Колірні моделі

Колір можна синтезувати двома принципово різними методами– адитивним і субтрактивним. Адитивний синтез кольору припускає одержання кольору змішанням випромінювань. Адитивний синтез застосовується і при вимірі кольору спеціальними приладами– колориметрами. В адитивному синтезі під білим кольором ми розуміємо змішування основних випромінювань у максимальній кількості, а чорний колір– повна відсутність випромінювань. При субтрактивному синтезі компоненти випромінювання перетворюються оптичним середовищем– кольоровою поверхнею. Її фарбування виконує функцію перетворювача енергії випромінювання джерела світла.

Відбиваючись від неї або проходячи наскрізь, одні промені послабляються сильніше, інші слабкіше. У результаті баланс випромінювань, що потрапили на сітківку ока людини, змінюється, що викликає відчуття кольору.

Тривимірний простір для геометричного зображення кольору прийнято називати колірним простором. У кольоровій системі координат кожен колір виражається через основні кольори цієї системи, причому вони повинні бути лінійно незалежні(тобто жоден з них не повинен створюватись додаванням двох інших).

Кольори утворюються в природі різним чином. З одного боку, джерела світла(сонце, лампочки, екрани комп’ютерів і телевізорів) випромінюють світло різних довжин хвиль, що сприймаються оком людини як кольорове світло. Потрапляючи на поверхні несвітлових предметів(об’єктів), світло частково поглинається, а частково відбивається. Відбите випромінювання сприймається оком людини як колір об’єкта. Таким чином, колір об’єкта виникає в результаті випромінювання або відображення. Опис кольору об’єкта в першому випадку відрізняється від другого, тобто застосовуються різні моделі кольору.

Модель RGB – стандарт для синтезу кольорів і назва відповідної кольорової моделі. Стандарт прийнятий у1931 році Commіsіon Іnternatіonal de l’Eclaіrage, у якості трьох лінійно незалежних кольорів обрані монохроматичні червоний (red, =700 нм), зелений (green, =546,1 нм) і синій (blue, =435,8 нм). При сприйнятті кольору людиною саме вони безпосередньо сприймаються оком. Інші кольори являють собою змішання трьох базових у різних співвідношеннях. Зі змішання червоного і зеленого виходить жовтий, зеленого і синього– блакитний, синій і червоний дають пурпурний (рис. 1.1). Якщо змішуються всі три кольори, у результаті утвориться білий. Змішавши три базових кольори в різних пропорціях (з різною яскравістю), можна одержати все різноманіття відтінків. Якщо говорити про растрове зображення в моделі RGB, то кожен його піксель представляється яскравістю трьох базових кольорів:

червоного, зеленого і синього.

Кожна складова може змінюватися в межах від0 до255. Такий спосіб надає доступ до всіх16 мільйонів кольорів. При додаванні (змішуванні) двох променів основних кольорів результат виявляється світліше, ніж окремі складові. Кольори такого типу називаються адитивними.

Система RGB має неповне колірне охоплення– багато кольорів від зеленого до синього, включаючи всі відтінки блакитного, не можуть бути представлені в цій моделі. Стандарт RGB у даний час прийнятий практичних для усіх випромінюючих пристроїв графічного виведення(телевізори, монітори, плазмові панелі та ін.)

Модель CMYK

Модель CMYK описує кольорові об’єкти, які не випромінюють світло, поглинаючи частину спектра білого світла, що падає на них, відбивають випромінювання, що залишилося. У залежності від того, в якій області спектра відбувається поглинання, об’єкти відбивають різні кольори, які визначають колір цих об’єктів. Кольори, що використовують біле світло, віднімаючи з нього визначені ділянки спектра, називаються субтрактивними.

Для їх опису використовується модельCMY (Cyan, Magenta, Yellow). У цій моделі основні кольори утворюються шляхом вирахування з білого кольору основних адитивних кольорів моделі RGB (рис. 1.2). В такому випадку основних субтрактивних кольорів буде три: блакитний (білий мінус червоний), пурпурний (білий мінус зелений), жовтий(білий мінус синій). При змішуванні максимальних значень всіх трьох кольорів отримуємо чорний колір. При нульових значеннях складових отримуємо білий колір. Змішування рівних значень трьох компонентів дасть відтінки сірого.

Дана модель– основна модель для поліграфії. Пурпурний, блакитний і жовтий кольори складають так називану поліграфічну тріаду, і в процесі друку саме цими фарбами велика частина видимого колірного спектру може бути репродукована на папері.

Однак реальні фарби мають домішки, їх колір не відповідає в точності теоретично розрахованим блакитному, пурпурному і жовтому. Особливо"поганий" блакитний пігмент типографської фарби, і змішання трьох основних фарб, яке повинно давати чорний колір, дає замість нього невизначений брудно-коричневий. Крім того, для одержання інтенсивного чорного необхідно додати велику кількість фарби кожного кольору, що призводить до перезволоження паперу, та й вкрай неекономно. Тому, в число основних поліграфічних фарб(і в колірну модель) внесена чорна фарба. Саме вона додає останню букву в назві моделіCMYK: C – Cyan (Блакитний), М– Magenta (Пурпурний), Y – Yellow (Жовтий), K – ключовий(Key) компонент у процесі кольорового друку. Як і для моделі RGB, кількість кожного компоненту може бути виражена в відсотках або градаціях від0 до255. Проте по колірному охопленню ці моделі розрізняються, так, що, при переході з однієї моделі в іншу можливі втрати кольору.

Модель Lab. Описані вище моделі добре підходять для зображень, які призначені для виведення на екран монітора або на папір, але вони не цілком відповідають тому, що сприймає людське око.

Для найбільш точного завдання кольорів відповідно до особливостей сприйняття кольору людиною була розроблена модель Lab. Одержала свою назву завдяки основним її компонентам: L (Lumіnosіty– яскравість) – визначає яскравість конкретної крапки зображення, а– задає зміну відтінку від зеленого до червоного, b – задає зміну відтінку від синього до жовтого. Яскравість задається у відсотках(від0 до100 %), колірні складові можуть приймати значення від-128 до127. Для завдання білого і чорного кольорів досить встановити крайні значення яскравості. Нейтральному сірому кольору відповідають нульові значення обох колірних складових(а і b).

Основне призначення моделі Lab – задавання кольору в ході наукових досліджень, точних вимірів кольору, перетворення кольору між іншими моделями.

Модель YCbCr – апаратно-орієнтована модель, використовується в телебаченні, служить для скорочення переданої смуги частот за рахунок використання психофізіологічних особливостей зору людини. В цій моделі Y – інтенсивність кольору, а Cb і Сr – синя і червона компоненти. Кодування зображень в моделі YCbCr зменшує кількість інформації, яка необхідна для відтворення зображення без істотної втрати його якості. Для перетворення палітриRGB уYCbCr користуються наступними співвідношеннями:

Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B

Cb = 0.1678 R – 0.3313 G + 0.5 B

Cr = 0.5 R – 0.4187 G + 0.0813 B

Модель HSV (Hue – колірний тон, Saturatіon – насиченість, Value – кількість світла) – модель, орієнтована на людину і забезпечує можливість явного завдання необхідного відтінку кольору.

Модель HLS (Hue – колірний тон, Lіghtness – світлота, Saturatіon – насиченість) – модель побудована аналогічно моделі HSV, але відрізняється інтенсивністю кольорових тонів.

Модель HSB (Hue – колірний тон, Saturatіon – насиченість, Brightness – яскравість) узгоджується зі сприйняттям кольору людиною: колірний тон– еквівалент довжини хвилі, насиченість– інтенсивність хвилі, а яскравість– кількість світла. Ця модель вважається самою зручною при виборі конкретного кольору користувачем(рис. 1.3.).

Однак ця модель є абстрактною, оскільки не існує технічних засобів для безпосереднього виміру колірного тону й насиченості. Зберегти графічний файл за допомогою цієї колірної моделі не можливо.

Модель RYB – субтрактивна модель з первинними кольорами red-yellow-blue, не застосовується в комп’ютерній графіці, однак протягом багатьох століть її використовували художники для змішування фарб. Це інтуїтивна модель і по колірному охопленню вона поступається перерахованим вище.

Плашечні кольори

Багатобарвні ілюстрації друкуються за допомогою невеликої кількості фарб. Кількість фарб визначається художніми, технологічними й економічними розрахунками. Як правило, якщо в ілюстрації використано не більш чотирьох окремих кольорів, то їх фарби і застосовуються для друку. Кольори, що друкуються власними фарбами, називаються плашечними. Кольори для багатокольорових ілюстрацій, що одержуються при виведенні на друк за допомогою накладення фарб базових кольорів моделіCMYK, називаються тріадними. В комп’ютерних видавничих програмах фарби для плашечних кольорів вибираються з каталогу, а тріадні задаються пропорцією базових компонентів. За допомогою тріадних фарб можна передати будь-як кольори, а за допомогою плашечних– тільки відтінки їх власного кольору. З іншого боку, плашечні кольори забезпечують високу точність відтворення зображень.

У деяких випадках плашечні та тріадні кольори використовуються спільно, найчастіше при виведенні на друк зображень спеціальними(металізованими, флуоресцентними та ін.) фарбами.

Напівтонові зображення широко використовуються для збереження чорно-білих(у традиційному, фотографічному змісті) фотографій і в тих випадках, коли без кольору можна обійтися.

Кожна крапка такого зображення може мати один з256 відтінків (градацій) сірого з яскравістю від чорного(0) до білого(255). Цей діапазон значень називають сірою шкалою (grayscale). Для кодування одного пікселя (глибина кольору) в сірій шкалі необхідно8 біт. Будь-яке зображення можна перетворити в напівтонове.

Повнокольорові зображення можуть бути створені і збережені за допомогою однієї з трьох колірних моделей: RGB, Lab і CMYK.

Цифрове повнокольорове зображення складається з каналів, що відповідають базовим кольорам моделі зображення. Кожен канал являє собою напівтонове зображення, яскравість пікселів якого визначається кількістю відповідного базового кольору. Канал кодується8 бітами, число градацій кольору в ньому дорівнює256.

Обсяг такого зображення(обсяг файлу) залежить від кількості каналів. Зображення створені за допомогою колірних моделей RGB і Lab містять по три канали, для опису кожного потрібно8 біт. Таким чином, глибина кольору цих зображень складає24 біта. Зображення створені за допомогою моделі CMYK мають чотири канали, глибина кольору для зображень CMYK складає8х4=32 біти.

Дата добавления: 2014-12-25