Лекция 5. Цвет и цветовые модели

1.

Лекция 5
2.2 Цвет и цветовые модели
2.2.1 Физическая природа света и
цвета
Для понимания принципов
воспроизведения и синтеза цветов в
графических редакторах необходимо в
первую очередь познакомиться с
теорией цвета и связанной с ней
терминологией.

2.

• Для того чтобы «увидеть» цвет, нужны
три вещи (элементы цвета):
• источник света;
• объект;
• ваш глаз (приемник излучения).
• Свет представляет собой
электромагнитное излучение, иными
словами, энергию, а цвет есть продукт
взаимодействия этой энергии с
веществом.

3.

• Свет имеет двойственную природу,
обладая свойствами волны и
частицы. Корпускулы света,
называемые фотонами, излучаются
источником света в виде волн,
распространяющихся с постоянной
скоростью порядка 300 ООО км/с.
• в качестве характеристики
световых волн используют длину
волны, представляющую собой
расстояние между двумя гребнями
и амплитуду,

4.

• Разные длины волны воспринимаются
нами как разные цвета: свет с большой
длиной волны будет красным, а с
маленькой - синим или фиолетовым. В
случае если свет состоит из волн
разной длины (например, белый цвет
содержит все длины волн), наш глаз
смешивает разные длины волн в одну,
получая, таким образом один
результирующий цвет.

5.

• Объекты, которые мы видим в окружающем нас
пространстве, либо излучает свет, либо его отражает.
• Излученный свет - это свет, испускаемый активным
источником (солнце, лампочка или экран монитора).
Если источник излучает световые волны во всем
видимом диапазоне, то его цвет будет
восприниматься нашим глазом как белый.
Преобладание в его спектральном составе длин волн
определенного диапазона (например, 400-450 нм)
даст нам ощущение доминирующего в нем цвета (в
данном случае сине-фиолетового). Присутствие в
излучаемом свете световых компонент из разных
областей видимого спектра (например, красной и
зеленой) дает восприятие нами результирующего
цвета (в данном случае желтого).

6.

Отраженный свет возникает при отражении
поверхностью предмета световых волн,
падающих на нее от источника света. Механизм
отражения цвета зависит от цветового типа
поверхности, которые можно условно разделить
на две группы:
ахроматические;
хроматические.
Первую группу составляют ахроматические
(иначе бесцветные) цвета: черный, белый и все
серые (от самого темного до самого светлого).
Вторую группу образуют поверхности,
окрашенные в хроматические цвета, которые поразному отражают свет с разной длиной волны

7.

• Для правильной интерпретации восприятия цвета
необходимо различать понятия цвета и окраски
предмета.
• Окраска - это способность предмета отражать
излучение в том или ином диапазоне длин волн.
• Цвет является более широким понятием,
включающим окраску и условия освещения.
Несмотря на то, что чистый снег всегда имеет
белую окраску, его цвет в зависимости от
освещения может не только быть белым, но иметь
голубой, розовый и даже желтый оттенки.

8.

• В технике, особенно при обработке изображений,
субъективность в высшей степени нежелательна.
Только при наличии объективных измерительных
систем, позволяющих установить однозначное
определение цветности, можно обеспечить
одинаковое воспроизведение одного и того же
цвета видеомониторами и телевизорами разных
фирм-изготовителей.
• Именно для этой цели были разработаны точные
математические методы описания цвета, каждый
из которых создавался для определенной области
применения.

9.

• 2.2.3 Цветовая модель RGB
• Цветов огромное количество, но из них
выделено только три, которые считаются
основными (первичными): это — красный,
зеленый, синий. При смешении двух
основных цветов результирующий цвет
осветляется: из смешения красного и
зеленого получается желтый, из смешения
зеленого и синего получается голубой, синий
и красный дают пурпурный. Если
смешиваются все три цвета, в результате
образуется белый. Такие цвета называются
аддитивными.

10.

• Модель, в основе которой лежат указанные
цвета, носит название цветовой модели RGB
— по первым буквам английских слов Red
(Красный), Green (Зеленый), Blue (Синий).
Эта модель представляется в виде
трехмерной системы координат. Каждая
координата отражает вклад соответствующей
составляющей в конкретный цвет в
диапазоне от нуля до максимального
значения. В результате получается некий куб,
внутри которого и «находятся» все цвета,
образуя цветовое пространство.
• Цветовая модель RGB представляется в виде
трехмерного графика, у которого нулевая
точка - черный цвет

11.

• 2.2.4 Цветовая модель CMYK
• К отражаемым - относятся цвета, которые
сами не излучают, а используют белый свет,
вычитая из него определенные цвета. Такие
цвета называются субтрактивньми
(«вычитательными»), поскольку они остаются
после вычитания основных аддитивных.
Понятно, что в таком случае и основных
субтрактивных цветов будет три, тем более,
что они уже упоминались: голубой,
пурпурный, желтый.

12.

• 2.2.5 Цветовая модель HSB
• Если две вышеописанные модели
представить в виде единой модели, то
получится усеченный вариант цветового
круга, в котором цвета располагаются в
известном еще со школы порядке: красный
(R), желтый (Y), зеленый (G), голубой (С),
синий (В).
• Цветовая модель HSB представляется в виде
круга, по краю которого расположены
спектральные цвета, в треугольнике: по
вертикальному катету — насыщенность, а по
гипотенузе — яркость.

13.

• Модель HSB неплохо согласуется с
восприятием человека: цветовой тон
является эквивалентом длины волны
света, насыщенность - интенсивности
волны, а яркость -количеством света.
Недостатком этой модели является
необходимость преобразовывать ее в
модель RGB для отображения на
экране монитора или в модель CMYK
для печати.

14.

• 2.2.6
Цветовая модель CIE L*a*b
• Цветовая модель L*a*b была создана
Международной комиссией по освещению (С1Е) с
целью преодоления существенных недостатков
вышеизложенных моделей, в частности, она
призвана стать аппаратно независимой моделью и
определять цвета без оглядки на особенности
устройства (монитора, принтера, печатного станка и
так далее). В комиссии были выполнены пионерские
экспериментальные работы по изучению восприятия
цвета человеком. Огромный статистический
материал позволил создать серию математических
моделей, в которых цвет описывался не в терминах
элементов, воспроизводимых устройствами, а с
использованием трех составляющих цветового
зрения человека.

15.

• 2.2.7
Серая шкала
• Серая шкала (Grayscale) применяется для
отображения черно-белых фотографий или
изображений для черно-белой полиграфии.
Традиционная серая шкала, использующая на
каждый пиксел изображения один байт
информации, может передавать 256 оттенков
(градаций) серого цвета или яркости (Brightness):
значение 0 представляет черный цвет, а значение
255 — белый. Серая шкала может выражаться и в
процентных отношениях, в этом случае 0%
представляет белый цвет (отсутствие краски на
белой бумаге), а 100% — черный цвет (плашка
глубокой черной краски).

16.

• В этой модели также трудно
ориентироваться, как и в моделях RGB или
CMYK, но об этой модели также нужно иметь
представление, поскольку программа Adobe
Illustrator использует ее в качестве моделипосредника при любом конвертировании из
модели в модель. Кроме того, ее можно
использовать в следующих случаях: при
печати на принтерах с PostScript Level 2, при
работе с форматом PhotoCD, при
конвертировании цветного изображения в
серую шкалу.

17.

• 2.2.8 Цветовые модели и цветовой охват
• Мир, окружающий человека, воспринимается по
большей части цветным. Цвет имеет не только
информационную, но и эмоциональную
составляющую. Человеческий глаз — очень тонкий
инструмент, но к сожалению, восприятие цвета
субъективно. Очень трудно передать другому
человеку свое ощущение цвета. Вместе с тем для
многих отраслей производства, в том числе для
полиграфии и компьютерных технологий,
необходимы более объективные способы описания и
обработки цвета.
• В программе Adobe Illustrator для присвоения
цветовых параметров объектам можно использовать
несколько цветовых моделей в зависимости от
задачи. Эти модели различаются по принципам
описания единого цветового пространства,
существующего в объективном мире.