11.2. Цвет
Одной из основных характеристик изображения является Цвет.
Цвет – это восприятие нашим зрением светового излучения. Светом и цветом исследователи занимались давно. Одним из первых выдающихся достижений в этой области являются опыты Исаака Ньютона в 1666 г. по разложению белого света на составляющие. Суть опытов Ньютона заключалась в следующем. Белый луч света направлялся на стеклянную трехгранную призму. Пройдя сквозь призму, луч преломлялся и на экране давал цветную полосу – спектр, в котором присутствовали все цвета радуги. Ньютон разбил спектр на семь участков: Красный – оранжевый – желтый – зеленый – голубой – синий – фиолетовый.
И обратно, при направлении спектра через другую призму удалось получить снова белый свет. Таким образом, белый свет можно представить смесью всех цветов радуги.
В настоящее время для характеристики цвета используются следующие атрибуты:
Цветовой тон. Определяется преобладающей длиной волны. Позволяет отличить один цвет от другого (зеленый от красного и т. д.)
Яркость. Определяется энергией, интенсивностью светового излучения. Выражает количество воспринимаемого света и может быть выражена долей присутствия черного цвета.
Насыщенность или чистота тона. Выражается долей присутствия белого света.
Указанные три атрибута позволяют описать все цвета и оттенки.
Для того чтобы компьютер имел возможность работать с цветными изображениями, необходимо представлять цвета в виде чисел – кодировать цвет.
Способ кодирования зависит от цветовой модели и формата числовых данных в компьютере.
В зависимости от ресурсов, изображения классифицируются следующим образом:
Двухцветные (бинарные) – 1 бит на пиксел. Среди двухцветных чаще всего встречаются черно-белые изображения.
Полутоновые – градации серого или иного цвета – 1 байт на пиксел. Всего 256 градаций.
Цветные изображения – 2 и выше бит на пиксел.
Глубина цвета 16 бит на пиксел (65 536 цветов) получила название Height Color .
Глубина цвета 24 бит на пиксел (16,7 млн. цветов) получила название True Color .
В компьютерных графических системах используют и большую глубину цвета – 32, 48 и более бит на пиксел.
Согласно психофизиологическим исследованиям глаз человека способен различать 350 000 цветов.
Наука, которая изучает цвет и его измерения, называется Колориметрией.
Одним из основных законов колориметрии является закон смешивания цветов, который в наиболее полном виде был сформулирован в 1853 г. Германом Грассманом.
Цвет – трехмерен – для его описания необходимы три компоненты, а это значит, что можно составить неограниченное число совокупностей из трех цветов. Смысл сказанного состоит в следующем: один и тот же цвет можно получить смешиванием трех разных компонент из состава цветов радуги.
Этот принцип, так или иначе, положен в основу всех цветовых моделей - или суммированием компонент или их вычитанием.
11.2.1. Аддитивная цветовая модель rgb
Эта модель используется для описания цветов, которые получаются с помощью устройств, основанных на принципе излучения. В качестве основных цветов выбран красный ( Red ), зеленый ( Green ) и синий (Blue ). Другие цвета и оттенки получаются смешиванием указанных трех в различных пропорциях.
Вкратце история RGB такова. Томас Юнг (1773 – 1829) взял три фонаря с красным, зеленым и голубым светофильтрами. Направив на белый экран свет этих трех источников, ученый получил следующее изображение.
Рис. 11.3
Важным параметром для системы RGB является цвет, получаемый смешиванием трех компонент в равных количествах – это белый цвет. Однако для получения белого цвета, яркости соответствующих источников не должны быть равны друг другу, а находиться в следующей пропорции.
LR : LG : LB = 1 : 4.5907 : 0.0601
Для модели RGB каждая из компонент может представляться числами. В настоящее время достаточно распространенным является формат True Color , в котором каждая компонента представлена 1 байтом, что дает 256 градаций (от 0 до 255), тогда количество цветов составляет 256 х 256 х 256 = 16.7 млн.
При работе с изображениями в системах компьютерной графики часто приходиться искать компромисс между качеством изображения и ресурсами (памятью). В таких случаях применяют стандартную палитру дисплейных 16 цветных режимов (табл. 11.1).
Таблица 11.1
|
Код цвета |
R |
G |
B |
Название цвета |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Черный |
|
1 |
128 |
0 |
0 |
Темно-красный |
|
2 |
0 |
128 |
0 |
Зеленый |
|
3 |
128 |
128 |
0 |
Коричнево-зеленый |
|
4 |
0 |
0 |
128 |
Темно-синий |
|
5 |
128 |
0 |
128 |
Темно-пурпурный |
|
6 |
0 |
128 |
128 |
Сине-зеленый |
|
7 |
128 |
128 |
128 |
Серый 50% |
|
8 |
192 |
192 |
192 |
Серый 25% |
|
9 |
255 |
0 |
0 |
Красный |
|
10 |
0 |
255 |
0 |
Ярко-зеленый |
|
11 |
255 |
255 |
0 |
Желтый |
|
12 |
0 |
0 |
255 |
Синий |
|
13 |
255 |
0 |
255 |
Пурпурный |
|
14 |
0 |
255 |
255 |
Голубой |
|
15 |
255 |
255 |
255 |
Белый |
Недостатком такой палитры можно считать отсутствие одного из важных цветов – оранжевого.
Результаты сложения цветов цветовой модели RGB продемонстрированы в авторской программе «Цветовая модель RGB».
Кроме рассмотренной RGB существуют также другие цветовые модели:
CMY, CMYK, HSB, HSV, HLS, YIO, LAB.