Методы описания цветов в компьютерной графике
Обновлено: 19.09.2024
Краткая аннотация: Цветовая модель RGB . Формирование собственных цветовых оттенков на экране монитора. Цветовая модель CMYK . Формирование собственных цветовых оттенков при печати изображений. Взаимосвязь цветовых моделей RGB и CMYK . Кодирование цвета в различных графических программах. Цветовая модель HSB .
Цель: получить представление о методах описания цветов в компьютерной графике – цветовых моделях.
Свет и цвет
Мир, окружающий человека, — это океан цвета. Цвет имеет не только информационную, но и эмоциональную составляющую. Для многих отраслей производства, в том числе для полиграфии и компьютерных технологий, необходимы объективные способы описания и обработки цвета.
Понятие света и цвета в компьютерной графике является основополагающим.
Цвета образуются в природе различным образом.
Источники света (солнце, лампочки, экраны компьютеров и телевизоров) излучают свет различных длин волн, воспринимаемый глазом как цветной свет. Попадая на поверхности несветящихся предметов, свет частично поглощается, а частично отражается. Отраженное излучение воспринимается глазом как окраска предметов. Таким образом, цвет объекта возникает в результате излучения или отражения. Описание цвета может опираться на составление любого цвета на основе основных цветов или на такие понятия как светлота, насыщенность, цветовой тон.
В связи с необходимостью описания различных физических процессов воспроизведения цвета, были разработаны различные цветовые модели, позволяющие с помощью математического аппарата описать определенные цветовые области спектра.
Цветовые модели описывают цветовые оттенки с помощью смешивания нескольких основных цветов. Основные цвета разбиваются на оттенки по яркости от темного к светлому и каждой градации яркости присваивается цифровое значение (например, самой темной – 0, самой светлой – 255). Считается, что в среднем человек способен воспринимать около 256 оттенков одного цвета. Поэтому, любой цвет можно разложить на оттенки основных цветов и обозначить его набором цифр – цветовых координат.
Таким образом, при выборе цветовой модели можно определять трехмерное цветовое координатное пространство, внутри которого каждый цвет представляется точкой. Такое пространство называется пространством цветовой модели.
Цветовая модель RGB
Цветов огромное количество, однако, при цветовосприятии человеческим глазом непосредственно воспринимаются три цвета — красный, зеленый, синий. Остальные цвета образуются при смешивании этих трех основных. Именно на данных цветах основана цветовая модель RGB – Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий).
При сложении (смешении) двух основных цветов результат осветляется (речь идет о световых лучах определенного цвета, чем больше света, тем светлее).
Смешав три базовых цвета в разных пропорциях, можно получить все многообразие оттенков.
Для описания конкретного оттенка нужно в скобках описать количество (интенсивность) каждого из основных цветов: сначала красного, потом зеленого, потом синего. Например, (240, 160, 25) - оранжевый цвет.
В модели RGB количество каждого компонента измеряется числом от 0 до 255, то есть имеет 256 градаций. Полное количество цветов, представляемых этой моделью равно 256*256*256 = 16 777 216.
Чёрный цвет получается, если интенсивность всех базовых цветов равна нулю – (0,0,0).
Белый цвет получается при их максимальной интенсивности -(255,255,255).
Ярко-синий цвет может быть определён как (0,0,255), красный как (255,0,0), ярко-фиолетовый — (255,0,255).
Применение: в этой модели кодирует изображение сканер, и отображает рисунок экран монитора.
Цветовая модель CMYK
Цвета в таких светящихся устройствах, как телевизоры и компьютерные мониторы формируются путем смешивания в различных пропорциях трех первичных цветов RGB, но такие средства воспроизведения цвета, как печатные издания и картины работают на поглощении одних длин волн и отражение других.
Цветовая модель CMYK разработана для полиграфии и базируется на четырех основных цветах: Cyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый), Black (черный). Чёрный означают K (по последней букве), чтобы не путать с B (англ. blue) из модели RGB.
Три первичных цвета RGB при смешивании создают белый цвет, а три первичных цвета CMY при смешивании создают черный цвет. Поскольку реальные чернила не создают чистых цветов, то к этим трем цветам добавляется отдельно черный цвет (К) и модель называется CMYK. Диапазон представления цветов в CMYK уже, чем в RGB, поэтому при преобразовании данных из RGB в CMYK цвета кажутся грязнее.
В цвета модели CMYK окрашено все, что не светится собственным светом. Окрашенные несветящиеся объекты поглощают часть спектра белого света, их освещающего. В зависимости от того, в какой области спектра происходит поглощение, объекты окрашены в разные цвета.
Применение:. Так как модель описывает реальные полиграфические краски, ее используют для получения полиграфического оттиска. Пурпурный, голубой, желтый цвета составляют так называемую полиграфическую триаду.
Цветовая модель HSB
Модель HSB получила название по первым буквам английских слов: цветовой тон (hue), насыщенность (saturation), яркость (brightness).
Значение, определяющее положение цвета в спектре. Например, зеленый расположен между желтым и синим.
S - Насыщенность (saturation)
Параметр управления цветом; чистота оттенка цвета в диапазоне от серого до чистого цвета.
B - Яркость (brightness)
Яркость цвета по шкале от черного до белого на мониторе пользователя. Измеряется в процентах: от 0 до 100%. Нулевая яркость - это чёрный цвет.
Работу с яркостью можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента черной краски.
В общем случае, любой цвет получается из спектрального цвета добавлением определенного процента белой и черной красок, то есть фактически серой краски.
На цветовом круге основные цвета моделей RGB и CMYK находятся в такой зависимости: каждый цвет расположен напротив дополняющего его (комплиментарного) цвета; при этом он находится между цветами, с помощью которых получен. Например, сложение зеленого и красного цветов дает желтый. Чтобы усилить какой-либо цвет, нужно ослабить дополняющий его цвет (расположенный напротив него на цветовом круге). Например, чтобы изменить общее цветовое решение в сторону голубых тонов, следует снизить в нем содержание красного цвета.
К "плюсам" этой модели относят то, что она неплохо согласуется с восприятием человека: цветовой тон является эквивалентом длины волны света, насыщенность — интенсивности волны, а яркость — количества света. Кроме того, данная модель является удобной и понятной, имеет большой цветовой охват.
К "минусам" данной модели относят наличие необходимости преобразования в модель RGB для отображения на экране монитора или в модель CMYK для получения полиграфического оттиска, а любое преобразование из модели в модель не обходится без потерь цветовоспроизведения.
Применение: HSB — модель, которую используют компьютерные художники.
В компьютерной графике при работе с цветом используются такие понятия как цветовое разрешение (глубина цвета) и цветовая модель.
Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, от которого зависит общее количество цветов, одновременно отображаемых на экране монитора. Цвет каждого пиксела растрового изображения задаётся с помощью комбинации бит определенной разрядности. Чем выше разрядность, тем большее количество цветовых оттенков можно получить. Для черно-белого изображения достаточно двух бит, восьмиразрядное кодирование позволяет отобразить 256 цветовых градаций. Два байта (16 бит) определяют 65536 цветов (режим HighColor), а при 24-разрядном (3 байта) способе кодирования обеспечивается формирование более 16,7 миллионов различных цветовых оттенков (режим TrueColor). Более эффективным по скорости работы оказывается хранение цветовой информации в 32 разрядах (24 бита — цвет и 8 бит — альфа-канал), так как значения разрядностей современных процессоров, шин и интерфейсов кратны именно 32 (режим также называется TrueColor). Под альфа-каналом понимается степень прозрачности цвета, часто используемая в трехмерной компьютерной графике.
Практически все цветовые оттенки образуются смешением трёх цветов, называемых основными. Значит, любой оттенок можно разделить на эти составляющие его основные компоненты. В компьютерной графике применяется несколько таких способов разделения, которые и называются цветовыми моделями.
Цветовые модели могут быть разделены на две категории: аддитивные и субтрактивные. В аддитивных моделях новые цвета получаются посредством сложения основного цвета с черным. Чем больше интенсивность добавляемого цвета, тем ближе результирующий цвет к белому. Смешивание всех основных цветов дает чистый белый цвет, если значения их интенсивности максимальны, и чистый черный, если они равны 0. Аддитивные цветовые среды являются самосветящимися. Аддитивным является, например, цвет на мониторе.
В субтрактивных цветовых моделях для получения новых цветов основные цвета вычитаются из белого. Чем больше интенсивность вычитаемого цвета, тем ближе результирующий цвет к черному. Следовательно, смешивание всех основных цветов создает чисто черный цвет в случае, когда значения их интенсивности максимальны, а отсутствие всех основных цветов теоретически задает чистый белый цвет. Другими словами, черный цвет может быть получен путем полного поглощения света цветовыми пигментами. В природе субтрактивные среды являются отражающими, т.е. цвет передается посредством отражения света от внешнего источника. Любое цветное изображение, визуализированное на бумаге, может служить примером применения субтрактивной цветовой модели.
RGB - (Red, Green,Blue — красный, зелёный, синий) - аддитивная цветовая модель, как правило, служащая для вывода изображения на экраны мониторов и другие электронные устройства. Состоит из синего, красного и зеленого цветов, которые образуют все промежуточные. Обладает большим цветовым охватом.
HSB - модель, которая является аналогом RGB, она основана на её цветах, но отличается системой координат.Любой цвет в этой модели характеризуется тоном (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brightness). Тон - это цвет,насыщенность - процент добавленной к цвету белой краски,яркость - процент добавленной чёрной краски. HSB - трёхканальная цветовая модель. Модель HSB не является строгой математической моделью.
CMYK –(Cyan, Magenta, Yellow, Keycolor) - субтрактивная схема формирования цвета, используемая в полиграфии для стандартной триадной печати. Обладает меньшим, в сравнении с RGB, цветовым охватом.
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).
В компьютерной графике палитра — ограниченный набор цветов, доступный графической системе компьютера. Синоним: индексированные цвета.
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Занятие №2(Лекционное занятие)
Тема: Цвет в компьютерной графике.
Цели: Изучить цветовые модели и цветовые форматы. Развить внимательность, усидчивость. Воспитать уважение к выбранной професии
Вопросы для освоения:
Описание цветовых оттенков на экране и на принтере (цветовые модели).
Цветовая модель RGB . Формирование собственных цветовых оттенков на экране монитора.
Цветовая модель CMYK . Формирование собственных цветовых оттенков при печати изображений.
Взаимосвязь цветовых моделей RGB и CMYK . Кодирование цвета в различных графических программах. Цветовая модель HSB ( Тон – Насыщенность – Яркость)
Актуализация опорных знаний.
Вопросы для повторения:
Копьютерная графика. Виды компьютерной графики.
Растровая графика. Достоинства растровой графики. Недостатки растровой графики.
Векторная графика. Достоинства векторной графики. Недостатки векторной графики.
Фрактальная графика. Достоинства и недостатки.
Сравнение растровой и векторной графики.
Особенности растровых и векторных программ.
Компьютерная графика – это
вид графики, который используются в компьютерах для фотографий;
использование вычислительной техники для создания графических изображений, их отображения различными средствами и манипулирования ими.
использование компьютерной техники для рисования, обработки и распечатки графических изображений.
Определите правильную хронологию развития компьютерной графики
первоначально создали графопостроители (плоттеры); затем использовалась для изображения символьная печать; затем появились графические дисплеи.
первоначально использовалась для изображения символьная печать, затем появились графические дисплеи, а впоследствии создали графопостроители (плоттеры)
первоначально использовалась для изображения символьная печать; затем создали графопостроители (плоттеры); затем появились графические дисплеи.
Известна следующая классификация по видам компьютерной графики:
Растровая, векторная, фрактальная
Растровая, векторная, комплементарная
Растровая, субрактивная, фрактальная
Дополнительная классификация по расположению изображения в проекциях включает в себя:
2 d графика, фрактальная.
3 d графика, субтрактивная
2 d графика, 3 d графика
Характеристика растровой графики:
Программные средства для работы с растровой графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки.
Большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентировано не столько на создание изображений, сколько на их обработку.
Характеристика векторной графики:
Векторная компьютерная графика позволяет создавать абстрактные композиции, где можно реализовать такие композиционные приёмы как, горизонтали и вертикали, диагональные направления, симметрию и асимметрию и др.
Изображения в векторной графике существуют в виде набора математических формул (графических примитивов), которые описывают отдельные элементы рисунка — линии, дуги, окружности и т. д.
Любое векторное изображение на экране монитора также является совокупностью точек (пикселов), каждая из которых окрашена в какой-либо цвет.
Характеристика фрактальной графики:
Фрактальные изображения создаются средствами специальных программ с помощью инструментов, имеющих аналоги в ручной живописи (кисти, карандаш, распылитель).
Фрактальная компьютерная графика позволяет создавать абстрактные композиции, где можно реализовать такие композиционные приёмы как, горизонтали и вертикали, диагональные направления, симметрию и асимметрию и др.
Во фрактальной графике основным элементом изображения является линия (при этом не важно, прямая это линия или кривая).
Записать соответствие недостатков векторной, растровой и фрактальной графики (какой недостаток какому виду графики соответствует)
Основной проблемой при использовании изображений является большой объем данных.
Записать соответствие достоинств векторной, растровой и фрактальной графики (какое достоинство какому виду графики соответствует):
Незаменимость в построении сложных фигур, состоящих из однотипных элементов (облака, вода и т.д.).
Изображения данного вида графики могут быть легко масштабированы без потери качества.
Программы для обработки всех видов изображений (заполнить соответствие):
Painter, Art Dabbler
Правильные ответы на тест:
Новый материал.
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 причём довольно большое) сложных (составных). Поэтому для описания цвета вводится понятие цветовой модели.
Цветовая модель – способ представления большого количества цветов посредством разложения их на простые составляющие.
По принципу действия перечисленные цветовые модели можно условно разбить 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.
Существует большое количество моделей. Рассмотрим только три основных.
2. Цветовая модель RGB
Множество цветов видны оттого, что объекты, их излучающие, светятся. К таким цветам можно отнести, например, цвета на экранах телевизора, монитора, кинопроектора. Цветов огромное количество, но из них выделено только три, которые считаются основными (первичными): это – красный, зеленый, синий.
При смешении двух основных цветов результирующий цвет осветляется: из смешения красного и зеленого получается желтый, из смешения зеленого и синего получается голубой, синий и красный дают пурпурный. Если смешиваются все три цвета, в результате образуется белый. Такая модель цвета является аддитивной.
Модель, в основе которой лежат указанные цвета, носит название цветовой модели RGB – по первым буквам английских слов Red (Красный), Green (Зеленый), Blue (Синий).
Поскольку в модели используются три независимых значения, ее можно представить в виде трехмерной системы координат рис 1.
Каждая координата отражает вклад соответствующей составляющей в конкретный цвет в диапазоне от нуля до максимального значения. В результате получается некий куб, внутри которого и находятся все цвета, образуя цветовое пространство модели RGB .
Объем такого куба (количество цифровых цветов) легко посчитать: поскольку на каждой оси можно отложить 256 значений, то 256 в кубе (или 2 в двадцать четвертой степени) дает число 16 777 216.
Важно отметить особые точки и линии этой модели:
Начало координат. В этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует, а это равносильно темноте, следовательно, начало координат — это точка черного цвета.
Точка, ближайшая к зрителю. В этой точке все составляющие имеют максимальное значение, что означает белый цвет.
Диагональ куба. На линии, соединяющей начало координат и точку, ближайшую к зрителю, располагаются серые оттенки: от черного до белого. Это происходит потому, что все три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от нуля до максимального значения. Этот диапазон иначе называют серой шкалой ( Grayscale ). В компьютерных технологиях сейчас чаще всего используются 256 градаций (оттенков) серого. Хотя некоторые сканеры имеют возможность кодировать 1024 оттенков серого и выше.
Три вершины куба обозначают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.
Модель RGB является теоретической основой процессов сканирования и визуализации изображений на экране монитора.
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, а также в устройствах ввода графической информации – сканерах, цифровых камерах.
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.
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.
3.Цветовая модель CMYK
Модель описывает отражаемые цвета. К отражаемым относятся цвета, которые сами не излучают, а используют белый свет, вычитая из него определенные цвета. Такие цвета называются субтрактивными
(вычитательными), поскольку они остаются после вычитания основных аддитивных. Существует три основных субтрактивных цвета: голубой, пурпурный, желтый рис.2.
Рис. 2 Модель CMYK
Это еще одна из наиболее часто используемых цветовых моделей, нашедших широкое применение. Она является субтрактивной моделью.
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.
Ясно, что цвет в CMYK зависит не только от спектральных характеристик красителей и от способа их нанесения, но и их количества, характеристик бумаги и других факторов. Фактически цифры CMYK являются лишь набором аппаратных данных для фотонаборного автомата и не определяют цвет однозначно. При смешении двух субтрактивных составляющих результирующий цвет затемняется, а при смешении всех трех должен получиться черный цвет. При полном отсутствии краски остается белый цвет (белая бумага).
В итоге получается, что нулевые значения составляющих дают белый цвет, максимальные значения должны давать черный, их равные значения – оттенки серого, кроме того, имеются чистые субтрактивные цвета и их двойные сочетания.
Для компенсации этого недостатка в число основных полиграфических красок была внесена черная краска. Именно она добавила последнюю букву в название модели CMYK , хотя и не совсем обычно: С – это Cyan (Голубой), М
– это Magenta (Пурпурный), Y – Yellow (Желтый), К – это bl ас K (Черный), т.е. от слова взята не первая, а последняя буква.
Существует еще один вариант расшифровки CMYK – Cyan , Magenta , Yellow , Key color . Причем key color (ключевой цвет) может быть любым.
4.Цветовая модель HSB
Если модель RGB наиболее удобна для компьютера, а модель CMYK – для типографий, то модель HSB наиболее удобна для человека.
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
На цветовом круге рис.3 основные цвета моделей RGB и CMY находятся в такой зависимости: каждый цвет расположен напротив дополняющего его (комплементарного) цвета, при этом он находится между цветами, с помощью которых он получен. Например, сложение зеленого и красного цветов дает желтый.
Чтобы усилить какой-либо цвет, нужно ослабить дополняющий его цвет (расположенный напротив него на цветовом круге). Например, чтобы изменить общее цветовое решение в сторону голубых тонов, следует снизить в нем содержание красного цвета.
По краю этого цветового круга располагаются так называемые спектральные цвета или цветовые тона ( Hue ), которые определяются длиной световой волны, отраженной от непрозрачного объекта или прошедшей через прозрачный объект. Цветовой тон характеризуется положением на цветовом круге и определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360 градусов. Эти цвета обладают максимальной насыщенностью, т. е. синий цвет еще синее быть уже не может.
Следующим параметром является насыщенность цвета ( Saturation ) — это параметр цвета, определяющий его чистоту.
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 и становится белым цветом.
Поэтому работу с параметром насыщенности можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента белой краски.
Еще одним параметром является яркость цвета ( Brightness ) – это параметр цвета, определяющий освещенность или затемненность цвета. Уменьшение яркости цвета означает его зачернение.
Поэтому работу с параметром яркости можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента черной краски.
В общем случае, любой цвет получается из спектрального цвета добавлением определенного процента белой и черной красок, т. е. фактически серой краски.
Эта модель уже гораздо ближе к традиционному пониманию работы с цветом. Можно определять сначала цветовой тон ( Hue ), а затем
насыщенность ( Saturation ) и яркость ( Brightness ). Такая модель получила название по первым буквам приведенных выше английских слов — HSB (рис.4).
Рис. 4. Цветовая модель HSB
Модель HSB неплохо согласуется с восприятием человека: цветовой тон является эквивалентом длины волны света, насыщенность — интенсивности волны, а яркость – количества света.
Недостатком этой модели является необходимость преобразовывать ее в модель RGB для отображения на экране монитора или в модель CMYK для получения полиграфического оттиска.
Краткая информация о графических файлах приведена в табл.1:
Хранение и отображение информации в среде Windows
(Grafics Inter-change Format)
Передача данных в сети Compuserve
Для фотографической информации
(PC Paintbrush File Format)
В графических редакторах
(Joint Photographic Experts Group)
Для фотографической информации
Joint Photografic Experts Group
(Tagged Image File Format)
Обмен данными между настольными и издательскими системами
(Drawing Interchange Format)
Обмен чертежами и данными САПР
Чертежная, издательская и другие виды графики
WMF (Windows MetaFile)
Хранение и отображение информации в среде Windows
Домашнее задание: 1)выучить конспект, 2)вопросы для самостоятельной работы: А) Век торные форматы, растровые форматы. Б) Методы сжатия графических данных, В) Сохранение изображений в стандартных форматах, а также собственных форматах графических программ. Г) Преобразование файлов из одного формата в другой.
Цвет – один из факторов нашего восприятия светового излучения. Считалось, что белый свет – самый простой. Опыты Ньютона это опровергли. Ньютон пропустил белый свет через призму, в результате чего тот разложился на 7 составляющих (7 цветов радуги). При обратном процессе (т.е. пропускании набора различных цветов через другую призму) снова получался белый цвет.
Белый цвет можно представить смесью всех цветов радуги. Иными словами, спектр белого является непрерывным и равномерным – в нем присутствуют излучения всех длин волн видимого диапазона. Можно предположить, что, если измерить интенсивность света, испускаемого или отраженного от объекта, во всех видимых длинах волн, то мы полностью определим цвет этого объекта.
Однако в реальности такое измерение не предсказывает визуальное представление объекта. Таким образом, можно определить только те оптические свойства, которые влияют на наблюдаемый цвет:
- Цветовой тон . Можно определить преобладающей длиной волны в спектре излучения. Цветовой тон позволяет отличить один цвет от другого.
- Яркость . Определяется энергией, интенсивностью светового излучения. Выражает количество воспринимаемого света.
- Насыщенность (чистота тона) . Выражается долей присутствия белого цвета. В идеально чистом цвете примесь белого отсутствует.
Поэтому для описания цвета вводится понятие цветовой модели - как способа представления большого количества цветов посредством разложения его на простые составляющие.
- аддитивная : аддитивный синтез цвета предполагает получение цвета смешением излучений. В аддитивном синтезе под белым цветом мы понимаем смешение основных излучений в максимальном количестве, а чёрный цвет - полное отсутствие излучений.
- субтрактивная : при субтрактивном синтезе компоненты излучения попадают в глаз не напрямую, а преобразуясь оптической средой - при отражении окрашенной поверхностью. Ее окраска выполняет функцию преобразователя энергии излучения источника света. Отражаясь от нее или проходя насквозь, одни лучи ослабляются сильнее, другие слабее.
В основе одной из наиболее распространенных цветовых моделей, называемой RGB моделью, лежит воспроизведение любого цвета путем сложения трех основных цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Каждый канал - R, G или B имеется свой отдельный параметр, указывающий на количество соответствующей компоненты в конечном цвете.
Основные цвета разбиваются на оттенки по яркости (от темного к светлому), и каждой градации яркости присваивается цифровое значение (например, самой темной – 0, самой светлой – 255).
- Начало координат: в этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует (черный цвет) R-0 G-0 B-0
- Точка, ближайшая к зрителю: в этой точке все составляющие имеют максимальное значение (белый цвет) R-255 G-255 B-255
- На линии, соединяющей предыдущие две точки (по диагонали), располагаются серые оттенки: от черного до белого (серая шкала, обычно — 256 градаций). Это происходит потому, что все три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от нуля до максимального значения
- Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.
Несмотря на неполный охват, стандарт RGB в настоящее время принят практических для всех излучающих устройств графического вывода (телевизоры, мониторы, плазменные панели и др.)
Цветовая модель CMY(K)
Модель CMY использует также три основных цвета: Cyan (голубой), Magenta (пурпурный, или малиновый) и Yellow (желтый).
Цвета являются прямо противоположными красному, синему и зеленому, т.е. голубой полностью поглощает красный, пурпурный - зеленый, а желтый - синий.
Например, соединение в равных долях всех трех красок CMY в одной точке приведет к тому, что весь белый свет не будет отражен, а следовательно, цвет окажется черным. А вот одновременно и в равной пропорции нанесенные всевозможные пары из тройки CMY дадут нам основные цвета RGB.
Цветовая модель CMY является основной в полиграфии. В цветных принтерах также применяется данная модель. Но для, что для того, чтобы распечатать чёрный цвет, необходимо большое количество краски и кроме того смешание всех цветов модели CMY на самом деле даст не чёрный, а грязно-коричневый цвет. Поэтому, для усовершенствования модели CMY, в неё был введён дополнительный цвет - чёрный. Он является ключевым цветом при печати, поэтому последняя буква в названии модели - K (Key - ключевой), а не B (Black). Таким образом, модель CMYK является четырёхканальной. В этом заключается ещё одно отличие её от RGB.
Цвета модели CMY являются дополнительными к цветам RGB. Дополнительный цвет - цвет, дополняющий данный до белого. Так, например, дополнительный для красного цвета – голубой; для зеленого – пурпурный; для синего - желтый
- Начало координат: при полном отсутствии краски (нулевые значения составляющих) получится белый цвет (белая бумага) C-0 M-0 Y-0 K-0
- Точка, ближайшая к зрителю: при смешении максимальных значений всех трех компонентов должен получиться черный цвет. C-100 M-100 Y-100 K-100
- Линия, соединяющая предыдущие две точки (по диагонали). Смешение равных значений трех компонентов даст оттенки серого.
- Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.
Рассмотренные модели ориентированы на работу с цветопередающей аппаратурой и для некоторых людей неудобны, в реальности человек воспринимает цвет по-другому. Поэтому модель HSV опирается на интуитивные понятия тона насыщенности и яркости.
В цветовом пространстве модели HSV ( Hue - тон , Saturation - насыщенность , Value - количество света ), используется цилиндрическая система координат, а множество допустимых цветов представляет собой шестигранный конус, поставленный на вершину.
Основание конуса представляет яркие цвета и соответствует V = 1. Однако цвета основания V = 1 не имеют одинаковой воспринимаемой интенсивности. Тон ( H ) измеряется углом, отсчитываемым вокруг вертикальной оси OV . При этом красному цвету соответствует угол 0°, зелёному – угол 120° и т. д. Цвета, взаимно дополняющие друг друга до белого, находятся напротив один другого, т. е. их тона отличаются на 180°. Величина S изменяется от 0 на оси OV до 1 на гранях конуса.
Конус имеет единичную высоту (V = 1) и основание, расположенное в начале координат. В основании конуса величины H и S смысла не имеют. Белому цвету соответствует пара S = 1, V = 1. Ось OV (S = 0) соответствует ахроматическим цветам (серым тонам).
Процесс добавления белого цвета к заданному можно представить как уменьшение насыщенности S, а процесс добавления чёрного цвета – как уменьшение яркости V. Основанию шестигранного конуса соответствует проекция RGB куба вдоль его главной диагонали.
В компьютерной графике применяют понятие глубина цвета(другое название — цветовое разрешение). Она определяется в битах и зависит от метода кодирования цветовой информации для ее воспроизведения на экране монитора. Для отображения черно-белого изображения достаточно двух бит (белый и черный цвета). Восьмибитовое кодирование позволяет отобразить 256 градаций цвета, например, серого. 16 бит (2 байта) определяют 65536 оттенков (такой режим называют High Color). При 24-битововом способе кодирования можно определить более 16,5 миллионов цветов (режим называют True Color). Такое количество цветов даже невозможно себе представить, а в настоящее время некоторые компьютеры поддерживают уже 32-битовый цветовой режим, т.е. 4295 миллионов цветов!
В соответствии с принципами формирования изображения аддитивным или субтрактивным методами разработаны способы разделения цветового оттенка на составляющие компоненты. Эти способы называют цветовыми моделями. Из большого числа цветовых моделей наиболее известными являются модели RGB и CMYK.
2.3.1. Цветовая модель RGB
Цветовая модель RGB является аддитивной, то есть любой цвет слагается из трех основных цветов — красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue) при изменении степени насыщенности (яркости) того или иного цвета. Степень насыщенности определяется числами от 0 до 256. Таким образом в модели RGB черный цвет определяется как (0,0,0), белый – как (255,255,255).
Модель RGB служит основой при создании и обработке компьютерной графики, предназначенной для воспроизведения на мониторе компьютера или в телевизоре. При наложении одного компонента основного цвета на другой, яркость суммарного излучения увеличивается.
Читайте также: