Читайте также:
|
1. ЦВЕТ В КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКЕ
Цвет - чрезвычайно сложная проблема как для физики, так и для физиологии. Цвет предмета зависит не только от самого предмета, но также от источника цвета, освещающего предмет, и от системы человеческого видения. Более того, одни предметы отражают свет, а другие его пропускают.
Когда 2 цвета различаются только оттенком, глаз может различить порядка 128 оттенков [Новаковский - 120...200]. Когда два цвета различаются насыщением, глаз может различить до 20 степеней насыщения, в зависимости от оттенка.
[Новаковский.88]
Зрительный аппарат обладает интегральной чувствительностью - реагирует на сумму всех составляющих видимого спектра, то ощущение одинакового цвета могут создаваться при разных спектральных составах поступающего в глаз света. Два различных по составу спектров световых потоков, создающих у наблюдателя ощущение одинакового цвета, называют метамерической парой.
Каждому цвету соответствует дополнительный цвет – сложение основного с дополнительным дает белый.
[Новаковский.88]
Стандартная относительная видность: МКО 1924 году установило функцию относительной видимости, являющуюся стандартной чувствительностью зрения стандартного наблюдателя МКО.
Пример (полная в лит. Новаковский Табл.1.2)
Длина, нм Чувств.
400 0.0004
410 0.0012
........
530 0.862 максимум приходится на 555 нм = 1
540 0.954
550 0.995
560 0.955
...........
760 0.00006
Собственно это зависимость ощущаемой яркости монохроматического источника света при постоянной мощности излучения от длины волны.
Психофизические характеристики цвета:
- яркость цвета (светового потока или цветной поверхности) понимается значение светового потока (т.е. мощности излучения, оцененная глазом стандартного наблюдателя МКО), излучаемого в данном направлении единицей площади поверхности в пределах единичного телесного угла. Яркость измеряется в канделах на метр в квадрате.
- преобладающая (доминирующая) длина волны цвета – понимают длину волны монохроматического (спектрального) цвета, цветовой тон которого такой же как у данного цвета.
- колорометрическая чистота цвета (светового потока F) - понимается относительное содержание монохроматического светового потока F(L), т.е.
[Роджерс.89]
Психофизические Психофизиологические
характеристики характеристики
основная длина волны <-------> цветовой тон
чистота <-------> насыщенность
яркость <-------> светлота
[Новаковский.88]
Явление дихроматизма: при нормальном зрении при угловом размере предмета порядка 10...20 минут слаба чувствительность к синей части спектра - два основных спектральных цвета 475 и 650 нм.
для малых углов tg(a) = sin(a) = a
Например высота 1 метр - с расстояния 172 метра только двуцветное зрение. - не отличает синего от зеленого, красного от пурпурного.
Еще более мелкие предметы человек воспринимет без цвета – как серые!!!
[Роджерс.89]
Белыми выглядят объекты, отражающие более 80 процентов света ахроматического источника (ахроматический источник содержит все длины волн в равных количествах - воспринимается как источник белого). Черными выглядят объекты, отражающие менее 3 процентов света. Все остальное – серое.
[Новаковский.88]
Субъективные эффекты:
- последовательный и одновременные контрасты цветов
- адаптация зрения к яркости = настройка на диапазон яркостей - время настройки порядка 0.2 с. В темноте время адаптации может увеличиваться до 10...15 мин
- адаптация к цвету
- контрастность цвета
ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЦВЕТА
[Hill.90]: Цвет может быть задан как комбинация
- основная длина волны L или оттенок (hue - цвет, оттенок)
- насыщение (saturation) или чистота (purity)
- яркость (luminance)
S(L) - спектральная плотность (мощность * ед. длины волны)
^
 |
400 L 700
L - длина волны или оттенок.
Яркость - площадь под кривой - суммарная мощность
L = (D-A)*B + A*W
Чистота - процент яркости, которая приходится на основную компоненту
P = (D-A)*B/L * 100%
Если D = A, то чистота равна 0 - видим только белое соответствующей яркости, если A = 0, то чистота 100% - видим только чистый цвет.
Пастельные тона, содержат много белого, поэтому их называют ненасыщенными.
Максвелл МКО 31
[Роджер.88] Длины волн R = 700 нм 630 700
G = 546 нм 528 546.1
B = 436 нм 457 435.8
Роджер/ Новаковский приводят три закона Грассмана
- три стимула
- линейная зависимость цвета - цвет есть линейная комби-
нация трех стимулов
- непрерывность цветового пространства
ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ
При выборе цветовой модели определяется 3-D цветное координатное пространство и в нем 3-D пространство, внутри которого каждый выводимый на экран цвет представляется точкой.
Цветовая модель RGB
B ------------C R - (red) красный
/ /¦ G - (green) зеленый
/ ¦ / ¦ B - (blue) синий
M /------------/W ¦ M - (magenta) пурпурный
¦ ¦ ¦ ¦ C - (cyan) голубой
¦ BlL - - -¦- - -G Y - (yellow) желтый
¦ / ¦ / W - (white) белый
¦ / ¦ / Bl- (black) черный
RL-------------Y
В цветовой модели используются декартовы координаты (единичный куб). На главной диагонали лежат серые цвета. Все остальные цвета получаются смешением основных.
Цветовая модель CMY
G <-------- Y (без синего)
/ / \
/ / \
(без красного) C ------> Bl R
\ \ /
\ \ /
B <------ M (без зеленого)
C, M, Y - цвета являются дополнительными к R, G, B (результат вычитания из белого), они называются _ основными субтрактивными цве _тами.. Если RGB - прямая, то CMY - обратная модель.
[C M Y ] = [1 1 1 ] – [ R G B ]
Столбец единиц в RGB соответствует белому цвету, в CMY - черному. Если поверхность покрыта голубой краской, то красный свет от нее не отражается.
Модели CMY используются в устройствах получения твердой копии, например, копировальных устройствах фирмы Xerox и струйных плоттерах фирмы Applicon.
Цветовая модель YIQ
Используется в коммерческом цветном телевизионном вещании и тесно связана с цветной растровой графикой. Это некоторый вариант кодирования цветов RGB, осуществляемый с целью повышения эффективности их передачи в эфир, а также для обеспечения совместимости с черно-белым телевидением.
Преобразование модели RGB в модель YIQ задается следующим образом:
¦ Y ¦ ¦ 0.30 0.59 0.11 ¦ ¦ R ¦
¦ I ¦ = ¦ 0.60 -0.28 -0.32 ¦ * ¦ G ¦
¦ Q ¦ ¦ 0.21 -0.52 0.31 ¦ ¦ B ¦
Такой способ преобразования принят Национальным комитетом по TV-стандартам (NTSC) США.
Координатат Y - это основной цвет, спектральное распределение энергии которого соответствует кривой спектральной чувствительности глаза. Y задает значение яркости, для ее представления выделяется большее количество разрядов (или более широкая полоса частот), следовательно, более высокое разрешение, чем для I и Q. Таким образом учитывается основное свойство человеческого видения: большая чувствительность к изменениям яркости, чем к переменам цветового тона (I) или насыщенности (Q).
Цветовая модель HSV
HSV- модель предложена Смитом и ориентированан на пользователя. Модель основана на интуитивно принятых художниками понятиях разбела, оттенка и тона.
^ V H (hue) - тон
G____¦____ Y S (saturation) - насыщенность
/ ¦ \ V (value) - количество света
C / o W \R
\ ¦ / S=0, V<1 - серый цвет
\____¦____/ V=1, S=1 - чистые цвета
B ¦ M
¦
¦
¦ H
o-------------------> S
Black
Пространство - 6-гранный конус. Верх - V=1 - цвета выражены с максимальной интенсивностью.
Дополнительные цвета расположены друг против друга (H=180 градусов).
Добавление белого пигмента соответствует уменьшению V без изменения S. Тона получаются уменьшением S и уменьшением V.
Цветовая модель HLS
^ L
* 1.0 W
¦
¦ L (Lightness) - светлота
¦ H (hue) - тон
G____¦____ Y S (saturation) - насыщенность
/ ¦ \
C / * 0.5 \R
\ ¦ / S=0, L<1 - серый цвет
\____¦____/ S=1, L=0.5 - чистые цвета
B ¦ M
¦
¦
¦ H
o-------------------> S
Black
Применена фирмой Tektronix. Является модификацией модели HSW.
Тон задается углом поворота (H) вокруг оси (для R - H=0).
Интерполяция в цветовом пространстве
Необходимость в интерполяции цветов возникает по крайней мере в трех случаях:
- при закраске методом Гуро;
- при построении последовательности изображений, передающих эффект постепенного "усиления" и "угасания";
- в случае смешения цвета частично прозрачной поверхности с цветом другой поверхности.
Результаты интерполяции во многом зависят от цветовой модели, в рамках которой производится интерполяция цветов. Если при преобразовании из одной цветовой модели в другую прямая линия (представляющая собой путь интерполяции), заданная в одном цветовом пространстве, переходит в прямую линию в другом цветовом пространстве (модели RGB, CMY, YIQ), результаты интерполяции в моделях будут идентичны. Однако, прямая линия, заданная в RGB, не переходит в прямую линию, заданную в HSV или HLS.
Для интерполяции между цветами, заданными одним и тем же цветовым тоном, предпочтительнее использовать модели HSV и HLS.
Если интерполируются различные тона, то лучший эффект дает модель RGB.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 53 | Нарушение авторских прав