Тема 1.1.2 Цветовые модели и режимы, системы соответствия цветов. Цветовые модели и режимы.
Цветовые модели (color model) используются для математического описания определенных цветовых областей спектра. Большинство компьютерных цветовых моделей основано на использовании трех основных цветов, что соответствует восприятию цвета человеческим глазом. Каждому основному цвету присваивается определенное значение цифрового кода, после чего все остальные цвета определяются как комбинации основных цветов.
Цветовые модели удобны при использовании в компьютерных программах для однозначного определения выводимого цвета.
Типы цветовых моделей
По принципу действия цветовые модели условно разбивают на классы:
• аддитивные (RGB), основанные на сложении цветов;
• субтрактивные (CMY, CMYK), основу которых составляет операция вычитания цветов (субтрактивный синтез);
• перцепционные (HSB, HLS, Lab, YCC), базирующиеся на восприятии.
В цветовых моделях для описания цвета используется трехмерная система координат. Она образует цветовое пространство, в котором цвет можно представить в виде точки с тремя координатами.
Законы Г. Грассмана:
1. Трехмерность природы цвета. Глаз реагирует на три различные цветовые составляющие. Примеры:
• красный, зеленый и синий цвета;
• цветовой тон (доминирующая длина волны), насыщенность (чистота) и яркость (светлость).
2. Четыре цвета всегда линейно зависимы, то есть: сС = rR +gG + bВ, где c, r, g, b − весовые коэффициенты для каждой из составляющих цвета. Для смеси двух цветов (сС)1 и (сС)2 имеет место равенство: (сС)1 + (сС)2 = (rR)1 + (gG)1 + (bВ)1 + (rR)2 + (gG)2 + (bВ)2, которое свидетельствует о том, что цвет смеси излучений С зависит только от их цвета, но не от спектрального состава.
Следствие: если цвет С1 равен цвету С, и цвет С2 тоже равен цвету С, то следует, что цвет С1 равен цвету С2 независимо от структуры спектров энергии цветов С, С1 и С2.
3. Цветовое пространство непрерывно. Если в смеси трех цветов один непрерывно изменяется, а другие остаются постоянными, то цвет смеси будет меняться непрерывно.
Аддитивные цветовые модели
Аддитивный цвет получается путем соединения лучей света разных цветов. В основе получения аддитивного цвета лежат законы Грассмана, так как большинство цветов видимого спектра могут быть получены путем смешивания трех основных цветовых компонент (первичные цвета − красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) или RGB (рис. 2.2)).
Базовыми цветами называют цвета, с помощью которых можно получить практически весь спектр видимых цветов.
Цветовая модель RGB используется для цветовоспроизведения, например воспроизведения цвета на экранах телевизоров и компьютеров, также аддитивные цвета нашли широкое применение в системах освещения, сканерах и цифровых аппаратах.
Математически цветовую модель RGB удобнее всего представлять в виде куба (рис. 2.3). В этом случае каждая его пространственная точка однозначно определяется значениями координат X, Y и Z.
При использовании этой модели любой цвет может быть представлен в цветовом пространстве с помощью вектора, описываемого уравнением: сС = rR + gG + bВ.
Рис. 2.3. Цветовая модель RGB
Уравнение идентично уравнению свободного вектора в пространстве, рассматриваемому в векторной алгебре. При этом направление вектора характеризует цветность, а его модуль выражает яркость.
Несмотря на то, что цветовая модель RGB достаточно проста и наглядна, при ее практическом применении возникают две серьезные проблемы: