Аппаратно-независимые перцепционные модели

Цветовые модели

 

Аддитивные цветовые модели

 

Цветовая модель (или цветовое пространство) - это способ описания цвета с помощью количественных характеристик. В этом случае не только легко сравнивать отдельные цвета и их оттенки между собой, но и использовать их в цифровых технологиях.Цветовые модели предоставляют средства для концептуального и количественного описания цвета.

В цветовой модели каждому цвету можно поставить в соответствие строго определенную точку. В этом случае цветовая модель - это просто упрощенное геометрическое представление, основанное на системе координатных осей и принятого масштаба.

Из-за разницы в цветовых охватах различных устройств, для пе­редачи и получения изображений были созданы несколько цвето­вых моделей. Многообразие было предусмотрено вследствие того, что ни одна из цветовых моделей не является идеальной. На экране монитора нельзя точно передать чистый голубой и чистый желтый цвета, а при печати совсем не передаются цвета, составляющие ко­торых, имеют очень низкую плотность. Существующие цветовые модели используются для взаимосвязи между устройствами с раз­личными цветовыми охватами.

Любая цветовая модель должна отвечать трем требованиям:

1. Однозначно определять цвет, независимо от используемого устройства.

2. Точно задавать диапазон, воспроизводимых цветов, т.к. никакое множество цветов не является бесконечным.

3. Учитывать механизм восприятия цветов – излучение или отражение.

Все цветовые модели можно разделить на три группы:

Аддитивные – основанные на сложении цветов (излучаемые цвета). К ним относится модель RGB .

Субтрактивные - основаны на вычитании цветов (отраженные цвета). Это модели CMY и CMYK.

Перцепционные, базируются на человеческом восприятии цвета – модели HSB, HLS, Lab, YCC, XYZ.

Модель RGB – сокращение английских слов Красный (Red), Зеленый (Green), Синий (Blue). Модель RGB предназначена для описания из­лучаемых цветов, создана в 1931г. Базовые компоненты модели основаны на трех лучах - красном, синем и зеленом, т.к. человеческое восприятие цвета основано именно на них. Вся остальная палитра создается путем смешения трех основных цветов в различных соотношениях.

Следует отметить, что при сложении двух основных цветов полу­ченный цвет будет светлее, чем базовые составляющие. С другой стороны, белый цвет и оттенки серого создаются путем смешения трех базовых цветов в равной степени, но с различной насыщенно­стью. Цвета такой модели называют аддитивными. Изображения на экране монитора, а также получаемые методом сканирования, кодируются в модели RGB.

Следует иметь в виду следующие соотношения цветов:

 

R + G = Y  C + M = B

R + B = M  C + Y = G

G + B = C   M + Y = R , здесь С – Cyan (голубой), M – Magenta (пурпурный), Y – Yellow (желтый).

Цветовое пространство модели иногда представляют в виде цветового куба (рисунок 26).

По осям откладываются значения цветовых каналов, каждый из которых может принимать значения от нуля (свет отсутству­ет) до 255 (наибольшая яркость света). Внутри куба содержатся все цвета модели. В точке начала отсчета координатных осей все значения каналов равны нулю (черный цвет), а в противополож­ной точке максимальные значения каналов при смешении обра­зуют белый цвет. Если две эти точки соединить отрезком, то на этом отрезке будет располагаться шкала оттенков от черного цвета к белому - серая шкала.

Три вершины куба дают три чистых исход­ных цвета. В свою очередь, каждая из трех других вершин между ними дает чистый, смешанный из двух основных, цвет. Каждый цветовой канал, и серая шкала, имеет 256 градаций серого цвета.

Любой цвет в цветовом кубе легко представить в виде вектора, описываемого третьим законом Гроссмана.

Модель RGB имеет два серьезных недостатка.

Аппаратная зависимость – цвет зависит от типа люминофора монитора, матрицы жидкокристаллического экрана и т.д. На качество влияет также старение люминофора.

Ограниченность цветового пространства – цветовой охват RGB модели значительно меньше человеческого, что не мешает использовать ее для описания фотореалистичных изображений.

Для устранения этих недостатков были созданы стандартизированные RGB-пространства. На сегодняшний день их создано очень много (например, Adobe Photoshop поддерживает несколько десятков цветовых пространств RGB). Приведем лишь некоторые из них, рисунок 27 .

 

 

Рисунок 26

 

 

Рисунок 27

 

- sRGB – стандартное RGB – основано на цветовом диапазоне типичного монитора VGA низшего класса.

- Adobe RGB – основано на стандартах телевидения высокой четкости (High Definition TV – HDTV).

- Wide-Gamut RGB (RGB с расширенным диапазоном) – основано на чистых значениях цветов в 48-разрядных файлах.

Путем сложения триадных цветов получается изображение, например, на экране монитора. Несколько сложнее дело обстоит со светочувствительной матрицей цифрового фотоаппарата. Каждый светочувствительный элемент матрицы способен воспринимать только яркость – т.е. накапливает информацию о количестве попавших на него фотонов. Для регистрации цвета перед матрицей устанавливают систему цветных фильтров модели RGB. Но человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому цвету, поэтому число зеленых элементов удвоено. Таким образом, комплект фильтров выглядит как RGBG (фильтр Байера). Некоторые фирмы ставят вместо второго зеленого фильтра особый фильтр, подчеркивающий определенный оттенок. Например, компания Sony использует фильтр Emerald (изумрудный).

 OLED технология

Как известно, одним из недостатков LED матриц (жидкие кристалы) мониторов является плохая цветопередача черного цвета. Это вызвано тем, что данная led технология требует подсветки жидких кристалов.

Но сейчас появилась новая технология, в основу которой положены органические жидкие кристалы, не требующие подсветки, а следовательно значительно лучше передающие черный цвет.

В OLED-телевизорах Samsung применяется собственный материал для каждой из трёх RGB-составляющих, излучающий непосредственно нужный цвет (этот подход называют True-RGB).

В OLED-телевизорах LG используются белые OLED-светодиоды со светофильтрами (white OLED with color filter, WOLED-CF) - эту технологию LG приобрела в 2009-м году у компании Kodak, не имевшей собственных ресурсов для коммерциализации своей разработки.

По сравнению с WOLED-CF, подход True-RGB потенциально обеспечивает более качественную цветопередачу и более низкое энергопотребление. Однако со временем цветопередача может искажаться из-за разной скорости деградации субпикселов каждого из трёх цветов, сделанных из разных материалов.

Дисплеи на основе белых OLED-светодиодов лишены этого недостатка: все субпикселы сделаны из одного и того же материала, поэтому деградация проявляется не в искажении цветов, а лишь в снижении общей яркости дисплея. Заявленный срок службы OLED-телевизора LG с диагональю 55" составляет около 100 тыс. часов, в то время как для True-RGB-панелей он обычно не превышает 30 тыс. часов. Кроме того, WOLED-дисплеи потенциально дешевле в производстве.

Преимущества OLED перед ЖК (LCD)

- Практически отсутствующая инерционность (время отклика примерно в тысячу раз меньше, чем у ЖК-дисплеев).

- Более точная цветопередача и высокая разборчивость изображения при отображении тёмных сцен.

- Непревзойдённая контрастность: каждый пиксел является самостоятельным источником света и при отображении чёрного цвета не излучает света вообще (как у электронно-лучевых трубок).

- Очень малая толщина дисплея благодаря отсутствию необходимости в подсветке. 55" OLED-телевизор LG имеет толщину около 4 мм.

- Потенциально значительно более комфортное изображение благодаря тому, что яркость каждого OLED-субпиксела регулируется непосредственно и равномерно по всей его площади. Для ЖК-дисплеев, где яркость субпиксела регулируется ЖК-заслонкой переменной геометрии, характерен так называемый кристаллический эффект - своеобразное субъективное «искрение» всей поверхности дисплея, особенно заметное на светлых однотонных областях.

 

 

 4.2. Субтрактивные цветовые модели

        

 При печати изображений цвет воспринимается как результат взаимодействия цветового потока с поверхностью тела (бумаги). Эти цвета являются отраженными.

Модель CMY предназначена для описания отраженных цветов. Цвета этой модели основаны на вычитании части спектра падаю­щего света (белого) и называются субтрактивными. Например, при пропускании света через пурпурный объект поглощается зеленая часть спектра, если далее пропустить через желтый объект, то поглотится синяя часть спектра и останется лишь красный цвет. Данный принцип используют светофильтры.

При смешении двух основных цветов, результат всегда оказывается темнее любого из исход­ных, поскольку каждый из цветов поглощает свою часть спектра. Эти цвета составляют так называемую полиграфическую триаду. Каналы CMY представляют собой остаток вычитания основных RGB-компонентов из белого цвета (как известно, белый цвет состоит из полного спектра цветов). При этом остаются сле­дующие цвета: Cyan - голубой (белый цвет минус красный), Ma­genta - пурпурный (белый минус зеленый), Yellow - желтый (бе­лый минус синий).

 

W – R = C

W – G = M

W – B = Y

 

В качестве усовершенствования этой модели появилась модель CMYK, которая была создана для описания процесса полноцветной печати, к примеру, на цветном принтере. Пурпурная, голубая и желтая краски последовательно наносятся на бумагу в различных пропорциях. Головка принтера устроена таким образом, что позволяет использовать эти цвета одновременно и за один проход по бумаге. Нанесенные на одно место ос­новные цвета смешиваются, образуя требуемые оттенки. Однако черный цвет получить методом смешения трех основных цветов не удастся, т.к. вместо черного цвета получится скорее серо-коричневый цвет. Для получения чистого черного и оттенков серого в модель CMYбыл добавлен новый компонент - черный цвет. В цветовой модели CMYK - это и есть буква К (blacK). Таким образом, CMYK - четырехканальная цветовая модель.

Модель CMYK предназначена для описания печатных изобра­жений. Ее цветовой охват значительно ниже, чем у RGB, так как модель CMYK описывает отраженные цвета, интенсивность кото­рых всегда меньше, чем у излучающих. Рассматривать CMYK можно как производную модели CMY. Пространство этой модели аналогично пространству модели RGB, только со смещением начала координат, рисунок 26.

Смешение всех трех компонентов при максимальных значениях дает черный цвет. С другой стороны, при полном отсутствии крас­ки и, соответственно, нулевых значениях основных компонентов получится белый цвет. Применительно к CMYK, белый цвет следу­ет воспринимать как белую бумагу. При смешивании основных компонентов с равными значениями получаются оттенки серого цвета, и образуется серая шкала.

Эта цветовая модель имеет несколько особенностей, из-за ко­торых переход в нее может создать некоторые проблемы. Дело в том, что цветовой охват CMYK недостаточно велик, и перевод в эту модель из модели RGB может привести к некоторым иска­жениям цветопередачи. Часть цветов из охвата модели RGB не может быть передана на бумаге, вследствие чего не входит в охват модели CMYK. Эта модель имеет проблемы с передачей ярко-голубых, синих, зеленых и оранжевых цветов. При конвер­тировании эти цвета приводятся к наиболее близким к ним цветам в мо­дели CMYK. В современных принтерах часто добавляют дополнительные чернильницы для возмещения этого недостатка.

Хотя в CMYK и не редактируют изображение, однако, если оно готовится к печати, то часто возникает необходимость просмотреть соответствие цветов изображения цветовому охвату модели. Каж­дый раз, когда возникает такая необходимость, перевод изображе­ния в CMYK и обратно в RGB с большой долей вероятности при­ведет к ухудшению качества изображения. Поэтому, если есть та­кая возможность, нужно прибегать к дополнительным средствам, как, например, в Photoshop - функция просмотра изображения в модели CMYK без действительного перевода в эту модель.

Как и модель RGB, модель CMYK является аппаратно-зависимой. Это означает, что при работе с различными устройства­ми вывода и печати изображения (например, мониторами и цвет­ными принтерами) одно и то же графическое изображение будет выглядеть по-разному. Следует также иметь в виду, что получае­мый цвет зависит не только от значений базовых составляющих, но и от параметров устройств: свойств используемой бумаги и чернил, особен­ностей принтеров (размер и форма капли, способ печати), свойств люминофора у мониторов от различных фирм-производителей, наличия аппаратного цветового контроля монитора, а также свойств видеокарты.

К сожалению, при помощи палитры CMYK невозможно передать многие оттенки, прекрасно воспроизводимые в RGB, т.к. уже было отмечено, что цветовой охват этой модели гораздо уже, рисунок 28.

Глаз не различает этого, поскольку, глядя на картинку, человек подсознательно добавляет отсутствующие, исправляет искаженные детали и видит небо действительно ярко-голубым, молодую траву - нежно-зеленой, а морковку - оранжевой. Однако стоит поместить рядом с картинкой ее вариант на мониторе в палитре RGB, и без слов становится ясно, сколь много теряется даже при хорошей печати в CMYK.

Рисунок 28

 

В процессе работы по подготовке и выводу на печать изображе­ния участвуют устройства, работающие как в модели RGB, так и CMYK. К первым можно отнести мониторы, сканеры и цифровые камеры, а ко вторым - цветные принтеры и фотонаборные автома­ты. Поскольку цветовые охваты этих устройств различаются, необ­ходимые преобразования из одной модели в другую сопряжены с неизбежными искажениями цветов и оттенков. Поэтому для дости­жения предсказуемого цвета была создана специальная система цветокоррекции - программа, цель которой заключается в дости­жении одинаковых цветов для всех этапов работы с изображения­ми, начиная сканированием и заканчивая выводом на печать.

 

Аппаратно-независимые перцепционные модели

 

---

Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 92; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!