Basics of Color

Light and Spectra(光和光譜)

• 可見光(visible light)為 400mm~700mm 的電磁波(electromagnetic wave)
• 我們看到的光為各種不同波長所組合的

The Human Retina(人類視網膜)

• 人類的眼睛就像是相機
• 每個神經元為一個rod或是一個cone
• Rod對顏色不敏感

Cones and Perception

• cones有三種類型:
  1. 紅色(R)
  2. 綠色(G)
  3. 藍色(B)
• 在每種頻率的光之下都會有不同的反應
• 大腦顏色信號來自三個cones，也就是說信號由三個數字組成
• 一個顏色為三種顏色的總和，所以顏色會形成一個三維的向量空間

CIE Chromaticity Diagram

• CIE (Commission Internationale de L'Eclairage, or International Commission on Illumination)
• 定義了三個標準原色(X,Y,Z)

Color Models in Images

一張彩色圖片由(R,G,B)整數三元組的2維陣列

RGB Color Model for CRT Displays

• CRT 顯示器具有三種的磷光體(phosphors)
• 當他被激發時會產生多種的波長

CMY Color Model

• Cyan, Magenta, and Yellow (CMY)維RGB的互補色
• CMY主要用於影印設備，紙張上的顏料會吸收某些顏色

Color Models in Video

YIQ and YUV是影片中常用的顏色模型

YUV Color Model

• 最初用於PAL模擬影像中，現在也適用於數字影像的CCIR 601標準
• Y(luminance)是CIE的Y原色
• U與V可以用來表示色差
  • U=B-Y
  • V=R-Y
• 如果黑白圖像時U=V=0

YCbCr Color Model

• YCbCr 與 YUV密切相關
• 他就是一個縮放與位移的YUV
• 通常用於JPEG與MPEG

YIQ Color Model

• YIQ 用於NTSC彩色電視廣播
• 向下兼容只使用Y的黑白電視
• I → orange-blue axis
• Q → purple-green axis
• 眼睛敏感程度
  • Y → I →Q

總結

• 彩色圖像由三個數值所組成
• 最常見的兩種成像顏色模型 → RGB,CMY
• 最常見的兩種影像顏色模型 → YUV,YIQ
• RGB → 是一種加色模型，常用於發光設備
• CMY → 是一種減色模型，常用於影印設備
• YUV → 是使用人眼特性來確定訊息的優先等級
  • Y黑白(亮度)圖像
  • V和U是色差(色度)圖像
  • YIQ也是使用類似的想法