Московский авиационный институт национальный исследовательский университет Кафедра

«Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» Кафедра «Технологии и системы автоматизированного проектирования металлургических процессов» Компьютерная графика Москва 2015

Термины и определения Цвет — качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. Цвет — это ощущение, которое возникает в сознании человека при воздействии на его зрительный аппарат электромагнитного излучения с длиной волны в диапазоне от 380 до 760 нм. Эти ощущения могут быть вызваны и другими причинами: болезнь, удар, мысленная ассоциация, галлюцинации, и др. Совокупность всех цветовых ощущений, которые может воспроизвести данное устройство, называется цветовым охватом этого устройства (gamut). В цветовой координатной системе цветовой охват того или иного аппарата будет представлять собой некоторое объемное тело внутри цветового пространства человека.

Опыт И. Ньютона по разложения света призмой Спектр излучения

Характеристика цвета Светлота – это субъективная яркость участка изображения, отнесённая к субъективной яркости поверхности, воспринимаемой человеком как белая. Тон — характеристика цвета, отвечающая за его положение в спектре. Насыщенность — это интенсивность определённого тона, то есть степень визуального отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического (серого) цвета.

HSV (цветовая модель) HSV (англ. Hue, Saturation, Value — тон, насыщенность, значение) или HSB (англ. Hue, Saturation, Brightness — тон, насыщенность, яркость) — цветовая модель, в которой координатами цвета являются: • Hue — цветовой тон, (например, красный, зелёный или сине-голубой). Варьируется в пределах 0— 360°, однако иногда приводится к диапазону 0— 100 или 0— 1. В Windows весь цветовой спектр делится на 240 оттенков. • Saturation — насыщенность. Варьируется в пределах 0— 100 или 0— 1. Чем больше этот параметр, тем «чище» цвет, поэтому этот параметр иногда называют чистотой цвета. А чем ближе этот параметр к нулю, тем ближе цвет к нейтральному серому. • Value (значение цвета) или Brightness — яркость. Также задаётся в пределах 0— 100 или 0— 1.

Ахроматические и хроматические цвета Оттенки серого (в диапазоне белый — чёрный) носят название ахроматических (от греч. α- отрицательная частица + χρώμα — цвет, то есть бесцветных) цветов. Под «отсутствием цвета» здесь понимается, естественно, не отсутствие цвета как такового, а отсутствие цветового тона, конкретного оттенка спектра. Наиболее ярким ахроматическим цветом является белый, наиболее тёмным — чёрный. Хроматические цвета англ. chromatic colors) - все цвета, за исключением белого, черного и всех оттенков серого.

Управление цветовоспроизведением Профайл устройства — это подробное описание цветовоспроизводящих свойств данного устройства, зафиксированное в файле с расширением ICM (ICC). Управление цветовоспроизведением основано на трех принципиальных положениях: • • любой цвет имеет координату в цветовой координатной системе (ЦКС); • визуализация цифровых изображений всегда строится на принципе пересчета аппаратных данных источника (чаще устройства оцифровки) в цифровые координаты, а из них в аппаратные данные того устройства, на котором предполагается окончательная визуализация (тиражирование). профайл устройства несет информацию о цветовоспроизводящих свойствах данного устройства;

Цветовая модель RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, как правило, описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения.

Цветовая модель CMYK Четырёхцветная автотипия (CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, Key color) — субтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадной печати. «Субтрактивный» означает «вычитаемый» — из белого вычитаются первичные цвета Автотипия (от др. -греч. αὐτός — сам + τύπος — отпечаток) — способ полиграфического воспроизведения полутоновых изображений (фотоснимков, акварельных рисунков, масляной живописи и т. п. ) средствами печати путём преобразования такого изображения в микроштриховое при помощи оптических растров или специальных аппаратнопрограммных методов электронного растрировании.

Цветовые профили CMYK Каждое из чисел, определяющее цвет в CMYK, представляет собой процент краски данного цвета, составляющей цветовую комбинацию, а точнее, размер точки растра, выводимой на фотонаборном аппарате на плёнке данного цвета

Растровая графика Растровое изображение — изображение, представляющее собой сетку пикселей или цветных точек (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах (растр).

Характеристики растрового изображения 1. Разреше ние — величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины) Для обозначения разрешающей способности различных процессов преобразования изображений (сканирование, печать, растеризация и т. п. ) используют следующие термины: • • • dpi (англ. dots per inch) — количество точек на дюйм. ppi (англ. pixels per inch) — количество пикселей на дюйм. lpi (англ. lines per inch) — количество линий на дюйм, разрешающая способность графических планшетов (дигитайзеров). Пи ксель, пи ксел (англ. pixel, pel — сокращение от pix element, в нек. ист. piсture cell — букв. элемент изображений) — наименьший логический элемент двумерного цифрового изображения в растровой графике, или [физический] элемент матрицы дисплеев, формирующих изображение.

Характеристики растрового изображения (продолжение) 2. Глубина цве та (ка чество цветопереда чи, би тность изображе ния) — термин компьютерной графики, означающий объём памяти в количестве бит, используемых для хранения и представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики. Часто выражается единицей бит на пиксел (англ. bits per pixel, bpp). 1 -битный цвет (21 = 2 цвета) бинарный цвет, чаще всего представляется чёрным и белым цветами (или черный и зелёный) 2 -битный цвет (2² = 4 цвета) 3. Цветовое пространство (цветовая модель) — RGB, CMYK 4 -битное изображение 8 -битное изображение 24 -битное изображение

Векторная графика Ве кторная гра фика — способ представления объектов и изображений в компьютерной графике, основанный на использовании элементарных геометрических объектов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники. Объекты векторной графики являются графическими изображениями математических функций.

Преимущества векторного способа описания графики над растровой графикой • • Размер, занимаемый описательной частью, не зависит от реальной величины объекта, что позволяет, используя минимальное количество информации, описать сколько угодно большой объект файлом минимального размера; В связи с тем, что информация об объекте хранится в описательной форме, можно бесконечно увеличить графический примитив, например, дугу окружности, и она останется гладкой. С другой стороны, если кривая представлена в виде ломаной линии, увеличение покажет, что она на самом деле не кривая; Параметры объектов хранятся и могут быть легко изменены. Также это означает что перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшает качества рисунка. Более того, обычно указывают размеры в аппаратно-независимых единицах (англ. device-independent unit), которые ведут к наилучшей возможной растеризации на растровых устройствах; При увеличении или уменьшении объектов толщина линий может быть задана постоянной величиной, независимо от реального контура.

Недостатки векторной графики • Не каждый объект может быть легко изображен в векторном виде — для подобного оригинальному изображению может потребоваться очень большое количество объектов с высокой сложностью, что негативно влияет на количество памяти, занимаемой изображением, и на время для его отображения (отрисовки); • Перевод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет — трассировка растра, при том что требует значительных вычислительных мощностей и времени, не всегда обеспечивает высокое качество векторного рисунка. Преимущество векторной картинки — масштабируемость — пропадает, когда начинаем иметь дело с особо малыми разрешениями графики (например, иконки 32× 32 или 16× 16). •

Форматы хранения изображений в растровой графике Формат файла — спецификация структуры данных, записанных в компьютерном файле. • • BMP (от англ. Bitmap Picture); GIF (англ. Graphics Interchange Format — «формат для обмена изображениями» ); PNG (англ. portable network graphics); TIFF (англ. Tagged Image File Format); Raw (англ. raw — cырой, необработанный); JPEG, JPEG 2000 (Joint Photographic Experts Group); PSD (Photoshop Document)

Форматы хранения изображений в векторной графике • • • AI (Adobe Illustrator); CDR (Corel Draw); EPS (Encapsulated Post. Script); SVG (от англ. Scalable Vector Graphics — масштабируемая векторная графика); WMF (англ. Windows Meta. File); EMF (англ. Enhanced Metafile)

Программы для работы с векторной и растровой графикой Растровые графические редакторы: • • • GIMP Adobe Photoshop Corel PHOTO-PAINT Векторные графические редакторы: • • • Adobe Illustrator Corel. DRAW Inkscape

Работа со слоями

Цифровая фотокамера CCD (Charge-Coupled Device - прибор с зарядовой связью) - один из типов матрицы используемых в фото- и видеокамерах Физические размеры матриц фотокамер Внешний вид матрицы (сенсора) фотоаппарата

Светочувствительность цифровой фотокамеры — характеристика цифрового фотоаппарата, определяющая зависимость числовых параметров созданного им цифрового изображения от экспозиции, полученной светочувствительной матрицей. С увеличением ISO снимки получаются более четкими в условиях плохого освещения С увеличением ISO появляется «цифровой шум»

Влияние выдержки на фотографию С увеличением выдержки при неизменной диафрагме увеличивается экспозиция

Влияние диафрагмы на фотографию Светоси ла объекти ва — величина, характеризующая степень ослабления объективом светового потока. С увеличением диафрагмы при неизменной выдержке увеличивается глубина резкости фотографии

ГРИП – Глубина Резко Изображаемого Пространства (Глубина Резкости, англ. DOP (Depth of Field) Влияние диафрагмы на глубину резкости в кадре

Соотношение фокусного расстояния и угла обзора объектива Схема действительна для пленочных камер (35 мм) или для камер с полной матрицей (Full Frame)

Специальные объективы эффект tilt-shift (тилт-шифт/наклонсмещение)

Объектив типа Рыбий глаз ( «Фишай» , от англ. fish-eye)

Зависимость разрешение фотоаппарата от размера печатаемого листа Основные соотношения сторон используемые при фотосъемке

Матрица в видеокамерах В видеокамерах, в отличие от фотоаппаратов, часто используют 3 матрицы, каждая из которых отвечает за свой цвет (синий, красный, зеленый).

Влияние кроп-фактора в зависимости от размера матрицы Форматы разрешений видео

Широко/средне форматные фото/видео сенсоры Используемые типоразмеры при фотосъемке Сравнение сенсоров с IMAX

Баланс белого цвета Бала нс бе лого цве та (также кратко называемый баланс белого) — один из параметров метода передачи цветного изображения, определяющий соответствие цветовой гаммы изображения объекта цветовой гамме объекта съёмки. Изменение цвета фотографии в зависимости от выбора баланса белого

Коррекция баланса белого или цветокоррекция — технология коррекции цветов изображения объекта до тех цветов, в которых человек видит объект в естественных условиях (объективный подход), или до тех цветов, которые представляются наиболее привлекательными (субъективный подход). Цветовая температура различных источников света

Использование «серой карты» Использование «Цветовой мишени»

Динамический диапазон в фотографии (видео) – это способность фотоаппарата (видеокамеры) одновременно без искажений и потерь передавать и яркие, и темные участки снимаемой сцены (то есть детали в тени и на свету).

Решение проблемы динамического диапазона Сохранение файлов в несжатых (или сжатых с минимальными потерями) форматах: • • Видео (Pro. Res 422 (HQ) , Cinema. DNG RAW, r 3 d (RED) и др. ) Фото (RAW (Leica, Рanasonic), NEF (Nikon), CRW (Canon) и др. ) С последующей цветокоррекцией

Технология HDR High Dynamic Range Imaging, HDRI или просто HDR — название технологий работы с изображениями и видео, диапазон яркости которых превышает возможности стандартных технологий. Совмещение кадров с разной экспозицией в один файл

Сочетание цветов http: //design-seeds. com/

Цветовой круг — способ представления непрерывности цветовых переходов, а также модели HSB. Сектора круга окрашены в различные цветовые тона, размещенные в порядке расположения цветов, причем пурпурный цвет связывает крайние (красный и фиолетовый) цвета. Цветовой круг обычно делят на тёплую и холодную половины. Тёплые цвета: красный, оранжевый, жёлтый и промежуточные оттенки. Холодные цвета: синий, голубой, зелёный, и переходные — синефиолетовый, сине-зелёный. круг Иттена

Цветовые комбинации

Дополнительная схема сочетания цветов или контрастная (красный – зелёный, фиолетовый – желтый и др. ). Комбинация контрастных цветов, располагающихся на противоположных сторонах круга, создает самый яркий и живой вариант цветовой гаммы. Если контрастные цвета расположить рядом, они создадут довольно резкое сочетание. Такие сочетания лучше использовать в небольших количествах для создания акцента.

Триадные сочетания цветов Аналогичная триадная схема — цвета, находящиеся рядом друг с другом на цветовой схеме. Они дают спокойные гармоничные сочетания, приятные для глаз. Один из них должен быть основным, другой – дополнительным, третий — в качестве акцента. Классическая триадная схема. Если в круг поместить равнобедренный треугольник, то его вершины укажут на сочетающиеся между собой цвета. Они достаточно яркие и даже их бледные оттенки выглядят достаточно насыщенно. Эти цвета также нужно уравновесить. Сделать один цвет доминирующим, а два других – дополнительным.

Схема прямоугольника или квадрата. Это две аналогичные схемы комбинации цветов. Четыре цвета образуют две дополняющие друга пары. Для лучшего восприятия цветовой схемы следует выбрать доминирующий цвет и сбалансировать теплые и холодные цвета. Монохромная или оттеночная схема самая простая. Это несколько оттенков одного цвета. Это самые спокойные сочетания цветов.

Список литературы • http: //shadrin. rudtp. ru/ • http: //ru. wikipedia. org