Espacios de Color ITU + DCI + HDR (PDF)

Espacios de Color ITU + DCI + HDR PATE 1. Principios de Color Álvaro Ortiz Roberto Tejero Índice PARTE 1 PARTE 2 Luz y Color Recomendaciones y Espacios de Color Espacio de color...

Espacios de Color ITU + DCI + HDR PATE 1. Principios de Color Álvaro Ortiz Roberto Tejero Índice PARTE 1 PARTE 2 Luz y Color Recomendaciones y Espacios de Color Espacio de color Profundidad de bits Parámetros del color Submuestreo de Crominancia Gamma 3D-LUT Diagramas de Cromaticidad Rango Dinámico Gamut Temperatura de Color PARTE 3 HDR Digital Cinema Initiatives - DCI  Luz y Color Espacio de color Parámetros del color Gamma Diagramas de Cromaticidad Gamut Temperatura de Color La Luz La luz es un tipo de onda (una onda electromagnética) generada por la fuente de luz, que estimula la retina del ojo para que podamos verla. Esta radiación electromagnética u onda de luz tiene unas determinadas características como la amplitud, que determina el nivel de luminancia y su frecuencia, que determina qué color vemos. Fuente: https://niixer.com/index.php/2021/09/21/el-fenomeno-de-la-luz-y-la-optica/  ¿Qué es el color? El ojo humano puede captar una pequeña fracción del espectro electromagnético. Generalmente, tiene una respuesta típica a longitudes de onda de 380 a 750 nm. La luz blanca es en realidad la suma de todas las longitudes de onda. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_visible  Colores Aditivos: RGB Consiste en sobre el negro, añadir luces de tres colores primarios: Rojo Verde Azul Las cámaras, televisiones, teléfonos o monitores usan el modelo aditivo. En los dispositivos digitales, un elemento rojo, verde o azul se activa mediante una carga eléctrica que hace que brillen. Estos elementos se denominan subpíxeles. Fuente: https://pavilion.dinfos.edu/Article/Article/2355687/additive-subtractive-color-models/  Colores Sustractivos: CMYK Sobre un fondo blanco, añade pigmentos que producen la reflexión de la luz. Siendo los colores sustractivos: Cian Magenta Amarillo Negro (denominado K color para conseguir el negro puro) Se emplea en impresión, donde se distribuyen pigmentos de los tintes mediante pequeños puntos. Fuente: https://pavilion.dinfos.edu/Article/Article/2355687/additive-subtractive-color-models/  Comparación modelos de color RGB CMYK Fuente: https://n9.cl/mctxr Teoría Tricromática La recepción de imágenes se realiza mediante células en la retina. Existen dos tipos de células: Bastones: Sensibles a la luminosidad. Conos: Sensibles al color. 130 millones de Bastones y 7 millones de Conos. Tres tipos de células Cono, cada una sensible a una longitud de onda: Rojo (Conos L – Long waveleght) Verde (Conos M – Medium waveleght) Azul (Conos S – Sort waveleght) La respuesta del color azul es 1/20 la respuesta de los otros colores. Fuente: http://www.gusgsm.com/que_es_la_teoria_tricromica  Luz y Color Espacio de color Parámetros del color Gamma Diagramas de Cromaticidad Gamut Temperatura de Color Espacio de Color Es la representación de todos los colores que los seres humanos son capaces de ver. Se basa en un modelo matemático para la representación, lo que facilita la especificación de colores de forma normalizada y aceptada genéricamente. Generalmente se basa en vectores, pudiendo existir espacios de varias dimensiones. Una dimensión: Escala de grises. Tres dimensiones: RGB, HSV, YCbCr, YUV, etc. Cuatro dimensiones: CMYK. Un espacio de color es un sistema de coordenadas (generalmente tridimensional) donde un color queda representado por un único punto. Modelo RGB Utiliza los tres colores primarios para generar el resto de los colores. Basado en coordenadas cartesianas, la figura representa un tetraedro normalizado. Cada color es un único punto. Está expresado mediante la coordenada de cada color primario: Rojo, Verde y Azul. Blanco y negro son los vértices opuestos, la línea que los une es la escala de grises. Fuente: https://www.pngitem.com/middle/ThRhwmb_rgb-color-model-cube-hd-png-download/ Definición de espacio de color RGB Un espacio de color en colores primarios debe definir: La cromaticidad en colores primarios. La cromaticidad del punto de blanco. Las funciones de transferencia o GAMMA. Utilizando un sistema de 8 bits por color, obtenemos 256 valores por cada color primario, obteniendo un total de 16.777.216 colores. Para un sistema de 10 bits por color, son 1024 valores por color primario, esto permite llegar hasta los 1.073.741.824 colores. Fuente: https://biblus.us.es/bibing/proyectos/abreproy/11875/fichero/Proyecto+Fin+de+Carrera%252F3.Espacios+de+color.pdf Modelo YIQ. Definición Definido para NTSC, estándar para Norte América y Japón principalmente. Cuenta con las siguientes componentes: Y. Indica la intensidad o luminancia. I. Fase. Cambios de color Naranja-Azul. Q. Cuadratura. Cambios de color Púrpura-Verde. Tiene como ventaja permitir la compatibilidad con los estándares de blanco y negro. Ecuaciones de RGB a YIQ Ecuaciones de YIQ a RGB  Modelo YIQ. Definición Imagen Original o final Y I Q Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/YIQ Modelo YUV. Definición Definido para PAL en Europa y SECAM en Francia, Rusia y oriente. Cuenta con las siguientes componentes: Y. Indica la intensidad o luminancia. U. Crominancia diferencia Azul menos luminancia. V. Crominancia diferencia Rojo menos luminancia. Compatible con señal en Blanco y Negro. Al igual que YIQ, permite la compresión de color. Ecuaciones de RGB a Y'UV Ecuaciones de Y'UV a RGB  Modelo YIQ. Definición Imagen Original o final Y U V Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/YIQ  Modelo YCBCR e YPBPR Para fotografía y vídeo. YPbPr se emplea para sistemas analógicos, mientras YCbCr para digitales. Están basados en YUV, siendo también un sistema basado en luminancia y dos diferencias de crominancia: Azul y Rojo. Reduce el espacio de almacenamiento y transmisión de información. Mejora de la eficiencia del sistema al tratar la luminancia por separado. Reduce la cantidad de errores. Fuente: https://learn.microsoft.com/es-es/windows/win32/wic/jpeg-ycbcr-support Modelo HSV o HSB Matiz (Hue), Saturación y Valor (Value). También denominado Brillo (Brightness). El valor o brillo es la vertical. El matiz (color) es el ángulo de la circunferencia. La saturación o cantidad de matiz es la distancia desde el centro de la circunferencia. Fuente https://migsar.wordpress.com/tag/espacio-perceptualmente-uniforme/  Luz y Color Espacio de color Parámetros del color Gamma Diagramas de Cromaticidad Gamut Temperatura de Color Matiz o Tono (HUE) Coloquialmente denominado Color. Es la longitud de onda dominante del color. Matiz es la variación o gradación de un color (o tono) según se mezcla con otros color sin perder el nombre del mismo (el carácter dominante). Tono hace referencia a la intensidad del color, por tanto iría más asociado con la mezcla del valor y la saturación. En modelo HSV (HSB) o HSL se determina mediante el ángulo, siendo el tono el perímetro de la circunferencia. 0º → Rojo 120º → Verde 240º → Azul Fuente https://developer.mozilla.org/en-US/blog/learn-css-hues-colors-hsl/ Saturación (Saturation) Es el grado de pureza de un color, es la propiedad que define la intensidad del mismo. Es una medida inversamente proporcional a la cantidad de blanco que posee ese color. La saturación de un color se modifica de 4 formas: Añadiendo blanco. Añadiendo negro. Añadiendo gris. Añadiendo su color complementario. En el sistema HSV, los valores posibles van del 0 al 100%, representando la distancia al eje de brillo negro-blanco. Cuanto menor sea la saturación de un color, mayor tonalidad grisácea habrá y más decolorado estará. matiz 100% puro 75% de saturación saturación media 25% de saturación 0 de saturación Luminosidad (Brightness) Denominada también brillo o valor. Es la proporción de niveles de blanco o negro que contiene un color. Representa la escala de grises (del negro al blanco). Son una mezcla del mismo valor de componentes primarias RGB. Suele medirse como porcentaje. 0% = negro. 100% = blanco. En el sistema HSV, la luminosidad se denomina Value y se representa por el eje vertical. En el caso de un valor del 100%, se obtendría desde el blanco hasta un color puro, dependiendo del valor de saturación. Luminosidad (Brightness) Luminosidad (Valor) Saturación  Luz y Color Espacio de color Parámetros del color Gamma Diagramas de Cromaticidad Gamut Temperatura de Color Gamma El ojo humano es más sensible a los cambios en tonos oscuros. La percepción no lineal del ojo es diferente que la de la cámara. Esto puede causar distorsión en el color. Para equilibrar dicha desproporción se emplea la corrección Gamma. Esto permite maximizar el ancho de banda sobre zonas más sensibles. Ejemplo, en entornos muy luminosos, el sensor de la cámara captará la imagen de forma lineal, pero la representación para el ojo resultará en una escena demasiado brillante y/o descolorida. Fuente https://www.viewsonic.com/es/colorpro/articles/detail/accurate-gamma_128 Corrección Gamma Para reproducir en los monitores la señal de forma correcta para el ojo humano, es necesaria la corrección gamma. Generalmente se emplea el valor 2.2 como el más equilibrado o neutro. Dependerá de si se ha empleado un tipo de codificación, el método de captación o el efecto deseado que se quiera dar a la imagen reproducida. Los monitores profesionales permiten seleccionar entre un rango de gammas para su corrección. Fuente https://www.viewsonic.com/es/colorpro/articles/detail/accurate-gamma_128 Corrección Gamma, Ejemplo 1 Gamma 1 Gamma 2.2 Fuente https://www.benq.eu/es-es/knowledge-center/knowledge/gamma-monitor.html Corrección Gamma, Ejemplo 2 Gamma 2.6 Gamma 2.2 Fuente https://www.benq.eu/es-es/knowledge-center/knowledge/gamma-monitor.html  Luz y Color Espacio de color Parámetros del color Gamma Diagramas de Cromaticidad Gamut Temperatura de Color Diagrama de Cromaticidad CIE 1931 Representación gráfica de los colores visibles por el ser humano. Diseñado por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE), en su congreso de Ginebra en 1931. Se basa en el concepto de descomponer el color en dos partes: Brillo o luminancia, que no se mide en el diagrama. Cromaticidad. CIE 1931 es una muestra de la cromaticidad de los colores. Muestra el Tono. Muestra la saturación. NO muestra la luminosidad. El negro no está representado en el diagrama. Uno de los primeros diagramas de color, actualmente en uso. Generación del CIE 1931 La obtención del diagrama de cromaticidad CIE xyY está basado en los valores Triestímulos: Y es la luminancia Z es casi igual al estímulo azul (Conos S) X mezcla de estímulos rojo y verde (Conos L y M) A partir de estos valores se genera el diagrama de cromaticidad en dos dimensiones x e y. Espacio de color CIE 1931 Los límites exteriores representan los colores puros, expresados en longitud de onda. Facilita la interpretación de los espacios de color al usarse dos dimensiones. Los blancos están en el centro del diagrama, por lo que indica los niveles de saturación más bajos o nulos. La línea inferior que conecta el azul con el rojo se llama "línea del púrpura" y está formada por los colores de la mezcla rojo/azul. Los colores representados en la imagen son el máximo que puede ser mostrado por un monitor o pantalla. Por lo que, si la pantalla no alcanza el espectro completo, reproducirá parte de los colores de forma incorrecta.  Espacio de color CIE 1931 El ojo no puede separar el contenido espectral, como sí puede el oído con el sonido. Un determinado color percibido se puede conseguir de muchas maneras diferentes. Fuente http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/vision/colper.html  Luz y Color Espacio de color Parámetros del color Gamma Diagramas de Cromaticidad Gamut Temperatura de Color Gamut La gama de color o gamut es el rango de colores que un dispositivo o sistema es capaz de captar, grabar o reproducir. Se representa por el área encerrada entre las tres coordenadas de colores primarios RGB. Permite la estandarización del espacio de color y su correcto uso para la captación y reproducción. Es necesario acceder a características especiales del dispositivo (datasheet). Gamut Extracto de una hoja de datos (datasheet) de una pantalla. Gamut Comparativa Existen distintos rangos o espacios de color. Cada uno de ellos tiene un uso y cubre una necesidad color. Algunos de ellos son: Rec. 709 EBU SMPTE-C (NTSC) SRGB Adobe RGB Rec. 2020  Coordenadas de Gamut Rojo Verde Azul Blanco x y x y x y x y Rec. 709 0,640 0,330 0,300 0,600 0,150 0,060 0,31271 0,32902 sRGB 0,640 0,330 0,300 0,600 0,150 0,060 0,31271 0,32902 NTSC 0,63 0,33 0,21 0,71 0,14 0,08 0,31 0,316 SMPTE-C 0,63 0,34 0,310 0,595 0,155 0,07 0,3127 0,3290 EBU 0,640 0,330 0,290 0,600 0,150 0,060 0,31271 0,32902 Adobe RGB 0,640 0,330 0,210 0,710 0,150 0,060 0,3127 0,3290 DCI-P3 D65 0,680 0,320 0,265 0,690 0,150 0,060 0,31271 0,32902 Rec. 2020 0,708 0,292 0,170 0,797 0,131 0,046 0,31271 0,32902  Luz y Color Espacio de color Parámetros del color Gamma Diagramas de Cromaticidad Gamut Temperatura de Color Temperatura de Color El cerebro humano percibe la temperatura según el color: Hielo es frío (tonos azulados) Fuego es cálido (tonos anaranjados - rojizos) Esta percepción no es válida siempre (aunque se aplique en producción). La temperatura de color compara el color o tono mediante la luz emitida por un cuerpo oscuro a una determinada Temperatura. Por tanto, a mayor temperatura la luz tiende a ser más azulada. La Temperatura se expresa en Kelvin (K). 0 K – 273,15 = -273,15 ºC Temperatura de Color Algunos ejemplos de temperatura de color son: Temperatura Fuente 1700 K Cerilla, lámpara de sodio de baja presión (LPS/SOX) 1850 K Vela, anochecer, amanecer 2400 K Bombilla incandescente normal 2550 K Bombilla incandescente blanca suave 2700 K Lámparas fluorescentes y LED 3000 K Warm white compact fluorescent and LED lamps 3200 K Lámparas de estudio 3350 K Lampara alógena de estudio 5000 K Luz de día despejado 5500–6000 K Luz al mediodía (día despejado), flash electrónico 6200 K Luz de Xenon 6500 K Día nublado 6500–9500 K Pantallas LCD, OLED y CRT 15,000–27,000 K Cielo muy nublado, día azul sin sol Temperatura del Blanco Se estandariza la temperatura de color del blanco a 6500 K. Estándar D65 a 6504 K. La mayoría de los dispositivos de captación y reproducción usan D65. Es posible ajustar otras temperaturas. Locus: Lugar geométrico. Balance de Blancos Selección del blanco adecuado. Ajuste en la captura, generalmente mediante carta blanca. Ajuste en producción y post-producción. Selección de la temperatura de color adecuada en monitores.  Temperatura de Color en dispositivos Cámara Fuente: https://antongorlin.com/blog/white-balance-explained/ Monitor  Temperatura de color creativa No siempre la temperatura de color se ajusta a la escena real. Jugando con las temperaturas de color se pueden conseguir efectos sobre la percepción de la temperatura de la escena. Temperatura de color baja: 1500 K a 2500 K. Tonos más rojizos. Sensación de calor, desierto o atardecer. Temperatura de color alta: > 7500 K. Sensación de frío. Fuente: https://www.dzoom.org.es/la-temperatura-del-color/