Мультимедиа библиотек (03)

1. МУЛЬТИМЕДИА БИБЛИОТЕК

СКД КазГИК 2019

2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОСПРИЯТИЯ ЦВЕТА.

Для адекватного восприятия мира человеку природой были
предоставлены пять органов чувств. Как известно из
физиологии, каждое из этих чувств неоценимо по
применению, но, наверное, каждый согласится, что зрение
является самым главным из них.

3. Восприятие света и цвета.

Цвет
является
комплексной
характеристикой
потока
электромагнитной
энергии.
Однако,
с
другой
стороны,
необходимо учитывать, что само
понятие
цвета
формируется
человеческим мозгом. Поэтому
при
использовании
цвета
в
компьютерной
графике,
базируясь на физических основах
цвета, необходимо обязательно
учитывать
физиологические
аспекты
его
восприятия.
Зрительная система человека
воспринимает цветовую энергию
посредством
рецепторов,
расположенных на глазном дне.

4. Восприятие света и цвета.

1 Колбочки (колбочковые клетки) - фоторецепторы сетчатки глаза человека (и
позвоночных
животных),
обеспечивающие
дневное
цветовое
зрение.Утолщенный наружный отросток, направленный в сторону пигментного
слоя сетчатки, придает клетке форму колбы. Колбочки обладают высокой
скоростью реакции, но малой световой чувствительностью. Наружный сегмент
колбочек, состоящий из мембранных дисков, содержит зрительные пигменты
(родопсинов), которые реагируют на свет различных длин волн. У человека
пигменты колбочек трех типов – красного, синего и зеленого.
2 Палочки (палочковые клетки) - фоторецепторы сетчатки глаза,
обеспечивающие сумеречное зрение. Наружный отросток рецептора придает
клетке форму палочки. Несколько палочек связаны с одной биполярной
клеткой, которые также группируются и имеют общий выход на зрительный
нерв.
У человека палочки на периферии сетчатки численно преобладают над
колбочками, что объясняет ориентацию зрительной системы человека на
дневное освещение.

5. Восприятие света и цвета.

Колбочки бывают трех видов, каждый из которых воспринимает цветовую энергию в одном из диапазонов:
красном, зеленом или синем. Палочки реагируют на общий световой фон (на интенсивность света). Восприятие
световой энергии зрительной системы человека описывается функцией спектральной чувствительности глаза.
Наименьшее воздействие на зрительную
систему оказывает синий цвет.
Пик энергии приходится на область
желто-зеленого цвета.
Немалую роль играет и красный цвет, так
как его составляющая в общей сумме энергии
максимальна.
Поэтому при разработке графического
интерфейса прикладных программ и систем в
качестве фонового цвета рекомендуется
выбирать синий, а в качестве цвета переднего
плана (цвета символов) – желтый цвет.

6. Объективные характеристики цвета

Если рассматривать свет по волновой теории, то волна кроме длины имеет и вторую
характеристику - мощность (амплитуда). Следовательно, из объективных характеристик цвета
можно выделить его длины волны излучения и мощности излучения. Излучения, имеющие только
одну длину волны, называют монохроматическими излучениями. В интервале длин волн видимого
спектра монохроматические излучения определяют как спектральные цвета. Цвета двух
монохроматических излучений видимого спектра, образующих белый свет, называют
дополнительными цветами.
Мощность излучения для цвета определяется понятием "яркость". Мощность излучения можно
рассматривать в двух плоскостях: 1) мощность излучения непосредственно от источника
излучения и, 2) мощность излучения от объекта отражающий или пропускающий излучения
другого источника. Поверхность и вещество объекта, как правило, меняет мощность и длину
волны излучения. Следовательно, яркость - понятие объективное (физическое) и оно
характеризуется количеством света, попадающего в глаз наблюдателя от объекта излучающего,
пропускающего сквозь себя или отражающего свет.

7. Объективные характеристики цвета

Среди излучений сложного спектрального состава
видимого света большое значение имеют те, которые
образуют белый свет дневного освещения. Белый свет суммарное излучение с одинаковым по мощности всех
монохроматических излучений видимого спектра.
Между белыми и черными поверхностями лежит
множество поверхностей, отражающих белый свет неполно
от 99% до 1% падающего. Это множество образует ряд серых
(ахроматических) цветов. Ряд ахроматических цветов
представляет собой серая ступенчатая шкала, которую
используют в полиграфии для контроля репродукционных
процессов. Поля такой шкалы, полученной на черно-белой
фотобумаге, различаются только по светлоте. Светлота одна из субъективных характеристик видимого света.

8. Субъективные характеристики цвета

Характер ощущения цвета зависит как от суммарной реакции чувствительных к цвету
рецепторов глаза (человека), так и от соотношения реакций каждого из трех типов рецепторов.
Суммарная реакция чувствительных к цвету рецепторов глаза определяет светлоту цвета, а
соотношение ее долей - цветовой тон. С изменением мощности изменяется светлота, а с
изменением длины волны - визуально воспринимаемый цветовой тон и насыщенность цвета.
Первоначальное представление о светлоте и цветового тона можно проиллюстрировать,
поместив окрашенную поверхность частично на прямой солнечный свет, а частично - в тень.
Обе части ее имеют одинаковый цветовой тон, но разную светлоту. Совокупность этих
характеристик обозначается одним термином "цвет". Из приведенного примера можно сделать
вывод, что качественные субъективные характеристики цвета это цветовой тон и
насыщенность, а субъективная количественная характеристика - светлота.
Цветовой тон, насыщенность и светлота - это три субъективно воспринимаемых глаза
признака хроматических цветов.

9. Субъективные характеристики цвета

Цветовой тон - это субъективный признак цвета, который познается через ощущения и
определяется словами - синий, зеленый, красный, желтый и т. д. Цветовой тон предметов, не
являющимися источниками излучения, зависит от избирательного спектрального пропускания
прозрачных предметов и избирательного спектрального отражения непрозрачных предметов,
рассматриваемых в отраженном свете. Цветовой тон источника излучения в видимой области
спектра определяется составом видимого спектра излучения. В нашем сознании цветовой тон
ассоциируется с окраской хорошо знакомых предметов. Многие наименования цветов
произошли прямо от объектов с характерным памятным цветом. Например, такие как
малиновый, оранжевый (апельсиновый), вишневый, болотный, сиреневый, розовый, кроваво красный и т. д. Наши ощущения субъективны и они зависят не только от спектрального
излучения, отражения или пропускания, а также от тонкости восприятия, эмоционального
состояния, профессионализма, тренированности, национальности и многих других факторов.

10. Субъективные характеристики цвета

Насыщенность цвета - это второй субъективный признак цвета, характеризующий силу,
интенсивность ощущения цветового тона. Среди ряда цветов одного тона, например среди синих
цветов, можно выделить те, у которых сильнее выражен синий тон; и которые воспринимаются как
ярко синими. Насыщенность цвета ассоциируется в нашем сознании с количеством красящего
вещества, например, с его концентрацией в краске, а также с его чистотой. Например, увеличивая
концентрацию красителя или, иначе говоря, насыщая им раствор, мы тем самым увеличиваем
насыщенность цвета этого раствора. Увеличивая содержание пигмента в краске, мы также
увеличиваем ее насыщенность.
Насыщенность цвета предметов проявляет себя максимально, если предметы освещены светом этого
цвета. Натренированный наблюдатель при дневном освещении различает до 180 цветовых тонов и до
16 ступеней (градаций) насыщенности. (Таким образом, пространство цветового охвата человека
состоит из 1880 оттенков чистых цветов, а оттенки смешенных цветов представляют очень большое,
но конечное множество цветов.) При пониженном освещении число различимых цветов заметно
сокращается. Кроме того, резко меняется представление о цветовом тоне, если освещение цветное.
Ночью (при голубом лунном свете) все кошки черные.

11. Субъективные характеристики цвета

Ощущения цветности и насыщенности можно приближенно выразить объективными характеристиками
излучений. Так, цветовой тон выражают длиной волны монохроматического излучения, который в смеси с
белым светом дает такое же зрительное ощущение цвета, как характеризуемый объект. Длина волны этого
монохроматического излучения называется доминирующей длиной волны. Насыщенность при этом
количественно выражается чистотой цвета, которая представляет собой долю монохроматического потока
в смеси его с белым светом. Короче говоря, чистоту цвета определяют отношением мощности
монохроматического излучения к мощности суммарных излучений видимого спектра, которые создают
заданный цвет. Чем больше мощность монохроматического излучения в смеси и чем меньше мощность
белого света, тем выше чистота цвета. Спектральные цвета имеют максимальную чистоту, равную
единице. В спектральных цветах мощность белого света равна нулю.
Светлота - третий субъективный признак, характеризующий ощущения объективной величины яркости
цвета. Когда одновременно рассматриваются разноокрашенные предметы, мы отчетливо видим, какие из
них светлее, какие темнее, хотя они и различны по цветовому тону. Сопоставляя цвета в светах и тенях
отдельных предметов, мы видим различия в освещенности и цвета разных участков рассматриваемого
объекта. Например, окрашенные в желтые цвета предметы более светлые, а окрашенные в фиолетовые
цвета - более темные.

12. Метамерные цвета.

Излучения, которые имеют одинаковый цвет, но различный спектральный состав, называются
метамерными. Метамерия цветов это способность нашего зрения видеть различные по спектральному составу
излучения одинаковыми по цвету. Излучения, вызывающие одинаковые ощущения цвета в одних условиях
восприятия, создают одинаковые ощущения цвета и в других условиях. Но само ощущение цвета может заметно
меняться от условий рассматривания и освещения. Мы постоянно видим метамерные цвета. Более того,
получение любых цветных изображений, в частности и на оттиске, основано на метамерии. Например,
оранжевый цвет можно получить на бумаге оранжевой краской или же наложением слоев двух красок:
пурпурной и желтой (последней в большем количестве).
Наибольшей метамерией, т. е. наибольшим разнообразием по спектральному составу, обладают белые
излучения источников света. С увеличением насыщенности метамерия цветов уменьшается. Спектральные цвета
не имеют метамеров, так как каждый из них создается одним - единственным монохроматическим излучением.
Среди красок наибольшей метамерией, т. е. наибольшим разнообразием по спектральному составу, обладают
темные, зачерненные цвета.
Уменьшение метамерии цвета с увеличением насыщенности имеет большое практическое значение в
полиграфии, особенно при выборе печатных красок и цветоделительных светофильтров, а также при разработке
алгоритмов цветоделения.
На метамерии цвета основаны все колориметрические методы, в которых для излучения сложного состава
подбирается такая смесь некоторого монохроматического излучения с белым светом, которая зрительно
неотличима от него по цвету.

13. Пороговая чувствительность восприятия цвета

Передача светлотного и цветового контраста во многом зависит от чувствительности
глаза, которая непостоянна и способна изменяться под действием внешних и
внутренних стимулов. Глаз реагирует не на всякое раздражение, а только на такое,
которое достигло определенной величины. Эту минимальную разницу между двумя
степенями яркости, которую способен замечать глаз, психологи называют порогом
чувствительности. Для того чтобы заметить в натуре и выразить затем тончайшие
изменения света и цвета, глаз наблюдателя должен обладать высокой
чувствительностью, которая дается от природы и развивается в процессе обучения.
Пороговая чувствительность восприятия цвета и положена в основе определения
цвета, предложенное известным физиком Шредингером (1920 г.). По Шредингеру,
цвет есть свойство спектральных составов излучений, не различаемых человеком
визуально.

14. Систематизация оттенков цвета

Потребность в систематизации и классификации цветов возникла давно. Продиктована она была как
потребностями практики, так и науки, и, в частности, таких областей научного знания, как химия,
биология, минералогия, медицина. Не менее важное значение имеет она и для теории живописи и для
практики полиграфии. Многообразие наблюдаемых в природе цветов художники и ученые издавна
стремились привести в какую-либо систему - расположить все цвета в определенном порядке, выделить
среди них основные и производные.
Самой простой систематикой было расположение цветов в том порядке, в каком они находятся в
радуге. Такая попытка и была сделана Ньютоном после того, как он получил видимый цветной спектр
путем разложения белого света. Эти цвета Ньютон разделял на однородные, первичные, простые,
которые вызываются лучами одинаковой преломляемости, и неоднородные или производные, ощущение
которых вызывается лучами различной преломляемости.
Радуга послужили также основой для систематики цветов в виде круга и треугольника. Идея
графического выражения системы цветов в виде замкнутой фигуры была подсказана тем, что концы
спектра имеют тенденции замкнуться - синий край через фиолетовый переходит в пурпурный, а красный
также приближается к пурпурному.

15. Систематизация оттенков цвета

Цветовые круг и треугольник обладают и еще одним свойством: оптическое смешение трех
основных цветов дает в итоге белый (аддитивный синтез цвета), а при смешении соответствующих красок
- черный или темно-серый цвет (субтрактивный синтез цвета). Расположение цветов в виде круга очень
удобно и наглядно. Оно широко применяется для объяснения многих закономерностей теории цвета.
Цвет формируется, с одной стороны, источником, а с другой, - отражающей поверхностью.
Источники света могут быть либо цветными, либо ахроматическими. Для описания свойств источников
(светящихся объектов) используется понятие яркости (англ. brightness), а для описания свойств
несветящихся объектов (отражающих поверхностей) –понятие светлоты (англ. lightness).
В компьютерной графике традиционным является представление цвета в одной из двух системах
смешения цветов: в аддитивной (RGB – Red, Green, Blue), либо в субтрактивной (CMY – Cyan, Magenta,
Yellow).
RGB-модель называют аддитивной (от англ. add - складывать) моделью, поскольку при соединении цветов
происходит сложение световых потоков, а максимальная сумма в итоге дает белый цвет (рис.5.2а).
CMY–модель называют субстрактивной (от англ. subtract - вычитать) моделью, т.к. присоединение
световых потоков приводит к вычитанию энергии (рис.5.2б). Обе системы образуют цветовые пары. При
этом основные цвета RGB- и CMYК-моделей составляет взаимодополняющие пары цветов.

16. Законы Грассмана

Изучением
цветовых
пространств
и
преобразованием в них занимается наука,
называемая колориметрия (от лат. color – цвет
и гр. metrio - измеряю). Основные положения
этой науки зафиксированы в трех законах
Грассмана:
Зрительная система человека
воспринимает цвет, как трехмерный
объект.
Четыре цвета всегда линейно зависимы.
Трехмерное пространство цвета
непрерывно.

17. Законы Грассмана

Следствия первого закона. В качестве системы координат трехмерной цветовой модели могут выступать
различные величины, например:
- красный, синий и зеленый цвета (в системе RGB),
- голубой, малиновый и желтый цвета (в системе CMY),
- длина волны, чистота цветового потока и его энергия (физическая модель – см. ниже),
- цветовой тон, насыщенность, яркость (художественная модель)
Учитывая трехмерную природу цвета, воспринимаемую зритель ной системой человека, следует помнить
о его более сложной организации. Цветовой поток состоит из белого цвета (равномерное распределение
равно и доминирующего цвета (длина волны λд ), определяющего, в конечном счете, результат
воздействия на зрительную систему человека.
Следствия второго закона. Если складываются два цвета, то результат суммирования будет выглядеть
светлее. Если два цвета равны одному и тому же цвету, то они равны между собой.

18. Законы Грассмана

Следствие третьего закона.
Если в смеси трех цветов один непрерывно
изменяется, а другие остаются постоянными, то
цвет смеси будет меняться непрерывно. Зрительная
система человека способна различать 350 000
цветов одновременно, причем чувствительность
зрения в различных частях спектра, различна. В
середине спектра, в районе пика энергии, человек
различает цвета, у которых доминирующая волна
отличается на 1нм, а на краях видимого диапазона
различимы цвета в разницей длин волн в 10 нм.
Если изменять только насыщенность цвета, то
человек способен выделить гораздо меньше цветов.
В центре спектральной полосы (область желтого
цвета)
различают
до
шестнадцати
уровней
насыщенности.

19. Комплиментарные цвета

Комплиментарные цвета
- это те, которые
находятся в цветовом круге друг напротив друга.
Комплиментарные цвета усиливают друг друга и
при смешивании дают нейтральный серый цвет без
оттенков.
Если пользоваться обычным 12 частным кругом
Иттена, то, например, усилителем желтого будет
фиолетовый.
Круг Иттена из 12 частей, который удобен для
составления сочетаний нескольких цветов
с помощью геометрических схем не работает
для комплиментарных цветов. поскольку он...
примерен, а не точен.

20. Комплиментарные цвета

Самым точным представлением цвета считается
трехмерное цветовое дерево Манселла.
Посмотрите, в нем нет оранжевого, а цветов всего
10.
Манселл считал, что существует 5 основных цветов и
5 дополнительных, а точный цветовой круг должен
выглядеть вот так.
Пары комплиментарных цветов по Манселлу
выглядят так: красный - бирюзовый("сине-зеленый"),
красно-фиолетовый - зеленый, фиолетовый - желтозеленый, сине-фиолетовый - желтый, синий – оранжевый.
Теоретически круг Манселла верен.
Но посчитал, что крайне сложно учить цвету кого бы то ни было, исключая оранжевый цвет, логически сложнее объяснить
цветовой круг из 10 частей. Тем более, что психологически мы воспринимаем этот цвет как отдельный и очень сильный.
Вероятно, исходя из похожих соображений в основном везде используется круг Иттена из 12 частей. Кроме того, круг
Иттена удобен именно для построения геометрических сочетаний, которые получаются вполне гармоничны и интересны.
единственное, с чем круг Иттена не может справиться - комплименты - искажение несколько заметно. Тут-то нам и
понадобится круг Манселла. Основная терминология построена именно на 12 частном круге.

21. Комплиментарные цвета

Смежные
цвета
Аналоговые
цвета
Контрастные
цвета
Комплементарная
триадная
схема
Аналогичные
цвета
Классическая
триадная
схема
Двойная
разделенная
контрастная
Двойная
разделенная
контрастная

22. Комплиментарные цвета

23. Библиотечные форматы представления цвета

24. Библиотечные форматы цвета

Цветовой формат – это способ представления цветов, используемый при
обработке, хранении, передаче и отображении графической информации. Различают
три вида цветовых форматов:
• табличный;
• библиотечный;
• пространственный (визуальный – фото, ТВ, цифра).
Каждый из этих форматов имеет свою сферу применения.

25. Библиотечные форматы цвета

Табличный формат
Основой табличного формата является введение ограничения на количество цветов, используемых в
изображении. При описании графической информации в данном формате, вместе с графическим образом
растровых данных указывается таблица цветов или палитра (ColorMap, Color Index или Palette). Каждый
элемент данной таблицы определяет цвет в формате RGB. Данные растра представляют собой ссылки
наэлементы таблицы. Использование табличных, или индексированныхцветов, позволяет существенно
уменьшить объем потока растровых графических данных.
По количеству цветов различают палитры следующих видов:
• монохромная: 1 бит/пиксель, или 1 bpp (bit per pixel);
• четырехцветная: 2 bpp;
• 16-цветная: 4 bpp;
• ахроматическая, или палитра в градациях серого цвета (grayscale):
8 bpp (256 цветов);
• цветная (8 bpp – 256 цветов);
На практике в цветовых таблицах больше 256 цветов не используется, так как при значении счетчика цветов
более 255 для его хранения требуется уже не менее двух байт и вопрос о минимизации объема графических
данных снимается.

26. Библиотечные форматы цвета

Каталог PANTONE

27. Телевизионные форматы представления цвета

28. ТВ форматы цвета

Телевизионные цветовые модели.(YIQ и YUV)
Первый стандарт на цветное телевидение был принят в 1953 году в США на основании предложений
Комитета по телевизионным системам (NTSC – National Television Systems Committee). В этом стандарте
использовалась цветовая модель YIQ, призванная совместить в одном телевизионном сигнале передачу
цветных и черно-былых изображений.
При построении модели пространства YIQ учитывалась особенность человеческого зрения: глаз
человека в большей степени реагирует на яркостную составляющую и в меньшей степени на цветовые
характеристики. При этом человеческий глаз по-разному воспринимает разные части спектра.
Для передачи данного сигнала используется полоса в 6,1 МГц. Из них яркостной канал Y занимает 4
МГц, синфазный канал I – 1,5 МГц (по нему передаются цвета от оранжевого до голубого), интегрированный
канал Q – 0,6 МГц (по нему передаются цвета от пурпурного до зеленого).

29. ТВ форматы цвета

За
пределами
территории
США
применяются
альтернативные телевизионные стандарты - PAL и SECAM,
которые используют иной принцип кодирования и несколько
иную цветовую модель – YUV.
В телевизионном стандарте VHS используется единый
канал, по которому передается вся информация о цвете и
синхронизации. Такой канал называется композитным.
Затем был внедрён новый стандарт S-VHS (Super VHS) –
компонентный сигнал, в котором сигналы яркости ( Y ) и
цветности ( V+U ) разнесены по разным каналам. Благодаря
этому появилась возможность раздельной обработки и
сжатия цветовых данных.
В профессиональных студийных системах Betacam
запись цветового преобразования ведется в формате RGB,
при этом каждый цвет передается по своему каналу.

30. ЛИТЕРАТУРА

1. Преображенский П.В., Шостак В.И., Балашевич Л.И. Световые повреждения глаз. - Л.:
Медицина, 1986, - 200с.
2. Красновский А.А. Механизм образования и роль синглетного кислорода в фотобиологических
процессах - В кн. Молекулярные механизмы биологического действия оптического излучения. - М.: Наука,
1988, - 23-37с.
3. Черницкий Е.А., Воробей А.В. Фотосенсибилизированные повреждения биологических мембран В кн. Молекулярные механизмы биологического действия оптического излучения. - М.: Наука, 1988, - 102131с.
4. Островский М.А., Федорович И.Б. Механизмы повреждающего действия света на фоторецепторы
сетчатки глаза. - Физиология человека, 1982, т. 8, N 4, - 572-577с.
5. Зуева М.В., Иванина Т.А. Повреждающее действие видимого света на сетчатку в эксперименте
(электрофизиологические и электронномикроскопические исследования). - Вестник офтальмологии, 1980,
N 4, - 48-51с.
6. Заварзин А.А. Курс гистологии и микроскопической анатомии. - Л.: Медгиз, 1938, - 631с.
7. Популярная медицинская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1965, 1040с.

31. ВАШИ ВОПРОСЫ

32. МУЛЬТИМЕДИА БИБЛИОТЕК

СКД КазГИК 2019