Использование цвета в компьютерной графике. Системы цветов в компьютерной графике Особенности передачи цвета в компьютерной графике
В этом разделе:
- излучаемый и отражённый свет в компьютерной графике; формирование цветовых оттенков на экране монитора; формирование цветовых оттенков при печати изображений.
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.
Отражённый свет - это свет, «отскочивший » от поверхности объекта. Именно его мы видим, когда смотрим на какой-либо предмет, не являющийся .
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 (рис. 1).
DIV_ADBLOCK586">
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 субтрактивны х цветов.
Система аддитивных цветов
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 + зеленый = желтый,
красный + синий = пурпурный,
зеленый + синий = голубой,
красный + зеленый + синий = белый.
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 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. Систему аддитивных цветов, используемую в компьютерных мониторах, принято обозначать аббревиатурой RGB .
https://pandia.ru/text/78/172/images/image003_201.jpg" width="567" height="445 src=">
Рис. 3. Диалоговое окно для выбора цвета в программе Adobe Photoshop
В большинстве программ для создания и редактирования изображений пользователь имеет возможность сформировать свой собственный цвет (в дополнение к предлагаемым палитрам), используя красную, зеленую и синюю компоненты. Как правило, графические программы позволяют комбинировать требуемый цвет из 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего. Как нетрудно подсчитать, 256 х 256 х 256 = 16,7 миллионов цветов. Вид диалогового окна для задания произвольного цветового оттенка в разных программах может быть различным (рис. 2,3,4).
Таким образом, пользователь может выбрать готовый цвет из встроенной палитры или создать свой собственный оттенок, указав в полях ввода значения яркостей R , G и В для красной, зеленой и синей цветовых составляющих в диапазоне от 0 до 255 (рис. 2,3,4).
DIV_ADBLOCK587">
Так как бумага не излучает свет, цветовая модель RGB не может быть использована для создания изображения на печатаемой странице.
Система субтрактивны х цветов
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 типографских красок смесь всех трёх основных цветов даёт грязно-коричневый тон, поэтому при печати изображения добавляется ещё чёрная краска (Black).
Систему субтрактивн ы х цветов обозначают аббревиатурой CMYK (чтобы не возникла путаница с Blue, для обозначения Black используется символ К).
Процесс четырёхцветной печати можно разделить на два этапа.
1. Создание на базе исходного рисунка четырёх составляющих изображений голубого, пурпурного, жёлтого и чёрного цветов.
2. Печать каждого из этих изображений одного за другим на одном и том же листе бумаги.
Разделение цветного рисунка на четыре компоненты выполняет специальная программа цветоделения. Если бы принтеры использовали систему CMY (без добавления чёрной краски), преобразование изображения из системы RGB в систему CMY было бы очень простым: значения цветов в системе CMY - это просто инвертированные значения системы RGB. На схеме «цветовой круг» (рис. 5) показана взаимосвязь основных цветов моделей RGB и CMY . Смесь красного и зелёного даёт жёлтый, жёлтого и голубого - зелёный, красного и синего - пурпурный и т. д.
100%" style="width:100.0%">
Важно то, что вместо сплошных цветных областей программа цветоделения создаёт растры из отдельных точек (рис. 6), причём эти точечные растры слегка повёрнуты друг относительно друга так, чтобы точки разных цветов не накладывались одна поверх другой, а располагались рядом.
Маленькие точки различных цветов, близко расположенные друг к другу, кажутся сливающимися вместе. Именно так наши глаза воспринимают результирующий цвет.
Таким образом, система RGB работает с излучаемым светом, а CMYK - с отражённым. Если необходимо распечатать на принтере изображение, полученное на мониторе, специальная программа выполняет преобразование одной системы цветов в другую. Но в системах RGB и CMYK различна природа получения цветов. Поэтому цвет, который мы видим на мониторе, достаточно трудно точно повторить при печати. Обычно на экране цвет выглядит несколько ярче по сравнению с тем же самым цветом, выведенным на печать.
https://pandia.ru/text/78/172/images/image007_146.jpg" width="464" height="429 src=">
Рис. 7. Диалоговое окно программы CorelDraw для формирования цвета в системе HSB
Кроме того, пользователь может выбрать цветовой тон, щёлкнув мышью в соответствующей точке цветового поля (рис. 3, 4, 7).
В результате перемещения метки в виде маленького квадратика (рис. 7) по внутренней части цветового прямоугольника изменяются насыщенность и яркость выбранного тона. В левом верхнем углу прямоугольника цвет становится максимально размытым (почти белым). В правом нижнем углу яркость его цвета минимальна. В Adobe PhotoShop (рис. 3) изменение насыщенности и яркости выполняется в результате перемещения метки в виде окружности внутри цветового поля. В графическом редакторе Paint цветовое поле позволяет выбирать тон и насыщенность (контраст), а яркость устанавливается с помощью специального регулятора (рис. 4).
1. В чём состоит отличие излучаемого и отражённого света?
2. Какие методы описания цвета вам известны?
3. Как формируется цвет в системе цветов RGB?
4. Как сформировать свой собственный цвет при работе в каком-нибудь графическом пакете?
5. Почему система цветов RGB не может быть использована для создания изображений на печатаемой странице?
6. Какие базовые цвета используются для формирования цвета в системе цветов CMYK?
7. В чём заключается процесс четырёхцветной печати?
8. Почему цвета, созданные на экране, не всегда можно воспроизвести при печати?
9. Как описывается цвет в системе цветов HSB?
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»
Для того чтобы избежать многих ошибок и неудач необходимо понимание теории цвета а также принципов воспроизведения и синтеза цветов с помощью палитр и окон диалога графических редакторов. Цвет и свет Воздействие цвета на человека многогранно. Правильно подобранные цвета могут как привлечь внимание к желаемому изображению так и оттолкнуть от него.
Поделитесь работой в социальных сетях
Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск
Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм> |
|||
| 10312. | Разрезы в графике | 1.19 MB | |
| Цель: Создать условия для формирования у учащихся понятий о разрезе образовании разрезов как комбинированного изображения; классификации разрезов практических навыков построения простого разреза дальнейшего формирования графических навыков при выполнении чертежей. Способствовать осознанию существенного отличия разреза от сечения Создать условия для овладения учащимися основными способами мыслительной деятельности анализ сравнение умение делать выводы объяснять понятия; развития пространственного мышления речи... | |||
| 214. | ВЕКТОРНАЯ ГРАФИКА. ПОНЯТИЕ О ФРАКТАЛЬНОЙ ГРАФИКЕ | 364.37 KB | |
| Основу векторных изображений составляют линии и кривые называемые векторами или объектами или контурами. Поэтому векторную графику часто называют объектноориентированной. Каждый независимый объект можно редактировать т. изображение состоит из отдельных объектов которые могут накладываться друг на друга но остаются независимыми. | |||
| 1328. | Цвет в живописи | 22.02 KB | |
| История цвета в живописи. Наблюдаемые цвета. Когда в глаз попадают лучи солнечного или электрического света световые волны у нас возникает ощущение цвета. Цель состоит в том чтобы раскрыть значение цвета в живописи. | |||
| 7155. | Цвет и цветовые модели | 97.22 KB | |
| 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. Так как цвет может получиться в процессе излучения и в процессе отражения то существуют два противоположных метода его... | |||
| 980. | Цвет в изобразительном решении фильма | 14.71 KB | |
| Крымовская тональная система правдива, хотя и жертвует насыщенными цветами и широтой светлотного диапазона. Но правдива и система, жертвующая общим тоном ради цветовой радости насыщенных красок природы. Правдивы и другие системы. Все дело в том, чтобы жертва... | |||
| 12862. | ПРЕДМЕТНЫЙ И ОБУСЛОВЛЕННЫЙ ЦВЕТ В ЖИВОПИСИ | 58.72 KB | |
| Теория необходима потому что без нее невозможны ни объяснение ни скольконибудь последовательная постановка учебных задач. Воздух также влияет на локальные цвета на открытых пространствах видно что удаленные объекты выглядят более холодными и воспринимаются не так контрастно как предметы ближнего плана. Известно что переход с бытового видения цвета на более высокий уровень его восприятия связан для студентов с рядом трудностей. Несмотря на то что воздействие этих переменчивых факторов является весьма значительным собственный цвет... | |||
| 1371. | Андрей Рублев и цвет в иконе «Троица» | 18.02 KB | |
| Слово зеленый же в древнерусском языке могло обозначать и желтый и зеленый и голубой цвет вообще всякий светлый яркий оттенок этих цветов: сочетания типа âчаша зелена винаâ одновременно и зелье и зелень и яркий наблеск светлого цвета в отличие от синего вина белое вино. В средневековой речи не существовало слов связанных только с цветом не было и самостоятельно важных признаков цвета. Признак цвета слит еще со всеми другими признаками предмета или существа но уж если он извлечен и показан в поэтическом тексте как важное... | |||
| 17631. | Цвет и его символика. Цветовые тенденции в живописи 20-ого века | 6.3 MB | |
| Цвет и его символика. Цветовые тенденции в живописи 20-ого века10 Заключение. Поэтому рассматривая художественное произведение анализируя его мы отвечаем на два главных вопроса: Какими способами передаются в нем эмоции художника И каковы эти эмоции В изобразительном искусстве одним из средств передачи эмоциональной информации является цвет. Цвет вовсе не присущ одному лишь только изобразительному искусству его можно встретить в цветомузыке и в кинематографе в телеискусстве... | |||
| 187. | ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ | 14.58 KB | |
| В те годы удавалось добиться отображения нескольких десятков отрезков на экране электроннолучевой трубки ЭЛТ а современные системы машинной графики позволяют создавать изображения практически неотличимые по качеству от фотографических снимков. Этот проект стал основой системы воздушной защиты США как средство преобразования данных полученных от радара в графическую форму. 1965 Системы числового программного управления ЧПУ для фирмы Lockheed. Системы под ключ. | |||
| 201. | АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ | 25.7 KB | |
| Разрешение выражается в количестве точек пикселов по горизонтали и по вертикали отображаемого изображения. Определяет частоту обновления перерисовывания изображения на экране. Два способа регенерации изображения на экране монитора. Недостатком является низкое быстродействие при изменении изображения на экране что особенно заметно при перемещении курсора мыши а также зависимость резкости и яркости изображения от угла зрения. | |||
I . Системы цветов в компьютерной графике
1. Основные понятия компьютерной графики…………………2 стр.
2. Цвет и цветовые модели ……………………………………...4 стр.
3. Цветовая модель RGB…………………………………………5 стр.
4..Системы цветов HSB и HSL…………………………………..6 стр.
5. Цветовая модель HSB…………………………………………7 стр.
6. Цветовая модель CIE Lab……………………………………..8 стр.
7. Цветовая модель CMYK, цветоделение…………………….. 8 стр.
II . Практическая часть
1.Практический вопрос (создание рисунка в программе CorelDRAW)
Список используемой литературы …………………….............11стр.
Основные понятия компьютерной графики
В компьютерной графике с понятием разрешения обычно происходит больше всего путаницы, поскольку приходится иметь дело сразу с несколькими свойствами разных объектов. Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства и разрешение изображения. Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.
Разрешение
экрана - это свойство компьютерной
системы (зависит от монитора и видеокарты)
и операционной системы (зависит от
настроек Windows). Разрешение экрана
измеряется в пикселах (точках) и определяет
размер изображения, которое может
поместиться на экране целиком.
Разрешение
принтера - это свойство принтера,
выражающее количество отдельных точек,
которые могут быть напечатаны на участке
единичной длины. Оно измеряется в
единицах dpi (точки на дюйм) и определяет
размер изображения при заданном качестве
или, наоборот, качество изображения при
заданном размере.
Разрешение изображения - это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм - dpi и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Так, для просмотра изображения на экране достаточно, чтобы оно имело разрешение 72 dpi, а для печати на принтере - не меньше как 300 dpi. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения.
Физический
размер изображения определяет размер
рисунка по вертикали (высота) и горизонтали
(ширина) может измеряться как в пикселах,
так и в единицах длины (миллиметрах,
сантиметрах, дюймах). Он задается при
создании изображения и хранится вместе
с файлом. Если изображение
готовят для демонстрации на экране, то
его ширину и высоту задают в пикселах,
чтобы знать, какую часть экрана оно
занимает. Если изображение
готовят для печати, то его размер задают
в единицах длины, чтобы знать, какую
часть листа бумаги оно займет.
Физический
размер и разрешение изображения
неразрывно связаны друг с другом. При
изменении разрешения автоматически
меняется физический размер.
При работе
с цветом используются понятия: глубина
цвета (его еще называют цветовое
разрешение) и цветовая модель.
Для
кодирования цвета пиксела изображения
может быть выделено разное количество
бит. От этого зависит то, сколько цветов
на экране может отображаться одновременно.
Чем больше длина двоичного кода цвета,
тем больше цветов можно использовать
в рисунке.
Глубина цвета - это количество бит, которое используют для кодирования цвета одного пиксела. Для кодирования двухцветного (черно-белого) изображения достаточно выделить по одному биту на представление цвета каждого пиксела. Выделение одного байта позволяет закодировать 256 различных цветовых оттенков. Два байта (16 битов) позволяют определить 65536 различных цветов. Этот режим называется High Color. Если для кодирования цвета используются три байта (24 бита), возможно одновременное отображение 16,5 млн цветов. Этот режим называется True Color. От глубины цвета зависит размер файла, в котором сохранено изображение.
Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью . Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех. Эти модели известны под названиями: RGB, CMYK, НSB.
Цвет и цветовые модели.
Цвет аддитивный и субтрактивный.
Аддитивный цвет получается при соединении света разных цветов. В этой схеме отсутствие всех цветов представляет собой чёрный цвет, а присутствие всех цветов - белый. Схема аддитивных цветов работает с излучаемым светом, например, монитор компьютера.
В схеме субтрактивных цветов происходит обратный процесс. Здесь получается какой-либо цвет при вычитании других цветов из общего луча света. В этой схеме белый цвет появляется в результате отсутствия всех цветов, тогда как их присутствие даёт чёрный цвет. Схема субтрактивных цветов работает с отражённым светом.
В компьютерной графике применяют понятие цветового разрешения (другое название – глубина цвета). Оно определяет метод кодирования цветовой информации для ее воспроизведения на экране монитора. Для отображения черно- белого изображения достаточно двух бит (белый и черный цвета). Восьмиразрядное кодирование позволяет отобразить 256 градаций цветового тона. Два байта (16 бит) определяют 65 536 оттенков (такой режим называют High Color). При 24-разрядном способе кодирования возможно определить более 16,5 миллионов цветов (режим называют С практической точки зрения цветовому разрешению монитора близко понятие цветового охвата. Под ним подразумевается диапазон цветов, который можно воспроизвести с помощью того или иного устройства вывода (монитор, принтер, печатная машина и прочие). В соответствии с принципами формирования изображения аддитивным или субтрактивным методами разработаны способы разделения цветового оттенка на составляющие компоненты, называемые цветовыми моделями. В компьютерной графике в основном применяют модели RGB и HSB (для создания и обработки аддитивных изображений) и CMYK (для печати копии изображения на полиграфическом оборудовании). Цветовые модели расположены в трехмерной системе координат, образующей цветовое пространство, так как из законов Гроссмана следует, что цвет можно выразить точкой в трехмерном пространстве.
Первый закон Грассмана (закон трехмерности). Любой цвет однозначно выражается тремя составляющими, если они линейно независимы. Линейная независимость заключается в невозможности получить любой из этих трех цветов сложением двух остальных.
Второй закон Грассмана (закон непрерывности). При непрерывном изменении излучения цвет смеси также меняется непрерывно. Не существует такого цвета, к которому нельзя было бы подобрать бесконечно близкий.
Третий закон Грассмана (закон аддитивности). Цвет смеси излучений зависит только от их цвета, но не спектрального состава. То есть цвет (С) смеси выражается суммой цветовых уравнений излучений:
Cсумм=(R1+R2+…+Rn)R+(G1+G2+…+Gn)G+ (B1+B2+…+Bn)B.
Цветовая модель RGB
Монитор компьютера создает цвет непосредственно излучением света и, использует схему цветов RGB.
Цветовая модель RGB является аддитивной, то есть любой цвет представляет собой сочетание в различной пропорции трех основных цветов – красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue). Она служит основой при создании и обработке компьютерной графики, предназначенной для электронного воспроизведения (на мониторе, телевизоре). Если с близкого расстояния посмотреть на экран монитора, то можно заметить, что он состоит из мельчайших точек красного, зелёного и синего цветов. Компьютер может управлять количеством света, излучаемого через любую окрашенную точку и, комбинируя различные сочетания любых цветов, может создать любой цвет. При наложении одного компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается. Совмещение трех компонентов дает ахроматический серый цвет, который при увеличении яркости приближается к белому цвету. При 256 градационных уровнях тона черному цвету соответствуют нулевые значения RGB, а белому – максимальные, с координатами (255,255,255).
Будучи определена природой компьютерных мониторов, схема RGB является самой популярной и распространённой, но у неё есть недостаток: компьютерные рисунки не всегда должны присутствовать только на мониторе, иногда их приходится распечатывать, тогда необходимо использовать другую систему цветов - CMYK.
Системы цветов HSB и HSL
Системы цветов HSB и HSL базируется на ограничениях, накладываемых аппаратным обеспечением. В системе HSB описание цвета представляется в виде тона, насыщенности и яркости. В другой системе HSL задаётся тон, насыщенность и освещённость. Тон представляет собой конкретный оттенок цвета. Насыщенность цвета характеризует его относительную интенсивность или частоту. Яркость или освещённость показывают величину чёрного оттенка добавленного к цвету, что делает его более тёмным. Система HSB хорошо согласовывается с моделью восприятия цвета человеком, то есть он является эквивалентом длины волны света. Насыщенность - интенсивность волны, а яркость - общее количество света. Недостатком этой системы является то, что для работы на мониторах компьютера её необходимо преобразовать в систему RGB, а для четырехцветной печати в систему CMYK.
Цветовая модель HSB
Цветовая модель HSB разработана с максимальным учетом особенностей восприятия цвета человеком. Она построена на основе цветового круга Манселла. Цвет описывается тремя компонентами: оттенком (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brigfitness). Значение цвета выбирается как вектор, исходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому цвету, а точки по периметру окружности – чистым спектральным цветам. Направление вектора задается в градусах и определяет цветовой оттенок. Длина вектора определяет насыщенность цвета. На отдельной оси, называемой ахроматической, задается яркость, при этом нулевая точка соответствует черному цвету. Цветовой охват модели HSB перекрывает все известные значения реальных цветов.
Модель HSB принято использовать при создании изображений на компьютере с имитацией приемов работы и инструментария художников. Существуют специальные программы, имитирующие кисти, перья, карандаши. Обеспечивается имитация работы с красками и различными полотнами. После создания изображения его рекомендуется преобразовать в другую цветовую модель, в зависимости от предполагаемого способа публикации.
Цветовая модель CIE Lab
В 1920 году была разработана цветовая пространственная модель CIE Lab (Communication Internationale de I"Eclairage – международная комиссия по совещанию. L, a, b – обозначения осей координат в этой системе). Система является аппаратно независимой и потому часто применяется для переноса данных между устройствами. В модели CIE Lab любой цвет определяется светлотой (L) и хроматическими компонентами: параметром а, изменяющимся в диапазоне от зеленого до красного, и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого. Цветовой охват модели CIE Lab значительно превосходит возможности мониторов и печатных устройств, поэтому перед выводом изображения, представленного в этой модели, его приходится преобразовывать. Данная модель была разработана для согласования цветных фотохимических процессов с полиграфическими. Сегодня она является принятым по умолчанию стандартом для программы Adobe Photoshop.
Цветовая модель CMYK, цветоделение
Данная система была широко известна задолго до того, как компьютеры стали использоваться для создания графических изображений. Для разделения цветов изображения на цвета CMYK применяют компьютеры, а для полиграфии разработаны их специальные модели. Преобразование цветов из системы RGB в систему CMYK сталкивается с рядом проблем. Основная сложность заключается в том, что в разных системах цвета могут меняться. У этих систем различна сама природа получения цветов и то, что мы видим на экране мониторов никогда нельзя точно повторить при печати. В настоящее время существуют программы, которые позволяет работать непосредственно в цветах CMYK. Программы векторной графики уже надёжно обладают этой способностью, а программы растровой графики лишь в последнее время стали предоставлять пользователям средства работы с цветами CMYK и точного управления тем, как рисунок будет выглядеть при печати.
Цветовая модель CMYK относится к субтрактивным, и ее используют при подготовке публикаций к печати. Цветовыми компонентами CMY служат цвета, полученные вычитанием основных из белого:
голубой (cyan) = белый - красный = зеленый + синий;
пурпурный (magenta) = белый - зеленый = красный + синий;
желтый (yellow) = белый - синий = красный + зеленый.
Такой метод соответствует физической сущности восприятия отраженных от печатных оригиналов лучей. Голубой, пурпурный и желтый цвета называются дополнительными, потому что они дополняют основные цвета до белого. Отсюда вытекает и главная проблема цветовой модели CMY – наложение друг на друга дополнительных цветов на практике не дает чистого черного цвета. Поэтому в цветовую модель был включен компонент чистого черного цвета. Так появилась четвертая буква в аббревиатуре цветовой модели CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK). Для печати на полиграфическом оборудовании цветное компьютерное изображение необходимо разделить на составляющие, соответствующие компонентам цветовой модели CMYK. Этот процесс называют цветоделением. В итоге получают четыре отдельных изображения, содержащих одноцветное содержимое каждого компонента в оригинале. Затем в типографии с форм, созданных на основе цветоделенных пленок, печатают многоцветное изображение, получаемое наложением цветов CMYK.
Индексированный цвет, работа с палитрой
Все описанные ранее системы цветов имели дело со всем спектром цветов. Индексированные палитры цветов - это наборы цветов, из которых можно выбрать необходимый цвет. Преимуществом ограниченных палитр является то, они что занимают гораздо меньше памяти, чем полные системы RGB и CMYK. Компьютер создаёт палитру цветов и присваивает каждому цвету номер от 1 до 256. Затем при сохранении цвета отдельного пиксела или объекта компьютер просто запоминает номер, который имел этот цвет в палитре. Для запоминания числа от 1 до 256 компьютеру необходимо всего 8 бит. Для сравнения полный цвет в системе RGB занимает 24 бита, а в системе CMYK - 32.
Список используемой литературы:
1.Компьютерная графика. Порев В.Н,
2.Основы компьютерной графики. Сергеев А. П., Кущенко С.В
3. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. Е.В.Шикин, А.В.Боресков
Компьютерная графика (11)Реферат >> Информатика
2 ВИДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ Различают три вида компьютерной графики . Это растровая графика , векторная графика и фрактальная графика . Они отличаются... трехмерной системы координат. Каждая координата отражает вклад каждой составляющей в результирующий цвет в...
Понятия света и цвета в компьютерной графике являются основополагающими. Обычно свет представляет собой непрерывный поток волн с различными длинами и различными амплитудами. Такой свет можно характеризовать энергетической спектральной кривой (рис. 2.2), где само значение функции представляет собой вклад волн с длиной волны в общий волновой поток.
Рис. 2.2. Спектральная кривая света
Ощущение цвета возникает в мозге при возбуждении и торможении цветочувствительных клеток - рецепторов глазной сетчатки человека, колбочках. У человека существует три вида колбочек - «красные», «зелёные» и «синие», соответственно. Светочувствительность колбочек невысока, поэтому для хорошего восприятия цвета необходима достаточная освещённость или яркость. Каждое цветовое ощущение у человека может быть представлено в виде суммы ощущений этих трех цветов.
Основными характеристиками цвета являются цветовой тон, насыщенность, яркость.
Определение 2.6. Цветовой тон – атрибут визуального восприятия, согласно которому область кажется обладающей одним из воспринимаемых цветов (красного(R ) , зелёного(G ) или синего(В )). Является основной цветовой характеристикой.
Определение 2.7. Насыщенность – характеристика, выражаемая долей присутствия белого цвета. В идеально чистом цвете примесь белого отсутствует. Если, например, к чистому красному цвету добавить в определенной пропорции белый цвет, то получится светлый бледно-красный цвет.
Определение 2.8. Яркость – характеристика, определяемая энергией, интенсивностью светового излучения. Выражает количество воспринимаемого света.
Обыкновенный цвет (солнца, лампочки) состоит из всех цветов радуги. Если пропустить его через призму, то он разложится в цветной спектр радуги. Эти цвета представляют частоты электромагнитных колебаний, которые представляются невооруженным глазом.
Различают излучаемый и отраженный свет. Излучаемый свет - свет, выходящий из активного источника, содержит в себе все цвета. Отраженный свет может содержать все цвета, их комбинацию или только один цвет. Так как цвет может получиться в процессе излучения и поглощения, то существуют два противоположных метода его описания:
Система аддитивных цветов;
Система субтрактивных цветов.
Цветовая модель RGB. Аддитивный цвет получается при соединении лучей света разных цветов. Отсутствие всех цветов в этой системе есть черный цвет. Присутствие всех цветов – белый цвет. Эта система работает с излучаемым цветом, например, от монитора компьютера. В этой системе используется три основных цвета: красный, зеленый, синий (RGB). Система цветов RGB. Наиболее распространена и популярна. Используется в мониторах.
Цветовая модель CMY. В системе субтрактивных цветов происходит обратный процесс. Определенный цвет получается вычитанием других цветов из общего луча света. Белый цвет появляется в результате отсутствия всех цветов, тогда как их присутствие дает черный цвет. Эта система работает с отраженным цветом.
В системе субтрактивных цветов основными являются голубой, пурпурный, желтый (CMY – Cyan, Magenta, Yellow). При их смешении предполагается, что должен получиться черный цвет. В действительности типографские краски поглощают свет не полностью, и поэтому комбинация трех основных цветов выглядит темно-коричневой. Эта система используется в основном в полиграфии. Преобразование рисунков из системы RGB в систему CMYK сталкивается с рядом проблем. Основная сложность в том, что в разных системах цвета могут меняться. В этих системах различна природа получения цветов, и поэтому то, что отображается на экране монитора никогда нельзя в точности повторить при печати. Процесс преобразования усложняется необходимостью корректировать несовершенство типографских красок.
Цветовая модель HSV. Рассмотренные выше цветовые модели так или иначе используют смешение некоторых основных цветов. Цветовую модель HSV, можно отнести к альтернативному типу.
Рис. 2.3. Цветовая модель HSV
В модели HSV (рис. 2.3) цвет описывается следующими параметрами: цветовой тон H (Hue), насыщенность S (Saturation), яркость, светлота V(Value). Значение H измеряется в градусах от 0 до 360, поскольку здесь цвета радуги располагаются по кругу в таком порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Значения S и V находятся в диапазоне (0…1).
Примеры кодирования цветов для модели HSV. При S=0 (т.е. на оси V) - серые тона. Значение V=0 соответствует черному цвету. Белый цвет кодируется как S=0, V=1. Цвета, расположенные по кругу напротив друг друга, т.е. отличающиеся по H на 180 º, являются дополнительными. Задание цвета с помощью параметров HSV достаточно часто используется в графических системах, причем обычно показывается развертка конуса.
Цветовая модель HSV удобна для применения в тех графических редакторах, которые ориентированы не на обработку готовых изображений, а на их создание своими руками. Существуют такие программы, которые позволяют имитировать различные инструменты художника (кисти, перья, фломастеры, карандаши), материалы красок (акварель, гуашь, масло, тушь, уголь, пастель) и материалы полотна (холст, картон, рисовая бумага и пр.).
Существуют и другие цветовые модели, построенные аналогично HSV, например модели HLS (Hue, Lighting, Saturation) и HSB также использует цветовой конус. В модели HSB тоже три компонента: оттенок цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Регулируя их, можно получить столь же много произвольных цветов, как и при работе с другими моделями.
Цветовая модель Lab. Все вышеперечисленные модели описывают цвет тремя параметрами и в достаточно широком диапазоне. Теперь рассмотрим цветовую модель, в которой цвет задается одним числом, но уже для ограниченного диапазона цветов (оттенков).
На практике часто используются черно-белые (серые) полутоновые изображения. Серые цвета в модели RGB описываются одинаковыми значениями компонентов, т.е. r i = g i = b i . Таким образом, для серых изображений нет необходимости использовать тройки чисел - достаточно и одного числа. Это позволяет упростить цветовую модель. Каждая градация определяется яркостью Y. Значение Y=0 соответствует черному цвету, максимальное значение Y – белому.
Для преобразования цветных изображений, представленных в системе RGB, в градации серого используют соотношение
Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B,
где коэффициенты при R, G и B учитывают различную чувствительность зрения к соответствующим цветам и, кроме того, их сумма равна единице.
Очевидно, что обратное преобразование R =Y, G =Y, B =Y не даст никаких других цветов, кроме градаций серого.
Разнообразие моделей обусловлено различными областями их использования. Каждая из цветовых моделей была разработана для эффективного выполнения отдельных операций: ввода изображений, визуализаций на экране, печати на бумаге, обработки изображений, сохранения в файлах, колориметрических расчетов и измерений. Преобразование из одной модели в другую может привести к искажению цветов изображения.
Контрольные вопросы и задания
1. Какие виды представления видеоинформации Вы знаете?
2. Что представляет собой битовая глубина?
3. Что такое разрешающая способность растра?
4. Какие характеристики влияют на размер изображения?
5. В чем особенность масштабирования растровых и векторных изображений?
6. Назовите основные характеристики цвета?
7. Какие цветовые системы Вы знаете?
8. Дайте определение аддитивной системе цветов. В каких устройствах она используется?
9. Что представляет собой система субтрактивных цветов?
10. Перечислите альтернативные цветовые системы.