49851 (Цвет и графика на ЭВМ), страница 3

Многие приятные для глаза цвета, которые видны на мониторе, не могут быть воспроизведены красками на оттиске.

Следует отметить, что при преобразовании цифрового изображения из модели RGB в CMYK отмечается сдвиг цвета к голубому. Точное значение сдвига зависит от используемых при печатании триад красок и типа бумаги, а также от технологии печати (листовая, рулонная, по сухому или по сырому, если речь идет об офсетной печати).

Таким образом, несмотря на то, что модели RGB и CMYK связаны друг с другом, однако их взаимные переходы (конвертирование) не происходят без потерь, так как цветовой охват у них разный. Снижение этих потерь требует выполнения сложных калибровок всех аппаратных средств и самих изображений.

Цветовая модель HSB

Системы цветов RGB и CMYK связаны с ограничениями, накладываемыми аппаратным обеспечением (монитор компьютера в случае RGB и типографские краски в случае CMYK).

Цветовая модель HSB наиболее удобна для человека, т. к. она хорошо согласуется с моделью восприятия цвета человеком. Компонентами модели HSB являются:

тон (Hue);

насыщенность (Saturation);

яркость цвета (Brightness).

Тон - это конкретный оттенок цвета. Насыщенность характеризует его интенсивность или чистоту. Яркость же зависит от примеси черной краски, добавленной к данному цвету.

Значение цвета выбирается как вектор, выходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому цвету, а точки по границе окружности - чистым цветам. Направление вектора определяет цветовой оттенок и задается в угловых градусах. Длина вектора определяет насыщенность цвета. Яркость цвета задают на отдельной оси.

Цветовая модель HSV

Цветовая модель HSV (от англ. Нue, Saturation, Value - тон, насыщенность, величина) является, в отличие от рассмотренных выше моделей, ориентированной на человека и его интуитивные представления о выборе цвета.

Рассмотрим цилиндрические координаты в трехмерном евклидовом пространстве, H - угол в горизонтальной плоскости от оси Ox, S - радиус в горизонтальной плоскости (расстояние до оси Oz), V - высота (по оси Oz). Все цветовое пространство представляет из себя перевернутую шестигранную пирамиду.

Концептуально, можно представить художника, который смешивает цвета. Вершины основания пирамиды соответствуют чистым основным цветам (красному, желтому, зеленому, цвету морской волны, синему и фиолетовому). При их смешивании друг с другом в разных пропорциях (в пространстве это будут линейные комбинации соответствующих векторов) точка, соответствующая цвету, перемещается по основанию пирамиды. Смешивая противоположные цвета (например, желтый и синий), можно получить белый. Добавляя к какому-либо чистому цвету черный, мы будем спускаться по пирамиде, получая различные оттенки, при этом диапазон S будет уменьшаться вплоть до нуля. На оси S = 0 (оттенки серого) значение H не определено.

Цветовая модель HLS

Цветовая модель HLS (от англ. Нue, Lightness, Saturation - тон, светлота, насыщенность) схожа с моделью HSV. Снова рассмотрим цилиндрические координаты в трехмерном евклидовом пространстве, H - угол в горизонтальной плоскость от оси Ox, S - радиус в горизонтальной плоскости (расстояние до оси Oz), L - высота (по оси Oz). Все цветовое пространство представляет из себя две соединенные основаниями шестигранные пирамиды.

Как видно эта модель получена из HSV вытягиванием вдоль вертикальной оси. Понятия H и S остались теми же, только по вертикальной оси теперь L вместо V. Концептуальное различие состоит в том, что в этой модели считается, что движение от чистых цветов (у которых L = 0,5, S = 1) как в направлении белого, так и черного (а не только черного, как в HSV) одинаково приводит к уменьшению информации в H (вплоть до того, что в вершинах H не определено (как впрочем, и на всей вертикальной оси S = 0)) и сужению диапазона S.

Цветовые модели Y**

Существует несколько тесно связанных цветовых моделей, которые объединяет то, что в них используется явное разделение информации о яркости и цвете. Компонента Y соответствует одноименной компоненте в модели CIE XYZ и отвечает за яркость. Такие модели находят широкое применение в телевизионных стандартах, так как исторически необходима была совместимость с черно-белыми телевизорами, которые принимали только сигнал, соответствующий Y. Также они применяются в некоторых алгоритмах обработки и сжатия изображений и видео.

Цветовые модели YUV, YPbPr и YCbCr

Расcмотрим цветовую модель YUV. U и V отвечают за цветовую информацию и определяются через преобразование из RGB:

Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B;

U = 0,492(B - Y)

= -0,147R - 0,289G + 0,436B;

V = 0,877(R - Y)

= 0,615R - 0,515G + 0,100B;

Модель YUV применяется в телевизионной системе PAL.

Цветовые модели YCbCr и YPbPr являются вариациями YUV с другими весами для U и V (им соответствуют Cb/Pb и Cr/Pr). YPbPr применяется для описания аналоговых сигналов (преимущественно в телевидении), а YCbCr - для цифровых. Для их определения используются два коэффициента: Kb и Kr. Тогда преобразование из RGB в YPbPr описывается так:

Переход от RGB к YPbPr

Выбор Kb и Kr зависит от того, какая RGB-модель используется (это в свою очередь зависит от воспроизводящего оборудования). Обычно берется, как и выше, Kb = 0, 114; Kr = 0, 299. В последнее время также используют Kb = 0, 0722; Kr = 0, 2126, что лучше отражает характеристики современных устройств отображения.

Из приведенных выше формул следует что при имеем следующие диапазоны ; . Для цифрового представления эти формулы видоизменяют для получения только положительных дискретных коэффициентов в диапазонах

Переход от RGB к YCbCr

В телевидении обычно берут minY = 16, maxY = 235, minC = 16, maxC = 240. В стандарте сжатия изображений JPEG используется полный 8-битный диапазон: minY = 0, maxY = 255, minC = 0, maxC = 255.

Цветовая модель YIQ

Цветовая модель YIQ применялась в телевизионной системе NTSC (I - от англ. in-phase, Q - от англ. quadrature; происходят от особенностей систем декодирования). Она тесно связана с моделью YUV, так как переход от YUV к YIQ является поворотом в плоскости UV = IQ на .

Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B

I = 0,735(R - Y) - 0,268(B - Y) = 0,596R - 0,274G + 0,321BQ = 0,478(R - Y) + 0,413(B - Y) = 0,211R - 0, 523G + 0,311B

Обратные преобразования для всех моделей получаются в результате применения обратной матрицы преобразования.

Цветовые модели CIE L*u*v* и CIE L*a*b*

У модели CIE XYZ все же есть существенный недостаток - неоднородность восприятия изменения цвета относительно расстояния на диаграмме цветности. В идеале хотелось бы, чтобы одинаковые расстояния между точками, соответствующими цветам на диаграмме цветности, соответствовали приблизительно одинаковому восприятию человеком отличий между этими парами цветов. Именно для этих целей CIE в 1976 году предложила модель L*u*v*. L* (от англ. Lightness) в этой модели соответствует яркости, скорректированной с учетом особенностей человеческого восприятия. Получающаяся диаграмма цветности представлена на рисунке. Эта модель рекомендуется для представления света от источников.

Также CIE в 1976 году с той же целью предложила и другую похожую модель L*a*b*, которая получила несколько более широкое распространение. Эта модель рекомендуется для представления отраженного света.

Точность воспроизведения цвета

Цель полиграфического репродуцирования состоит в наиболее точном воспроизведении изображения оригинала на оттиске. К сожалению, необходимо отметить, что идентичное воспроизведение полутоновых, в особенности цветных, изображений практически недостижимо. Ниже приведены одни из главных причин этого:

- оттиск изготавливается на иной подложке, нежели оригинал (когда появляются различия в белизне, глянце, гладкости поверхности подложки между оригиналом и оттиском);

- оттиск изготавливается с использованием различных видов печатных красок, которые определяются и способом печати;

- оттиск полутонового изображения всегда имеет растровую структуру, в то время как оригинал может иметь непрерывную структуру полутона и контура.

Таким образом, если у вас в руках есть что-то, что вы хотите сделать точь-в-точь, то первоначально надо определить то, на каком материале оно сделано, каким способом (это минимум, что надо знать). Если вы затрудняетесь ответить на эти вопросы, обращайтесь к профессионалам-полиграфистам, иначе не избежать досадных ошибок, перепечаток и т.д.

Источники

1. http://www.intuit.ru/department/graphics/rastrgraph/1/ (Алгоритмические основы растровой графики информация [+] Авторы: Д.В. Иванов, А.А. Хропов, Е.П. Кузьмин, А.С. Карпов, В.С. Лемпицкий. 1. Лекция: Основные понятия. Представление цвета в машинной графике).

2. http://www.bestreferat.ru/referat-74412.html (Реферат: Цвет, цветовые модели, цветовые пространства).