7

Л екция №6

Цвет в компьютерной графике Природа цвета

Мы видим предметы потому, что они излучают или отражают свет.

Свет – это электромагнитное излучение. Понятие цвета формируется человеческим мозгом. Цвет характеризует действие излучения на глаз человека. Лучи света, попадая на сетчатку глаза, производят ощущение цвета.

Излучаемый свет - это свет, выходящий из источника, например, Солнца, лампочки или экрана монитора.

Отраженный свет - это свет, «отскочивший» от поверхности объекта. Именно его мы видим, когда смотрим на какой-либо предмет, не являющийся источником света.

Излучаемый свет, идущий непосредственно от источника к глазу, сохраняет в себе все цвета, из которых он создан. Но этот свет может измениться при отражении от объекта (рис.1). (Например, поверхность может быть диффузной).

Рис. 1. Излучение, отражение и поглощение света

При использовании цвета в компьютерной графике, необходимо учитывать физическую природу цвета и физиологические основы его восприятия.

Зрительная система человека воспринимает цвет посредством чувствительных рецепторов, расположенных на глазном дне – колбочек и палочек.

Колбочки – это фоторецепторы сетчатки глаза человека, обеспечивают дневное цветовое зрение. Обладают высокой скоростью реакции, но малой световой чувствительностью. Колбочки человека имеют три вида, каждый из которых воспринимает цветовую энергию в одном из диапазонов – красном, зеленом или синем.

Палочки - это фоторецепторы сетчатки глаза, отвечающие за сумеречное зрение. Палочки реагируют на интенсивность света. Палочки на периферии сетчатки численно преобладают над колбочками, в то время, как на остальных участках численно преобладают колбочки. Поэтому глаз человека ориентирован на дневное зрение.

Кстати. Каждый из трёх видов колбочек имеет свой тип цветочувствительного пигмента белкового происхождения. Один тип пигмента чувствителен к красному цвету с максимумом 552—557 нм, другой — к зелёному (максимум около 530 нм), третий — к синему (426 нм). Люди с нормальным цветным зрением имеют в колбочках все три пигмента (красный, зелёный и синий) в необходимом количестве. Их называют трихроматами. Проблемы с цветовосприятием появляются например тогда, когда один или более из пигментов полностью отсутствуют. Дихроматы – люди, у которых отсутствует или является нерабочим один их трех типов колбочек. Пронатопы не отличают красный цвет, Дейтеранопы не отличают зеленый цвет, Тританопы не отличают синий цвет. Очень редко встречаются случаи полного отсутствия цветового црения.

Восприятие световой энергии зрительной системой человека описывается функцией спектральной чувствительности глаза (рис. 2). По оси ординат откладывается относительная спектральная чувствительности глаза.

Рис. 2

Из представленного рисунка видно, что при дневном свете чувствительность глаза максимальна при длине волны порядка 550 нм, а на краях видимого диапазона спектра она резко падает. Глаз человека воспринимает длины волн в диапазоне 400 - 500 нм., как синий цвет, в диапазоне 500 - 600 нм., как зеленый цвет и в диапазоне 600 - 700 нм., как красный цвет. В компьютерной графике эти цвета называются тремя первичными цветами. Для их обозначения используется аббревиатура RGB. Наименьшее воздействие на зрительную систему оказывает синий цвет, а наибольшее приходится на желто-зеленую область (редактор языка программирования C или Паскаль не зря имеет специфическое цветовое оформление).

Цвет формируется источником света и отражающей поверхностью. Источник света может быть цветным или ахроматическим. Ахроматический источник света содержит все видимые длины волн в равном количестве, и его цвет видим как белый, серый или черный. Белыми выглядят объекты, ахроматически отражающие более 80% света белого источника, а черными - менее 3%. Промежуточные значения дают различные оттенки серого. Если воспринимаемый свет содержит длины волн в произвольных неравных количествах, то он называется хроматическим.

Так как цвет может получиться в процессе излучения и в про­цессе отражения, то существуют два противоположных метода его описания: системы аддитивных (RGB – red, green, blue) и субтрактивных (CMY – cyan, magenta, yellow) цветов.