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GAMES101-Lecture 20 Color and Perception

Light Field / Lumigraph

  • 光场:记录所有光可能的位置和方向

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The Plenoptic Function(全光函数)

  • 从一个地方,往某个方向看(极坐标)

  • 然后添加一个变量-波长(也就是添加了颜色)

  • 然后再扩展一个时间t,那么现在就是电影

  • 然后再扩展一个三维空间中任意的位置,也就是全息电影

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  • 首先定义光线:5D,极坐标2个参数代表方向,空间位置3个参数

  • 可以缩减到4D,也就是位置改成2个,因为光路可逆,所以看物体,也就相当于物体的包围盒上一点与视点的连线,所以包围盒的坐标(2个参数)当成空间中的坐标

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  • 光场的好处就是从任意一个位置看向物体,都可以在光场中查询到物体的颜色值

Lumigraph - Organization

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  • 参数化表达方法,再找一个平面,将两个平面的两个点进行计算,就能找到方向

  • st是世界

  • 固定uv一个点,那么在st上就是看的uv上的固定的一个点,我觉得也可以理解成人在uv上看,看向st,看到的是整个世界的东西

  • 固定st一个点,看向uv上每一个点,看到的是对于同一个物体,不同方向是什么,理解为人在uv上看向st,从各个方向看st的一个位置,相当于将st的irradiance拆成了从uv发射向st的radiance

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Integral Imaging (“Fly’s Eye” Lenslets)

  • 光场摄像机,将一个像素收到的irradiance转换成radiance,某个方向的光经过透镜,radiance到一个点

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Light Field Camera

The Lytro Light Field Camera

  • 先拍照,支持后期聚焦,后期改光圈

  • 原理就是把原本吸收irradiance的像素改成微透镜,把irradiance分散到不同的方向去,在后面记录下来

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  • 有了光场之后就可以虚拟地移动相机的位置

  • 缺点:

    • 光场摄像机有分辨率不足的问题

    • 高成本

Color

Physical Basis of Color

Spectrum of Light

  • 不同的波长对应不同的折射率

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Spectral Power Distribution(SPD)

  • 光线在不同的波长,强度是多少

  • 不同的光有不同的SPD

  • SPD有线性的性质

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Biological Basis of Color

  • 视网膜上有感光细胞

    • 棒状细胞感知光强度

    • 锥形细胞感知颜色

      • 又分成三种不同的细胞

      • S细胞感知小波长,高频率的光

      • M感知中波长

      • L感知长波长

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Tristimulus Theory of Color

  • SPD和人们感知细胞的积分得到的就是感知到的颜色

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Metamerism(同色异谱)

  • 两种SPD不同的光,但被感知到的颜色确实相同的

  • 通过一些方法混合成人类看起来一样的光,其背后的光谱不一定相同

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Color Reproduction / Matching

  • 加色系统

  • 加色系数可能是负数

CIE RGB Color Matching Experiment

  • 每种波长的颜色由三种颜色按不同系数相加得到

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Color Space

  • Standardized RGB(sRGB)

    • 广泛应用于成像设备

    • 色域是有限的

  • CIE XYZ

    • Y一定程度上表示颜色的亮度

    • 将XYZ归一化,得到xyz,三者加起来是1,这样的话可视化xy即可

    • 固定Y,可视化x,y

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Perceptually Organized Color Spaces

HSV Color Space

  • 专为艺术家而定

  • 色调、饱和度、亮度

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CIELAB Space

  • L亮度

  • a轴两端是红色和绿色

  • b轴两端是蓝色和黄色

  • LAB认为一个轴两端是互补色

  • 人脑会自动处理互补色(好玩

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CMYK: A Subtractive Color Space

  • 减色系统

  • 蓝绿色、品红色、黄色和黑色

  • 为什么一定要黑色,因为印刷要考虑成本,黑色墨水好造,便宜

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本文由作者按照 CC BY 4.0 进行授权