МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
МЕХАНИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра дифференциальных уравнений и системного анализа
Смешивание красок
Курсовая работа
Виланского Арсения Юрьевича
студента 4 курса, специальность 1-31 03 01-06 Математика (анализ и моделирование информационных систем)
Научный руководитель: кандидат физ.-мат. наук, доцент Д.Н.Чергинец
Минск, 2014
Оглавление
Введение 3
Теории зрения 4
Теория трехкомпонентного зрения 4
Цветовые модели 6
XYZ 6
RGB 8
HSV 9
CMYK 11
Смешивание 13
Среднее 14
Сложение по модулю 256 15
Произведение по модулю 256 16
Смещенный вариант мультипликативного смешения цветов 17
Заключение 19
Литература 20
Введение
Каждый день мы пользуемся множеством устройств показывающих нам множество объектов разных цветов. Цвета повсюду, в мониторах, телевизорах, на экранах вокзалов и т.д. Цвет является важным признаком, часто облегчающим распознавание и выделение объекта на изображении. Человек в состоянии различать тысячи различных оттенков цвета, и всего лишь порядка двух десятков серого.
Известно, что видимый свет составляет относительно узкую часть всего диапазона длин волн электромагнитного спектра. Цвет, воспринимаемый человеком и некоторыми другими животными как цвет объекта, определяется, по существу, характером отраженного от объекта света. Хроматический (окрашенный) свет охватывает диапазон электромагнитного спектра приблизительно от 400 нм до 700 нм.
В компьютерных системах цвета представляются в некотором цифровом коде. При обработке изображений часто возникает необходимость смешивать различные цвета. Известно, что электромагнитные волны, вообще говоря, в обычной среде не смешиваются. Т.е для нахождения результата смешивания цветов в цифровом виде мы не можем воспользоваться физическими аспектами теории цвета. За результат смешивания цветов отвечает внутренний механизм организма человека. Он не является полностью изученным, поэтому задача смешивания цвета не имеет единственного и правильного решения. В различных случаях используют разные подходы.
Целью данной работы является обзор имеющихся подходов цифровому представлению цвета и определению результата смешения различных цветов, а также предложить вариант своей модели смешения цветов.
Для этого рассматриваются различные теории зрения и цветовые модели. А также рассмотреть различные подходы к задаче смешения цветов в одной из цветовых моделей и предложить свой подход к её решению.
Теории зрения Теория трехкомпонентного зрения
Трёхкомпонентная теория цветовосприятия первоначально была основана на предположении, согласно которому возможно получить любой оттенок смешиванием трёх «основных» цветов, как это делает художник.
Исходя из исследований спектров поглощения рецепторов сетчатки были выявлены несколько максимумов поглощения в видимой области. На основании этого было выдвинуто предположение о возможном существовании в сетчатке трёх типов колбочек чувствительных к коротковолновой (Short) области спектра – S колбочки, средневолновой (Medium) области спектра – M колбочки и длинноволновой (Long) области спектра – L колбочки. Это области соответственно синего, зелёного и красного диапазонов. Трёхкомпонентной гипотезой цветовосприятия постулировалось, что каждая колбочка может реагировать только на излучения в своей спектральной зоне и выдавать сигналы в мозг, на основании которых, в там формируется ощущение цвета.
Рисунок 1. Нормализованные спектры чувствительности фотопигментов сетчатки к определённым длинам волн
Трехкомпонентная теория света имеет много проблем, и не может до сих пор описать некоторые феномены зрения. На данный момент наиболее хорошо цветное зрение описывается теорией советского учёного С. Ременко «Нелинейная теория зрения»
Однако трехкомпонентная до сих пор остаётся наиболее популярной. На ней основан принцип работы разного вида дисплеев, печатных машин и т.д.