Transcript 4. Цвет - Suvsoz.uz

Цвет
в компьютерной графике
•Почему мы видим свет
•Цветовая модель RGB
•Цветовая модель CMYK
•Характеристики цвета
•Восприятие цвета
Понятие цвета
Цвет является результатом
взаимодействия света, объекта
и наблюдателя (или
просмотрового прибора).
Почему мы видим свет?
Для того, чтобы
«увидеть» предмет,
необходимы две вещи:
•Источник света (свет +
освещенный им объект);
•Приемник света (глаз)
Видимый спектр
Свет — это видимая часть электромагнитного спектра. Свет
характеризуется тем, что имеет волновую природу. Каждая волна
описывается своей длиной — расстоянием между двумя соседними
гребнями. Длина волны измеряется в нанометрах (нм). Нанометр — это
одна миллионная часть миллиметра.
Белый свет (из курса физики)
Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан
Как Однажды Жак Звонарь Городской Сломал Фонарь
Призма и радуга
Пропустив луч белого света через
призму, можно разбить его на
составляющие и таким образом
понять, как наши глаза реагируют на
каждую отдельную длину волны.
Этот эксперимент показывает, что
волны разной длины
интерпретируются нами как разные
цвета.
Можно выделить основные области
видимого спектра: красную,
оранжевую, желтую, зеленую,
голубую, синюю и фиолетовую. Когда
наша зрительная система регистрирует
волны с длиной около 700 нм, мы
видим “красный” цвет
Цвета плавно и непрерывно переходят
друг в друга, образуя “радугу”.
Цвет и свет
Однако мы редко видим волны всех длин одновременно (чисто белый
свет), также как и волны только одной длины. Наш пестрый мир гораздо
сложнее. Таким образом, цвет — это не просто часть света.
Цвет — это и есть сам свет. Когда мы видим цвет, мы видим свет,
преобразованный в новое сочетание волн нескольких различных длин.
Например, когда мы видим красный объект, мы регистрируем свет,
содержащий в основном волны, длина которых находится в “красном”
диапазоне.
Именно таким образом — в результате преобразования света — все
объекты приобретают свой цвет.
Мы видим мир, полный цветных объектов, потому что каждый объект
посылает нам в глаза определенное сочетание длин волн.
Теперь посмотрим, как на свет влияют сами объекты.
Объекты: их влияние на длины волн
Восприятие волн различной длины
в качестве «цвета»
Для существования нашей визуальной палитры цветов необходимо,
чтобы присутствовали все три элемента — свет, объект и наблюдатель.
Без света не будет электромагнитных волн различной длины; без
объектов свет останется просто белым, немодифицированным; а без
наблюдателя не будет того сенсорного восприятия, благодаря которому
волны различной длины распознаются или регистрируются как тот или
иной уникальный “цвет”.
В одной известной загадке спрашивается: “Если в лесу упало дерево, а
вокруг никого не было и никто этого не слышал, то был ли звук?” На
самом деле точно такой же вопрос можно задать и по отношению к цвету:
“Если красную розу никто не видит, есть ли у нее цвет?” Ответ на этот
вопрос (хотя, возможно, он вас и удивит) — нет. Формально, цвет есть в
виде электромагнитных волн различной длины (спектральные данные).
Однако цвет, известный нам как красный, — это лишь наше
представление о красном цвете, рождающееся в наших умах после того,
как наша система визуального восприятия среагирует на эти самые
волны определенной длины.
Цвет – это свет, отраженный от объекта
Если белый свет падает на белый предмет, то все составляющие белого света
отражаются от него, и мы видим белый цвет предмета. Если белый свет падает на
зеленый предмет, то все составляющие света поглощаются поверхностью предмета, и
лишь зеленая составляющая отражается, в результате чего мы видим зеленую окраску
предмета. Аналогично происходит и с другими цветами: красным, синим, зеленым и
т.п. Если свет падает на поверхность черного цвета, то поглощаются все составляющие
Закрыть справку
спектра, и мы видим черный предмет.
Восприятие волн различной длины
в качестве «цвета»
Если нет наблюдателя, роза, по сути дела, бесцветна. Она лишь
отражает определенное сочетание волн определенной длины,
необходимое нам для того, чтобы видеть красный цвет.
Однако цвет, который мы воспринимаем и помним как “красный”,
является лишь порождением нашего ума.
Восприятие волн различной длины
в качестве «цвета»
Основой человеческого зрения
является сетка из сенсоров
света, расположенная внутри
нашего глаза. Эти сенсоры
реагируют на волны различной
длины тем, что посылают
мозгу уникальные комбинации
электрических сигналов. В
головном мозге эти сигналы
преобразуются в собственно
зрительное восприятие света и
цвета. А поскольку наша
память распознает
определенные цвета, мы
ассоциируем с ними
определенные названия.
Восприятие волн различной длины
в качестве «цвета»
Так что же происходит у нас в мозге? Что происходит с информацией,
выраженной различными длинами волн? Она тоже исследуется,
строятся кривые увиденного цвета? Не совсем так. Человеческому
зрению приходится работать намного быстрее, чтобы справится с таким
потоком ежесекундно поступающей новой информации. В удивительной
конструкции этой системы используется гораздо более эффективный
метод — метод “пакетной обработки” потока волн различной длины. В
нашем мозге видимый спектр разбивается на три доминирующие
области — красную, зеленую и синюю, и по этим цветам затем
вычисляется совокупная цветовая информация
Глубина цвета
Глубина́ цве́та (ка́чество цветопереда́чи, би́тность изображе́ния) — термин
компьютерной графики, означающий объём памяти в количестве бит,
используемых для хранения и представления цвета при кодировании
одного пикселя растровой графики или видеоизображения.
Часто выражается единицей бит на пиксел (англ. bits per pixel, bpp).
Глубина цвета
Глубина цвета
4 бит
8 бит
24 бит
Цветовая модель RGB
Цветовая модель RGB
(Red – красный,
Green – зеленый,
Blue – синий).
Цветовую модель RGB обычно
иллюстрируют картинкой в виде
трех пересекающихся кружков. В
центре пересечения эти три
цвета в сумме дают белый цвет.
Попарное пересечение смежных
кружков дает дополнительные
цвета: Y - желтый (Yellow); C голубой (Cyan); M – пурпурный
(Magenta).
Закрыть справку
Как получить нужный цвет из
красного, зеленого и синего?
R
G
B
= 255 + 255 + 255
R
G
B
= 255 + 255 + 0
RGB — аддитивная
цветовая модель, что
означает, что цвета
получаются путём
добавления к
чёрному цвету.
В RGB используется
8-битный цвет, что
означает , что
каждый пиксель
кодируется одним 8битами (байт).
Т.е. 2^8 = 256
оттенков красного,
256 оттенков
зеленого и 256
оттенков синего.
R
G
B
= 0 + 0 + 0
R
G
B
= 45 + 181 + 45
Оттенки красного
Итого: 256 х 256 х 256 = 16 777 216 цветов.
Где используются изображения в режиме RGB?
Изображения в RGB
используются для
показа на экране
монитора. При
создании цветов,
предназначенных для
просмотра в
браузерах, как основа
используется та же
цветовая модель RGB.
Как формируется цвет RGB на мониторе?
Цвет на экране
монитора
формируется при
объединении лучей
трех основных цветов
- красного, зеленого и
синего. Если
интенсивность
каждого из них
достигает 100%, то
получается белый
цвет. Отсутствие всех
трех цветов дает
черный цвет.
Как формируется цвет RGB на мониторе?
Таким образом,
любой цвет, который
мы видим на экране,
описываются тремя
числами,
обозначающими
яркость красной,
зеленой и синей
цветовых
составляющих в
цифровом диапазоне
от 0 до 255.
Как формируется цвет RGB на мониторе?
В телевизорах и
мониторах
применяются три
электронных пушки
(светодиода,
светофильтра) для
красного, зелёного и
синего каналов.
Цветовая модель CMYK
Система CMYK создана и
используется
для
типографической
печати.
Аббревиатура CMYK означает
названия основных красок,
использующихся
для
четырехцветной
печати:
голубой (Сyan), пурпурный
(Мagenta) и желтый (Yellow).
Буквой К обозначают черную
краску (BlacK), позволяющую
добиться насыщенного черного
цвета при печати. Используется
последняя, а не первая буква
слова, чтобы не путать Black и
Blue.
Как формируется CMYK?
Каждое из чисел, определяющее цвет в CMYK, представляет собой
процент краски данного цвета, составляющей цветовую
комбинацию. Например, для получения тёмно-оранжевого цвета
следует смешать 30 % голубой краски, 45 % пурпурной краски, 80
% жёлтой краски и 5 % чёрной. Это можно обозначить
следующим образом: (30/45/80/5).
Где используется изображения в
режиме CMYK?
Область применения цветовой модели CMYK - полноцветная
печать. Именно с этой моделью работает большинство
устройств печати. Из-за несоответствия цветовых моделей
часто возникает ситуация, когда цвет, который нужно
напечатать, не может быть воспроизведен с помощью модели
CMYK (например, золотой или серебряный).
В этом случае применяются краски Pantone (готовые
смешанные краски множества цветов и оттенков), их также
называют плашечными (поскольку эти краски не смешиваются
при печати, а являются кроющими).
Где используется изображения в
режиме CMYK?
Все файлы, предназначенные для вывода в типографии, должны быть
конвертированы в CMYK. Этот процесс называется цветоделением. RGB
охватывает больший цветовой диапазон, чем CMYK, и это необходимо
учитывать при создании изображений, которые впоследствии планируется
печатать на принтере или в типографии.
При просмотре CMYK-изображения на экране монитора одни и те же
цвета могут восприниматься немного иначе, чем при просмотре RGBизображения. В модели CMYK невозможно отобразить очень яркие цвета
модели RGB, модель RGB, в свою очередь, не способна передать темные
густые оттенки модели CMYK, поскольку природа цвета разная.
Где используется изображения в
режиме CMYK?
Отображение цвета на экране монитора часто меняется и зависит от
особенностей освещения, температуры монитора и цвета окружающих
предметов. Кроме того, многие цвета, видимые в реальной жизни, не могут
быть выведены при печати, не все цвета, отображаемые на экране, могут быть
напечатаны, а некоторые цвета печати не видны на экране монитора.
Где используется изображения в
режиме CMYK?
Так, подготавливая логотип компании для
публикации на сайте, мы используем RGB-модель.
Подготавливая тот же логотип для печати в
типографии (например, на визитках или
фирменных бланках), мы используем CMYKмодель, и цвета этой модели на экране визуально
могут немного отличаться от тех, которые мы
видим в RGB. Не стоит этого опасаться: ведь на
бумаге цвета логотипа будут максимально
соответствовать тем цветам, которые мы видим на
экране.
Другие специализированные модели
- HSL;
- HSB;
- XYZ;
- Lab;
- YUV ;
- YcbCr;
- YpbPr.
Что такое цветовая модель HSV (HSB)
и HSL
Эти две цветовые модели объединили, т.к. они схожи по своему
принципу.
Трехмерная реализация HSL (слева) и HSV (справа) моделей
представлена в виде цилиндра ниже, но на практике в ПО (программном
обеспечении) не используется, ибо трехмерная.
HSV (или HSB)
Тон
Тон (hue) — одна из точек цветового круга, максимально яркая и
насыщенная.
Насыщенность
Насыщенность (saturation) — соотношение основного цвета и
такого же по яркости серого.
Яркость
Яркость (value) — общая яркость цвета (крайние позиции —
черный и максимально яркий тоновый).
H – тон
Тон
Тон (hue) — одна из точек цветового круга, максимально яркая и
насыщенная.
Hue — цветовой тон, (например, красный, зелёный или сине-голубой).
Варьируется в пределах 0—360°, однако иногда приводится к диапазону
0—100 или 0—1. В Windows весь цветовой спектр делится на 240
оттенков (что можно наблюдать в редакторе палитры MS Paint), то есть
здесь "Hue" приводится к диапазону 0-240 (оттенок 240 отсутствует, так
как он дублировал бы 0).
S – насыщенность
Насыщенность
Насыщенность (saturation) — соотношение основного цвета и
такого же по яркости серого.
Saturation — насыщенность. Варьируется в пределах 0—100 или 0—1. Чем
больше этот параметр, тем «чище» цвет, поэтому этот параметр иногда
называют чистотой цвета. А чем ближе этот параметр к нулю, тем ближе цвет
к нейтральному серому.
HSV и HSL
HSV - Яркость
Яркость (value) — общая яркость цвета (крайние позиции —
черный и максимально яркий тоновый).
Value (значение цвета) или Brightness — яркость. Также задаётся в
пределах 0—100 или 0—1.
Чем выше значение, тем ярче будет цвет (но не белее). А чем
ниже, тем темнее (0% – черный).
Светлота (Lightness) - это светлота цвета (не путать с яркостью).
HSL - Светлота
Чем выше параметр, тем светлее цвет (100% – белый), а чем ниже,
тем темнее (0% – черный).
HSV
Более распространенная модель – HSV, она
часто используется вместе с моделью RGB, где
HSV показана в визуальном виде, а числовые
значения задаются в RGB.
Модель была создана Элви Смитом, одним из
основателей Pixar, в 1978 году. Она является
нелинейным преобразованием модели RGB.
Изображение и его отдельные компоненты —
H, S, V (тон, насыщенность, яркость). На
разных участках изображения можно
проследить изменения компонент.
Визуализация HSV в прикладном ПО
Цветовой круг
Эта визуализация состоит
из цветового круга (то
есть, поперечного
сечения цилиндра) и
движка яркости (высоты
цилиндра). Эта
визуализация получила
широкую известность по
первым версиям ПО
компании Corel. На
данный момент
применяется
чрезвычайно редко, чаще
используют кольцевую
модель
Paint.NET
Цветовой круг
Здесь RGB-модель
обведена красным и
значения оттенков
задаются числами от 0 до
255, либо сразу можно
указать цвет в
шестнадцатеричном виде.
А синим обведена HSV
модель (визуальная часть
в левом прямоугольнике,
числовая – в правом).
Paint.NET
Цветовой круг
Такая модель чаще всего
используется в простой
(или
непрофессиональной)
обработке изображений,
т.к. при помощи неё
удобно регулировать
основные параметры
фотографий, не прибегая
к куче различных
фильтров или отдельных
настроек.
Визуализация HSV в прикладном ПО
Цветовое кольцо с осями H, S и V
Оттенок представляется в
виде радужного кольца, а
насыщенность и значение
цвета выбираются при
помощи вписанного в это
кольцо треугольника. Его
вертикальная ось, как
правило, регулирует
насыщенность, а
горизонтальная позволяет
изменять значение цвета.
Таким образом, для
выбора цвета нужно
сначала указать оттенок, а
потом выбрать нужный
цвет из треугольника.
HSV и восприятие цвета
Часто художники предпочитают использовать HSV вместо
других моделей, таких как RGB и CMYK, потому что они
считают, что устройство HSV ближе к человеческому
восприятию цветов. RGB и CMYK определяют цвет как
комбинацию основных цветов, в то время как компоненты цвета
в HSV отображают информацию о цвете в более привычной
человеку форме: Что это за цвет? Насколько он насыщенный?
Насколько он светлый или тёмный? Цветовое пространство HSL
представляет цвет похожим и даже, возможно, более интуитивно
понятным образом, чем HSV.
Ограничения HSV
Ограничения формата HSV
Цифровые изображения обычно
используют целые числа диапазона 0255 для хранения цветовых компонент
Происходит отображение
действительных значений диапазона от
0 до 1 в 256 возможных целых чисел
Это приводит к тому, что многие RGB
цвета не имеют целочисленного
представления в пространстве HSV.
Где используется HSV-модель в
практической деятельности?
- Для работы в полиграфии.
- В промышленности красок.
Помогает в решении следующих задач:
- Использование дополнительных
цветов для создания теней.
- Сглаживание с помощью дополнения
цвета или полутона.
- Смешивание, извлечение и
разбавление цветов.
- Привлечение внимания, используя
одновременный контраст.
- Использование цветов одного спектра
с целью вызвать эмоциональную
реакцию.