15.2. Цветовые модели

В основе получения цветного изображения на компьютере используются три цвета –красный, зеленый и синий. Эти три цвета дают возможность воспроизвести большинство цветов. 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).

Рис. 15.5 RGB-модель

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.

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). Отражающие же устройства используют другую модель – CMY (рис. 15.6).

Рис. 15.6 CMY-модель

Системы смешивания основных цветов

Существуют 2 системы смешивания цветов:

аддитивная — красный (red), зеленый (green), синий (blu), (RGB), (рис. 15.7)

субтрактивная — голубой (cyan), пурпурный (magenta), желтый (yellow), (CMY)

Рис. 15.7 Аддитивная и субтрактивная системы смешивания

Цвета одной системы являются дополнением к другой. Дополнительный цвет — это разность белого и данного цвета. Так, голубой получается вычитанием красного из белого, пурпурный – зеленого из белого, желтый – синего из белого.

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).

Модели RGB и CMY являются аппаратно-ориентированными. Существуют и другие модели, ориентированные на пользователя, в основе которых лежат интуитивно понятные художникам понятия разбела, оттенка, тона.

Цветовая модель hsv

Была предложена модель субъективного восприятия в виде объемного тела HVS, где:

Н — цветовой тон (Hue),

S — насыщенность (Saturation),

V — светлота (Value).

Если цветной куб RGB спроецировать на плоскость вдоль диагонали от белого к черному, 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).

Рис. 15.9 Цветовая модель HSV

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, цветовой тон неопределен, т.е. лежит на центральной оси и является ахроматическим (серым). Чистые цвета у художников имеют насыщенность и светлоту, равными единице. Разбелы — это цвета с увеличенным содержанием белого, то есть с меньшей насыщенностью. Они лежат на плоскости шестиугольника. Оттенки, цвета с уменьшенной светлотой, образуют ребра от вершины. Тон — это цвета с уменьшенной насыщенностью и с уменьшенной светлотой.