Глава 15. Цвет в компьютерной графике
При получении реалистичного изображения трехмерного объекта учитывается не только свет, но и цвет самого объекта. Цвет имеет психофизиологическую и психофизическую природу. Про особенности восприятия инфрмации глазом человека уже говорилось ранее. Цвет предмета зависит не только от самого предмета, но также и от источника света, освещающего предмет.
Зрительная система человека воспринимает электромагнитную энергию с длинами волн от 400 до 700 нм как видимый свет.
15.1. Ахроматический и хроматический цвета
Источник или объект являются ахроматическим, если наблюдаемый свет содержит все видимые длины волн в примерно равных количествах (рис.15.1, а). Ахроматический источник кажется белым, а свет от него — белым, черным или серым. Белыми выглядят объекты, ахроматически отражающие более 80 % света белого источника, а черными — менее 3 %. Промежуточные значения дают различные оттенки серого цвета. Ахроматический свет характеризуется интенсивностью (яркостью).
Свет называется хроматический, если он содержит длины волн в произвольных неравных количествах. Если длины волн сконцентрированы у левого края видимого спектра, то свет кажется красным, если у правого — то синим. Между ними располагаются другие цвета спектра (рис.15.1, б).
а б
Рис. 15.1 Ахроматический и хроматический цвета
Но сама по себе электромагнитная энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Ощущение цвета возникает в результате преобразования физических явлений в глазу или мозге человека. Объект кажется цветным, если он отражает или пропускает свет лишь в узком диапазоне длин волн и поглощает все остальные.
Цвет характеризуется тремя параметрами. Существуют две системы характеристик цвета – психофизиологическая и физическая. Первая подходит к определению цвета с точки зрения восприятия его человеком, вторая – на базе физических законов.
Психофизиологическое представление света определяется следующими параметрами:
цветовой тон;
насыщенность;
светлота.
Цветовой тон позволяет различать цвета, то есть человек может отличать красный цвет от зеленого.
Насыщенность определяет степень ослабления (разбавления) данного цвета белым цветом и позволяет различать розовый цвет от красного, голубой от синего. У чистого цвета насыщенность 100 % и уменьшается по мере добавления белого. Насыщенность ахроматического цвета 0 %.
Светлота — это интенсивность, которая не зависит от цветового тона и насыщенности. Ноль определяет черный цвет, более высокие значения характеризуют более яркие значения.
Физические определяющие цвета:
доминирующая длина волны
чистота
яркость.
Доминирующая длина волны определяет монохроматический цвет. Так, например, при длине волны () 520 нм (рис. 15.1, б) получается зеленый цвет.
Чистота характеризует насыщенность цвета и определяется соотношением количеств энергии чистого цвета Е2 и белого Е1 (рис.15.2). Если Е1 стремится к 0, то чистота — к 100 %, если Е1 стремится к Е2, то свет — к белому и чистота — к 0.
Рис. 15.2 Определение чистоты света
Яркость пропорциональна энергии света и рассматривается как интенсивность на единицу площади. Для ахроматического света яркость есть интенсивность.
Существует много систем определения цвета. Так, художники используют другие характеристики цвета, учитывающие их опыт работы с красками:
разбелы
оттенки
тона.