100-5色彩学-课件.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 而NTSC的Y‘IQ與Y’UV，RGB的座標轉換公示為： 2.LCD影像顯示器 液晶顯示器之結構如圖4-13所示 在LCD結構中，影響色彩最重要的因素是背光源與彩色濾光陣列的光譜分布，可從圖4-15的光路徑看出。 如圖4-16所示，CRT三色的光譜較為狹窄，故混色呈現的色彩較為飽和，色域較廣。反之，LCD三色涵蓋的光譜較寬，較不飽和，色域較窄。 彩色濾光陣列排列方式有許多種，圖4-14為常見的例子： 液晶顯示器，有所謂的「藍偏移」。 （blue shift）現象其原因為顯示器內像素點之 間的交互干擾（cross talk）造成。 CRT與LCD的電壓──亮度顯示關係之一例， 如圖4-18所示： * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 使用補色系統有一嚴重缺點，即是其色彩的飽和度或鮮明程度不足，此可由圖4-4顯示，補色系統與人眼色域形狀差異大，對紅綠藍顏色的表現不足。近年影像感測器的敏感度有長足進步，故幾乎均採用三原色系統。 由圖4-4亦可看出，紅－綠－藍彩色濾光片的光 譜決定其在CIE色度圖上的位置，而此三點連線 所涵蓋的面積決定其色彩色域的大小。最普及 的色彩排列方式稱為貝耶爾型態（Bayer Pattern）。 此陣列由四個像素點組成一方陣，方陣的對角兩像素點覆蓋綠色濾光片，其餘兩像素點分別為紅色與藍色。 影響數位相機影像色彩之因素列表如表4-1。除了上述影響最大之彩色濾光片陣列，其餘簡述表4-1於後： 1. 光電量子效益（Quantum Effi ciency） 由於感測元件表面有層多晶矽薄膜構成的電極閘，此材料會吸收短波長的藍色光，使得進入感測區的藍光減弱。由於紅外光在人眼可見光範圍之外，此部分光譜必須濾掉以免紅外光穿透紅色濾光片被感測器吸收，造成紅色訊號過強與人眼所視顏色比例不同。 紅外光譜的去除通常用紅外阻隔濾光片。 2. 取樣與變形（Sampling and Aliasing） 如果影像中細節變化的頻率大於1/2的取樣頻 率（Fi＞1/2Fs），則會產生莫瑞圖形（Moiré pattern），即被攝物中的高頻細節會呈現變形 的低頻影像。 為解決此問題，通常用光學低通濾光鏡 （optical low pass fi lter）間接將高頻空間頻率濾。 數位相機的影像感測器之後側是數位訊號處理器，其功能方塊圖（function block diagram），如圖4-6所示。 數位相機鏡頭、光學低通濾光鏡、紅外阻絕濾光片與影像感測元件的組成結構，如圖4-5所示： 4. 內插法與偽色（interpolation and false color） 彩色濾光片陣列的設計，使得每一像素點的 原始數值只代表其覆蓋的濾光片之顏色，為 求得此像素點之其他二色，通常用周圍其他 顏色的數個像素點的數值，以內插法來計算。 5. 色調校正（tone correction） 拍攝灰階依序變化的色塊圖，理論上每一灰 階色塊的紅、綠、藍三色輸出訊號數值應相 等，以符合灰色的定義，如果此三數值在某 些灰階不同，表示此三色的色調變化不吻合， 而將呈現顏色偏差。 6. 自動白平衡（auto white balance） 自動白平衡的設計即為運用演算法將光源的 色溫做一估算，再增強藍色或紅色的數值， 以平衡顏色的偏差。 7. 色彩修正（color correction） 色彩修正係用軟體計算法對色彩加以修正， 儘量減少誤差。通常用一組標準色票，將其 紅、綠、藍數值與數位相機拍攝的數值比對， 用回歸法求取最小之平均誤差。 8. 影像邊緣強化（edge enhancement）及影像壓 縮（compression） 通常將紅、綠、藍三色分別計算或轉換為其他 色度座標之三分量，如影像壓縮之YUV方式， 加以計算。 噴墨式印表機 噴墨式印表機的構造與工作原理如圖4-7所示： 半色調的方法是在印刷或顯示時，利用色點（例如：黑點）在單位面積內利用密度的差異，而呈現多重灰階的層次效果。 圖4-8為一半色調像素點矩陣之範例： 圖中的影像檔案在電腦中將解析度轉換為印表機的解析度，然後將彩色影像的色彩，轉換為青色、洋紅色、黃色與黑色的補色系統之色度空間座標