Для описания цветовых оттенков, которые могут быть воспроизведены на экране компьютера и на принтере, разработаны специальные средства - цветовые модели (или системы цветов ). Чтобы успешно применять их в компьютерной графике, необходимо:
Понимать особенности каждой цветовой модели;
Уметь определять тот или иной цвет, используя различные цветовые модели;
Понимать, как различные графические программы решают вопрос кодирования цвета;
Понимать, почему цветовые оттенки, отображаемые на мониторе, достаточно сложно точно воспроизвести при печати.
Мы видим предметы потому, что они излучают или отражают свет.
Свет - электромагнитное излучение.
Цвет характеризует действие излучения на глаз человека. Таким образом, 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 или, если человек имеет болезни по зрению
Подобно Солнцу и другим источникам освещения, монитор излучает свет. Бумага, на которой печатается изображение, отражает свет. Так как цвет может получиться в процессе излучения и в процессе отражения, то существуют два противоположных метода его описания: системы аддитивных и субтрактивных цветов.
2.1. Система аддитивных цветов – цветовая модель RGB
Если с близкого расстояния (а ещё лучше с помощью лупы) посмотреть на экран работающего монитора или телевизора, то нетрудно увидеть множество мельчайших точек красного (Red) , зелёного (Green) и синего (Blue) цветов. Дело в том, что на поверхности экрана расположены тысячи фосфоресцирующих цветовых точек, которые бомбардируются электронами с большой скоростью. Цветовые точки излучают свет под воздействием электронного луча. Так как размеры этих точек очень малы (около 0,3 мм в диаметре), соседние разноцветные точки сливаются, формируя все другие цвета и оттенки, например:
красный + зелёный = жёлтый,
красный + синий = пурпурный,
зелёный + синий = голубой,
красный + зелёный + синий = белый.
На рисунке (рис. 3) вы видите получение различных цветов в системе RGB.
Рисунок 3. Система передачи цветов RGB
Компьютер может точно управлять количеством света, излучаемого через каждую точку экрана. Поэтому, изменяя интенсивность свечения цветных точек, можно создать большое многообразие оттенков.
Таким образом, аддитивный (add - присоединять) цвет получается при объединении (суммировании) лучей трёх основных цветов - красного, зелёного и синего. Если интенсивность каждого из них достигает 100%, то получается белый цвет. Отсутствие всех трёх цветов даёт чёрный цвет. Систему аддитивных цветов, используемую в компьютерных мониторах, принято обозначать аббревиатурой RGB.
2.2. Система субтрактивных цветов – цветовая модель
В процессе печати свет отражается от листа бумаги. Поэтому для печати графических изображений используется система цветов, работающая с отраженным светом - система субтрактивных цветов (subtract - вычитать).
Белый цвет состоит из всех цветов радуги. Если пропустить луч света через простую призму, он разложится в цветной спектр. Красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый цвета образуют видимый спектр света. Белая бумага при освещении отражает все цвета, окрашенная же бумага поглощает часть цветов, а остальные - отражает. Например, листок красной бумаги, освещённый белым светом, выглядит красным именно потому, что такая бумага поглощает все цвета, кроме красного. Та же красная бумага, освещённая синим цветом, будет выглядеть чёрной, так как синий цвет она поглощает.
В системе субтрактивных цветов основными являются голубой (Cyan) , пурпурный (Magenta) и жёлтый (Yellow). Каждый из них поглощает (вычитает) определённые цвета из белого света, падающего на печатаемую страницу. Вот как три основных цвета могут быть использованы для получения чёрного, красного, зелёного и синего цветов:
голубой + пурпурный + жёлтый = чёрный,
голубой + пурпурный = синий,
жёлтый + пурпурный = красный,
жёлтый + голубой = зелёный.
Смешивая основные цвета в разных пропорциях на белой бумаге, можно создать большое многообразие оттенков.
Белый цвет получается при отсутствии всех трёх основных цветов. Высокое процентное содержание голубого, пурпурного и жёлтого образует чёрный цвет. Точнее, чёрный цвет должен получиться теоретически, в действительности же из-за некоторых особенностей типографических красок смесь всех трёх основных цветов даёт грязно-коричневый тон, поэтому при печати изображения добавляется ещё чёрная краска (Black) .
На рисунке (рис. 4) вы видите получение различных цветов в системе CMYK.
Рисунок 4. Система передачи цветов CMYK
Система CMYK по своей природе не может отобразить все оттенки, как это "умеет" модель RGB. Поэтому не ругайте принтер, напечатавший блеклую картинку вместо цветной и яркой, как она была на мониторе. Перевод изображения в эту цветовую модель также требует некоторых знаний в области полиграфии. Одна и та же картинка, конвертированная с различными параметрами, выглядит по-иному.
Систему субтрактивных цветов обозначают аббревиатурой CMYK (чтобы не возникла путаница с Blue , для обозначения Black используется символ К ).
2.3. Система «Тон - Насыщенность - Яркость» - цветовая модель HSB
Системы цветов RGB и CMYK базируются на ограничениях, накладываемых аппаратным обеспечением (мониторами компьютеров и типографскими красками). Более интуитивным способом описания цвета является его представление в виде тона (Hue) , насыщенности (Saturation) и яркости (Brightness). Для такой системы цветов используется аббревиатура HSB . Тон - конкретный оттенок цвета: красный, жёлтый, зелёный, пурпурный и т. п. Насыщенность характеризует «чистоту» цвета: уменьшая насыщенность, мы «разбавляем» его белым цветом. Яркость же зависит от количества чёрной краски, добавленной к данному цвету: чем меньше черноты, тем больше яркость цвета. Для отображения на мониторе компьютера система HSB преобразуется в RGB , а для печати на принтере - в систему CMYK . Можно создать произвольный цвет, указав в полях ввода Н , S и В значения для тона, насыщенности и яркости из диапазона от 0 до 255.
Существуют и другие цветовые модели , используемые в различных видеоустройствах.
Список литературы
1. Бейн, С. Эффективная робота: CorelDraw 11/С.Бейн. - СПб.: Питер, 2003.
2. Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986. – 400 с.
3. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. – 512 с.
4. Симонович, С.В.Информатика: Базовий курс / С. В. Симонович и др. - СПб.: Питер, 2001.
5. Шикин Е. В., Боресков А. В. Зайцев А. А. Начала компьютерной графики. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1993. – 138 с.
- Якутский А. Форматы интернет-графики // Мир Internet. - 2002. -№11-12. - C. 22-25
- Яхонтов В.Н. Компьютерная графика. – М.: ТИСБИ, 2003.
При определённых формах дальтонизма зелёный цвет может восприниматься эквивалентно-ярким синему, а красный как очень тёмный, либо вообще как неразличимый. Люди с дихромией - нарушением восприятия красного, например, не способны видеть красный сигнал светофора при ярком солнечном дневном свете. При дейтанопии - нарушении восприятия зелёного, в ночных условиях зелёный сигнал светофора становится неотличимым от света уличных фонарей.
В телевидении для стандарта PAL применяется цветовая модель YUV, для SÉCAM - модель YDbDr, а для NTSC - модель YIQ. Эти модели основаны на принципе, согласно которому основную информацию несёт яркость изображения - составляющая Y (важно - Y в этих моделях вычисляется совершенно по другому чем Y в модели XYZ), а две другие составляющие, отвечающие за цвет, менее важны.
Похожая информация.
Цвет и свет в компьютерной графике
Человек является трихроматом - сетчатка глаза имеет 3 вида рецепторов света, ответственных за цветное зрение (колбочки). Каждый вид колбочек реагирует на определенный диапазон видимого спектра. Отклик, вызываемый в колбочках светом определѐнного спектра называется цветовым стимулом , при этом свет с разными спектрами может иметь один и тот же цветовой стимул, и таким образом восприниматься одинаково человеком. Это явление называется метамерией - два излучения с разными спектрами, но одинаковыми цветовыми стимулами будут неразличимы человеком. Можно определить цветовое пространство стимулов как евклидово пространство, если задать координаты x, y, z в качестве значений стимулов, соответствующих отклику
колбочек длинно-волнового (L), средне-волнового (M) и коротко-волнового (S) диапазона оптического спектра. Начало координат (S, M, L) = (0, 0, 0) будет представлять чѐрный цвет.
Цветовая модель - это описание цветовых оттенков для представления на экране монитора и при печати на принтере.
Аддитивная цветовая модель RGB
Аддитивный (от англ. «add - «присоединять») цвет получается при объединении (суммировании) трех основных цветов - красного, зеленого и синего. Если интенсивность каждого из них достигает 100%, то получается белый цвет. Отсутствие всех трех цветов дает черный цвет.
стр. 2 из 15 |
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И ГРАФИКА |
Аддитивную цветовую модель, используемую в компьютерных мониторах, принято обозначать аббревиатурой RGB (Red - красный, Green - зеленый, Blue
Синий). Изменяя интенсивность свечения цветных точек, можно создать большое многообразие оттенков.
красный + зеленый - желтый; красный + синий - пурпурный; зеленый + синий - голубой; красный + зеленый + синий = белый.
На рисунке показаны различные комбинации красного, зеленого и синего.
Формирование собственных цветовых оттенков в модели RGB
Графические редакторы, как правило, позволяют комбинировать требуемый цвет из 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего.
Таким образом, на экране компьютера можно получить 16 777 216 цветовых оттенков.
Диалоговое окно для формирования цветов в модели RGB программы
стр. 3 из 15 |
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И ГРАФИКА |
Субтрактивная цветовая модель
В субтрактивной цветовой модели основными цветами являются голубой, пурпурный и желтый. Каждый из них поглощает (вычитает) определенные цвета из белого света, падающего на печатаемую страницу. Отсюда и название модели
Субтрактивная (от англ. « subtract* - «вычитать»). Вот как три основных цвета могут быть использованы для получения черного, красного, зеленого и синего цветов:
голубой + пурпурный + желтый = черный; голубой + пурпурный = синий; желтый + пурпурный = красный; желтый + голубой = зеленый.
Субтрактивное смешение цветов
Субтрактивная цветовая модель CMYK
Субтрактивную цветовую модель обозначают аббревиатурой CMYK (Cyan
Голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - желтый, Black - черный. Чтобы не возникла путаница с «Вlue», для обозначения "Black" используется символ «К»).
Взаимосвязь аддитивной и субтрактивной цветовых моделей
Модель RGB работает с излучаемым светом, a CMYK - с отраженным. Если необходимо распечатать на принтере изображение, полученное на мониторе, специальная программа выполняет преобразование одной цветовой модели в другую.
CIE XYZ - линейная 3-компонентная цветовая модель, основанная на результатах измерения характеристик человеческого глаза. Построена на основе зрительных возможностей так называемого «стандартного наблюдателя», то есть гипотетического зрителя, возможности которого были тщательно изучены и
x = X/(X + Y + Z), y = Y/(X + Y + Z).
Обычно диаграмма Yxy используется для иллюстрации характеристик гамутов различных устройств воспроизведения цвета - дисплеев и принтеров.
Свойства диаграммы тональности
Свойства:
– На диаграмме представлены все цвета, видимые среднестатистическому человеку
– Все цвета, которые могут быть получены смешением любых двух, лежат на прямой между ними
– Все цвета, которые могут быть получены смешением трех цветов,
лежат внутри треугольника Смешивая три данных реальных источника света, невозможно получить все цвета, видимые человеком
Трехмерное пространство
L* - яркость (lightness)
– L* =0 черный
– L* = 100 белый
а* - положение между фиолетовым и зеленым
– а* < 0 фиолетовый
– а* > 0 зеленый
b* - положение между желтым и синим
– b* < 0 желтый
– b* > 0 синий
стр. 6 из 15 |
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И ГРАФИКА |
HSV (англ. Hue, Saturation, Value - тон, насыщенность, значение) или HSB (англ. Hue, Saturation, Brightness - оттенок, насыщенность, яркость) - цветовая модель, в которой координатами цвета являются:
Шкала оттенков - Hue
Hue - цветовой тон, (например, красный, зелѐный или сине-голубой). Варьируется в пределах 0-360°, однако иногда приводится к диапазону 0-100 или 0-1.
Saturation - насыщенность. Варьируется в пределах 0-100 или 0-1. Чем больше этот параметр, тем «чище» цвет, поэтому этот параметр иногда называют чистотой цвета. А чем ближе этот параметр к нулю, тем ближе цвет к нейтральному серому.
Value (значение цвета) или Brightness - яркость. Также задаѐтся в пределах
Модель была создана Элви Реем Смитом, одним из основателей Pixar, в 1978 году. Она является нелинейным преобразованием модели RGB.
Следует отметить, что HSV (HSB) и HSL - две разные цветовые модели.
Трѐхмерные визуализации пространства HSV
Простейший способ отобразить HSV в трѐхмерное пространство - воспользоваться цилиндрической системой координат. Здесь координата H определяется полярным углом, S - радиус-вектором, а V - Z-координатой. То есть, оттенок изменяется при движении вдоль окружности цилиндра, насыщенность - вдоль радиуса, а яркость - вдоль высоты. Несмотря на «математическую» точность, у такой модели есть существенный недостаток: на практике количество различимых глазом уровней насыщенности и оттенков уменьшается при приближении яркости (V) к нулю (то есть, на оттенках, близких к чѐрному). Также на малых S и V появляются существенные ошибки округления при переводе RGB в HSV и наоборот.
стр. 7 из 15 |
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И ГРАФИКА |
Другой способ визуализации цветового пространства - конус. Как и в цилиндре, оттенок изменяется по окружности конуса. Насыщенность цвета возрастает с отдалением от оси конуса, а яркость - с приближением к его основанию. Иногда вместо конуса используется шестиугольная правильная пирамида.
Визуализация HSV в прикладном ПО
Цветовой круг
Эта визуализация состоит из цветового круга (то есть, поперечного сечения цилиндра) и движка яркости (высоты цилиндра). Эта визуализация получила широкую известность по первым версиям ПО компании Corel. На данный момент применяется чрезвычайно редко, чаще используют кольцевую модель
стр. 8 из 15 |
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И ГРАФИКА |
Модель HSV часто используется в программах компьютерной графики, так как удобна для человека. Следовательно необходимо развернуть трѐхмерное пространства HSV на двухмерный экран компьютера
Цветовое кольцо
Оттенок представляется в виде радужного кольца, а насыщенность и значение цвета выбираются при помощи вписанного в это кольцо треугольника. Его вертикальная ось, как правило, регулирует насыщенность, а горизонтальная позволяет изменять значение цвета. Таким образом, для выбора цвета нужно сначала указать оттенок, а потом выбрать нужный цвет из треугольника.
Цветовые пространства
Исходные (reference) цветовые пространства:
– CIE XYZ
– CIE L*a*b
стр. 9 из 15 |
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И ГРАФИКА |
– CIE RGB (не используется)
Цветовые модели:
– RGB
– CMYK
– HSV
Производные цветовые пространства:
– sRGB (RGB)
– Adobe RGB (RGB)
Пространство sRGB
Создано Microsoft, Hewlett-Packard
Стандартизировано в 1996г.
На данный момент широко используется:
– Мониторы
– Фотоаппараты
Если для изображения не указано цветовое пространство, можно считать, что это sRGB
Недостатки: исходные цвета сильно внутри видимой человеком области
Пространство Adobe RGB
Разработано Adobe в 1998
Цель – иметь возможность работать на мониторе с большинством цветов, доступных в модели CMYK на принтерах
Более широкий диапазон передаваемых цветов (gamut)
Проблема: 8 бит на цвет может не хватать
стр. 10 из 15 |
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И ГРАФИКА |
Цветовая температура
Цветовая температура (Тс) - характеристика хода интенсивности излучения источника света как функция длины волны в оптическом диапазоне.
Единицы измерения
Цветовая температура источника света:
характеризует спектральный состав излучения источника света;
является основой объективности впечатления от цвета отражающих объектов и источников света.
Шкала цветовых температур распространѐнных источников света
800 К - начало видимого темно-красного свечения раскалѐнных тел 2000 К - свет пламени свечи, 2360 К - лампа накаливания, вакуумная,
2800-2854 К - газонаполненные (газополные) лампы накаливания с вольфрамовой спиралью, 3200-3250 К - типичные киносъѐмочные лампы,
5500 К - дневной свет, прямой солнечный, 6500 К - стандартный источник дневного белого света, он близок к полуденному солнечному свету,
7500 К - дневной свет, с большой долей рассеянного от чистого голубого неба, 100000 К - цвет источника с «бесконечной температурой»
Цвет в компьютерной графике
Цвет - чрезвычайно сложная проблема как для физики, так и для физиологии, т. к. он имеет как психофизиологическую, так и физическую природу. Восприятие цвета зависит от физических свойств света, т. е. электромагнитной энергии, от его взаимодействия с физическими веществами, а также от их интерпретации зрительной системой человека. Другими словами, цвет предмета зависит не только от самого предмета, но также и от источника света, освещающего предмет, и от системы человеческого видения. Более того, одни предметы отражают свет (доска, бумага), а другие его пропускают (стекло, вода). Если поверхность, которая отражает только синий свет, освещается красным светом, она будет казаться черной. Аналогично, если источник зеленого света рассматривать через стекло, пропускающее только красный свет, он тоже покажется черным.
Самым простым является ахроматический цвет, т. е. такой, какой мы видим на экране черно-белого телевизора. При этом белыми выглядят объекты, ахроматически отражающие более 80% света белого источника, а черными - менее 3%. Промежуточные значения дают различные оттенки серого. Единственным атрибутом такого цвета является интенсивность или количество. С интенсивностью можно сопоставить скалярную величину, определяя черное как 0, а белое как 1. Тогда среднесерому цвету будет соответствовать значение 0.5.
Если воспринимаемый свет содержит длины волн в произвольных неравных количествах, то он называется хроматическим. При субъективном описании такого цвета обычно используют три величины: цветовой тон, насыщенность и светлота. Цветовой тон позволяет различать цвета, такие как красный, зеленый, желтый и т. д. Насыщенность характеризует чистоту, т. е. степень ослабления (разбавления) данного цвета белым светом, и позволяет отличать розовый цвет от красного, изумрудный от ярко-зеленого и т. д. Другими словами, по насыщенности судят о том, насколько мягким или резким кажется цвет. Светлота отражает представление об интенсивности, как о факторе, не зависящем от цветового тона и насыщенности.
Обычно встречаются не чистые монохроматические цвета, а их смеси. В основе трехкомпонентной теории света лежит предположение о том, что в центральной части сетчатки глаза находятся три типа чувствительных к цвету колбочек. Первый воспринимает зеленый цвет, второй - красный, а третий - синий цвет. Относительная чувствительность глаза максимальна для зеленого цвета и минимальна для синего. Если на все три типа колбочек воздействует одинаковый уровень энергетической яркости, то свет кажется белым. Ощущение белого цвета можно получить, смешивая любые три цвета, если ни один из них не является линейной комбинацией двух других. Такие цвета называют основными.
Человеческий глаз способен различать около 350 000 различных цветов. Это число получено в результате многочисленных опытов. Четко различимы примерно 128 цветовых тонов. Если меняется только насыщенность, то зрительная система способна выделить уже не так много цветов: мы можем различить от 16 (для желтого) до 23 (для красного и фиолетового) таких цветов. Результаты опытов обобщены в законах Грассмана:
- Глаз реагирует на три различных стимула, что подтверждает трехмерность природы цвета. В качестве стимулов можно рассматривать, например, доминирующую длину волны (цветовой фон), чистоту (насыщенность) и яркость (светлоту) или красный, зеленый и синий цвета.
- Четыре цвета всегда линейно зависимы, т. е. сС = rR + gG + bВ, где с, r, g, b не равны 0. Следовательно, для смеси двух цветов имеет место равенство (cC)1 + (сС)2 = (rR)1 + (rR)2 + (gG)1 + (gG)2 + (bB)1 + (ЬВ)2. Если цвет C1 равен цвету С и цвет С2 равен цвету С, то цвет С1 равен цвету С2 не зависимо от структуры спектров энергии с, С1, С2.
- Если в смеси трех цветов один непрерывно изменяется, а другие остаются постоянными, то цвет смеси будет меняться непрерывно, т. е. трехмерное цветовое пространство непрерывно.
Субтрактивная система цветов CMY применяется для отражающих поверхностей, например, типографских красок, пленок и несветящихся экранов.
Аддитивная цветовая система RGB удобна для светящихся поверхностей, например, экранов ЭЛТ или цветовых ламп.
По материалам книги Ю. Тихомиров "Программирование трехмерной графики"
Цвет чрезвычайно важен в компьютерной графике как средство усиления зрительного впечатления и повышения информационной насыщенности изображения. Ощущение цвета формируется человеческим мозгом в результате анализа светового потока, попадающего на сетчатку глаза от излучающих или отражающих объектов. Считается, что цветовые рецепторы (колбочки) подразделяются на три группы, каждая из которых воспринимает только единственный цвет - красный, зеленый или синий. Нарушения в работе любой из групп приводит к явлению дальтонизма - искаженного восприятия цвета.
Световой поток формируется излучениями, представляющими собой комбинацию трех «чистых» спектральных цветов(красный, зеленый, синий - КЗС) и их производных (в англоязычной литературе используют аббревиатуру RGB - Red, Green, Blue). Для излучающих объектов характерно аддитивное цветовоспроизведение (световые излучения суммируются), для отражающих объектов - субтрактивное цветовоспроизведение (световые излучения вычитаются) . Примером объекта первого типа является электронно-лучевая трубка монитора, второго типа – полиграфический отпечаток.
Физические характеристики светового потока определяются параметрами мощности, яркости и освещенности .
Визуальные параметры ощущения цвета характеризуются светлотой, то есть различимостью участков, сильнее или слабее отражающих свет. Минимальную разницу между яркостью различимых по светлоте объектов называютпорогом. Величина порога пропорциональна логарифму отношения яркостей. Последовательность оптических характеристик объекта (расположенная по возрастанию или убыванию), выраженная в оптических плотностях или логарифмах яркостей, составляет градацию и является важнейшим инструментом для анализа и обработки изображения.
Для точного цветовоспроизведения изображения на экране монитора важным является понятие цветовой температуры . В классической физике считается, что любое тело с температурой, отличной от 0 градусов по шкале Кельвина, испускает излучение. С повышением температуры спектр излучения смещается от инфракрасного до ультрафиолетового диапазона, проходя через оптический.
Для идеального черного тела легко находится зависимость между длиной волны излучения и температурой тела. На основе этого закона, например, была дистанционно вычислена температура Солнца - около 6500 К. Для целей правильного цветовоспроизведения характерна обратная задача. То есть, монитор с выставленной цветовой температурой 6500 К должен максимально точно воспроизвести спектр излучения идеального черного тела, нагретого до такой же степени. Таким образом, стандартные значения цветовых температур используют в качестве всеобщего эталона, обеспечивающего одинаковое цветовоспроизведение на разных излучающих устройствах.
На практике зрение человека непрерывно подстраивается под спектр, характерный для цветовой температуры источника излучения. Например, на улице в яркий солнечный день цветовая температура составляет около 7000 К. Если с улицы зайти в помещение, освещенное только лампами накаливания (цветовая температура около 2800 К), то в первый момент свет ламп покажется желтым, белый лист бумаги тоже приобретет желтый оттенок. Затем происходит адаптация зрения к новому соотношению КЗС, характерному для цветовой температуры 2800 К, свет лампы и лист бумаги будут восприниматься как белые.
Насыщенность цвета показывает, насколько данный цвет отличается от монохроматического («чистого») излучения того же цветового тона. В компьютерной графике за единицу принимается насыщенность цветов спектральных излучений.
Ахроматические цвета (белый, серый, черный) характеризуется только светлотой. Хроматические цвета имеют параметры насыщенности, светлоты и цветового тона.
поток электромагнитных волн различной длины и амплитуды. Глаз человека, будучи сложной оптической системой, воспринимает эти волны в диапазоне длин приблизительно от 350 до 780 нм. Свет воспринимается либо непосредственно от источника, например, от осветительных приборов, либо как отраженный от поверхностей объектов или преломленный при прохождении сквозь прозрачные и полупрозрачные объекты. Цвет - это характеристика восприятия глазом электромагнитных волн разной длины, поскольку именно длина волны определяет для глаза видимый цвет. Амплитуда, определяющая энергию волны (пропорциональную квадрату амплитуды), отвечает за яркость цвета. Таким образом, само понятие цвета является особенностью человеческого "видения" окружающей среды.
Рис.
2.1.
На рис. 2.1 схематически изображен глаз человека. Фоторецепторы, расположенные на поверхности сетчатки, играют роль приемников света. Хрусталик - это своеобразная линза, формирующая изображение, а радужная оболочка исполняет роль диафрагмы, регулируя количество света, пропускаемого внутрь глаза. Чувствительные клетки глаза неодинаково реагируют на волны различной длины. Интенсивность света есть мера энергии света, воздействующего на глаз, а яркость - это мера восприятия глазом этого воздействия. Интегральная кривая спектральной чувствительности глаза приведена на рис. 2.2 ; это стандартная кривая Международной комиссии по освещению (МКО, или CIE - Comission International de l"Eclairage) .
Фоторецепторы подразделяются на два вида: палочки и колбочки. Палочки являются высокочувствительными элементами и работают в условиях слабого освещения. Они нечувствительны к длине волны и поэтому не "различают" цвета. Колбочки же, наоборот, обладают узкой спектральной кривой и "различают" цвета. Палочек существует только один тип, а колбочки подразделяются на три вида, каждый из которых чувствителен к определенному диапазону длин волн (длинные, средние или короткие.) Чувствительность их также различна.
На рис. 2.3 представлены кривые чувствительности колбочек для всех трех видов. Видно, что наибольшей чувствительностью обладают колбочки, воспринимающие цвета зеленого спектра, немного слабее - "красные" колбочки и существенно слабее - "синие".
Рис. 2.2.
Рис. 2.3.
Таким образом, если функция характеризует спектральное разложение светового излучения от некоторого источника (рис. 2.4), т. е. распределение интенсивности по длинам волн, то три типа колбочек будут посылать в мозг сигналы (красный, зеленый, синий), мощность которых определяется интегральными соотношениями
где
- функции чувствительности соответствующих типов колбочек.
Рис. 2.4.
Если воспринимаемый свет содержит все видимые длины волн в приблизительно равных количествах, то он называется ахроматическим и при максимальной интенсивности воспринимается как белый, а при более низких интенсивностях - как оттенки серого цвета. Интенсивность отраженного света удобно рассматривать в диапазоне от 0 до 1, и тогда нулевое значение будет соответствовать черному цвету. Если же свет содержит длины волн в неравных пропорциях, то он является хроматическим . Объект , отражающий свет, воспринимается как цветной, если он отражает или пропускает свет в узком диапазоне длин волн. Точно так же и источник света воспринимается как цветной, если он испускает волны в узком диапазоне длин. При освещении цветной поверхности цветным источником света могут получаться довольно разнообразные цветовые эффекты.
Операционные системы
