Цветовые модели растровых изображений

Цветовые модели определяют, какие базовые цвета используются при печати и при просмотре изображения. Существуют следующие основные цветовые модели:

– HSB (hue, saturation, brightness – оттенок, насыщенность, яркость);

– RGB (red, green, blue – красный, зеленый, синий);

– CMYK (cyan, magenta, yellow, black – голубой, малиновый, желтый, черный).

Применяются и специальные модели такие, как Indexed Color (Индексированный цвет) и Duotone (Двутоновое изображение).

Рис. 4.7 - Цветовая модель RGB.

Как известно, большая часть видимого спектра может быть представлена смешением в различных пропорциях красного, зеленого и синего цветов. Это RGB модель (Рис. 4.7). В изображениях с RGB моделью используются три цвета, или канала. Значение яркости каждого пиксела изменяется обычно от 0 (черный) до 255 (белый) для каждого из трех основных цветов RGB. Например, ярко-красный цвет должен иметь значения яркости R=246, G=20, B=50. При равенстве всех трех значений изображение будет серого цвета, при установке всех значений в 255 – ярко-белым, а при установке всех каналов в 0 – черным. Обычно RGB модель используют, если изображение является самосветящимся, например, если это картинка на экране монитора. В модели RGB работает телевидение и вся видеозапись.

Модель CMYK (Рис. 4.8) в основном применяется при цветной печати изображений, которые мы рассматриваем в отраженном свете. Как и в случае с моделью RGB, три цвета – голубой, малиновый и желтый – при смешивании образуют все остальные цвета, в том числе и черный. Так как красители содержат примеси, то при соответствующем смешивании они образуют глубокий коричневый цвет вместо черного. Чтобы получить настоящий черный, надо добавлять чисто черные чернила. Кстати, в аббревиатуре CMYK для обозначения черного цвета (black) используется буква К, а не В, для избежания путаницы со словом Blue (синий).

Рис. 4.8 – Цветовая модель CYMK.

В CMYK-модели величина каждого основного цвета измеряется в процентном отношении. Чем насыщеннее цвет, тем выше его процент. Например, ярко-красный оттенок определяется 2% голубого, 93% малинового, 90% желтого и 0% черного цветов.

При типографской печати в модели CMYK (а именно в ней выполняется практически вся цветная печать) выполняется цветоделение – преобразование полноцветного изображения в четыре отдельных слоя голубого, малинового, желтого и черного цветов (Рис. 4.9). Далее каждый из этих слоев печатается на прозрачной пленке и уже с этих пленок выполняется цветная офсетная печать.

а) исходное изображение

Модель HSB была разработана в качестве "объективной", не зависящей от применяемого оборудования. В этой модели параметр H (оттенок) задается углом от 0 до 360о, которому соответствует оттенок цвета на стандартном цветовом круге. На круге последовательно расположены цвета видимого спектра; красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Для их запоминания придумана поговорка: "Как Однажды Жак-Звонарь Головой Сломал Фонарь".

Рис. 4.10 – Цветовая модель HSB.

Яркость (B) является координатой Х цветового треугольника и изменяется от 0 до 100. Значению 0 соответствует черный цвет.

Насыщенность (S) является координатой Y цветового треугольника и изменяется от 0 до 100. Значению 0 соответствует белый цвет (отсутствие красителя).

Цветовые модели можно преобразовывать одна в другую, поэтому, если необходимо напечатать изображение в цвете, то лучше сначала редактировать его в режиме RGB, более пригодном для просмотра на мониторе, а потом преобразовать в CMYK.

Режим индексированного цвета использует только 256 цветов. За счет этого заметно уменьшается размер файла. Этот режим применяется, например, при создании графики для Web-страниц. В файле дополнительно хранится таблица, в которой приведены значения всех 256 цветов в какой-либо цветовой модели (обычно RGB).

При отображении светящихся изображений используются две всем известные настройки: яркость и контрастность. Яркость задает уровень белого, а контрастность – уровень черного. При настройке монитора выставляйте такую яркость и контрастность, чтобы черный цвет был действительно черным, а не сероватым.

классификация и обзор современных графических систем

Эволюция графических стандартов естественно отражает процесс развития средств КГ - от векторной графики до систем виртуальной реальности.

В основе разработки графических стандартов лежит принцип виртуальных ресурсов, позволяющий разделить графическую систему на несколько слоев - прикладной, базисный и аппаратнозависимый. При этом каждый слой является виртуальным ресурсом для верхних слоев и может использовать возможности нижних слоев с помощью стандартизованных программных интерфейсов. Кроме того, графические системы могут обмениваться информацией с другими системами или подсистемами с помощью стандартизованных файлов или протоколов. В соответствий с этими соображениями первоначально были выделены три основных направления стандартизации - базисные графические системы, интерфейсы виртуального устройства, форматы обмена графическими данными.

Стандартизация базисных графических систем направлена на обеспечение мобильности прикладных программ и основана на концепции ядра, содержащего универсальный набор графических функций, общих для большинства применений.

Наиболее известными проектами по стандартизации базисных систем являются Core System, GKS, GKS-3D, PHIGS, PHIGS+. Основное направление развития этих проектов заключалось в усилении изобразительных возможностей для визуализации геометрических объектов (2D, 3D, удаление скрытых линий и граней, полутоновая закраска, текстурирование и пр.). Стандарт на базисную графическую систему включает в себя функциональное описание и спецификации графических функций для различных языков программирования.

Концепция виртуального устройства начала разрабатываться с момента появления аппаратно-независимых графических систем. Интерфейс виртуального устройства разделяет аппаратно-зависимую и аппаратно-независимую части графической системы. Он обеспечивает заменяемость графических устройств (терминальную независимость), а также возможность работы с несколькими устройствами одновременно. Интерфейс виртуального устройства может существовать в форме программного интерфейса и/или протокола взаимодействия двух частей графической системы. Наиболее четко концепция виртуального устройства представлена в проекте CGI.

Развитие этой концепции совпало с активным перемещением графических средств на персональные компьютеры и графические станции. При этом основными интерактивными устройствами стали растровые дисплеи, а устройствами для получения твердых копий - растровые принтеры. Это привело к необходимости выделения отдельного набора растровых функций, позволяющих использовать функциональные возможности растровых устройств.

Дальнейшее развитие растровых функций связано с появлением многооконных графических систем Х Window и MS Windows (а также NeWS и Display Postscript), обеспечивших удобные средства для манипулирования растровыми изображениями. Эти средства явились основой для развития систем обработки изображений и для организации эффективного многооконного пользовательского интерфейса с использованием меню, диалоговых панелей, полос просмотра и пр. Отметим, что традиционные средства вывода геометрических примитивов (линий, дуг, многоугольников) и текстов также имеются в этих системах.

Сегодня, наиболее развитые проекты РЕХ и OpenGL неплохо совмещают основные достижения как геометрического так и растрового направления.