ТЕОРИЯ ЦВЕТА

Цвет объекта, который мы видим, зависит от частоты тех световых волн, которые попадают в наши глаза. Этот набор, в свою очередь, зависит от двух факторов – от поглощаемых объектом частот и от частоты источника света. Если поверхность не поглощает никаких цветов, тогда все цвета отражаются, и вы видите белый цвет. Если поверхность поглощает только лишь красный цвет, а зеленый и синий отражает, то мы увидим голубой цвет и так далее. Факторами, влияющими на внешний вид конкретного цвета, являются:

· источник света

· информация об окружающих предметах

· наши глаза

Существует несколько способов образования цвета в природе.

Источники света (солнце, лампочка и т.д.) излучают свет различных длин волн спектра. Этот свет воспринимается глазом как цветной.

Свет отражается и поглощается, попадая на поверхность несветящихся предметов. Отраженное излучение воспринимается глазом как окраска предметов.

Ключевой момент здесь заключается в том, что для отражения волн какой-либо частоты (или для пропускания волны через прозрачный фильтр, например через цветное стекло) волны этой самой частоты должны существовать, их должен вырабатывать источник света. Так, свет, вырабатываемый обыкновенной лампой накаливания, содержит намного больше фотонов из желтого и зеленого спектра, а не синего. Именно поэтому свет лампы накаливания кажется нам желтоватым, его называют теплым. В нем больше красного и зеленого, которые отражаются от предметов и достигают глаз.

Цвет спектра зависит от длины волны излучения, воспринимаемого человеком (табл. 1).

Таблица 1

Зависимость цвета от длины волны

Цветовые модели.Пo принципу образования цветов в компьютерной графике выделяют две большие группы цветовых систем: аддитивную и субтрактивную.

В первом случае цвет образуется с помощью световых лучей (люминофоров), а именно красного, зеленого и синего. Если все они максимально яркие, то результирующим будет белый цвет, при их отсутствии – черный.

Во втором случае все наоборот. Здесь работает принцип наложения краски на белый лист бумаги (печать). Изначально при отсутствии каких-либо составляющих цвет белый, потом при наложении остальные цвета смешиваются и в результате образуют черный.

Когда мы смотрим на монитор, то видим аддитивную модель реализации цветов, однако после печати она переходит в субтрактивную.

Цветовая модель RGB

Это одна из наиболее распространенных и часто используемых моделей. Она применяется в устройствах, излучающих свет, таких как мониторы, прожекторы и др. Присмотревшись к монитору, можно увидеть, что цвет создается тремя люминофорами: красным, зеленым и синим.

RGB основана на трех базовых цветах: красном (Red), зеленом (Green) и синем (Blue). Каждая из перечисленных составляющих может варьироваться в пределах от 0 до 255, обеспечивая в итоге доступ к 16 млн цветов.

Для наглядности все цвета, входящие в данную цветовую модель, можно представить в виде куба. Если принять максимальное излучение каждого люминофора за единицу и отложить их вместо осей XYZ в декартовой системе координат, то получится графическая интерпретация рассматриваемого цветового пространства. Причем в точке, где все величины будут равны нулю, располагается черный цвет, а там, где они все будут принимать максимальное значение, белый.

Главная диагональ такого куба, проходящая от черного (0, 0, 0) к белому (1, 1, 1) цвету, является так называемой ахроматической осью, или шкалой яркости.

Данная цветовая модель считается аддитивной, то есть при повышении яркости отдельных составляющих будет увеличиваться и яркость результирующего цвета.

При наложении отдельных каналов результат получается не совсем таким, как если бы смешивались краски, поэтому остановимся на каждом из сочетаний подробнее.

• При смешении красного и зеленого получается желтый цвет.

• При смешении зеленого и синего – голубой, что ближе к ре-зультату, получаемому на палитре.

• Синий и красный дают фиолетовый, причем, изменяя пропор-ции смешиваемых цветов, можно получать как розовые, так и пурпурные оттенки.

Несомненным достоинством данного режима является то, что он позволяет работать со всеми 16 млн цветов. Основной недостаток заключается в том, что при выводе изображения на печать часть этих цветов теряется, а именно в основном самые яркие и насыщенные.

Модель RGB является аппаратно-зависимой, так как значения базовых цветов определяются качеством примененного в мониторе люминофора. В результате на разных мониторах одно и то же изображение выглядит неодинаково.

Цветовая модель HSB

В этой модели заглавные буквы соответствуют не цветам, а обозначают оттенок (Hue), насыщенность (Saturation) и яркость (Brightness). Все оттенки располагаются по кругу, и каждому соответствует свой градус. Всего насчитывается 360 вариантов (красный – 0°, желтый – 60°, зеленый – 120° и т.д.). Более точной графической интерпретацией данной модели является цилиндр, хотя если быть уже совсем точными, то следует назвать конус.

Насыщенность определяет, насколько ярко выраженным будет выбранный цвет: 0 – серый, 100 – самый яркий и чистый из возможных вариантов.

Параметр яркости соответствует наиболее распространенному варианту интерпретации этого значения, то есть 0 – это черный цвет.

Такая цветовая модель намного беднее рассмотренной ранее RGB, так как позволяет работать всего лишь с 3 млн цветов, и так же как и RGB является аппаратно-зависимой.

Цветовая модель CMYK

Это одна из наиболее часто используемых цветовых моделей, нашедших широкое применение. Она, в отличие от аддитивной RGB, является субтрактивной. Принцип CMYK основан на том, как раскладывается на составляющие и видится нами свет и цвет. Видимым является отраженный спектр, остальные составляющие поглощаются. Аналогично образуются цвета на бумаге при рисовании красками, то есть, проведя красную полосу, мы сделаем синюю и зеленую составляющие поглощенными. Если наверх наложить зеленую краску, то результат будет «грязным» (из-за того, что цвета несовершенны и несколько отличаются от эталонных красного и зеленого).

Основные цвета в субтрактивной модели отличаются от цветов аддитивной: Cyan – голубой, Magenta – пурпурный, Yellow – желтый. Так как при смешении перечисленных цветов идеального черного не получится, то вводится еще один дополнительный цвет – черный (blacК), который позволяет добиваться большей глубины и используется при печати прочих черных объектов (например, обычного текста).

Цвета в рассматриваемой цветовой модели выбраны такими не случайно потому, что голубой поглощает лишь красный, пурпурный – зеленый, а желтый – синий.

В отличие от аддитивной модели, где отсутствие цветовых составляющих образует черный цвет, в субтрактивной все наоборот. Если нет отдельных компонентов, то цвет белый, если они все присутствуют, то образуется грязно-коричневый, который делается более темным при добавлении черной краски. При смешении отдельных цветовых составляющих можно получить следующие результаты.

• Голубой + пурпурный = синий с оттенком фиолетового, который можно усилить, изменив пропорции смешиваемых цветов.

• Пурпурный + желтый = красный. В зависимости от соотношения входящих в него составляющих он может быть преобразован в оранжевый или розовый.

• Желтый + голубой = зеленый. Может быть преобразован при использовании тех же первичных цветов как в салатный, так и в изумрудный.

Данная модель также аппаратно-зависимая. Необходимо отметить, что при подготовке изображений для вывода на печать, нужно работать с CMYK. В противном случае, результат на выходе окажется непредсказуемым.

Цветовая модель Lab

Модель Lab является аппаратно-независимой моделью, что отличает ее от уже описанных. Экспериментально доказано, что восприятие цвета зависит от наблюдателя (вспомните дальтоников, существует разница в возрастном восприятии цвета и т.д.) и условий наблюдения (в темноте все серое).

Ученые из Международной комиссии по освещению (CIE = Commission Internationale de l'Eclairage) в 1931 г. стандартизировали условия наблюдения цветов и исследовали восприятие цвета у большой группы людей. В результате были экспериментально определены базовые компоненты новой цветовой модели XYZ. Эта модель аппаратно-независимая, поскольку описывает цвета так, как они воспринимаются человеком, точнее «стандартным наблюдателем CIE». Ее приняли за стандарт.

Цветовая модель Lab, использующаяся в компьютерной графике, является производной от цветовой модели XYZ. Название она получила от своих базовых компонентов L, a и b. Компонент L несет информацию о яркости изображения, а компоненты а и b – о его цветах (т.е. a и b – хроматические компоненты). Компонент а изменяется от зеленого до красного, а b – от синего до желтого. Яркость в этой модели отделена от цвета, что удобно для регулирования контраста, резкости и т.д. Однако, являясь абстрактной и сильно математизированной, эта модель остается пока неудобной для практической работы.

Режим Grayscale (Оттенки серого)

Это обычный черно-белый режим, который полностью лишен цвета, в нем есть только градации серого. Данная цветовая модель состоит из одного канала, который полностью соответствует изображению и выглядит как обычная черно-белая фотография.