15. Основные цветовые модели компьютерной графики.

Нас окружает множество различных цветов и оттенков, их количество невообразимо велико. С развитием компьютерной графики и типографии появилась необходимость выражения "цветового безумия" искусственным путем.

Чтобы смоделировать миллионы и миллиарды цветовых нюансов, необходимо разбить всю сложность палитры одного оттенка на составляющие его простые цвета. Например, солнечный «желтый» получается из смешения огненного «красного» и изумрудного "зеленого". Именно это решение и включено в понятие цветовой модели.

Итак, цветовая модель – это представление цвета при помощи смешения нескольких красок, выбранных за основу. Существуют разнообразные виды цветовых моделей, отличающиеся набором входящих в них базовых цветов и изменяемых значений, придающих необходимый оттенок.

Цветовая модель RGB

Данный вид цветовой модели базируется на трех основных цветах, смешение которых в различных пропорциях дает все остальные. Причем данные используемые краски отражены в названии модели: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) – RGB.

Цветовая модель RGB складывается субтрактивно. Дело в том, что полное сочетание всех трех цветов в их "чистом" виде, дает в итоге белый. Сама же модель относится к аддитивным цветовым моделям, потому как цвета получаются добавлением к черному.

Кодировка цветовой модели RGB происходит по трем каналам, каждый из которых имеет диапазон возможных принимаемых значений, равный 256 (от 0 до 255). В итоге, не сложно посчитать, что данная компьютерная цветовая модель сможет смоделировать 256*3 = 16777216 различных оттенков.

Цветовая модель CMYK

Данная цветовая модель имеет в своем основании 4 базовых цвета, также аббревиатурно заложенных в название: голубой (Cyan), малиновый (Magenta), желтый (Yellow) и черный (blacК). Для черного выбрали последнюю букву, так как В была уже занята синим цветом в модели RGB.

Их смешение происходит аддитивно, но образование имеет субтрактивную основу: они получаются путем вычитания цветов из белого (например, пурпурный выходит вычитанием зеленого и т.п.). Именно поэтому субтрактивную цветовую модель иногда еще называют исключающей.

Цветовая модель CMYK является основной в полиграфии. Она часто применяется в цветных принтерах и плоттерах. При этом необходимо отметить, что цветовая модель CMYK по сравнению с RGB имеет меньшее количество получаемых оттенков. Это необходимо учитывать при конвертации.

Цветовая модель HSB (HSV)

Если рассматривать данную цветовую модель, то в первую очередь бросается в глаза ее сходство с RGB. Базовые цвета этих моделей совпадают. Но на самом деле цветовая модель HSB имеет совсем иную систему координат. В ее основе лежат такие параметры, как тон (Hue), насыщенность (Saturation) и яркость (Brightness/Value). В цветовой модели HSV множество получаемых цветов представляет собой шестиугольник, все шесть вершин которого являются пиком одного из основных цветов: красный, зеленый, синий (RGB), голубой, малиновый, желтый (CYM). Черный цвет выведен в качестве вершины конуса. Он регулируется таким параметром, как яркость.Цветовая модель HSV более ориентирована на интуитивное понятие человека о цвете и тоне.

Цветовая модель HSL

Такая компьютерная цветовая модель по своей основе похожа на HSB (HSV). Но ее основными параметрами являются: тон (Hue), светлота (Lightness) и насыщенность (Brightness/Value). Если представить цветовую модель HSL в виде фигуры, то это будет двойной (отраженный) шестигранный конус. Его основанием, как и у HSB (HSV), служат базовые цвета, а вершинами: белый цвет, регулируемый насыщенностью, и черный, характеризуемый светлотой. Таким образом, цветовая модель HSL является одним из наиболее ярких примеров интуитивных понятий тона, насыщенности и яркости (светлоты).

Цветовая модель LAB

Данная компьютерная цветовая модель является аппаратно-независимой. Это позволяет ей служить стандартом для оптимизации других моделей с целью получения предсказуемого цвета на различных устройствах (сканнер, принтер, монитор). Цветовая модель LAB является трехканальной. При этом, изменение цветов происходит по таким параметрам, как а – от зеленого к красному и b – от синего к желтому. Яркость цвета в данной цветовой модели отделена от параметров а и b. Это делает более удобным регулировку яркости, резкости и тона. Цветовая модель LAB позволяет оптимизировать растровый файл под различные устройства и привести их визуализацию к одному цвету.

Блок 1

1. Компьютерная графика, области ее применения. Особенности векторной и растровой графики.

2. Основные составляющие графической системы. Что такое растр и буфер кадры.

3. Физический и синтезируемый наблюдатель. Изображение: физическое и синтезируемое.

4. Варианты трассировки лучей.

5. Камера-обскура.

6. Основные библиотеки OpenGL.

7. Графические функции и основные категории.

8. Основные графические примитивы. Базовый примитив "вершина" и формы ее представления.

9. Основные графические примитивы. Базовый примитив "отрезок" и формы ее представления.

10. Основные графические примитивы. Базовый примитив "многоугольник" и корректность ее заполнения.

11. Формы представления POLYGON.

12. Базовый примитив "шрифт". Виды шрифтов и их особенности.

13. Основные функции графического АРІ - Функции задания атрибутов. Описание основных атрибутов в OpenGL.

14. Цветовая модель RGB в OpenGL и ее описание.

15. Основные цветовые модели компьютерной графики.

Блок 2

1. Основные функции графического АРІ - Функции визуализации ( функция ортогональной проекции). Матричный режим проецирования.

2. Основные функции графического АРІ - Функции управления ( взаимодействие с подсистемой окон). Соотношение сторон и видовые окна.

3. Функции управления (main(), myinit(), display().)

4. Основные базовые типы в комп.графике. Векторное пространство в комп.графике. Основные действия в нем.

5. Афинное пространство в комп.графике и основные действия в нем. Евклидово пространство в комп.графике.

6. Использование базовых типов для выполнения геометр.операции и формирования новых объектов - задание точки, прямой, луча.

7. Использование базовых типов для выполнения геометр.операции и формирования новых объектов - задание плоскости.

8. Использование базовых типов для выполнения геометр.операции и формирования новых объектов - использование скалярного произведения, выражения вектора через два других.

9. Однородные координаты. Система координат и фреймы. Замена системы координат.

10. Изменение параметров фрейма. Переход из одного фрейма в другой. Матрица представления изменения фрейма.

11. Плоско-параллельное смещение (сдвиг) объекта, матрица сдвига.

12. Масштабирование объекта и его матрица преобразования.

13. Скос объекта и его матрица. Поворот объекта вокруг начала координат(двумерный случай).

14. Поворот объекта вокруг начала координат(трехмерный случай).

Поворот объекта вокруг произвольной фиксированной точки.

15. Поворот объекта вокруг произвольной оси.