ЦВЕТОВЫЕ СИСТЕМЫ в компьютерной графике

ЦВЕТ – э то форма световой энергии, передаваемая в виде волн Факторы, влияющие на внешний вид конкретного цвета: источник света информация об окружающих предметах ваши глаза Способы образования цвета в природе: источники света (солнце, лампочка и т.д.) излучают свет различных длин волн спектра. Этот свет воспринимается глазом как цветной. свет отражается и поглощается, попадая на поверхность несветящихся предметов. Отраженное излучение воспринимается глазом как окраска предметов.

ЦВЕТОВАЯ СИСТЕМА Цветовая система это математическая модель для описания излучаемого и отраженного цвета В каждой модели определенный диапазон цветов представляют в виде трехмерного пространства. В этом пространстве каждый цвет существует в виде набора числовых координат. Этот метод дает возможность передавать цветовую информацию между компьютерами, программами и периферийными устройствами.

ВИДЫ ЦВЕТОВЫХ СИСТЕМ Аппаратно-зависимые RGB CMY(K) HSx (HSV / HSL / HSB / HSI) Аппаратно-независимые Lab YUV (YCrCb)

ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ RGB Описывает излучаемые цвета Основная область применения – описание цветового пространства монитора Модель образована тремя цветами – красным (Red), зеленым (Green) и синим (Blue) Модель является аддитивной, т.е при смешении двух цветов, результирующий будет светлее исходных. Сумма всех трех цветов дает белый цвет Поскольку модель аппаратно- зависима, то в результате на разных мониторах одно и то же изображение будет выглядеть неодинаково.

ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ CMY(K) Описывает отраженные цвета Область применения – полиграфия, Модель образована тремя цветами: голубым (Cyan), пурпурным (Magenta), и желтым (Yellow) – «Полиграфическая триада» Эти цвета получены путем вычитания из белого основных цветов модели RGB. На практике, в модель включают 4 й цвет – черный (blacK). Модель является субтрактивной, т.е. при смешении любых двух цветов результирующий будет темнее исходных Модель также аппаратно-зависима, - оттиски на различных устройствах будут выглядеть по разному.

ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ HSB / HSL Модель построена на субъективном восприятии цвета человеком. Этой моделью удобно пользоваться художникам Любой цвет определяется своим тоном (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brightness) или светимостью (Lightness) Модель HSB описывает отраженный цвет, модель HSL – излучаемый. Модель аппаратно-зависимая, и не соответствует восприятию человеческого глаза

ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ HSV / HSI Во многом схожи с моделями HSB / HSL, но в отличии от них более абстрактны в описании яркостной компоненты, не привязывая её физической природе цвета. Яркостная компонента обозначается как «значение» (Volume) или как интенсивность (Intensity) На рисунке приведено изображение модели HSL в цилиндрических координатах

ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ LAB Аппаратно-независимая модель Описывает цвета так, как они воспринимаются человеком Базовые компонентов L, a и b. Компонент L несет информацию о яркостях изображения, а компоненты а и b - о его цветах. Компонент а изменяется от зеленого до пурпурного, а b - от синего до желтого Модель имеет самый широкий цветовой охват, и используется для при конвертации одних цветовых моделей в другие.

ЦВЕТОВАЯ МОДЕЛЬ YUV Используется при кодировании изображений по методу JPEG, а также телевизионных сигналов стандарта PAL, методами M-JPEG, MPEG, iYCrCb, HuffYUV. В цветовом пространстве YUV, Y - яркостная составляющая, а U и V - компоненты, отвечающие за цвет (хроматический красный и хроматический синий). Иногда для компонент U и V встречаются обозначения Cr и Cb соответственно. За счет того, что человеческий глаз менее чувствителен к цвету, чем к яркости, появляется возможность архивировать массивы для U и V компонент с большими потерями и, соответственно, большими коэффициентами сжатия. Модель является аппаратно-независимой

КОДИРОВАНИЕ ЦВЕТА При описании растрового изображения, для каждой точки определяется её цвет, в соответствии с выбранной цветовой моделью. Цветовая глубина изображения, т.е. максимальное количество цветовых оттенков, определяется количеством бит, отводимых на описание цвета каждого пиксела. Рассмотренные цветовые модели являются, 24-битными. Т.е. на каждый из трёх цветовых компонентов отводится не менее 8 бит, или 256 градаций. Таким образом, максимальное число цветовых оттенков составляет Современные видеокарты оперируют 32-битным цветовым пространством, а некоторые модели и 48-битным. Это существенно превышает цветовой охват всех реальных устройств и технологий воспроизведения цветовой графики, кроме аналоговой фотографии.

ЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ ЦВЕТОВОГО КОДИРОВАНИЯ Существует два частных случая кодирования цвета: Кодирование серых изображений Кодирование с использованием индексированных цветов

КОДИРОВАНИЕ СЕРЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ Серым (grayscale) изображением, называется то, которое не содержит информации о цветовом тоне. При описании такого изображения в системе RGB, все три значения цветовых компонент равны: RGB 0,0,0 – черный цвет RGB 128,128,128 – 50% серого RGB 255,255,255 – белый цвет Для кодирования такого изображения без потерь достаточно 8 бит на каждый оттенок. Т.е максимальное число оттенков серого в таком изображении – 256 Для других цветовых моделей (CMYK, HSx, Lab) правило равенства значений цветовых компонент не выполняется! В моделях HSx и Lab меняется только яркостные компоненты (х и L), а остальные равны 0 В модели CMYK значения компонентов M и Y равны друг другу и всегда меньше значения компоненты С

ИНДЕКСИРОВАННЫЕ ЦВЕТА Цветовое кодирование с использованием фиксированной палитры цветов. Количество цветовых оттенков в изображении – от 2 до 256. Все используемые цвета описываются в палитре (индексируются) в соответствии с выбранной цветовой моделью. При кодировании изображения, в качестве цветовой характеристики каждого пиксела указывается номер (индекс) соответствующего цвета в палитре. Этот вид кодирования вносит существенные искажения в цветовое пространство изображения

ВЛИЯНИЕ ПАЛИТРЫ НА ВИД ИЗОБРАЖЕНИЯ Исходный рисунокAdaptive, 64 цвета Uniform, 64 цветаWeb, 216 цветов

ТЕХНОЛОГИИ ИНДЕКСНОГО КОДИРОВАНИЯ Для уменьшения искажений цветового пространства при переходе к индексным цветам применяют следующие подходы: Адаптивный подбор цветов в палитре, в соответствии с оттенками, преобладающими в изображениями. Дитеринг (dithering) – добавление цветового шума из индексированных цветов, близких к исходному оттенку

ЦВЕТОВОЙ ПРОФИЛЬ Все устройства вывода изображений используют аппаратно-зависимые модели цветового кодирования. Для того чтобы обеспечить соответствие и коррекцию цветовых пространств различных устройств, используются цветовые профили (icc или icm профайлы) Цветовой профиль описывает ключевые точки цветового пространства конкретного устройства в модели Lab (точки белого и черного, точки чистых цветов – напр. красного, зеленого, синего если описываемое устройство работает с моделью RGB)

ЦВЕТОВОЙ МЕНЕДЖМЕНТ Цветовой менеджмент (управление цветом) - комплекс программных средств, аппаратных настроек и мероприятий по обеспечению правильной цветопередачи на всех стадиях работы с изображением (получение, обработка, печать) Программный менеджер цвета сравнивает цветовые профили устройств, и корректирует их цветопередачу.

КАЛИБРОВКА ЦВЕТОПЕРЕДАЧИ Настройка всех устройств вывода изображений на правильную передачу эталонных цветов, с учетом субъективных факторов цветового восприятия: качества и износа устройства освещенности и цветовой гаммы помещения индивидуальных особенностей зрения Калибровка устройств должна проводиться с заданной периодичностью

ЦВЕТОВЫЕ СИСТЕМЫ В WEB-ДИЗАЙНЕ Поскольку целевым устройством просмотра веб- страницы является монитор, то основной цветовой моделью здесь является RGB Существует так называемая web-палитра из 216 «безопасных» цветов, которые отображаются одинаково на любом мониторе (без дитеринга). Эти цвета рекомендуется использовать в качестве основных, при оформлении веб-страниц