Математическое описание представления цветов в виде кортежей чисел
Обновлено: 07.09.2024
Цветовая модель — термин, обозначающий абстрактную модель описания представления цветовыми координатами или цветовыми компонентами. Вместе с методом интерпретации этих данных (например определение условий воспроизведения (вращения) и/или просмотра — то есть задание способа реализации); множество цветов цветовой модели определяет цветовое пространство.
Цветовая модель как правило используется для хранения и обработки цветов в дискретном виде, при рассмотрении ее в вычислительных устройствах, например, ЭВМ.
Цветовая модель создаётся в соответствие между воспринимаемыми человеком цветами, хранимыми в памяти, и цветами, образуемыми на устройствах вывода при возможных заданных условиях.
Все цветовые модели независимы и созданы для практического выражения цветового пространства — это всего лишь удобное средством для представления цвета, и не имеет прямой зависимости от типа колбочек в глазу человека. С точки зрения математической они основаны на базе теории Гильбертовых пространств. Например, плоские цветовые модели легли в основу создания атласов цветов, медицинских руководств для определения полноценности цветного зрения клиента и выявления, скажем, дальтонизма и др. дефектов зрения при выдаче водительских прав.
Один из наиболее известных примеров из гильбертова пространства в Евклидовом пространстве состоит из трех-мерного вектора и обозначается R3, оснащенный скалярным произведение. Скалярное произведение занимает два вектора x и y и дает реальный номер x·y. Если x и y представлены Декартовыми координатами, то скалярное произведение определяется как линейное уравнение:
Цветовая система Манселла, показан круг при значении 5, хроме 6, нейтральные значения от 0 до 10, сегмент круга (диапазон хромы) при тоне 5PB и значении 5.
Цветовые модели построены с использованием главного принципа работы цветового круга (цветовое колесо) — способ представления непрерывности оттенков. пурпурный цвет формально связывает крайние цвета (красный и фиолетовый), которые в естественном солнечном спектре максимально удалены друг от друга. При вращении цветового круга (см. Цветовой круг) зрительная система воспринимает его цвета в виде одного цвета в зависимости от количества и цветовых характеристик:
- hue (тоном) — (оттенком, hue),
- value (яркостью или светлотой) — (яркостью, светлотой value),
- saturation, chroma (насыщенностью — цветностью хромой). Например, вращая круг с равными секторами основных цветов S,M,L (RGB) мы видим белый цвет. На системе Манселла вертикальная ось — ось вращения по высоте имеет 10 частей от белого до чёрного цветов и принята как value (яркость или светлота) — (яркость, светлота (value)).
На основе этих характеристик цветов системы Манселла создано цветовое пространство.
Любая цветовая модель строится по принципу работы зрительной системы. Как известно, работа сетчатки глаза при восприятии цвета связана с работой фоторецепторов колбочек сетчатки глазаи зрительной корой головного мозга. Выделенные колбочками оппонентно биосигналы S,M,L, (RGB) основных лучей спектра и пересланные в мозг, образуют в нём цветные изображения. (См. Ретиномоторная реакция фоторецепторов). При этом возможны искажения восприятия цветов человеком в виде зрительных иллюзий восприятия цвета,
Содержание
Трёхстимульное цветовое пространство CIE XYZ
Функции цветового соответствия Стандартного колориметрического наблюдателя, определённые комитетом CIE в 1931 году на диапазоне длин волн от 380 нм до 780 нм (с 5 нм интервалом). [1]
Цветовое пространство XYZ — это эталонная цветовая модель, заданная в строгом математическом смысле организацией CIE (International Commission on Illumination — нм), (средних длин волн — зелёных-М, 530-540 нм), и (длинных длин волн - красных-L, 560-580 нм) диапазонах. (Есть также лучи низкой яркости, " монохромные лучи "ночного видения" фоторецепторов, называемых палочками, которые имеют пик чувствительности вокруг 490-495 нм). Таким образом, три параметра, связанных с уровнем стимула для трех типов колбочек клеток, которые в принципе могут создать ощущения любого цвета. Оценка светового спектра по мощности происходит на трёх кривых чувствительности, которые дают три эффективных стимула значений тремя "шишками" — колбочками; эти три значения составляют трехстимульную спецификацию цветового светового спектра, цветового пространства в LMS (длинная -, средняя и короткая).
CIE XYZ цветовое пространство охватывает все цветовые ощущения, что в среднем человек может испытывать. Оно выступает в качестве эталона, относительно которых определены многие другие цветовые пространства. Набор расширенных функций, спектральной чувствительности кривых LMS пространства не ограничивается фактически тем, чтобы быть чувствительными физически к производимым светом спектрам с конкретными трехстимульными значениями.
Рассмотрим два источниками света, который состоит из различных смесей различных длин волн. Такие источники света, как представляется, могут быть того же цвета; этот эффект называется — метамерия (metamerism). Такие источники света имеют тот же самый видимый цвет для наблюдателя, когда они производят то же трехстимульные значения, и не имеет значения, каковы спектральные распределения мощности источников.
Большинство волн не будет стимулировать один тип колбочки камеры только потому, что чувствительность кривых трёх колбочек при восприятии лучей заблокированы для каждой колбочки. Некоторые трехстимульные значения, таким образом, физически невозможно получить, и это будет, в любой нормальной трехцветной добавке в цветовом пространстве (напр., RGB (цветовая модель)). Что предполагает при этом возможные отрицательные значения, по крайней мере один из трех праймериз. Чтобы избежать этих негативных значений RGB, был сформулирован один компонент, который описывает воспринимаемую яркость, "воображаемый" основные цвета и соответствующего согласования цветов функции . В результате трехстимульные значения определяются CIE 1931 цветового пространства, в котором они обозначаются X, Y, и Z.(Значения X, Y, и Z). [2]
Функции цветового соответствия
Эксперименты, проведённые Дэвидом Райтом (англ. David Wright ) [3] и Джоном Гилдом (англ. John Guild ) [4] 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 Хроматические координаты Yxy
Хроматическая диаграмма с длинами волн цветов
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 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 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:
Для среднестатистического человека, имеющего нормальное цветовое зрение, зелёный будет восприниматься ярче синего. [5] 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.
Презентация на тему: " Цветовая модель абстрактная модель описания представления цветов в виде кортежей чисел, обычно из трёх или четырёх значений, называемых цветовыми компонентами." — Транскрипт:
3 Аддитивная модель. Базовые цвета Red (красный) Green (зеленый) Blue (синий) Используется для отображения графики на мониторе Смешение всех цветов в максимальном количестве – белый Смешение всех цветов в нулевом количестве - черный
4 Описание цвета – указание объема каждой компоненты 255, 0, 0 – красный 0, 255, 0 – синий Глубина цвета – объем памяти, выделяемый на хранение цвета 1 пикселя Чем больше глубина цвета, тем больше цветов можно задать Режим True Color – 24 бита, цветов
5 АКДостаточно для… 42 4 = 16Графики, диаграммы 82 8 = 256 Рисованных изображений типа тех, что видим в мультфильмах, но недостаточно для изображений живой природы 16 (High Color) 2 16 = Изображений, которые на картинках в журналах и на фотографиях 24 (True Color) 2 24 = Обработки и передачи изображений, не уступающих по качеству наблюдаемым в живой природе
7 Субтрактивная модель Базовые цвета Cyan - голубой Magenta - пурпурный Yellow - желтый Key color – ключевой цвет (обычно черный) Применяется при выводе изображения на печать
8 Растровая графика Векторная графика Фрактальная графика Трехмерная (3-D) графика
9 Изображение состоит из матрицы пикселей (точек) Каждый пиксель имеет свой цвет
10 Фотография Произведения живописи Сканы изображений Скриншоты (снимки экрана) Любые многоцветные изображения с плавными цветовыми переходами
11 Возьмем прямоугольник, разбитый на клеточки. Чтобы что-то нарисовать, необходимо заполнить соответствующие клеточки требуемым цветом.
12 Разрешение – количество пикселей на единицу измерения. Измеряется в ppi – pixels per inch. Оптимальное разрешение – 72 ppi. Чем больше разрешение, тем качественней изображение
13 WYSIWYG what you see is what you get (что видишь [на экране], то и получишь [при печати] англ.) 12-пунктовый текст на экране Макинтоша 12-пунктовый текст на экране PC
14 Достоинства Позволяет воспроизвести любой рисунок, не зависимо от его сложности Большое количество цветов Плавные цветовые переходы Распространенность Недостатки Большой размер файла Плохая масштабируемость в сторону увеличения Невозможность качественного вывода на некоторые печатающие устройства (например плоттер)
15 В файлах растровых форматов запоминаются: размер изображения - количество пикселей в рисунке по горизонтали и вертикали битовая глубина - число битов, используемых для хранения цвета одного пикселя данные, описывающие рисунок (цвет каждого пикселя рисунка), а также некоторая дополнительная информация.
17 Основано на отбрасывании части информации как правило наименее воспринимаемой глазом JPEG - Сжатие основано на усреднении цвета соседних пикселей (информация о яркости при этом не усредняется) и отбрасывании высокочастотных составляющих в пространственном спектре фрагмента изображения. GIF – уменьшение размера палитры
19 Самый простой растровый формат. Поддерживается всеми Windows приложениями Цветовая схема – только RGB Размер файла близок к максимально возможному Расходует очень мало системных ресурсов Используется для хранения логотипов, экранных заставок и элементов графического интерфейса
20 Применяется для изображений, содержащих одноцветные заливки или детали с ясно различимыми и резкими границами Может содержать изображение до 256 цветов. Но число цветов можно уменьшить для уменьшения размера файла. Хорошо сжимает контрастные и несильно заполненные изображения с малым числом цветов. Может содержать анимацию, т. е. несколько картинок, которая осуществляется цикличным чередованием изображений через указанные промежутки времени. Реализована прозрачность (transparency), т. е. сквозь рисунок может просвечиваться задний план.
23 Использует сжатие без потерь Реализована прозрачность Двумерная чересстрочная развертка Встроенная гамма-коррекция Плохо подходит для изображений подлежащих распечатке
24 JPEG сжимает графику фотографического качества лучше конкурирующих форматов и сохраняет в большой степени точность соответствия цветов Возможность устанавливать степень сжатия
26 Используется в издательских системах, требующих изображения наилучшего качества Поддерживает ряд алгоритмов сжатия Поддерживает ряд цветовых схем Поддерживаются профессиональные возможности: обтравочные контуры, альфа- каналы, возможность сохранять несколько копий изображения с разным разрешением и даже включать в файл слои Удобен при переносе изображений между компьютерами различных типов
27 Представляет изображение как набор геометрических примитивов. Примитивы - точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также как общий случай, кривые некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.
28 Цвет рисования Голубой Установить 270,1 00 Линия к 440, 100 Линия к 400, 140 Линия к 310, 140 Линия к 270, 100 Цвет закраски Голубой Закрасить 320, 130, Голубой Цвет рисования Белый Цвет закраски Белый Окружность 310, 120, 5 Закрасить 310,120, Белый Окружность 350, 120, 5 Закрасить 350,120, Белый Окружность 400,120, 5 Закрасить 400,120, Белый Цвет рисования Синий …
29 Достоинства Минимальный размер файла Перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшает качества рисунка. При увеличении или уменьшении объектов толщина линий может быть задана постоянной величиной, независимо от реального контура. Недостатки Не все можно представить графическими примитивами Невозможность получить векторное изображение из растрового
31 Фрактал объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями. Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.
33 Оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх. В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники.
5 И остальные Исаак Ньютон придерживался идеи о семи основных цветах Томас Юнг выдвинул идею трёх основных цветов Максвелл во многом независимо повторял опыты Германа Гельмгольца основными цветами являются красный, зелёный и синий 5
7 Трёхкомпонентное цветовое пространство стимулов Человек является трихроматом сетчатка глаза имеет 3 вида рецепторов света (колбочки), ответственных за цветное зрение. Отклик, вызываемый в колбочках светом определённого спектра, называется цветовым стимулом. Метамериея: два излучения с разными спектрами, но одинаковыми цветовыми стимулами, неразличимы для человека. 7
8 Чувствительность трёх типов колбочек к разным участкам спектра 8
9 Интегральная чувствительность глаза к свету 9
10 Законы Германа Грассмана (аддитивного синтеза света) 1. Закон трёхмерности. Любой цвет однозначно выражается тремя, если они линейно независимы. Линейная независимость заключается в том, что ни один из этих трёх цветов нельзя получить сложением двух остальных. 2. Закон непрерывности. При непрерывном изменении излучения цвет смеси также меняется непрерывно. Не существует такого цвета, к которому нельзя было бы подобрать бесконечно близкий. 3. Закон аддитивности. Цвет смеси излучений зависит только от компонентов их цвета. Как следствие аддитивность цветовых уравнений: для смеси двух цветов С1 и С2 имеет месторавенство: С=С 1 +С 2 =(r 1 +r 2 )R+(g 1 +g 2 )G+(b 1 +b 2 )B 10
11 Цветовые модели RGB CMY(K) HSI (HSL, HSV) CIE XYZ (CIE Lab) идр. 11
12 RGB аддитивнаямодель 12
13 Изображение, разложенное на составляющие R, G и B 13
16 HSL, HLS или HSI Hue, Saturation, Lightness тон, насыщенность светлота длина волны, интенсивность, количество света 16
17 RGB и HSL 17
18 RGB HSL R, G, B значенияцвета в цветовой модели RGB в диапазоне [0; 1] MAX максимумизтрёх значений (R, G, B) MIN минимумизтрёх значений (R, G, B) H тон [0; 360] S насыщенность [0; 1] L светлота [0; 1] 18
19 HSL RGB приведение к интервалу [0,1] Для каждого цвета c = R,G,B: 19
20 Изображение, разложенное насоставляющие H, S и L 20
22 HSV Шкала оттенков Hue ЭлвиРейСмит 1978 HSV Hue, Saturation, Value тон, насыщенность (чистота цвета ), значение или HSB Hue, Saturation, Brightness оттенок, насыщенность, яркость 22
23 Диапазонызначений Hue: 0-360, 0-100, 0-1, (Paint) Saturation: 0-100, 0-1 Value : 0-100,
24 Визуализация HSV в прикладном ПО Цветовой круг Цветовое кольцо 24
25 RGB HSV 0, если MAX = MIN если и если и G 26 HSV RGB H i = f = p = q = t = R = V, R = q, R = p, R = p, R = t, R = V, G = t, G = V, G = V, G = q, G = p, G = p, B = p B = p B = t B = V B = V B = q 26
29 Цветовое пространство CIE XYZ Относительные цветовые координаты На основе двух координат x и y введена плоская хроматическая CIE-диаграмма. Илитреугольник CIE 29
30 Всецвета, видимые среднестатистическим наблюдателем Треугольник CIE описывает только цветовой тон, но никак не описывает яркость. Для описания яркости вводят дополнительную ось, проходящую через точкускоординатами (1/3;1/3) (т.н. точкубелого). Врезультатеполучаютцветовоетело CIE 30
31 Обратное преобразование Плоскаяхроматическая CIE-диаграмма вместесy (яркостью) позволяет полностью восстановить перенасыщенные цвета XYZ. 31
32 Матрицы для перевода цветов между системами RGB и XYZ (величину Y часто ставят в соответствие яркости при преобразовании изображения в чёрно-белое): X = 0.431*R+0.342*G+0.178*B Y = 0.222*R+0.707*G+0.071*B Z = 0.020*R+0.130*G+0.939*B R = 3.063*X-1.393*Y-0.476*Z G = *X+1.876*Y+0.042*Z B = 0.068*X-0.229*Y+1.069*Z 32
33 Некоторые стандартные источники 33
34 Хроматическая CIE-диаграмма и цветовой охват 34
35 В таблице приведены основные цвета R, G, B -моделейвкоординатах цветового графика CIE: 35
36 CIE XYZ CIE Lab CIE Luv Основной целью при разработке CIELAB было устранение нелинейности системы CIE XYZ с точки зрения человеческого восприятия. 36
37 CIE Lab L -яркость (luminosity), a -величинакрасно-зеленойсоставляющей, b -величинажелто-синейсоставляющей 37
38 CIE Lab Светлота 25% Светлота 75% 38
39 CIE XYZ в CIE L*a*b* где (Xn,Yn,Zn) координатыточкибелоговпространстве CIE XYZ 39
40 Расстояние между цветами 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, воспринимаемомучеловеком Стандартная формула цветового различия является чрезвычайно сложной CIEDE
41 CIE Lab конвертирование данных между другими цветовыми пространствами (например, из RGB сканера в CMYK печатного процесса) мощный инструмент цветокоррекции 41
42 Недостатки и критика LAB Ввиду того что в преобразовании из XYZ в LAB используются формулы, содержащиекубическиекорни, LAB представляет собой сильно-нелинейную систему LAB при разработке оптимизировался для применения в условиях известного (как правило, студийного) освещения LAB также неприменим для редактирования фотографий с высоким динамическим диапазоном яркости 42
43 области цветового охвата белый контур отражает диапазон фотографической эмульсии различного назначения; чёрный пунктирный контур пространство srgb, приблизительносоответствующее гамме большинства распространённых мониторов, являющиеся, посути, стандартом представленияграфикивсетиинтернет; чёрный сплошной контур пространство Adobe RGB, включающеецвета, воспроизводимые на печатных машинах, но с использованиемпервичныхцветов; синий сплошной контур соответствует высокачественнойофсетнойпечати; синий пунктирный контур отражает охват обычногобытовогопринтера. 43
44 Классификация цветовых моделей XYZ описаниевосприятия; Lab тожепространствовдругих координатах. Аддитивныемодели получениецветанамониторе (например, RGB). Полиграфические модели получение цвета при использовании разных систем красок и полиграфического оборудования (например, CMYK). Математические модели, полезные для каких-либо способов цветокоррекции, нонесвязанныесоборудованием, например HSV. Модели, не связанные с физикой оборудования, являющиеся стандартомпередачиинформации. 44
45 Цветное полутоновое бинарное 45
46 Преобразование цветного изображения в оттенки серого В цветовых пространствах используемые в PAL и NTSC яркость Y' вычисляется следующим образом: Для учёта особенностей восприятия изображения человеческим глазом (чувствительность к зелёному и синему цвету) в модели HDTV используют другие коэффициенты: 46
47 Корректное преобразование из цветного srgb-изображения в монохромное 47
49 Наложение двух изображений Суммирование альфа-каналов А С + (1-А С ) А К Общая непрозрачность обоих стекол равна сумме непрозрачности ближнего к нам стекла и прозрачность ближнего, помноженнаянанепрозрачностьдальнего. Доля цвета ближнего стекла равна непрозрачности ближнего стекла, деленной на общую непрозрачность 49
Для передачи и хранения цвета в компьютерной графике используются различные формы его представления. В общем случае цвет представляет собой набор чисел, координат в некоторой цветовой системе.
Цветовая модель — математическая модель описания представления цветов в виде кортежей чисел (обычно из трёх, реже — четырёх) значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами.
Цветовая модель обычно используется для хранения и обработки цветов в дискретном виде, при представлении ее в вычислительных устройствах.
Цветовая модель задаёт соответствие между воспринимаемыми человеком цветами, хранимыми в памяти, и цветами, формируемым на устройствах вывода.
Человек является трихроматом — сетчатка глаза имеет три вида рецепторов (колбочек), ответственных за цветное зрение. Можно считать, что каждый вид колбочек даёт свой отклик на определённую длину волны видимого спектра.
Важным свойством (для всех физически реализуемых цветов) является неотрицательность как функций отклика, так и результирующих цветовых координат для всех цветов. Системой, основанной на откликах колбочек человеческого глаза, является цветовая модель LMS.
Функции цветового соответствия Стандартного колориметрического наблюдателя, определённые комитетом CIE в 1931 году на диапазоне длин волн от 380 до 780 нм (с 5 нм интервалом).
Цветовое пространство представляет собой модель представления цвета, основанную на использовании цветовых координат. Цветовое пространство строится таким образом, чтобы любой цвет был представлен точкой, имеющей определённые координаты.
RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, как правило, описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения.
Аддитивной модель называется потому, что цвета получаются путём добавления (англ. addition ) к чёрному цвету. Иначе говоря, если цвет экрана, освещённого цветным прожектором, обозначается в RGB как (r1, g1, b1), а цвет того же экрана, освещенного другим прожектором, — (r2, g2, b2), то при освещении двумя прожекторами цвет экрана будет обозначаться как (r1+r2, g1+g2, b1+b2).
Изображение в данной цветовой модели состоит из трёх каналов. При смешении основных цветов (основными цветами считаются красный, зелёный и синий) — например, синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M magenta), при смешении зелёного (G) и красного (R) — жёлтый (Y yellow), при смешении зелёного (G) и синего (B) — циановый (С cyan). При смешении всех трёх цветовых компонентов мы получаем белый цвет (W).
В телевизорах и мониторах применяются три электронных пушки (светодиода, светофильтра) для красного, зелёного и синего каналов.
Четырёхцветная автотипия (CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, Key color) — субтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадной печати. Схема CMYK обладает сравнительно с RGB меньшим цветовым охватом.
По-русски эти цвета часто называют голубым, пурпурным и жёлтым.
В CMYK используются четыре цвета, первые три в аббревиатуре названы по первой букве цвета, а в качестве четвёртого используется чёрный. Одна из версий утверждает, что K — сокращение от англ. blacK . Согласно этой версии, при выводе полиграфических плёнок на них одной буквой указывался цвет, которому они принадлежат. Чёрный не стали обозначать B, чтобы не путать с B (англ. blue ) из модели RGB, а стали обозначать K (по последней букве).
На практике в силу неидеальности красителей и погрешностей в пропорциях компонентов смешение реальных пурпурного, голубого и жёлтого цветов даёт скорее грязно-коричневый или грязно-серый цвет; триадные краски не дают той глубины и насыщенности, которая достигается использованием настоящего чёрного. Так как чистота и насыщенность чёрного цвета, а также стабильность оттенка нейтральных (серых) областей чрезвычайно важны в печатном процессе, был введён ещё один цвет - чёрный.
Реальное смешивание цветов CMY
HSV или HSB
HSV (англ. Hue, Saturation, Value — тон, насыщенность, значение) или HSB (англ. Hue, Saturation, Brightness — тон, насыщенность, яркость) — цветовая модель, в которой координатами цвета являются:
- Цветовая модель — математическая модель описания представления цветов в виде кортежей чисел (обычно из трёх, реже — четырёх значений), называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Все возможные значения цветов, задаваемые моделью, определяют цветовое пространство.
Связанные понятия
Основные цвета — цвета, смешивая которые можно получить все остальные цвета и оттенки. Основными цветами называют систему трёх линейно независимых цветов, т. е. таких цветов, каждый из которых не может быть представлен в виде суммы каких-либо количеств двух других цветов. Групп (систем) линейно независимых цветов существует бесконечно много. Цвет может быть выражен в любой из трёхмерных систем; переход из одной системы в другую осуществляется с помощью простых соотношений.
Оттенки серого (градации серого, шкала серого цвета, англ. Grayscale) — цветовой режим изображений, которые отображаются в оттенках серого цвета, размещённые в виде таблицы в качестве эталонов яркости белого цвета. Чаще всего используют ступенчатое изображение равномерного ряда оптических плотностей нейтрально-серых полей. Широко применяется в цветоведении и колористике, для оценки и измерений качества тонопередачи при фотографической съёмке, сканировании, при копировальных и печатных процессах (полиграфия.
Цве́товоспроизведе́ние (в полиграфии, цветной фотографии, цветном телевидении и т. д.) — процесс передачи цветов объекта в его цветном изображении.
Упоминания в литературе
Для начала необходимо понять, чем отличаются изображения на мониторе компьютера и на бумаге и почему иной раз возникают трудности с правильным отображением цветов после распечатки. При воспроизведении цветов на экране компьютера или телевизора используется аддитивная цветовая модель . Она оперирует тремя основными цветами (RGB, от англ. red, green, blue — красный, зеленый, синий), при сложении которых получаются новые цвета и оттенки. Результатом смешивания основных компонентов в равных долях является белый цвет. Данная схема была получена на основе спектрального анализа света. Черный цвет в этой модели образуется при отсутствии света или полном его поглощении.
Цвет пикселя в модели CMYK (или CMY) представлен процентной величиной каждого из так называемых отражаемых базовых цветов: голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) и желтого (Yellow). Они образуют так называемую полиграфическую триаду и называются триадными. В цветовой модели CMY уровень составляющих задается значениями в диапазоне от 0 до 100 %. Белый цвет в модели соответствует нулевым значениям всех цветовых составляющих. Данная цветовая модель, как и предыдущая, является аппаратнозависимой.
Каждая из этих точек может светиться с разной интенсивностью. В итоге в зависимости от уровня яркости каждого субпиксела получается результирующий цвет пиксела. Иными словами, смешивая три цвета субпикселов в разных пропорциях, можно добиться любого оттенка на экране. Данная цветовая модель называется RGB – по первым буквам Red (Красный), Green (Зеленый) и Blue (Синий).
Далее следует выбрать режим сканирования, определяющий способ представления цветов в электронном изображении. Для цифровых изображений используются различные способы цветопередачи, или, как их еще называют, цветовые модели . Самая популярная из них – это модель RGB (Red Green Blue – красный, зеленый, синий), в которой цвета получаются смешением трех основных цветовых компонентов: красного, зеленого и синего. Модель RGB широко используется для изображений, которые предназначены для просмотра на мониторе компьютера или экране проектора. Именно эта модель применяется в сканерах, причем при сканировании можно задать глубину цвета для электронного изображения. Есть несколько режимов сканирования, отличающихся глубиной цвета (8, 16, 24 и 48 бит), которые влияют на точность цветопередачи (8 бит – минимальная, 48 – максимальная). Следует учесть, что с увеличением глубины цвета растет размер результирующего графического файла.
В компьютерной графике все многообразие цветов и их оттенков создается с помощью всего нескольких базовых цветов. В зависимости от того, какие цвета используются в качестве базовых, говорят о различных цветовых моделях . Например, для отображения цветов на мониторе компьютера применяется цветовая модель RGB, которая основывается на трех цветах: красном (Red), зеленом (Green) и синем (Blue). В тех или иных случаях используются различные цветовые модели, но подробнее о них, да и о значении цвета в компьютерной графике, мы поговорим в одном из последующих уроков.
Цвет в компьютере должен быть формализован, то есть описан в точных численных значениях. Поэтому в компьютерной графике используются различные математические цветовые модели . Упомянем только две наиболее распространенные.
Каждый пиксел имеет определенный цвет. В компьютере используется, естественно, цифровой способ записи цвета, основанный на так называемых цветовых моделях .
Полноцветная палитра цветов True Color располагает набором из 16 миллионов оттенков. При этом используются две цветовые модели : RGB – где задаются красная, зеленая и синяя составляющие цвета, и HSL – где задаются оттенок, насыщенность и яркость цвета.
Связанные понятия (продолжение)
Цветовой круг — способ представления цветов видимого спектра в условной форме, обозначающей различные цветовые модели. Секторы круга представляют определяемые цвета, размещённые в порядке условно близком к расположению в спектре видимого света, причем в круг добавлен условный пурпурный цвет, который связывает крайние спектральные цвета.
Тон (англ. hue) — одна из трёх основных характеристик цвета наряду с насыщенностью и светлотой. В строгом колориметрическом смысле тон - это направление вектора цветности (вектора на диаграмме цветности с началом в точке белого и концом в данной цветности). Направление может быть задано углом (это и есть цветовой тон), в то время как удаленность от точки белого задается в процентах и называется насыщенностью (степенью смешивания наиболее насыщенных цветов - спектральных или крайних пурпурных с белым.
Метамери́я (или метамери́зм) — свойство зрения, при котором свет различного спектрального состава может вызывать ощущение одинакового цвета. В более узком смысле, метамерией называют явление, когда два окрашенных образца воспринимаются одинаково окрашенными под одним источником освещения, но теряют сходство при других условиях освещения (с другими спектральными характеристиками излучаемого света).
Гистогра́мма (в фотографии) — это график статистического распределения элементов цифрового изображения с различной яркостью, в котором по горизонтальной оси представлена яркость, а по вертикали — относительное число пикселей с конкретным значением яркости.
Сенситоме́трия (от лат. sensitivus — чувствительный и греч. μετρέω — измеряю) — учение об измерении свойств светочувствительных материалов. Является одним из разделов метрологии.
Растр — точечная структура полутонового изображения, предназначенного для полиграфического воспроизведения методом автотипии.
Бала́нс бе́лого цве́та (также кратко называемый баланс белого) — один из параметров метода передачи цветного изображения, определяющий соответствие цветовой гаммы изображения объекта цветовой гамме объекта съёмки.
Цифровая обработка изображения — использование компьютерных алгоритмов для обработки цифровых изображений. Как область цифровой обработки сигналов, цифровая обработка изображения имеет много преимуществ перед аналоговой обработкой. Она позволяет применять гораздо более широкий ряд алгоритмов к входным данным и избежать проблем, таких как добавленные шумы и искажения в процессе обработки. Поскольку изображения определяются как двухмерные (или выше), цифровая обработка изображения может быть промоделирована.
Пятно (кружок) рассеяния (англ. circle of confusion — кружок рассеяния) — искажённое изображение точки, образуемое реальной оптической системой. Возникает вследствие дифракции света на оправах компонентов оптической системы (дифракционный предел), а также вследствие остаточных аберраций.
Дополнительные цвета (взаимодополнительные) — пары цветов, оптическое смешение которых приводит к формированию психологического ощущения ахроматического цвета (чёрного, белого или серого). Синоним понятия — противоположные цвета. Понятие тесно связано с введённым в колориметрию понятием Основные цвета. Дополнительные цвета при смешивании дают ахроматические цвета.
Полутоновое изображение — это изображение, имеющее множество значений тона, и их непрерывное, плавное изменение.
Картограмма — это способ картографического изображения (но не карта), визуально показывающая интенсивность какого-либо показателя в пределах территории на карте (напр., плотность населения по областям). Данные могут наноситься на карту штриховкой различной густоты, окраской определенной степени насыщенности (фоновая картограмма) или точками (точечная картограмма).
Дизеринг, дитеринг (англ. dither от среднеанглийского didderen — дрожать) — при обработке цифровых сигналов представляет собой подмешивание в первичный сигнал псевдослучайного шума со специально подобранным спектром. Применяется при обработке цифрового звука, видео и графической информации для уменьшения негативного эффекта от квантования.
Цветопостоянство (цветовая константность) — особенность человеческого восприятия цвета, которая заключается в том, что воспринимаемый цвет объекта остается примерно одинаковым при изменении цвета освещения. Например, глаз (а точнее, мозг) видит зелёное яблоко зелёным как в середине дня, при белом освещении, так и на закате, когда освещение красное.
Индекс цветопередачи, коэффициент цветопередачи (англ. colour rendering index, CRI или Ra ) — количественная мера способности источника света верно отображать цвета освещаемых объектов в сравнении с идеальным или естественным источником света. Ra принимает значения от 1 до 100 (1 — наихудшая цветопередача, 100 — наилучшая).
Опти́ческое изображе́ние — картина, получаемая в результате прохождения через оптическую систему световых лучей, отражённых от объекта, или излучённых им. Оптическое изображение воспроизводит контуры и детали этого объекта в виде распределения освещённости.
Разреша́ющая си́ла объекти́ва — характеристики фотографического объектива, отображающие его свойства по передаче чёткого изображения.
Жидкокристаллический проектор — устройство, проецирующее на экран изображение, созданное одной или несколькими жидкокристаллическими матрицами.
Аддитивное смешение цветов — метод синтеза цвета, основанный на сложении цветов непосредственно излучающих объектов.
Нере́зкое маски́рование (англ. unsharp masking) — технологический приём обработки фотографического изображения, который позволяет добиться эффекта ощущения большей резкости изображения за счёт усиления контраста тональных переходов. Реализован в большинстве программных продуктов для профессиональной обработки изображений. Пришёл из плёночной фотографии: в начале XX века весьма трудоёмкий процесс позволял получить тот же эффект, хотя добиться полного контроля над степенью нерезкого маскирования было.
Глубина́ цве́та (ка́чество цветопереда́чи, би́тность изображе́ния) — термин компьютерной графики, означающий количество бит (объём памяти), используемое для хранения и представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики или видеоизображения.
Цветовая субдискретизация (англ. Chroma subsampling) — технология кодирования изображений со снижением цветового разрешения, при которой частота выборки цветоразностных сигналов может быть меньше частоты выборки яркостного сигнала. Основана на особенности человеческого зрения, выраженной большей чувствительностью к перепадам яркости, чем цвета. Цветовая субдискретизация является важным способом снижения размера цифрового потока видеоданных (цифровое сжатие видеоинформации). Используется в системах.
Колориметрия — наука о цвете и измерении цвета. Исследует методы измерения и выражения количества цвета, различий цветов. Возникла в XIX веке.
Логарифмический масштаб (шкала) — шкала, длина отрезка которой пропорциональна логарифму отношения величин, отмеченных на концах этого отрезка, в то время как на шкале в линейном масштабе длина отрезка пропорциональна разности величин на его концах.
Гистогра́мма (от др.-греч. ἱστός— столб + γράμμα — черта, буква, написание) — способ графического представления табличных данных.
Цветова́я температу́ра (спектрофотометрическая или колориметрическая температура; обозначается Тс и измеряется в кельвинах) — характеристика хода интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне. Согласно формуле Планка, цветовая температура определяется как температура абсолютно чёрного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового тона, что и рассматриваемое излучение. Характеризует относительный вклад излучения данного цвета в излучение источника.
Цветовая палитра (палитра цвета) — фиксированный набор (диапазон) цветов и оттенков, имеющий физическую или цифровую реализацию в том или ином виде (например, атлас цветов, системная цветовая палитра, Московская цветовая палитра). В переносном смысле — подбор цветов, характерный для живописной манеры данного художника в определённый период его творчества.
Блик — элемент светоте́ни — световое пятно на ярко освещённой выпуклой или плоской глянцевой поверхности. Возникает вследствие зеркального или зеркально-диффузного отражения яркого источника света, чаще всего солнца, на предмете.
Муар многокрасочной печати — паразитный рисунок, возникающий на оттиске в результате интерференционного взаимодействия растровых решёток цветоделённых изображений, совмещаемых при печати.
Цифрово́й шум — дефект изображения, вносимый фотосенсорами и электроникой устройств, которые их используют (цифровой фотоаппарат, теле-/видеокамеры и т. п.) вследствие несовершенства технологий, а также фотонной природы света.
Ра́стровая развёртка, телевизио́нная развёртка, телевизио́нный ра́стр — перемещение развёртывающего элемента в процессе анализа или синтеза изображения по определённому периодическому закону. В процессе передачи оптическое изображение преобразуется при помощи развёртки в видеосигнал, а в процессе приёма полученный сигнал преобразуется обратно в изображение. Главная область применения растровой развёртки — телевидение, поэтому она часто называется телевизионной, хотя используется также для отображения.
В компьютерной графике палитра — ограниченный набор цветов, доступный графической системе компьютера. Синоним: индексированные цвета.
Ортоскопический объектив — объектив или оптическая система, свободные от дисторсии, или такие, в которых дисторсия пренебрежимо мала и не влияет на характер изображения. Другими словами, линейное увеличение такого объектива постоянно на любом расстоянии от оптической оси. В результате даваемое объективом ортоскопическое изображение сохраняет геометрическое подобие с отображаемыми предметами, строго подчиняясь законам линейной перспективы. Ортоскопическими можно считать подавляющее большинство объективов.
Портре́т в тёмной тона́льности (Ни́зкий ключ англ. Low-key lighting) — разновидность графической техники в искусстве (изобразительное искусство, фотография, кинематограф), применяемая для художественного выражения автора, спецэффектов или в технических целях, характерной особенностью которой является незначительная контрастность тёмных тонов и полное отсутствие или незначительное присутствие светлых тонов на изображении. Требуемый эффект может достигаться во время съёмки, при проявке или печати.
Мáтричный индикáтор — разновидность знакосинтезирующего индикатора, в котором элементы индикации сгруппированы по строкам и столбцам. Матричный индикатор предназначен для отображения символов, специальных знаков и графических изображений в различных устройствах.
Монохромное изображение (др.-греч. μόνος — один, χρῶμα — цвет)— исходя из определения монохроматического излучения, изображение, содержащее свет одного цвета (длины волны), воспринимаемый, как один оттенок (в отличие от цветного изображения, содержащего различные цвета).
Оператор Собеля — дискретный дифференциальный оператор, вычисляющий приближённое значение градиента яркости изображения. Результатом применения оператора Собеля в каждой точке изображения является либо вектор градиента яркости в этой точке, либо его норма. Используется в области обработки изображений, в частности, часто применяется в алгоритмах выделения границ.
Абсолютная оптическая система — оптическая система, формирующая стигматическое изображение трёхмерной области. Для формирования стигматического изображения необходимо, чтобы испущенные каждой точкой оптического объекта лучи после прохождения через оптическую систему все пересекались в одной точке. Следовательно, абсолютная оптическая система не нарушает гомоцентричности проходящих через неё световых пучков. Самим названием подчёркивается, что абсолютные оптические системы нельзя реализовать практически.
Выделение границ (выделение краёв) — термин в теории обработки изображения и компьютерного зрения, частично из области поиска объектов и выделения объектов, основывается на алгоритмах, которые выделяют точки цифрового изображения, в которых резко изменяется яркость или есть другие виды неоднородностей.
Растеризация (англ. Rasterisation, Rasterization), растрирование — процессы, конечным результатом которых являются растровые изображения.
Ка́устика (от греч. καύστικος, жгучий) — огибающая семейства лучей, не сходящихся в одной точке. Каустики в оптике — это особые линии (в двухмерном случае) и особые поверхности, вблизи которых резко возрастает интенсивность светового поля.
Портрет в светлой тональности (Высокий ключ) — портрет, тональное исполнение которого определяется тем, что самые тёмные участки изображения не выходят за границы второй ступени светло-серого семиступенчатой шкалы плотностей. (Определение в дословном прочтении есть в книге Я. Д. Фельдмана/ (Высо́кий ключ англ. High-key ) — разновидность графической техники в искусстве (изобразительное искусство, фотография, кинематограф), применяемая для художественного выражения автора, спецэффектов или в технических.
Читайте также: