Лекция
ЛекцияЛекция
Аппаратно-независимые
цветовые модели
План:
1. Аппаратно независимые цветовые модели
1.1. Цветовая модель LAB
1.2. Цветовые модели HSB и HLS
2. Глубина цвета
Для правильного отображения цвета удобно определить стандартную модель, к которой бы приводились цвета на всех этапах полиграфического процесса.
Успешной попыткой создания аппаратно-независимой модели цвета, основанной на человеческом восприятии цвета, является модель Lab. Любой цвет в Lab определяется яркостью (Lightness) и двумя хроматическими компонентами: параметром а, который изменяется в диапазоне от зеленого до красного через серый, и параметром
Итак, модель RGB хорошо воспроизводит цвета в диапазоне от синего до зеленого и несколько хуже — желтые и оранжевые оттенки, а в модели CMYK не хватает очень многих оттенков. Кроме того, в моделях RGB и CMYK яркость и цвет связаны, т.е. при изменении одного параметра изменяется и другой. Это иногда неудобно при проведении коррекции — изменяя яркость изображения, вы не можете избежать изменения его цветов. Модель
Ø Lab довольно сложна для практического освоения;
Ø Lab имеет очень сильную неравномерность. Под этим подразумевается, что одинаковое изменение базового компонента может привести как к небольшому, так и к очень сильному изменению цвета, в зависимости от начального значения. Это сильно затрудняет цветовую коррекцию.
Поскольку модель Lab имеет огромный цветовой охват, перевод в нее не связан с потерями. Вы можете в любой момент перевести изображения из RGB в Lab и обратно, и при этом цвета изображения не изменятся.
Рис. 1. Графическое представление модели Lab
Модель Lab аппаратно независима, ее цветовой диапазон покрывает диапазоны RGB и CMYK. Графический редактор Adobe Photoshop при переходе от режима RGB к CMYK использует Lab в качестве промежуточного этапа.
В рамках Lab работают многие профессионалы компьютерной графики. В этой модели легко выполнять многие распространенные операции. В их числе повышение резкости, тоновая коррекция (повышение контраста, исправление погрешности тоновых диапазонов) и удаление цветного шума (в том числе размытие растра и удаление регулярной структуры изображений в формате JPEG). Профессионалы используют это пространство даже для создания сложных масок и кардинальных изменений в цветах документа.
Изображение каждого из цветовых каналов имеет разную яркость. При одинаковой интенсивности наиболее ярким глаз человека воспринимает желто-зеленый цвет лучей, несколько менее ярким — красный и совсем темным — синий цвет. Яркость является характеристикой восприятия, а не самого цвета.
На рисунке 2 показана кривая видимости лучей невооруженным глазом.
Рис. 2. Зависимость чувствительности глаза к монохроматическому свету от длины волны (в миллимикрометрах, ммкм)
Яркость желтого света (λ= 0,555 мкм), принята за 1, яркость голубого (λ= 0,49 мкм) при той же мощности – 0,2, а яркость красного (λ = 0,65 мкм) — 0,1.
Если бы все три цвета воспринимались как одинаково яркие, то каждый бы вносил в суммарную яркость Y третью часть:
Y = R/3 + G/3 + B/3
Так как этот расчет не отражает реального положения вещей, для расчета яркости используется следующая эмпирическая формула, учитывающая вклад каждого цветового канала:
Y=0,2125R+0,7154G+0,0721В
Наблюдать яркость можно при переводе изображения в полутоновое. Единственный канал такого документа хранит только яркость точек, не учитывая их цвет.
Многие художники пользуются цветовой моделью HSB. Это не строгая математическая модель, но она очень удобна для подбора оттенков и цветов. Эта модель основана на модели RGB, но имеет другую систему координат. Любой цвет в модели
Все оттенки располагаются по кругу, и каждому соответствует свой градус, т.е. всего насчитывается 360 вариантов (красный — 0, желтый — 60, зеленый — 120 градусов и т.д.). Более точной графической интерпретацией данной модели будет конус. Такая цветовая модель намного беднее, рассмотренной ранее RGB, так как позволяет работать всего лишь с 3 млн. цветов.
Модель HSB лучше, чем RGB и CMYK, соответствует понятию цвета, которое используют маляры и профессиональные художники. Действительно, у них обычно есть несколько основных красок, а все другие получаются добавлением к ним белой и черной. Таким образом, нужные цвета — это некоторая модификация основных: осветленных или затемненных. Хотя художники и смешивают краски, но это уже выходит за рамки модели HSB
Насыщенность характеризует чистоту цвета. Нулевая насыщенность соответствует серому цвету, а максимальная насыщенность — наиболее яркому варианту данного цвета. Можно считать, что изменение насыщенности связано с добавлением белой краски. То есть уменьшение насыщенности соответствует добавлению белой краски.
Яркость понимается как степень освещенности. При нулевой яркости цвет становится черным. Максимальная яркость при максимальной насыщенности дают наиболее выразительный вариант данного цвета. Можно также считать, что яркость изменяется путем добавления черной краски. Чем больше черной краски добавлено, тем меньше яркость.
Графически модель HSB можно представить в виде кольца, вдоль которого располагаются оттенки цветов. На внешнем крае круга находятся чистые спектральные цвета или цветовые тона (параметр Н в угловых градусах). Чем ближе к центру круга расположен цвет, тем меньше его насыщенность, тем он более блеклый, пастельный (параметр S в процентах). Яркость (освещенность) отображается на линейке, перпендикулярной плоскости цветового круга (параметр В в процентах). Цвета на внешнем круге имеют максимальную яркость.
Рис. 3. Графическое представление модели HSB
В некоторых графических редакторах, например в Macromedia FreeHand, используется модель HLS (Hue, Lightness, Saturation), которая похожа на HSB. В модели HLS, в отличие от HSB, вместо яркости используется параметр L— освещенность (
Понятия яркости L в моделях Lab и HSB не тождественны. Как и в RGB, смешение цветов из шкал а и b позволяет получить более яркие цвета. Уменьшить яркость результирующего цвета можно за счет параметра яркости L.
Модели HSB и HLS не ориентированы ни на какое техническое устройство воспроизведения цветов, поэтому их называют еще аппаратно независимыми.
Цвет пикселя описывается несколькими числами, которые называются каналами. В случае моделей RGB, CMYK и Lab эти каналы называют также цветовыми каналами.
Глубина цвета — это еще один важнейший параметр растровых изображений. Он тесно связан с архитектурой существующих компьютеров и исторически сложившимися стандартами.
Глубина цвета выражается в битах и показывает, сколько бит памяти требуется для хранения одного пикселя изображения.
Количество бит, отводимое на каждый пиксель для представления цветовой информации, называют цветовой глубиной (color depth) или битовой глубиной цвета
Цветовая глубина определяет, как много цветов может быть представлено пикселем. Например, если цветовая глубина равна 1 бит, то пиксель может представлять только один из двух возможных цветов — белый или черный. Если цветовая глубина равна 8 бит, то количество возможных цветов равно 28 = 256. При глубине цвета 24 бит количество цветов превышает 16 млн. Иногда под цветовой глубиной понимают максимальное количество цветов, которые можно представить. Очевидно: чем больше цветовая глубина, тем больше объем файла, содержащего описание изображения.
Изображения в системах RGB, CMYK, Lab и оттенках серого (grayscale) обычно содержат 8 бит на один цветовой канал. Поскольку в RGB и Lab три цветовых канала, глубина цвета в этих режимах равна 8×3 = 24. В CMYK четыре канала и поэтому цветовая глубина равна 8×4 = 32. В полутоновых изображениях только один канал, следовательно, его цветовая глубина равна 8.
Adobe Photoshop может воспринимать RGB, CMYK, Lab и изображения в оттенках серого, содержащие 16 бит на канал, но допускает лишь ограниченное редактирование таких изображений.
Цветовая модель CIE Lab — Мегаобучалка
РЕФЕРАТ
по дисциплине: « Начертательная геометрия »
предмет: « Компьютерная графика. Представление графических данных »
Выполнили студенты группы БТВ 15-02:
Епиманов Д. А.
Епиманов В. А
Проверил: Хвалько А. А.
Железногорск 2015
Содержание
Введение ……………………………………………………………………. стр 3-4
1. Предмет компьютерная графика ………………………………………..стр 4
2. Представление графических данных …………………….. …………… стр 5
2.1 Форматы графических данных…………………………… …………… стр 5
3. Цвет……………………………………………………………………….. стр 7
3.1 Цветовые модели………………………………………………………. стр 7
3.2 Цветовая модель CIE Lab……………………………………………….стр 8
3.3 Цветовая модель RGB…………………………………………………..стр 8
3.4 Цветовая модель HSB …………………………………………………..стр 9
3.5 Цветовая модель CMYK, цветоделение……………………………….стр 9
Вывод…………………………………………………………………………стр 10
Список использованных источников информаци…………………………стр 11
Введение
Цель работы— изучить задачи решаемые компьютерной графикой. Для решения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи: 1. рассмотреть характеристики компьютерной графики;
2. рассмотреть разновидности компьютерной графики;
3. рассмотреть цветовые модели и графические форматы компьютерной графики. Актуальность темы: На сегодняшний день тяжело представить себе мир без компьютерной графики. Ведь в любой области жизни общества компьютерная графика находит свое применение. Архитекторы используют графику при проектировании зданий, мультипликаторы — при создании новых мультфильмов. Графика применяется в печатных изданиях: книгах, журналах или газетах. Что бы привлечь внимание читателей создаются красочные обложки книг и журналов, а так же иллюстрации, которые помогают читателю наиболее полно представить себе содержание прочитанной информации. Так же графика используется для оформления документов. Это всевозможные логотипы фирм, предприятий и организаций. Очень широко компьютерная графика используется для создания рекламы, без которой уже трудно представить нашу жизнь. Это реклама на телевидении, создаваемая в виде анимации, реклама в газете. И чем ярче реклама, тем больше шансов привлечь к себе внимание. Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом “де-факто” для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем. Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, – компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера назовем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), моделирование тканей и одежды, опыт-но-конструкторские разработки. В зависимости
от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.
Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений. Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия, как черно-белая и цветная графика. На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие.
На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий зародилась и стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики и анимации. Заметное место в компьютерной графике отведено развлечениям. Появилось даже такое понятие, как механизм графического представления данных (Graphics Engine). Рынок игровых программ имеет оборот в десятки миллиардов долларов и часто инициализирует очередной этап совершенствования графики и анимации. Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и множества других. Это замечание справедливо как для программных, так и для аппаратных средств создания и обработки изображений на компьютере. Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики и во многих случаях выступает “локомотивом”, тянущим за собой всю компьютерную индустрию.
1.Предмет компьютерная графика – автоматизированные информационные процессы, связанные с различными аспектами работы с изображениями, представленными в цифровом виде в соответствии с той или иной информационной моделью. В наиболее общей форме такие информационные процессы можно разбить на три категории:
• создание изображения при автоматическом или автоматизированном построении его информационной модели;
• модификация изображения с помощью воздействия на его информационную модель;
• преобразование изображения, представленного в формате информационной модели в объект визуальной коммуникации.
2. Представление графических данных. 2.1Форматы графических данных —В компьютерной графике применяют по меньшей мере три десятка форматов файлов для хранения изображений. Но лишь часть из них стала стандартом “де-факто” и применяется в подавляющем большинстве программ. Как правило, несовместимые форматы имеют файлы растровых, векторных, трехмерных изображений, хотя существуют форматы, позволяющие хранить данные разных классов. Многие приложения ориентированы на собственные “специфические” форматы, перенос их файлов в другие программы вынуждает использовать специальные фильтры или экспортировать изображения в “стандартный” формат.
TIFF (Tagged Image File Format). Формат предназначен для хранения растровых изображений высокого качества (расширение имени файла .TIF). Относится к числу широко распространенных, отличается переносимостью между платформами (IBM PC и Apple Macintosh), обеспечен поддержкой со стороны большинства графических, верстальных и дизайнерских программ. Предусматривает широкий диапазон цветового охвата – от монохромного черно-белого до 32-разрядной модели цветоделения CMYK. Начиная с версии 6.0 в формате TIFF можно хранить сведения о масках (контурах обтравки) изображений. Для уменьшения размера файла применяется встроенный алгоритм сжатия LZW.
PSD(PhotoShop Document). Собственный формат программы Adobe Photoshop (расширение имени файла .PSD), один из наиболее мощных по возможностям хранения растровой графической информации. Позволяет запоминать параметры слоев, каналов, степени прозрачности, множества масок. Поддерживаются 48-разрядное кодирование цвета, цветоделение и различные цветовые модели. Основной недостаток выражен в том, что отсутствие эффективного алгоритма сжатия информации приводит к большому объему файлов.
PCX. Формат появился как формат хранения растровых данных программы PC PaintBrush фирмы Z-Soft и является одним из наиболее распространенных (расширение имени файла .PCX). Отсутствие возможности хранить цветоделенные изображения, недостаточность цветовых моделей и другие ограничения привели к утрате популярности формата. В настоящее время считается устаревшим.
JPEG (Joint Photographic Experts Group). Формат предназначен для хранения растровых изображений (расширение имени файла .JPG). Позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения.
Применяемые методы сжатия основаны на удалении “избыточной” информации, поэтому формат рекомендуют использовать только для электронных публикаций.
GIF (Graphics Interchange Format). Стандартизирован в 1987 году как средство хранения сжатых изображений с фиксированным (256) количеством цветов (расширение имени файла .GIF). Получил популярность в Интернете благодаря высокой степени сжатия. Последняя версия формата GIF89a позволяет выполнять чересстрочную загрузку изображений и создавать рисунки с прозрачным фоном. Ограниченные возможности по количеству цветов обусловливают его применение исключительно в электронных публикациях.
PNG (Portable Network Graphics). Сравнительно новый (1995 год) формат хранения изображений для их публикации в Интернете (расширение имени файла .PNG). Поддерживаются три типа изображений – цветные с глубиной 8 или 24 бита и черно-белое с градацией 256 оттенков серого. Сжатие информации происходит практически без потерь, предусмотрены 254 уровня альфа-канала, чересстрочная развертка.
WMF (Windows MetaFile). Формат хранения векторных изображений операционной системы Windows (расширение имени файла .WMF). По определению поддерживается всеми приложениями этой системы. Однако отсутствие средств для работы со стандартизированными цветовыми палитрами, принятыми в полиграфии, и другие недостатки ограничивают его применение.
EPS (Enc apsulated PostScript). Формат описания как векторных, так и растровых изображений на языке PostScript фирмы Adobe, фактическом стандарте в области допечатных процессов и полиграфии (расширение имени файла .EPS). Так как язык PostScript является универсальным, в файле могут одновременно храниться векторная и растровая графика, шрифты, контуры обтравки (маски), параметры калибровки оборудования, цветовые профили. Для отображения на экране векторного содержимого используется формат WMF, а растрового – TIFF. Но экранная копия лишь в общих чертах отображает реальное изображение, что является существенным недостатком EPS. Действительное изображение можно увидеть лишь на выходе выводного устройства, с помощью специальных программ просмотра или после преобразования файла в формат PDF в приложениях Acrobat Reader, Acrobat Exchange.
PDF (Portable Document Format). Формат описания документов, разработанный фирмой Adobe (расширение имени файла .PDF). Хотя этот формат в основном предназначен для хранения документа целиком, его впечатляющие возможности позволяют обеспечить эффективное представление изображений. Формат является аппаратно-независимьм, поэтому вывод изображений допустим на любых устройствах – от экрана монитора до фотоэкспонирующего устройства. Мощный алгоритм сжатия со средствами управления итоговым разрешением изображения обеспечивает компактность файлов при высоком качестве иллюстраций.
3. Цвет.В компьютерной графике применяют понятие цветового разрешения (другое название – глубина цвета). Оно определяет метод кодирования цветовой информации для ее воспроизведения на экране монитора. Для отображения черно-белого изображения достаточно двух бит (белый и черный цвета). Восьмиразрядное кодирование позволяет отобразить 256 градаций цветового тона. Два байта (16 бит) определяют 65 536 оттенков (такой режим называют High Color). При 24-разрядном способе кодирования возможно определить более 16,5 миллионов цветов. С практической точки зрения цветовому разрешению монитора близко понятие цветового охвата. Под ним подразумевается диапазон цветов, который можно воспроизвести с помощью того или иного устройства вывода (монитор, принтер,печатная машина и прочие). В соответствии с принципами формирования изображения аддитивным или субтрактивным методами разработаны способы разделения цветового оттенка на составляющие компоненты, называемые цветовыми моделями.
3.1 Цветовые модели.В компьютерной графике в основном применяют модели RGB и HSB (для создания и обработки аддитивных изображений) и CMYK (для печати копии изображения на полиграфическом оборудовании). Цветовые модели расположены в трехмерной системе координат, образующей цветовое пространство, так как из законов Гроссмана следует, что цвет можно выразить точкой в трехмерном пространстве.
Первый закон Грассмана (закон трехмерности). Любой цвет однозначно выражается тремя составляющими, если они линейно независимы. Линейная независимость заключается в невозможности получить любой из этих трех цветов сложением двух остальных.
Второй закон Грассмана (закон непрерывности). При непрерывном изменении излучения цвет смеси также меняется непрерывно. Не существует такого цвета, к которому нельзя было бы подобрать бесконечно близкий.
Третий закон Грассмана (закон аддитивности). Цвет смеси излучений зависит только от их цвета, но не спектрального состава. То есть цвет (С) смеси выражается суммой цветовых уравнений излучений:
C1=R1R+G1G+B1B;
C2=R2R+G2G+B2B;
Cn=RnR+GnG+BnB;
Cсумм=(R1+R2+Rn)R+(G1+G2+Gn)G+ (B1+B2+Bn)B.
Цветовая модель CIE Lab
В 1920 году была разработана цветовая пространственная модель CIE Lab (Communication Internationale de I’Eclairage – международная комиссия по совещанию. L, a, b – обозначения осей координат в этой системе). Система является аппаратно независимой и потому часто применяется для переноса данных между устройствами. В модели CIE Lab любой цвет определяется светлотой (L) и хроматическими компонентами: параметром а, изменяющимся в диапазоне от зеленого до красного, и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого. Цветовой охват модели CIE Lab значительно превосходит возможности мониторов и печатных устройств, поэтому перед выводом изображения, представленного в этой модели, его приходится преобразовывать. Данная модель была разработана для согласования цветных фотохимических процессов с полиграфическими. Сегодня она является принятым по умолчанию стандартом для программы Adobe Photoshop.
Цветовая модель RGB
Цветовая модель RGB является аддитивной, то есть любой цвет представляет собой сочетание в различной пропорции трех основных цветов – красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue). Она служит основой при создании и обработке компьютерной графики, предназначенной для электронного воспроизведения (на мониторе, телевизоре). При наложении одного компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается. Совмещение трех компонентов дает ахроматический серый цвет, который при увеличении яркости приближается к белому цвету. При 256 градационных уровнях тона черному цвету соответствуют нулевые значения RGB, а белому – максимальные, с координатами (255,255,255).
Цветовая модель HSB
Цветовая модель HSB разработана с максимальным учетом особенностей восприятия цвета человеком. Она построена на основе цветового круга Манселла. Цвет описывается тремя компонентами: оттенком (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brigfitness). Значение цвета выбирается как вектор, исходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому цвету, а точки по периметру окружности – чистым спектральным цветам. Направление вектора задается в градусах и определяет цветовой оттенок. Длина вектора определяет насыщенность цвета. На отдельной оси, называемой ахроматической, задается яркость, при этом нулевая точка соответствует черному цвету. Цветовой охват модели HSB перекрывает все известные значения реальных цветов. Модель HSB принято использовать при создании изображений на компьютере с имитацией приемов работы и инструментария художников. Существуют специальные программы, имитирующие кисти, перья, карандаши. Обеспечивается имитация работы с красками и различными полотнами. После создания изображения его рекомендуется преобразовать в другую цветовую модель, в зависимости от предполагаемого способа публикации.
Виды цветовых моделей (RGB, CMYK, HSB, Lab), их достоинства и недостатки. Кодирование цвета.
Цветовая модель RGB
Данная цветовая модель базируется на трех основных цветах: Red – красном, Green – зеленом и Blue – синем. Каждая из вышеперечисленных составляющих может варьироваться в пределах от 0 до 255, образовывая разные цвета и обеспечивая, таким образом, доступ ко всем 16 миллионам (полное количество цветов, представляемых этой моделью равно 256*256*256 = 16 777 216.).
Эта модель аддитивная. Слово аддитивная (сложение) подчеркивает, что цвет получается при сложении точек трех базовых цветов, каждая своей яркости. Яркость каждого базового цвета может принимать значения от 0 до 255 (256 значений), таким образом, модель позволяет кодировать 2563 или около 16,7 млн цветов. Эти тройки базовых точек (светящиеся точки) расположены очень близко друг к другу, так что каждая тройка сливается для нас в большую точку определенного цвета. Чем ярче цветная точка (красная, зеленая, синяя), тем большее количество этого цвета добавится к результирующей (тройной) точке.
Значения некоторых цветов в модели RGB
| Цвет | R | G | B |
| Красный (red) | 255 | 0 | 0 |
| Зеленый (green) | 0 | 255 | 0 |
| Синий (blue) | 0 | 0 | 255 |
| Фуксин (magenta) | 255 | 0 | 255 |
| Голубой (cyan) | 0 | 255 | 255 |
| Желтый (yellow) | 255 | 255 | 0 |
| Белый (white) | 255 | 255 | 255 |
| Черный (black) | 0 | 0 | 0 |
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.
Модель RGB – это аддитивная цветовая модель, которая используется в устройствах, работающих со световыми потоками: сканеры, мониторы.
Цветовая модель HSB
Здесь заглавные буквы не соответствуют никаким цветам, а символизируют тон (цвет), насыщенность и яркость (Hue Saturation Brightness). 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.
Насыщенность определяет, насколько ярко выраженным будет выбранный цвет. 0 – серый, 100 – самый яркий и чистый из возможных вариантов.
Параметр яркости соответствует общепризнанному, то есть 0 – это черный цвет.
Насыщенность (Saturation) – это параметр цвета, определяющий его чистоту. Отсутствие (серых) примесей (чистота кривой) соответствует данному параметру. 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, проще говоря, становится белым цветом.
Работу с насыщенностью можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента белой краски. Чем больше в цвете содержание белого, тем ниже значение насыщенности, тем более блеклым он становится.
Яркость (Brightness) – это параметр цвета, определяющий освещенность или затемненность цвета. Амплитуда (высота) световой волны соответствует этому параметру. Уменьшение яркости цвета означает его зачернение. Работу с яркостью можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента черной краски. Чем больше в цвете содержание черного, тем ниже яркость, тем более темным становится цвет.
Модель HSB – это пользовательская цветовая модель, которая позволяет выбирать цвет традиционным способом.
Цветовая модель CMYK
Это еще одна из наиболее часто используемых цветовых моделей, нашедших широкое применение. Она, в отличие от аддитивной RGB, является субтрактивной моделью.
Модель CMYK (Cyan Magenta Yellow Key, причем Key означает черный цвет) – является дальнейшим улучшением модели CMY и уже четырехканальна. Поскольку реальные типографские краски имеют примеси, их цвет не совпадает в точности с теоретически рассчитанным голубым, желтым и пурпурным. Особенно трудно получить из этих красок черный цвет. Поэтому в модели CMYK к триаде добавляют черный цвет. Почему–то в названии цветовой модели черный цвет зашифрован как K (от слова Key – ключ). Модель CMYK является «эмпирической», в отличие от теоретических моделей CMY и RGB. Модель является аппаратно–зависимой.
Основные цвета в субтрактивной модели отличаются от цветов аддитивной. Cyan – голубой, Magenta – пурпурный, Yellow – желтый. Так как при смешении всех вышеперечисленных цветов идеального черного не получится, то вводится еще один дополнительный цвет – черный, который позволяет добиваться большей глубины и используется при печати прочих черных (как, например, обычный текст) объектов.
Цвета в рассматриваемой цветовой модели были выбраны такими не случайно, а из–за того, что голубой поглощает лишь красный, пурпурный – зеленый, желтый – синий.
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. При смешивании отдельных цветовых составляющих можно получить следующие результаты:
Голубой + Пурпурный = Синий с оттенком фиолетового, который можно усилить, изменив пропорции смешиваемых цветов.
Пурпурный + Желтый = Красный. В зависимости от соотношения входящих в него составляющих он может быть преобразован в оранжевый или розовый.
Желтый + Голубой = Зеленый, который может быть преобразован при использовании тех же первичных цветов как в салатовый, так и в изумрудный.
Следует помнить, что если вы готовите изображение к печати, то следует все–таки работать с CMYK, потому что в противном случае то, что вы увидите на мониторе, и то, что получите на бумаге, будет отличаться настолько сильно, что вся работа может пойти насмарку.
Модель CMYK – это субтрактивная цветовая модель, которая описывает реальные красители, используемые в полиграфическом производстве.
Цветовая модель Lab
Цветовая модель Lab была разработана Международной комиссией по освещению (CIE) с целью преодоления существенных недостатков вышеизложенных моделей, в частности она призвана стать аппаратно независимой моделью и определять цвета без оглядки на особенности устройства (сканера, монитора, принтера, печатного станка и т. д.).
Такую модель предпочитают в основном профессионалы, так как он совмещает достоинства как CMYK, так и RGB, а именно обеспечивает доступ ко всем цветам, работая с достаточно большой скоростью.
На вопрос, почему же такой моделью пользуются в основном профессионалы, можно ответить лишь то, что она отличается несколько необычным и непривычным построением, и понять принцип ее действия порой несколько сложнее описанных ранее.
Построение цветов здесь, так же как и в RGB, базируется на слиянии трех каналов. На этом, правда, все сходство заканчивается.
Название она получила от своих базовых компонентов L, a и b. Компонент L несет информацию о яркостях изображения, а компоненты а и b – о его цветах (т. е. a и b – хроматические компоненты). Компонент а изменяется от зеленого до красного, а b – от синего до желтого. Яркость в этой модели отделена от цвета, что удобно для регулирования контраста, резкости и т.д. Однако, будучи абстрактной и сильно математизированной эта модель остается пока что неудобной для практической работы.
Поскольку все цвтовые модели являются математическими, они легко конвертируются одна в другую по простым формулам. Такие конверторы встроены во все «приличные» графические программы.
Кодирование цвета. Палитра
Для того чтобы компьютер имел возможность работать с цветными изображениями, необходимо представлять цвета в виде чисел – кодировать цвет. Способ кодирования зависит от цветовой модели и формата числовых данных в компьютере.
Для модели RGB каждая из компонент может представляться числами, ограниченными некоторым диапазоном – например, дробными числами от 0 до 1 либо целыми числами от 0 до некоторого максимального значения. В настоящее время достаточно распространенным является формат True Color, в котором каждая компонента представлена в виде байта, что дает 256 градаций для каждой компоненты: R= 0…255, G = 0…255, B = 0…255. Количество цветов составляет 256х256х256 = 16.7 млн (224).
Такой способ кодирования цветов можно назвать компонентным. В компьютере коды изображений True Color представляются в виде троек байтов, либо упаковываются в длинное целое (четырехбайтное) – 32 бита.
При работе с изображениями в системах компьютерной графики часто приходится искать компромисс между качеством изображения (требуется как можно больше цветов) и ресурсами, необходимыми для хранения и воспроизведения изображения, исчисляемыми, например, объемом памяти (надо уменьшать количество бит на пиксел).
Кроме того, некоторое изображение само по себе может использовать ограниченное количество цветов. Например, для черчения может быть достаточно двух цветов, для человеческого лица важны оттенки розового, желтого, пурпурного, красного, зеленого; а для неба– оттенки голубого и серого. В этих случаях использование полноцветного кодирования цвета является избыточным.
При ограничении количества цветов используют палитру, представляющую набор цветов, важных для данного изображения. Палитру можно воспринимать как таблицу цветов. Палитра устанавливает взаимосвязь между кодом цвета и его компонентами в выбранной цветовой модели.
Компьютерные видеосистемы обычно предоставляют возможность программисту установить собственную палитру.
Каждый цвет изображения, использующего палитру, кодируется индексом, который будет определять номер строки в таблице палитры. Поэтому такой способ кодирования цвета называют индексным.
Цветовая модель и цветовой режим Lab
Эта модель основана на трех параметрах:
- L — яркость (Lightness).
- a и b — два хроматических компонента. Параметр a изменяется от темно-зеленого через серый до пурпурного цвета. Параметр b содержит цвета от синего через серый до желтого.
Компоненты a и b меняются от -128 до 127, а параметр L от 0 до 100. Нулевое значение цветовых компонентов при яркости 50 соттветствует серому цвету в модели RGB (119,119,119). При значении яркости 100 получается белый цвет, при 0 — черный.
Понятия яркости в моделях Lab и RGB отличаются. Как и в RGB, смешение цветов из шкал a и b позволяет получить более яркие цвета. Уменьшить яркость результирующего цвета можно за счет параметра L.
Если ввести в поле яркости L значение 50, в поле a значение -128, а в поле b — 0, получится сине-зеленый цвет модели RGB (0,155,116). Если затем увеличить значение параметра a на единицу, ни в одной модели числовые значения не изменятся. Если продолжать увеличивать значение параметра a, то изменения числовых значений в других моделях удасться добиться только при значении -121.
Этот пример показывает, что модель Lab имеет больший цветовой охват, чем модели RGB, HSB и CMYK.
В модели Lab яркость полностью отделена от изображения, поэтому в некоторых случаях эту модель удобно использовать для перекраски фрагментов и повышения насыщенности изображения, влияя только на цветовые составляющие a и b. Также возможна регулировка контраста, резкости и других тоновых характеристик изображения за счет изменения параметра яркости L.
Цветовой охват Lab шире, чем RGB, поэтому каждое повторное преобразование из одного режима в другой достаточно безопасно. Более того, можно перевести изображение в режим Lab, выполнить в нем коррекцию изображения, а затем безболезненно перевести результат обратно в режим RGB.
Иллюстрированный самоучитель по цифровой графике › Цветовые модели › Цветовая модель LAB [страница — 211] | Самоучители по графическим программам
Цветовая модель LAB
Цветовая модель Lab была разработана Международной комиссией по освещению (Commission Internationale de Eclairage – CIE) с целью преодоления существенных недостатков вышеизложенных моделей, в частности она призвана стать аппаратно независимой моделью и определять цвета без оглядки на особенности устройства (сканера, монитора, принтера, печатного станка и т. д.).
Пример-метафора
Аппаратную зависимость других цветовых моделей можно сравнить, скажем, с зависимостью блюда от конкретного повара, хотя все используют один и тот же рецепт приготовления. Невозможно утверждать, что если все станут придерживаться рецепта, то и вкус блюда окажется идентичным.
Цветовое пространство модели может быть условно представлено в виде схемы. Все цвета, расположенные внутри и на границе «подковы», являются физически реализуемыми.
Схему можно использовать для определения цветового охвата любого устройства, если известны параметры основных цветов, которые используются для синтеза результирующего цвета. Для этого достаточно на схеме определить точки основных цветов и соединить их прямыми линиями.
Что касается цветовых параметров, то в этой модели любой цвет определяется светлотой (L) и двумя хроматическими компонентами: параметром а, который изменяется в диапазоне от пурпурного (magenta) до зеленого (green), и параметром b, изменяющимся в диапазоне от желтого (yellow) до синего (blue).
В этой модели также трудно ориентироваться, как и в моделях RGB или CMYK, но об этой модели нужно иметь представление, поскольку многие программы используют ее в качестве модели-посредника при любом конвертировании из одной цветовой модели в другую. Кроме того, ее также можно использовать в следующих случаях: при печати на принтерах с PostScript Level 2 и Level 3, при работе с форматом PhotoCD, при конвертировании цветного изображения в серую шкалу.
Таким образом, цветовая модель сочетает абстрактный характер модели HSB и реализуемость моделей RGB и CMYK.
В системе RGB используются источники составляющих, которые технически реализуются (например, цветные люминофоры и цветные фильтры для юпитеров), а в модели Lab – условные источники, которых не существует в природе, но такое научное допущение позволяет описывать все видимые человеком цвета, которые по-прежнему являются суммой положительных количеств красного, зеленого и синего компонентов. В результате математических ухищрений один из искусственных источников может быть исключен, а оставшиеся обозначаются символами х и у. Оси х и у представляют собой единичные векторы, разбиваемые на 10 (или 100) частей.
Цвета, которые находятся на линии, ограничивающей «подковку», обозначают спектральные цвета, получаемые в этой модели смешением составляющих х и у. Например, спектральный красный – это сочетание 0.7 по оси х и 0.25 по оси у.
Цвета, которые располагаются внутри «подковки», представляют собой физически реализуемые цвета, следовательно, каждый из них можно также применять для аддитивного синтеза других цветов. Кроме того, это позволяет графически обозначить цветовые охваты.