Bài giảng Đa phương tiện và các ứng dụng giải trí - Chương IV: Màu sắc - Lê Tấn Hùng

(MULTIMEDIA AND GAMES) 
IT4440 
Đa phương tiện 
và các ứng dụng giải trí 
Nội dung môn học 
Tuần Chủ đề Số tiết 
1 Giới thiệu về môn học 
1 – 5 Phần I. Tổng quan về thông tin đa phương tiện và các kỹ thuật xử lý 15 
1 Chương I: Nhập môn Multimedia 1 
1 Chương II: Một số kiến thức cơ bản 1 
2 Chương III: Ảnh 4 
3 Chương IV: Màu 3 
4 Chương V: Video 3 
5 Chương VI: Audio 3 
6 – Phần II. Một số ứng dụng đa phương tiện 
Chương V: Multimedia- ứng dụng và giải trí 
Chương VI: Ứng dụng web 
Chương VII: Ứng dụng mobile 
Chương VIII: Ứng dụng 3D 
Chương IX: Ứng dụng Game 
Bảo vệ Bài tập lớn, Tổng kết ôn tập 
Nội dung môn học 
Tuần Chủ đề Số tiết 
1 Giới thiệu về môn học 
1 – 5 Phần I. Tổng quan về thông tin đa phương tiện và các kỹ thuật xử lý 15 
1 Chương I: Nhập môn Multimedia 1 
1 Chương II: Một số kiến thức cơ bản 1 
2 Chương III: Ảnh 4 
3 Chương IV: Màu 3 
4 Chương V: Video 3 
5 Chương VI: Audio 3 
6 – Phần II. Một số ứng dụng đa phương tiện 
Chương V: Multimedia- ứng dụng và giải trí 
Chương VI: Ứng dụng web 
Chương VII: Ứng dụng mobile 
Chương VIII: Ứng dụng 3D 
Chương IX: Ứng dụng Game 
Bảo vệ Bài tập lớn, Tổng kết ôn tập 
Mục tiêu của chương 
Lý thuyết về màu sắc 
Các không gian màu 
Hiệu chỉnh màu sắc 
Tổng kết chương 
Tài liệu tham khảo 
Chương IV: Màu sắc 
Người học sẽ: 
Được trang bị kiến thức về cảm nhận màu, 
các không gian màu 
Được giới thiệu một số kỹ thuật hiệu chỉnh 
màu cơ bản 
Sau khi kết thúc chương, người học : 
Nắm được kiến thức cơ bản về màu sằc, 
biểu diễn màu, chuyển đổi giữa các không 
gian màu 
Biết vận dụng một số kỹ thuật, công cụ xử lý 
ảnh để biến đổi màu một số ảnh cụ thể 
IV.1 Mục tiêu của chương 
IV.2 Lý thuyết về màu 
Màu sắc 
là gì ? 
Tại sao màu 
sắc lại quan 
trọng ? 
Tại sao màu sắc quan trọng 
Cho phép phân biệt các đối tượng (thức ăn 
) 
Cho phép nhận dạng sự nguy hiểm 
v.v 
Tại sao màu sắc quan trọng 
Màu sắc là một thành phần thiết yếu của 
đa dữ liệu đa phương tiện, nó được sử 
dụng trong các vector đồ hoạ, ảnh, 
video, hoạt hình và văn bản 
Khoa học về màu sắc nghiên cứu sự liên 
hệ giữa cảm nhận chủ quan về màu sắc 
của con người với các hiện tượng vật lý 
có thể đo đạc và tái tạo lại được. 
IV.2 Lý thuyết về màu 
Màu sắc là gì 
? 
 Màu sắc là đáp ứng của não bộ đối với 
một kích thích thị giác nào đó. 
 Màu sắc vì thế rất chủ quan và cá nhân 
IV.2 Lý thuyết về màu 
IV.2 Lý thuyết về màu 
IV.2 Lý thuyết về màu 
IV.2 Lý thuyết về màu 
IV.2 Lý thuyết về màu 
IV.2 Lý thuyết về màu 
IV.2 Lý thuyết về màu 
IV.2 Lý thuyết về màu 
Why do we see light of these wavelengths? 
© Stephen E. Palmer, 2002 
because that’s where the 
Sun radiates Electromagnetic energy 
Plank’s law for Blackbody radiation 
Surface of the sun: ~5800K 
IV.2 Lý thuyết về màu 
I(λ) 
R(λ) 
Sc(λ) 
I(λ) R(λ) 
From Foundation of Vision by Brian Wandell, Sinauer Associates, 1995 
Sự tạo ảnh 
pc =
R
I (¸ )Sc(¸ )R(¸ ) d¸
I(λ) – Illumination Spectrum 
R(λ) - Surface reflectance/transmission 
Sc(λ) - Spectral sensitivity of channel c 
Pixel value / Perceived color depends on all 
3 terms! 
 Problem of color constancy 
.* = 
Foundations of Vision, by Brian Wandell, Sinauer Assoc., 1995 
Sự tạo ảnh: Ánh sáng phản xạ 
Foundations of Vision, by Brian Wandell, Sinauer Assoc., 1995 
.* = 
Sự tạo ảnh: Ánh sáng truyền thẳng 
The Physics of Light 
Some examples of the reflectance spectra of surfaces 
Wavelength (nm) 
%
 P
h
o
to
n
s
 R
e
fl
e
c
te
d
 Red 
400 700 
Yellow 
400 700 
Blue 
400 700 
Purple 
400 700 
© Stephen E. Palmer, 2002 
Cảm nhận màu của mắt người 
The human eye is a camera! 
Iris - colored annulus with radial muscles 
Pupil - the hole (aperture) whose size is controlled by the iris 
What’s the “film”? 
– photoreceptor cells (rods and cones) in the retina 
Slide by Steve Seitz 
Võng mạc 
Cross-section of eye
Ganglion cell layer
Bipolar cell layer
Receptor layer
Pigmented
epithelium
Ganglion axons
Cross section of retina
Retina up-close 
Light 
© Stephen E. Palmer, 2002 
Cones 
 cone-shaped 
 less sensitive 
 operate in high light 
 color vision 
Rods 
 rod-shaped 
 highly sensitive 
 operate at night 
 gray-scale vision 
Two types of light-sensitive receptors 
Human Photoreceptors 
(From Foundations of Vision, by Brian Wandell, Sinauer Assoc.) 
Mục tiêu của chương 
Lý thuyết về màu sắc 
Các không gian màu 
Hiệu chỉnh màu sắc 
Tổng kết chương 
Tài liệu tham khảo 
Chương IV: Màu sắc 
Tại sao phải nghiên cứu các không gian 
màu ? 
Sự chuyển đổi giữa các không gian màu 
được thực hiện như thế nào ? 
IV.3 Không gian màu 
Tại sao phải nghiên cứu các không 
gian màu ? 
Thực tế, có thể mô tả một màu sắc một 
cách chính xác bằng cách đo phân bố phổ 
năng lượng ánh sáng 
Tuy nhiên điều này gây dư thừa lớn vì trên 
võng mạc của mắt, các tế bào cảm màu chỉ 
3 dải tần, tương ứng với 3 màu: R, G, B. 
IV.3 Không gian màu 
Cảm nhận màu của các tế bào cone 
Sự cảm nhận màu của các tế bào cone trên võng mạc 
theo 3 loại bước sóng: ngắn (S), trung (M), dài (L) 
The tristimulus theory of colour implies 
that any colour can be produced by 
mixing suitable amounts of three 
additive primary colours. 
Tristimulus theory 
Không gian màu là gì ? 
Không gian màu là một phương pháp trong đó 
ta có thể chỉ ra, tạo ra hay hiển thị một màu 
nào đó 
Một màu sẽ được biểu diễn bởi 3 giá trị trong 
hệ tọa độ 3 chiều 
Tại sao có nhiều hơn một không gian 
màu ? 
Các không gian màu khác nhau sẽ tốt hơn cho 
các ứng dụng khác nhau 
Một số không gian màu được cảm nhận một 
cách tuyến tính, một ôố khác lại phi tuyến 
Một số không gian trực quan, dễ sử dụng, một 
số gây ra sự nhập nhằng cho người dùng 
Một số không gian màu độc lập, một số lại phụ 
thuộc thiết bị 
Không gian màu là gì 
Sự khác biệt giữa không gian màu 
phụ thuộc và độc lập thiết bị ? 
Không gian màu phụ thuộc thiết bị 
 Là không gian màu trong đó màu sắc 
được tạo ra phụ thuộc vào các tham số 
của thiết bị sử dụng cho việc hiển thị 
(e.g. RGB trên hai màn hình khác nhau 
sẽ khác nhau) 
Không gian màu độc lập thiết bị 
 Các màu được sinh ra độc lập với tham 
số của thiết bị 
IV.3 Không gian màu 
IV.3 Không gian màu - RGB 
Trong không gian này, 3 thành phần cơ 
bản là Red, Green, Blue 
IV.3 Không gian màu - RGB 
Mỗi màu trong không gian này được cấu 
thành từ 3 thành phần cơ bản với sự thay 
đổi về tỷ trọng giữa các thành phần 
IV.3 Không gian màu - RGB 
Thường được sử dụng trong các hệ 
thống sử dụng CRT(Cathode Ray Tube) 
để hiển thị hình ảnh (e.g. TV, video) 
Không gian RGB dễ cài đặt nhưng phi 
tuyến với hệ thống cảm màu của mắt 
người 
IV.3 Không gian màu - CMY 
Cyan, magenta and yellow are the 
subtractive primaries. They are the 
complementary colours of red, green and 
blue, respectively. 
Cyan Magenta Yellow (Black)) 
The CMYK colour gamut, corresponding to easily 
printable colours, is smaller than the RGB gamut, 
but some CMYK colours lie outside the RGB 
gamut. 
IV.3 Không gian màu - CMYK 
CMYK cũng khá dễ cài đặt, thường được sử 
dụng cho máy in và các hard copies 
Tuy nhiên việc chuyển đổi từ không gian RGB 
sang CMYK không đơn giản 
CMY(K) là không gian màu phụ thuộc thiết bị, phi 
tuyến với cảm nhận màu của mắt người, và đôi 
khi không trực quan 
IV.3 Không gian màu - CMYK 
Thin layers of ink absorb some components of 
the incident light, so overlaying ink, as in printing 
processes, mixes colours subtractively 
Không gian màu CMYK 
HSL – Hue Saturation 
Lightness 
Một số biến thể: HSI 
(Intensity), HSV (Value), 
HCI (Chroma), TSD(Hue, 
saturation and darkness) 
Là chuyển đổi tuyến tính từ 
không gian RGB 
Phụ thuộc thiết bị và phi 
tuyến với cảm nhận màu 
của mắt người 
Lợi thế: vô cùng trực quan 
Được sử dụng nhiều trong 
lĩnh vực xử lý ảnh 
IV.3 Không gian màu - HSL 
(Luminance - Chrominance) 
Là các không gian màu 
được sử dụng trong truyền 
TV 
Các không gian này chuyển 
RGB sang thành các phần 
sáng (luminance) và các 
thành phần màu 
(Chrominance) 
Ươợc sử dụng rộng rãi 
trong các ứng dụng nén dữ 
liệu (cả tương tự và số) 
Phụ thuộc thiết bị 
IV.3 Không gian màu - YIQ, YUV, YCbCr, YCC 
CIELuv and CIELab 
Các không gian này 
tuyến tính với sự cảm 
nhận màu của mắt 
người 
Độc lập thiết bị 
Chưa thực sự trực 
quan 
Thành phần L có 
tương quan với độ 
sáng (lightness) 
IV.3 Không gian màu - CIE 
So sánh ưu nhược điểm của các 
không gian màu 
Tìm hiểu thêm 
Biểu diễn giá trị màu 
Biểu diễn và lưu trữ giá trị màu như thế 
nào ? 
Số các bit sử dụng để lưu trữ một giá 
trị màu (độ sâu màu) xác định bao 
nhiêu màu có thể được biểu diễn 
Việc biểu diễn màu với một số lượng ít 
bit (low depth) gây ra hiện tượng 
posterization hoặc làm mất chi tiết của 
ảnh. 
Tuy nhiên kích thước dữ liệu sẽ giảm 
Biểu diễn giá trị màu 
Biểu diễn giá trị màu 
Biểu diễn giá trị màu 
Khi các màu được 
đánh chỉ mục, thay 
vì sử dụng 24 bit 
để biểu diễn một 
giá trị màu cho mỗi 
điểm ảnh, ta có thể 
sử dụng 8 bít để 
đánh chỉ số cho 
màu trong bảng 
màu (palette of 
colour) 
Ảnh và bảng màu 
IV.4 Hiệu chỉnh màu sắc 
Với việc sử dụng 
bảng màu, một số 
màu trong ảnh gốc 
có thể bị thiếu 
Phương pháp 
Dithering có thể 
được sử dụng để 
giảm hiệu ứng 
Posterization 
Colour Correction 
Colour correction 
The R, G and B components of each pixel 
can be stored as separate values. 
The three arrays of values can be treated 
as greyscale images, called channels.c 
Making adjustments to the channels alters 
the colours of the image. 
The colour balance, hue and saturation 
and colour replacement adjustments 
change the colour of the image as a 
whole. 
Images using other colour models can also 
be separated into channels, which can be 
processed independently 
Kênh màu và hiệu chỉnh màu 
Các kênh màu R, G, B của ảnh gốc 
Hiệu chỉnh Hue và Saturation của ảnh 
Thay thế màu của đối tượng trong ảnh 
Gamma correction 
Tone response curve 
Intensity 
P
ix
e
l 
v
a
lu
e
Wikipedia 
Màu sắc được tạo ra do đáp ứng của não 
bộ đối với một kích thích nhìn thấy 
Màu sắc được biểu diễn trong các không 
gian màu các nhau, độc lập hoặc phụ 
thuộc thiết bị 
Các giá trị màu được biểu diễn bởi các bít. 
Độ sâu bit càng giảm, ảnh càng mất đi các 
chi tiết 
Có thể sử dụng Dithering để hiệu chỉnh 
Ngoài ra, màu được phân tích thành các 
kênh độc lập, vì thế việc xử lý hiệu chỉnh 
có thể thực hiện độc lập theo từng kênh 
IV.5 Tổng kết chương 
Bài giảng Rob Fergus, Chapter 2 - Colour 
Ebook, Digital Multimedia, Chapter 5 
Bài giảng Color của Fredo Durand và Seth 
Teller 
Bài giảng của Rob Scharein, Introduction to 
Computer Graphic, Chapter - Colour Theory, 
our2.pdf 
IV.6 Tài liệu tham khảo của chương