11. Особенности монохромных моделей?

Рассмотрим цветовую модель, в которой цвет задается одним числом, но уже для ограниченного диапазона цветов (оттенков).

На практике часто используются черно-белые (серые) полутоновые изображения. Серые цвета в модели RGB описываются одинаковыми значениями компонентов, то есть r_i = g_i = b_i. Таким образом, для серых изображений нет необходимости использовать тройки чисел – достаточно и одного числа. Это позволяет упростить цветовую модель. Каждая градация определяется яркостью Y. Значение Y = 0 соответствует черному цвету, максимальное значение Y – белому.

В качестве примера рассмотрим преобразование цветных изображений, представленных в системе RGB, в градации серого (подобно тому, как показываются цветные фильмы на черно-белом экране телевизора). Для этого можно воспользоваться соотношением

где коэффициенты при R, G и В учитывают различную чувствительность зрения к соответствующим цветам и, кроме того, их сумма равна единице. Очевидно, что обратное преобразование R = Y, G = Y, B = Y не даст никаких других цветов, кроме градаций серого.

Разнообразие моделей обусловлено различными областями их использования. Каждая из цветовых моделей была разработана для эффективного выполнения отдельных операций: ввода изображений, визуализации на экране, печати на бумаге, обработки изображений, сохранения в файлах, колориметрических расчетов и измерений. Преобразование одной модели в другую может привести к искажению цветов изображения.

Для того чтобы компьютер имел возможность работать с цветными изображениями, необходимо представлять цвета в виде чисел– кодировать цвет. Способ кодирования зависит от цветовой модели и формата числовых данных в компьютере.

12. Компонентное кодирование цветов. Палитра?

Для модели RGB каждая из компонент может представляться числами, ограниченными некоторым диапазоном – например, дробными числами от 0 до 1 либо целыми числами от 0 до некоторого максимального значения. В настоящее время достаточно распространенным является формат True Color, в котором каждая компонента представлена в виде байта, что дает 256 градаций для каждой компоненты (0 – 255). Количество цветов при этом составляет 256 х 256 х 256 = 16.7 млн (2²⁴).

Такой способ кодирования цветов можно назвать компонентным. В компьютере коды изображений True Color представляются в виде троек байтов, либо упаковываются в длинное целое (четырехбайтное) – 32 бита (так, не пример, сделано в API Windows):

При работе с изображениями в системах компьютерной графики часто приходится искать компромисс между качеством изображения (требуется как можно больше цветов) и ресурсами, необходимыми для хранения и воспроизведения изображения, исчисляемыми, например, объемом памяти (надо уменьшать количество бит на пиксел).

Кроме того, некоторое изображение само по себе может использовать ограниченное количество цветов. Например, для черчения может быть достаточно двух цветов, для человеческого лица важны оттенки розового, желтого, пурпурного, красного, зеленого; а для неба – оттенки голубого и серого. В этих случаях использование полноцветного кодирования цвета является избыточным.

При ограничении количества цветов используют палитру, представляющую набор цветов, важных для данного изображения. Палитру можно воспринимать как таблицу цветов. Палитра устанавливает взаимосвязь между кодом цвета и его компонентами в выбранной цветовой модели.

В качестве примера дадим стандартную палитру дисплейных 16-цветных видеорежимов EGA, VGA (табл. 1.).

Таблица 1.3

Код цвета	R	G	В	Название цвета
0	0	0	0	Черный
1	128	0	0	Темно-красный
2	0	128	0	Зеленый
3	128	128	0	Коричнево-зеленый
4	0	0	128	Темно-синий
5	128	0	128	Темно-пурпурный
6	0	128	128	Сине-зеленый
7	128	128	128	Серый 50%
8	192	192	192	Серый 25%
9	255	0	0	Красный
10	0	255	0	Ярко-зеленый
11	255	255	0	Желтый
12	0	0	255	Синий
13	255	0	255	Пурпурный
14	0	255	255	Голубой
15	255	255	255	Белый

Недостатком такой палитры можно считать отсутствие одного из важных цветов – оранжевого. Существуют также иные стандартные палитры, например, 256-цветная для VGA. Компьютерные видеосистемы обычно предоставляют возможность программисту установить собственную палитру.

Каждый цвет изображения, использующего палитру, кодируется индексом, который будет определять номер строки в таблице палитры. Поэтому такой способ кодирования цвета называют индексным.