Цветовые модели

Лекция № 2

Составитель: преподаватель спецдисциплин Н.Н. Киселева

План: 1. Введение

2. Цветовые модели:− RGB;− CMYK;− HSB;− LAB.

3. Цветовое разрешение

4. Цветоделение

5. Подбор цвета для Web-сайта

ВведениеДля обеспечения одинакового воспроизведения

одного и того же цвета видеомониторами,

принтерами, сканерами необходимо наличие

объективных измерительных систем,

позволяющих однозначно определить цвет.

Данная проблема решена с помощью

специальных средств:

• цветовые модели;

• системы соответствия цветов;

• цветовые режимы.

Физическая природа цвета Цвет — это набор определенных

длин волн, отраженных от предмета или пропущенных сквозь прозрачный предмет.

Суть опыта Ньютона такова. Белый луч света (использовался солнечный свет) направлялся на стеклянную треугольную призму. Пройдя сквозь призму, луч преломлялся и направлялся на экран, где давал в результате цветную полосу — спектр.

Вторая часть опытов Ньютона такова. Лучи, прошедшие сквозь призму, направлялись на вторую призму, с помощью которой удалось снова получить белый свет. Таким образом, было доказано, что белый цвет — это смесь множества разных цветов.

Голубой

Зеленый

Желтый

Синий

Фиолетовый

ОранжевыйКрасный

Рис. 1.18. Цветовой круг Ньютона

Окраска любого объекта зависит от того, какой свет идет от него к глазу наблюдателя. Это в свою очередь зависит как от характера света, падающего на объект, так и от поверхности объекта

Цветовые моделиСвет – электромагнитное излучение.

Излучаемый свет - это выходящий из источника, напр.

Солнце, лампочки или экрана монитора.

Отраженный свет – это свет, «отскочивший» от поверхности

объекта.

Именно его мы видим, когда смотрим на какой-либо

предмет, не являющийся источником света.

Излучаемый свет, идущий от источника к глазу, сохраняет в

себе все цвета, из которых он создан. Но этот свет может

измениться при отражении от объекта.

Цветовые моделиЦветовая модель определяет способ разделения

сложных цветовых оттенков на составляющие

компоненты.

Теоретически для определения цвета достаточно

задать яркость трех компонентов.

Цветовые модели предоставляют средства для

концептуального и количественного описания

цвета. И используются для математического

описания определенных цветовых областей

спектра.

Любая модель должна отвечать следующим требованиям:

• реализовать определения цвета некоторым стандартным способом, не зависящим от возможностей какого-либо конкретного устройства;

• точно задавать диапазон воспроизводимых цветов, поскольку ни одно множество цветов не является бесконечным;

• учитывать механизм восприятия цветов – излучение и отражение.

Цветовые модели

Способы описания цвета

Для описания цвета используется трехмерная система координат. Три закона Г.Грассмана:

1. Трехмерность природы цвета.(глаз

реагирует на три различные составляющие)

2. Четыре цвета всегда линейно зависимы.

3. Цветовое пространство непрерывно.(если в смеси трех цветов один непрерывно меняется, то цвет смеси будет меняться непрерывно)

Цветовая модель RGBМодель RGB основана на сложении цветов. Для

получения цветов объединяются три компонента -

красный, зеленый, и синий разной интенсивности,

которые называют первичными цветами. При

смешивании двух основных цветов образуются

вторичные цвета: голубой, пурпурный и желтый.

Первичные и вторичные цвета относятся к базовым. С

помощью базовых цветов можно получить

практически весь спектр видимых цветов.

Ограничения RGB - моделиНесмотря на то, что данная цветовая модель проста и наглядна, при ее

применении на практике возникают следующие проблемы:

1. Аппаратная зависимость;

2. Ограничение цветового охвата.Первая проблема связана с тем, что цвет, возникающий в результате

смешивания цветов данной модели, зависит от типа люминофора. Значения составляющих данной модели задает лишь интенсивность возбуждения трех люминофоров одного элемента изображения. Также в процессе эксплуатации мониторов происходит старение люминофора и изменение эмиссионных характеристик электронных прожекторов.

Вторая проблема: цветовой охват – это диапазон цветов, который может различать человек или воспроизводить устройство независимо от механизма получения цвета (отражение или излучение).

Ограниченность цветового охвата объясняется тем, что с помощью аддитивного синтеза принципиально невозможно получить все цвета видимого спектра. Несмотря на это данной модели вполне достаточно для создания цветов и оттенков, необходимых для создания фотореалистических изображений.

Цветовая модель CMYK

При смешении трех дополнительных цветов получается

неопределенный темный цвет. Поэтому в этой модели

понадобился дополнительный компонент - ЧЕРНЫЙ (blaK).

Другая версия Key color – ключевой цвет, может быть любым.

Голубой (Cyan)=БЕЛЫЙ-КРАСНЫЙ=ЗЕЛЕНЫЙ+СИНИЙПурпурный (Magenta)= БЕЛЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ=КРАСНЫЙ+СИНИЙЖелтый (Yellow)= БЕЛЫЙ-СИНИЙ=КРАСНЫЙ+ЗЕЛЕНЫЙ

Модель описывает отражаемые

цвета, которые сами не излучают,

а используют белый цвет, вычитая

из него определенные цвета.

Такие цвета называются

субтрактивными.

Ограничения модели CMYKТак же как и в модели RGB:

1. Аппаратная зависимость;

2. Ограничение цветового охвата.В данной модели нельзя точно предсказать

результирующий цвет на базе численных значений отдельных компонентов. Цвет определяется и типом применяемой бумаги, способом печати и внешним освещением. Т.к. цветовые красители имеют худшие характеристики, чем люминофоры, то эта модель имеет более узкий цветовой диапазон.

Пример несовпадения цветов, отображаемых на экране монитора и печатаемых на принтере

Цветовая модель HSBЦветовая модель HSB описывает цвета так, как их воспринимает

человеческий глаз(разделяет яркость от цвета). В цветовой

модели HSB в качестве компонентов рассматривают цветовой

тон, яркость и насыщенность тона. Данная модель относится

к перцепционным (интуитивным) моделям.

Цветовая модель HSB

Направление вектора

определяет цветовой

оттенок и задается в модели

HSB в угловых градусах.

Длина вектора определяет

насыщенность цвета.

Яркость цвета задают на

отдельной оси, нулевая

точка которой имеет черный

цвет.

Модель HSB наиболее предпочтительна для человека. Значение цвета выбирается как вектор, выходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому (нейтральному) цвету, а точки по периметру - чистым цветам.

Основные понятия модели HSBЦветовой тон – свет с доминирующей длиной волны.

Насыщенность характеризует чистоту цвета. Определяет соотношение между основным, доминирующим компонентом цвета и всеми остальными длинами волн, которые участвуют в формировании цвета. Другими словами насыщенность отражает насколько далеко отстоит данный цвет от равного с ним по яркости белого цвета. Чем выше значение насыщенности, тем сильнее ощущается цветовой тон.

Яркость характеризует интенсивность, с которой энергия света воздействует на рецепторы наших глаз. Яркость не влияет на цветность, но от нее зависит, насколько сильно цвет будет восприниматься глазами. Под белым цветом понимают абсолютную яркость, под черным ее отсутствие.

Модель LABВ LAB цвет отделен от яркости. Яркость

объектов определяется в канале светлоты

(L), а цвет двумя хроматическими каналами: • а (цвет изменяется в

диапазоне от зеленого до красного);

• b (цвет изменяется в диапазоне от синего до желтого).

Данное цветовое пространство базируется на трех разностных координатах элементарных пар цветов: красный-зеленый, желтый-синий, черный-белый.

По принципу действия цветовые модели

делятся на:

• Аддитивные – основаны на сложении

цветов.

• Субтрактивные – основаны на

вычитании цветов.

• Перцепционные – базирующие на

восприятии.

Типы цветовых моделей

Цветовое разрешение

Цветовое разрешение (глубина цвета) - определяет метод кодирования цветовой информации и от него зависит, сколько цветов на экране может отображаться одновременно.

Заполоните таблицу

Количество цветов

Бит на точку

Режим

2 (черно-белый) 256(тоновое) Grayscale 16 High Color 24 True Color

Цветовые палитрыТаблица данных, в которой хранится информация о том, каким

кодом закодирован тот или иной цвет. Эта таблица создается и

хранится вместе с графическим файлом.

Виды палитр:

• Индексная(изображение имеет 256 цветов, каждый оттенок

представлен одним числом, которое обозначает индекс цвета.

Разные изображения могут иметь разные индексные палитры);

• Фиксированная (цвет закодирован двумя байтами, палитра не

прикладывается, т.к. каждый графический файл имеет 16-

тиразрядное кодирование один и тот же код всегда выражает

один и тот же цвет)

• Безопасная ()

Цветоделение

В типографиях цветные изображения печатают

в несколько приемов. Накладывая на бумагу

по очереди голубой, пурпурный, желтый и

черный оттенки, получают полноцветную

иллюстрацию.

Поэтому готовое изображение, полученное на

компьютере, перед печатью разделяют на 4

составляющих одноцветных изображения.

Этот процесс называют цветоделением.

Как подобрать цвета для Web-сайта Первичными (primary) цветами являются

красный, желтый и синий.

Вторичные (secondary) цвета, получаем смешиванием одного цвета с другим. Желтый и красный дают нам оранжевый, красный и синий - пурпурный/лиловый, а синий и желтый - зеленый.

Третичные (tetriary) цвета: берется первичный цвет и к нему добавляется соседний вторичный. Это означает, что существует шесть третичных цветов (по два цвета от каждого первичного цвета).

Цветовые схемы, основаны на трех типах цветов Подбор цветов с помощью

цветового круга Самый простой способ подбора цветов в цветовом круге - представить себе над кругом равнобедренный треугольник. Цвета, которые окажутся под вершинами - потенциальные кандидаты на использование. Этот тип подбора цветов называется "триадной схемой". Суть заключается в том, что эти цвета, работая вместе образуют гармоничную комбинацию цветов.

Вопросы для самоконтроля:

1. Почему цветовую модель RGB называют аддитивной?

2. Как зависит яркость суммарного цвета в модели RGB при наложении

одного компонента на другой?

3. Какие основные цвета вам известны?

4. В каких случаях применяют модель RGB?

5. Почему цветовую модель CMYK называют субтрактивной?

6. Как образуются новые оттенки в субтрактивной модели?

7. В каких случаях применяют модель CMYK?

8. Какие компоненты присутствуют в модели HSB. Дайте им определение.

9. Как описывается цвет в системе цветов HSB?

10. Почему цвета, созданные на экране, не всегда можно воспроизвести

при печати?

11. Почему система RGB не может быть использована для создания

изображений на печатаемой странице?

12. Что вы знаете о модели LAB?

13. Что означает понятие цветоделение.

14. В чем состоит отличие излучаемого и отраженного света?

15. В каких случаях применяют модель HSB?

Литература:

1. Петров М.Н., Молочков В.П. Компьютерная графика. СПб: - Питер, 2002.

2. Симонович С., Евсеев Г., Алексеев А. Специальная информатика. Учебное пособие. - М.: АСТПРЕСС: Инфорком-Пресс, 1999.

3. Т.А. Блинова, В.Н. Пореев Компьютерная графика. Киев.: Издательство Юниор, 2005.