2. Модели ориентированные на человека

Цветовые модели, ориентированные на человека, предназначены для специалистов, занимающихся художественным творчеством. Наиболее распространенными моделями такого типа являются: TLS, HSV, HLS, HSL.

В основе цветовых пространств данных моделей лежит художественная оценка цветовых характеристик – цветовой тон, насыщенность цвета и его яркость. С математической точки зрения эти модели отличаются формой цветового пространства (цилиндр, конус, двойной конус, сфера).

TLS-модель предложена Манзелом – одним из основоположников построения цветовых моделей. Координатами данного цветового пространства являются:

Tone – цветовой тон; Lightness – светлота; Saturation – насыщенность.

Пространство Манзела представляет собой подпространство евклидова пространства, ограниченное цилиндром.

HSV-модель В качестве координат выступают:

Hue – цвет; Saturation – насыщенность; Value –яркость.

Диапазон значений координат: S ∈ [0,1]; V ∈ [0,1]; H ∈ [0,360°].

Дополнительные цвета расположены друг против друга с разностью в 180°.

HLS-модель, ориентирована на аппаратную реализацию в продуктах фирмы Teletronix. Модель отличается от предыдущей тем, что ее пространство ограничено двойным конусом. Координатами данного цветового пространства являются:

Hue – цвет; Lightness – светлота; Saturation – насыщенность.

Другое отличительной особенностью HLS-модели является то, что максимальная насыщенность цветов достигается при L = 0.5.

Диапазон значений координат: S∈[0,1]; L∈[0,1]; H∈[0,360°].

HSL-модель

Данная модель появилась несколько позднее и учитывала недостатки двух предыдущих моделей. Координатами данного цветового пространства являются:

Hue – цвет; Saturation – насыщенность; Lightness – светлота.

От предыдущей модели, модель HSL отличается формой пространства, которое ограничено сферой. Чистые цвета видимого спектра располагаются на экваторе сферы. Меридиан (координата Н) определяет цветовой тон, а параллели – светлоту.

В последнее время система HSL стала вытеснять системы HSV и HLS. Разновидностью данной системы является модель HSB, где B - Brightness - яркость. Понятие светлоты относится к отражающим объектам, а яркость – к излучающим. Поэтому модель HSB применяется для оценки цветовых характеристик источников света и излучающих устройств отображения.

25. Цветовые форматы и стандарты мко

Цветовой формат – это способ представления цветов, используемый при обработке, хранении, передаче и отображении графической информации. Различают три вида цветовых форматов:

1-табличный; 2-библиотечный; 3-пространственный. Каждый из этих форматов имеет свою сферу применения.

1. Табличный формат - Основой табличного формата является введение ограничения на количество цветов, используемых в изображении. При описании графической информации в данном формате, вместе с графическим образом растровых данных указывается таблица цветов или палитра (Color Map, Color Index или Palette). Каждый элемент данной таблицы определяет цвет в формате RGB. Данные растра представляют собой ссылки на элементы таблицы. Использование табличных, или индексированных цветов, позволяет существенно уменьшить объем потока растровых графических данных. По количеству цветов различают палитры следующих видов:

1. монохромная: 1 бит/пиксель, или 1 bpp (bit per pixel);

2. четырехцветная: 2 bpp; 16-цветная: 4 bpp;

3. ахроматическая, или палитра в градациях серого цвета (grayscale): 8 bpp (256 цветов);

4. цветная (8 bpp – 256 цветов).

На практике в цветовых таблицах больше 256 цветов не используется, так как при значении счетчика цветов более 255 для его хранения требуется уже не менее двух байт и вопрос о минимизации объема графических данных снимается.

2. Библиотечные форматы - Данная группа форматов построена на основе принципа соответствия цветов, базирующегося на использовании методов каталогизации и нумерации цветов. Библиотечные форматы предполагают наличие специализированных каталогов цветов. Эти каталоги должны поддерживаться производителями красящих расходных материалов. Наибольшей известностью пользуются каталоги PANTONE и TRUEMACH. Среди библиотечных цветов различают стандартные, или плашечные, цвета, которым соответствуют краски, а также составные, или полиграфические, цвета, которые образуются путем смешивания стандартных цветов в определенных пропорциях. В библиотечных форматах цвет идентифицируется номером в одном из каталогов цветов.

3. Пространственные цветовые модели - Цветовые форматы данного класса базируются на геометрических моделях систем цветов, поэтому называются цветовыми моделями. В качестве геометрической модели используется трехмерное пространство (согласно первому закону Грассмана - зрительная система человека воспринимает цвет, как трехмерный объект.). При этом, каждая ось системы координат такого пространства определяет цветность (яркость) по одному из базовых для данной системы цветовых показателей. В современных более сложных профессиональных системах, моделирующих высокоточные (полиграфические) цвета, используется от 4 до 8 базовых цветов, что соответствует пространствам более высокой размерности (до 8-мерного цветового пространства).

Существует множество пространственных цветовых моделей, которые можно разделить на три группы: аппаратно-ориентированные модели; художественные модели, или модели, ориентированные на человека; абстрактные модели.

Абстрактные цветовые модели (стандарты МКО)

Рассмотренные выше группы пространственных цветовых моделей напрямую связаны либо с характеристиками аппаратных средств, либо с физиологическими или психологическими особенностями восприятия цвета человеком. Среди абстрактных моделей, разработанных Международным Комитетом по Освещению (МКО, или CIE - Commision International de l’Eclairage), в настоящее время используются модели CIE XYZ, CIE L*a*b*, CIE L*u*v*, CIE L*с*h*.

С целью устранения зависимости цветовых характеристик от субъективных факторов, международный комитет в конце 20-х годов начал работу по созданию абстрактной цветовой модели, позволяющей объективно оценить цветовые характеристики источников света и отражающих объектов. Первый стандарт на абстрактное цветовое пространство был принят в 1931-м году и носит название CIE XYZ 1931.

Определение цвета в этой системе не связано с цветами, воспринимаемыми человеком, или с цветами, воспроизводимыми аппаратными средствами.

Пусть X, Y и Z – веса основных цветов CIE. Однако на практике удобней использовать относительные показатели цветности:

Легко заметить, что x + y + z = 1. Поэтому на практике используются только два относительных показателя - x и y ( z = 1 - x – y ). Для однозначного определения положения в трехмерном цветовом пространстве дополнительно используется координата Y. цветовой график МКО (рис.2) -

который представляет собой проекцию пространства (x, y, Y) при Y = const. На границе области располагаются спектрально чистые (хроматические) цвета, а внутри – все видимые цвета. При этом все цвета, имеющие одинаковую цветность (x, y), но различную яркость, отображаются в одну точку графика МКО.

Не все цвета представимы в RGB - пространстве. Внутри области МКО лежит кривая, соответствующая цветам абсолютно черного тела, на которой находятся стандартные точки МКО (точки A, B, C, D, E на рис.2). Стандартные точки соответствуют следующим величинам:

1) точка А (0.448;0,408) – цвет газонаполненной лампы накаливания с вольфрамовой нитью при 2850⁰К;

2) точка В (0.349;0,352) – солнечный свет в полдень (4800⁰К);

3) точка С (0.310;0,316) – полуденный свет при сплошной облачности (6500⁰К);

4) точка D (0.313;0,329) – опорный цвет телевизионных систем (6500⁰К);

5) точка E (0.333;0,333) – точка равных энергий (5700⁰К) в которой значения координат равны (x = y = z = 1/3 ).

Используя график МКО можно определять цвет дополнительный к заданному и доминирующий цвет светового потока. Для определения доминирующего цвета (доминирующей длины волны) следует соединить прямой линией точку заданного цвета и опорного белого, а затем продолжить до пересечения с границей области МКО. Чтобы определить дополнительный цвет, необходимо провести прямую через точки заданного цвета и точку опорного белого цвета и продолжить ее до пересечения с противоположной границей области. Недостатком модели CIE XYZ является то, что цветовое пространство этой модели является неоднородным, что затрудняет операции с цветами (величина разности двух цветов зависит от положения точек в пространстве). Для устранения этого и некоторых других недостатков старой системы в 1976 году был разработан новый стандарт:

CIE L*a*b*. Координатами в данном цветовом пространстве являются: L* – светлота; а* – цвета от зеленого до красного; b* – цвета от синего до желтого. Пространство CIE L*a*b* ограничено сферой (рис.4):

П араметры пространства рассчитаны на среднего стандартного наблюдателя. Определенной разнице координат двух точек в этом пространстве (двух цветов) можно поставить в соответствие среднеквадратичное отклонение.

Данная система цветовых координат широко используется в допечатной подготовке цветных оттисков, т. к. позволяет выполнять коррекцию цвета, не изменяя соотношения цветов.

56