Какая цветовая модель представлена на рисунке. Что такое цветовая модель
В этой статье рассказывается о цветовых моделях, используемых программе Adobe Photoshop.
Мир, окружающий нас, полон всевозможных цветов и цветовых оттенков. С физической точки зрения цвет — это набор определённых длин волн, отражённых от предмета или пропущенных сквозь прозрачный предмет. Однако сейчас нас интересует вопрос не о том, что такое цвет, какова его физическая природа, а то, как вообще на практике можно получить тот или иной цвет. С развитием многих отраслей производства, в том числе, полиграфии, компьютерных технологий, появилась необходимость объективных способов описания и обработки цвета.
Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветов получаются смешением каких-либо других. Например, сочетание красного и синего даёт пурпурный цвет, синего и зелёного — голубой. Таким образом, путём смешения из небольшого количества простых цветов, можно получить множество (и при чём довольно большое) сложных (составных). Поэтому для описания цвета вводится понятие цветовой модели — как способа представления большого количества цветов посредством разложения его на простые составляющие.
Цветовой круг
Одной из таких моделей — является цветовой круг, о котором уже неоднократно упоминалось ранее. Он представлен на рисунке и называется большим кругом Освальда .
Наряду с кругом Освальда есть еще и круг Гете , в котором основные цвета расположены в углах равностороннего треугольника, а дополнительные — в углах перевернутого треугольника. Схема такого круга представлена ниже. Друг напротив друга расположены контрастные цвета.
Цветовой охват
Перед тем как перейти к рассмотрению цветовых моделей в отдельности, рассмотрим сначала понятие цветового охвата, который даст нам представление о том, насколько та или иная цветовая модель хорошо представляет цвета. Цветовым охватом называется максимальный диапазон цветов, который способно воспроизвести или зафиксировать устройство, или человеческий глаз.
Определённым цветовым охватом обладают электронно-лучевая трубка монитора или телевизора, цветовые модели, полиграфические краски и, конечно же, глаз человека. На рисунке 3 схематически показано сравнение цветовых охватов человеческого глаза, монитора и печатающей машины. Цветовой охват монитора примерно соответствует модели RGB в различных вариациях, печатающей машины — CMYK.
Итак, цвет в компьютерных технологиях, в типографии, во многих других отраслях производства, связанных с обработкой изображения, представляется в виде комбинации небольшого количества трёх составных. Такое представление называется цветовой моделью. Различные виды моделей имеют различные цветовые охваты. В этом и заключается их основные преимущества или недостатки. Отражённый и поглощаемый цвет описывается по-разному. Существует довольно большое количество цветовых моделей, но мы остановимся лишь на тех, которые наиболее часто используются в графических пакетах.
Цветовая модель RGB
Это одна из наиболее распространенных и часто используемых моделей. Она применяется в приборах, излучающих свет, таких, например, как мониторы, проекторы, телевизоры. Данная цветовая модель базируется на трех основных цветах: Red — красном, Green — зеленом и Blue — синем. Каждая из вышеперечисленных составляющих может варьироваться в пределах от 0 до 255, образовывая разные цвета и обеспечивая, таким образом, доступ ко всем 16 миллионам. При работе с графическим редактором Adobe Photoshop можно выбирать цвет, полагаясь не только на тот, что мы видим, но при необходимости, указывать и цифровое значение, тем самым иногда, особенно при цветокоррекции, контролируя процесс работы.
Данная цветовая модель является аддитивной, то есть при увеличении яркости отдельных составляющих будет увеличиваться и яркость результирующего цвета: если смешать все три цвета с максимальной интенсивностью, то результатом будет белый цвет; напротив, при отсутствии всех цветов получается черный.
Важно знать : числовые значения каналов в фотошоп означают яркость данного цвета. То есть, чем больше число, тем светлее выглядит канал. Чтобы лучше понять этот фундаментальный принцип, поэкспериментируйте с диалоговым окном выбора цвета, вводя в него разные значения одного канала при нулевых других.
Достоинствами данного режима является то, что он позволяет работать с 16 миллионами цветов при 8 битах на канал (224 цветов), а недостаток состоит в том, что при выводе изображения на печать часть из этих цветов теряется, в основном самые яркие и насыщенные, также возникает проблема с синими цветами.
Цветовая модель RGB считается самой легкой для освоения. Подавляющее большинство уроков для начинающих и пользователей среднего уровня написаны именно для нее. Но высокий уровень владения программой фотошоп предполагает знание основ и умение работать и в других цветовых моделях.
Цветовая модель CMYK
Гораздо ближе к цветовому охвату напечатанного изображения стоит цветовая модель CMYK.
В отличии от предыдущей цветовой модели RGB, данная модель использует так называемый субтрактивный синтез цветов. Она использует параметры отраженного света. То есть, если цвет объекта, к примеру, голубой (Cyan), это означает, что из белого цвета он поглощает красный цвет, иначе говоря, он вычитается из белого. Если цвет объекта пурпурный (Magenta), значит он поглощает зеленый цвет. И наконец, если цвет объекта желтый (Yellow), значит он поглощает голубой цвет. Если объект поглощает все цвета, мы видим его как черный. В модели CMYK черный цвет назван скелетным или ключевым (Key). Аббревиатура CMYK образована первыми буквами субтрактивных цветов.
Важно знать : каналы цветовой модели CMYK в программе фотошоп обозначают количество краски определенного цвета. То есть, чем выше числовое значение канала, тем он темнее. Это кардинальное отличие данной модели от предыдущей. Кроме того, раз CMYK содержит 4 канала, то появляется возможность более тонкой, даже ювелирной, цветокоррекции. Именно поэтому пользователи-профессионалы предпочитают выполнять цветокоррекцию в данной цветовой модели.
Подготовка изображения для печати в типографии или на принтере также требует знания и умения работать в CMYK, так как печатающие машины, в том числе и принтеры, создают изображения именно по такому принципу.
Недостатком СMYK является более узкий цветовой охват, поэтому часть цветов при преобразовании из другой цветовой модели безвозвратно теряется.
Цветовая модель Lab
Если с предыдущими цветовыми моделями сложностей обычно не возникает, то с моделью Lab ситуация совершенно иная. Понять взаимодействие цветовых каналов в ней немного сложнее. Дело в том, что в пространстве Lab цвет отделен от контраста. В одном канале L (яркость) содержится информация о деталях изображения и яркостном контрасте. Это практически черно-белая версия изображения. Канал а охватывает палитру от пурпурного цвета (127) до зеленого (-128). Канал b охватывает палитру от желтого цвета (127) до синего (-128). Нулевые значения a и b соответствуют нейтральным тонам, то есть всем оттенкам серого.
Lab называют также аппаратно-независимой моделью. Фактически, вся работа программы фотошоп основана именно на алгоритмах этой цветовой модели (хотя большинство об этом и не подозревает). Цветовой охват Lab соответствует всем видимым нами цветам, поэтому почти половина из них не воспроизводится при печати, а пятая часть не воспроизводится монитором.
Освоить работу в Lab непросто, но владение даже несколькими приемами работы в этом пространстве позволяет выполнять такую коррекцию, которую либо невозможно произвести в других моделях, либо результат, полученный в Lab за несколько секунд, достигается с большими затратами усилий и времени.
В заключении хочу добавить, что какое бы цветовое пространство вы не выбрали для работы, это само по себе ничего не значит. Чтобы добиться хорошего результата, нужно четко знать принципы образования цветов каждой модели, и, разумеется, основы работы со всеми инструментами программы фотошоп.
Желаю творческих успехов!
Евгений Карташов
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Цветовые модели и их виды
Наука о цвете - это довольно сложная и широкомасштабная наука, поэтому в ней время от времени создаются различные цветовые модели, применяемые в той либо иной области. Одной из таких моделей и является цветовой круг.
Многим известно о том, что существует 3 первичные цвета, которые невозможно получить и которые образуют все остальные. Основные цвета - это желтый, красный и синий. При смешивании желтого с красным получается оранжевый, синего с желтым - зеленый, а красного с синим - фиолетовый. Таким образом, можно составить круг, который будет содержать все цвета. Он представлен на рис. и называется большим кругом Освальда.
Наряду с кругом Освальда есть еще и круг Гете, в котором основные цвета расположены в углах равностороннего треугольника, а дополнительные - в углах перевернутого треугольника.
Друг напротив друга расположены контрастные цвета.
Для описания излучаемого и отраженного цвета используются разные математические модели - цветовые м о дели (цветовое пространство), т.е. - это способ описания цвета с помощью количественных характеристик. Цветовые модели могут быть аппаратно-зависимыми (их пока большинство, RGB и CMYK в их числе) и аппаратно-независимыми (модель Lab). В большинстве «современных» визуализационных пакетов (например, в Photoshop) можно преобразовывать изображение из одной цветовой модели в другую.
В цветовой модели (пространстве) каждому цвету можно поставить в соответствие строго определенную точку. В этом случае цветовая модель - это просто упрощенное геометрическое представление, основанное на системе координатных осей и принятого масштаба.
Основные цветовые модели:
CMY (Cyan Magenta Yellow);
CMYK (Cyan Magenta Yellow Key, причем Key означает черный цвет);
HSV (Hue, Saturation, Value);
HLS (Hue, Lightness, Saturation);
и другие.
В цифровых технологиях используются, как минимум четыре, основных модели: RGB, CMYK, HSB в различных вариантах и Lab. В полиграфии используются также многочисленные библиотеки плашечных цветов.
Цвета одной модели являются дополнительными к цветам другой модели. Дополнительный цвет - цвет, дополняющий данный до белого. Дополнительный для красного - голубой (зеленый+синий), дополнительный для зеленого - пурпурный (красный+синий), дополнительный для синего - желтый (красный+зеленый) и т.д.
По принципу действия перечисленные цветовые модели можно условно разить на три класса:
аддитивные (RGB), основанные на сложении цветов;
субтрактивные (CMY, CMYK), основу которых составляет операция вычитания цветов (субтрактивный синтез);
перцепционные (HSB, HLS, LAB, YCC), базирующиеся на восприятии.
Аддитивный цвет получается на основе законов Грассмана путем соединения лучей света разных цветов. В основе этого явления лежит тот факт, что большинство цветов видимого спектра могут быть получены путем смешивания в различных пропорциях трех основных цветовых компонент. Этими компонентами, которые в теории цвета иногда называются первичными цветами, являются красный (Red), зеленый (Green) и синий (Вlue) цвета. При попарном смешивании первичных цветов образуются вторичные цвета: голубой (Сyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Следует отметить, что первичные и вторичные цвета относятся к базовым цветам.
Базовыми цветами называют цвета, с помощью которых можно получить практически весь спектр видимых цветов.
Для получения новых цветов с помощью аддитивного синтеза можно использовать и различные комбинации из двух основных цветов, варьирование состава которых приводит к изменению результирующего цвета.
Таким образом, цветовые модели (цветовое пространство) представляют средства для концептуального и количественного описания цвета. Цветовой режим - это способ реализации определенной цветовой модели в рамках конкретной графической программы.
Закон Грассмана (законы смешивания цветов)
В большинстве цветовых моделей для описания цвета используется трехмерная система координат. Она образует цветовое пространство, в котором цвет можно представить в виде точки с тремя координатами. Для оперирования цветом в трехмерном пространстве Т. Грассман вывел три закона (1853г):
1. Цвет трехмерен - для его описания необходимы три компоненты. Любые четыре цвета находятся в линейной зависимости, хотя существует неограниченное число линейно независимых совокупностей из трех цветов.
Иными словами, для любого заданного цвета можно записать такое цветовое уравнение, выражающее линейную зависимость цветов.
Первый закон можно трактовать и в более широком смысле, а именно, в смысле трехмерности цвета. Необязательно для описания цвета применять смесь других цветов, можно использовать и другие величины - но их обязательно должно быть три.
2. Если в смеси трех цветовых компонент одна меняется непрерывно, в то время, как две другие остаются постоянными, цвет смеси также изменяется непрерывно.
3. Цвет смеси зависит только от цветов смешиваемых компонент и не зависит от их спектральных составов.
Смысл третьего закона становится более понятным, если учесть, что один и тот же цвет (в том числе и цвет смешиваемых компонент) может быть получен различными способами. Например, смешиваемая компонента может быть получена, в свою очередь, смешиванием других компонент.
Цветовая модель RGB
Это одна из наиболее распространенных и часто используемых моделей. Она применяется в приборах, излучающих свет, таких, например, как мониторы, прожекторы, фильтры и другие подобные устройства.
Данная цветовая модель базируется на трех основных цветах: Red - красном, Green - зеленом и Blue - синем. Каждая из вышеперечисленных составляющих может варьироваться в пределах от 0 до 255, образовывая разные цвета и обеспечивая, таким образом, доступ ко всем 16 миллионам (полное количество цветов, представляемых этой моделью равно 256*256*256 = 16 777 216.).
Эта модель аддитивная. Слово аддитивная (сложение) подчеркивает, что цвет получается при сложении точек трех базовых цветов, каждая своей яркости. Яркость каждого базового цвета может принимать значения от 0 до 255 (256 значений), таким образом, модель позволяет кодировать 256 3 или около 16,7 млн цветов. Эти тройки базовых точек (светящиеся точки) расположены очень близко друг к другу, так что каждая тройка сливается для нас в большую точку определенного цвета. Чем ярче цветная точка (красная, зеленая, синяя), тем большее количество этого цвета добавится к результирующей (тройной) точке.
При работе с графическим редактором Adobe PhotoShop можно выбирать цвет, полагаясь не только на тот, что мы видим, но при необходимости указывать и цифровое значение, тем самым иногда, особенно при цветокоррекции, контролируя процесс работы.
Таблица . Значения некоторых цветов в модели RGB
Данная цветовая модель считается аддитивной, то есть при увеличении я р кости отдельных составляющих будет увеличиваться и яркость результиру ю щего цвета : если смешать все три цвета с максимальной интенсивностью, то результатом будет белый цвет; напротив, при отсутствии всех цветов получается черный.
Модель является аппаратно-зависимой, так как значения базовых цветов (а также точка белого) определяются качеством примененного в мониторе люминофора. В результате на разных мониторах одно и то же изображение выглядит неодинаково.
Рис. Модель RGB
Система координат RGB - куб с началом отсчета (0,0,0), соответствующим черному цвету (см. рис.). Максимальное значение RGB - (1,1,1) соответствует белому цвету.
Рис. Цветовой куб модели RGB
Несомненными достоинствами данного режима является то, что он позволяет работать со всеми 16 миллионами цветов, а недостаток состоит в том, что при выводе изображения на печать часть из этих цветов теряется, в основном самые яркие и насыщенные, также возникает проблема с синими цветами.
Модель RGB - это аддитивная цветовая модель, которая используется в устройствах, работающих со световыми потоками: сканеры, мониторы.
Цветовая модель HSB
Здесь заглавные буквы не соответствуют никаким цветам, а символизируют тон (цвет) , насыщенность и яркость (Hue Saturation Brightness). Предложена в 1978 году. Все цвета располагаются по кругу, и каждому соответствует свой градус, то есть всего насчитывается 360 вариантов - H определяет частоту света и принимает значение от 0 до 360 градусов (красный - 0, желтый - 60, зеленый - 120 градусов и так далее), т.е. любой цвет в ней определяется своим цветом (тоном), насыщенностью (то есть добавлением к нему белой краски) и яркостью.
Насыщенность определяет, насколько ярко выраженным будет выбранный цвет. 0 - серый, 100 - самый яркий и чистый из возможных вариантов.
Параметр яркости соответствует общепризнанному, то есть 0 - это черный цвет.
Такая цветовая модель намного беднее рассмотренной ранее RGB, так как позволяет работать всего лишь с 3 миллионами цветов.
Эта модель аппаратно-зависимая и не соответствует восприятию человеческого глаза, так как глаз воспринимает спектральные цвета как цвета с разной яркостью (синий кажется более темным, чем красный), а в модели HSB им всем приписывается яркость 100%.
Насыщенность (Saturation) - это параметр цвета, определяющий его чистоту. Отсутствие (серых) примесей (чистота кривой) соответствует данному параметру. Уменьшение насыщенности цвета означает его разбеливание. Цвет с уменьшением насыщенности становится пастельным, блеклым, размытым. На модели все одинаково насыщенные цвета располагаются на концентрических окружностях, т. е. можно говорить об одинаковой насыщенности, например, зеленого и пурпурного цветов, и чем ближе к центру круга, тем все более разбеленные цвета получаются. В самом центре любой цвет максимально разбеливается, проще говоря, становится белым цветом.
Работу с насыщенностью можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента белой краски. Чем больше в цвете содержание белого, тем ниже значение насыщенности, тем более блеклым он становится.
Яркость (Brightness) - это параметр цвета, определяющий освещенность или затемненность цвета. Амплитуда (высота) световой волны соответствует этому параметру. Уменьшение яркости цвета означает его зачернение. Работу с яркостью можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента черной краски. Чем больше в цвете содержание черного, тем ниже яркость, тем более темным становится цвет.
Модель HSB - это пользовательская цветовая модель, которая позволяет выбирать цвет традиционным способом.
Модель CMY (Cyan Magenta Yellow)
В этой модели основные цвета образуются путем вычитания из белого цветов основных аддитивных цветов модели RGB.
Рис. Получение модели CMY из RGB
Цвета, использующие белый свет, вычитая из него определенные участки спектра называются субтрактивными. Основные цвета этой модели: голубой (белый минус красный), фуксин (в некоторых книгах его называют пурпурным) (белый минус зеленый) и желтый (белый минус синий). Эти цвета являются полиграфической триадой и могут быть легко воспроизведены полиграфическими машинами. При смешение двух субтрактивных цветов результат затемняется (в модели RGB было наоборот). При нулевом значении всех компонент образуется белый цвет (белая бумага). Эта модель представляет отраженный цвет, и ее называют моделью субтрактивных основных цветов . Данная модель является основной для полиграфии и также является аппаратно-зависимой.
Рис. Модель CMY
Система координат CMY - тот же куб, что и для RGB, но с началом отсчета в точке с RGB координатами (1,1,1), соответствующей белому цвету. Цветовой куб модели CMY показан на рис. 0.4.2.
Рис. 0.4.2: Цветовой куб модели CMY
Цветовая модель CMYK
Это еще одна из наиболее часто используемых цветовых моделей, нашедших широкое применение. Она, в отличие от аддитивной RGB, является субтрактивной моделью.
Модель CMYK (Cyan Magenta Yellow Key, причем Key означает черный цвет) - является дальнейшим улучшением модели CMY и уже четырехканальна. Поскольку реальные типографские краски имеют примеси, их цвет не совпадает в точности с теоретически рассчитанным голубым, желтым и пурпурным. Особенно трудно получить из этих красок черный цвет. Поэтому в модели CMYK к триаде добавляют черный цвет. Почему-то в названии цветовой модели черный цвет зашифрован как K (от слова Key - ключ). Модель CMYK является «эмпирической», в отличие от теоретических моделей CMY и RGB. Модель является аппаратно-зависимой.
Основные цвета в субтрактивной модели отличаются от цветов аддитивной. Cyan - голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - желтый. Так как при смешении всех вышеперечисленных цветов идеального черного не получится, то вводится еще один дополнительный цвет - черный, который позволяет добиваться большей глубины и используется при печати прочих черных (как, например, обычный текст) объектов.
Цвета в рассматриваемой цветовой модели были выбраны такими не случайно, а из-за того, что голубой поглощает лишь красный, пурпурный - зеленый, желтый - синий.
В отличие от аддитивной модели, где отсутствие цветовых составляющих образует черный цвет, в субтрактивной все наоборот: если нет отдельных компонентов, то цвет белый, если они все присутствуют, то образуется грязно-коричневый, который делается более темным при добавлении черной краски, которая используется для затемнения и других получаемых цветов. При смешивании отдельных цветовых составляющих можно получить следующие результаты:
Голубой + Пурпурный = Синий с оттенком фиолетового, который можно усилить, изменив пропорции смешиваемых цветов.
Пурпурный + Желтый = Красный. В зависимости от соотношения входящих в него составляющих он может быть преобразован в оранжевый или розовый.
Желтый + Голубой = Зеленый, который может быть преобразован при использовании тех же первичных цветов как в салатовый, так и в изумрудный.
Следует помнить, что если вы готовите изображение к печати, то следует все-таки работать с CMYK, потому что в противном случае то, что вы увидите на мониторе, и то, что получите на бумаге, будет отличаться настолько сильно, что вся работа может пойти насмарку.
Модель CMYK - это субтрактивная цветовая модель, которая описывает реальные красители, используемые в полиграфическом производстве.
Цветовая модель Lab
Цветовая модель Lab была разработана Международной комиссией по освещению (CIE) с целью преодоления существенных недостатков вышеизложенных моделей, в частности она призвана стать аппаратно независимой моделью и определять цвета без оглядки на особенности устройства (сканера, монитора, принтера, печатного станка и т. д.).
Такую модель предпочитают в основном профессионалы, так как он совмещает достоинства как CMYK, так и RGB, а именно обеспечивает доступ ко всем цветам, работая с достаточно большой скоростью.
На вопрос, почему же такой моделью пользуются в основном профессионалы, можно ответить лишь то, что она отличается несколько необычным и непривычным построением, и понять принцип ее действия порой несколько сложнее описанных ранее.
Построение цветов здесь, так же как и в RGB, базируется на слиянии трех каналов. На этом, правда, все сходство заканчивается.
Название она получила от своих базовых компонентов L , a и b . Компонент L несет информацию о яркостях изображения, а компоненты а и b - о его цветах (т. е. a и b - хроматические компоненты). Компонент а изменяется от зеленого до красного, а b - от синего до желтого. Яркость в этой модели отделена от цвета, что удобно для регулирования контраста, резкости и т.д. Однако, будучи абстрактной и сильно математизированной эта модель остается пока что неудобной для практической работы.
Поскольку все цвтовые модели являются математическими, они легко конвертируются одна в другую по простым формулам. Такие конверторы встроены во все "приличные" графические программы.
Перцепционные цветовые модели
Для дизайнеров, художников и фотографов основным инструментом индикации и воспроизведения цвета служит глаз. Этот естественный «инструмент» обладает цветовым охватом, намного превышающим возможности любого технического устройства, будь то сканер, принтер или фотоэкспонирующее устройство вывода на пленку.
Как было показано ранее, используемые для описания технических устройств цветовые системы RGВ и СМYК являются аппаратнозависимыми. Это значит, что воспроизводимый или создаваемый с помощью них цвет определяется не только составляющими модели, но и зависит от характеристик устройства вывода.
Для устранения аппаратной зависимости был разработан ряд так называемых перцепционных (иначе - интуитивных) цветовых моделей. В их основу заложено раздельное определение яркости и цветности. Такой подход обеспечивает ряд преимуществ:
позволяет обращаться с цветом на интуитивно понятном уровне;
значительно упрощает проблему согласования цветов, поскольку после установки значения яркости можно заняться настройкой цвета.
Прототипом всех цветовых моделей, использующих концепцию разделения яркости и цветности, является НSV-модель. К другим подобным системам относятся НSI, НSB, НSL и YUV. Общим для них является то, что цвет задается не в виде смеси трех основных цветов - красного, синего и зеленого, а определяется путем указания двух компонентов: цветности (цветового тона и насыщенности) и яркости.
Черно-белый и полутоновый режим
Черно-белый режим. Это обычный черно-белый режим, который полностью лишен цвета, в нем есть только белый, черный и градации серого. Ничего особенно нового сказать о данной цветовой модели невозможно, так как она состоит из одного канала, который полностью соответствует изображению и выглядит как обычная черно-белая фотография.
Художники и разработчики программного обеспечения иногда называют этот режим монохромной графикой, растровой графикой, или графикой с одно-битовым разрешением.
Для отображения черно-белого изображения используются только два типа ячеек: черные и белые. Поэтому для запоминания каждого пиксела требуется только 1 бит памяти компьютера. Областям исходного изображения, имеющим промежуточные оттенки, назначаются черные или белые пикселы, поскольку других оттенков для это модели не предусмотрено.
Этот режим можно использовать для работы с черно-белыми изображениями, полученными сканированием черно-белых чертежей и гравюр, а также иногда при выводе цветных изображений на черно-белую печать.
Полутоновый режим. Такой способ реализации изображения базируется на специфике восприятия изображения человеческим глазом, для которого область изображения, заполненная крупными точками, ассоциируется с более темными тонами и, наоборот, область, заполненная точками меньшего размера, воспринимается как более светлая. Режим Наlftone поддерживается большинством принтеров.
Полутоновые изображения представляют собой однобитовые изображения с непрерывным тоном, которые реализуются с помощью конгломерата точек разного размера и формы.
Плашечные цвета
В некоторых типах полиграфической продукции используются всего два-три цвета, которые печатаются смесовыми красками, которые называются плашечными цветами (spot colors). В частности, к такой продукции относятся бланки, визитки, приглашения, прайс-листы и прочая акцидентная продукция. Каждый плашечный цвет репродуцируется с помощью отдельной печатной формы (плашки).
Для осуществления печати такой продукции дизайнер должен представить в типографию отдельные полосы оригинал-макетов с плашками на каждый смесовый цвет и крестами приводки и приложить образцы цвета («выкраски») для каждой полосы.
Для того чтобы унифицировать использование таких цветов создают цветовые библиотеки.
В частности, известная фирма Pantone, которая является владельцем и разработчиком одноименной библиотеки, начиналась с того, что химик Ло-уренс Герберт создал совокупность различных цветов, составляемых из восьми красок, и напечатал альбом этих цветов, каждый из которых имел свой номер. С тех пор эта идея получила самое широкое развитие, цветовые библиотеки используются в самых разных областях и в первую очередь в компьютерной графике и полиграфии. Появилось множество других компаний, выпускающих другие стандартизированные библиотеки цветов (например, TRUMATCH SWATCHING SYSTEM, FOCOLTONE COLOUR SYSTEM, TOYO 88 ColorFinder1050 System и ANPA-COLOR system и т. д.).
Цветовой набор Process Color System Guide охватывает более 3000 цветов, получаемых при полиграфической печати, с рецептами процентного соотношения 16 базовых цветов для цветовой модели CMYK.
Кодирование цвета. Палитра
цветовой модель кодирование аддитивный
Для того чтобы компьютер имел возможность работать с цветными изображениями, необходимо представлять цвета в виде чисел - кодировать цвет. Способ кодирования зависит от цветовой модели и формата числовых данных в компьютере.
Для модели RGB каждая из компонент может представляться числами, ограниченными некоторым диапазоном - например, дробными числами от 0 до 1 либо целыми числами от 0 до некоторого максимального значения. В настоящее время достаточно распространенным является формат True Color, в котором каждая компонента представлена в виде байта, что дает 256 градаций для каждой компоненты: R = 0...255, G = 0...255, B = 0...255. Количество цветов составляет 256х256 х 256 = 16.7 млн (2 24).
Такой способ кодирования цветов можно назвать компонентным. В компьютере коды изображений True Color представляются в виде троек байтов, либо упаковываются в длинное целое (четырехбайтное) - 32 бита.
При работе с изображениями в системах компьютерной графики часто приходится искать компромисс между качеством изображения (требуется как можно больше цветов) и ресурсами, необходимыми для хранения и воспроизведения изображения, исчисляемыми, например, объемом памяти (надо уменьшать количество бит на пиксел).
Кроме того, некоторое изображение само по себе может использовать ограниченное количество цветов. Например, для черчения может быть достаточно двух цветов, для человеческого лица важны оттенки розового, желтого, пурпурного, красного, зеленого; а для неба- оттенки голубого и серого. В этих случаях использование полноцветного кодирования цвета является избыточным.
При ограничении количества цветов используют палитру, представляющую набор цветов, важных для данного изображения. Палитру можно воспринимать как таблицу цветов. Палитра устанавливает взаимосвязь между кодом цвета и его компонентами в выбранной цветовой модели.
Компьютерные видеосистемы обычно предоставляют возможность программисту установить собственную палитру.
Каждый цвет изображения, использующего палитру, кодируется индексом, который будет определять номер строки в таблице палитры. Поэтому такой способ кодирования цвета называют индексным.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение современных компьютерных программ манипуляции с цветом. Исследование систем соответствия цветов и цветовых режимов. Описания особенностей аддитивных, субтрактивных и перцепционных цветовых моделей. Работа с цветом в трехмерном пространстве.
презентация , добавлен 12.02.2014
Рассмотрение законов смешивания основных цветов. Волновые свойства света. Понятие тона, яркости и насыщенности. Характеристика сущности аддитивных и субтрактивных моделей синтеза цвета. Ознакомление с форматами хранения растровых изображений в BMP-файлах.
презентация , добавлен 26.07.2013
Средства описания цветовых оттенков, которые могут быть воспроизведены на экране компьютера и на принтере. Система аддитивных и субтрактивных цветов в компьютерной графике. Ахроматическое (черно-белое) изображение, тона, полутона и оттенки серого.
презентация , добавлен 06.01.2014
Исследование природы цвета как качественной субъективной характеристики излучения оптического диапазона. Световое и зрительное восприятие цвета человеком. Назначение, описание моделей и структура цветовых профилей и пространств в компьютерной графике.
курсовая работа , добавлен 03.10.2011
Преобразование "естественной" информации в дискретную форму. Анализ процессов дискретизации и квантования изображения. Векторные и растровые процедуры, применяемые в компьютерной графике. Законы математического описания цвета и виды цветовых моделей.
презентация , добавлен 29.01.2016
История происхождения цветовой модели RGB. Технология HiFi Color и использование планшетных цветов. Возникновение, механизмы формирования цветов, возможности расширения цветового охвата цветовой модели CMYK. Стандартные цветовые пространства RGB.
курсовая работа , добавлен 20.09.2012
Основные законы смешения цветов. Волновые свойства света. Основные характеристики цвета (атрибуты). Аддитивная цветовая модель RGB. Цветовые модели CMY и HSV. Кодировка цветов в моделях. Формат BMP для хранения растровых изображений, структура файла.
презентация , добавлен 28.08.2013
История происхождения цветовой модели RGB, ее достоинства и ограничения. Стандартные цветовые пространства RGB. Возникновение цветовой модели CMY. Возможности расширения цветового охвата CMYK. Технология HiFi Color. Использование плашечных цветов.
курсовая работа , добавлен 07.11.2014
Характеристика цифровых изображений, применяющиеся в издательской деятельности. Отличительные особенности растровых и векторных изображений, понятие цветового охвата, изучение моделей для описания отраженных цветов. Форматы и виды графических файлов.
контрольная работа , добавлен 16.09.2010
Разработка аппаратно-программного комплекса для осуществления идентификации объектов управления на основе вещественного интерполяционного метода. Анализ работоспособности аппаратно-программного комплекса, пример идентификации объекта управления.
Я по образованию программист, но по работе мне пришлось столкнуться с обработкой изображений. И тут для меня открылся удивительный и неизведанный мир цветовых пространств. Не думаю, что дизайнеры и фотографы узнают для себя что-то новое, но, возможно, кому-нибудь это знание окажется, как минимум полезно, а в лучшем случае интересно.
Основная задача цветовых моделей – сделать возможным задание цветов унифицированным образом. По сути цветовые модели задают определённые системы координат, которые позволяют однозначно определить цвет.
Наиболее популярными на сегодняшний день являются следующие цветовые модели: RGB (используется в основном в мониторах и камерах), CMY(K) (используется в полиграфии), HSI (широко используется в машинном зрении и дизайне). Существует множество других моделей. Например, CIE XYZ (стандартные модели), YCbCr и др. Далее дан краткий обзор этих цветовых моделей.
Цветовой куб RGB
Из закона Грассмана возникает идея аддитивной (т.е. основанной на смешении цветов от непосредственно излучающих объектов) модели цветовоспроизведения. Впервые подобная модель была предложена Джеймсом Максвеллом в 1861 году, но наибольшее распространение она получила значительно позже.В модели RGB (от англ. red – красный, green – зелёный, blue – голубой) все цвета получаются путём смешения трёх базовых (красного, зелёного и синего) цветов в различных пропорциях. Доля каждого базового цвета в итоговом может восприниматься, как координата в соответствующем трёхмерном пространстве, поэтому данную модель часто называют цветовым кубом. На Рис. 1 представлена модель цветового куба.
Чаще всего модель строится так, чтобы куб был единичным. Точки, соответствующие базовым цветам, расположены в вершинах куба, лежащих на осях: красный – (1;0;0), зелёный – (0;1;0), синий – (0;0;1). При этом вторичные цвета (полученные смешением двух базовых) расположены в других вершинах куба: голубой - (0;1;1), пурпурный - (1;0;1) и жёлтый – (1;1;0). Чёрный и белые цвета расположены в начале координат (0;0;0) и наиболее удалённой от начала координат точке (1;1;1). Рис. показывает только вершины куба.
Цветные изображения в модели RGB строятся из трёх отдельных изображений-каналов. В Табл. показано разложение исходного изображения на цветовые каналы.
В модели RGB для каждой составляющей цвета отводится определённое количество бит, например, если для кодирования каждой составляющей отводить 1 байт, то с помощью этой модели можно закодировать 2^(3*8)≈16 млн. цветов. На практике такое кодирование избыточно, т.к. большинство людей не способно различить такое количество цветов. Часто ограничиваются т.н. режимом «High Color» в котором на кодирование каждой компоненты отводится 5 бит. В некоторых приложениях используют 16-битный режим в котором на кодирование R и B составляющих отводится по 5 бит, а на кодирование G составляющей 6 бит. Этот режим, во-первых, учитывает более высокую чувствительность человека к зелёному цвету, а во-вторых, позволяет более эффективно использовать особенности архитектуры ЭВМ. Количество бит, отводимых на кодирование одного пиксела называется глубиной цвета. В Табл. приведены примеры кодирования одного и того же изображения с разной глубиной цвета.
Субтрактивные модели CMY и CMYK
Субтрактивная модель CMY (от англ. cyan - голубой, magenta - пурпурный, yellow - жёлтый) используется для получения твёрдых копий (печати) изображений, и в некотором роде является антиподом цветового RGB-куба. Если в RGB модели базовые цвета – это цвета источников света, то модель CMY – это модель поглощения цветов.Например, бумага, покрытая жёлтым красителем не отражает синий свет, т.е. можно сказать, что жёлтый краситель вычитает из отражённого белого света синий. Аналогично голубой краситель вычитает из отражённого света красный, а пурпурный краситель вычитает зелёный. Именно поэтому данную модель принято называть субтрактивной. Алгоритм перевода из модели RGB в модель CMY очень прост:
При этом предполагается, что цвета RGB находятся в интервале . Легко заметить, что для получения чёрного цвета в модели CMY необходимо смешать голубой, пурпурный и жёлтый в равных пропорциях. Этот метод имеет два серьёзных недостатка: во-первых, полученный в результате смешения чёрный цвет будет выглядеть светлее «настоящего» чёрного, во-вторых, это приводит к существенным затратам красителя. Поэтому на практике модель СMY расширяют до модели CMYK, добавляя к трём цветам чёрный (англ. black).
Цветовое пространство тон, насыщенность, интенсивность (HSI)
Рассмотренные ранее цветовые модели RGB и CMY(K) весьма просты в плане аппаратной реализации, но у них есть один существенный недостаток. Человеку очень тяжело оперировать цветами, заданными в этих моделях, т.к. человек, описывая цвета, пользуется не содержанием в описываемом цвете базовых составляющих, а несколько иными категориями.Чаще всего люди оперируют следующими понятиями: цветовой тон, насыщенность и светлота. При этом, говоря о цветовом тоне, обычно имеют в виду именно цвет. Насыщенность показывает насколько описываемый цвет разбавлен белым (розовый, например, это смесь красного и белого). Понятие светлоты наиболее сложно для описания, и с некоторыми допущениями под светлотой можно понимать интенсивность света.
Если рассмотреть проекцию RGB-куба в направлении диагонали белый-чёрный, то получится шестиугольник:
Все серые цвета (лежащие на диагонали куба) при этом проецируются в центральную точку. Чтобы с помощью этой модели можно было закодировать все цвета, доступные в RGB-модели, необходимо добавить вертикальную ось светлоты (или интенсивности) (I). В итоге получается шестигранный конус:
При этом тон (H) задаётся углом относительно оси красного цвета, насыщенность (S) характеризует чистоту цвета (1 означает совершенно чистый цвет, а 0 соответствует оттенку серого). Важно понимать, что тон и насыщенность не определены при нулевой интенсивности.
Алгоритм перевода из RGB в HSI можно выполнить, воспользовавшись следующими формулами:
Цветовая модель HSI очень популярна среди дизайнеров и художников, т.к. в этой системе обеспечивается непосредственный контроль тона, насыщенности и яркости. Эти же свойства делают эту модель очень популярной в системах машинного зрения. В Табл. показано изменение изображения при увеличении и уменьшении интенсивности, тона (выполняется поворот на ±50°) и насыщенности.
Модель CIE XYZ
С целью унификации была разработана международная стандартная цветовая модель. В результате серии экспериментов международная комиссия по освещению (CIE) определила кривые сложения основных (красного, зелёного и синего) цветов. В этой системе каждому видимому цвету соответствует определённое соотношение основных цветов. При этом, для того, чтобы разработанная модель могла отражать все видимые человеком цвета пришлось ввести отрицательное количество базовых цветов. Чтобы уйти от отрицательных значений CIE, ввела т.н. нереальные или мнимые основные цвета: X (мнимый красный), Y (мнимый зелёный), Z (мнимый синий).При описании цвета значения X,Y,Z называют стандартными основными возбуждениями, а полученные на их основе координаты – стандартными цветовыми координатами. Стандартные кривые сложения X(λ),Y(λ),Z(λ) (см. Рис.) описывают чувствительность среднестатистического наблюдателя к стандартным возбуждениям:
Помимо стандартных цветовых координат часто используют понятие относительных цветовых координат, которые можно вычислить по следующим формулам:
Легко заметить, что x+y+z=1, а это значит, что для однозначного задания относительных координат достаточно любой пары значений, а соответствующее цветовое пространство может быть представлено в виде двумерного графика:
Множество цветов, задаваемое таким способом, называют треугольником CIE.
Легко заметить, что треугольник CIE описывает только цветовой тон, но никак не описывает яркость. Для описания яркости вводят дополнительную ось, проходящую через точку с координатами (1/3;1/3) (т.н. точку белого). В результате получают цветовое тело CIE (см. Рис.):
Это тело содержит все цвета, видимые среднестатистическим наблюдателем. Основным недостатком этой системы является то, что используя её, мы можем констатировать только совпадение или различие двух цветов, но расстояние между двумя точками этого цветового пространства не соответствует зрительному восприятию различия цветов.
Модель CIELAB
Основной целью при разработке CIELAB было устранение нелинейности системы CIE XYZ с точки зрения человеческого восприятия. Под аббревиатурой LAB обычно понимается цветовое пространство CIE L*a*b*, которое на данный момент является международным стандартом.В системе CIE L*a*b координата L означает светлоту (в диапазоне от 0 до 100), а координаты a,b – означают позицию между зелёным-пурпурным, и синим-жёлтым цветами. Формулы для перевода координат из CIE XYZ в CIE L*a*b* приведены ниже:
где (Xn,Yn,Zn) – координаты точки белого в пространстве CIE XYZ, а
На Рис. представлены срезы цветового тела CIE L*a*b* для двух значений светлоты:
По сравнению с системой CIE XYZ Евклидово расстояние (√((L1-L2)^2+(a1^*-a2^*)^2+(b1^*-b2^*)^2)) в системе CIE L*a*b* значительно лучше соответствует цветовому различию, воспринимаемому человеком, тем не менее, стандартной формулой цветового различия является чрезвычайно сложная CIEDE2000.
Телевизионные цветоразностные цветовые системы
В цветовых системах YIQ и YUV информация о цвете представляется в виде сигнала яркости (Y) и двух цветоразностных сигналов (IQ и UV соответственно).Популярность этих цветовых систем обусловлена в первую очередь появлением цветного телевидения. Т.к. компонента Y по сути содержит исходное изображение в градациях серого, сигнал в системе YIQ мог быть принят и корректно отображён как на старых чёрно-белых телевизорах, так и на новых цветных.
Вторым, возможно более важным плюсом, этих пространств является разделение информации о цвете и яркости изображения. Дело в том, что человеческий глаз весьма чувствителен к изменению яркости, и значительно менее чувствителен к изменению цветности. Это позволяет передавать и хранить информацию о цветности с пониженной глубиной. Именно на этой особенности человеческого глаза построены самые популярные на сегодняшний день алгоритмы сжатия изображений (в т.ч. jpeg). Для перевода из пространства RGB в YIQ можно воспользоваться следующими формулами:
Под цветовой моделью (пространством) понимают математическое описание разнообразной цветовой гаммы (спектра), проще говоря, каждому определенному цвету присваивается цифровой разряд. Практически все модели реализованы на использовании трех цветов (красный, зеленый, синий) из этого следует, каждый основной цвет имеет свое числовое описание, все остальные цвета результат цифровой генерации основных.
Все цветовые модели различны по типу, где у каждого есть своя сфера применения: RGB; HSB; Lab; CMY; CMYK; YIQ; YCC. Далее все перечисленные выше модели делятся на группы по их устройству работы, так RGB - результат сложения цветов (аддитивный класс), CMY и CMYK противоположен первому и воплощается через вычитание цветов (субтрактивный класс), основываются на восприятии Lab, HSB, YIQ, YCC (перцепционный класс).
Базирование RGB состоит из красного, зеленого и синего, где при смешивании каждой пары основных цветов получаются дополнительные: желтый, голубой и пурпурный, при комбинации основных и дополнительных, можно добиться практически любого цветового оттенка.
Прямое предназначение этой модели - отображение видимого цветового диапазона на вашем мониторе. По умолчанию экран работает именно в этом режиме, который новичкам менять вообщем-то и не следует.
Каждой цветовой модели присущ свой цветовой охват, т.е. количественный объем цветов, который может различить человеческий глаз и отобразить устройство, допустим принтер.
Серьезная проблема RGB не большой цветовой охват и аппаратная зависимость (не совсем аналогичный показ цветов на разных в основном ЭЛТ-мониторах).
Существуют три подвида описываемой нами модели: sRGB имеет самый маленький цветовой охват и потому походит для тех, кто работает с web-графикой. Подойдет и для печати, правда на струйниках, для профессионального качества печати она не пригодна. Adobe RGB 1998 - получен из телестандартов, самый оптимальный вид при работе с графическими пакетами.
Последний Wide-Gamut RGB обладает самым огромным охватом и может быть применен к 48-разрядным работам. Монитор компьютера имеет другой принцип показа цветов, и по сему модель RGB (с ее 3 видами), честно сказать, для печати почти не пригодна.
А вот цветовые модели CMY и CMYK как раз призваны подготовить изображение и вывести его на печать. Использование CMY (голубой, пурпурный, желтый) оправдано лишь теоретически для черно-белых принтеров, где картридж возможно заменить на цветной.
Добавление черной краски позволило сделать модель CMYK (голубой, пурпурный, желтый, черный) полностью функциональной (но не совершенной) в цветной печати. Так же улучшилось качество вывода диапазона серых оттенков. Как и RGB, CMYK остается аппаратно зависимой, с недостаточным высоким цветовым диапазоном моделью.
При всех своих недостатках вполне достойно отображает необходимый для печати спектр, но вместе с тем может нести в себе неадекватную цветопередачу на выводе, поэтому некоторые изображения лучше изначально редактировать в ней. И еще, качество, получаемое при печати, напрямую зависит от качества бумаги!
В профессиональной полиграфии CMYK почти не используют, там применяют ее различные модификации, о которых мы упоминать не будем, достаточно сказать, что эти системы (Pantone, Trumatch и д.р.) интегрированы в серьезные графические программы. Это так, попутно, теперь давайте дальше.
С последней цветовой моделью HSB и ей подобными все просто, они основаны на элементарном восприятии яркости, тона и насыщенности, и потому аппаратно независимы, используя основной цветовой ввод RGB, прекрасно подходит для создания тонких спектральных эффектов.
Каждая рассмотренная модель имеет свой цветовой охват, а значит при некоторых видах печати, цветовая информация не может быть совершенно точно отображена на мониторе. Так же не калиброванный дисплей или уже старый не достаточно полно определяют цвета.
Вследствие этого не всегда будет правильным решением выбирать необходимый цвет на мониторе. Для правильного подбора цветов существуют специальные системы соответствия. Такие системы включают в себя эталонные наборы цветов (атласы), необходимые программы и устройства для калибровки вывода, а также т.н. палитры.
В каждый профессиональный графический редактор интегрированы заказные (электронные) таблицы цветов. Все они ориентированы на разные способы представления ваших работ, кстати, в Adobe они называются - каталог, в Corel - именно палитры. Думаю, нет большой необходимости заострять ваше внимание на знакомстве с каждой из них, тем более, что предназначены они в основном для дизайнеров и верстальщиков, сотрудничающих с полиграфическим производством.
Да еще некоторые развитые в этой области пользователи используют их при создании своих авторских работ и web - дизайна. В полиграфии используют многослойную, плашечную и комбинированную (Spot colors) способы печати. Именно многослойный способ основан на применении триадных красителей, это к тому, что все цветовые модели в графических пакетах работают с триадными цветами.
Если цветовая модель - это программное описание, то цветовой режим - это, так сказать, воплощение в жизнь, реализация. Первый режим однобитовой черно-белой графики (Black and White (1-bit)) или bitmap, самый простой из всех существующих. Для его отображения нужно всего по одному биту памяти на каждый белый и черный пиксел. Применим он только к черно-белым изображениям, а также в некоторых случаях вывода полноцветной картинки в черно-белую печать. У Black and White есть еще семь разновидностей, все они отличаются друг от друга различным программным представлением все той же однобитовой графики. Следующий режим Градации серого (Grayscale (8-bit)) представляет собой модернизированную версию предыдущего режима за счет увеличения цветового разрешения для каждого пиксела до 8-бит и поддержки до 256 оттенков серого цвета. Новые версии программ поддерживают и 16-битовую разрядность, для любителей творить в этом, по-своему интересном режиме. Изображение в Дуплексном (Duotone (8-bit)) цветовом режиме - это черно-белое изображение, улучшенное с помощью дополнительных цветов (от одного до четырех). Дуплексный цветовой режим состоит из 256 оттенков одной (тоновое), двух (двухтоновое), трех (трехтоновое) или четырех (четырехтоновое) красок.
Этот режим лучше использовать для того, чтобы придать цветность черно-белым изображениям, а так же создавать всякие эффекты с помощью различных параметров кривых тонирования. 24-разрядный режим естественного цвета RGB Color (24-bit) предназначен для обработки полноцветных (цветных) изображений с использованием 16,7 млн. цветов, и даже может использовать разрешение в 48-бит. RGB - модель работает с цветовыми и альфа-каналами, а также может поддерживать слои (объекты). Палитра (Paletted) или Индексированные цвета (Indexed Color) - это упрощенный аналог RGB Color, и потому большого реализма в ваших “трудах”, практикуя в этой модели, не ждите. Он просто не способен передать все цветовые и тоновые нюансы, но и у него существует своя ниша в графике. У этой модели есть подвиды.
Про режим CMYK Color говорить особо нечего, он полностью ориентирован только на печать. Цветовой режим Lab - это 24-разрядный цветовой режим, в котором все цвета состоят из трех каналов: яркость (L*- Luminosity), зеленый/пурпурный (a*- green/magenta), синий/желтый (b*- blue/yellow). В режим Lab можно преобразовать только полутоновые, RGB и CMYK- изображения.
Внутренняя модель пригодиться для печати на Postscript Level 2 принтерах, обработки PhotoCD, а также для работы с яркостью, резкостью без искажений других цветовых тонов, ну и ряда других нужных уже состоявшимся дизайнерам, вещей. И последний цветовой режим Многоканальный (Multichannel) нужен для отображения нескольких цветовых каналов, где каждый канал несет в себе 256 оттенков серого. Годится для преобразования рисунков на черно-белом принтере, работать можно только с изображением, имеющим больше одного канала. Режимы NTSC RGB и PAL RGB нужны, чтобы преобразовывать картинки в видеоформат.
Цветовая модель
Цветовая модель - термин, обозначающий абстрактную модель описания представления цветов в виде кортежей чисел, обычно из трёх или четырёх значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами . Вместе с методом интерпретации этих данных (например, определение условий воспроизведения и/или просмотра - то есть задание способа реализации), множество цветов цветовой модели определяет цветовое пространство .
Трёхкомпонентное цветовое пространство стимулов
Человек является трихроматом - сетчатка глаза имеет 3 вида рецепторов света, ответственных за цветное зрение (см.: колбочки). Каждый вид колбочек реагирует на определённый диапазон видимого спектра . Отклик, вызываемый в колбочках светом определённого спектра, называется цветовым стимулом , при этом свет с разными спектрами может иметь один и тот же цветовой стимул и, таким образом, восприниматься человеком одинаково. Это явление называется метамерией - два излучения с разными спектрами, но одинаковыми цветовыми стимулами, будут неразличимы для человека.
Трёхмерное представление цветового пространства человека
Можно определить цветовое пространство стимулов как линейное пространство , если задать координаты x, y, z в качестве значений стимулов, соответствующих отклику колбочек длинноволнового (L), средневолнового (M) и коротковолнового (S) диапазона оптического спектра. Начало координат (S, M, L) = (0, 0, 0) будет представлять чёрный цвет. Белый цвет не будет иметь чёткой позиции в данном определении диаграммы всевозможных цветов, а будет определяться, например, через цветовую температуру , определённый баланс белого или каким-либо иным способом. Полное цветовое пространство человека имеет вид конуса в форме подковы (см. рисунок справа). Принципиально данное представление позволяет моделировать цвета любой интенсивности - начиная с нуля (чёрного цвета) до бесконечности. Однако, на практике, человеческие рецепторы могут перенасытиться или даже быть повреждены излучением с экстремальной интенсивностью, поэтому данная модель не применима для описания цвета в условиях чрезвычайно высоких интенсивностей излучений и также не рассматривает описание цвета в условиях очень низких интенсивностей (поскольку у человека задействуется иной механизм восприятия через палочки).
Являясь линейным пространством, пространство цветовых стимулов имеет свойство аддитивного смешивания - сумма двух цветовых векторов будет соответствовать цвету, равному получаемому смешением этих двух цветов (см. также: Закон Грассмана). Таким образом, можно описывать любые цвета (вектора цветового пространства) через линейную комбинацию цветов, выбранных в качестве базиса . Такие цвета называют основными (англ. primary colors ). Чаще всего в качестве основных цветов выбирают красный, зелёный и синий (модель RGB), однако возможны другие варианты базиса основых цветов. Выбор красного, зелёного и синего оптимален по ряду причин, например потому что при этом минимизируется количество точек цветового пространства, для представления которых используются отрицательные координаты, что имеет практическое значения для цветовоспроизведения (нельзя воспроизводить цвет излучением с отрицательной интенсивностью). Этот факт следует из того что пики чувствительностей L,M и S колбочек приходятся на красный, зелёный и синий части видимого спектра.
Некоторые цветовые модели используются для цветовоспроизведения , например воспроизведения цвета на экранах телевизоров и компьютеров, или цветной печати на принтерах. Используя явление метамерии, устройства цветовоспроизведения не воспроизводят оригинальный спектр изображения, а лишь имитируют стимульную составляющую этого спектра, что в идеале позволяет получить картину неотличимую человеком от оригинальной сцены.
Цветовое пространство CIE XYZ
Цветовое пространство XYZ - это эталонная цветовая модель, заданная в строгом математическом смысле организацией CIE (International Commission on Illumination - Международная комиссия по освещению) в 1931 году. Модель XYZ является мастер-моделью практически всех остальных цветовых моделей, используемых в технических областях.
Функции цветового соответствия
Являясь трихроматом, человек имеет три типа светочувствительных детекторов или, другими словами, зрение человека трёхкомпонентно . Каждый тип детекторов (колбочек) имеет различающуюся чувствительность к разным длинам волн спектра, что описывается функцией спектральной чувствительности (которая напрямую определяется видом конкретных молекул фотопсинов , используемых данным типом колбочек). Можно сказать, что глаз, как детектор, выдает три вида сигнала (нервные импульсы). С математической точки зрения, из спектра (описываемого бесконечномерным вектором) путём умножения на функции спектральной чувствительности колбочек получается трёхкомпонентный вектор, описывающий детектируемый глазом цвет. В колориметрии данные функции принято называть функциями цветового соответствия (англ. color matching functions ).
Эксперименты, проведённые Дэвидом Райтом (англ. David Wright ) и Джоном Гилдом (англ. John Guild ) в конце 1920-х и начале 1930-х годов, послужили основой для определения функций цветового соответствия. Изначально функции цветового соответствия были определены для 2-градусного поля зрения (использовался соответствующий колориметр). В 1964 году комитет CIE опубликовал дополнительные данные для 10-градусного поля зрения.
При этом в определении кривых модели XYZ заложен фактор своевольности - форма каждой кривой может быть измерена с достаточной точностью, однако кривая суммарной интенсивности (или сумма всех трёх кривых) заключает в своём определении субъективный момент, при котором реципиента просят определить, имеют ли два источника света одинаковую яркость, даже если эти источники абсолютно разного цвета. Также, имеется произвольность относительной нормировки кривых X, Y и Z, поскольку можно предложить альтернативную работающую модель, в которой кривая чувствительности X имеет двукратно усиленную амплитуду. При этом цветовое пространство будет иметь иную форму. Кривые X, Y и Z в модели CIE XYZ 1931 и 1964 были выбраны таким образом, чтобы площади поверхности под каждой кривой были равны между собой.
Хроматические координаты Yxy
На рисунке справа представлена классическая хроматическая диаграмма модели XYZ с длинами волн цветов. Значения x и y в ней соответствуют X, Y и Z согласно следующим формулам:
x = X/ (X + Y + Z ), y = Y/ (X + Y + Z ).В математическом смысле данную хроматическую диаграмму можно представить как подобласть действительной проективной плоскости , при этом x и y будут являться проективными координатами цветов. Данное представление позволяет задавать значение цвета через светлоту Y (англ. luminance ) и две координаты x , y . Однако светлота Y в модели XYZ и Yxy - это не то же самое, что яркость Y в модели YUV или YCbCr .
Обычно диаграмма Yxy используется для иллюстрации характеристик гамутов различных устройств воспроизведения цвета - дисплеев и принтеров. Конкретный гамут обычно имеет вид треугольника, углы которого образованы точками основных , или первичных , цветов. Внутренняя область гамута описывает все цвета, которые способно воспроизвести данное устройство.
Особенности цветного зрения
Значения X , Y и Z получаются путём умножения физического спектра излучения на функции цветового соответствия. Синяя и красная часть спектра оказывают меньшее влияние на воспринимаемую яркость, что может быть продемонстрировано на примере:
| red КРАСНЫЙ |
green ЗЕЛЁНЫЙ |
blue СИНИЙ |
yellow КРАСНЫЙ +ЗЕЛЁНЫЙ |
aqua/cyan ЗЕЛЁНЫЙ +СИНИЙ |
fuchsia/magenta КРАСНЫЙ +СИНИЙ |
black ЧЁРНЫЙ |
white КРАСНЫЙ +ЗЕЛЁНЫЙ +СИНИЙ |
Для среднестатистического человека, имеющего нормальное цветовое зрение, зелёный будет восприниматься ярче синего. В то же время, хотя чистый синий цвет воспринимается как очень неяркий (если рассматривать надпись синего цвета с большого расстояния, то её цвет будет трудно отличить от чёрного), в смеси с зелёным или красным воспринимаемая яркость значительно повышается.
При определённых формах дальтонизма зелёный цвет может восприниматься эквивалентно-ярким синему, а красный как очень тёмный, либо вообще как неразличимый. Люди с дихромией - нарушением восприятия красного, например, не способны видеть красный сигнал светофора при ярком солнечном дневном свете. При дейтеранопии - нарушении восприятия зелёного, в ночных условиях зелёный сигнал светофора становится неотличимым от света уличных фонарей.
Классификация
Цветовые модели можно классифицировать по их целевой направленности:
- XYZ - описание восприятия; L*a*b* - то же пространство в других координатах.
- Аддитивные модели - рецепты получения цвета на мониторе (например, RGB).
- Полиграфические модели - получение цвета при использовании разных систем красок и полиграфического оборудования (например, CMYK).
- Модели, не связанные с физикой оборудования, являющиеся стандартом передачи информации.
- Математические модели, полезные для каких-либо способов цветокоррекции, но не связанные с оборудованием, например HSV .
Распространённые цветовые модели
См. также
Примечания
Ссылки
- Алексей Шадрин, Андрей Френкель. Color Management System (CMS) в логике цветовых координатных систем. Часть I , Часть 2 , Часть 3
| Методы сжатия | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Теория | |||||||
| Без потерь |
| ||||||
