2. Физические аспекты восприятия

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ, спектр) человеческого зрения схематично представлена на графике ниже. Амплитуда волны определяет яркость света.

У человека существует три типа колбочек, реагирующих на различную частоту:

• Колбочки S-типа (short) чувствительны в фиолетово-синей части спектра,

• Колбочки M-типа (medium) — в зелено-желтой,

• Колбочки L-типа (long) — в жёлто-красной.

Наличие этих трех видов колбочек (и палочек, чувствительных в изумрудно-зелёной части спектра) даёт человеку цветное зрение:

Колориметрия — наука о цвете и измерении цвета, возникшая в XIX веке. Позволяет численно выражать цвета с учётом яркости и оттенка.

Свет — электромагнитное излучение оптического диапазона.

Цвет — качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. О как.

Оттенок — преобладание определенной комбинации волн.

3. Основные цветовые модели

• RGB (red, green, blue) — стандартная цветовая модель. Покрывает не все цвета, видимые человеком (для этого пришлось бы делать отрицательную компоненту). Используется в устройствах отражающего типа: кинескопах, мониторах, цифровых фотоаппаратах. Является аддитивной, поскольку она “подсвечивает” чёрный цвет. Цвета получаются путём добавления к черному. Например, если цвет экрана, освещённого одним прожектором, обозначается в RGB как (r1, g1, b1), а цвет того же экрана, освещенного другим прожектором, — (r2, g2, b2), то при освещении двумя прожекторами экран будет иметь цвет (r1+r2, g1+g2, b1+b2).

  • Недостатки:

    • получаемый цвет зависит от устройства (device dependent).

  • Примеры:

    • R,G,B = 0 — чёрный

    • R,G,B = max — белый

    • R=G=B — оттенки серого

• CMY (cyan, magenta, yellow — голубой, пурпурный, жёлтый). Появилась в типографской печати. Используется в устройствах поглощающего типа. Является субтрактивной, поскольку она “затемняет” белый цвет. В CMY-модели описываются цвета на белом носителе, т. е. краситель, нанесенный на белую бумагу, вычитает часть спектра из падающего белого света. Например, на поверхность бумаги нанесли голубой (Cyan) краситель. Теперь красный свет, падающий на бумагу, полностью поглощается. Таким образом, голубой носитель вычитает красный свет из падающего белого. Модель показывает, сколько краски необходимо использовать для получения необходимого оттенка;

  • Взаимосвязь с RGB:

    • R = max – C

    • G = max – M

    • B = max – Y

  • Недостатки:

    • получаемый цвет зависит от устройства (device dependent).

    • высокие требования к точности печати (все краски должны попасть строго в одну точку)

    • зависимость цвета от температуры, влажности, типа бумаги

    • большой расход краски при печати чёрным цветом (бумага мокнет)

    • часть цветов являются критичными (человек хорошо различает оттенки серого)

  • Примеры:

    • C,M,Y = 0 — белый.

    • C,M,Y = max — чёрный (теоретически)

    • C=M=Y — оттенки серого

• CMYK (cyan, magenta, yellow, key). Отличается от CMY наличием специального канала, который можно использовать для чёрного цвета. Существуют различные алгоритмы вычисления компоненты K, однако всегда выполняются два условия:

  • K 0

  • K min(C, M, Y)

• HSB / HSL (hue, saturation, brightness/lightness — тон, насыщенность, яркость/светлота). Процесс добавления белого цвета к заданному можно представить как уменьшение насыщенности S, а процесс добавления чёрного цвета — как уменьшение яркости V. Основанию шестигранного конуса соответствует проекция RGB-куба вдоль его главной диагонали.

  • Трёхмерная проекция:

    • HSL:

• HSB:

• Достоинства:

  • независимость от устройства вывода

  • простота определения цвета человеком^{[источник?]}

• Недостатки:

  • неравномерное распределение шкалы brightness:

• Примеры для HSL:

  • L = 0 — чёрный цвет

  • L = 0.5 — цвет максимальной насыщенности

  • L = 1 — белый цвет

• Lab (lightness, a, b). Первая компонента определяет яркость, вторая и третья — цвет (от зелёного до пурпурного и от синего до жёлтого соответственно).

  • Достоинства:

    • яркость отделена от цвета

    • линейное изменение параметров с точки зрения человеческого восприятия

    • имеет полный цветовой охват

  • Недостатки

    • сложность вычисления модели