 |
Τεχνολογίες Εικόνας:
Καλύτερα να Μασάς, παρά να Μιλάς... |
Εισαγωγή
Το
Φως, τα Χρώματα και το Μάτι
Ο Δείκτης Αντίθεσης και η
Οξύτητα σε μια προβαλλόμενη εικόνα
Τί είναι τελικώς η διόρθωση Gamma;
Εγχρωμη εικόνα: Πειράματα, Μοντέλα, Το Διάγραμμα CIE και το
Gamut
Βίντεο: Περί Χρονικού και Χωρικού
Δειγματισμού
Η Σαρωση και ο
Συγχρονισμός των σημάτων Βίντεο
Ti είναι η Ανάλυση; Σήματα Χρωματοδιαφορών και το Ψηφιακό
Βίντεο
Φωτεινότητα, Αντίθεση και άλλες
ιστορίες... (δηλαδή, πάλι Φωτεινότητα και
Αντίθεση!)
Για περισσότερο
διάβασμα... |
|
|
| Το
Φως, τα Χρώματα και το Μάτι |
Θα
το έχετε ακούσει σίγουρα: "Φως" ονομάζουμε μια συγκεκριμένη
περιοχή του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας,
στο οποίο τυχαίνει τα μάτια μας να είναι ευαίσθητα. Αν οι
ραδιοφωνικοί μας δέκτες είχαν ταλαντωτές που έφθαναν μέχρι τα
750.000.000.000.000Ηz (αντί των 108.000.000Hz) θα μπορούσαμε μια
χαρά να "πιάσουμε" κόκκινο (και η ελεύθερη ραδιοφωνία θα είχε μια
τελείως διαφορετική έννοια...).
Αυτό που εμείς, ως ανώτερα
θηλαστικά, ονομάζουμε χρώμα στην πραγματικότητα είναι διαφορετικές
συχνότητες, οι οποίες, επειδή είναι τεράστιες, σπανίως
χρησιμοποιούνται στην πράξη. Προτιμούμε να χρησιμοποιούμε το
μήκος κύματος που αντιστοιχεί στις συχνότητες αυτές και
μάλιστα μια πολύ μικρή μονάδα, το νανόμετρο (1nm=0.000000001m). Oπως
όλα τα συστήματα που διαχειρίζονται σήματα που χαρακτηρίζονται από
συχνότητες, έτσι και το οπτικό σύστημα του ανθρώπου (οι οφθαλμοί, τα
νεύρα και το κομμάτι του εγκεφάλου που συμμετέχει στην όραση)
φαίνεται ότι διαθέτουν μια συγκεκριμένη απόκριση συχνότητας. Το
εύρος των συχνοτήτων που βλέπουμε το ονομάζουμε ορατή
περιοχή του φάσματος και βρίσκεται μεταξύ των 700nm και των
400nm. Τα όρια του φάσματος έχουν όνομα: Στα 700nm βρίσκεται το
κόκκινο και στα 400nm βρίσκεται το ιώδες, γι αυτό τις περιοχές έξω
από τα όρια αυτά, στις οποίες το μάτι δεν λειτουργεί, τις ονομάζουμε
υπέρυθρη και υπεριώδη αντιστοίχως. Η έκφραση των χρωμάτων με μήκη
κύματος και όχι με συχνότητες δημιουργεί ένα μικρό
πρόβλημα: Το χρώμα με την χαμηλότερη συχνότητα έχει το
μεγαλύτερο μήκος κύματος και γι' αυτό στα συνήθη διαγράμματα
βρίσκεται δεξιά. Εχουμε έτσι την ιδιόμορφη περίπτωση να ονομάζουμε
"κάτω του ερυθρού" κάτι που βρίσκεται δεξιότερα του -εντελώς
ασυνήθιστη σύμβαση στις μαθηματικές εκφράσεις η οποία δεν πρέπει να
αφήνετε να σας μπερδεύει.
Οπως θα περίμενε κανείς από ένα όργανο
που έχει αναπτυχθεί για επιβίωση (και όχι για
παρακολούθηση σινεμά) η απόκριση του ματιού δεν είναι καθόλου
επίπεδη. Εχει μια περιοχή μεγάλης ευαισθησίας γύρω από τα
555nm, μήκος κύματος που αντιστοιχεί σε ένα πράσινο χρώμα και η
ευαισθησία του πέφτει ταχύτατα έξω από αυτήν. Το ανθρώπινο μάτι
είναι ευαίσθητο κυρίως στην πληροφορία της φωτεινότητας και πολύ
λιγότερο στην πληροφορία του χρώματος (όταν σε κυνηγάει ο ρινόκερος
σπανίως ενδιαφέρεσαι για το hue του... Βασικώς προσπαθείς να
απομακρυνθείς από τον όγκο του!). Ισως έχετε ακούσει για τους
υποδοχείς φωτός του ματιού: Τα ραβδία και τα κωνία.
Τα πρώτα είναι υπεύθυνα για την περιφερειακή όραση που είναι
μονοχρωματική, μικρής ικανότητας για αντίληψη λεπτομερειών αλλά
εξαιρετικά ευαίσθητη και τα δεύτερα είναι υπεύθυνα για την όραση των
χρωμάτων, έχουν μεγάλη ικανότητα για αντίληψη λεπτομερειών αλλά δεν
είναι τόσο ευαίσθητα. |
 |
 |
| Η απόκριση του ανθρώπινου ματιού στα
ηλεκτρομαγνητικά πεδία καθορίζει αυτό που ονομάζουμε ορατό
φάσμα. Προσέξτε ότι, επειδή η βαθμονόμηση είναι σε μήκος
κύματος και όχι σε Hz, το χρώμα που αντιστοιχεί στην υψηλότερη
συχνότητα (ιώδες) είναι
αριστερά! | |
Το
μάτι είναι ίσως ο πρώτος μηχανισμός διακριτού sampling στον
πλανήτη: Οι υποδοχείς του είναι συγκεκριμένοι επομένως
παίρνει διακριτά δείγματα της εικόνας. Είναι μάλιστα ένα "διπλό"
σύστημα υπό την έννοια ότι πραγματοποιεί ταυτόχρονα δύο
δειγματοληψίες την χωρική (spatial) στην οποία
βασίζεται η αντίληψή μας για το πώς εξελίσσεται το ηλεκτρομαγνητικό
κύμα στο χώρο (ποιά είναι δηλαδή η συχνότητα και το πλάτος του) και
την χρονική (temporal) στην οποία βασίζεται η
αντίληψή μας για το πώς κινείται η πηγή στον χώρο. Υπάρχουν δύο
ακόμη ιδιότητες του ματιού που μας αφορούν: Η Σακκαδική
κίνηση, οι συνεχείς μικροκινήσεις που κάνει ο κάθε οφθαλμός
ώστε να πραγματοποιεί oversampling και να αυξάνει έτσι την ανάλυση
και το tracking, η δυνατότητά του να παρακολουθεί
ένα κινούμενο αντικείμενο, διατηρώντας το στην περιοχή των κωνίων
που είναι οι υποδοχείς με την μεγαλύτερη ικανότητα αντίληψης
λεπτομερειών.
Σε γενικές γραμμές πάντως, το ίδιο το μάτι δεν έχει
αυτό που θα λέγαμε "μεγάλη ανάλυση". Εχει αποδειχθεί ότι η εικόνα
που βλέπουμε είναι τελικώς ένα μοντέλο του κόσμου που μας περιβάλλει
το οποίο φτιάχνει ο εγκέφαλος χρησιμοποιώντας ως απλές αναφορές τα
ερεθίσματα που προερχονται από τα μάτια. Γι 'αυτό άλλωστε οι
οφθαλμαπάτη είναι μια διαδεδομένη έννοια που μπορεί να πάρει και
μορφή τέχνης [2]
Το φώς φτάνει μέχρι εμάς από δύο κυρίως πηγές:
είτε μέσω κάποιου σώματος που ακτινοβολεί, λόγω της θερμοκρασίας
του, είτε μέσω κάποιου σώματος που ανακλά φως που προέρχεται από
αλλού. Η φυσική αρέσκεται να περιγράφει το φως και τα χρώματα ως
προιόντα της ακτινοβολίας ενός ιδεατού σώματος, απολύτως
απορροφητικού, που ονομάζεται "Μαύρο Σώμα". Το
χρώμα της ακτινοβολίας του Μαύρου Σώματος (που ονομάζεται και Σώμα
Planck) είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας του και μόνο, την οποία
μετράμε σε βαθμούς Kelvin. Την επόμενη φορά που θα συζητήσετε για
την θερμοκρασία λευκού του τάδε προβολέα, δεν θα κάνετε τίποτε άλλο
από το να αντιστοιχίσετε το "λευκό χρώμα" που παράγει ο προβολέας
αυτός με το χρώμα που εκπέμπει το Σώμα Planck στους 6500Κ (το οποίο
συμβατικά ονομάζουμε "Λευκό φώς ημέρας".
Το φως μπορούμε να το
μετρήσουμε αντικειμενικά και υπάρχουν διάφορες τέτοιες μετρήσεις με
τις αντίστοιχες μονάδες τους. Η βασική μέτρηση είναι η
Ενταση (Luminus Intensity). Η ένταση μιας φωτεινής πηγής
μετράτai σε Candella και 1Cd είναι η φωτεινή ένταση μιας
μονοχρωματικής πηγής στα 540nm της οποίας η ένταση ηλεκτρομαγνητικής
ακτινοβολίας είναι 1/683W ανα sterad [1].
Περισσότερο γνωστή
μέτρηση είναι αυτή της Φωτεινής Ροής (Luminus Flux)
η οποία μετράται σε Lumen: 1 Lumen είναι η φωτεινή ροή που προκαλεί
μια πηγή έντασης 1Cd μέσα σε μια μοναδιαία στερεά γωνία (φανταστείτε
μια γωνία η οποία εκτείνεται στις τρεις διαστάσεις. Ο τρόπος με τον
οποίο κάνουμε την μέτρηση του Lumen επηρεάζει το αποτέλεσμα γι΄αυτό
πολύ συχνά χρησιμοποιήται ο όρος "ANSI Lumen" ο οποίος απλώς
εκφράζει την προδιαγραφή μέτρησης (κατά ANSI -παρεμπιπτόντως είναι
ένας πολύ καλός τρόπος μέτρησης, ειδικά για πηγές που δεν είναι
σημιακές, όπως οι οθόνες, επειδή λαμβάνει υπ' όψιν του τον μέσο όρο
μετρήσεων σε διάφορα σημεία). Πολύ συχνά, τέλος, χρησιμοποιούμε την
έννοια της Φωτεινότητας (Luminance) η οποία
μετράται σε Cd/m2. Η επίσημη αυτή ονομασία αντικαθίσταται
πολλές φορές στην βιβλιογραφία με κάτι πιο κομψό, το Nit. Πέρα από
τα διάφορα μετρήσιμα μεγέθη του φωτός, όμως, θα μας ενδιέφερε
ιδιαίτερα να έχουμε κάποια μέθοδο έκφρασης της δυνατότητάς μας να
διακρίνουμε λεπτομέρειες σε μια εικόνα, απαίτηση που φέρνει στο προσκήνιο την
οξύτητα... |
|
| |
){kind=small}