Computação Gráfica Imagem: Luz e Cor www.dca.ufrn.br/~lmarcos/courses/compgraf

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  • Iluminao Sensores em cmeras Entendendo a luz Como os seres humanos percebem a luz Representando cores no computador: espaos de cores
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  • Entendendo a luz
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  • Sensores em cmeras 3 sensores CCD - charge coupled device Sensveis vermelho, verde e azul Mede intensidade de cada cor e transforma energia luminosa em voltagem que pode ser posteriormente discretizada por algum conversor analgico-digital
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  • Sensores em cmeras Analgico: gera um sinal analgico na sada, codificado, para que a imagem possa ser reconstruda ao ser percebida em algum aparelho (vdeo cassete) ou placa de aquisio - NTSC, PALM, SECAN, PAL Digital: converte imediatamente a energia luminosa percebida por cada sensor (CCD) em vrios nveis ou valores digitais (geralmente, 256 para cada cor).
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  • Entendendo a luz Luz como photons (partculas sem massa) Luz como onda (eletromagnetismo)
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  • Comprimento de onda Frequencia
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  • Luz Energia da onda: c = velocidade da luz h = constante de Planck eV = (eletron volts, ergs) = unidades de energia; h = 4.135 x 10-15 eV-sec = 6.625 x 10-27 erg-sec
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  • Aspectos fsicos da luz e da cor Luz irradiao eletro-magntica Diferentes cores correspondem a diferentes comprimentos de onda Intensidade de cada comprimento de onda especificada pela amplitude da onda Freqncia f=2 / Comprimento de onda grande = baixa freqncia Comprimento de onda curto = alta freqncia
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  • Aspectos fsicos da luz e da cor No confundir com comprimento de onda e espectro em processamento de imagem Em PI, referem-se aos valores espaciais do sinal Em formao de imagem, referem-se s propriedades fsicas da luz Idealmente, toda imagem deve ter um espectro completo em todos os pxels
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  • Intervalos aproximados Violeta380-440 m (mili-micron ou nano- metro) Azul 440-490 Verde490-565 Amarelo565-590 Laranja590-630 Vermelho630-700
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  • - Olhos humanos respondem luz visvel - Pequena poro do espectro entre infra-vermelho e violeta - Cor definida pelo espectro de emisso da fonte de luz - Plotagem da amplitude x comprimento de onda:
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  • Cor: o que est l e o que vemos Som parecido com isso, nossos ouvidos fazem uma anlise do espectro de modo que ouvimos prximo do que ocorre fisicamente. Percepo de cor bem diferente, problema que no temos largura de banda para suportar o processamento.
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  • Seu amigo o fton Percebemos radiao eletro-magntica com entre 400 e 700 nm um acidente da natureza: Atmosfera deixa passar muita luz neste range energia mais alta que infra-vermelho (quente) e nosso corpo no rejeita ela. Mesmas razes porque plantas so verdes
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  • Seu amigo o fton Pode mudar range mudando pigmentos visuais: imagens digitais, produzidas em computadores(CG), provavelmente parecem incorretas para os animais Poderia-se fazer CG com ondas rdio, raios gama ou mesmo ondas de som Propriedades de cor dos objetos mudariam Refrao depende do comprimento de onda
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  • Viso e crebro so um s Retina parte do Sistema Nervoso Central 2 milhes de fibras nervosas saem da retina para o LGN, 10 milhes do LGN para o crebro Conexo no crebro o Cortex Visual Primrio ou V1, na parte posterior. Hiptese: V1 um buffer para processamento posterior
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  • Processamento visual Movimento sacdico Retina acumula imagem LGN abre conexo, imagem acessa V1 Resto do crebro acessa informao Outro ponto de interesse gerado (paralelo) Sacdico ocorre novament (80 a 250 ms) (Tudo automtico, controle parcial)
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  • Modelos de cor (espaos) Nosso sistema em limitado (o que bom) Evitamos calcular e reproduzir cor no espectro completo (usamos 3 canais de cor) TV seria mais complexa se percebssemos full. Transmisso com larguras de banda maiores Monitor com tcnicas mais complexas Viso computacional em tempo real quase possvel Qualquer de VC requer apenas 3 valores Vrios espaos de cor (transformaes 3x3)
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  • Espaos de cor Espectro Qualquer radiao (visvel ou no) descrita Geralmente desnecessrio e impraticvel Combinao linear RGB Conveniente para monitores No muito intuitivo
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  • Espaos de cor HSV Espao de cor intuitivo, Hue (que cor , tom), Saturation (quanto de cor tem), Value (quo brilhante, ou intensidade da cor) - HSI H cclico, portanto transformao no linear do RBG CIE XYZ Transformao linear do RGB, cientistas da cor Sistemas com 4 amostras do espectro tm melhor performance, mas 3 sufciente
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  • RGB 1=700 m (Red) 2=546 m (Green) 3=435.8 m (Blue) ( ) = (R( ), G( ), B( ))
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  • XYZ
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  • Sistemas complementares (CMY) Ideal para impressoras Subtrai do branco (processo subtrativo) Ciano = verde+azul => elimina vermelho Magenta=azul+vermelho => elimina verde Amarelo=vermelho+verde => elimina azul
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  • Primrias aditivas Trabalhando com luz: primrias aditivas Componentes RGB so adicionados pela propriedade de superposio do eletro- magnetismo Conceitualmente: comea com preto, adiciona luz RGB
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  • Primrias subtrativas Trabalhando com pigmentos: primrias subtrativas Tipicamente (CMYK): ciano, magenta, amarela, preta Conceitualmente: comea com branco, pigmentos filtram (retiram) a luz Pigmentos retiram as partes do espectro Converso de monitor para impressora um problema interessante (interao de modo no linear) Cartucho preto (k) garanti preto com qualidade