Цветовые модели

RGB цвета используются в телевидении и выводе изображений на экран монитора. Эти три цвета дают возможность воспроизвести большинство цветов, которые вы можете видеть. Большинство, но не все. Цвета, производимые монитором, не являются абсолютно чистыми, поэтому и все производимые ими оттенки не могут быть воспроизведены с точностью.

Рис. 15.5

Более того, яркостный диапазон мониторов сильно ограничен. Человеческий глаз в состоянии различать гораздо больше градаций яркости. Максимальная яркость монитора едва ли соответствует и половине максимальной яркости, которую наш глаз способен различить. Это часто может привести к сложностям при отображении сцен из реального мира, которые содержат широкие вариации яркости. Например, фотография пейзажа с фрагментом неба и участками земли находящимися в полной тени.

При моделировании света на компьютере все три цвета обрабатываются отдельно, за исключением каких-либо нестандартных ситуаций, когда цвета не влияют друг на друга. Иногда полноцветные изображения получают путем последовательного просчета красного, зеленого и синего изображений и их дальнейшим комбинированием.

Рис. 15.6

Обычно компьютеры оперируют со светом в виде величин, определяющих количество содержащихся в нем красного, зеленого и синего цветов. Например, белый - это равное количество всех трех, Желтый - равное количество красного и зеленого и полное отсутствие синего. Все цветовые оттенки можно визуально представить в виде куба, где по осям координат будут отложены соответствующие величины трех исходных цветов. Это и есть трехцветная световая модель (RGB Model).

Системы смешивания основных цветов

1. Аддитивная — красный зеленый синий (RGB)

2. Субтрактивная — голубой (cyan, точнее сине-зеленый),

пурпурный (magenta), желтый (yellow)

Рис. 15.7

Цвета одной системы являются дополнением к другой. Дополнительный цвет — это разность белого и данного цвета (Г=Б-К, П=Б-З, Ж=Б-С).

Аддитивная цветовая система удобна для светящихся поверхностей (экраны ЭЛТ, цветовые лампы). Субтрактивная цветовая система используется для отражающих поверхностей (цветные печатные устройства, типографские краски, несветящиеся экраны).

Уравнение монохроматического цвета:

С=rR+gG+bB,

где C — цвет,

R, G, B — 3 потока света,

r, g, b — относительные количества потоков света (от 0 до 1).

Соотношение между двумя цветовыми системами можно выразить математически:

Цветовые пространства RGB и CMY 3-хмерны и условно их можно изобразить в виде куба;

Рис. 15.8

Началом координат в цветном кубе RGB является черный цвет, а в CMY — белый. Ахроматические, т.е. серые цвета, в обеих моделях расположены по диагонали от Б до Ч.

Модели RGB и CMY аппаратно-ориентированы. Модель HVS ориентирована на пользователя. В основе лежат интуитивно принятые художниками понятия разбела, оттенка, тона.

Цветовая модель HSV

Смит предложил построить модель субъективного восприятия в виде объемного тела HVS

(Н — цветовой тон (Hue)

S — насыщенность (Saturation)

V — светлота (Value))

Если цветной куб RGB спроецировать на плоскость вдоль диагонали Б-Ч, получается шестиугольник с основными и дополнительными цветами в вершинах. Интенсивность возрастает от 0 в вершине до 1 на верхней грани. Насыщенность определяется расстоянием от оси, а тон — углом (0° — 360°), отсчитываемым от красного цвета. Насыщенность меняется от 0 на оси до 1 на границе шестиугольника.

Рис. 15.9

Насыщенность зависит от цветового охвата (расстояние от оси до границы). При S=1 цвета полностью насыщены. Ненулевая линейная комбинация трех основных цветов не может быть полностью насыщена. Если S=0, Н неопределен, т.е. лежит на центральной оси и является ахроматическим (серым)

— чистые цвета у художников: V=1, S=1

— разбелы — цвета с увеличенным содержанием белого, т.е. с меньшим S (лежат на плоскости шестиугольника)

— оттенки — цвета с уменьшенным V (ребра от вершины)

— тон — цвета с уменьшенным S и с уменьшенным V.

Модель HLS

В основе цветной модели HLS, применяемой фирмой Textronix, лежит цветная система Оствальда.

Н — цветовой тон (Hue)

L — светлота (Lightness)

S — насыщенность (Saturation)

Модель п.с. двойной шестигранный конус. Цветной тон задается углом поворота вокруг вертикальной оси относительно красного цвета. Цвета следуют по периметру, как и в модели HVS. HLS — результат модификации HSV за счет вытягивания вверх белого цвета. Дополнение каждого цвета отстоит на 180° от этого цветового тона. Насыщенность измеряется в радиальном направлении от 0 до 1. светлота измеряется вертикально по оси от 0 (Ч) до 1 (Б).

Рис. 15.10

Для ахроматических цветов S=0, а максимально насыщенные цветовые тона получаются при S=1, L=0, 5.

Цилиндрическая цветовая модель

Используется цветовая система Манселла, основанная на наборе образцов света. Система Манселла — это стандарт восприятия. Цвет определяется:

— цветовым тоном

— насыщенностью

— светлотой

Рис. 15.11

На центральной оси — значение интенсивности меняется от черного к белому. Цветовой тон определяется углом. Главное преимущество — одинаковые приращения насыщенности, тона и интенсивности вызывают ощущения одинаковых изменений при восприятии.