Цветовые модели
ПЛАН: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Цвет Колориметрия Диаграммы цветности Цветовая модель RGB Цветовая модель CMY(K) Цветовые модели HSL Цветовая модель HLS Цветовая модель Lab Полноцветные и индексированные изображения
ЦВЕТ Цвет – это электромагнитное излучение в узкой полосе частот.
ЦВЕТ , , Свет как волна характеризуется частотой f, амплитудой А и длиной волны λ
ЦВЕТ Световой поток от солнца (белый цвет) способен разлагаться спектральные цвета (обычно выделяют: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый). λкр 780 нм; λф 380 нм
ЦВЕТ Источники света обычно излучают белый свет. Если белый свет падает на непрозрачные объекты, некоторые частоты отражаются, а некоторые поглощаются. Комбинации частот, присутствующие в отраженном свете, определяют как мы воспринимаем цвет объекта.
ЦВЕТ Для излучающих объектов характерно аддитивное цветовосприятие: цветовые излучения при этом суммируются (электронно-лучевая трубка). Для отражающих объектов характерно субтрактивное цветовосприятие: цветовые излучения вычитаются (полиграфический отпечаток).
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦВЕТА тон. Определяется преобладающей длинной волны в спектре излучения. Яркость. Определяется энергией, интенсивностью светового излучения. Выражает количество воспринимаемого света. Насыщенность или чистота тона. Показывает насколько данный цвет близок к чистому спектральному цвету того же тона. Выражается долей присутствия белого цвета. Цветовой
КОЛОРИМЕТРИЯ Наука, которая изучает цвет и способы его измерения, называется колориметрией. Она описывает общие закономерности восприятия цвета человеком. Одними из основных законов колориметрии являются законы смешивания цветов (законы Германа Грассмана ).
ЗАКОНЫ ГРАССМАНА 1. Цвет трехмерен— любой цвет однозначно выражается тремя составляющими, если они линейно независимы. Линейная независимость заключается в невозможности получить любой из этих трех цветов сложением двух остальных. C=к 1 C 1 +к 2 C 2 + к 3 C 3, где C 1, C 2, C 3 — некоторые базисные, линейно независимые цвета, коэффициенты к 1, к 2 и к 3 указывают количество соответствующего смешиваемого цвета.
ЗАКОНЫ ГРАССМАНА 2. Если в смеси трех цветовых компонент одна меняется непрерывно, в то время, как две другие остаются постоянными, цвет смеси также изменяется непрерывно. Т. е. не существует такого цвета, к которому нельзя было бы подобрать бесконечно близкий.
ЗАКОНЫ ГРАССМАНА 3. Любой цвет может быть выражен в цветовом пространстве вектором, который описывается уравнением: Направление вектора характеризует цветовой тон, а его модуль выражает яркость.
ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ Цветовая модель – это метод, позволяющий объяснить свойства и поведение цвета в некотором контексте. Ни одна модель не может объяснить все аспекты цвета, поэтому для описания различных характеристик цвета используются различные модели.
ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ При объединении света от нескольких источников с различными преобладающими частотами, мы получим определенный цвет. Интенсивность света от каждого источника можно менять, что позволит получить диапазон дополнительных цветов. Оттенки, выбранные для источников, называются основными цветами, а цветовой гаммой модели называется набор всех цветов, которые можно получить из основных цветов.
ДИАГРАММЫ ЦВЕТНОСТИ Цветовой охват -диапазон цветов, который может быть воспроизведён, зафиксирован или описан каким-либо образом. Цветовой охват графически представляется в виде диаграммы цветности.
ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ
СВОЙСТВА ДИАГРАММ ЦВЕТНОСТИ: 1. 2. 3. 4. Внешние точки диаграммы цветности – спектральные чистые цвета, внутренние точки все возможные цвета. Точка С соответствует белому цвету. На диаграмме цветности нельзя получить значение яркости. Цветовые гаммы на диаграмме цветности определяются как отрезки или многоугольники. Все цвета на прямой С 1 С 2 можно получить смешав цвета С 1 и С 2. Для трех цветов, все возможные оттенки лежат в пределах треугольника.
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ RGB Данная модель является аддитивной, т. е. любой цвет получается сочетанием в различных пропорциях трех основных цветов: красного (Red) зеленого (Green) синего (Blue)
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ RGB При наложении одного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается. Совокупность трех компонент дает ахроматический серый цвет, который при увеличении яркости приближается к белому цвету. Цвет, создаваемый смешиванием трех основных компонент, можно представить вектором в трехмерной системе координат R, G и В.
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ RGB
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ RGB Цветовая модель RGB имеет неполный цветовой охват – некоторые насыщенные цвета не могут быть представлены смесью указанных трех компонент. Система RGB широко используется в настоящее время — в первую очередь, в цветных телевизорах и дисплеях компьютеров.
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ CMY(K) Данная модель является субтрактивной и используется для объектов, отражающих свет. Согласно данной модели, для описания цветовых свойств предметов применяют цвета, получаемые поочередным вычитанием из белого одного из базовых аддитивных цветов.
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ CMY(K) Любой из субтрактивных цветов можно получить смешением двух базовых аддитивных цветов: Голубой (Cyan)= белый – красный = зеленый + синий Пурпурный (Magenta)= белый – зеленый = красный + синий Желтый (Yellow)= белый – синий = зеленый + красный
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ CMY(K)
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ CMY(K)
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ CMY(K) Цвет, создаваемый вычитанием трех основных компонент, можно представить вектором в трехмерной системе координат С, Y и M.
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ CMY(K) Данная модель используется в устройствах, которые печатают на бумаге. Данная модель имеет не полный цветовой охват. Следует подчеркнуть, что смешение в равной пропорции трех базовых субтрактивных цветов теоретически должно дать идеальный черный цвет. На практике при печати даже на самой лучшей бумаге получается грязно-серый оттенок. Поэтому в полиграфии для черного цвета используют отдельную краску (Black), обозначаемую буквой К. В результате цветовую субтрактивную модель в полиграфии называют CMYK.
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ HSL ИЛИ HSB Теоретически цвет описывают три параметра: цветовой тон (Hue), насыщенность (Saturation) и светлота (Lightness) (яркость (Brightness)). В цветовом пространстве модели HSL (HSB) используется цилиндрическая система координат, а множество допустимых цветов представляет собой шестигранный конус, поставленный на вершину.
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ HSB Характеризующие параметры цвета: Цветовой тон (собственно цвет). Цветовые тона или спектральные цвета располагаются на цветовом круге. Цветовой тон определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360 градусов. Насыщенность (процент добавления к цвету белой краски) — это параметр цвета, определяющий его чистоту. Если по краю цветового круга располагаются максимально насыщенные цвета (100%), то остается только уменьшать их насыщенность до минимума (0%). Насыщенность определяется величиной вектора, проведенного из центра цветового круга Яркость (процент добавления черной краски) — это параметр цвета, определяющий освещенность или затемненность цвета. Все цвета рассмотренного выше цветового круга имеют большую яркость (до 100%). Яркость можно уменьшить до минимума (0%). Уменьшение яркости цвета означает его зачернение.
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ HSL ИЛИ HSB Основание конуса представляет яркие цвета и соответствует V = 1. 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 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).
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ HSB
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ HSL ИЛИ HSB
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ HSL ИЛИ HSB 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.
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ HSB Применение: HSB — модель, которую используют компьютерные художники. Данные модели используются для создания изображений на компьютере с имитацией приемов работы и инструментов художника. Достоинства: неплохо согласуется с восприятием человека: цветовой тон является эквивалентом длины волны света, яркость — интенсивности волны, а насыщенность— количества света данная модель является удобной и понятной и имеет большой цветовой охват Недостатки: необходимость 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
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ HLS Цвет формируется с помощью трех компонент цветовой тон (Hue), светлота (Lightness) и насыщенность (Saturation). Здесь множество всех цветов представляет собой два шестигранных конуса, поставленных друг на друга (основание к основанию).
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ HLS
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ LAB Цветовая модель Lab специально разработана для получения предсказуемых цветов, т. е. она является аппаратно-независимой и соответствующей особенностям восприятия цвета глазом человека. Lab — трехканальная цветовая модель. Она была создана Международной комиссией по освещению (СIЕ) с целью преодоления существенных недостатков моделей RGB, CMYK, HSB.
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ LAB Любой цвет данной модели определяется: светлотой (L) двумя хроматическими компонентами: параметром a, который изменяется в диапазоне от зеленого до красного, и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого
ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ LAB Программа Adobe Photoshop использует Lab в качестве модели-посредника при любом конвертировании из модели в модель. Цветовой охват данной модели значительно превосходит возможности мониторов и печатных устройств, поэтому перед выводом изображения, представленного в этой модели, его приходится преобразовывать.
ПОЛНОЦВЕТНЫЕ И ИНДЕКСИРОВАННЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ Цвета пикселей можно определять, явно задавая несколько параметров цвета. Например, в RGB -модели конечный цвет определяется тремя слагаемыми для трех основных цветов. Такой подход позволяет формировать так называемые полноцветные изображения. При этом для хранения информации о каждом пикселе используется как правило 24 бита, по 8 бит для каждого цвета. Итого каждая из трех компонент может иметь 256 различных значений.
ПОЛНОЦВЕТНЫЕ И ИНДЕКСИРОВАННЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ Второй подход заключается в том, что в первой части файла, хранящего изображение, хранится «палитра» , в которой с помощью одной из цветовых моделей кодируются цвета, присутствующие на изображении. А вторая часть, которая непосредственно описывает пиксели изображения, фактически состоит из индексов в палитре. Изображения, формируемые таким способом, называются изображениями с индексированной палитрой.
ПОЛНОЦВЕТНЫЕ И ИНДЕКСИРОВАННЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ Частным случаем индексированного изображения является черно-белое изображение. В подобном изображении могут быть только 2 цвета - чёрный и белый, кодируемые соответственно 0 и 1. Глубина изображения составляет в данном случае 1 бит. Достоинством палитры является возможность существенно сократить размер файла с изображением. Недостатком является возможность потери цветов при ограниченном размере палитры. Обычно размер палитры составляет до 256 -ти цветов.