Понятие цвета в компьютерной графике

Цвет чрезвычайно важен в компьютерной графике как средство усиления зрительного впечатления и повышение информационной насыщенности изображения. Ощущение цвета формируется человеческим мозгом в результате анализа светового потока, попадающего на сетчатку глаза от излучающих или отражающих объектов. Считается, что цветовые рецепторы подразделяются на три группы, каждая из которых воспринимает только один единственный цвет - красный, зеленый или синий.

Световой поток формируется излучениями, представляющими собой комбинацию трех "чистых" спектральных цветов (красный, зеленый, синий) и их производных. В излучающих объектах световое излучение суммируется, поэтому для излучающих объектов характерно аддитивное цветовоспроизведение. Для отражающих объектов - субтрактивное цветовоспроизведение (световые излучения вычитаются). Примером объекта первого типа является электронно-лучевая трубка монитора, второго типа полиграфический отпечаток.

Битовая глубина (глубина цвета, цветовое разрешение)

Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, и от него зависит то, сколько цветов на экране может отображаться одновременно. Для кодирования двухцветного (черно-белого) изображения достаточно выделить по одному биту на представления цвета каждого пикселя.

Одним байтом можно закодировать 256 различных цветов (28 цветов). Если на кодирование цвета выделить два байта, то можно закодировать 65536 различных цветов (216 цветов). Если для кодирования использовать 3 байта, то - 16,5 млн. цветов (224 цветов). Этот режим позволяет создать на экране изображение, не уступающие по качеству цвета живой природе.

Цветовые модели

В соответствии с принципами формирования изображения аддитивным или субтративным методами разработаны сбособы разделения цветового оттенка на составляющие компоненты, называемые цветовыми моделями.

Модель RGB берет свое название из первых букв трех первичных цветов - Red - красный, Green - зеленый и Blue - синий. Путем смешивания первичных цветов в различных пропорциях можно получить большинство цветов видимого спектра. При смешивании первичных цветов образуются вторичные цвета: голубой (cyan), прурпурный (magenta) и желтый (yelow).



Рисунок 5.1

Первичные цвета так же называются аддитивными, поскольку в результате их объединения (сложения) получается белый цвет - это значит, что свет полностью отражается и попадает в глаз человека. Аддитивные цвета используются в системах освещения, в видеосистемах, в устройствах записи на фотопленку и в мониторах.

Компоненты этой модели могут принимать значения от 0 до 255. При R=255, G=255, B=255 получаем белый цвет; при R=0, G=0, B=0 - черный.

Модель CMYK основывается на способности печатных красок к поглощению света (абсорбции). При прохождении белого света через светопроницаемую краску часть спектра поглощается. Непоглощенный свет отражается и попадает обратно в глаз человека.



Рисунок 5.2

Теоретически комбинация чистых голубого (C), пурпурного (M) и желтого (Y) цветов (они так же называются субтрактивными) должна поглащать весь спектр, образуя в результате черный цвет. Однако из-за того, что ни одна печатная краска не является абсолютно чистой и обязательно содержит те или иные примеси, на практике комбинация всех вторичных цветов дает грязно-коричневый цвет. Чтобы получить настоящий черный цвет, приходится к этим трем краскам добавлять четвертую - черную (K).

Первичные и вторичные цвета являются взаимнодополняющими (комплементарными). Любая пара субтрактивных цветов при смешивании образует первичный цвет. Компоненты этой модели могут принимать значения от 0 до 100.

Модель HSB(HSV). Название модели складывается из первых букв трех компонентов, на основе которых эта модель основана: Hue - цветовой тон; Saturation - насыщенность; Brightness - яркость. Модель основана на особенности восприятия цвета человеческим глазом.

Цветовой тон - это длина световой волны, отраженной или прошедшей через объект.

Обычно для описания цветового тона используется название цвета, например: красный, оранжевый, зеленый и т.д. Каждый цветовой тон занимает определенное место на стандартном цветовом круге и характеризуется величиной угла в диапазоне от 0 до 360 градусов



Рисунок 5.3



Рисунок 5.4

Насыщенность, иногда называемая хроматичностью, - это степень чистоты цвета. Насыщенность определяет соотношение серого цвета и текущего цветового тона; она выражается в процентах от 0% (серый) до 100% (полностью насыщенный). На цветовом круге насыщенность увеличивается от центра к его границе

Яркость. Исходя из всего вышеизложенного, компоненты модели могут принимать значения: H - от 0 до 360, S - от 0 до 100 и B(V) - от 0 до 100. Цветовая палитра характеризует относительную светлоту цвета. Обычно она измеряется в процентах в диапазоне от 0% (черный) до 100% (белый).