • 太字に注意 • どのように錐体反応係数を計算するか？ • 放射光と反射光の色の違い • 標準CIE XYZ色空間と色度図 • ＣＧで使われる色空間

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