15.2. Цветовые модели
RGB цвета используются в телевидении и выводе изображений на экран монитора. Эти три цвета дают возможность воспроизвести большинство цветов, которые вы можете видеть. Большинство, но не все. Цвета, производимые монитором, не являются абсолютно чистыми, поэтому и все производимые ими оттенки не могут быть воспроизведены с точностью.
Рис. 15.5
Более того, яркостный диапазон мониторов сильно ограничен. Человеческий глаз в состоянии различать гораздо больше градаций яркости. Максимальная яркость монитора едва ли соответствует и половине максимальной яркости, которую наш глаз способен различить. Это часто может привести к сложностям при отображении сцен из реального мира, которые содержат широкие вариации яркости. Например, фотография пейзажа с фрагментом неба и участками земли находящимися в полной тени.
При моделировании света на компьютере все три цвета обрабатываются отдельно, за исключением каких-либо нестандартных ситуаций, когда цвета не влияют друг на друга. Иногда полноцветные изображения получают путем последовательного просчета красного, зеленого и синего изображений и их дальнейшим комбинированием.
Рис. 15.6
Обычно компьютеры оперируют со светом в виде величин, определяющих количество содержащихся в нем красного, зеленого и синего цветов. Например, белый - это равное количество всех трех, Желтый - равное количество красного и зеленого и полное отсутствие синего. Все цветовые оттенки можно визуально представить в виде куба, где по осям координат будут отложены соответствующие величины трех исходных цветов. Это и есть трехцветная световая модель (RGB Model).
Системы смешивания основных цветов
Аддитивная — красный зеленый синий (RGB)
Субтрактивная — голубой (cyan, точнее сине-зеленый),
пурпурный (magenta), желтый (yellow)
Рис. 15.7
Цвета одной системы являются дополнением к другой. Дополнительный цвет — это разность белого и данного цвета (Г=Б-К, П=Б-З, Ж=Б-С).
Аддитивная цветовая система удобна для светящихся поверхностей (экраны ЭЛТ, цветовые лампы). Субтрактивная цветовая система используется для отражающих поверхностей (цветные печатные устройства, типографские краски, несветящиеся экраны).
Уравнение монохроматического цвета:
С=rR+gG+bB,
где C — цвет,
R, G, B — 3 потока света,
r, g, b — относительные количества потоков света (от 0 до 1).
Соотношение между двумя цветовыми системами можно выразить математически:
Цветовые пространства RGB и CMY 3-хмерны и условно их можно изобразить в виде куба;
Рис. 15.8
Началом координат в цветном кубе RGB является черный цвет, а в CMY — белый. Ахроматические, т.е. серые цвета, в обеих моделях расположены по диагонали от Б до Ч.
Модели RGB и CMY аппаратно-ориентированы. Модель HVS ориентирована на пользователя. В основе лежат интуитивно принятые художниками понятия разбела, оттенка, тона.
Цветовая модель hsv
Смит предложил построить модель субъективного восприятия в виде объемного тела HVS
(Н — цветовой тон (Hue)
S — насыщенность (Saturation)
V — светлота (Value))
Если цветной куб RGB спроецировать на плоскость вдоль диагонали Б-Ч, получается шестиугольник с основными и дополнительными цветами в вершинах. Интенсивность возрастает от 0 в вершине до 1 на верхней грани. Насыщенность определяется расстоянием от оси, а тон — углом (0 — 360), отсчитываемым от красного цвета. Насыщенность меняется от 0 на оси до 1 на границе шестиугольника.
Рис. 15.9
Насыщенность зависит от цветового охвата (расстояние от оси до границы). При S=1 цвета полностью насыщены. Ненулевая линейная комбинация трех основных цветов не может быть полностью насыщена. Если S=0, Н неопределен, т.е. лежит на центральной оси и является ахроматическим (серым)
чистые цвета у художников: V=1, S=1
разбелы — цвета с увеличенным содержанием белого, т.е. с меньшим S (лежат на плоскости шестиугольника)
оттенки — цвета с уменьшенным V (ребра от вершины)
тон — цвета с уменьшенным S и с уменьшенным V.