Аддитивная цветовая модель RGB (активного отображения)
Вкратце история системы RGB такова: Томас Юнг (1773—1829) взял три фонаря и приспособил к ним красный, зеленый и синий светофильтры. Так были получены источники света соответствующих цветов. Направив на белый экран свет этих трех источников, ученый получил такое вот изображение. На экране свет от источников давал цветные круги. В местах пересечения кругов наблюдалось смешивание цветов. Желтый цвет получался смешиванием красного и зеленого, голубой — смесь зеленого и синего, пурпурный — синего и красного, а белый цвет образовывался смешением всех трех основных цветов. Некоторое время спустя, Джемс Максвелл (1831—1879) изготовил первый колориметр, с помощью которого человек мог зрительно сравнивать монохроматический цвет и цвет смешивания в заданной пропорции компонент RGB, Регулируя яркость каждой из смешиваемых компонент, можно добиться уравнивания цветов смеси и монохроматического излучения. • Это описывается следующим образом: Ц = r R + gG + bB,
где r, g и b — количество соответствующих основных цветов.
Соотношение коэффициентов r, g и b Максвелл наглядно показал с помощью треугольника, впоследствии названного его именем. Треугольник Максвелла является равносторонним, в его вершинах располагаются основные цвета — R, G и В (рис. 1.22). Из заданной точки проводятся линии, перпендикулярные сторонам треугольника. Длина каждой линии и показывает соответствующую величину коэффициента r, g или b. Одинаковые значения r=g=b имеют место в центре треугольника и соответствуют белому цвету. Следует также отметить, что некоторый цвет может изображаться как внутренней точкой такого треугольника, так и точкой, лежащей за его пределами. В последнем случае это соответствует отрицательному значению соответствующего цветового коэффициента. Сумма коэффициентов равна высоте треугольника, а при высоте, равной единице, — r + g + b = 1.
|
|
|
В качестве основных цветов Максвелл использовал излучения с такими длинами волн — 630, 528 и 457 нм.
К настоящему времени система RGB является официальным стандартом. Решением Международной Комиссии по Освещению — МКО (CIE — Commision International de l’Eclairage) в 1931 году были стандартизованы основные цвета, которые было рекомендовано использовать в качестве R, G и В. Это монохроматические цвета светового излучения с длинами волн соответственно: R— 700 нм; G — 546.1 нм; В —435.8 нм.
Красный цвет получается с помощью лампы накаливания с фильтром. Дня получения чистых зеленого и синего цветов используется ртутная лампа, Также стандартизировано значение светового потока для каждого основного цвета.
Еще одним важным параметром для системы RGB является цвет, получаемый смешением трех компонент в равных количествах. Это белый цвет. Оказывается, что для того, чтобы смешиванием компонент R, G и В получить белый цвет, яркости соответствующих источников не должны быть равны друг другу, а находиться в пропорции LR:LG:LB=1 : 4.5907 : 0.0601,
|
|
|
Если расчеты цвета производятся для источников излучения с одинаковой яркостью, то указанное соотношение яркостей можно учесть соответствующими масштабными коэффициентами.
Теперь рассмотрим другие аспекты. Цвет, создаваемый смешиванием трех основных компонент, можно представить вектором в трехмерной системе координат R, G и В, изображенной на рис. 1.23. Черному цвету соответствует центр координат — точка (0, 0, 0). Белый цвет выражается максимальным значением компонент. Пусть это максимальное значение вдоль каждой оси равно единице. Тогда белый цвет - это вектор (1, 1, 1). Точки, лежащие на диагонали куба от черного к белому, соответствуют равным значениям: Ri = Gi = Вi. Это градации серого — их можно считать белым цветом различной яркости. Вообще говоря, если все компоненты вектора (r, g, b) умножить на одинаковый коэффициент (k = 0...1), то цвет (kr, kg, kb) сохраняется, изменяется только яркость. Поэтому, для анализа цвета важно соотношение компонент. Если в цветовом уравнении
|
|
|
Ц = rR + gG + bB
разделить коэффициенты r, g и b на их сумму:
то можно записать такое цветовое уравнение: Ц = r 'R + g 'G + b 'B.
Это уравнение выражает векторы цвета (r', g', b'), лежащие в единичной плоскости r'+g'+b' = 1. Иными словами, мы перешли от куба к треугольнику Максвелла.
В ходе колориметрических экспериментов были определены коэффициенты (r', g', b'), соответствующие чистым монохроматическим цветам. Простейший колориметр можно представить как призму из белого гипса, грани которой освещают источниками света. На левую грань направлен источник чистого монохроматического излучения, а правая грань освещается смесью трех источников RGB. Наблюдатель видит одновременно две грани, что позволяет фиксировать равенство цветов (рис. 1.24).
Результаты экспериментов можно изобразить графически (рис. 1.25),
Как видим, коэффициенты r', g', b' могут быть и положительными, и отрицательными. Что это означает? То, что некоторые монохроматические цвета не могут быть представлены суммой компонент R, G и В. Но как отнять то, чего нет? Для уравнивания цвета пришлось добавить к монохроматическому излучению одну из компонент R, G или В. Например, если монохроматическое излучение для некоторого значения разбавлялось красным, то это можно выразить так:
Ц( l ) + r '( l ) R = g '( l ) G + b ( l )В.
|
|
|
Как оказалось, ни один цвет монохроматического излучения (за исключением самих цветов R, G и В не может быть представлен только положительными значениями коэффициентов смешивания. Это наглядно можно изобразить с помощью цветового графика, построенного на основе треугольника Максвелла (рис. 1.26). Верхняя часть кривой линии соответствует чистым монохроматическим цветам, а нижняя линия— от 380 до 780 нм— представляет так называемые пурпурные цвета (смесь синего и красного), которые не являются монохроматическими. Точки, лежащие внутри контура кривой, соответствуют реальным цветам, а вне этого контура — нереальным цветам.
Точки внутри треугольника соответствуют неотрицательным значениям коэффициентов r', g' и b' и представляют цвета, которые можно получить смешиванием компонент RGB.
Таким образом, система RGB имеет неполный цветовой охват — некоторые насыщенные цвета не могут быть представлены смесью указанных трех компонент. В первую очередь, это цвета от зеленого до синего, включая все оттенки голубого — они соответствуют левой ветви кривой цветового графика.
Цветовой график ( охват ) RGB
Еще раз подчеркнем, что речь здесь идет о насыщенных цветах, поскольку, например, ненасыщенные голубые цвета смешиванием компонент RGB получить можно. Несмотря на неполный охват, система RGB широко используется в настоящее время — в первую очередь, в цветных телевизорах и дисплеях компьютеров. Отсутствие некоторых оттенков цвета не слишком заметно.
Еще одним фактором, способствующим популярности системы RGB, является ее наглядность — основные цвета находятся в трех четко различимых участках видимого спектра.
Кроме того, одной из гипотез, объясняющих цветовое зрение человека, является трехкомпонентная теория, которая утверждает, что в зрительной системе человека есть три типа светочувствительных элементов. Один тип элементов реагирует на зеленый, другой тип — на красный, а третий тип — на синий цвет. Такая гипотеза высказывалась еще Ломоносовым, ее обоснованием занимались многие ученые, начиная с Т. Юнга. Впрочем, трехкомпонентная теория не является единственной теорией цветового зрения человека!!!
· белый контур отражает диапазон фотографической эмульсии различного назначения;
· красный пунктирный контур — пространство sRGB, приблизительно соответствующее гамме большинства распространённых мониторов, являющиеся, по сути, стандартом представления графики в сети Интернет;
· чёрный сплошной контур — пространство Adobe RGB, включающее цвета, воспроизводимые на печатных машинах, но с использованием первичных цветов;
· синий сплошной контур соответствует высококачественной офсетной печати;
· синий пунктирный контур отражает охват обычного бытового принтера
Цветовая модель CMY (отражения)
Для того чтобы разобраться с поглощением цветов, рассмотрим рис. 1,28.
Используется для описания цвета при получении изображений на устройствах, которые реализуют принцип поглощения (вычитания) цветов. В первую очередь она используется в устройствах, которые печатают на бумаге. Название данной модели составлено из названий основных субтрактивных цветов — голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) и желтого (Yellow) (рис. 1.27).
Нанесение желтой краски на белую бумагу означает, что поглощается отраженный синий цвет. Голубая краска поглощает красный цвет, пурпурная краска — зеленый.
Комбинирование красок позволяет получить цвета, которые остались — зеленый, красный, синий и черный. Черный цвет соответствует поглощению всех цветов при отражении (рис. 1.29).
На практике добиться черного смешиванием сложно из-за неидеальности красок, поэтому в принтерах используют еще и краску черного цвета (black). Тогда модель называется CMYK.
Необходимо также отметить, что указанное выше вычитание цветов CMY обеспечивают только водорастворимые краски.
В табл. представлены некоторые цвета в моделях RGB и CMY.
| Модель RGB | модель CMY | |||||
| R | G | B | C | M | Y | |
| Красный | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| Желтый | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| Ярко-зеленый | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| Голубой | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| Синий | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| Пурпурный | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| Черный | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Белый | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
Соотношение для перекодирования цвета из модели CMY в RGB
Здесь считается, что компоненты кодируются числами в диапазоне от 0 до 1.
Для иного диапазона чисел можно записать соответствующие соотношения.
Цветовая калибровка сканера, принтера и дисплея по цифровому и бумажному
цвето-яркостному клину. Сначала сканер, потом принтер, потом дисплей – индивидуальные цветовые профили.
1. берется цифровая фотография с полным цветовых охватом и ее идеальная бумажная копия
2. выводится на экран дисплея и вручную (или используя специальное оборудование) корректируется «цветовой профиль дисплея» для соответствия изображению и бумажной копии
3. бумажная копия сканируется и спецпрограммной результат сравнивается с цифровой фотографией и корректируется «цветовой профиль сканера»
4. цифровая фотография печатается, распечатка сканируется и спецпрограмма сравнивает результат и корректирует «цветовой профиль принтера»
Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 173; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!