مدل رنگ RGB. مدل های رنگی RGB و CMYK: راهنمای مقرون به صرفه

HEX / HTML

رنگ HEX چیزی بیش از نمایش هگزادسیمال RGB نیست.

رنگ ها به عنوان سه گروه از ارقام هگزا دسیمال نشان داده می شوند که هر گروه مسئول رنگ خود است: # 112233، که در آن 11 قرمز، 22 سبز، 33 آبی است. همه مقادیر باید بین 00 و FF باشد.

در بسیاری از کاربردها، شکل اختصاری علامت گذاری برای رنگ های هگزا دسیمال مجاز است. اگر هر یک از سه گروه دارای کاراکترهای یکسانی باشد، برای مثال # 112233، می توان آنها را به عنوان # 123 نوشت.

1. h1 (رنگ: # ff0000;) / * قرمز * /
2. h2 (رنگ: # 00ff00;) / * سبز * /
3. h3 (رنگ: # 0000ff;) / * آبی * /
4. h4 (رنگ: # 00f؛) / * همان آبی، مختصر * /

RGB

فضای رنگی RGB (قرمز، سبز، آبی) شامل تمام رنگ های ممکن است که می توان با ترکیب قرمز، سبز و آبی به دست آورد. این مدل در عکاسی، تلویزیون و گرافیک کامپیوتری محبوب است.

مقادیر RGB به عنوان یک عدد صحیح از 0 تا 255 مشخص می شود. برای مثال rgb (0,0,255) به رنگ آبی نمایش داده می شود زیرا پارامتر آبی روی بالاترین مقدار خود (255) و بقیه روی 0 تنظیم شده است.

برخی از برنامه ها (به ویژه مرورگرهای وب) از درصد نوشتن مقادیر RGB (0٪ تا 100٪) پشتیبانی می کنند.

1. h1 (رنگ: rgb (255، 0، 0؛) / * قرمز * /
2. h2 (رنگ: rgb (0، 255، 0؛) / * سبز * /
3. h3 (رنگ: rgb (0، 0، 255؛) / * آبی * /
4. h4 (رنگ: rgb (0٪، 0٪، 100٪؛) / * همان آبی، درصد نوشتن * /

مقادیر رنگ RGB در تمام مرورگرهای اصلی پشتیبانی می شود.

RGBA

اخیراً، مرورگرهای مدرن یاد گرفته اند که با مدل رنگی RGBA کار کنند - یک پسوند RGB با پشتیبانی از یک کانال آلفا که کدورت یک شی را تعیین می کند.

یک مقدار رنگ RGBA به صورت: rgba (قرمز، سبز، آبی، آلفا) مشخص می شود. آلفا عددی از 0.0 (کاملا شفاف) تا 1.0 (کاملاً مات) است.

1. h1 (رنگ: rgb (0، 0، 255؛) / * آبی در RGB معمولی * /
2. h2 (رنگ: rgba (0، 0، 255، 1؛) / * همان آبی در RGBA، زیرا کدورت: 100٪ * /
3. h3 (رنگ: rgba (0، 0، 255، 0.5؛) / * کدورت: 50٪ * /
4. h4 (رنگ: rgba (0، 0، 255، 0.155؛) / * کدورت: 15.5٪ * /
5. h5 (رنگ: rgba (0، 0، 255، 0؛) / * کاملا شفاف * /

RGBA در IE9 +، Firefox 3+، Chrome، Safari و Opera 10+ پشتیبانی می‌شود.

Hsl

مدل رنگی HSL نمایشی استوانه ای از مدل RGB است. HSL رنگ ها را به روشی شهودی و قابل درک تر از RGB معمولی نشان می دهد. این مدل اغلب در برنامه های گرافیکی، در انتخابگرهای رنگ و برای تجزیه و تحلیل تصویر استفاده می شود.

HSL مخفف Hue, Saturation, Lightness / Luminance است که نباید با روشنایی اشتباه گرفته شود.

Hue موقعیت رنگ را در چرخه رنگ (از 0 تا 360) تنظیم می کند. اشباع درصدی از اشباع (0% تا 100%) است. سبکی درصد سبکی (0% تا 100%) است.

1. h1 (رنگ: hsl (120، 100٪، 50%)؛) / * سبز * /
2. h2 (رنگ: hsl (120، 100٪، 75%)؛) / * سبز روشن * /
3. h3 (رنگ: hsl (120، 100٪، 25%)؛) / * سبز تیره * /
4. h4 (رنگ: hsl (120، 60٪، 70%)؛) / * سبز پاستلی * /

HSL در IE9 +، Firefox، Chrome، Safari و Opera 10+ پشتیبانی می‌شود.

HSLA

مشابه RGB / RGBA، HSL دارای یک حالت HSLA با یک کانال آلفا برای نشان دادن کدورت یک شی است.

مقدار رنگ HSLA به صورت: hsla (رنگ، ​​اشباع، روشنایی، آلفا) داده می شود. آلفا عددی از 0.0 (کاملا شفاف) تا 1.0 (کاملاً مات) است.

1. h1 (رنگ: hsl (120، 100٪، 50%)؛) / * سبز در HSL معمولی * /
2. h2 (رنگ: hsla (120، 100٪، 50٪، 1؛) / * همان سبز در HSLA، زیرا کدورت: 100٪ * /
3. h3 (رنگ: hsla (120، 100٪، 50٪، 0.5)؛) / * کدورت: 50٪ * /
4. h4 (رنگ: hsla (120، 100٪، 50٪، 0.155؛) / * کدورت: 15.5٪ * /
5. h5 (رنگ: hsla (120، 100٪، 50٪، 0؛) / * کاملا شفاف * /

CMYK

مدل رنگی CMYK اغلب با چاپ و چاپ رنگی همراه است. CMYK (بر خلاف RGB) یک مدل تفریق کننده است، به این معنی که مقادیر بالاتر با رنگ های تیره تر همراه است.

رنگ ها با نسبت فیروزه ای، سرخابی، زرد، با اضافه کردن رنگ سیاه (کلید / سیاه) تعیین می شوند.

هر یک از اعدادی که یک رنگ را در CMYK تعریف می‌کنند، نشان‌دهنده درصد جوهر یک رنگ معین است که ترکیب رنگی را می‌سازد، یا بهتر است بگوییم، اندازه یک نقطه شطرنجی نشان‌داده‌شده روی یک فتوستر روی یک فیلم با رنگ مشخص (یا مستقیماً روی یک صفحه چاپ در مورد CTP).

به عنوان مثال، برای به دست آوردن رنگ PANTONE 7526، 9 قسمت فیروزه ای، 83 سرخابی، 100 زرد و 46 سیاه را مخلوط کنید. این را می توان به صورت زیر نشان داد: (9،83،100،46). گاهی اوقات آنها از چنین عناوین استفاده می کنند: C9M83Y100K46، یا (9٪، 83٪، 100٪، 46٪)، یا (0.09 / 0.83 / 1.0 / 0.46).

HSB / HSV

HSB (همچنین به عنوان HSV شناخته می شود) شبیه HSL است، اما آنها دو مدل رنگ متفاوت هستند. آنها هر دو بر اساس هندسه استوانه ای هستند، اما HSB / HSV بر اساس مدل "هگزاکون" است، در حالی که HSL بر اساس مدل "bi-hexcone" است. هنرمندان اغلب ترجیح می دهند از این مدل استفاده کنند، به طور کلی پذیرفته شده است که دستگاه HSB / HSV به درک طبیعی رنگ ها نزدیک تر است. به طور خاص، مدل رنگ HSB در Adobe Photoshop استفاده می شود.

HSB / HSV مخفف Hue، Saturation، Brightness / Value است.

Hue موقعیت رنگ را در چرخه رنگ (از 0 تا 360) تنظیم می کند. اشباع درصدی از اشباع (0% تا 100%) است. روشنایی درصد روشنایی (0٪ تا 100٪) است.

XYZ

مدل رنگی XYZ (CIE 1931 XYZ) یک فضای کاملاً ریاضی است. برخلاف مدل‌های RGB، CMYK و سایر مدل‌ها، در XYZ، اجزای اصلی «تخیلی» هستند، یعنی نمی‌توانید X، Y و Z را به هر مجموعه‌ای از رنگ‌ها برای ترکیب کردن مرتبط کنید. XYZ مدل اصلی تقریباً تمام مدل های رنگی دیگر است که در زمینه های فنی استفاده می شود.

آزمایشگاه

مدل رنگ LAB (CIELAB، "CIE 1976 L * a * b *") از فضای CIE XYZ محاسبه می شود. هنگام توسعه Lab، هدف ایجاد فضای رنگی بود که در آن تغییر رنگ از نقطه نظر درک انسان خطی‌تر باشد (در مقایسه با XYZ)، یعنی همان تغییر در مقادیر مختصات رنگ در مناطق مختلف فضای رنگی احساس تغییر رنگ یکسانی را ایجاد می کند.

مدل رنگ RGB(از انگلیسی قرمز، سبز، آبی - قرمز، سبز، آبی) - یک مدل رنگ افزودنی که روشی از سنتز رنگ را برای تولید مثل رنگ توصیف می کند. در سنت روسی، گاهی اوقات به عنوان KZS نامیده می شود.

تاریخ
در سال 1861، فیزیکدان انگلیسی جیمز کلارک ماکسول پیشنهادی برای استفاده از روشی برای به دست آوردن یک تصویر رنگی ارائه کرد که به عنوان ترکیب رنگ افزایشی شناخته می شود. سیستم نمایش رنگ افزودنی (جمع بندی) به این معنی است که رنگ ها در این مدل به مشکی (Black) اضافه می شوند. تغییر رنگ افزودنی را می توان به این صورت تعبیر کرد - فرآیند ترکیب شارهای نور از رنگ های مختلف قبل از رسیدن به چشم.
مدل‌های رنگی افزودنی (از انگلیسی add - to add) به مدل‌های رنگی گفته می‌شود که در آن شار نوری با توزیع طیفی، که از نظر بصری به عنوان رنگ مورد نظر درک می‌شود، بر اساس عملیات اختلاط متناسب نور ساطع شده توسط سه منبع ایجاد می‌شود. . طرح های اختلاط می تواند متفاوت باشد، یکی از آنها در ارائه شده است
مدل رنگ افزودنی فرض می‌کند که هر یک از منابع نور توزیع طیفی ثابت خود را دارند و شدت آن قابل تنظیم است.
دو طعم از مدل رنگ افزودنی وجود دارد: وابسته به سخت افزار و ادراکی. در مدل وابسته به دستگاه، فضای رنگ به ویژگی های دستگاه خروجی تصویر (مانیتور، پروژکتور) بستگی دارد. به همین دلیل، تصویر مشابهی که بر اساس این مدل ارائه می شود، هنگام پخش در دستگاه های مختلف، از نظر بصری کمی متفاوت درک می شود.
مدل ادراکی با در نظر گرفتن ویژگی های دید ناظر و نه ویژگی های فنی دستگاه ساخته شده است.
در سال 1931، کمیسیون بین المللی روشنایی (CIE) سیستم رنگ را استاندارد کرد و همچنین کارهایی را تکمیل کرد که امکان ایجاد یک مدل ریاضی از دید انسان را فراهم کرد. فضای رنگی CIE 1931 XYZ به کار گرفته شد که تا به امروز مدل پایه است.

مکانیسم شکل دهی رنگ
وقتی انسان رنگ ها را درک می کند، مستقیماً توسط چشم درک می شود. بقیه رنگ ها مخلوطی از سه رنگ پایه به نسبت های مختلف هستند. . R + G = Y (زرد - زرد)؛ G + B = C (فیروزه ای - آبی)؛ B + R = M (Magenta - Magenta) مجموع هر سه رنگ اصلی به نسبت مساوی، سفید (سفید) R + G + B = W (سفید - سفید) را می دهد. به عنوان مثال، روی صفحه نمایشگر با یک لوله پرتوی کاتدی، و همچنین یک تلویزیون مشابه، تصویر با روشن کردن فسفر با پرتو الکترونی ساخته می شود. با این اثر، فسفر شروع به انتشار نور می کند. بسته به ترکیب فسفر، این نور یک رنگ یا رنگ دیگر دارد.
سایه های میانی به دلیل این واقعیت است که دانه های چند رنگ نزدیک به یکدیگر قرار دارند. در همان زمان، تصاویر آنها در چشم ادغام می شوند و رنگ ها سایه مخلوط خاصی را تشکیل می دهند. اگر دانه های هم رنگ متفاوت از بقیه روشن شوند، رنگ مخلوط سایه خاکستری نخواهد بود، بلکه رنگی به خود می گیرد. این روش تشکیل رنگ شبیه نورپردازی یک صفحه سفید در تاریکی کامل با نورافکن های چند رنگ است. اگر رنگ یک نقطه از تصویر را با سه بیت رمزگذاری کنیم که هر کدام نشانه وجود (1) یا عدم وجود (0) جزء مربوط به سیستم خواهد بود، RGB 1 بیت برای هر جزء RGB، سپس ما هر هشت رنگ مختلف را دریافت می کنیم ... در عمل، برای ذخیره اطلاعات مربوط به رنگ هر نقطه از یک تصویر رنگی در مدل RGB، معمولاً 3 بایت (یعنی 24 بیت) در 1 بایت (یعنی 8 بیت) برای مقدار رنگ هر جزء اختصاص می یابد. بنابراین، هر جزء RGB می تواند مقداری در محدوده 0 تا 255 (مجموعاً 2 تا توان هشتم = 256 مقدار) به خود بگیرد. بنابراین، می توانید رنگ ها را در نسبت های مختلف مخلوط کنید و روشنایی هر جزء را تغییر دهید. بنابراین، شما می توانید 256 x 256 x 256 = 16،777،216 رنگ دریافت کنید. مختصات RGB از 0 تا 255 یک مکعب رنگی را تشکیل می دهند. ... هر رنگی در داخل این مکعب قرار دارد و با مجموعه مختصات خود توصیف می شود و نشان می دهد که اجزای قرمز، سبز و آبی با چه نسبت هایی در آن مخلوط شده اند. توانایی نمایش حداقل 16.7 میلیون سایه یک نوع تصویر تمام رنگی است که گاهی اوقات به عنوان رنگ واقعی شناخته می شود. زیرا چشم انسان هنوز قادر به تشخیص تنوع بیشتر نیست. حداکثر روشنایی هر سه مولفه اصلی مربوط به سفید و حداقل به سیاه است. بنابراین، رنگ سفید دارای کد (255،255،255) در نمایش اعشاری، و FFFFFF در هگزادسیمال است. کدهای سیاه به ترتیب (0،0،0) یا 000000. تمام سایه های خاکستری با مخلوط کردن سه جزء با روشنایی یکسان تشکیل می شوند. به عنوان مثال، مقادیر (200,200,200) یا C8C8C8 خاکستری روشن ایجاد می کنند و مقادیر (100,100,100) یا 646464 خاکستری تیره ایجاد می کنند. هرچه سایه خاکستری تیره‌تر باشد، عددی که باید در هر کادر متنی وارد کنید کمتر است. رنگ سیاه زمانی به وجود می آید که شدت هر سه جزء صفر باشد و سفید زمانی که شدت آنها حداکثر باشد.

محدودیت های
مدل رنگی RGB دارای سه اشکال اساسی است: اولین حیطه رنگ ناکافی است. صرف نظر از اندازه فضای رنگی مدل رنگی RGB، نمی تواند بسیاری از رنگ های قابل درک برای چشم (مثلاً فیروزه ای خالص و نارنجی) را بازتولید کند. این رنگ ها در فرمول رنگ RGB دارای مقادیر منفی شدت رنگ پایه هستند و اجرای نه جمع، بلکه تفریق رنگ های پایه در اجرای فنی مدل افزودنی بسیار مشکل است. این نقطه ضعف در مدل افزودنی ادراکی حذف شده است.
دومین عیب مدل رنگی RGB عدم امکان بازتولید رنگ یکنواخت در دستگاه های مختلف (وابستگی سخت افزاری) به دلیل اینکه رنگ های اولیه این مدل به پارامترهای فنی دستگاه های خروجی تصویر بستگی دارد. بنابراین، به طور دقیق، هیچ فضای رنگی RGB واحدی وجود ندارد، مناطق رنگ های قابل تکرار برای هر دستگاه خروجی متفاوت است. ضمن اینکه حتی مقایسه عددی این فضاها تنها با کمک مدل های رنگی دیگر امکان پذیر است. سومین ایراد همبستگی کانال های رنگی است (زمانی که روشنایی یک کانال افزایش می یابد، دیگران آن را کاهش می دهند).

کرامت
بسیاری از تجهیزات کامپیوتری با استفاده از مدل RGB کار می کنند، علاوه بر این، این مدل بسیار ساده است، رابطه "ژنتیکی" آن با تجهیزات (اسکنر و مانیتور)، طیف رنگی گسترده (قابلیت نمایش رنگ های متنوع نزدیک به قابلیت ها). بینایی انسان)، این استفاده گسترده از آن را توضیح می دهد ...
مزایای اصلی مدل رنگی RGB سادگی، وضوح و این واقعیت است که هر نقطه در فضای رنگی آن با یک رنگ قابل درک بصری مطابقت دارد.
به دلیل سادگی این مدل به راحتی در سخت افزار پیاده سازی می شود. به طور خاص، در مانیتورها منابع نور کنترل شده با توزیع طیفی مختلف، ذرات فسفر میکروسکوپی از سه نوع هستند. آنها به وضوح از طریق ذره بین قابل مشاهده هستند، اما هنگام مشاهده مانیتور با چشم غیر مسلح، به دلیل پدیده بسته شدن بصری، یک تصویر پیوسته قابل مشاهده است.
شدت انتشار نور در نمایشگرهای مبتنی بر لوله های پرتو کاتدی توسط سه تفنگ الکترونی تنظیم می شود که درخشش فسفر را تحریک می کند. در دسترس بودن بسیاری از رویه های پردازش تصویر (فیلترها) در برنامه های گرافیکی شطرنجی، حجم کمی (در مقایسه با مدل CMYK) توسط تصویر در رم کامپیوتر و روی دیسک اشغال شده است.

کاربرد
مدل رنگی RGB به طور گسترده در گرافیک کامپیوتری استفاده می شود به این دلیل که دستگاه اصلی خروجی اطلاعات (مانیتور) در این سیستم خاص کار می کند. تصویر مانیتور از نقاط درخشان قرمز، سبز و آبی تشکیل شده است. با نگاه کردن به صفحه نمایشگر کار از طریق یک ذره بین، می توانید نقاط رنگی جداگانه را ببینید - و دیدن آن در صفحه تلویزیون حتی آسان تر است، زیرا نقاط آن بسیار بزرگتر هستند.
به طور گسترده ای در توسعه نشریات الکترونیکی (چند رسانه ای) و چاپی استفاده می شود.
تصاویر بیت مپ به ندرت با دست و با استفاده از برنامه های کامپیوتری ایجاد می شوند. اغلب برای این منظور از تصاویر اسکن شده تهیه شده توسط هنرمند بر روی کاغذ یا عکس استفاده می شود.
اخیراً از دوربین های دیجیتال و دوربین های فیلمبرداری برای وارد کردن تصاویر شطرنجی به رایانه استفاده می شود. بر این اساس، اکثر ویرایشگرهای گرافیکی که برای کار با تصاویر شطرنجی طراحی شده‌اند، نه بر ایجاد تصاویر که روی پردازش آنها تمرکز دارند. در اینترنت، از تصاویر شطرنجی در مواردی استفاده می شود که لازم است طیف گسترده ای از سایه های یک تصویر رنگی را منتقل کنید.

منابع استفاده شده
1. Domasev MV رنگ، مدیریت رنگ، محاسبات و اندازه گیری رنگ. سن پترزبورگ: پیتر 2009
2. Petrov MN گرافیک کامپیوتری. کتاب درسی برای دانشگاه ها. سن پترزبورگ: پیتر 2002
3.en.wikipedia.org/wiki/Color model.
4.darkroomphoto.ru
5. bourabai.kz/graphics/0104.htm
6.litpedia.ru
7.youtube.com/watch?v=sA9s8HL-7ZM

• ترجمه

من قصد دارم گشتی در تاریخ علم ادراک انسان بزنم که منجر به ایجاد استانداردهای ویدئویی مدرن شد. من همچنین سعی خواهم کرد اصطلاحات رایج را توضیح دهم. علاوه بر این، من به طور خلاصه توضیح خواهم داد که چرا روند معمول ساخت یک بازی در طول زمان بیشتر و بیشتر شبیه فرآیند مورد استفاده در صنعت فیلم می شود.

پیشگامان تحقیق درک رنگ

امروزه می دانیم که شبکیه چشم انسان شامل سه نوع مختلف سلول گیرنده نوری به نام مخروط است. هر یک از سه نوع مخروط حاوی پروتئینی از خانواده پروتئین‌های اپسین است که نور را در قسمت‌های مختلف طیف جذب می‌کند:

جذب نور توسط اپسین ها

مخروط‌ها مربوط به بخش‌های قرمز، سبز و آبی طیف هستند و اغلب با توجه به طول موج‌هایی که به آن‌ها حساس هستند، به‌عنوان بلند (L)، متوسط ​​(M) و کوتاه (S) شناخته می‌شوند.

یکی از اولین آثار علمی در مورد برهمکنش نور و شبکیه، فرضیه ایزاک نیوتن در مورد نور و رنگ ها بود که بین سال های 1670-1675 نوشته شد. نیوتن نظریه ای داشت مبنی بر اینکه نور در طول موج های مختلف باعث می شود شبکیه در فرکانس های مشابه طنین انداز شود. این ارتعاشات سپس از طریق عصب بینایی به حسی منتقل می شود.

پرتوهای نوری که به پایین چشم می‌افتند، ارتعاشات شبکیه را تحریک می‌کنند که در امتداد رشته‌های اعصاب بینایی به مغز منتشر می‌شوند و حس بینایی ایجاد می‌کنند. انواع مختلف پرتوها ارتعاشاتی با قدرت های مختلف ایجاد می کنند که با توجه به قدرت آنها احساسات رنگ های مختلف را تحریک می کند ... "

بیش از صد سال بعد، توماس یونگ به این نتیجه رسید که از آنجایی که فرکانس تشدید یک ویژگی وابسته به سیستم است، برای جذب نور همه فرکانس ها، باید تعداد بی نهایت سیستم رزونانس مختلف در شبکیه وجود داشته باشد. یونگ این را بعید دانست و استدلال کرد که این تعداد به یک سیستم برای قرمز، زرد و آبی محدود شده است. این رنگ ها به طور سنتی در اختلاط رنگ های تفریقی استفاده می شدند. به قول خودش:

از آنجایی که به دلایلی که نیوتن نشان می دهد، ممکن است حرکت شبکیه به جای موجی، ماهیت نوسانی داشته باشد، فرکانس نوسانات باید به ساختار ماده آن بستگی داشته باشد. از آنجایی که تقریباً غیرممکن است باور کنیم که هر نقطه حساس شبکیه حاوی تعداد نامتناهی ذره است که هر یک از آنها قادر به نوسان کامل با هر موج ممکن است، لازم است فرض کنیم که تعداد آنها محدود است، برای مثال، با سه رنگ اصلی: قرمز، زرد و آبی ...

فرضیه یانگ در مورد شبکیه نادرست بود، اما او نتیجه‌گیری درستی داشت: تعداد محدودی از انواع سلول در چشم وجود دارد.

در سال 1850، هرمان هلمهولتز اولین کسی بود که به اثبات تجربی نظریه یانگ دست یافت. هلمهولتز از سوژه خواست تا با تنظیم روشنایی چندین منبع نور تک رنگ، رنگ های نمونه های مختلف منبع نور را مطابقت دهد. او به این نتیجه رسید که برای مقایسه همه نمونه ها، سه منبع نور لازم و کافی است: در قسمت قرمز، سبز و آبی طیف.

تولد رنگ سنجی مدرن

سریع به اوایل دهه 1930 بروید. در آن زمان، جامعه علمی درک نسبتاً خوبی از عملکرد درونی چشم داشت. (اگرچه 20 سال دیگر طول کشید تا جورج والد به طور تجربی وجود و عملکرد رودوپسین ها را در مخروط های شبکیه تایید کند. این کشف او را به دریافت جایزه نوبل پزشکی در سال 1967 سوق داد.) کمیسیون بین المللی Eclairage (کمیسیون بین المللی روشنایی) ، CIE، وظیفه ایجاد کمیت جامع درک انسان از رنگ را بر اساس داده های تجربی گردآوری شده توسط ویلیام دیوید رایت و جان گیلد با پارامترهایی مشابه پارامترهایی که اولین بار توسط Hermann Helmholtz انتخاب شد، تعیین کرد. تنظیمات خط پایه 435.8 نانومتر برای آبی، 546، 1 بود. nm برای سبز و 700 نانومتر برای قرمز.

راه اندازی آزمایشی توسط جان گیلد، سه دستگیره رنگ های اصلی را تنظیم می کند

به دلیل همپوشانی قابل توجه در حساسیت مخروط های M و L، تطبیق برخی از طول موج ها با قسمت آبی-سبز طیف غیرممکن بود. برای "تطبیق" این رنگ ها به عنوان یک نقطه مرجع، لازم بود کمی رنگ قرمز اولیه اضافه شود:

اگر برای لحظه ای تصور کنیم که همه رنگ های اصلی نقش منفی دارند، می توان معادله را به صورت زیر بازنویسی کرد:

نتیجه آزمایش ها جدولی از سه گانه RGB برای هر طول موج بود که به صورت زیر در نمودار نمایش داده شد:

عملکردهای تطبیق رنگ CIE 1931 RGB

البته رنگ هایی با مولفه قرمز منفی با استفاده از CIE اولیه قابل نمایش نیستند.

اکنون می‌توانیم ضرایب سه‌کرومیک برای نور توزیع شدت طیفی S را به‌عنوان حاصلضرب داخلی زیر پیدا کنیم:

ممکن است بدیهی به نظر برسد که حساسیت به طول موج های مختلف را می توان به این روش ادغام کرد، اما در واقع به حساسیت فیزیکی چشم، خطی با حساسیت به طول موج بستگی دارد. این به طور تجربی در سال 1853 توسط هرمان گراسمن تأیید شد، و انتگرال های ارائه شده در بالا در شکل مدرن خود برای ما به عنوان قانون گراسمن شناخته می شوند.

اصطلاح "فضای رنگی" به این دلیل به وجود آمد که رنگ های اصلی (قرمز، سبز و آبی) را می توان اساس فضای برداری در نظر گرفت. در این فضا، رنگ‌های مختلفی که توسط شخص درک می‌شود، با پرتوهایی که از یک منبع ساطع می‌شوند، نشان داده می‌شوند. تعریف مدرن فضای برداری در سال 1888 توسط جوزپه پیانو ارائه شد، اما بیش از 30 سال قبل از آن، جیمز کلرک ماکسول قبلاً از تئوری های نوپایی که بعداً به جبر خطی تبدیل شد برای توصیف رسمی سیستم رنگ سه رنگی استفاده کرده بود.

CIE تصمیم گرفت که برای ساده کردن محاسبات، کار با فضای رنگی که در آن ضرایب رنگ های اصلی همیشه مثبت است راحت تر است. سه رنگ اصلی جدید در مختصات فضای رنگی RGB به صورت زیر بیان شدند:

این مجموعه جدید از رنگ های اصلی را نمی توان در دنیای فیزیکی تحقق بخشید. این فقط یک ابزار ریاضی است که کار با فضای رنگی را آسان‌تر می‌کند. علاوه بر این، به طوری که نسبت های رنگ اصلی همیشه مثبت باشد، فضای جدید به گونه ای چیده شده است که نسبت رنگ Y مطابق با درخشندگی درک شده باشد. این جزء به عنوان شناخته شده است روشنایی CIE(شما می توانید بیشتر در مورد آن در مقاله FAQ رنگ عالی چارلز پوینتون بخوانید).

برای سهولت در رندر کردن فضای رنگی حاصل، آخرین تغییر را انجام می دهیم. با تقسیم هر جزء بر مجموع مولفه ها، یک مقدار رنگ بدون بعد، مستقل از روشنایی آن به دست می آید:

مختصات x و y با نام مختصات رنگی شناخته می شوند و همراه با Y CIE luma، فضای رنگی xyY CIE را تشکیل می دهند. اگر مختصات رنگی همه رنگ ها را با روشنایی مشخص بر روی نمودار رسم کنیم، نمودار زیر را دریافت می کنیم که احتمالاً با آن آشنا هستید:

نمودار XyY CIE 1931

و آخرین چیزی که باید بدانید این است که چه چیزی در فضای رنگ سفید به حساب می آید. در چنین سیستم نمایشی، سفید مختصات x و y یک رنگ است که زمانی بدست می آید که تمام ضرایب رنگ های RGB اولیه برابر باشند.

در طول سال‌ها، چندین فضای رنگی جدید پدید آمده‌اند که در جنبه‌های مختلف پیشرفت‌هایی را در فضاهای CIE 1931 به ارمغان آورده است.

توابع انتقال

قبل از بررسی استانداردهای ویدئویی، باید دو مفهوم دیگر معرفی و توضیح داده شود.

تابع انتقال نوری

تابع انتقال نوری-الکترونیکی (OETF) تعیین می کند که چگونه نور خطی گرفته شده توسط دستگاه (دوربین) باید در سیگنال رمزگذاری شود، به عنوان مثال. این تابعی از فرم است:

V قبلا یک سیگنال آنالوگ بود، اما اکنون، البته، به صورت دیجیتالی رمزگذاری شده است. معمولا توسعه دهندگان بازی به ندرت با OETF مواجه می شوند. یک مثال که در آن عملکرد مهم است، نیاز به ترکیب ضبط ویدیو با CGI در یک بازی است. در این حالت، باید بدانید که ویدیو با کدام OETF ضبط شده است تا نور خطی را بازسازی کرده و آن را به درستی با تصویر کامپیوتر ترکیب کنید.

تابع انتقال الکترون نوری

تابع انتقال الکترونیکی نوری (EOTF) وظیفه مخالف OETF را انجام می دهد، یعنی. نحوه تبدیل سیگنال به نور خطی را مشخص می کند:

این ویژگی برای توسعه دهندگان بازی اهمیت بیشتری دارد زیرا تعیین می کند محتوایی که ایجاد می کنند چگونه در تلویزیون و مانیتور کاربران نمایش داده شود.

رابطه بین EOTF و OETF

اگرچه مفاهیم EOTF و OETF به هم مرتبط هستند، اما اهداف متفاوتی را دنبال می کنند. OETF برای نمایش صحنه گرفته شده مورد نیاز است، که سپس می توانیم نور خطی اصلی را بازسازی کنیم (این نمایش از نظر مفهومی یک بافر فریم HDR (محدوده دینامیکی بالا) یک بازی معمولی است). در مراحل تولید یک فیلم معمولی چه اتفاقی می افتد:

• گرفتن داده های صحنه
• معکوس کردن OETF برای بازیابی مقادیر روشنایی خطی
• تصحیح رنگ
• مسترینگ برای فرمت های هدف مختلف (DCI-P3، Rec. 709، HDR10، Dolby Vision و غیره):
  • کاهش دامنه دینامیکی مواد برای مطابقت با محدوده دینامیکی قالب مورد نظر (نقشه تون)
  • تبدیل به فضای رنگی قالب مورد نظر
  • EOTF را برای مواد معکوس کنید (هنگام استفاده از EOTF در دستگاه نمایشگر، تصویر در صورت نیاز بازیابی می شود).

بحث مفصلی از این گردش کار در مقاله ما گنجانده نخواهد شد، اما توصیه می‌کنم که شرح رسمی و دقیق گردش کار ACES (سیستم رمزگذاری رنگ آکادمی) را مطالعه کنید.

تا پیش از این، روند فنی استاندارد بازی به این صورت بود:

• تفسیر
• بافر فریم HDR
• تصحیح تون
• معکوس کردن EOTF برای دستگاه نمایش مورد نظر (معمولا sRGB)
• تصحیح رنگ

اکثر موتورهای بازی از روش درجه بندی رنگ استفاده می کنند که توسط ارائه Naty Hoffman "افزایش رنگ برای بازی های ویدئویی" از Siggraph 2010 رایج شده است. این روش زمانی عملی بود که فقط از SDR هدف (محدوده دینامیکی استاندارد) استفاده می شد و اجازه می داد از نرم افزار برای درجه بندی رنگ استفاده شود. قبلاً بر روی رایانه های اکثر هنرمندان مانند Adobe Photoshop نصب شده است.

گردش کار درجه بندی رنگ استاندارد SDR (تصویر با حسن نیت از جاناتان بلو)

پس از معرفی HDR، بیشتر بازی‌ها به سمت جریان کاری مشابه آنچه در تولید فیلم استفاده می‌شود، حرکت کردند. حتی بدون HDR، یک گردش کاری شبیه به سینما عملکرد بهینه‌سازی می‌کند. انجام درجه بندی رنگ در HDR به این معنی است که کل محدوده دینامیکی صحنه خود را دارید. علاوه بر این، برخی از اثرات ممکن است که قبلا در دسترس نبودند.

اکنون آماده بررسی استانداردهای مختلفی هستیم که در حال حاضر برای توصیف قالب های تلویزیونی استفاده می شود.

استانداردهای ویدئویی

ضبط 709

اکثر استانداردهای مربوط به پخش سیگنال های ویدئویی توسط اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU) صادر می شود، یک نهاد سازمان ملل که در درجه اول با فناوری اطلاعات مرتبط است.

توصیه ITU-R BT.709، که بیشتر به عنوان Rec شناخته می شود. 709 استانداردی است که ویژگی های تلویزیون های HD را توصیف می کند. اولین نسخه این استاندارد در سال 1990 و آخرین نسخه در ژوئن 2015 منتشر شد. این استاندارد پارامترهایی مانند نسبت ابعاد، وضوح تصویر، نرخ فریم را توصیف می کند. اکثر مردم با این ویژگی ها آشنا هستند، بنابراین من آنها را پوشش نمی دهم و روی بخش هایی از استاندارد که با بازتولید رنگ و روشنایی سروکار دارند تمرکز می کنم.

استاندارد جزئیات رنگی بودن محدود شده توسط فضای رنگی xyY CIE را نشان می دهد. منابع نور قرمز، سبز و آبی یک نمایشگر سازگار باید طوری انتخاب شوند که مختصات رنگی فردی آنها به شرح زیر باشد:

شدت نسبی آنها باید طوری تنظیم شود که نقطه سفید رنگی داشته باشد.

(این نقطه سفید با نام CIE استاندارد Illuminant D65 نیز شناخته می‌شود و شبیه به ثبت مختصات رنگی توزیع شدت طیفی نور طبیعی است.)

خواص رنگی را می توان به صورت زیر مشاهده کرد:

پوشش Rec. 709

ناحیه طرح رنگ، محدود به مثلث ایجاد شده توسط رنگ های اصلی یک سیستم نمایش داده شده، وسعت نامیده می شود.

اکنون به بخش روشنایی استاندارد می رسیم، و اینجاست که همه چیز کمی پیچیده تر می شود. استاندارد بیان می کند که "ویژگی عمومی انتقال نوری در منبع"برابر است با:

اینجا دوتا مشکل داریم:

1. هیچ مشخصه ای برای روشنایی فیزیکی وجود ندارد L = 1
2. علیرغم این واقعیت که این یک استاندارد پخش ویدئو است، EOTF را مشخص نمی کند

این از نظر تاریخی اتفاق افتاده است، زیرا اعتقاد بر این بود که دستگاه نمایشگر، یعنی. تلویزیون مصرفی و وجود دارد EOTF. در عمل، این کار با تنظیم محدوده درخشندگی گرفته شده در OETF فوق به‌گونه‌ای انجام می‌شود که تصویر در یک نمایشگر مرجع با EOTF زیر خوب به نظر برسد:

جایی که L = 1 مربوط به روشنایی حدود 100 cd / m² است (واحد cd / m² در این صنعت "nit" نامیده می شود). این مورد توسط ITU در آخرین نسخه های استاندارد با نظر زیر تأیید شده است:

در عمل تولید استاندارد، عملکرد کدگذاری منبع تصویر به گونه ای تنظیم می شود که تصویر نهایی ظاهر دلخواه را داشته باشد، مطابق با آنچه در مانیتور مرجع قابل مشاهده است. تابع رمزگشایی از توصیه ITU-R BT.1886 به عنوان مرجع در نظر گرفته شده است. یک محیط مشاهده مرجع در توصیه ITU-R BT.2035 مشخص شده است.

ضبط 1886 نتیجه کار بر روی مستندسازی ویژگی های مانیتورهای CRT است (استاندارد در سال 2011 منتشر شد)، یعنی. رسمی کردن رویه موجود است.

CRT قبرستان فیل ها

غیر خطی بودن روشنایی به عنوان تابعی از ولتاژ اعمالی منجر به ساختار فیزیکی نمایشگرهای CRT شده است. بر حسب تصادف محض، این غیرخطی (بسیار) تقریباً غیرخطی معکوس درک انسان از روشنایی است. هنگامی که ما به نمایش دیجیتال سیگنال‌ها روی آوردیم، این منجر به تأثیر موفقیت‌آمیز توزیع یکنواخت خطای نمونه‌گیری در کل محدوده روشنایی شد.

ضبط 709 برای استفاده از رمزگذاری 8 بیتی یا 10 بیتی طراحی شده است. بیشتر محتواها از رمزگذاری 8 بیتی استفاده می کنند. برای آن، استاندارد مشخص می کند که توزیع محدوده روشنایی سیگنال باید در کدهای 16-235 توزیع شود.

HDR10

وقتی صحبت از ویدیوی HDR می شود، دو رقیب اصلی وجود دارد: Dolby Vision و HDR10. در این مقاله، من روی HDR10 تمرکز خواهم کرد زیرا یک استاندارد باز است که به سرعت محبوب شده است. این استاندارد برای Xbox One S و PS4 انتخاب شده است.

ما دوباره با نگاه کردن به بخشی از فضای رنگی استفاده شده در HDR10 همانطور که در توصیه ITU-R BT.2020 (UHDTV) تعریف شده است، شروع می کنیم. این شامل مختصات رنگی زیر رنگ های اصلی است:

مجدداً از D65 به عنوان نقطه سفید استفاده می شود. هنگامی که بر روی شماتیک xy Rec. 2020 به این شکل است:

پوشش Rec. 2020

بدیهی است که پوشش این فضای رنگی بسیار بیشتر از Rec است. 709.

اکنون به بخش استاندارد در مورد روشنایی می رسیم، و اینجاست که همه چیز دوباره جالب تر می شود. در پایان نامه دکتری خود در سال 1999 "حساسیت کنتراست چشم انسان و تاثیر آن بر کیفیت تصویر"("حساسیت کنتراست چشم انسان و تاثیر آن بر کیفیت تصویر") پیتر بارتن معادله کمی دلهره آور ارائه کرد:

(بسیاری از متغیرهای این معادله خود معادلات پیچیده ای هستند، مثلاً روشنایی در داخل معادلاتی که E و M را محاسبه می کنند پنهان است).

این معادله تعیین می‌کند که چشم چقدر به تغییرات کنتراست در سطوح مختلف روشنایی حساس است و پارامترهای مختلف شرایط دید و برخی از ویژگی‌های ناظر را تعیین می‌کنند. "حداقل تفاوت قابل تشخیص"(Just Noticeable Difference, JND) مخالف معادله بارتن است، بنابراین برای اینکه نمونه برداری EOTF از شر محدودیت های دید خلاص شود، موارد زیر باید درست باشد:

انجمن مهندسان تصویر متحرک و تلویزیون (SMPTE) تصمیم گرفت که معادله بارتن مبنای خوبی برای EOTF جدید باشد. نتیجه چیزی بود که ما اکنون SMPTE ST 2084 یا Perceptual Quantizer (PQ) می نامیم.

PQ با انتخاب مقادیر محافظه کارانه برای پارامترهای معادله بارتن، یعنی. شرایط مشاهده معمولی مورد انتظار مصرف کننده بعداً، PQ به عنوان نمونه‌گیری تعریف شد که برای محدوده مشخصی از روشنایی و تعداد نمونه‌ها، معادله بارتن را با پارامترهای انتخاب شده بیشتر مطابقت می‌دهد.

مقادیر EOTF گسسته را می توان با استفاده از فرمول بازگشتی زیر برای یافتن پیدا کرد ک< 1 ... آخرین مقدار نمونه برداری حداکثر روشنایی مورد نیاز خواهد بود:

برای حداکثر روشنایی 10000 نیت با استفاده از نمونه برداری 12 بیتی (همانطور که توسط Dolby Vision استفاده می شود)، نتیجه به نظر می رسد:

EOTF PQ

همانطور که می بینید، نمونه برداری کل محدوده روشنایی را پوشش نمی دهد.

استاندارد HDR10 نیز از EOTF PQ استفاده می کند، اما با نمونه برداری 10 بیتی. این برای ماندن در زیر آستانه بارتن در محدوده روشنایی 10000 نیت کافی نیست، اما استاندارد اجازه می دهد تا ابرداده ها در سیگنال جاسازی شوند تا به صورت دینامیکی حداکثر روشنایی را تنظیم کنند. در اینجا نمونه برداری 10 بیتی PQ برای محدوده های روشنایی مختلف به نظر می رسد:

EOTF HDR10 مختلف

با این حال، روشنایی کمی بالاتر از آستانه بارتن است. با این حال، وضعیت آنقدرها هم که از نمودار به نظر می رسد بد نیست، زیرا:

1. منحنی لگاریتمی است، بنابراین خطای نسبی در واقع آنقدر بزرگ نیست
2. فراموش نکنید که پارامترهای اتخاذ شده برای ایجاد آستانه بارتن محافظه کارانه انتخاب شده اند.

در زمان نگارش این مقاله، تلویزیون‌های HDR10 موجود در بازار معمولاً دارای حداکثر روشنایی 1000-1500 نیت هستند و 10 بیت برای آنها کافی است. همچنین شایان ذکر است که سازندگان تلویزیون می توانند خودشان تصمیم بگیرند که با روشنایی بالاتر از محدوده ای که می توانند نمایش دهند چه کنند. برخی رویکردی سختگیرانه دارند، برخی دیگر رویکردی نرمتر.

در اینجا نمونه ای از نحوه نمونه برداری 8 بیتی Rec. 709 با حداکثر روشنایی 100 نیت:

EOTF Rec. 709 (16-235)

همانطور که می بینید، ما بسیار بالاتر از آستانه بارتن هستیم، و مهمتر از همه، حتی بی بند و بارترین مصرف کنندگان نیز تلویزیون های خود را با حداکثر روشنایی 100 نیت (معمولاً 250-400 نیت) تنظیم می کنند که باعث افزایش Rec می شود. 709 حتی بالاتر است.

سرانجام

یکی از بزرگترین تفاوت های Rec. 709 و HDR که روشنایی دومی در مقادیر مطلق نشان داده شده است. در تئوری، این بدان معنی است که محتوای طراحی شده برای HDR در تمام تلویزیون های سازگار یکسان خواهد بود. حداقل تا اوج روشنایی آنها.

یک تصور غلط رایج وجود دارد که محتوای HDR عموماً روشن‌تر است، اما معمولاً اینطور نیست. فیلم‌های HDR اغلب به‌گونه‌ای تولید می‌شوند که میانگین روشنایی تصویر مانند Rec باشد. 709، اما به طوری که روشن ترین قسمت های تصویر روشن تر و با جزئیات بیشتر هستند، به این معنی که میانتون ها و سایه ها تیره تر هستند. در ترکیب با مقادیر مطلق روشنایی HDR، این بدان معنی است که برای مشاهده بهینه HDR به شرایط خوبی نیاز است: در نور شدید، مردمک چشم منقبض می‌شود، که به این معنی است که جزئیات در مناطق تاریک تصویر سخت‌تر دیده می‌شوند.

برچسب ها:

افزودن برچسب

رنگ و مدل های آن

سوفیا اسکریلینا، معلم مرکز آموزشی "هنر"، سن پترزبورگ

در ComputerArt شماره 7 "2012" مقاله ای در مورد ترکیب رنگ های هماهنگ و الگوهای تاثیر رنگ بر ادراک انسان ارائه شد که بدون شک طراحان مدرن در پروژه های خود به آن توجه می کنند. صفحه نمایش مانیتور، مشکلات خاصی ایجاد می شود. یک طراح باید دقیقاً رنگ، تن، رنگ و روشنایی مورد نیاز را بر روی صفحه نمایش مانیتور یا نسخه چاپی چاپ کند. رنگ های روی مانیتور همیشه با رنگ های طبیعی مطابقت ندارند. گرفتن یک رنگ روی مانیتور بسیار دشوار است. واقعیت این است که رنگ‌ها در طبیعت، روی مانیتور و روی یک صفحه چاپی، به روش‌های کاملاً متفاوتی ایجاد می‌شوند.
برای تعریف بدون ابهام رنگ ها در محیط های رنگی مختلف، مدل های رنگی وجود دارد که در این مقاله در مورد آنها صحبت خواهیم کرد.

مدل RGB

مدل رنگی RGB محبوب ترین راه برای نمایش گرافیک است و برای توصیف رنگ های قابل مشاهده بر روی مانیتور، تلویزیون، ویدئو پروژکتور و همچنین تصاویر ایجاد شده توسط اسکن مناسب است.

مدل RGB برای توصیف رنگ های تولید شده از ترکیب سه پرتو استفاده می شود: قرمز، سبز و آبی. نام مدل از حروف اول نام انگلیسی این رنگ ها ساخته شده است. بقیه رنگ ها با ترکیب رنگ های پایه به دست می آیند. رنگ‌هایی از این نوع را افزودنی می‌نامند، زیرا وقتی دو پرتو از رنگ‌های اصلی اضافه می‌شوند (مخلوط)، نتیجه روشن‌تر می‌شود. در شکل 1 نشان می دهد که چه رنگ هایی هنگام اضافه کردن رنگ های اصلی به دست می آید.

در مدل RGB، هر رنگ پایه با روشنایی مشخص می شود که می تواند 256 مقدار داشته باشد - از 0 تا 255. بنابراین، می توانید رنگ ها را در نسبت های مختلف مخلوط کنید و روشنایی هر جزء را تغییر دهید. بنابراین، می توانید 256x256x256 = 16777216 رنگ دریافت کنید.

هر رنگ را می توان با یک کد با استفاده از نمایش کد اعشاری و هگزادسیمال مرتبط کرد. نماد اعشاری سه گانه اعداد اعشاری است که با کاما از هم جدا می شوند. عدد اول مربوط به روشنایی جزء قرمز، عدد دوم به سبز و عدد سوم مربوط به آبی است. نمایش هگزا دسیمال سه عدد هگزادسیمال دو رقمی است که هر کدام نشان دهنده درخشندگی رنگ پایه است. عدد اول (اولین جفت اعداد) به روشنایی قرمز، عدد دوم (جفت اعداد دوم) به سبز و سوم (جفت سوم) به آبی مربوط می شود.

برای تأیید این واقعیت، انتخابگر رنگ را در CorelDRAW یا Photoshop باز کنید. در کادر R برای حداکثر روشنایی برای قرمز عدد 255 و در کادرهای G و B عدد صفر را وارد کنید. در نتیجه، فیلد نمونه حاوی رنگ قرمز خواهد بود، کد هگزا دسیمال این خواهد بود: FF0000 (شکل 2).

برنج. 2. نمایش رنگ قرمز در مدل RGB: در سمت چپ - در پنجره پالت فتوشاپ، در سمت راست - CorelDRAW

اگر رنگ سبز با حداکثر روشنایی را به قرمز اضافه کنید و عدد 255 را در قسمت G وارد کنید، رنگ زرد به دست می آید که نمایش هگزادسیمال آن FFFF00 است.

حداکثر روشنایی هر سه مولفه اصلی مربوط به سفید و حداقل به سیاه است. بنابراین، رنگ سفید دارای کد (255، 255، 255) در نماد اعشاری، و FFFFFF16 در هگزادسیمال است. سیاه بر این اساس (0، 0، 0) یا 00000016 کدگذاری می شود.

تمام سایه های خاکستری با مخلوط کردن سه جزء با روشنایی یکسان تشکیل می شوند. به عنوان مثال، R = 200، G = 200، B = 200، یا C8C8C816 خاکستری روشن ایجاد می کند، در حالی که R = 100، G = 100، B = 100، یا 64646416 خاکستری تیره تولید می کند. هرچه سایه خاکستری تیره‌تر باشد، عددی که باید در هر کادر متنی وارد کنید کمتر است.

وقتی یک تصویر چاپ می شود چه اتفاقی می افتد، رنگ ها چگونه ارائه می شوند؟ از این گذشته، کاغذ ساطع نمی کند، بلکه امواج رنگی را جذب یا منعکس می کند! هنگام انتقال تصویر رنگی به کاغذ، از مدل رنگی کاملا متفاوت استفاده می شود.

مدل CMYK

هنگام چاپ، جوهر روی کاغذ اعمال می شود - ماده ای که امواج رنگی با طول های مختلف را جذب و منعکس می کند. بنابراین، رنگ به عنوان یک فیلتر عمل می کند که به پرتوهای خاصی از رنگ منعکس شده اجازه عبور می دهد و بقیه را کم می کند.

مدل رنگی CMYK برای مخلوط کردن جوهر توسط دستگاه های چاپ - چاپگرها و ماشین های چاپ استفاده می شود. رنگ های این مدل با کم کردن رنگ های پایه مدل RGB از سفید به دست می آید. بنابراین به آنها تفریق کننده می گویند.

رنگ های زیر برای CMYK اساسی هستند:

• آبی (فیروزه ای) - سفید منهای قرمز (قرمز)؛
• سرخابی (Magenta) - سفید منهای سبز (سبز)؛
• زرد - سفید منهای آبی (آبی).

علاوه بر اینها از رنگ مشکی نیز استفاده می شود که کلید (Key) در فرآیند چاپ رنگی است. واقعیت این است که رنگ های واقعی دارای ناخالصی هستند، بنابراین رنگ آنها دقیقاً با رنگ های فیروزه ای، سرخابی و زرد محاسبه شده تئوری مطابقت ندارد. مخلوط کردن سه رنگ پایه، که باید سیاه باشد، به جای آن یک رنگ قهوه ای گلی مبهم ایجاد می کند. بنابراین رنگ مشکی در تعداد جوهرهای چاپ اولیه گنجانده شده است.

در شکل 3 نموداری است که نشان می دهد چه رنگ هایی با مخلوط کردن پایه در CMYK به دست می آیند.

لازم به ذکر است که رنگ های CMYK به اندازه رنگ های RGB خالص نیستند. این تفاوت جزئی بین رنگ های پایه را توضیح می دهد. با توجه به نمودار نشان داده شده در شکل. 3، در حداکثر روشنایی، ترکیب رنگ های زیر باید به دست آید:

• مخلوط سرخابی (M) و زرد (Y) باید قرمز (R) را بدهد (255، 0، 0).
• مخلوط کردن زرد (Y) و آبی (C) باید سبز (G) (0، 255، 0) باشد.
• مخلوط سرخابی (M) و فیروزه ای (C) باید آبی (B) را ایجاد کند (0، 0، 255).

در عمل، کمی متفاوت است، که بعدا بررسی خواهیم کرد. کادر محاوره ای انتخابگر رنگ را در فتوشاپ باز کنید. 100% در کادرهای متنی M و Y وارد کنید. به جای رنگ قرمز پایه (255، 0، 0)، یک مخلوط قرمز نارنجی داریم (شکل 4).

حالا 100% را در کادرهای Y و C وارد کنید. به جای سبز پایه (0، 255، 0)، نتیجه سبز با رنگ آبی کمی است. هنگام تنظیم روشنایی 100٪ در فیلدهای M و C، به جای آبی (0، 0، 255)، یک رنگ آبی با رنگ بنفش داریم. علاوه بر این، همه رنگ های RGB را نمی توان در CMYK نشان داد. طیف رنگ RGB از CMYK گسترده تر است.

رنگ های اصلی مدل های RGB و CMYK در وابستگی نشان داده شده به طرح چرخ رنگ هستند (شکل 5). این طرح برای تصحیح رنگ تصاویر استفاده می شود. نمونه هایی از کاربرد آن در ComputerArt شماره 12 «2011» در نظر گرفته شد.

مدل های RGB و CMYK وابسته به سخت افزار هستند. برای RGB، مقادیر رنگ پایه با کیفیت فسفر در CRT یا ویژگی های نور پس زمینه و فیلترهای رنگ پانل در مانیتورهای LCD تعیین می شود. اگر به مدل CMYK برویم، مقادیر رنگ های پایه با جوهر چاپ واقعی، ویژگی های فرآیند چاپ و رسانه تعیین می شود. بنابراین، یک تصویر ممکن است در تجهیزات مختلف متفاوت به نظر برسد.

همانطور که قبلا ذکر شد، RGB محبوب ترین و رایج ترین مدل برای نمایش تصاویر رنگی است. در بیشتر موارد، تصاویر برای نمایش از طریق مانیتور یا پروژکتور و برای چاپ روی چاپگرهای رومیزی رنگی آماده می شوند. در تمام این موارد باید از مدل RGB استفاده کرد.

اظهار نظر

اگرچه چاپگرهای رنگی از جوهر CMYK استفاده می کنند، اغلب تصاویری که برای چاپ آماده می شوند باید به RGB تبدیل شوند. با این حال، تصویر چاپ شده کمی تیره تر از مانیتور به نظر می رسد، بنابراین باید قبل از چاپ روشن شود. مقدار سبکی برای هر چاپگر به صورت تجربی تعیین می شود.

مدل CMYK باید در یک مورد استفاده شود - اگر تصویر برای چاپ روی ماشین چاپ آماده می شود. علاوه بر این، باید در نظر داشت که مدل CMYK به اندازه مدل RGB دارای رنگ نیست، بنابراین، در نتیجه تبدیل از RGB به CMYK، ممکن است تصویر تعدادی از سایه ها را از دست بدهد که بعید به نظر می رسد توسط آنها بازیابی شوند. تبدیل معکوس بنابراین سعی کنید در پایان کار با آن، تبدیل تصویر به مدل CMYK را انجام دهید.

مدل HSB

مدل HSB کار با رنگ ها را ساده می کند، زیرا بر اساس اصل درک رنگ توسط چشم انسان است. هر رنگی با رنگ آن - خود رنگ، اشباع - درصد افزودن رنگ سفید به رنگ و روشنایی - درصد افزودن رنگ سیاه تعیین می شود. در شکل شکل 6 یک نمایش گرافیکی از مدل HSB را نشان می دهد.

رنگ های طیفی یا تن رنگ ها در لبه چرخ رنگ قرار دارند و با موقعیتی روی آن مشخص می شوند که با زاویه ای در محدوده 0 تا 360 درجه تعیین می شود. این رنگ ها حداکثر (100%) اشباع (S) و روشنایی (B) دارند. اشباع در امتداد شعاع دایره از 0 (در مرکز) به 100٪ (در لبه ها) تغییر می کند. در اشباع 0٪، هر رنگی سفید می شود.

روشنایی پارامتری است که روشنایی یا تاریکی را تعیین می کند. تمام رنگ‌ها در چرخه رنگ در حداکثر روشنایی (100%) بدون توجه به رنگ هستند. کاهش روشنایی یک رنگ به معنای تیره شدن آن است. برای نمایش این فرآیند، یک مختصات جدید به سمت پایین به مدل اضافه می شود که بر روی آن مقادیر روشنایی از 100 تا 0 درصد رسم می شود. نتیجه یک استوانه است که از یک سری دایره با کاهش روشنایی تشکیل شده است که لایه زیرین آن سیاه است.

برای تأیید این عبارت، کادر محاوره ای انتخابگر رنگ را در فتوشاپ باز کنید. حداکثر مقدار 100% را در فیلدهای S و B و حداقل مقدار 0° را در قسمت H وارد کنید. در نتیجه رنگ قرمز خالص طیف خورشیدی را به دست می آوریم. همین رنگ مربوط به رنگ قرمز مدل RGB، کد آن (255، 0، 0) است که نشان دهنده رابطه این مدل ها است (شکل 7).

در قسمت H، مقدار زاویه را با افزایش 20 درجه تغییر دهید. رنگ‌ها را به ترتیبی که در طیف قرار دارند دریافت خواهید کرد: قرمز به نارنجی، نارنجی به زرد، زرد به سبز و غیره تغییر می‌کند. زاویه 60 درجه زرد (255، 255، 0)، 120 درجه را نشان می‌دهد. سبز (0، 255، 0)، 180 درجه - آبی (255، 0، 255)، 240 درجه - آبی (0، 0، 255)، و غیره.

برای دریافت رنگ صورتی، به زبان مدل HSB - قرمز محو شده، باید مقدار 0 درجه را در قسمت H وارد کنید و میزان اشباع (S) را به عنوان مثال، به 50٪ کاهش دهید، حداکثر روشنایی را تنظیم کنید. مقدار (B).

خاکستری برای مدل HSB رنگ صفر (H) و اشباع (S) با درخشندگی (B) کمتر از 100٪ است. در اینجا نمونه هایی از خاکستری روشن آورده شده است: H = 0، S = 0، B = 80٪ و خاکستری تیره: H = 0، S = 0، B = 40%.

رنگ سفید به صورت زیر تنظیم می شود: H = 0، S = 0، B = 100٪، و برای سیاه شدن، کافی است مقدار روشنایی را در هر مقدار رنگ و اشباع به صفر کاهش دهید.

در مدل HSB هر رنگی از رنگ طیفی با افزودن درصد مشخصی از رنگ های سفید و سیاه به دست می آید. بنابراین، HSB یک مدل بسیار آسان برای درک توسط نقاشان و هنرمندان حرفه ای است. آنها معمولا چندین رنگ پایه دارند و بقیه با افزودن سیاه یا سفید به آنها به دست می آیند. با این حال، هنگامی که هنرمندان رنگ ها را از رنگ های پایه مخلوط می کنند، رنگ فراتر از مدل HSB می رود.

مدل آزمایشگاه

مدل آزمایشگاهی بر اساس سه پارامتر زیر است: ال- روشنایی (Lightness) و دو جزء رنگی - آو ب... پارامتر آاز سبز تیره تا خاکستری به سرخابی تغییر می کند. پارامتر بشامل رنگ هایی از آبی تا خاکستری تا زرد است (شکل 8). هر دو مولفه از -128 به 127 تغییر می کنند و پارامتر ال- از 0 تا 100. مقدار صفر اجزای رنگ در روشنایی 50 مربوط به رنگ خاکستری است. مقدار روشنایی 100 باعث ایجاد رنگ سفید و 0 رنگ سیاه می شود.

مفاهیم روشنایی در مدل‌های Lab و HSB یکسان نیستند. مانند RGB، ترکیب رنگ ها از مقیاس ها آو برنگ های روشن تری تولید می کند با استفاده از پارامتر می توانید روشنایی رنگ حاصل را کاهش دهید ال.

انتخابگر رنگ را در فتوشاپ در قسمت روشنایی باز کنید المقدار 50 را برای پارامتر وارد کنید آکوچکترین مقدار -128 و پارامتر را وارد کنید ببازنشانی به صفر در نتیجه رنگ سبز آبی به دست خواهید آورد (شکل 9). حالا سعی کنید مقدار پارامتر را افزایش دهید آدر هر واحد. لطفا توجه داشته باشید که مقادیر عددی در هیچ مدلی تغییر نکرده است. سعی کنید مقدار این پارامتر را برای دستیابی به تغییرات در مدل های دیگر افزایش دهید. شما به احتمال زیاد قادر خواهید بود این کار را با مقدار 121 انجام دهید (مولفه سبز رنگ RGB 1 کاهش می یابد). این شرایط مؤید این واقعیت است که مدل Lab دارای b است Oطیف رنگی بیشتر از مدل های RGB، HSB و CMYK.

در مدل Lab، روشنایی به طور کامل از تصویر جدا می شود، بنابراین در برخی موارد این مدل برای رنگ آمیزی مجدد قطعات و افزایش اشباع تصویر راحت است و تنها بر اجزای رنگ تاثیر می گذارد. آو ب... همچنین می توان کنتراست، وضوح و سایر ویژگی های تونال تصویر را با تغییر پارامتر روشنایی تنظیم کرد ال... نمونه هایی از تصحیح تصویر در مدل Lab در ComputerArt شماره 3 "2012" آورده شده است.

مدل Lab گستره رنگ وسیع تری نسبت به RGB دارد، بنابراین هر تبدیل مجدد از یک مدل به مدل دیگر عملاً ایمن است. علاوه بر این، می توانید تصویر را در حالت Lab قرار دهید، اصلاحات را در آن انجام دهید و سپس بدون دردسر نتیجه را به RGB تبدیل کنید.

مدل Lab مستقل از سخت‌افزار است، به عنوان هسته سیستم مدیریت رنگ در ویرایشگر گرافیکی Photoshop عمل می‌کند و در هر تغییر مدل‌های رنگی به‌عنوان یک شکل میانی به صورت پنهان اعمال می‌شود. محدوده رنگ آن هر دو محدوده RGB و CMYK را پوشش می دهد.

رنگ های نمایه شده

برای انتشار یک تصویر در اینترنت، نه از کل طیف رنگی که شامل 16 میلیون رنگ است، مانند حالت RGB، بلکه تنها از 256 رنگ استفاده می شود. این حالت Indexed Color نام دارد. تعدادی محدودیت برای کار با چنین تصاویری اعمال می شود. فیلترها را نمی توان برای آنها اعمال کرد، برخی از دستورات برای تصحیح تن و رنگ، همه عملیات با لایه ها در دسترس نیستند.

با یک تصویر دانلود شده از اینترنت (معمولاً با فرمت GIF)، وضعیت زیر اغلب ایجاد می شود. فقط با رنگی متفاوت از رنگ انتخاب شده می توانید چیزی در آن بکشید. دلیلش این است که رنگ انتخاب شده خارج از محدوده رنگی تصویر نمایه شده است، یعنی این رنگ در فایل نیست. در نتیجه، رنگ انتخاب شده در پالت با نزدیک ترین رنگ مشابه از جدول رنگ جایگزین می شود. بنابراین، قبل از ویرایش چنین تصویری، لازم است آن را به RGB تبدیل کنید.

این مقاله بر اساس کتاب سوفیا اسکریلینا "Photoshop CS6" تهیه شده است. ضروری ترین ": http://www.bhv.ru/books/book.php?id=190413.

ما دنیای اطراف خود را با استفاده از عوامل مختلفی درک می کنیم که یکی از آنها رنگ است. شخصی چشمان خود را باز می کند و رنگ های مختلف را می بیند و اگر لازم است این رنگ ها را به دیگری بگویید، می توانید چیزی مانند "شلوارش مانند یک لیموی رسیده است" یا "چشم هایش مانند آسمان صاف است" بگویید و فرد، در اصل، متوجه می شود که شلوار و چشم چه رنگی است، حتی اگر آنها را نبیند.

یعنی انتقال اطلاعات رنگ از فردی به فرد دیگر کار سختی نیست. و اگر نه افراد، بلکه برخی از دستگاه های فنی باید با اطلاعات رنگی کار کنند، گزینه "چشم مانند آسمان صاف" کار نخواهد کرد. شما به توضیحات دیگری در مورد رنگ نیاز دارید که توسط این دستگاه ها قابل درک باشد (مانیتور، چاپگر، دوربین و غیره). این دقیقا همان چیزی است که مدل های رنگی برای آن مناسب است.

انواع مدل رنگ

مدل های رنگی زیادی وجود دارد که رایج ترین آنها را می توان به سه گروه تقسیم کرد:

• وابسته به سخت افزار- مدل های رنگی این گروه، رنگ را در رابطه با یک دستگاه خاص بازتولید کننده رنگ (مثلاً مانیتور) توصیف می کنند. RGB، CMYK
• مستقل از سخت افزار- این گروه از مدل های رنگی به منظور دادن اطلاعات واضح در مورد رنگ - XYZ، آزمایشگاه
• روانشناسی- این مدل ها بر اساس ویژگی های ادراک انسان هستند - HSB، HSV، HSL

بیایید به طور جداگانه نگاهی به برخی از مدل های رنگی رایج بیندازیم.

این مدل رنگی رنگ منبع نور را توصیف می‌کند (این می‌تواند برای مثال شامل یک مانیتور یا صفحه تلویزیون باشد). از میان طیف گسترده ای از رنگ ها، سه رنگ به عنوان رنگ های اصلی (اولیه) مشخص شد: قرمز ( بویرایش)، سبز ( جیرین)، آبی ( بلو). حروف اول نام رنگ های اصلی نام مدل رنگی RGB را تشکیل می دهند.

هنگامی که دو رنگ اصلی مخلوط می شوند، رنگ حاصل روشن می شود: قرمز و سبز باعث زرد، سبز و آبی فیروزه ای، آبی و قرمز سرخابی می شوند. هنگامی که هر سه رنگ اصلی با هم مخلوط می شوند، سفید تشکیل می شود. به این رنگ ها رنگ های افزودنی می گویند.

این مدل را می توان به عنوان یک سیستم مختصات سه بعدی نشان داد که در آن هر یک مقدار یکی از رنگ های اصلی را در محدوده صفر تا حداکثر منعکس می کند. نتیجه یک مکعب است که تمام رنگ‌هایی که فضای رنگی RGB را تشکیل می‌دهند داخل آن است.

نکات و خطوط مهم مدل RGB

• خاستگاه مختصات: در این نقطه، مقادیر تمام رنگ های اصلی برابر با صفر است، هیچ تشعشعی وجود ندارد، یعنی یک نقطه سیاه است.
• در نزدیکترین نقطه به بیننده، همه اجزا دارای حداکثر مقدار هستند، به این معنی که حداکثر درخشش یک نقطه سفید است.
• در خط اتصال این نقاط (در امتداد مورب مکعب)، سایه های خاکستری قرار دارند: از سیاه تا سفید. به این محدوده مقیاس خاکستری نیز می گویند.
• سه رأس مکعب رنگ‌های اصلی خالص را نشان می‌دهند، سه رأس دیگر ترکیب دوگانه رنگ‌های اصلی را منعکس می‌کنند.

مزیت این مدل این است که تمام 16 میلیون رنگ را توصیف می کند و عیب آن این است که در حین چاپ برخی (روشن ترین و اشباع ترین) از این رنگ ها از بین می رود.

از آنجایی که RGB یک مدل وابسته به سخت افزار است، تصویر یکسان در مانیتورهای مختلف ممکن است از نظر رنگ متفاوت باشد، به عنوان مثال، زیرا صفحه نمایش این مانیتورها با استفاده از فناوری های مختلف ساخته شده اند یا مانیتورها پیکربندی متفاوتی دارند.

اگر مدل قبلی رنگ های درخشان را توصیف می کند، برعکس، CMYK برای توصیف رنگ های منعکس شده است. به آنها تفریق کننده نیز می گویند، زیرا پس از تفریق افزودنی اصلی باقی می مانند. از آنجایی که ما سه رنگ برای تفریق داریم، سه رنگ اصلی تفریق نیز وجود خواهد داشت: آبی ( سییان)، سرخابی ( معامل)، زرد ( Yزرد).

سه رنگ اصلی مدل CMYK سه رنگ پلی گرافی نامیده می شوند. هنگام چاپ با این جوهرها، جذب اجزای قرمز، سبز و آبی رخ می دهد. در یک تصویر CMYK، هر پیکسل دارای درصد جوهر فرآیند است.

وقتی دو رنگ کم کننده را با هم مخلوط می کنیم رنگ حاصل تیره می شود و اگر سه رنگ را با هم مخلوط کنیم باید سیاه شود. اگر همه رنگ ها صفر باشند، سفید می شویم. و زمانی که مقادیر همه اجزا برابر باشد، رنگ خاکستری به دست می آید.

در واقع، معلوم می شود که اگر سه رنگ را با حداکثر مقادیر مخلوط کنیم، به جای یک رنگ سیاه عمیق، قهوه ای تیره نسبتاً کثیف به دست می آید. این به این دلیل است که جوهرهای چاپ کامل نیستند و نمی توانند طیف کامل رنگ ها را منعکس کنند.

برای جبران این مشکل چهارمین رنگ مشکی به این سه گانه اضافه شد و حرف آخر را به نام مدل رنگ اضافه کرد. با - سییان (آبی)، م - معامل (بنفش)، Y - Yزرد (زرد) به- سیاه ک(سیاه). همه رنگ ها معمولا با حرف اول نام مشخص می شوند، اما سیاه با حرف آخر نشان داده می شود، چرا؟ ...

مانند RGB، CMYK نیز یک مدل وابسته به دستگاه است. نتیجه نهایی به جوهر، نوع کاغذ، ماشین چاپ و ویژگی های تکنولوژی چاپ بستگی دارد. بنابراین می توان یک تصویر را در چاپخانه های مختلف به روش های مختلف چاپ کرد.

مدل رنگ HSB

اگر مدل‌های فوق در یکی ترکیب شوند، نتیجه را می‌توان به‌عنوان یک چرخ رنگ به تصویر کشید، جایی که رنگ‌های اصلی مدل‌های RGB و CMY در رابطه زیر قرار دارند: هر رنگ در مقابل یک رنگ مکمل قرار می‌گیرد که آن را تکمیل می‌کند و بین رنگ هایی که با آن تشکیل شده است.

برای تقویت یک رنگ، باید رنگ مقابل (مکمل) را ضعیف کنید. به عنوان مثال، برای تقویت رنگ زرد، باید آبی را ضعیف کنید.

سه پارامتر برای توصیف رنگ در این مدل وجود دارد. اچ ue (رنگ) - موقعیت رنگ را در چرخه رنگ نشان می دهد و با یک مقدار زاویه از 0 تا 360 درجه نشان داده می شود. اس aturation - خلوص رنگ را مشخص می کند (کاهش اشباع مانند افزودن رنگ سفید به رنگ اصلی است) بدرستی - روشن بودن یا سایه زدن یک رنگ را نشان می دهد (کاهش روشنایی مانند افزودن رنگ سیاه است). اولین حروف در نام این پارامترها نام مدل رنگ را نشان می دهد.

مدل HSB به خوبی با ادراک انسان مطابقت دارد: رنگ طول موج نور، اشباع شدت موج و روشنایی مقدار نور است.

نقطه ضعف مدل HSB نیاز به تبدیل آن است RGBروی صفحه مانیتور یا در نمایش داده شود CMYKبرای چاپ

این مدل توسط کمیسیون بین المللی روشنایی به منظور دور شدن از کاستی های مدل های قبلی ساخته شده است. لازم بود یک مدل مستقل از دستگاه برای تعیین رنگ مستقل از پارامترهای دستگاه ایجاد شود.

در مدل آزمایشگاهی، رنگ با سه پارامتر نشان داده می شود:

• ال- سبکی
• آ- جزء رنگی از سبز تا قرمز
• ب- جزء رنگی از آبی تا زرد

هنگام انتقال رنگ از هر مدلی به آزمایشگاه، همه رنگ ها حفظ می شوند، زیرا فضای آزمایشگاه بزرگ ترین است. بنابراین از این فضا به عنوان واسطه ای در تبدیل رنگ از مدلی به مدل دیگر استفاده می شود.

مدل رنگ خاکستری

ساده ترین و قابل فهم ترین فضا برای نمایش یک تصویر سیاه و سفید استفاده می شود. رنگ در این مدل تنها با یک پارامتر توصیف می شود. مقدار پارامتر می تواند در درجه بندی (از 0 تا 256) یا بر حسب درصد (از 0٪ تا 100٪) باشد. حداقل مقدار سفید و حداکثر مقدار سیاه است.

رنگ های شاخص

بعید است که یک پیش چاپگر مجبور باشد با رنگ های شاخص کار کند، اما دانستن اینکه آنها چه هستند ضرری ندارد.

بنابراین، روزی روزگاری، در طلوع فناوری رایانه، رایانه‌ها می‌توانستند هر بار بیش از 256 رنگ و قبل از آن 64 و 16 رنگ را روی صفحه نمایش نشان دهند. بر اساس این شرایط، یک روش کدگذاری رنگ شاخص ابداع شد. هر رنگ موجود در تصویر یک عدد متوالی دریافت کرد که با کمک این عدد رنگ تمام پیکسل ها با رنگ مربوطه شرح داده شد. اما تصاویر مختلف مجموعه رنگ های متفاوتی دارند و بنابراین من مجبور شدم مجموعه رنگ های خود را در هر تصویر ذخیره کنم (به مجموعه رنگ ها جدول رنگ می گفتند).

کامپیوترهای مدرن (حتی ساده ترین آنها) قادر به نمایش 16.8 میلیون رنگ بر روی صفحه نمایش هستند، بنابراین نیازی به رنگ های شاخص وجود ندارد. اما با توسعه اینترنت، این مدل دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. این به این دلیل است که چنین فایلی می تواند بسیار کوچکتر باشد.