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Tema 12Tema 12: Reproducción digital del color

12 - 1

Reproducción digitaldel color


12 - 2

• Principios de gestión del color• El perfil ICC• Algoritmos CLUT• Dispositivos de captura• Dispositivos de visualización• Dispositivos de impresión

Sumario


12 - 3

• Cadena completa de reproducción del color de una imagen– Origen: escena real o simulada por ordenador (vectorial, etc)– Sistemas de captura:

• cámara fotográfica, escáner, cámara digital, videocámara– Almacenamiento: RAW, TIFF, JPEG, GIF, etc– Sistemas de visualización:

• monitor CRT, pantalla LCD, OLEDs, – Sistemas de edición:

• Impresión, vídeo, internet, red local, etc– Sistemas de impresión:

• Electrofotográfico (láser), chorro de tinta, sublimación, offset

Principios de gestión del color


12 - 4

• Inconsistencia de color entre dispositivos de captura:

ESCENACOMÚN

ENTRADA:CIE-XYZ R’’G’’B’’

RGB

R’G’B’



12 - 5


• Inconsistencia de color entre dispositivos de visualización:

CODIFICACIÓNCOMÚN

ENTRADA:RGB digital

CIE-XYZ

CIE-X’Y’Z’


12 - 6

• Inconsistencia de color entre dispositivos de impresión:


CODIFICACIÓNCOMÚN

ENTRADA:CMYK digital

CIE-XYZ

CIE-X’Y’Z’

CIE-X’’Y’’Z’’


12 - 7


• Monitor RGB vs. impresora CMYK


12 - 8


• Espacio del color independiente del dispositivo:

M x N

M + N


12 - 9


• Caracterización vs. Calibración de un dispositivo:– Calibración: ajuste de los parámetros del modelo de caracterización

TRANSFORMACIÓN:

MODELO - COLOR

INTERPOLACIÓN

ENTRADA:RGB

CMYK

SALIDA:CIE - XYZ


12 - 10

El perfil ICC• ICC = International Color Consortium: http://www.color.org • Fundadores en 1993:

– Adobe, Agfa, Apple, Kodak, FOGRA, Microsoft, Silicon y Sun– Actualmente: + de 70 miembros

• Motivación y Objetivo:– Crear, promover y fomentar la evolución de manera abierta o neutral de

plataformas, aplicaciones informáticas y otros sistemas que manejen el color en formato digital

• ICC promueve un formato de intercambio digital de color:– Origen: Apple ColorSync 2.0– Versión actual: ICC.1:2004-10 (versión 4.2.0.0)

http://www.color.org/�


12 - 11

El perfil ICC • Estructura:

– Perfiles (fabricantes)– Módulo de gestión del color (CMM)– Software– Sistema operativo


12 - 12

El perfil ICC• El espacio de color PCS:

– Artes Gráficas (ISO 3664 P2)• CIE - XYZ, CIE - L*a*b*• Configuración 45/0 (0/45)• Iluminante D50• Fondo neutro (20 %)• Iluminación = 500 lx

Dispositivode entrada

Dispositivode salida

PCS

Dispositivode visualización


12 - 13

El perfil ICC

• Métodos de proyección de la gama de colores:

• Colorimétrico relativo:– el punto blanco del medio actual se proyecta sobre el punto blanco del medio de

referencia. El resto de colores se proyectan en concordancia.

• Colorimétrico absoluto:– El punto blanco del iluminante se proyecta sobre el iluminante de referencia. El

resto de colores se proyectan en concordancia.


12 - 14

El perfil ICC

• Métodos de proyección de la gama de colores:

• Perceptual (del vendedor): para imágenes– la gama completa de colores se comprime o expande para llenar la gama del

espacio de destino. El balance de grises se preserva a costa de perder exactitud colorimétrica.

• Saturación (del vendedor): para esquemas o figuras– la saturación de los píxels de la imagen se preserva, a expensas quizás de la

exactitud del tono y la claridad.


12 - 15

El perfil ICC

• Enlaces de interés:

– ICC: http://www.color.org– Windows y Gestión del Color: ICM 2.0

• http://www.microsoft.com/whdc/device/display/color/default.mspx– Erasmus Mundus - CIMET:

• http://www.master-erasmusmundus-color.eu/– Gestión del color desde AIDO:

• http://www.gestiondecolor.com/articulos-tecnicos– CIE y Tecnología del Color:

• http://www.colour.org/info/TCs.htm

http://www.color.org/�

http://www.microsoft.com/whdc/device/display/color/default.mspx�

http://www.master-erasmusmundus-color.eu/�

http://www.gestiondecolor.com/articulos-tecnicos�

http://www.colour.org/info/TCs.htm�


12 - 16

Introducción

• Transformaciones genéricas de color:– Modelo de mezclas de colores: analítico e invertible

• Aditivo (RGB) vs. Sustractivo (CMYK)– Algoritmos de interpolación multidimensional (CLUT): no invertible

• 3-D → 4-D, o viceversa: XYZ / L*a*b* ↔ CMYK, RGB ↔ XYZ / L*a*b*, etc

TRANSFORMACIÓN:

MODELO - COLOR

INTERPOLACIÓN

ENTRADA:RGB

CMYK

SALIDA:CIE - XYZ


12 - 17

Introducción

• Tipos de transformaciones de color en el perfil ICC:

Modelo: Matriz + TRCCLUT: más usual

ENTRADA

Modelo: Matriz + TRCCLUT: raro

VISUALIZACIÓN

Modelo: NoCLUT: Sí

SALIDA


12 - 18

Introducción

• Elementos imprescindibles para la caracterización:

Cartade colores

Dispositivo:RGB, CMYK

Instrumento demedida del color:

CIE - XYZ, CIE - L*a*b*

Software:ProfileMaker

Perfil ICC


12 - 19

Algoritmos CLUT

• Interpolación lineal 3 - D:– Espaciado uniforme en el espacio de entrada

y

x

z

p2(x1,y0,z0)

p6(x1,y0,z1)

p3(x1,y1,z0)

p1(x0,y0,z0)

p8(x1,y1,z1)

p4(x0,y1,z0)

p5(x0,y0,z1)p7(x0,y1,z1)

p(x,y,z)


12 - 20

Algoritmos CLUT

• Interpolación lineal 3 - D: sRGB (impresión) → L*a*b*

Muestreo de sRGB: 6x6x6 (216 colores)

R G B

0 0 0

51 51 51

102 102 102

153 153 153

204 204 204

255 255 255


12 - 21

Algoritmos CLUT

• Interpolación lineal 3 - D: Extracción de un color “p”– Si p ≡ [Rp , Gp , Bp] cualesquiera → ¿ [L*p , a*p , b*p] ?

– Datos conocidos: celda de interpolación trilineal• p1 ≡ [R0 , G0 , B0] , [L*1 , a*1 , b*1] • p2 ≡ [R1 , G0 , B0] , [L*2 , a*2 , b*2]• p3 ≡ [R1 , G1 , B0] , [L*3 , a*3 , b*3]• p4 ≡ [R0 , G1 , B0] , [L*0 , a*4 , b*4]• p5≡ [R0 , G0 , B1] , [L*5, a*5 , b*5]• p6 ≡ [R1 , G0 , B1] , [L*6 , a*6 , b*6]• p7 ≡ [R0 , G1 , B1] , [L*7 , a*7 , b*7]• p8 ≡ [R1 , G1 , B1] , [L*8 , a*8 , b*8]


12 - 22

Algoritmos CLUT

• Interpolación lineal 3 - D: Extracción de un color “p”

i*

8

1iip

*

i*

8

1iip

*

i*

8

1iip

*

bwb

awa

LwL

∑

∑

∑

=

=

=

=

=

=( )( )( )

( )( )( )

( ) ( )( )( )

( )( )

01

0pB

01

0pG

01

0pR

BGR8

BGR7

BGR6

BGR5

BGR4

BGR3

BGR2

BGR1

BBBB

q

GGGG

q

RRRR

q

y

qqqwqqq1wqq1qw

qq1q1wq1qq1w

q1qqwq1q1qw

q1q1q1w

−−

=

−−

=

−−

=

=−=

−=−−=

−−=−=

−−=−−−=


12 - 23

Algoritmos CLUT

• Regresión polinómica (no lineal) multidimensional:– Espaciado no uniforme en el espacio de entrada


12 - 24

Algoritmos CLUT

• Regresión polinómica (no lineal) multidimensional:– L*a*b* → sRGB de la carta de colores IEC 61966 7-1 Ed.1: 2001

3320

3319

3318317

2316

2315

2314

2313

2312

2311

2103

239

23837363534333231

3220

3219

3218217

2216

2215

2214

2213

2212

2211

2102

229

22827262524232221

3120

3119

3118117

2116

2115

2114

2113

2112

2111

2101

219

21817161514131211

bmamLmLabmabm

LbmbamLambLmaLmbmamLmabmLbmLambmamLmmB

bmamLmLabmabm

LbmbamLambLmaLmbmamLmabmLbmLambmamLmmG

bmamLmtLabmabm

LbmbamLambLmaLmbmamLmabmLbmLambmamLmmR

++++

+++++++

++++++++=

++++

+++++++

++++++++=

++++

+++++++

++++++++=

¿mij?


12 - 25

Algoritmos CLUT

• Regresión polinómica (no lineal) multidimensional:

=

=

216216216

111

3216

3216

3216216216216216216216216

31

31

311111111

BGR

BGRy

baLbLaLbaL1

baLbLaLbaL1donde

D

V

[ ] ( )[ ]tt1t

20x3ijm DVVVM ⋅⋅==−


12 - 26

Dispositivos de captura

• Esquema de obtención del perfil vía CLUTs:

ProfileMaker

Regresiónpolinómica

multidimensional

L*a*b*

RGB


12 - 27


• Modelo de caracterización colorimétrica:– Diseño de las sensibilidades espectrales:

Longitud de onda (nm)400 500 600 700

Sens

ibili

dad

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

SENSORBIRUVB

SENSORGIRUVG

SENSORRIRUVR

ssssss

⋅τ⋅τ⋅τ∝

⋅τ⋅τ⋅τ∝

⋅τ⋅τ⋅τ∝


12 - 28

G

λ (nm)

Res

pues

ta

0

1Estímulo-Color

λ (nm)

S * ρ

0

1

Sensor G

λ (nm)

Sens

ibili

dad

0

1

B

λ (nm)

Res

pues

ta

0

1

R

λ (nm)

Res

pues

ta

0

1

Sensor R

λ (nm)

Sens

ibili

dad

0

1

Sensor B

λ (nm)

Sens

ibili

dad

0

1

Lámpara

λ (nm)

Pote

ncia

rela

tiva

S

0

1

Objeto

λ (nm)

Fact

or d

e re

flexi

ón ρ

0

1


• Modelo de caracterización colorimétrica: – Captura y codificación triestímulo de la luz:

EXPOSICIÓN-LUZ

NIV

EL D

IGIT

AL

Saturación

Ruido


12 - 29


• Modelo de caracterización colorimétrica:– Errores sistemáticos de reproducción:

CIE

-193

1 XY

ZEs

cáne

r RG

B

Longitud de onda (nm)400 500 600 700

Sens

ibili

dad

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

⋅=

BGR

ZYX

M

−=

7681.10056.00014.01116.02878.11253.03017.02040.00248.1

M


12 - 30


• Modelo de caracterización colorimétrica:– Curvas de balance de grises ≡ TRC del perfil ICC

Luminancia Y (%)

Niv

el D

igita

l ND

OECFs)Y(OECFND)Y(OECFND)Y(OECFND

BB

GG

RR

=

=

=

( )( )( )

⋅=

−

−

−

B1

B

G1

G

R1

R

NDOECFNDOECFNDOECF

ZYX

M


12 - 31

Primarios RGB y Wen monitor CRT

Longitud de onda λ (nm)400 500 600 700

Rad

ianc

ia L

e (m

W/s

r·m2 )

0

2

4

6

Dispositivos de visualización

• Emisión de los primarios RGB y del blanco W:

BGRW

BGRC

++=

++= BGRB

GR

WC


12 - 32

Diagrama cromático CIE-xy

W

B

G

R

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

coordenada x

coor

dena

da y


• Medida de los primarios RGB y del blanco W:

R ≡ [1,0,0]

G ≡ [0,1,0]

B ≡ [0,0,1]

W ≡ [1,1,1]

x y Lmáx

R

G

B

W


12 - 33

Nivel Digital Relativo (NDR)0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Lum

inan

cia

rela

tiva

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0


• Curvas de balance de grises ≡ TRC del perfil ICC:

Rampa de colores primarios


12 - 34

Nivel Digital Relativo (NDR)0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Lum

inan

cia

rela

tiva

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0


• Curvas de balance de grises ≡ TRC del perfil ICC:– Modelo GOG de calibración (g = contraste, o = brillo)

( )

12NDNDR

1og

oNDRgL

LC

B,G,Rk

bitsk

k

kk

kkkkmax

kk

−=

=+

+⋅=

≡

=

γ

g o γ

R

G

B


12 - 35


• Modelo de caracterización colorimétrica:

[ ]( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

⋅

=

⋅=

≡=

⋅=

⋅=

→

−→→

→→

BGR

ZZZYYYXXX

BGR

ZYX

B,G,RC,

ZYX

BGR

,BGR

ZYX

XYZRGB

k1

XYZRGBRGBXYZ

RGBXYZXYZRGB

BGRBGRBGR

M

MM

MM


12 - 36


• Modelo de caracterización colorimétrica:

( )

( )

( )

+⋅

+⋅

+⋅

⋅

=

γ

γ

γ

B

G

R

BBB

GGG

RRR

BB

BG

G

GR

R

R

BGR

BB

BG

G

GR

R

R

oNDRg

oNDRg

oNDRg

LyxL

yxL

yz

LLL

LyxL

yxL

yx

ZYX


12 - 37


• Modelo de caracterización colorimétrica:– Ejemplo directo: NDRGB → XYZ

( )( )( )

+⋅+⋅+⋅

⋅

=

313.3B

388.5G

828.14R

192.0NDR808.0377.0NDR623.0734.0NDR266.0

09.11011.1656.859.1934.7753.3686.2227.4314.66

ZYX

=

=

⇒

=

⇒

=

⇒

=

0097.11

9913.0

mcd

76.13446.13330.132

ZYX

111

BGR

111

NDRNDRNDR

636363

NDNDND

2

B

G

R

B

G

R


12 - 38


• Modelo de caracterización colorimétrica:– Ejemplo directo: XYZ → NDRGB

W Yblanco al relativos XYZ,ZYX

2619.12481.00265.01641.05296.23758.13292.05691.19271.2

BGR

⋅

−−−−−−

=

=

⇒

=

⇒

=

⇒

=

=

475052

NDNDND

745.0789.0821.0

NDRNDRNDR

466.0467.0486.0

BGR

4721.04721.04721.0

mcd

636363

ZYX

B

G

R

B

G

R

2

( ) B,G,RC,g

oC12ND kk

k1

kbitsk

k

≡−

−=γ


12 - 39


• Conversión entre RGB - monitor 1 y RGB - monitor 2:

CIE-XYZ

CIE-XYZ

R1G1B1 digital

R2G2B2 digital?


12 - 40


• Conversión del RGB - monitor a sRGB:

[ ]12

NDNDR,oNDRgC,BGR

MZYX

bitsk

kkkkkXYZRGB

monitorW

k

−=+⋅=

⋅=

γ

→

−

65DsRGBmonitorW65DZYX

BGR

ZYX

ZYX

(sRGB) D65 iluminantemonitor- WSi

⋅=

⇒

⋅=

⇒≠

→

−

sRGBXYZadapt MM

(BFD) cromática Adaptación

( )( ) ( )

⋅−→−⋅=→>

⋅−=→⋅=→≤⇒

kbits

k4.2

1kkk

kbits

kkkk

NDR12ND055.0C055.1NDR0031308.0CsiNDR12NDC92.12NDR0031308.0Csi


12 - 41


• Conversión del RGB - monitor a sRGB:

⋅

−−

−=

⋅=

⋅

⋅=

⋅=

⇒≠

−

−

ZYX

0296.10685.00389.00367.07135.17502.01614.02664.08951.0

ZYX

SML

SS00

0MM0

00LL

,ZYX

ZYX

(sRGB) D65 iluminantemonitor- Wteposiblemen Como

W

65D

W

65D

W

65D

1

monitorW65D

BFD

BFDBFDadaptadapt

M

MMMM

(BFD) cromática Adaptación


12 - 42

Dispositivos de impresión

• Esquema de obtención del perfil vía CLUTs:

ProfileMaker

CMYK → L*a*b*:Interpolación 4-D

L*a*b* → CMYK:Regresiónpolinómica

multidimensional

L*a*b*

CMYK


12 - 43

Dispositivos de impresión

• Según modelos de mezcla de impresión tramada:

ProfileMaker

Yule-Nielsen+

n-NeugebauerXYZ

CMYK

¿para cuándo?


12 - 44

Y eso es todo, muchas gracias

[email protected]

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