Движение еретиков несториане суть. Несторианство: забытая страница истории христианства Евразии. К исполнительной ветви власти относится

Палитры цветов в системах цветопередачи R G B , C M Y K и HSB

Как человек воспринимает цвет?

Человек воспринимает свет с помощью цветовых рецепторов (колбочек), находящихся на сетчатке глаза.

Колбочки чувствительны к красному, зеленому и синему цветам (базовые цвета).

Сумма красного, зеленого и синего цветов воспринимается человеком как белый .

Их отсутствие - как черный , а различные их сочетания - как многочисленные оттенки цветов .

Исходя из особенностей физиологии восприятия цвета, с экрана монитора человек лучше всего воспринимает цвет как сумму излучения трех базовых цветов: красный, зеленый, синий.

Такая система цветопередачи называется RGB, по первым буквам английских названий цветов (Red , Green , Blue).

Цвет из палитры можно определить с помощью формулы:

Color = R + G + B

R, G, B – базовые цвета, которые принимают значения от 0 до 255

Так при глубине цвета в 24 бита на кодирование каждого из базовых цветов выделяется по 8 бит, тогда для каждого из цветов возможны N=2 8 =256 уровней интенсивности.

Формирование цвета в R G B

Цвет

Формирование цвета

255 + 255 + 255

Пурпурный

В системе RGB палитра цветов формируется путем сложения базовых цветов: красного, зеленого и синего.

Пурпурный

Система CMYK в отличие от RGB , основана на восприятии не излучаемого, а отражаемого света.

Так, нанесенная на бумагу голубая краска поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий цвета.

Цвета палитры можно определить с помощью формулы:

Color = C + M + Y

C, M и Y – цвета палитры, которые принимают значения от 0 % до 100%

Формирование цвета в C M Y K

Цвет

Формирование цвета

С + M +Y = - G - B – R

Y +C = - R - B

В системе цветопередачи CMYK палитра цветов формируется путем наложения голубой, пурпурной, желтой и черной красок.

• Hue (оттенок цвета)
• Saturation (насыщенность)
• Brightness (яркость)

Палитры цветов в системах цветопередачи R G B , C M Y K и HSB

Цветовая модель HSV

Рассмотренные выше цветовые модели так или иначе используют смешение некоторых основных цветов. Теперь рассмотрим цветовую модель, которую можно отнести к иному, альтернативному типу.

В
модели HSV (рис. 5) цвет описывается следующими параметрами: цветовой тон H (Hue), насыщенность S (Saturation), яркость, светлота V(Value). Значение H измеряется в градусах от 0 до 360, поскольку здесь цвета радуги располагаются по кругу в таком порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Значения S и V находятся в диапазоне (0…1).

Приведем примеры кодирования цветов для модели HSV. При S=0 (т.е. на оси V) - серые тона. Значение V=0 соответствует черному цвету. Белый цвет кодируется как S=0, V=1. Цвета, расположенные по кругу напротив друг друга, т.е. отличающиеся по H на 180 º, являются дополнительными. Задание цвета с помощью параметров HSV достаточно часто используется в графических системах, причем обычно показывается развертка конуса.

Цветовая модель HSV удобна для применения в тех графических редакторах, которые ориентированы не на обработку готовых изображений, а на их создание своими руками. Существуют такие программы, которые позволяют имитировать различные инструменты художника (кисти, перья, фломастеры, карандаши), материалы красок (акварель, гуашь, масло, тушь, уголь, пастель) и материалы полотна (холст, картон, рисовая бумага и пр.). Создавая собственное художественное произведение, удобно работать в модели HSV, а по окончании работы его можно преобразовать в модель RGB или CMYK, в зависимости от того, будет ли оно использоваться как экранная или печатная иллюстрация.

Существуют и другие цветовые модели, построенные аналогично HSV, например модели HLS (Hue, Lighting, Saturation) и HSB также использует цветовой конус. В модели HSB тоже три компонента: оттенок цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Регулируя их, можно получить столь же много произвольных цветов, как и при работе с другими моделями.

Другие цветовые модели

Д
ля решения проблемы отрицательных коэффициентов, характерной для модели RGB, в 1931 г. Международной комиссией по освещению (CIE) была принята колориметрическая система XYZ, в которой за основные были приняты также три цвета, однако они являются условными, нереальными.

Цветовая модель CIE L * a * b *. Все вышеперечисленные модели описывают цвет тремя параметрами и в достаточно широком диапазоне. Теперь рассмотрим цветовую модель, в которой цвет задается одним числом, но уже для ограниченного диапазона цветов (оттенков).

На практике часто используются черно-белые (серые) полутоновые изображения. Серые цвета в модели RGB описываются одинаковыми значениями компонентов, т.е. r i = g i = b i . Таким образом, для серых изображений нет необходимости использовать тройки чисел - достаточно и одного числа. Это позволяет упростить цветовую модель. Каждая градация определяется яркостью Y. Значение Y=0 соответствует черному цвету, максимальное значение Y – белому.

Для преобразования цветных изображений, представленных в системе RGB, в градации серого используют соотношение

Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B,

где коэффициенты при R, G и B учитывают различную чувствительность зрения к соответствующим цветам и, кроме того, их сумма равна единице. Очевидно, что обратное преобразование R =Y, G =Y, B =Y не даст никаких других цветов, кроме градаций серого.

Еще один пример использования различных цветовых моделей. При записи цветных фотографий в графический файл формата JPEG используется сжатия объемов информации растрового изображения преобразование из модели RGB в модель (Y, Cb, Cr). При чтении файлов JPEG выполняется обратное преобразование в RGB.

Разнообразие моделей обусловлено различными областями их использования. Каждая из цветовых моделей была разработана для эффективного выполнения отдельных операций: ввода изображений, визуализаций на экране, печати на бумаге, обработки изображений, сохранения в файлах, колориметрических расчетов и измерений. Преобразование из одной модели в другую может привести к искажению цветов изображения.

Цветовые профили

Изложенные выше теории восприятия и воспроизведения цвета на практике используются с серьезными поправками. Образованный в 1993 г. Международный консорциум по цвету (ICC) разработал и стандартизировал системы управления цветом (Color Management System, CMS). Такие системы призваны обеспечить постоянство цвета на всех этапах работы для любых устройств, учитывая особенности конкретных устройств при воспроизведении цвета.

В реальности не существует устройств с цветовым охватом, полностью совпадающим с моделями RGB, CMYK, CIE и любыми другими. Поэтому для приведения возможностей устройств к некоторому общему знаменателю были разработаны цветовые профили .

Цветовой профиль – средство описания параметров цветовоспроизведения.

В компьютерной графике всякая работа начинается в пространстве RGB, поскольку монитор физически излучает эти цвета. По инициативе компаний Microsoft и Hewlett Packard была принята стандартная модель sRGB, соответствующая цвето-
вому охвату монитора среднего качества. В таком цветовом пространстве должна без проблем воспроизводиться графика
на большинстве компьютеров. Но эта модель весьма упрощенная, и ее цветовой охват существенно уже, чем у качественных мониторов.

В настоящее время практически повсеместным стандартом стали цветовые профили, создаваемые в соответствии с требованиями ICC. Основное содержание такого профиля составляют таблицы (матрицы) соответствия цветов при различных преобразованиях.

Самый заурядный профиль монитора должен содержать как минимум матрицы для преобразования CIE – RGB и таблицу для обратного преобразования, параметры белого цвета и градационную характеристику (параметр Gamma).

Главная особенность ICC-профиля печатающего устройства - необходимость учета взаимовлияния цветов. Если на мониторе точки люминофора излучают практически независимо, то при печати краски накладываются на бумагу и друг на друга. Поэтому профили печатающих устройств содержат огромные матрицы для пересчета взаимных преобразований пространств XYZ и Lab, математические модели различных вариантов таких преобразований.

Лекция 5

Кодирование цвета. Палитра

Кодирование цвета

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 нуля до единицы либо целыми числами от нуля до некоторого максимального значения. Наиболее распространенной схемой представления цветов для видеоустройств является так называемое RGB-представление, в котором любой цвет представляется как сумма трех основных цветов – красного, зеленого, синего – с заданными интенсивностями. Все возможное пространство цветов представляет собой единичный куб, и каждый цвет определяется тройкой чисел (r, g, b) – (red, green, blue). Например, желтый цвет задается как (1, 1, 0), а малиновый – как (1, 0, 1), белому цвету соответствует набор (1, 1, 1), а черному – (0, 0, 0).

Обычно под хранение каждого из компонентов цвета отводится фиксированное число n бит памяти. Поэтому считается, что допустимый диапазон значений для компонент цвета не , а .

Практически любой видеоадаптер способен отобразить значительно большее количество цветов, чем то, которое определяется размером видеопамяти, отводимой под один пиксел. Для использования этой возможности вводится понятие палитры.

Палитра – массив, в котором каждому возможному значению пиксела ставится в соответствие значение цвета (r, g, b). Размер палитры и ее организация зависят от типа используемого видеоадаптера.

Наиболее простой является организация палитры на
EGA -адаптере . Под каждый из 16 возможных логических цветов (значений пиксела) отводится 6 бит, по 2 бита на каждый цветовой компонент. При этом цвет в палитре задается байтом вида 00rgbRGB, где r,g,b,R,G,B могут принимать значение 0 или 1. Таким образом, для каждого из 16 логических цветов можно задать любой из 64 возможных физических цветов.

16-цветная стандартная палитра для видеорежимов EGA , VGA . Реализация палитры для 16-цветных режимов адаптеров VGA намного сложнее. Помимо поддержки палитры адаптера EGA, видеоадаптер дополнительно содержит 256 специальных DAC-регистров, где для каждого цвета хранится его 18-битовое представление (по 6 бит на каждый компонент). При этом с исходным логическим номером цвета с использованием 6-битовых регистров палитры EGA сопоставляется, как и раньше, значение от 0 до 63, но оно уже является не RGB-разложением цвета, а номером DAC-регистра, содержащего физический цвет.

256-цветная для VGA . Для 256-VGA значение пиксела непосредственно используется для индексации массива DAC-регистров.

В настоящее время достаточно распространенным является формат True Color, в котором каждый компонент представлен в виде байта, что дает 256 градаций яркости для каждого компонента: R=0…255, G=0…255, B=0…255. Количество цветов составляет 256х256х256=16.7 млн (2 24).

Такой способ кодирования можно назвать компонентным . В компьютере коды изображений True Color представляются в виде троек байтов, либо упаковываются в длинное целое (четырехбайтное) - 32 бита (так, например, сделано в API Windows):

C = 00000000 bbbbbbbb gggggggg rrrrrrrr.

Индексные палитры

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 байтов 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, предоставляющую 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 цветовую палитру. Каждый цветовой оттенок представляется одним числом, причем это число выражает не цвет пиксела, а индекс цвета (его номер). Сам же цвет разыскивается по этому номеру в сопроводительной цветовой палитре, приложенной к файлу. Такие цветовые палитры называют индексными палитрами.

Индексная палитра – это таблица данных, в которой хранится информация о том, каким кодом закодирован тот или иной цвет. Эта таблица создается и хранится вместе с графическим файлом.

Разные изображения могут иметь разные цветовые палитры. Например, в одном изображении зеленый цвет может кодироваться индексом 64, а в другом этот индекс может быть отдан розовому цвету. Если воспроизвести изображение с "чужой" цветовой палитрой, то зеленая елка на экране может оказаться розовой.

Фиксированная палитра

В тех случаях, когда цвет изображения закодирован двумя байтами (режим High Color), на экране возможно изображение 65 тысяч цветов. Разумеется, это не все возможные цвета, а лишь одна 256-я доля общего непрерывного спектра красок, доступных в режиме True Color. В таком изображении каждый двухбайтный код тоже выражает какой-то цвет из общего спектра. Но в данном случае нельзя приложить к файлу индексную палитру, в которой было бы записано, какой код какому цвету соответствует, поскольку в этой таблице было бы 65 тыс. записей и ее размер составил бы сотни тысяч байтов. Вряд ли есть смысл прикладывать к файлу таблицу, которая может быть по размеру больше самого файла. В этом случае используют понятие фиксированной палитры . Ее не надо прилагать к файлу, поскольку в любом графическом файле, имеющем 16-разрядное кодирование цвета, один и тот же код всегда выражает один и тот же цвет.

Безопасная палитра

Термин безопасная палитра используют в Web-графике. Поскольку скорость передачи данных в Интернете пока оставляет желать лучшего, для оформления Web-страниц не применяют графику, имеющую кодирование цвета выше 8-разрядного.

При этом возникает проблема, связанная с тем, что создатель Web-страницы не имеет ни малейшего понятия о том, на какой модели компьютера и под управлением каких программ будет просматриваться его произведение. Он не уверен, не превратится ли его "зеленая елка" в красную или оранжевую на экранах пользователей.

В связи с этим было принято следующее решение. Все наиболее популярные программы для просмотра Web-страниц (броузеры) заранее настроены на некоторую одну фиксированную палитру . Если разработчик Web-страницы при создании иллюстраций будет применять только эту палитру , то он может быть уверен, что пользователи всего мира увидят рисунок правильно. В этой палитре не 256 цветов, как можно было бы предположить, а лишь 216. Это связано с тем, что не все компьютеры, подключенные к Интернету способны воспроизводить 256 цветов.

Такая палитра, жестко определяющая индексы для кодирования 216 цветов, называется безопасной палитрой .

Лекция 6

Визуализация изображений. Основные
понятия

Наиболее известны два способа визуализации: растровый и векторный. Первый используется в таких графических устройствах, как дисплей, телевизор, принтер, второй – в векторных дисплеях, плоттерах.

Оптимально, если способ описания графического изображения соответствует способу визуализации. В противном случае требуется конвертация : при выводе растрового изображения на векторном устройстве используется векторизация ; при выводе векторного изображения на растровом устройстве – растеризация (растрирование).

Растровая визуализация основывается на представлении изображения на экране или бумаге в виде совокупности отдельных точек или пикселов. Вместе все эти пикселы образуют растр.

Векторная визуализация основывается на формировании изображения на экране или бумаге путем рисования линий (или векторов). Совокупность типов линий (графических примитивов), которые используются как базовые для векторной визуализации, зависит от определенного устройства. Типичная последовательность действий для плоттера или векторного дисплея такова: переместить перо в начальную точку (для дисплея - отклонить пучок электронов); переместить перо в конечную точку; поднять перо (уменьшить яркость луча).

Качество векторной визуализации для векторных устройств обуславливается точностью вывода и набором базовых графических примитивов - линий, дуг, кругов, эллипсов и других.

В настоящее время наиболее распространен растровый способ визуализации, что связано с преобладанием растровых дисплеев и принтеров. Главный недостаток растровых устройств – дискретность изображения. Недостатки векторных устройств – проблемы при сплошном заполнении фигур, меньшее по сравнению с растровыми устройствами количество цветов, меньшая скорость визуализации.

Растр – это матрица ячеек (пикселов). Каждый пиксел может иметь свой цвет. Совокупность пикселов различного цвета образует изображение.

В зависимости от расположения пикселов в пространстве различают квадратный, прямоугольный, гексагональный или иные типы растра.

Для описания расположения пикселов используют различные системы координат. Общим для всех таких систем является то, что координаты пикселов образуют дискретный ряд значений (необязательно целые числа). В компьютерных графических системах наиболее широкое распространение получила система
целых координат – номеров пикселов с (0, 0) в левом верхнем
углу.

Основные геометрические характеристики растра

Разрешающая способность растра характеризует расстояние между соседними пикселами. Измеряется разрешающая способность растра количеством пикселов на единицу длины, обычно используется единица измерения ppi (pixel per inch) – количество пикселов в дюйме (1 дюйм ≈ 2,54 см).

Размер растра определяется количеством пикселов по горизонтали и вертикали. Для компьютерных графических систем наиболее удобным является растр с одинаковым размером по горизонтали и вертикали: ppiX = ppiY. В противном случае возникают проблемы при выводе изображений. Например, если растр прямоугольный (как в устаревших мониторах EGA), окружность на экране может выглядеть как эллипс.

Форма пикселов растра определяется особенностями устройства графического вывода и может быть прямоугольной, квадратной (дисплей) или круглой (принтеры).

Количество цветов (глубина цвета) – одна из важнейших характеристик растра. По количеству цветов различают следующие виды изображений:

● двухцветные (бинарные) – 1 бит на пиксел (чаще всего это черно-белые изображения);

● полутоновые. Используют градации серого или какого-то другого цвета, например 256 градаций – 1 байт на пиксел;

● цветные изображения. Используют от 2 бит на пиксел и выше.

Глубина цвета 16 бит на пиксел (65 536 цветов) соответствует палитре High Color; 24 бит на пиксел (16б7 млн цветов) – True Color. В современных компьютерных графических системах используется и большая глубина цвета – 32, 48 и более бит на пиксел.

Методы улучшения растровых изображений: антиэлайзинг
и дизеринг

Как уже отмечалось выше, основным недостатком растровой визуализации является эффект пикселизации.

Рассмотрим некоторые из существующих методов, позволяющих визуально улучшать качество растровых изображений. При одних и тех же значениях технических параметров устройства графического вывода может быть создана иллюзия увеличения разрешающей способности или количества цветов. Однако следует иметь в виду, что улучшение одной характеристики может происходить за счет ухудшения другой.

Антиэлайзинг . В растровых системах при невысокой разрешающей способности (меньше 300 dpi) существует проблема ступенчатого эффекта (aliasing). Этот эффект особенно заметен на изображении наклонных линий – при большом шаге сетки растра пикселы образуют как бы ступени лестницы.

Рассмотрим это на примере отрезка прямой линии. Растровое изображение объекта определяется алгоритмом закрашивания пикселов, соответствующих площади изображаемого объекта. Различные алгоритмы могут дать разные варианты растрового изображения одного и того же объекта.

Можно сформулировать условие корректного закрашивания следующим образом: если в контур изображаемого объекта попадает больше половины площади ячейки растра, то соответствующий пиксел закрашивается цветом объекта (С ), иначе пиксел сохраняет цвет фона (С ф).

Устранение ступенчатого эффекта называется по-английски antialiasing. Для того чтобы растровое изображение линии выглядело более гладким, можно цвет угловых пикселов "ступенек лестницы" заменить на некоторый оттенок, промежуточный между цветом объекта и цветом фона.

В

ычислим цвет пропорционально части площади ячейки растра, покрываемой идеальным контуром объекта. Если площадь всей ячейки обозначить как S , а часть площади, покрываемой контуром, – S x , то искомый цвет равен:

Методы сглаживания растровых изображений можно разделить на две группы:

● алгоритмы генерации сглаженных изображений отдельных простейших объектов (линий, фигур);

● методы обработки уже существующего изображения.

Для сглаживания растровых изображений часто используют алгоритмы цифровой фильтрации. Один из таких алгоритмов - локальная фильтрация. Она осуществляется путем взвешенного суммирования яркости пикселов, расположенных в некоторой окрестности текущего обрабатываемого пиксела. Можно представить себе, что в ходе обработки по растру скользит прямоугольное окно, которое выхватывает пикселы, используемые для вычисления цвета некоторого текущего пиксела. Если окрестность симметрична, то текущий пиксел находится в центре окна.

Базовая операция такого фильтра может быть представлена в виде следующей зависимости:

где P – значение цвета текущего пиксела; F – новое значение цвета пиксела; K –- нормирующий коэффициент; M – двумерный массив коэффициентов, который определяет свойства фильтра (такой массив называется маской ).

Размеры окна фильтра: по горизонтали jmax - jmin + 1, по вертикали imax - imin + 1. На практике наиболее часто используется фильтр с окном 3х3, который получается при imin , jmin = -1 и imax , jmax = +1.

При обработке всего растра указанные вычисления производятся для каждого пиксела. Если в ходе обработки новые значения цвета пикселов записываются в исходный растр и вовлекаются в вычисления для очередных пикселов, то такую фильтрацию называют рекурсивной. При нерекурсивной фильтрации в вычисления вовлекаются только прежние значения цвета пикселов.

При сглаживании цветных изображений можно использовать модель RGB и производить фильтрацию по каждой компоненте.

Локальная цифровая фильтрация применяется не только для сглаживания контуров, но и в процессе других видов обработки изображений: повышения резкости, выделения контуров и др.

Дизеринг. Современные растровые дисплеи позволяют достаточно качественно отображать миллионы цветов, но для растровых печатающих устройств дело обстоит иначе. Устройства печати обычно имеют высокую разрешающую способность, зачастую на порядок выше, чем дисплеи, но в то же время не позволяют воссоздать даже сотню градаций серого, не говоря уже о миллионах цветов. Оттенки цветов (для цветных изображений) или полутоновые градации (для черно-белых) имитируются комбинированием, смесью точек. Чем качественнее полиграфическое оборудование, тем меньше отдельные точки и расстояние между ними.

Для устройств печати на бумаге особенно важна проблема качества красок. В полиграфии для получения цветных изображений обычно используют три цветных краски и одну черную, что в смеси дает восемь цветов (включая черную краску и белый цвет бумаги). Иногда встречаются системы с шестью и восемью базовыми цветами, однако такая технология печати намного сложнее.

Если графическое устройство не способно воссоздавать достаточное количество цветов, тогда используют растрирование - независимо от того, растровое это устройство или не растровое. Эти способы основываются на свойстве человеческого зрения - пространственной интеграции. Если достаточно близко расположить маленькие точки различных цветов, то они будут восприниматься как одна точка с некоторым усредненным цветом. Если на плоскости густо расположить много маленьких разноцветных точек, то будет создана визуальная иллюзия закрашивания плоскости некоторым усредненным цветом.

Эти методы часто используются в графических системах. Они позволяют увеличить количество оттенков цвета за счет снижения пространственного разрешения растрового изображения. Такие методы получили название дизеринг (от англ.
dithering – дрожание, разрежение).

Если в ячейке размерами n x n пикселов использованы два цвета, то с помощью такой ячейки можно получить n 2 +1 различных цветовых градаций. Возможны две предельные комбинации: все пикселы ячейки имеют цвет C 1 – вся ячейка имеет, соответственно, цвет C1, все пикселы ячейки имеют цвет C 2 – вся ячейка имеет цвет C 2 . Все иные комбинации дают цвета, промежуточные между C 1 и C 2 . Таким образом получается растр с разрешающей способностью в n раз меньшей, чем у исходного растра, а глубина цвета возрастает пропорционально n 2 .

Для характеристики изображений, получаемых методом дизеринга, используется термин линиатура растра . Линиатура вычисляется как количество линий (ячеек) на единицу длины и измеряется обычно в единицах lpi (lines per inch).

Один из способов создания достаточно качественных изображений – диффузный дизеринг (diffused dithering). Он заключается в том, что ячейки создаются случайно (или псевдослучайно), поэтому даже для фрагмента растра пикселов с постоянным цветом не образуются регулярные структуры и изображение не выглядит созданным из ячеек.

компьютерной графики . Программные средства компьютерной графики 10 Виды компьютерной графики 10 ...

Конспект

Конспект лекций 1 Лекция 1 1 Введение в компьютерную графику 1 Основные направления компьютерной графики 1 Классификация компьютерной графики 3 Деловая графика 4 Лекция 2 4 Виды компьютерной графики . Программные средства компьютерной графики 4 Виды...

Конспект лекций Лекция 1 Введение в компьютерную графику Основные направления компьютерной графики

Конспект

Конспект лекций 1 Лекция 1 1 Введение в компьютерную графику 1 Основные направления компьютерной графики 1 Классификация компьютерной графики 3 Деловая графика 4 Лекция 2 4 Виды компьютерной графики . Программные средства компьютерной графики 4 Виды...

Конспект лекций Лекция 1 Введение в машинную графику Основные направления компьютерной графики

Конспект

1 Лекция 1 1 Введение в машинную графику 1 Основные направления компьютерной графики 1 Классификация компьютерной графики 3 Деловая графика 4 Лекция 2 4 Виды компьютерной графики . Программные средства компьютерной графики 4 Виды компьютерной графики ...

Очень часто у людей, напрямую не связанных с полиграфией, возникают вопросы: «Что такое CMYK?», и «Почему нельзя использовать ничего, кроме CMYK?». В этой статье постараемся разобраться, что такое цветовые пространства CMYK, RGB и HSB и почему один и тот же фирменный цвет в макете на экране компьютера и на бумаге выглядит по-разному.

Системы цветопередачи RGB, CMYK и HSB

Загадочные RGB и CMYK относятся к базовым знаниям графического дизайна. Мы поговорим о различиях цветопередачи для того, чтобы стало понятно, почему один и тот же цвет в макете на экране компьютера и на бумаге будет выглядеть по-разному. Возможно, вы уже сталкивались с чем-то подобным при заказе полиграфии.

Цветовая модель - это способ описания цвета с помощью количественных характеристик. Под цветовой моделью обычно подразумевают термин, который обозначает абстрактную модель описания представления цветов в виде трех- или четырехзначных чисел, называемых цветовыми компонентами (иногда - цветовыми координатами). Цветовая модель используется для описания излучаемого и отраженного цветов. Вместе с методом интерпретации этих данных множество цветов цветовой модели и определяет цветовое пространство.

Что такое RGB

Начнём с цифр. 16,7 миллионов оттенков отображает современный монитор компьютера или хорошее печатающее устройство. Такая большая палитра получается смешением всего трёх цветов в разных пропорциях - красного, синего и зелёного. В графических редакторах каждый из них представлен 256 оттенками (256х256х256=16,7 миллионов).

RGB - цветовая модель, названная так по трём заглавным буквам названий цветов, лежащих в ее основе: Red , Green , Blue , или красный, зелёный, синий. Эти же цвета образуют и все промежуточные. Научное название - аддитивная модель (от англ.слова add - «добавлять»). Служит для вывода изображения на экраны мониторов и другие электронные устройства. Обладает большим цветовым охватом.

Цветовая модель RGB предполагает, что вся палитра складывается из светящихся точек. Это значит, что на бумаге невозможно изобразить цвет в цветовой модели RGB, так как бумага поглощает цвет, а не светится. Исходный цвет можно получить, если прибавить к несветящейся - или изначально чёрной -поверхности проценты от каждого из ключевых цветов.

RGB-цвет получается в результате смешения красного, синего и зелёного в разных пропорциях: каждый оттенок можно описать тремя числами, обозначающими яркость трёх основных цветов.

Как выглядит цветовая модель RGB?

Представьте, что мы направили лучи красного, зелёного и синего цветов в одну точку на белой стене. В центре получится белое пятно, интенсивность цветов в этой точке достигает 100 %. В местах, где лучи соприкасаются, вы увидите новые оттенки:

• зелёный+синий - голубой (Cian )
• синий+ красный - пурпурный (Magenta )
• красный+зелёный - жёлтый (Yellow )

Что такое CMY(K)

Эти три цвета лежат в основе цветовой модели CMYK - субстрактивная модель (от англ. слова subtraсt - «вычитать»), которая основана на вычитании из белого первичных цветов: голубой цвет вычитает из белого цвета красный, желтый - синий, а пурпурный - зелёный. Модель CMY(K) используется в полиграфии для стандартной триадной печати и в сравнении с RGB-моделью обладает меньшим цветовым охватом. Бумага и другие печатные материалы - это поверхности, которые отражают свет. Согласитесь, гораздо удобнее считать, какое количество света отразилось от той или иной поверхности, чем считать, сколько поглотилось.

Если вычесть из белого три первичных цвета - RGB, получаются три дополнительных цвета CMY.

В модель CMYK добавлен дополнительный черный цвет, и на это есть веские причины. В теории при смешении трёх основных цветов должен получиться чёрный цвет. В реальности же в красках есть примеси, и вместо чистого черного получается неопределенный грязно-коричневый. Тем более при печати смешение сразу трёх цветов ради получения черного очень сильно увлажняет бумагу, возрастает риск ее переувлажнения при не всегда идеальных внешних условиях и в силу особенностей самих красителей. Именно поэтому в модель введён чёрный цвет для получения тёмных оттенков и непосредственно самого чёрного. Буква К в названии модели CMYK взята у слова Black , и она обозначает ключевой цвет - Key Color.

Что такое HSB?

Перед тем, как подвести итог, подчеркнём: модели RGB и CMYK не так хорошо соответствуют понятию собственно цвета, как цветовая модель HSB . Это аббревиатура с английских слов: Hue, Saturation, Brightness - тон, насыщенность, яркость. HSB основана на модели RGB, но у неё другая система координат: каждый цвет в этой модели получается путем добавления к основному спектру черной или белой краски. При этом тон - это собственно цвет и есть, насыщенность - процент добавленной к цвету белой краски, а яркость - процент добавленной чёрной краски.

Описание цветов в этой модели не соответствует цветам, воспринимаемых человеческим глазом. Эта модель используется в графических редакторах при настройке палитры цвета. Художники используют её для тщательного подбора оттенков.

В чем отличие RGB от CMYK?

Итак, подведем краткий итог:

• RGB - цветовая модель, по которой строятся цвета на экране. Основана на сложении цветов.
• CMYK - цветовая модель, по которой формируется изображение для печати. Основана на вычитании цветов.

Разница между CMYK и RGB заключается в том, что RGB-цвет по сути лишь излучаемый цвет (или свет), а CMYK-цвет - цвет отражаемый (краска). Первый образуется за счёт интенсивности свечения, а второй получается как результат наложения красок в полиграфии. Соответственно, любые изображения в электронном виде - рисунки на мониторе компьютера, фотографии на экране телефона - основываются на RGB-модели. Модель CMYK применяется для полноцветной печати. А чтобы цвета не потерялись, изображение перед печатью выводят из аддитивной модели в субстрактивную. Говоря на языке дизайнеров и специалистов подготовки макетов, модель CMYK - рабочий инструмент офсетной типографии, который выводит цвета на бумагу.

Отличие систем цветопередачи RGB и CMYK

CMYK и RGB: применение на практике

Обычно при печати используют четыре краски: голубую, пурпурную, желтую и черную, что и составляет палитру CMYK. Макеты для печати обязательно должны быть подготовлены в цветовой модели CMYK, так как в процессе вывода форм растровый процессор однозначно трактует любой цвет как составляющую CMYK. Важно помнить, что цветовой охват CMYK меньше, чем RGB, поэтому все изображения, при подготовке макета на печать, требуют цветокоррекции и правильной конвертации в цветовой пространство CMYK.

HEX / HTML

Цвет в формате HEX - это ни что иное, как шестнадцатеричное представление RGB.

Цвета представляются в виде трёх групп шестнадцатеричных цифр, где каждая группа отвечает за свой цвет: #112233, где 11 - красный, 22 - зелёный, 33 - синий. Все значения должны быть между 00 и FF.

Во многих приложениях допускается сокращённая форма записи шестнадцатеричных цветов. Если каждая из трёх групп содержит одинаковые символы, например #112233, то их можно записать как #123.

1. h1 { color: #ff0000; } /* красный */
2. h2 { color: #00ff00; } /* зелёный */
3. h3 { color: #0000ff; } /* синий */
4. h4 { color: #00f; } /* тот же синий, сокращённая запись */

RGB

Цветовое пространство RGB (Red, Green, Blue) состоит из всех возможных цветов, которые могут быть получены путём смешивания красного, зелёного, и синего. Эта модель популярна в фотографии, телевидении, и компьютерной графике.

Значения RGB задаются целым числом от 0 до 255. Например, rgb(0,0,255) отображается как синий, так как синий параметр установлен в его самое высокое значение (255), а остальные установлены в 0.

Некоторые приложения (в частности веб-браузеры) поддерживают процентную запись значений RGB (от 0% до 100%).

1. h1 { color: rgb(255, 0, 0); } /* красный */
2. h2 { color: rgb(0, 255, 0); } /* зелёный */
3. h3 { color: rgb(0, 0, 255); } /* синий */
4. h4 { color: rgb(0%, 0%, 100%); } /* тот же синий, процентная запись */

Цветовые значения RGB поддерживаются во всех основных браузерах.

RGBA

С недавних пор современные браузеры научились работать с цветовой моделью RGBA - расширением RGB с поддержкой альфа-канала, который определяет непрозрачность объекта.

Значение цвета RGBA задается в виде: rgba(red, green, blue, alpha). Параметр alpha - это число в диапазоне от 0.0 (полностью прозрачный) до 1.0 (полностью непрозрачный).

1. h1 { color: rgb(0, 0, 255); } /* синий в обычном RGB */
2. h2 { color: rgba(0, 0, 255, 1); } /* тот же синий в RGBA, потому как непрозрачность: 100% */
3. h3 { color: rgba(0, 0, 255, 0.5); } /* непрозрачность: 50% */
4. h4 { color: rgba(0, 0, 255, .155); } /* непрозрачность: 15.5% */
5. h5 { color: rgba(0, 0, 255, 0); } /* полностью прозрачный */

RGBA поддерживается в IE9+, Firefox 3+, Chrome, Safari, и в Opera 10+.

HSL

Цветовая модель HSL является представлением модели RGB в цилиндрической системе координат. HSL представляет цвета более интуитивным и понятным для восприятия образом, чем типичное RGB. Модель часто используется в графических приложениях, в палитрах цветов, и для анализа изображений.

HSL расшифровывается как Hue (цвет/оттенок), Saturation (насыщенность), Lightness/Luminance (светлота/светлость/светимость, не путать с яркостью).

Hue задаёт положение цвета на цветовом круге (от 0 до 360). Saturation является процентным значением насыщенности (от 0% до 100%). Lightness является процентным значением светлости (от 0% до 100%).

1. h1 { color: hsl(120, 100%, 50%); } /* зелёный */
2. h2 { color: hsl(120, 100%, 75%); } /* светло-зелёный */
3. h3 { color: hsl(120, 100%, 25%); } /* тёмно-зелёный */
4. h4 { color: hsl(120, 60%, 70%); } /* пастельный зеленый */

HSL поддерживается в IE9+, Firefox, Chrome, Safari, и в Opera 10+.

HSLA

По аналогии с RGB/RGBA, для HSL имеется режим HSLA с поддержкой альфа-канала для указания непрозрачности объекта.

Значение цвета HSLA задается в виде: hsla(hue, saturation, lightness, alpha). Параметр alpha - это число в диапазоне от 0.0 (полностью прозрачный) до 1.0 (полностью непрозрачный).

1. h1 { color: hsl(120, 100%, 50%); } /* зелёный в обычном HSL */
2. h2 { color: hsla(120, 100%, 50%, 1); } /* тот же зелёный в HSLA, потому как непрозрачность: 100% */
3. h3 { color: hsla(120, 100%, 50%, 0.5); } /* непрозрачность: 50% */
4. h4 { color: hsla(120, 100%, 50%, .155); } /* непрозрачность: 15.5% */
5. h5 { color: hsla(120, 100%, 50%, 0); } /* полностью прозрачный */

CMYK

Цветовая модель CMYK часто ассоциируется с цветной печатью, с полиграфией. CMYK (в отличие от RGB) является субтрактивной моделью, это означает что более высокие значения связаны с более тёмными цветами.

Цвета определяются соотношением голубого (Cyan), пурпурного (Magenta), жёлтого (Yellow), с добавлением чёрного (Key/blacK).

Каждое из чисел, определяющее цвет в CMYK, представляет собой процент краски данного цвета, составляющей цветовую комбинацию, а точнее, размер точки растра, выводимой на фотонаборном аппарате на плёнке данного цвета (или прямо на печатной форме в случае с CTP).

Например, для получения цвета «PANTONE 7526» следует смешать 9 частей голубой краски, 83 частей пурпурной краски, 100 - жёлтой краски, и 46 - чёрной. Это можно обозначить следующим образом: (9,83,100,46). Иногда пользуются такими обозначениями: C9M83Y100K46, или (9%, 83%, 100%, 46%), или (0,09/0,83/1,0/0,46).

HSB / HSV

HSB (также известна как HSV) похожа на HSL, но это две разные цветовые модели. Они обе основаны на цилиндрической геометрии, но HSB/HSV основана на модели «hexcone», в то время как HSL основана на модели «bi-hexcone». Художники часто предпочитают использовать эту модель, принято считать что устройство HSB/HSV ближе к естественному восприятию цветов. В частности, цветовая модель HSB применяется в Adobe Photoshop.

HSB/HSV расшифровывается как Hue (цвет/оттенок), Saturation (насыщенность), Brightness/Value (яркость/значение).

Hue задаёт положение цвета на цветовом круге (от 0 до 360). Saturation является процентным значением насыщенности (от 0% до 100%). Brightness является процентным значением яркости (от 0% до 100%).

XYZ

Цветовая модель XYZ (CIE 1931 XYZ) является чисто математическим пространством. В отличие от RGB, CMYK, и других моделей, в XYZ основные компоненты являются «мнимыми», то есть вы не можете соотнести X, Y, и Z с каким-либо набором цветов для смешивания. XYZ является мастер-моделью практически всех остальных цветовых моделей, используемых в технических областях.

LAB

Цветовая модель LAB (CIELAB, «CIE 1976 L*a*b*») вычисляется из пространства CIE XYZ. При разработке Lab преследовалась цель создания цветового пространства, изменение цвета в котором будет более линейным с точки зрения человеческого восприятия (по сравнению с XYZ), то есть с тем, чтобы одинаковое изменение значений координат цвета в разных областях цветового пространства производило одинаковое ощущение изменения цвета.

В основе многих инструментов Photoshop работающих с цветом лежи модель HSB без ясного представления о её устройстве трудно настроить качественный рабочий процесс по обработки изображений. Внесению ясности в этот вопрос посвящена эта статья.

Цветовая модель HSB

Я уже обращался к теме устройства цветовой модели HSB, когда говорил о коррекции цвета с помощью « ». Между тем появилась необходимость остановиться на этой теме более подробно в связи с намечающимся выходом серии статьей посвященных коррекции цвета с первой из которых можете познакомиться здесь. Ибо большинство работающих с цветом «инструментов» имеют в своей основе именно эту цветовую модель.

И так, приступим: HSB аббревиатура английских слов Hue, Saturation, Brightness в переводе на русский Тон, Насыщенность и Яркость — три координаты этой цветовой модели. Определимся с этими понятиями дабы избежать разночтений в дальнейшем:

Тон – собственно цвет, его выбор в данной цветовой модели осуществляется поворотом по цветовому кругу на определённый градус.

Точка отсчета 0 градусов находится в середине красного спектра. 60 градусов желтый цвет, 120 зелёный, 180 циан, 240 синий, 300 пурпурный (маджента) и возвращаемся в исходную точку — 360о красный цвет.

Насыщенность – интенсивность выбранного (хроматического) цвета, то есть отличие от равного ему по яркости (ахроматического) серого цвета. В HSB определяется расстоянием в процентах от цента круга 0% нейтрально серый цвет до 100% край круга – наиболее насыщенный «чистый цвет».

Яркость – параметр определяющий количество света, отраженного от объекта, окрашенного в определённый цвет. Измеряется в процентном отношении. 0% минимальное отражение, любой цвет с минимальной яркостью становится чёрным. 100% максимальное отражение — белый цвет.

Оперируя этими определениями легко графически представить цветовую модель HSB в виде цилиндра в качестве высоты которого выступает яркость (B), радиус — насыщенность (S) и длина окружности тон (H).

Палитра выбора цвета (Color Picker) в Photoshop

Вооружившись этими понятиями обратимся к палитре выбора цвета в Photoshop, наиболее наглядно иллюстрирующую принцип выбора цвета. Вызвать которую можно двойным киком по полю цвета в палитре инструментов.

Клацнув верхний квадрат получаем возможность вызова палитры для изменения цвета переднего плана, нижний соответственно позволит изменить цвет фона.

Подробно познакомиться с устройством этой палитры вы можете, используя «волшебную» кнопку F1 во время работы с программой.

Первое на что обращаешь внимание открытии Color Picker — большое квадратное поле, которое представляет собой ничто иное как срез уже знакомого цилиндра от центра до края.

Передвигая мишень выбора внутри этого поля по вертикали, мы регулируем яркостную составляющую. Двигая её по горизонтали — изменяем значение насыщенности. При этом сам цвет никак не меняется, — за этот параметр отвечает радужная полоса с права.

Она представляет собой разрезанный и выпрямленный по красному цвету, который является началом отсчета (0о), цветовой круг. Ползунки, находящиеся с двух сторон полосы, позволяют менять угол поворота по цветовому кругу, несмотря на то что передвигаются они вверх-вниз, тем самым указывая нужный цвет.

Можно «прогуляться» по цветовому кругу, установив максимальные значения для большей наглядности, насыщенности и яркости S, B -100% менять только значения для угла поворота (Н) выбранный «чистый», цвет будет показан в верхней части окошка просмотра.

Чтобы получить нейтрально серый 50% цвет нужно значение насыщенности снизить до 0% яркость установить в 50%. значения тона при этом не играют никакой роли

Поработайте с этой палитрой изменяйте параметры HSB посмотрите, что происходит с цветом. Переключитесь на параметр насыщенности S установив чек бокс на него, посмотрите как изменится окно выбора и полоса тона, мало того изменятся и их назначения, проделайте ту же операцию с яркостью.

Ориентируйтесь на изменения параметров в полях HSB при перемещении мишени и ползунков, это поможет понять, что происходит с цветом. Через небольшое время, проведённое за этими экспериментами вы сможете уяснить для себя как взаимодействуют параметры Hue, Saturation, Brightness и какой вклад делает каждый из них в формировании цвета.

Эти знания помогут вам в работе с цветом в фотошопе так как движки и ползунки отвечающие за изменения тона насыщенности и яркости встречаются во многих инструментах программы. Столкнувшись с ними во время работы, вы будете представлять каких изменений стоит ожидать на картинке корректируя тот или иной параметр. На этом я заканчиваю надеюсь статься была полезна для вас.