ПЗ (1220023), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Заметим, что x+y+z=1, таким образом, для однозначного задания относительных координат достаточно произвольно взятых пар значений, а соответствующее цветовое пространство может быть представлено в виде двумерного графика (рисунок 8а). Множество цветов, задаваемое таким способом, называют треугольником CIE. Легко заметить, что треугольник CIE описывает только цветовой тон, но никак не описывает яркость. Для описания яркости вводят дополнительную ось, проходящую через точку с координатами (1/3;1/3) (т.н. точку белого). В результате получают цветовое тело CIE (рисунок 8б).

Это тело содержит все цвета, видимые среднестатистическим наблюдателем.

О

а) двумерная диаграмма CIE xy; б) диаграмма CIE xyY

Рисунок 8 – Диаграмма цветности в пространстве CIE xy

сновным недостатком этой системы является то, что используя её, возможно констатировать только совпадение или различие двух цветов, но расстояние между двумя точками этого цветового пространства не соответствует зрительному восприятию различия цветов.

2.4 Колориметрические системы

Результаты любых измерений должны быть однозначными и сопоставимыми. Это ­ одно из основных требований метрологии. Для его осуществления необходимо, чтобы условия измерения, от которых зависят их результаты, были постоянными, принятыми за норму. Совокупность нормированных условий измерения цвета составляет колориметрическую систему. Нормируют цветности основных, уровень яркости, единицы количеств основных, размеры фотометрического поля ­ все эти факторы определяют значения цветовых координат измеряемого цвета.

В основе любой колориметрической системы находятся цветности триады, так как от них результаты измерений зависят в особенно большой степени. Это видно из кривых основных возбуждений (рисунок 9)[34].

Рисунок 9 Кривые основных возбуждений

Например, реакция синечувствительных рецепторов на длину волны λ = 390 нм равна 0,02 единицы, а для λ = 410 нм ­ несколько более 0,20 единицы. Следовательно, излучения λ = 390 нм и λ = 410 нм вызывают одинаковые реакции синечувствительных рецепторов при мощностях, относящихся как 10:1. Это значит, что если за основной принят цвет монохроматического λ = 390 нм, то синяя координата данного цвета в 10 раз больше, чем при основном λ = 410 нм. Естественно, что для любого другого цвета триады можно привести подобный пример.

Основные излучения выбираются так, чтобы они в соответствии с первым законом Грасмана были линейно независимыми. Этому требованию отвечают излучения синего, зеленого и красного цветов. Тройка линейно независимых цветов называется триадой. Для измерения цвета можно воспользоваться разными триадами: основные могут занимать разные спектральные интервалы и участки спектра. Однако их число ограничено. Это связано с тем, что колориметрия предъявляет к основным не только требование линейной независимости, но и другие. Среди них ­ возможность легкого и точного осуществления основных и также возможно большая насыщенность воспроизводимых триадой цветов.

Как известно, с уровнем яркости объекта связана контрастная чувствительность глаза. Поэтому два участка разных цветов, различаемые при одной их яркости, могут оказаться неразличимыми при другой, когда чувствительность глаза понижается. Следовательно, условия колориметрических измерений целесообразно нормировать так, чтобы уровень яркости поля был оптимальным в отношении чувствительности глаза.

То же относится и к размерам фотометрического поля. Первоначально (1931 г.) его размер был установлен 2°, позднее (1964 г.) наряду с ним было принято более широкое поле ­ 10°[35].

2.4.1 Модель – RGB

Данная модель построена на основе строения глаза. Она идеально удобна для светящихся поверхностей (мониторы, телевизоры, цветные лампы и т.п.). В основе ее лежат три цвета: Red- красный, Green- зеленый и Blue- синий. Еще Ломоносов заметил, что с помощью этих трех основных цветов можно получить почти весь видимый спектр. Например, желтый цвет- это сложение красного и зеленого. Поэтому RGB называют аддитивной системой смешения цветов.

Ч

Рисунок 10 Куб RGB и распределение цветов вдоль векторов

аще всего данную модель представляют в виде единичного куба с ортами: (1;0;0)- красный, (0;1;0)- зеленый, (0;0;1)- синий и началом (0;0;0)- черный.

На рисунке 10 показан куб и также распределение цветов вдоль указанных векторов.

Одним фактором, способствующим популярности системы RGB, явля­ется ее наглядность ­ основные цвета находятся в трех четко различимых участках видимого спектра.

Кроме того, одной из гипотез, объясняющих цветовое зрение человека, явля­ется трехкомпонентная теория, которая утверждает, что в зрительной сис­теме человека есть три типа светочувствительных элементов. Один тип эле­ментов реагирует на зеленый, другой тип ­ на красный, а третий тип ­ на синий цвет[35].

2.4.2 Модель – CMY

Модель CMY широко применяется для отражающих поверхностей (типографских и принтерных красок, пленок и т.п.). Ее основные цвета: Cyan- голубой, Magenta-пурпурный и Yellow- желтый являются дополнительными к основным цветам RGB. Дополнительный цвет - разность между белым и данным, например, желтый = белый - синий.

Поэтому CMY называют субтрактивной системой смешения цветов. Например, при пропускании света пурпурный объект поглощается зеленая часть спектра, если далее пропустить через желтый объект, то поглотится синяя часть спектра и останется лишь красный цвет. Данный принцип используют светофильтры.

Наряду с системой CMY также часто применяют и ее расширение CMYK. Дополнительный канал K (от английского blacK) - черный. Он применяется для получения более «чистых» оттенков черного. В цветных принтерах чаще всего используется четыре красителя. Данная система широко применяется в полиграфии[35].

2.4.3 Модель – HSV и HSL

В цветовом пространстве модели HSV (Hue, Saturation, Value), иногда называемой HSB (Hue, Saturation, Brightness), применяется цилиндрическая система координат, а множество допустимых цветов представляет собой шестигранный конус, поставленный на вершину.

Основание конуса представляет яркие цвета и соответствует V = 1. Однако цвета основания V = 1 не имеют одинаковой воспринимаемой интенсивности. Тон (H) измеряется углом, отсчитываемым вокруг вертикальной оси OV. При этом красному цвету соответствует угол 0, зелёному – угол 120 и т. д. Цвета, взаимно дополняющие друг друга до белого, находятся напротив один другого, т. е. их тона отличаются на 180. Величина S изменяется от 0 на оси OV до 1 на гранях конуса.

Конус имеет единичную высоту (V = 1) и основание, расположенное в начале координат. В основании конуса величины H и S смысла не имеют. Белому цвету соответствует пара S = 1, V = 1. Ось OV (S = 0) соответствует ахроматическим цветам (серым тонам).

Процесс добавления белого цвета к заданному можно представить как уменьшение насыщенности S, а процесс добавления чёрного цвета – как уменьшение яркости V. Основанию шестигранного конуса соответствует проекция RGB куба вдоль его главной диагонали (Рис. 11).

Еще одним примером системы, построенной на интуитивных понятиях тона насыщенности и яркости, является система HLS (Hue, Lightness, Saturation). Здесь множество всех цветов представляет собой два шестигранных конуса, поставленных друг на друга (основание к основанию) (Рисунок 12). В таких системах параметры имеют интуитивно понятный смысл и в основном используются для ручного задания цвета.

Для того чтобы определить тон (Hue) нужно указать градус поворота (от 0° до 360°) цветового спектра замкнутого в цветовой круг

В

Рисунок 12 –Цветовое пространство HLS-модели

торое значение (Saturation) цветовой модели HSL определяет насыщенность выбранного нами оттенка и указывается в процентах в диапазоне от 0% до 100%. Чем ближе данное значение к 100% тем цвет выглядят более чисто и "сочно" и наоборот если насыщенность стремится к 0% то цвет "линяет" и становится серым[36].

Светлота или яркость (Lightness) это третий параметр HSL. Точно так же как и насыщенность указывается в процентах, чем выше процент, тем ярче становится цвет. Крайние значения 0% и 100% будут обозначать соответственно чёрный (отсутствие света) и белый (засвеченный) цвета, причём неважно, какой оттенок из цветового круга был выбран изначально. Оптимальное значение яркости цвета равняется 50%[37].

2.5 Кодирование цвета. Палитра

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.

Для модели RGB каждая из компонент может представляться числами, огра­ниченными некоторым диапазоном ­ например, дробными числами от 0 до 1 либо целыми числами от 0 до некоторого максимального значения. В настоящее время достаточно распространенным является формат True Color, в котором каждая компонента представлена в- виде байта, что дает 256 градаций для каждой компоненты: R=0...255, G = 0...255, В = 0...255. Ко­личество цветов составляет 256x256x256 = 16.7 млн (2²⁴).

Такой способ кодирования цветов можно назвать компонентным. В компь­ютере коды изображений True Color представляются в виде троек байтов, либо упаковываются в длинное целое (четырехбайтное) - 32 бита (так, например, сделано в API Windows).

При работе с изображениями в системах компьютерной графики часто при­ходится искать компромисс между качеством изображения (требуется как можно больше цветов) и ресурсами, необходимыми для хранения и воспро­изведения изображения, исчисляемыми, например, объемом памяти (надо уменьшать количество бит на пиксел).

Кроме того, некоторое изображение само по себе может использовать огра­ниченное количество цветов. Например, для черчения может быть достаточ­но двух цветов, для человеческого лица важны оттенки розового, желтого, пурпурного, красного, зеленого; а для неба­ оттенки голубого и серого. В этих случаях использование полноцветного кодирования цвета является избыточным.

При ограничении количества цветов используют палитру, представляющую набор цветов, важных для данного изображения. Палитру можно восприни­мать как таблицу цветов. Палитра устанавливает взаимосвязь между кодом цвета и его компонентами в выбранной цветовой модели.

В качестве примера дадим стандартную палитру дисплейных 16-цветных видеорежимов EGA, VGA (таблица 1)[38].

Недостатком такой палитры можно считать отсутствие одного из важных цветов ­ оранжевого. Существуют также иные стандартные палитры, на­пример, 256-цветная для VGA. Компьютерные видеосистемы обычно предос­тавляют возможность программисту установить собственную палитру.

Таблица 1 – Палитра дисплейных 16-цветных видеорежимов EGA, VGA

Каждый цвет изображения, использующего палитру, кодируется индексом, который будет определять номер строки в таблице палитры. Поэтому такой способ кодирования цвета называют индексным[10].

Характеристики

Список файлов ВКР