Games101-P19-20 Camera & Color

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  • Cameras, Lenses and Light Fields

• P20 Preview

  • Color and Perception

P19 Cameras, Lenses and Light Fields

Field of View (FOV)

• 定义 $FOV$
  • $h$ 定义为传感器高度
  • 
  • 由于历史原因，通常是指在35mm格式的胶片（36 x 24mm）上使用的镜头的焦距的角度视场
• 影响FOV
  • 传感器大小（全画幅和APS-C）
  • 焦距

Expose

Defocus Blur

• 相对孔径的计算
  • 

Ray Tracing Ideal Thin Lenses

Depth of Field

• recall最小弥散圆
  • 
• 模拟：http://graphics.stanford.edu/courses/cs178/applets/dof.html

Light Field / Lumigraph 光场

• 类似虚拟现实
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The Plenoptic Function (全光函数)

• $P(\theta,\phi,\lambda,t,V_X,V_Y,V_Z)$ 记录七维光的信息
  • 极坐标表示，向任何方向看
  • 引入波长 $\lambda$ ，时间 $t$
  • 在三维空间中位置任意位置移动，引入 $V_X,V_Y,V_Z$
• 光场：任何一个位置，去往任何一个方向的光照强度
  • 物体所在的包围盒，向任何一个位置辐射的光线；已知包围盒上被观察点的位置和光线方向（紫色线），进而通过查询光场（黑色线）得到最终结果
    • 
    • 

• 两个平面可定义一个光场；参数化表示：$u v s t$ 四维参数

  • 

• Uv固定一点看向st；st固定一点看向uv（所有uv都看向st固定的一点，得到该点不同方向的画面，通过这种方式，将cmos接收到的irradiance展开为radiance）

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Light Field Camera

• 特点：可重新聚焦
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• 理解
  • 将原本cmos的像素换成微透镜，将不同方向的光分散后再记录
  • 
• 得到一张正常照片的方法
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P20 Color and Perception

Spectral Power Distribution (SPD) 谱功率密度

• 描述不同波长光的能量分布
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• 具有线性性质，针对不同波长，intensity可直接叠加

Biological Basis of Color

Retinal Photoreceptor Cells: Rods视杆细胞 and Cones视锥细胞

• 视杆细胞
  • 感光
• 视锥细胞
  • 感知颜色，分SML三种类型

Tristimulus Theory of Color

• 对响应曲线和SPD积分

Metamerism 同色异谱

Color Reproduction / Matching 颜色匹配

• 加色混合，系数可为负值

• 以此发明了CIE RGB

Color Spaces

Standard RGB (sRGB)

• 广泛应用，但色域有限

A Universal Color Space: CIE XYZ

• 非实验测得
• Y对应G，光谱上分布均匀，用来表示亮度

• 固定Y为1，对x和y进行可视化制作马蹄图

• 区分：马蹄形-色域；三角形-色彩空间

Perceptually Organized Color Spaces

• HSV

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• Lab

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• CMYK - 减色系统

  • 直射为加色，反射为减色
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  • K为黑色：节约CMY混合得到黑色的消耗