Tečajni rad
Boja, modeli boja i prostori u računalnoj grafici
Uvod
O prirodi svjetla i boja
1 Primarne boje
2 Priroda osjeta boja
3 Ton boje
4 Kolorimetrija. Grassmannov zakon
Ljudska percepcija boja
1 Intuitivna percepcija boja
2 Ljudski vidni aparat
3 Svjetlosna i spektralna osjetljivost oka
4 Subjektivne karakteristike boje
Modeli u boji
1 Modeli boja i njihovi tipovi
2 XYZ model u boji
3 CIE dijagram kromatičnosti
4 RGB aditivni model boja
5 CMY i CMYK modela boja
6. HSV model u boji
7 HSB / HLS model u boji
8 CIE Luv / CIE Lab model u boji
9 YUV model u boji
10 YCbCr model u boji
11 YIQ model u boji
12 Perceptualni modeli boja
Profili i prostori u boji. Kodiranje boja i kalibracija
1 Kodiranje boja. Paleta
2 prostora boja
3 Renderiranje prostora boja
4 Referentni prostori
5 Radnih prostora
6 profila u boji
7 Vrste profila
8 Kalibracija boje
Zaključak
Bibliografija
Uvod
Gledamo predmete i karakterizirajući ih kažemo nešto poput sljedećeg: velik je, mekan, svijetloplave boje. Kada se nešto opisuje, najčešće se spominje boja, jer ona nosi ogromnu količinu informacija. Zapravo, tijelo nema određenu boju. Sam pojam boje usko je povezan s načinom na koji osoba (ljudsko oko) percipira svjetlost; možemo reći da boja potječe iz oka.
Boja je izuzetno težak problem, kako za fiziku tako i za fiziologiju, jer ima i psihofiziološku i fizičku prirodu. Percepcija boje ovisi o fizičkim svojstvima svjetlosti, odnosno elektromagnetskoj energiji, o njezinoj interakciji s fizikalnim tvarima, kao io njihovoj interpretaciji od strane ljudskog vidnog sustava. Drugim riječima, boja predmeta ne ovisi samo o samom objektu, već i o izvoru svjetlosti koji osvjetljava predmet te o ljudskom vidnom sustavu. Štoviše, neki predmeti reflektiraju svjetlost (ploča, papir), dok je drugi prenose (staklo, voda). Ako se površina koja reflektira samo plavo svjetlo osvijetli crvenom svjetlošću, izgledat će crno. Isto tako, ako se zeleni izvor svjetla gleda kroz staklo koje propušta samo crvenu svjetlost, izgledat će i crno.
Najjednostavnija je akromatska boja, t.j. kakve vidimo na crno-bijelom TV ekranu. Istodobno, objekti izgledaju bijeli, akromatski reflektirajući više od 80% svjetlosti bijelog izvora, a crni - manje od 3%. Jedini atribut takve boje je intenzitet ili količina. Skalar se može povezati s intenzitetom, definirajući crno kao 0, a bijelo kao 1.
Ako opažena svjetlost sadrži valne duljine u proizvoljnim nejednakim količinama, tada se naziva kromatska.
Kada se subjektivno opisuje takva boja, obično se koriste tri vrijednosti: nijansa, zasićenost i svjetlost. Nijansa vam omogućuje razlikovanje boja kao što su crvena, zelena, žuta itd. (ovo je glavna karakteristika boje). Zasićenost karakterizira čistoću, t.j. stupanj slabljenja (razrjeđivanje, posvjetljivanje) dane boje bijelim svjetlom, te vam omogućuje razlikovanje ružičaste od crvene, smaragdne od svijetlo zelene itd. Drugim riječima, zasićenost se koristi za procjenu koliko se boja čini mekom ili oštrom. Svjetlost odražava koncept intenziteta kao faktora neovisnog o nijansi i zasićenosti (intenzitet boje).
Obično se ne nalaze čiste monokromatske boje, već njihove mješavine. Trokomponentna teorija svjetlosti temelji se na pretpostavci da u središnjem dijelu mrežnice postoje tri vrste čunjića osjetljivih na boje.
Prvi percipira zelenu, drugi crvenu, a treći plavu. Relativna osjetljivost oka je maksimalna za zelenu, a minimalna za plavu. Ako su sve tri vrste čunjeva izložene istoj razini energetske svjetline, tada svjetlo izgleda bijelo. Osjećaj bijele može se dobiti miješanjem bilo koje tri boje sve dok nijedna nije linearna kombinacija druge dvije. Ove boje se nazivaju osnovnim.
Ljudsko oko sposobno je razlikovati oko 350.000 različitih boja. Ovaj broj dobiven je kao rezultat brojnih eksperimenata. Jasno je vidljivo otprilike 128 tonova boja. Ako se promijeni samo zasićenje, tada vizualni sustav može razlikovati ne toliko boja: možemo razlikovati od 16 (za žutu) do 23 (za crvenu i ljubičastu) takvih boja.
Stoga se za karakterizaciju boje koriste sljedeći atributi:
Ton boje. Moguće je odrediti prevladavajuću valnu duljinu u spektru emisije. Nijansa vam omogućuje da razlikujete jednu boju od druge - na primjer, zelenu od crvene, žute i druge.
Svjetlina. Određuje se energijom, intenzitetom svjetlosnog zračenja. Izražava količinu percipirane svjetlosti.
Zasićenost ili čistoća tona. Izražava se udjelom prisutnosti bijele boje. U savršeno čistoj boji nema primjese bijele. Ako se, primjerice, bijela doda čistoj crvenoj boji u određenom omjeru, dobit ćete svijetlo blijedocrvenu boju.
Ova tri atributa opisuju sve boje i nijanse. Činjenica da postoje točno tri atributa jedna je od manifestacija trodimenzionalnih svojstava boje.
Većina ljudi razlikuje boje, a oni koji se bave računalnom grafikom trebali bi jasno osjetiti razliku ne samo u bojama, već iu najsuptilnijim nijansama. To je vrlo važno, budući da boja nosi veliku količinu informacija, koja ni na koji način nije inferiorna po važnosti ni obliku, ni masi, ni drugim parametrima koji određuju svako tijelo.
Čimbenici koji utječu na izgled određene boje:
· Izvor svjetlosti;
· Informacije o okolnim objektima;
· tvoje oči;
Ispravno odabrane boje mogu privući pozornost na željenu sliku i odbiti je. To je zbog činjenice da ovisno o tome koju boju osoba vidi, on ima različite emocije koje podsvjesno stvaraju prvi dojam o vidljivom objektu.
Boja u računalnoj grafici je potrebna kako bi se:
nose određene informacije o objektima. Na primjer, drveće je zeleno ljeti, a žuto u jesen. Na crno-bijeloj fotografiji gotovo je nemoguće odrediti godišnje doba, osim ako to ne upućuju neke druge dodatne činjenice.
boja je također potrebna za razlikovanje predmeta.
uz njegovu pomoć neke dijelove slike možete izvući u prvi plan, dok ih druge odvesti u drugi plan, odnosno usredotočiti se na važno – kompozicijsko – središte.
bez povećanja veličine, koristeći boju, možete prenijeti neke od detalja slike.
u dvodimenzionalnoj grafici, a upravo to vidimo na monitoru, budući da nema treću dimenziju, upravo se uz pomoć boja, točnije nijansi, oponaša (prenosi) volumen.
boja se koristi za privlačenje pažnje gledatelja, stvaranje šarene i zanimljive slike.
Svaka računalna slika karakterizira, osim geometrijskih dimenzija i razlučivosti (broj točaka po inču), i maksimalni broj boja koje se u njoj mogu koristiti. Maksimalni broj boja koji se može koristiti u određenoj vrsti slike naziva se dubina boje. Osim pune boje, postoje vrste slika s različitim dubinama boja - crno-bijela linija, siva, indeksirana boja. Neke vrste slika imaju istu dubinu boje, ali se razlikuju po modelu boja.
1. O prirodi svjetla i boje
1.1 Primarne boje
Svjetlost kao fizikalni fenomen je tok elektromagnetskih valova različitih duljina i amplituda. Ljudsko oko, kao složen optički sustav, percipira te valove u rasponu duljina od približno 350 do 780 nm. Svjetlost se percipira ili izravno iz izvora, kao što su rasvjetna tijela, ili kao što se reflektira od površina predmeta ili se lomi pri prolasku kroz prozirne i prozirne objekte. Boja je karakteristika očne percepcije elektromagnetskih valova različitih duljina, budući da je valna duljina ta koja određuje vidljivu boju za oko. Za svjetlinu boje zaslužna je amplituda, koja određuje energiju vala (proporcionalna kvadratu amplitude). Dakle, sam pojam boje obilježje je čovjekove „vizije“ okoline.
Slika 1.1. Tri funkcije izjednačavanja boja za prikaz spektralnih frekvencija od oko 400 do 700 nm.
Kada se kombinira svjetlost iz više izvora s različitim dominantnim frekvencijama, intenzitet svjetlosti iz svakog izvora može se mijenjati kako bi se dobio niz komplementarnih boja. Na temelju ovog zapažanja formiran je jedan model boja. Nijanse odabrane za izvore u njemu se nazivaju primarnim bojama, a raspon boja modela je skup svih boja koje se mogu dobiti iz primarnih boja. Dvije primarne boje koje zbrajaju bijelu zovu se komplementarne. Primjeri komplementarnih parova boja su crvena i cijan, zelena i magenta, plava i žuta.
Nijedan konačni skup valjanih primarnih boja neće dati sve moguće vidljive boje. Ipak, za većinu zadataka dovoljne su tri primarne boje, a naprednim metodama moguće je opisati boje koje nisu uključene u raspon boja za zadani skup primarnih boja. S obzirom na skup od tri primarne boje, svaka četvrta boja može se opisati pomoću postupaka miješanja boja. Stoga se mješavina jedne ili dvije osnovne boje s četvrtom bojom može predstaviti nekom kombinacijom preostalih primarnih boja. U ovom proširenom smislu, skup od tri primarne boje može se smatrati za opis svih boja. Na sl. 1.1 prikazuje skup funkcija poravnanja boja za tri primarne boje i pokazuje koliko je svake primarne boje potrebno za dobivanje bilo koje spektralne boje. Krivulje prikazane na sl. 1.1 dobiveni su usrednjavanjem mišljenja velikog broja promatrača. Boje u blizini 500 nm mogu se uskladiti samo "oduzimanjem" crvenog svjetla od kombinacije plave i zelene. To znači da je za opisivanje boje blizu 500 nm moguće samo kombinirati ovu boju s djelićem crvene kako bi se dobila kombinacija plave i zelene prikazane na dijagramu. Iz navedenog, posebno, proizlazi da RGB monitor ne može prikazati boje u blizini 500 nm.
1.2 Priroda osjeta boje
Priroda osjeta boje povezana je sa spektralnim sastavom svjetlosti koja djeluje na oko i sa svojstvima ljudskog vidnog aparata. Utjecaj spektralnog sastava proizlazi iz tablice u kojoj se boje emisija uspoređuju sa spektralnim intervalima koje zauzimaju.
Ljubičasta 400-450nm
Plava 450-480nm
Cijan 480-510 nm
Zelena 510-565 nm
Žuta 565-580 nm
Narančasta 580-620 nm
Crvena 620-700 nm
Istodobno, problem procjene boje nije riješen jednostavnim mjerenjem raspodjele energije zračenja po spektru, kao što se može pretpostaviti iz tablice. Po intervalu koji zauzima zračenje, boja se može označiti sasvim nedvosmisleno: ako tijelo emitira ili reflektira unutar 565-580 nm, tada je njegova boja uvijek žuta. Međutim, suprotan zaključak nije uvijek istinit: nemoguće je pouzdano naznačiti njegov spektralni sastav ili valnu duljinu iz poznate boje zračenja. Na primjer, ako je zračenje žuto, to ne znači da zauzima imenovani interval ili njegov dio. Mješavina monokromatskog zračenja izvan ovog intervala također izgleda žuto: zeleno (l1 = 546 nm) s crvenom (l2 = 700 nm) pri određenim omjerima njihovih snaga. U općem slučaju, prividni identitet svjetlosnih zraka ne jamči njihov identitet u smislu spektralnog sastava. Nerazlučive boje, grede mogu imati ili isti sastav ili različite. U prvom slučaju, njihove se boje nazivaju izomerne, u drugom - metamerne.
Praksa reprodukcije obojenih predmeta zahtijeva dobivanje boje koja se vizualno ne razlikuje od reproducirane. Nije važno jesu li izvorna boja i boja kopije metamerne ili izomerne. Stoga se javlja potreba za reprodukcijom i mjerenjem boje, bez obzira na spektralni sastav zračenja koje uzrokuje zadani osjet boje. Za tehničara koji koristi ili reproducira boju, spektralni sastav svjetlosti koju reflektira uzorak je indiferentan. Bitno mu je da primjerak stvarno bude npr. žut, kao uzorak, a ne žuto-zelen ili žuto-narančasti.
Teorija vida boja objašnjava zašto dio spektra, koji se nalazi u rasponu od 400 - 700 nm, ima svjetlosni učinak i zbog čega vidimo zračenje u rasponu od 400 - 450 nm u ljubičastoj, 450 - 480 u plavoj boji , itd. Bit teorije je da živčani završeci osjetljivi na svjetlost smješteni u jednoj od membrana oka i nazvani fotoreceptorima, reagiraju samo na zračenje vidljivog dijela spektra. Oko sadrži tri skupine receptora, od kojih je jedna najosjetljivija na interval 400 - 500 nm, druga je 500 - 600 nm, a treća je 600 - 700 nm. Receptori reagiraju na zračenje u skladu sa svojom spektralnom osjetljivošću, a osjete svih boja nastaju kombinacijom triju reakcija.
1.3 Ton boje
Također je potrebno razjasniti što se podrazumijeva pod tonom boje. Razmotrimo dva primjera spektra (slika 1.3).
Analiza spektra prikazana na Sl. 1.3 (a), omogućuje nam da tvrdimo da zračenje ima svijetlozelenu boju, budući da se jedna spektralna linija jasno razlikuje na pozadini jednolikog bijelog spektra. A koja boja (nijansa) odgovara spektru opcije (b)? Ovdje je nemoguće razlikovati dominantnu komponentu u spektru, jer postoje crvene i zelene linije istog intenziteta. Prema zakonima miješanja boja, ovaj svibanj daje nijansu žute, ali ne postoji odgovarajuća linija monokromatske žute u spektru. Stoga ton boje treba shvatiti kao boju monokromatskog zračenja koja odgovara ukupnoj boji smjese. Međutim, koliko je točno "prikladno" - to također zahtijeva pojašnjenje.
Slika 1.20 Dva spektra: a - postoji jasna prevlast jedne komponente. b- dvije komponente istog intenziteta
1.4 Kolorimetrija. Grassmannov zakon
Znanost koja proučava boju i njezina mjerenja naziva se kolorimetrija. Opisuje opće obrasce percepcije boja svjetla od strane ljudi.
Jedan od osnovnih zakona kolorimetrije su zakoni miješanja boja. Ove zakone u svom najpotpunijem obliku formulirao je 1853. njemački matematičar Hermann Grassmann:
1. Boja je trodimenzionalna – potrebne su tri komponente da se opiše. Bilo koje četiri boje su linearno ovisne, iako postoji neograničen broj linearno neovisnih kolekcija od tri boje.
Drugim riječima, za bilo koju datu boju (C), možete zapisati sljedeću jednadžbu boja koja izražava linearnu ovisnost boja:
C = k1 C1 + k2 C2 + k3 C3
Gdje su Ts1, Ts2, Ts3 neke osnovne, linearno neovisne boje, koeficijenti k1, k2, k3 označavaju količinu odgovarajuće miješane boje. Linearna neovisnost boja Ts1, Ts2, Ts3 znači da se nijedna od njih ne može izraziti ponderiranim zbrojem (linearnom kombinacijom) druge dvije.
Ako mješavina zračenja djeluje na oko, tada se reakcije receptora na svaki od njih zbrajaju. Miješanjem obojenih svjetlosnih snopova dobiva se novi snop boje. Dobivanje određene boje naziva se njezinom sintezom. Zakone sinteze boja formulirao je G. Grasman (1853).
Prvi Grasmannov zakon (trodimenzionalnost). Svaka boja je jedinstveno izražena kao tri ako su linearno neovisne.
Linearna neovisnost leži u činjenici da je nemoguće dobiti bilo koju od ove tri boje dodavanjem dvaju ostiala. Zakon kaže da je moguće opisati boju pomoću jednadžbi boja.
Grasmannov drugi zakon (kontinuitet). Uz kontinuiranu promjenu zračenja, boja se također kontinuirano mijenja.
Ne postoji takva boja kojoj bi bilo nemoguće pokupiti beskonačno blizu.
Grassmannov treći zakon (aditivnost). Boja mješavine zračenja ovisi samo o njihovim bojama, ali ne i o spektralnom sastavu.
Iz ovog zakona slijedi činjenica od iznimne važnosti za teoriju boja - aditivnost jednadžbi boja: ako su boje nekoliko jednadžbi opisane jednadžbama boja, tada se boja izražava zbrojem tih jednadžbi.
Značenje trećeg zakona postaje jasnije ako uzmemo u obzir da se ista boja (uključujući i boju pomiješanih komponenti) može dobiti na različite načine. Na primjer, komponenta koja se miješa može se dobiti, zauzvrat, miješanjem drugih komponenti.
model prostora boja računalna grafika
2. Ljudska percepcija boja
2.1 Intuitivna percepcija boja
Pokušali smo objasniti boju koristeći vaše duljine i spektar. Kako se ispostavilo, ovo je nepotpuna ideja o boji, i općenito govoreći, pogrešna.
Prvo, ljudsko oko nije spektroskop. Ljudski vizualni sustav, najvjerojatnije, ne registrira valnu duljinu i spektar, već formira osjete na drugačiji način.
Drugo, bez uzimanja u obzir osobitosti ljudske percepcije, nemoguće je objasniti miješanje boja. Na primjer, bijela se doista može predstaviti kao ujednačeni spektar mješavine beskonačne raznolikosti monokromatskih boja. Međutim, ista bijela može se stvoriti mješavinom samo dvije posebno odabrane monokromatske boje (te boje se nazivaju komplementarne).
U svakom slučaju, osoba ovu mješavinu doživljava kao bijelu. A bijelu boju možete dobiti miješanjem tri ili više monokromatskih zračenja.Zračenja koja se razlikuju po spektru, ali daju istu boju, nazivaju se metamerička.
Mnogi ljudi percipiraju koncepte boja intuitivnije od skupa od tri broja koji daju relativne omjere primarnih boja. Obično je puno lakše zamisliti stvaranje pastelne crvene boje dodavanjem bijele čistoj crvenoj i tamnoplave dodavanjem crne čistoj plavoj. Na temelju toga, grafički paketi često nude palete boja koristeći više modela boja. Jedan model pruža korisniku intuitivno sučelje u boji, dok drugi opisuju komponente u boji za izlazne uređaje.
2.2 Ljudski vidni aparat
Sustavi za prikaz grafičkih informacija utječu na ljudski vizualni aparat, stoga je potrebno uzeti u obzir i fizičke i psihofiziološke značajke vida.
Na sl. 2.2 prikazuje poprečnu veličinu ljudske očne jabučice.
Svjetlost ulazi u oko kroz rožnicu i fokusira se lećom na unutarnji sloj oka koji se naziva mrežnica.
Mrežnica sadrži dvije bitno različite vrste fotoreceptora - štapiće, koji imaju široku spektralnu krivulju osjetljivosti, zbog čega ne razlikuju valne duljine, a samim tim i boje, i čunjiće, koje karakteriziraju uske spektralne krivulje i stoga imaju osjetljivost boja.
Postoje tri vrste čunjeva, svaki sa fotoosjetljivim pigmentom. Češeri se obično nazivaju "plavim", "zelenim" i "crvenim" prema nazivu boje za koju su optimalno osjetljivi. Vrijednost koju proizvodi stožac rezultat je integracije spektralne funkcije s funkcijom ponderiranja osjetljivosti.
Riža. 2.2. Poprečni presjek oka
Stanice osjetljive na svjetlost poznate kao čunjevi i štapići tvore sloj stanica na stražnjoj strani mrežnice.
Češeri i štapići sadrže vizualne pigmente. Vizualni pigmenti su vrlo slični svim drugim pigmentima po tome što apsorbiraju svjetlost, a stupanj apsorpcije ovisi o valnoj duljini. Važno svojstvo vizualnih pigmenata je da kada vizualni pigment apsorbira foton svjetlosti, oblik molekule se mijenja i istovremeno dolazi do ponovnog emitiranja svjetlosti.
Istovremeno se promijenio pigment, modificirana molekula slabije upija svjetlost nego prije, t.j. kako se to često kaže "bijeli". Promjena oblika molekule i ponovno emitiranje energije na neki, još ne sasvim jasan način, pokreću stanicu osjetljivu na svjetlost da emitira signal.
Informacije s receptora osjetljivih na svjetlost (čenjići i štapići) prenose se na druge vrste stanica koje su međusobno povezane. Posebne stanice prenose informacije do vidnog živca.
Dakle, vlakno vidnog živca opslužuje nekoliko receptora osjetljivih na svjetlost, t.j. neka predobrada slike obavlja se izravno u oku, koje je u biti izbočeni dio mozga.
Područje mrežnice gdje se vlakna vidnog živca spajaju i izlaze iz oka lišeno je receptora osjetljivih na svjetlost i naziva se slijepa pjega.
Dakle, svjetlost najprije mora proći kroz dva sloja stanica prije nego što može djelovati na čunjeve i štapiće.
Zanimljivo je primijetiti da je priroda stvorila brojne dizajne očiju. Istodobno, oči svih kralježnjaka slične su ljudskim, a oči beskralježnjaka su ili složene (fasetirane) poput očiju kukaca, ili nerazvijene u obliku mrlje osjetljive na svjetlost. Samo su u hobotnica oči raspoređene kao u kralježnjaka, ali stanice osjetljive na svjetlost nalaze se izravno na unutarnjoj površini očne jabučice, a ne kao kod nas iza ostalih slojeva uključenih u preliminarnu obradu slike. Stoga je moguće da nema posebnog smisla u obrnutom rasporedu stanica u mrežnici. A ovo je samo jedan od pokusa prirode.
2.3 Svjetlosna i spektralna osjetljivost oka
Sposobnost oka da odgovori na najmanji mogući tok zračenja naziva se svjetlosna osjetljivost. Mjeri se kao vrijednost, prag svjetline. Prag je najniža svjetlina objekta, na primjer svjetlosne točke, na kojoj se može detektirati s dovoljnom vjerojatnošću na apsolutno crnoj pozadini. Vjerojatnost detekcije ne ovisi samo o svjetlini objekta, već i o kutu gledanja iz kojeg se gleda, ili, kako kažu, o njegovoj kutnoj veličini. Kako se kutna veličina povećava, povećava se broj receptora na koje se projicira točka. U praksi, međutim, s povećanjem kuta gledanja za više od 50 °, osjetljivost se prestaje mijenjati.
U skladu s tim, svjetlosna osjetljivost Sp. definira se kao recipročna vrijednost praga svjetline Bp., pod uvjetom da je kut gledanja 50°:
Sp. = (1 / Vp.) 50 °
Osjetljivost na svjetlost je vrlo visoka. Dakle, prema NI Pineginu, za pojedinačne promatrače minimalna energija potrebna za pojavu vizualnog efekta je 3-4 kvanta. To znači da je, pod povoljnim uvjetima, svjetlosna osjetljivost oka štapića blizu granice, fizički zamislive. Osjetljivost na svjetlo stošca, koja daje osjete boja, mnogo je niža od "akromatske", štapićaste osjetljivosti. Prema NI Pineginu, za pobuđivanje čunjskog vida potrebno je da na jedan stožac u prosjeku padne najmanje 100 kvanta. Monokromatsko zračenje utječe na oko na različite načine. Njegova reakcija je najveća u sredini spektra. Osjetljivost na monokromatsku, definirana kao relativna, naziva se spektralnom. Reakcija oka, koja se izražava pojavom osjeta svjetlosti, ovisi, prvo, o protoku zračenja Fl koji pada na mrežnicu, a drugo, o udjelu toka koji utječe na receptore. Ovaj ulomak je spektralna osjetljivost kl. Ponekad se termin spektralna učinkovitost zračenja koristi za označavanje istog koncepta. Umnožak kl i Fl određuje karakteristiku toka zračenja povezanu s razinom njegovog svjetlosnog djelovanja, nazvanu svjetlosni tok Fl.
Fl = Fl kl. (jedan)
Stoga je apsolutna vrijednost spektralne osjetljivosti određena omjerom:
kl = Fl / Fl.
Oko ima najveću spektralnu osjetljivost na zračenje l = 555 nm, u odnosu na koje se određuju sve ostale vrijednosti ove veličine. Kod mjerenja svjetlosti vrijednost kl u formuli (1) obično se zamjenjuje umnoškom k555 vl, gdje je vl relativna vrijednost spektralne osjetljivosti, nazvana relativna spektralna svjetlosna učinkovitost zračenja (vidljivost): vl = kl / v555 .
Tablica 2.3.
Naziv boje svjetlosnog toka Valna duljina, nm Relativna spektralna svjetlosna učinkovitost Plavkasto ljubičasta (ljubičasta) (bP) Ljubičastoplava (plavoljubičasta) (bP) zelenkasto plava (gB) plavo-zelena (BG) plavkasto zelena (bG) zelena (G) žućkasto zelena (yG) žuto-zelena (YG) zelenkasto žuta (gY) žuta (Y) Žućkasto narančasta (y0) narančasta (O) crvenkasto narančasta (r0) crvena (R) 2.4 Subjektivne karakteristike boje
Priroda osjeta boje ovisi i o ukupnoj reakciji receptora osjetljivih na boju i o omjeru reakcija svake od tri vrste receptora. Ukupna reakcija određuje lakoću, a omjer njezinih udjela određuje kromatičnost. Kada zračenje iritira sve receptore na isti način (jedinica intenziteta iritacije je "udio sudjelovanja u bijelom"), njegova se boja percipira kao bijela, siva ili crna. Bijela, siva i crna zovu se akromatske boje. Ove se boje kvalitativno ne razlikuju. Razlika vidnih osjeta pod djelovanjem akromatskog zračenja na oko ovisi samo o razini iritacije receptora. Stoga se akromatske boje mogu specificirati jednom psihološkom veličinom - lakoćom. Ako receptori različitih tipova nisu jednako stimulirani, javlja se kromatski osjet boje. Da bismo to opisali, potrebne su dvije vrijednosti za lakoću i kromatičnost. Kvalitativna karakteristika vizualnog osjeta, definirana kao kromatičnost, dvodimenzionalna je: sastoji se od zasićenja i nijanse. U slučajevima kada su svi receptori gotovo jednako stimulirani, boja je bliska akromatskoj: kvaliteta boje je jedva izražena. To su, posebno, bijela s plavom bojom, plavkasto siva itd. Što je veća prevlast u stimulaciji receptora jednog od ta dva tipa, to se osjeća jača kvaliteta boje i njezina kromatičnost. Kada su, na primjer, pobuđeni samo receptori osjetljivi na crveno, vidimo čistu crvenu boju. Daleko od akromatskog. Stupanj u kojem se kromatska boja razlikuje od akromatske boje naziva se zasićenost. Svjetloća i zasićenost su karakteristike koje nisu dovoljne da u potpunosti definiraju boju. Kada se kaže "zasićena crvena" ili "nisko-zasićena zelena", tada se osim zasićenosti spominje nijansa boje. To je njegovo svojstvo, koje se podrazumijeva u svakodnevnom životu, kada se zove boja predmeta. Unatoč očitosti koncepta, ne postoji općeprihvaćena definicija pojma "ton boje". Jedan od njih je dat u ovom obliku: ton boje je karakteristika boje koja određuje njezinu sličnost s poznatom bojom (nebo, zelena, pijesak, itd.) i izražava se riječima „plavo, zeleno. Žuta, itd." Ton boje određuju receptori koji daju najveći odgovor. Ako se osjet boje formira kao rezultat iste stimulacije receptora dvije vrste s manjim doprinosom trećeg, tada se pojavljuje boja srednjeg tona. Dakle, plava boja se osjeća s istim reakcijama zeleno osjetljivih i plavo osjetljivih školjki. Reakcija receptora koji primaju najmanju iritaciju određuje zasićenost. Osjećaj žute se javlja s jednakim reakcijama čunjića osjetljivih na crveno i zeleno. Ako povećate uzbuđenje crveno-osjetljivo, ton boje se pomiče prema narančastoj. Ako izazovete iritaciju kod onih koji su osjetljivi na plavo, zasićenost će pasti. Nijansa, zasićenost i svjetlina određene boje ne ovise samo o spektralnom sastavu zračenja, već i o uvjetima promatranja, stanju promatrača, boji pozadine itd. Stoga se karakteristike koje se ovdje razmatraju nazivaju subjektivnim. 3. Modeli u boji 3.1 Modeli boja i njihovi tipovi
Znanost o boji je prilično složena i velika znanost, stoga se s vremena na vrijeme u njoj stvaraju različiti modeli boja koji se koriste u određenom području. Jedan od ovih modela je kotačić boja. Mnogi ljudi znaju da postoje 3 osnovne boje koje se ne mogu dobiti i da sve ostale nastaju. Primarne boje su žuta, crvena i plava. Miješanje žute s crvenom daje narančastu, plavu i žutu za zelenu, a crvenu i plavu za ljubičastu. Na taj način možete napraviti krug koji će sadržavati sve boje. To je prikazano na sl. i zove se veliki Oswaldov krug. Uz Oswaldov krug postoji i Goetheov krug u kojem se primarne boje nalaze u kutovima jednakostraničnog trokuta, a dodatne boje u kutovima obrnutog trokuta. Kontrastne boje nalaze se jedna nasuprot drugoj. Za opisivanje emitirane i reflektirane boje koriste se različiti matematički modeli – modeli boja (prostor boja), t.j. je način opisivanja boje pomoću kvantitativnih karakteristika. Modeli boja mogu biti ovisni o uređaju (zasad ih ima najviše, među njima RGB i CMYK) i neovisni o uređaju (Lab model). Većina "modernih" paketa za renderiranje (na primjer, Photoshop) može pretvoriti sliku iz jednog modela boje u drugi. U modelu boja (prostoru) svakoj se boji može dodijeliti strogo definirana točka. U ovom slučaju, model boja je jednostavno pojednostavljeni geometrijski prikaz koji se temelji na koordinatnom sustavu i pretpostavljenoj skali. Osnovni modeli boja: CMY (Cyan Magenta Yellow); CMYK (Cyan Magenta Yellow Key, gdje ključ znači crni); HSV (Nijansa, Zasićenost, Vrijednost); HLS (Hue, Lightness, Saturation); · ostalo. U digitalnim tehnologijama koriste se najmanje četiri osnovna modela: RGB, CMYK, HSB u raznim verzijama i Lab. Brojne biblioteke spot boja također se koriste u tiskarskoj industriji. Boje jednog modela komplementarne su bojama drugog modela. Komplementarna boja - boja komplementarna zadanoj bijeloj. Dodatna za crvenu - cijan (zelena + plava), dodatna za zelena - magenta (crvena + plava), dodatna za plava - žuta (crvena + zelena) itd. Prema principu rada, navedeni modeli boja mogu se uvjetno podijeliti u tri klase: · Dodatak (RGB), baziran na dodavanju boja; · Subtractive (CMY, CMYK), koje se temelje na operaciji oduzimanja boja (subtractive synthesis); · Perceptivni (HSB, HLS, LAB, YCC), na temelju percepcije. Dodatna boja dobiva se na temelju Grassmannovih zakona kombiniranjem zraka svjetlosti različitih boja. Ovaj se fenomen temelji na činjenici da se većina boja u vidljivom spektru može dobiti miješanjem u različitim omjerima tri glavne komponente boje. Ove komponente, koje se u teoriji boja ponekad nazivaju primarnim bojama, su crvena, zelena i plava. Prilikom miješanja u parovima, po- Osnovne boje su boje koje se mogu koristiti za dobivanje gotovo cijelog spektra vidljivih boja. Da biste dobili nove boje pomoću aditivne sinteze, također možete koristiti različite kombinacije dviju primarnih boja, čije variranje sastava dovodi do promjene rezultirajuće boje. Dakle, modeli boja (prostor boja) daju sredstvo za konceptualno i kvantitativno opisivanje boje. Način rada u boji način je implementacije određenog modela boje unutar određenog grafičkog programa. 3.2. Model u bojiXYZ
Riža. 3.2. Tri funkcije podudaranja boja za glavne CIE. Skup CIE primarnih boja obično se naziva modelom boja XYZ, gdje parametri X, Y i Z predstavljaju količinu svake CIE primarne boje potrebne za proizvodnju odabrane boje. Dakle, boja u modelu XYZ opisuje se na isti način kao, na primjer, u RGB modelu. U trodimenzionalnom prostoru boja XYZ, svaka boja C (X) je predstavljena kao: C (A) = (X, Y, Z) (1.1) gdje su X, Y, Z izračunati iz funkcija podudaranja boja (slika 3.2): Parametar ‘’ k’’ u ovim formulama je 683 lumena/vat, gdje je “lumen” jedinica zračenja po jedinici punog kuta za “standardni” točkasti izvor svjetlosti (nekad se zvao svijeća). Funkcija I () predstavlja spektralno zračenje (selektivni intenzitet svjetlosti u određenom smjeru), a funkcija podudaranja boja f bira se tako da parametar Y bude jednak svjetlini ove boje. Vrijednosti osvjetljenja obično se normaliziraju na raspon od 0-100, gdje 100 predstavlja osvjetljenje bijelog svjetla. Bilo koja boja u prostoru boja XYZ može, koristeći jedinične vektore X, Y, Z, biti predstavljena kao aditivna kombinacija primarnih boja. Stoga se jednadžba (1.2) može napisati na sljedeći način: C () = XX + YX + ZX. (1.3) Normalizirane vrijednosti XYZ Kada se raspravlja o svojstvu boje, prikladno je normalizirati količine u jednadžbi (1.2) na zbroj X + Y + Z, koji predstavlja ukupnu energiju zračenja. Tada se normalizirane vrijednosti mogu izračunati na sljedeći način: Budući da je x + y + z = 1, bilo koja boja se može predstaviti koristeći samo vrijednosti x i y. Osim toga, skup parametara smo normalizirali na ukupnu energiju, tako da henu parametri sada ovise samo o stupnju detekcije i čistoće, zbog čega se često nazivaju koordinatama kromatičnosti. Međutim, vrijednosti x i y same po sebi ne dopuštaju da se u potpunosti opiše sva svojstva boje, a od njih je nemoguće dobiti vrijednosti X, Y i Z. Stoga se potpuni opis boje obično daje korištenjem tri vrijednosti: x, y i osvjetljenje (svjetlina) Y. Preostale CIE vrijednosti izračunavaju se kao: gdje je Z = 1 - x - y. Koordinate kromatičnosti (x, y) u 2D grafikonu mogu predstavljati sve boje. 3.3 CIE dijagram kromatičnosti
Ako prikažemo normalizirane vrijednosti x i y za boje vidljivog dijela spektra, dobivamo krivulju u obliku jezika prikazanu na Sl. 3.3. Ova krivulja se naziva CIE dijagram kromatičnosti. Točke duž krivulje predstavljaju spektralne boje (pune boje). Linija koja povezuje crvenu i ljubičastu točku, nazvana magenta linija, nije dio spektra. Unutarnje točke grafikona predstavljaju sve moguće kombinacije boja. Točka C na dijagramu odgovara položaju bijelog svjetla. Zapravo, ova točka je prikazana za izvor bijele svjetlosti poznat kao Illuminati C, koji se koristi kao standardna aproksimacija dnevnog svjetla. Riža. 3.3. CIE dijagram kromatičnosti za spektralne boje od 400 do 700 nm. 3.4 Aditivni RGB model boja
Riža. 3.4.1. RGB model boja. Bilo koja boja unutar jedinične kocke može se opisati kao aditivna kombinacija tri primarne boje Prema trobojnoj teoriji vida, ljudske oči percipiraju boju stimulirajući tri vizualna pigmenta u čunjićima mrežnice. Jedan od tih pigmenata je osjetljiviji na svjetlost duljine oko 630 nm (crveni), drugi ima maksimalnu osjetljivost blizu 530 nm (zeleni), a treći na frekvenciji od oko 450 nm (plavi). Usporedbom intenziteta izvora svjetlosti percipiramo boju svjetlosti. Ova teorija vida je osnova za prikaz izlaznih boja na monitoru pomoću tri primarne boje - crvene, zelene i plave, što se naziva RGB model boja. Ovaj model se može predstaviti pomoću jedinične kocke izgrađene duž osi R, G i B, kao što je prikazano na sl. 3.4.1. Izvorište je crno, a suprotni vrh u koordinatama (1, 1, 1) je bijeli. Vrhovi kocke duž osi predstavljaju primarne boje, a preostali vrhovi predstavljaju komplementarne boje. Ukratko, povijest RGB sustava je sljedeća. Thomas Jung (1773-1829) uzeo je tri lampiona i za njih prilagodio crveni, zeleni i plavi filter. pa su dobiveni izvori svjetlosti koji odgovaraju bojama. Usmjeravajući svjetlost ova tri izvora na bijeli ekran, znanstvenik je dobio takvu sliku (slika 3.4.2). Na ekranu je svjetlost iz izvora davala krugove u boji. Uočeno je miješanje boja na sjecištu krugova. Žuta se dobiva miješanjem crvene i zelene, cijan je mješavina zelene i plave, magenta je plava i crvena, bijela je sve tri osnovne boje. Nešto kasnije, James Maxwell (1831-1879) proizveo je prvi kolorimetar, uz pomoć kojeg je osoba mogla vizualno usporediti monokromatsku boju i boju miješanja u zadanom omjeru RGB komponenti. Podešavanjem svjetline svake od pomiješanih komponenti možete postići izjednačavanje boja smjese i monokromatskog zračenja. Riža. 3.4.2. RGB model boja Riža. 12.13. RGB raspon boja za NTSC koordinate kromatičnosti. Iluminati C se nalazi u točki s koordinatama (0,310; 0,316) s vrijednošću svjetline Y = 100,0 Kao i XYZ sustav, RGB je aditivni model. Svaka točka (boja) unutar jedinične kocke može biti predstavljena ponderiranim vektorskim zbrojem primarnih boja korištenjem jediničnih vektora R, G i B: gdje su parametri R, G i V uzeti vrijednosti iz raspona 0-1. Na primjer, magenta vrh se postiže zbrajanjem maksimalnih vrijednosti crvene i plave, što rezultira trojkom (1,0,1), a bijela (1, 1, 1) je zbroj maksimalnih vrijednosti crvene boje, zelena i plava. Nijanse sive su predstavljene duž glavne dijagonale kocke od ishodišta (crne) do bijelog vrha. Točke duž ove dijagonale dobivaju jednak doprinos od svih primarnih boja, a siva točka na pola puta između bijele i crne predstavljena je kao (0,5; 0,5; 0,5). Do sada je RGB službeni standard. Odlukom Međunarodne komisije za rasvjetu – ICE 1931. godine. standardizirane su primarne boje koje se preporučaju koristiti kao R, G i B. To su jednobojne boje svjetlosti s valnim duljinama, odnosno: G - 546,1 nm B - 435,8 nm Crvena boja se dobiva pomoću filtrirane žarulje sa žarnom niti. Živina lampa se koristi za proizvodnju čiste zelene i plave boje. vrijednost svjetlosnog toka za svaku primarnu boju također je standardizirana. RGB ima nepotpun raspon boja – neke zasićene boje ne mogu se predstaviti mješavinom ove tri komponente. Prije svega, to su boje od zelene do plave, uključujući sve nijanse plave. Ovdje govorimo o zasićenim bojama, budući da se, na primjer, nezasićene cijan boje mogu dobiti miješanjem RGB komponenti. unatoč svojoj nepotpunoj pokrivenosti, RGB se danas široko koristi, prvenstveno u televizorima u boji i računalnim zaslonima. odsutnost nekih nijansi boja nije jako primjetna. Još jedan čimbenik koji pridonosi popularnosti RGB sustava je njegova vidljivost – primarne boje nalaze se u tri različita područja vidljivog spektra. Osim toga, jedna od hipoteza koja objašnjava ljudski vid boja je trokomponentna teorija, koja kaže da postoje tri vrste elemenata osjetljivih na svjetlost u ljudskom vizualnom sustavu. Jedna vrsta elementa reagira na zelenu, druga na crvenu, a treća na plavu. Takvu hipotezu iznio je Lomonosov, a mnogi znanstvenici, počevši od T. Junga, bili su angažirani na njenom potkrijepljenju. Međutim, trokomponentna teorija nije jedina teorija ljudskog vida boja. 3.5 Modeli u bojiCMYiCMYK
Na monitoru se prikaz rastera boja događa kombiniranjem svjetlosti koju emitiraju fosfori zaslona, što je aditivni proces. U isto vrijeme, uređaji za tiskanje kao što su pisači i crtači proizvode sliku u boji prolijevanjem obojenih pigmenata na papir. Slika u boji na papiru je vidljiva jer vidimo reflektiranu svjetlost, t.j. zahvaljujući postupku oduzimanja. Model boja za oduzimanje (oduzimanje) može se generirati pomoću tri primarne boje - cijan, magenla i žute. Kao što je gore navedeno, cijan se može opisati kao zbroj zelene i plave. Stoga, svjetlost reflektirana od cijan tinte sadrži samo zelenu i plavu komponentu, a crvena komponenta se apsorbira ili oduzima tintom. Slično, magenta tinta oduzima zelenu od upadne svjetlosti, a žuta tinta plavu. Prikaz CMY modela u obliku jedinične kocke ilustriran je na Sl. 3.5.2. Riža. 3.5.1. CMY model boja U CMY modelu, točka (1,1,1) predstavlja crno jer se težina komponente oduzima od upadne svjetlosti. Porijeklo predstavlja bijelo svjetlo. Jednaki udjeli svih primarnih boja proizvode nijanse sive i nalaze se duž glavne dijagonale kocke. Kombinacija cijan i magenta tinte će proizvesti plavu jer se crvene i zelene komponente apsorbiraju iz upadne svjetlosti. Isto tako, kombinacija cijan i žute tinte proizvodi zeleno svjetlo, a kombinacija magenta i žute crvenu. Riža. 3.5.2. CMY model boja. Točke unutar jedinične kocke opisuju se oduzimanjem određenih doza primarnih boja od bijele boje. Proces CMY ispisa često koristi skup od četiri kapljice tinte koje su vrlo blizu jedna drugoj, slično kao što se tri fosforne točke koriste u RGB monitoru. Tako se u praksi CMY model boja naziva CMYK model boja, gdje je K parametar za crnu. Svaka od osnovnih boja (cijan, magenta i žuta) koristi drugačiji spremnik tinte, a druga sadrži crnu tintu. Potonja tintarnica je potrebna jer reflektirana svjetlost iz mješavine cijan, magenta i žute tinte obično proizvodi samo nijanse sive. Neki crtači mogu proizvesti različite kombinacije boja prskanjem tinte u tri osnovne boje. Za crno-bijeli ili ispis u sivim tonovima koristi se samo crni spremnik s tintom. Ovaj model je glavni model tiska. Magenta, cijan, žuta boje čine takozvanu tiskarsku trijadu, a kada se tiska ovim bojama, većina vidljivog spektra boja može se reproducirati na papiru. Međutim, prave boje imaju nečistoće, njihova boja možda nije idealna, a miješanjem triju osnovnih boja, koje bi trebale dati crnu, umjesto toga dobiva se nedefinirana blatno smeđa. Osim toga, da biste dobili intenzivnu crnu boju, morate staviti veliku količinu tinte svake boje na papir. To će premočiti papir i smanjiti kvalitetu ispisa. Osim toga, korištenje velikih količina boje je neekonomično. Prednost modela je: neovisnost kanala (promjena postotka bilo koje boje ne utječe na ostale), Nedostaci ovog modela su: uski raspon boja zbog nesavršenih pigmenata i reflektirajućih svojstava papira, ne baš precizan prikaz CMYK boja na monitoru. mnogi filteri rasterskih programa ne rade u ovom modelu, Potrebno je 30% više memorije od RGB modela. Riža. 3.5.3. Preuzmite CMY model iz RGB-a Prijelaz iz RGB u CMY može se opisati sljedećom matričnom transformacijom: gdje je bijela točka u RGB prostoru predstavljena vektorom jediničnog stupca. Prilikom prelaska s CMY na RGB koristi se matrična transformacija: U ovoj transformaciji, vektor jediničnog stupca predstavlja crnu točku u CMY prostoru boja. Da biste pretvorili iz RGB u CMYK, prvo morate staviti K = max (R, G, B). Nadalje, K se oduzima od C, M i Y u jednadžbi (3.5.1). Slično, za pretvaranje iz CMYK u RGB, odabire se K = min (R, G, B), zatim se K oduzima od R, G i B prema jednadžbi (3.5.2). U praksi se ove jednadžbe često mijenjaju kako bi se poboljšala kvaliteta ispisa na određenom sustavu. Riža. 3.5.4. Kocka RGB boja promatrana duž dijagonale od bijele do crne (a), obris kocke ima oblik šesterokuta (b). 3.6 Model u bojiHSV
Sučelja za odabir boja često koriste model boja koji se temelji na intuitivnim konceptima, a ne skupu primarnih boja. Imajte na umu da se specifikacija boje u intuitivnom modelu može dati odabirom spektralne boje i udjela bijele i crne koji će se dodati toj boji kako bi se dobile različite nijanse, nijanse i tonovi. Parametri boje u ovom modelu su nijansa (H), zasićenost (S) i vrijednost (V). Za uvođenje ovog trodimenzionalnog prostora boja, HSV parametri su povezani sa smjerovima RGB kocke. Ako zamislimo da gledamo kocku duž dijagonale od bijelog vrha do crnog (izvorište), obris kocke će imati oblik šesterokuta (slika 3.5.4). Granice šesterokuta predstavljaju različite nijanse, a sam se koristi kao baza šesterokutnog stošca (slika 3.6.1). U HSV prostoru, zasićenje S se mjeri duž horizontalne osi, a V se mjeri duž vertikalne osi kroz središte šesterokuta. Nijansa je predstavljena kao kut od okomite osi, u rasponu od 0e (crveno) do 360 °. Vrhovi šesterokuta su razdvojeni intervalima od 60 °. Žuta odgovara 60 °, zelena - 120 °, plava (suprotno crvenoj) - H = 180 °. Općenito, težina komplementarnih boja razlikuje se za 180 °. Riža. 3.6.1. Heksagonalni konus HSV Parametar zasićenja S koristi se za označavanje čistoće boje. Čista (spektralna) boja ima vrijednost 5 = 1,0, a S vrijednosti se smanjuju prema sivim tonovima (S = 0) u središtu šesterokutnog stošca. V-vrijednost se kreće od 0 na vrhu stošca (crna točka) do 1,0 na osnovnoj ravnini, gdje su boje maksimalnog intenziteta. Uz V = 1,0 i. S = 1,0 imamo čiste nijanse. Bijela točka odgovara vrijednostima parametara V = 1,0 i S = 0. Imajte na umu da je za većinu korisnika ovaj model odabira boja prikladniji. Počevši od odabira čiste nijanse, koja će postaviti kut nijanse H, i stavljanja V = S = 1.0, opisujemo željenu boju, dodajući bijelu ili crnu postojećoj nijansi. Dodavanje crne smanjuje vrijednost V pri konstantnoj S. Da biste dobili tamnoplavu boju, na primjer, V, trebate postaviti jednaku 0,4 na S = 1,0 i H = 240 °. Slično, ako se odabranoj nijansi doda bijela boja, pri konstanti V smanjuje se parametar S. Svjetloplava boja može se dobiti pri 5 = 0,3 i V = 1,0, R = 240 °. Ako bojite dodamo malo bijele i malo crne, to dovodi do smanjenja V i S. U sučelju opisanog modela HSV parametar se obično može odabrati pomoću palete boja koja sadrži klizače i kotačić boja. Izbor sjena, nijansi, tonova. U ravnini presjeka HSV piramide prikazane na Sl. 3.6.2, prikazana su područja boja za odabir sjena, nijansi i tonova. Dodajte crnu u spektralnu Riža. 3.6.2. HSV konusni dijelovi koji prikazuju sjene, nijanse i tonove Boja se smanjuje V duž strane stošca prema crnoj točki. Stoga su različite sjene predstavljene vrijednostima S = 1,0 i 0,0 ≤ V ≤ 1,0. Dodavanje bijele boje spektralnim bojama dat će nijanse duž ravnine baze stošca, gdje su vrijednosti parametara V = 1,0 i 0< S < 1,0. Для получения различных тонов к спектральным цветам
прибавляется и черный, и белый цвет, что даст точки, лежащие в треугольном
сечении конуса. Ljudsko oko sposobno je razlikovati oko 128 tonova i 130 nijansi (razine zasićenosti). Za svaku od njih možete definirati nekoliko nijansi (vrijednosti), ovisno o odabranoj nijansi. Za žutu možete razlikovati oko 23 sjene, za plavu ovaj broj je 16. To znači da ljudsko oko može razlikovati 128x 130x23 = 382 720 boja. Za većinu grafičkih aplikacija dovoljno je 128 nijansi. 8 razina zasićenosti i 16 vrijednosti. S ovim rasponima parametara, HSV model nudi korisniku 16.384 boje. Za pohranu ovih boja možete koristiti 14 (ili manje) bitova po pikselu i tablice kodova boja. 3.7 HSB / HLS model u boji
Ovdje velika slova ne odgovaraju nijednoj boji, već simboliziraju nijansu (boju), zasićenost i svjetlinu (Hue Saturation Brightness). Predloženo 1978. Sve boje su raspoređene u krug, a svaka ima svoj stupanj, odnosno postoji ukupno 360 opcija - H određuje frekvenciju svjetlosti i uzima vrijednost od 0 do 360 stupnjeva (crvena - 0, žuta - 60 , zelena - 120 stupnjeva, i tako dalje), tj. .e. bilo koja boja u njoj određena je njezinom bojom (tonom), zasićenošću (odnosno dodavanjem bijele boje) i svjetlinom. Zasićenost određuje koliko će odabrana boja biti jaka. 0 je siva, 100 je najsvjetlija i najčišća moguća opcija. Parametar svjetline odgovara općeprihvaćenom, odnosno 0 je crna. Ovaj model boja je mnogo lošiji od prethodno razmatranog RGB-a, jer vam omogućuje rad sa samo 3 milijuna boja. Ovaj model ovisi o uređaju i ne odgovara percepciji ljudskog oka, budući da oko percipira spektralne boje kao boje različite svjetline (plava se čini tamnija od crvene), a u modelu HSB svima im je dodijeljena 100% svjetlina . Zasićenost je parametar boje koji određuje njezinu čistoću. Ovom parametru odgovara odsutnost (sivih) nečistoća (čistoća krivulje). Smanjenje zasićenosti boje znači izbjeljivanje. Sa smanjenjem zasićenosti, boja postaje pastelna, izblijedjela, isprana. Na modelu su sve podjednako zasićene boje smještene na koncentričnim krugovima, odnosno možemo govoriti o istoj zasićenosti, npr. zelena i magenta boja, a što je bliže središtu kruga, to se dobivaju izbijeljele boje. U samom središtu, bilo koja boja je izbijeljena što je više moguće, drugim riječima, postaje bijela. Rad sa zasićenjem može se okarakterizirati kao dodavanje određenog postotka bijele tinte spektralnoj boji. Što je boja više bijela, to je niža vrijednost zasićenosti, postaje blijeda. Svjetlina je parametar boje koji određuje svjetlinu ili tamu boje. Ovom parametru odgovara amplituda (visina) svjetlosnog vala. Smanjenje svjetline boje znači da je pocrnjela. Rad sa svjetlinom može se okarakterizirati kao dodavanje određenog postotka crne tinte spektralnoj boji. Što je više crnog sadržaja u boji, što je svjetlina niža, boja postaje tamnija. Drugi model je HLS sustav koji koristi Tektronix Corporation. Ovaj prostor boja predstavljen je kao dvostruki stožac, prikazan na Sl. 3.7. Tri parametra ovog modela nazivaju se nijansa (H), svjetlina (L) i zasićenost (S). Hue ima isto značenje kao u HSV modelu. Postavit će kut oko okomite osi, što određuje spektralnu boju. U ovom modelu, H = 0e odgovara plavoj boji. Preostale boje su postavljene oko perimetra stošca istim redoslijedom kao u HSV modelu. Magenta odgovara 60-ima, crvena - 120 ° i cijan (I = 184) °. Kao i prije, komplementarne boje su odvojene kutom od 180 °. Vertikalna os u ovom modelu naziva se lakoća (L). Kada je L = 0, dobivamo crno, bijelo odgovara L = 1,0. Vrijednosti sivih tonova nalaze se duž osi L, a pune boje leže u ravnini L = 0,5. Riža. 3.7. Dvostruki konus HLS Parametar zasićenja S opet pokazuje čistoću boje, a njegove vrijednosti se mijenjaju od 0 do 1,0, čiste boje su one za koje je S = 1,0 i L = 0,5. Smanjenje 5 dodaje više bijele boje. Polutonska linija odgovara S = 0. Za postavljanje boje najprije se odabire kut nijanse H. Zatim se odabirom parametara L i S dobiva određena sjena ili ton ove nijanse. Za dobivanje svjetlije boje L se povećava, a za dobivanje tamnije boje L, L se smanjuje. Kako se S smanjuje, prostorna točka koja opisuje boju pomiče se prema polutonskoj liniji. Da bismo razumjeli razliku između svjetline i luminoznosti - a ostatak HLS modela se ne razlikuje od HSB modela - samo trebamo znati da u osnovnom HSB modelu mislimo na vlastitu svjetlinu objekta (kao da uzmemo kao izvor svjetlosti), a u varijaciji prvog modela zvanom HLS uzima u obzir svjetlinu objekta (svjetlost svjetlosti koja se odbija od njega). Drugim riječima, u HSB-u je "izvor" Sunce, a u HLS-u Mjesec ... 3.8 CIE Luv model u boji /CIELaboratorija
Jedan od značajnih nedostataka prostora boja XYZ je to što nije perceptivno (vizualno) ujednačen i ne može se koristiti za izračunavanje udaljenosti boja. Stoga je CIE nastavio razvijati perceptivno ujednačen prostor. Cilj CIE komiteta bio je stvoriti ponovljiv sustav standarda za prikaz boja za proizvođače boja, tinti, pigmenata i drugih boja. Najvažnija funkcija ovih standarda je osigurati univerzalnu shemu unutar koje se može uspostaviti podudaranje boja. Kao rezultat, nastao je prostor boja CIE Luv, koji omogućuje određivanje diferencijacije boja za osobu s "prosječnim" vidom (tj. različiti ljudi različito percipiraju razliku između boja). Prostor je dobio ime zahvaljujući komponentama L, u i v. L parametar odgovara svjetlini boje, u je odgovoran za prijelaz iz zelene u crvenu (pri povećanju), a kada se parametar v poveća dolazi do prijelaza iz plave u ljubičastu. Ako su u i v jednaki 0, tada mijenjajući L, dobivamo boje koje su nijanse sive. Ovaj prostor boja osmišljen je da kvantificira razliku između dvije boje. CIE je proveo studije s velikim brojem ljudi, što je rezultiralo stvaranjem Luv prostora. Mjerenja su provedena u "dobrim" uvjetima (dovoljno osvjetljenje i prigušena monotona pozadina); ispred ispitanika su bila dva lista papira, odnosno obojena u dvije boje, a on je morao odgovoriti po čemu se, po njegovom mišljenju, te boje razlikuju. U slučaju stvarnih slika, razlike između boja moramo pronaći na složenijoj pozadini, a ne uvijek u uvjetima dobrog osvjetljenja (primjerice, presvijetlih). No, osvjetljenje ovisi o prostoriji, o dobu dana i o kutu pod kojim je površina prema izvoru svjetlosti. Prijelaz iz RGB-a u Luv je sljedeći. Prvo, normaliziramo R, G, B: CIE Luv prostor boja je kontinuirana homogena transformacija CIE XYZ prostora, opisana sljedećim formulama: Za određivanje parametara i, uvodi se koncept bijele točke. Bijela točka je par parametara kromatičnosti (x, y) koji definiraju bijelu referencu za različite izvore svjetlosti. CIE je sastavio tablicu bijele točke za izvore svjetlosti različite svjetline. U ovom slučaju, vrijednost Y komponente bijele točke u XYZ je normalizirana na 100 (u gornjim formulama, ona samo odgovara normaliziranoj Y komponenti). Parametri i izračunavaju se pomoću istih formula koje koriste vrijednosti x i y za bijelu točku. Kao što je gore spomenuto, L komponenta odgovara svjetlini boje, a iz formula se može vidjeti da je L proporcionalna kubnom korijenu Y komponente XYZ prostora. Međutim, postoji mišljenje da je korijen drugog stupnja osvjetljenja u skladu s ljudskom percepcijom. Na primjer, u prostoru boja Lab, L se izračunava pomoću kvadratnog korijena. Malo o svojstvima veličina L, u, v: · L varira od 0 do 100; · U, v leže u rasponu od -200, 200; · U je odgovoran za prijelaz iz zelene u crvenu (s povećanjem u); · V je odgovoran za prijelaz iz plave u ljubičastu (s povećanjem v); · Ako su u i v jednaki 0, mijenjajući L, dobivamo sliku koja sadrži sive nijanse. Konačno, ono najvažnije čemu smo težili kada smo ušli u ovaj prostor. Dane su nam dvije boje - i. Kako odrediti udaljenost između boja, odnosno koliko bi čovjek primijetio razliku između njih? Ispada da je dana euklidskom normom S razmakom između dvije boje, većina ljudi već primjećuje razliku, koja je svima vidljiva. To je glavna prednost ovog prostora. Uzima u obzir ljudsku percepciju boja, a razliku između boja određuje vrlo jednostavna formula. Treba napomenuti da je ova formula primjenjiva u određenim uvjetima: osvjetljenje, pozadina ne bi trebali ometati i ometati. Istovremeno s razvojem CIE Luv-a, razvijen je i perceptivno ujednačen prostor boja CIE Laba. Od ta dva, model CIE Lab se više koristi. Struktura prostora boja Lab temelji se na teoriji da boja ne može biti zelena i crvena ili žuta i plava u isto vrijeme (slika 3.8.1). Stoga se iste vrijednosti mogu koristiti za opisivanje crvenih / zelenih i žutih / plavih atributa. Formule za prijelaz iz XYZ prostora u Lab prostor su sljedeće: Riža. 3.8.1. CIE Lab prikaz boja Riža. 3.8.2. Laboratorijski prostor vidljiv standardnim promatračem Kada se govori o Lab modelu boja, autori programa i programski tumači vole ponavljati da je on neovisan o hardveru. Svaki model ovisi o tome na kojem uređaju se reproducira. Čak i na pisačima istog modela (broj serije, datum i sat izdanja), slika iz iste datoteke može se reproducirati s tako velikim varijacijama u parametrima da to jasno utječe na shemu boja. Zato su odstupanja tako velika, pa se u boji (osobito u punom koloru) tisku koriste razne metode kalibracije, predkalibracije, uklapanja, uzorkovanja i sl. Model koji isključuje ove neugodnosti je Lab model. Uključuje RGB i CMYK modele, odnosno jednako je pažljiv prema parametrima izvora i parametara prijemnika. 3.9 YUV model u boji
Postoji nekoliko usko povezanih modela boja, kojima je zajedničko da koriste eksplicitno odvajanje informacija o svjetlini i boji. Komponenta Y odgovara istoimenoj komponenti u CIE XYZ modelu i odgovorna je za svjetlinu. Takvi modeli se široko koriste u televizijskim standardima, budući da je povijesno postojala potreba za kompatibilnošću s crno-bijelim televizorima, koji su primali samo signal koji odgovara Y. Također se koriste u nekim algoritmima za obradu i kompresiju slika i videa. Pogledajmo model boja YUV. U i V odgovorni su za informacije o boji i određuju se pretvorbom iz RGB-a: Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B; = 0,492 (B - Y) 0,147R - 0,289G + 0,436B; V = 0,877 (R - Y) 0,615R - 0,515G + 0,100B; YUV model se koristi u televizijskom sustavu PAL. Riža. 3.9. RGB kocka u YUV prostoru, UV grafikon na Y = 0,5. Modeli boja YCbCr i YPbPr varijacije su YUV-a s različitim težinama za U i V (odgovaraju Cb / Pb i Cr / Pr). YPbPr se koristi za opisivanje analognih signala (uglavnom na televiziji), a YCbCr se koristi za digitalne. Za njihovo određivanje koriste se dva koeficijenta: Kb i Kr. Zatim se pretvorba iz RGB u YPbPr opisuje na sljedeći način: Prijelaz s RGB na YPbPr Izbor Kb i Kr ovisi o tome koji se RGB model koristi (ovo pak ovisi o opremi za reprodukciju). Obično se uzima, kao gore, Kb = 0, 114; Kr = 0, 299. Nedavno se koristi i Kb = 0, 0722; Kr = 0, 2126, što bolje odražava karakteristike modernih uređaja za prikaz. Iz gornjih formula proizlazi da za Prijelaz iz RGB u YCbCr Na televiziji obično uzimaju minY = 16, maxY = 235, minC = 16, maxC = 240. Standard kompresije JPEG slike koristi cijeli 8-bitni raspon: minY = 0, maxY = 255, minC = 0, maxC = 255 . 3.10 YCbCr model u boji
Naziv ovog modela boja znači: Y - luminance, U ili Cb - Chrominance-blue, V ili Cr - Chrominance-red, što se prevodi kao "Luminance - Chroma of blue - Chroma of red" (format za prikaz video podataka u boji) Karakteristika principa prikaza boja u ovom modelu boja poklapa se s prirodnim načinom percepcije boja ljudskim okom. Mrežnica je složena isprepletenost živčanih stanica i živčanih vlakana koja međusobno povezuju živčane stanice i povezuju oko s korteksom mozga. Glavni elementi osjetljivi na svjetlost (receptori) su dvije vrste stanica: neke su u obliku stabljike, koje se nazivaju štapići (visina 30 mikrona, debljina 2 mikrona), drugi su kraći i deblji, nazvani čunjići (visina 10 mikrona, debljina 6-7 mikrona) ... Ljudsko oko je osjetljivije na komponentu svjetline slike (Y-komponenta), a najmanje na komponentu boje. Razlog za ovaj fenomen leži u fiziologiji. Budući da je zjenica optička leća koja fokusira sliku na očno dno, prekriveno štapićima i čunjevima. U oku se nalazi oko 130 milijuna štapića i 7 milijuna čunjeva. Pa, dakle, šipke su senzori koji percipiraju komponentu svjetline, a čunjevi - komponentu boje. Štoviše, postoji red veličine više štapića nego čunjeva, a oni su mnogo osjetljiviji na svjetlost. Dovoljno je prisjetiti se izreke "Noću su sve mačke sive". Zašto je to? Zašto navečer sve gubi boju? Upravo zbog činjenice da količina svjetlosti koja pada na zjenicu nije dovoljna da izazove reakciju čunjeva. Ali osjetljivost ljudskog oka na različite boje također nije konstantna. Zjenica je osjetljivija na donji dio spektra boja nego na gornji. JPEG format uzima u obzir ove osobitosti ljudske percepcije informacija o boji u kompresiji fotografija ili slika u boji. Stoga se u ovom modelu boja izdvaja komponenta svjetline i dvije komponente koje karakteriziraju nijansu percipirane boje, za razliku od RGB modela boja, gdje se koriste samo komponente intenziteta boje - crvena, zelena, plava. Metoda pretvaranja analognog video signala u digitalni, definirana u standardu CCIR-601 i poseban je slučaj YUV metode. Ova metoda pretvara vrijednosti komponentnih analognih signala u 8-bitne digitalne vrijednosti. Y komponenta, ili osvjetljenje, usko je povezana s kvalitetom slike. Točnije, Y - ovo je slika, samo crno-bijela. Cb i Cr komponente sadrže informacije o boji i omogućuju vam bojanje Y-slike. Općenito, transformacija se može predstaviti sljedećim formulama: Nova vrijednost Y = 0,299 * R + 0,587 * G + 0,114 * B naziva se svjetlina. Ovo je vrijednost koju koriste jednobojni monitori za predstavljanje RGB boje. Fiziološki, prenosi intenzitet RGB boje koju oko percipira. Iz formule se može vidjeti da je rezultirajuća vrijednost svjetline (Y) slična ponderiranoj prosječnoj vrijednosti s različitim težinama za svaku spektralnu komponentu: oko je najosjetljivije na zelenu, zatim na crvenu komponentu i na kraju na plavu. Formule za izračunavanje razlike u boji: = -0,1687 * R - 0,3313 * G + 0,5 * B + 128 = 0,5 * R - 0,4187 * G - 0,0813 * B + 128 Ove vrijednosti predstavljaju 2 koordinate u sustavu koji mjeri nijansu i zasićenost boje (grubo govoreći, ove vrijednosti označavaju količinu plave i crvene boje u boji). Formule za inverznu konverziju modela boja YCbCr u RGB: R = Y + 1,402 * (Cr-128) = Y - 0,34414 * (Cb-128) - 0,71414 * (Cr-128) B = Y + 1,772 * (Cb-128) Za vizualni prikaz modela boja YCbCr, možete uzeti u obzir sljedeće brojke: Riža. 3.10.1 YCbCr slika u boji Riža. 3.10.2. Y - YCbCr slika Riža. 3.10.3.Cb - slika Riža. 3.10.4. Cr - slika Slika 3.10.1 prikazuje ribu koja koristi sve komponente slike, odnosno sliku u boji. Na slici 3.10.2
prikazuje istu ribu, samo crno-bijelo. Obično se, prema formuli za izračunavanje Y komponente, slika pretvara u nijanse sive i, kao i prije, slika jasno, iako u sivim tonovima, prikazuje ribu, ali sljedeće dvije slike 3.10.3 i 3.10.4 - slike komponenti razlike u boji Cb i Cr imaju malu količinu detalja, stoga su vidljivi samo obrisi ribe i stoga su ove dvije komponente podvrgnute najvećoj kompresiji. 3.11 YIQ model boja
YIQ model boja korišten je u NTSC televizijskom sustavu (I - od engleskog in-phase, Q - od engleskog quadrature; dolazi iz značajki dekodirajućih sustava). Usko je povezan s YUV modelom, budući da je prijelaz iz YUV u YIQ rotacija u ravnini UV = IQ za. Prijelaz s RGB na YIQ: Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B = 0,735 (R - Y) - 0,268 (B - Y) = 0,596R - 0,274G + 0,321B = 0,478 (R - Y) + 0,413 (B - Y1) - 0,523G + 0,311B Inverzne transformacije za sve modele dobivaju se primjenom inverzne transformacijske matrice. 3.12 Perceptualni modeli boja
Za dizajnere, umjetnike i fotografe, oko je primarni alat za označavanje i reprodukciju boje. Ovaj prirodni "alat" ima raspon boja koji daleko nadilazi mogućnosti bilo kojeg tehničkog uređaja, bilo da se radi o skeneru, pisaču ili uređaju za izlaz filma za ekspoziciju fotografija. Kao što je ranije prikazano, RGB i CMYK sustavi boja koji se koriste za opisivanje tehničkih uređaja ovise o hardveru. To znači da boja koja se reproducira ili stvara s njima nije određena samo komponentama modela, već ovisi i o karakteristikama izlaznog uređaja. Kako bi se eliminirala ovisnost o hardveru, razvijen je niz takozvanih perceptivnih (inače - intuitivnih) modela boja. Temelje se na zasebnoj definiciji svjetline i kromatičnosti. Ovaj pristup pruža nekoliko prednosti: omogućuje vam rukovanje bojom na intuitivan način; uvelike pojednostavljuje problem podudaranja boja jer nakon postavljanja vrijednosti osvjetljenja možete nastaviti s podešavanjem boje. Prototip svih modela boja koji koriste koncept razdvajanja svjetline i krome je HSV model. Ostali slični sustavi uključuju HSI, HSB, HSL i YUV. Zajedničko im je to što boja nije navedena kao mješavina tri osnovne boje - crvene, plave i zelene, već se određuje navođenjem dvije komponente: kromatičnosti (nijanse i zasićenosti) i svjetline. 4. Profili u boji i prostori. Kodiranje boja i kalibracija 4.1 Kodiranje boja. Paleta
Da bi računalo moglo raditi sa slikama u boji, potrebno je boje prikazati u obliku brojeva – kodirati boju. Metoda kodiranja ovisi o modelu boje i formatu brojčanih podataka u računalu. Za RGB model, svaka od komponenti može biti predstavljena brojevima ograničenim na određeni raspon – na primjer, razlomcima od 0 do 1, ili cijelim brojevima od 0 do neke maksimalne vrijednosti. Trenutno je prilično uobičajen format True Color, u kojem je svaka komponenta predstavljena kao bajt, što daje 256 gradacija za svaku komponentu: R = 0 ... 255, G = 0 ... 255, B = 0 ... 255 ... Broj boja je 256x256 x 256 = 16,7 milijuna (2 24). Ova metoda kodiranja bojama može se nazvati komponentnom .
U računalu su kodovi slike True Color predstavljeni kao tripleti bajtova ili pakirani u dugi cijeli broj (četiri bajta) - 32 bita. Kada radite sa slikama u računalnim grafičkim sustavima, često morate pronaći kompromis između kvalitete slike (potrebno vam je što više boja) i resursa potrebnih za pohranu i reprodukciju slike, izračunatih, na primjer, količinom memorije ( morate smanjiti broj bitova po pikselu). Računalni video sustavi obično pružaju mogućnost programeru da postavi vlastitu paletu. Svaka boja na slici koja koristi paletu je kodirana indeksom koji će identificirati broj retka u tablici paleta. Stoga se ova metoda kodiranja bojama naziva indeks .
4.2 Prostori boja
Prostor boja je grafički prikaz dimenzija boja. Prostor boja korelira brojeve sa stvarnim bojama i u biti je trodimenzionalni objekt koji sadrži sve ostvarive kombinacije boja. Kada pokušavate reproducirati boju na drugom uređaju, prostori boja vam mogu pokazati možete li zadržati detalje sjene i isticanja, zasićenost boja i koliko od tih detalja morate žrtvovati. Prostori boja mogu biti ili ovisni o uređaju ili neovisni. Prostori specifični za uređaj opisuju boju u odnosu na neki drugi prostor boja, dok prostori boja neovisni o uređaju opisuju boju u apsolutnom smislu. Prostori boja uređaja mogu vam pružiti važne informacije opisujući podskup boja koje se mogu prikazati na monitoru, ispisati na pisaču ili proizvesti kamerom ili skenerom. Uređaji s velikim prostorom boja ili "širokim rasponom" mogu reproducirati više različitih nijansi od uređaja s uskim rasponom. 4.3 Renderiranje prostora boja
Svaka dimenzija u "prostoru boja" odražava neki aspekt kromatičnosti, kao što je osvjetljenje, zasićenost ili nijansa, ovisno o vrsti prostora. Dva donja dijagrama prikazuju vanjski rub prostora boja iz dva različita kuta gledanja; njegova granica pokazuje ograničavajuće moguće boje u prostoru. Vertikalne linije su osvjetljenja, dok su horizontalne linije crveno-zeleni i žuto-plavi pomaci. Ova se mjerenja također mogu opisati korištenjem drugih svojstava boje. Gore prikazani prostor boja namijenjen je da vam pomogne razumjeti i dobro prikazati prostor boja, ali malo je vjerojatno da će biti osobito koristan za stvarno upravljanje bojama. To je zato što prostor boja gotovo uvijek treba uspoređivati s drugim prostorom boja. Za vizualizaciju ove usporedbe, prostori boja često se predstavljaju kao dvodimenzionalne regije. Oni su korisniji za svakodnevnu upotrebu jer vam omogućuju brzu procjenu sjecišta prostora. Osim ako nije drugačije naznačeno, 2D grafikoni obično pokazuju sjecišta pri 50% osvjetljenosti (horizontalni odsjek za okomitu središnju točku gore prikazanog prostora boja). Sljedeći dijagram prikazuje tri prostora boja: sRGB, Wide Gamut RGB i referentni prostor neovisni o uređaju. SRGB i široki RGB raspon dva su radna prostora koja se povremeno koriste za uređivanje slika. Riža. 4.3.2. 2D usporedba prostora boja (boje pri 50% svjetline) Što možemo naučiti iz dvodimenzionalne usporedbe prostora boja? I crni i bijeli oblici predstavljaju podskup boja koje se mogu reproducirati u svakom prostoru boja, kao dio referentnog prostora boja neovisnog o uređaju. Boje prikazane u referentnom prostoru boja služe samo za dobro prikazivanje, jer ovise o tome kako ih vaš monitor prikazuje. Osim toga, referentni prostor gotovo uvijek sadrži više boja nego što se može prikazati na monitoru računala. Na ovom posebnom dijagramu možemo vidjeti da široki RGB prostor sadrži više crvenih, magenta i zelenih, dok sRGB prostor sadrži nešto više plavih. Imajte na umu da se ova analiza odnosi samo na kromu pri 50% osvjetljenja, što je sivkasta ton u histogramu slike. Kad bismo bili zainteresirani za raspon boja za sjene ili svjetla, mogli bismo ispitati sličan 2D odsječak prostora boja na otprilike 25% odnosno 75% svjetline. 4.4 Referentni prostori
Što je gore prikazan referentni prostor neovisan o uređaju? Gotovo svi programi za upravljanje bojama danas koriste prostor neovisan o uređaju, definiran od strane Međunarodne komisije za rasvjetu (CIE) 1931. godine. Ovaj prostor ima za cilj opisati sve boje koje može vidjeti ljudsko oko, a koji se temelji na prosječnoj ocjeni izvučene iz uzorka ljudi koji nemaju problema s vidom (koji se nazivaju "standardni kolorimetrijski promatrač"). Gotovo svi uređaji koriste podskup svih vidljivih boja definiranih od strane CIE (uključujući vaš monitor), tako da se svaki prikaz ovog prostora na monitoru treba smatrati kvalitativnim i suštinski netočnim. CIE vidljivi prostor boja izražen je u nekoliko uobičajenih oblika: CIE xyz (1931), CIE L * a * b * i CIE L u "v" (1976). Svaka od njih sadrži iste boje, ali se razlikuju po distribuciji boja u dvodimenzionalnim prostorima: CIE xy 2. CIE a * b * 3.CIE u "v" Riža. 4.4. (2D kriške svakog prostora prikazane su pri 50% svjetline) CIE xyz prostor temelji se na izravnom preslikavanju izvornih funkcija triju primarnih boja, stvorenih 1931. Problem s ovim prikazom je u tome što dodjeljuje previše prostora za zelenu. Prostor CIE L u "v" stvoren je da ispravi ovu neravnotežu širenjem boja otprilike proporcionalno njihovoj percipiranoj razlici. Konačno, prostor CIE L * a * b * transformira CIE boje tako da se jednako šire duž dvije osi - potpuno ispunjavajući kvadrat. Nadalje, svaka os u prostoru L * a * b * predstavlja lako prepoznatljivo svojstvo boje, kao što su crveno-zeleni ili plavo-žuti pomaci korišteni u gornjem 3D renderiranju. 4.5 Radni prostori
Radni prostor je prostor koji koriste programi za uređivanje slika (kao što je Adobe Photoshop), a on definira skup boja dostupnih za rad prilikom uređivanja slike. Dva najčešće korištena radna prostora u digitalnoj fotografiji su Adobe RGB 1998 i sRGB IEC61966-2.1. Zašto ne koristiti najširi mogući raspon radnog prostora? Općenito, poželjno je koristiti prostor boja koji vaš konačni izlazni uređaj (obično pisač) može predstavljati i ništa više. Korištenje prostora boja s pretjerano širokim rasponom može povećati osjetljivost vaše slike na posterizaciju. To se događa jer se dubina boje slike proteže na veći raspon boja, tako da ostaje manje bitova za kodiranje danog prijelaza boja. 4.6 Profili boja
Profili boja okosnica su modernih sustava upravljanja bojama; ukratko, profil boja je datoteka koja sadrži informacije o tome kako određeni uređaj prikazuje boju. Takav uređaj može biti skener, pisač, monitor i sve što se može sjetiti kako bi se boja unosila ili izlazila s računala. Općenito, ovo je najvažnije znati o profilima boja i dovoljno je za jednostavan rad s bojama. Međutim, ako vam je potrebna potpuna pobjeda nad bojom, ne možete bez detaljnijeg znanja. U pravilu, kada se spominje profil u boji, misli se na profil čiji je format odobren od strane Međunarodnog konzorcija boja (ICC), kojeg su osnovale vrlo poznate tvrtke: Adobe Systems Inc, Agfa-Gevaert NV, Apple Computer Inc, istočnjaci Kodak ICC standard nije vezan ni za jednu određenu platformu. Datoteka koju je stvorio Apple može se jednostavno koristiti za Windows. Sve što trebate učiniti je dodati ekstenziju icc ili icm imenu datoteke. Prilikom vraćanja s Windowsa na Apple, problem je malo kompliciraniji. Kao što svi korisnici Macintosha vjerojatno znaju, informacije o vrsti datoteke pohranjuju se odvojeno od same datoteke (za razliku od Windowsa, gdje je vrsta datoteke određena njezinom ekstenzijom). A, ako je datoteka kopirana s Windows računala, ta informacija jednostavno nema odakle doći i operativni sustav tu datoteku ne doživljava kao ICC profil. 4.7 Vrste profila
Postoje tri glavne vrste: profil ulaznog uređaja (skenera), profil monitora i profil izlaznog uređaja (pisača). Svaka od ovih vrsta opisuje kako određeni uređaj pretvara boje iz prostora boja neovisnog o uređaju (Lab ili XYZ) u vlastiti prostor boja (kao što je RGB ili CMYK) i obrnuto. Osim njih, postoji i nekoliko dodatnih vrsta, koje se, međutim, vrlo rijetko koriste. Prvo, to su DeviceLink profili (nisam mogao pronaći dobar prijevod ovog pojma) - profili koji pružaju mehanizam za opisivanje nekoliko uzastopnih transformacija. Drugo, to su ColorSpace Conversion profili - profili za pretvaranje iz jednog prostora boja u drugi. Može se koristiti, na primjer, za opisivanje prilagođenih prostora boja koje je stvorio korisnik. Treća vrsta profila su apstraktni profili, koji ne opisuju parametre nekog određenog uređaja ili prostora boja, već metodu uređivanja boja. Najjednostavniji primjer takvog profila (koji, međutim, nije u skladu s ICC standardom) je datoteka koja se može kreirati u prozoru Curves Adobe Photoshopa. Ako već dugo i ustrajno uređujete boju slike, onda se cijeli proces uređivanja može (teoretski) snimiti u takav profil. Nažalost, ne znam za gotovo nijedan program koji bi vam to omogućio. Jedina iznimka je Heidelberg LinoColor (program za skeniranje koji dolazi s Heidelberg skenerima), koji omogućuje upisivanje parametara za uređivanje slika u ICC profil. Posljednja vrsta je Imenovani profil. Opisuje skup boja, od kojih svaka ima svoje ime. Na primjer, to može biti opis Pantone ventilatora, koji sadrži nekoliko stotina boja, svaka sa svojim brojem. Jednostavno rečeno, to je tablica koja sadrži vrijednosti svake boje u XYZ ili Lab. Za svaki od ovih sedam tipova standard predviđa vlastiti skup podataka koji moraju biti sadržani u profilu. Ovdje će se razmatrati samo prve vrste - one koje se koriste u cijelom. Profili za ulazne uređaje. Postoje dvije vrste profila za ulazne uređaje. Prvi je jednostavniji. Sadrži sljedeće podatke: parametre primarnih boja (crvena, zelena, plava) u XYZ sustavu pri 100% svjetline. Krivulje koje opisuju kako se svjetlina primarnih boja mijenja kada se svjetlina promijeni od 0 do 100% bijele točke na XYZ (bijela točka) Ova vrsta profila prilično olakšava određivanje koje su vrijednosti XYZ ili LAB čiste (ili primarne) boje na slici (na primjer, R255_G0_B0 ili R0_G100_B0). Ali u slučaju složenije boje, na primjer R100_G50_B30, sustav upravljanja bojom mora sam izračunati svoje parametre u XYZ. I uopće nije činjenica da će ovaj izračun biti točan, makar samo zato što primarne boje mogu utjecati jedna na drugu. 4.8 Kalibracija boje
Kalibracija boje je podešavanje parametara standardnih temperatura boje samog monitora (9300K, 6500K, 5000K i drugi). Ovo NE stvara takozvani profil za video karticu vašeg računala koji kompenzira izobličenje standardne temperature monitora. Nije neuobičajeno da monitor potpuno nadoknadi gubitak standardne temperature boje putem prilagođenog izbornika na monitoru. U tom slučaju, monitor mora biti podvrgnut potpunom postupku podešavanja. U modernim monitorima sve se prilagodbe više ne provode kontrolama unutar monitora, već softverom. Oni. korištenjem posebnog softvera i adaptera za povezivanje monitora s računalom za podešavanje. Samo u procesu podešavanja temperature boje u Sony monitorima utječe se na više od 20 parametara. Mjerenja parametara boje monitora provode se pomoću kolorimetra - uređaja koji daje podatke za podešavanje s vrlo visokom točnošću. Zaključak
Svjetlost se može opisati kao elektromagnetsko zračenje s određenom distribucijom energije, koje se širi kroz prostor, a komponente boje svjetlosti odgovaraju frekvencijama iz uskog pojasa elektromagnetskog spektra. Međutim, svjetlost ima druga svojstva, a različiti parametri se mogu koristiti za karakterizaciju različitih aspekata svjetlosti. Fizička svojstva vidljivog zračenja mogu se objasniti na temelju valno-čestičnog dualizma svjetlosti. Ljudska percepcija izvora svjetlosti može se okarakterizirati korištenjem pojmova kao što su dominantna frekvencija (nijansa), svjetlina (svjetlina) i čistoća (zasićenost). Chroma je ukupna percepcija čistoće nijanse i boje. Modeli u boji također se koriste za objašnjenje učinaka kombiniranja izvora svjetlosti. Da biste definirali model boja, možete definirati skup od nekoliko primarnih boja, čije kombinacije daju druge boje. Istodobno, niti jedan konačni skup primarnih boja ne može proizvesti sve boje ili opisati težinu karakteristike boje. Skup boja koji se može dobiti pomoću primarnih boja naziva se gamut. Boje koje se kombiniraju da bi proizvele bijelo svjetlo nazivaju se komplementarne boje. Godine 1931. Komisija International d "Eclairage - CIE, MKO" usvojila je skup od tri hipotetske funkcije podudaranja boja kao standard. Ovaj skup boja naziva se XYZ model, gdje X, Y i Z predstavljaju doze svake potrebne boje Usklađivanje bilo koje boje iz elektromagnetskog spektra Struktura funkcija podudaranja boja je takva da su sve funkcije pozitivne, a vrijednost Y predstavlja vrijednost osvjetljenja za bilo koju boju. Normalizirane vrijednosti X i Y, označene kao x i y, su koristi se za prikaz svih spektralnih boja na CIE dijagramu kromatičnosti. Ovaj grafikon možete koristiti za usporedbu raspona boja različitih modela boja i određivanje komplementarnih boja ili dominantnih frekvencija i čistoće za danu boju. Ostali modeli boja temeljeni na skupu od tri primarne boje su RGB, YIQ i CMY. RGB model se koristi za opisivanje boja prikazanih na monitoru. YIQ model se koristi za opisivanje kompozitnog video signala u televizijskoj emisiji. Konačno, CMY model se koristi za opisivanje boje na uređajima za tiskanu kopiju. Korisnička sučelja često koriste intuitivne modele boja kao što su HSV i HLS za odabir boja. Kod ovih modela boja je određena kao mješavina odabrane nijanse s određenom količinom bijele i crne. Dodavanje crne proizvodi tamne boje, dodavanje bijele proizvodi svjetlije nijanse, a dodavanje crne i bijele tonove. Prilikom dizajniranja učinkovitih slika, izbor boje je važan čimbenik. Kako biste izbjegli neharmonične kombinacije boja, možete odabrati susjedne boje koje se ne razlikuju mnogo u prevladavajućoj frekvenciji. Osim toga, kombinacije boja mogu se odabrati iz malog podprostora modela boja. U pravilu, mali broj kombinacija boja formiranih s nijansama i sjenama dat će skladniju sliku od čistih tonova. Bibliografija
1. D.Hern, M.P.Baker "Kompjuterska grafika i OpenGL standard", - Moskva, St. Petersburg, Kijev: "Williams", 2005. V.Porev "Kompjuterska grafika", Sankt Peterburg, Moskva, Kijev, Dusseldorf: "BHV-Petersburg", 2002. J. Agoston "Teorija boje i njezina primjena u dizajnu" M. "Mir" 1982 B. A. Shashlov "Boja i reprodukcija boja" M. "Knjiga" 1986 DEN MARGULIS “PHOTOSHOP ZA PROFESIONALCE. CASIC VODIČ ZA KOREKCIJU BOJA", - UREDI. RTV-MEDIJI, 2001. (monografija). Materijali sa stranice: http://www.cambridgeincolour.com/ Materijali sa stranice: http://www.remlab.ru/ Materijali sa stranice: http://www.realcolor.ru/ Materijali sa stranice: http://www.ukr-print.net/ Materijali sa stranice: http://www.intuit.ru/ Materijali sa stranice: http://www.webmascon.com/ Materijali sa stranice: http://sdb.su/comp-grafika/ Materijali sa stranice: http://www.sernam.ru/ Materijali sa stranice: http://www.0x99.ru/
Sekundarne boje nastaju u primarnim bojama: cijan (Cyan), magenta (Magenta) i žuta (Yellow). Treba napomenuti da se primarne i sekundarne boje nazivaju osnovnim bojama.
(1.2)
(1.5)
(3.5.1)
(3.5.2)
imamo sljedeće raspone; ... Za digitalni prikaz, ove formule su modificirane kako bi se dobili samo pozitivni diskretni koeficijenti u rasponima 
Iz nekog razloga, postavke monitora su izobličene. To se može očitovati u prevlasti nekih od osnovnih tonova (crvena, plava, zelena) ili njihovoj mješavini, u precijenjenoj ili podcijenjenoj svjetlini i/ili kontrastu, promjeni tona boje prilikom promjene parametara svjetline ili kontrasta.
CIE Lab model u boji.
Godine 1920. razvijen je CIELab model prostora boja (Communication Internationale de I "Eclairage - međunarodna komisija za osvjetljenje. L, a, b - oznake koordinatnih osi u ovom sustavu). Sustav je neovisan o hardveru i stoga se često koristi za prijenos podataka između uređaja. U modelu CIELab, bilo koja boja određena je svjetlinom (L) i kromatskim komponentama: parametar a koji se kreće od zelene do crvene i parametar b koji se kreće od plave do žute. Boja raspon CIELab modela značajno premašuje mogućnosti monitora i uređaja za ispis, stoga se ovaj model mora transformirati prije nego što se prikaže. Ovaj model je razvijen da uskladi fotokemijske procese u boji s ispisom i sada je zadani standard za Adobe Photoshop.
RGB model boja.
RGB model boja je aditivan, odnosno svaka boja je kombinacija u različitim omjerima triju primarne boje – crvene (Red), zelene (Green), plave (Blue). Služi kao osnova za izradu i obradu računalne grafike namijenjene elektroničkoj reprodukciji (na monitoru, TV-u). Kada se jedna komponenta primarne boje preklopi na drugu, povećava se svjetlina ukupnog zračenja. Kombinacija triju komponenti daje akromatsku sivu boju, koja se s povećanjem svjetline približava bijeloj. Na 256 tonalnih razina, crna odgovara nula RGB vrijednosti, a bijela odgovara maksimalnoj, s koordinatama (255,255,255).
HSB model u boji (HSL).
Model boja HSB dizajniran je s maksimalnim razmatranjem karakteristika ljudske percepcije boja. Temelji se na Munsellovom kotaču boja. Boju opisuju tri komponente: nijansa, zasićenost i svjetlina. Izvorno je izraz "svjetlina" korišten umjesto izraza "svjetlina" - Lakoća. Vrijednost boje uzorkuje se kao vektor koji izlazi iz središta kruga. Točka u središtu odgovara bijeloj boji, a točke duž perimetra kruga odgovaraju čistim spektralnim bojama. Smjer vektora je specificiran u stupnjevima i određuje nijansu. Duljina vektora određuje zasićenost boje. Na zasebnoj osi, koja se naziva akromatska, postavljena je svjetlina, pri čemu nulta točka odgovara crnoj boji. Raspon boja modela HSB pokriva sve poznate vrijednosti boja u stvarnom svijetu.
Uobičajeno je koristiti HSB model za izradu slika na računalu uz oponašanje tehnika i alata umjetnika. Postoje posebni programi koji simuliraju četke, olovke, olovke. Osigurana je imitacija rada s bojama i raznim platnima. Nakon izrade slike, preporuča se da je pretvorite u drugi model boja, ovisno o namjeravanoj metodi objavljivanja.
Model boja CMYK, odvajanje boja.
CMYK model boja je suptraktivan i koristi se u pripremi publikacija za tisak. CMY komponente boje su boje dobivene oduzimanjem glavnih od bijele:
cijan = bijela - crvena = zelena + plava; magenta = bijela - zelena = crvena + plava; žuta = bijela - plava = crvena + zelena.
Ova metoda odgovara fizičkoj biti percepcije zraka reflektiranih od tiskanih originala. Cijan, magenta i žuta nazivaju se komplementarnim jer nadopunjuju primarne boje bijeloj. Otuda slijedi glavni problem CMY modela boja - superpozicija komplementarnih boja jedna na drugu ne daje čistu crnu boju u praksi. Stoga je u model boje uključena čisto crna komponenta. Tako se pojavilo četvrto slovo u kratici CMYK modela boja (Cyan, Magenta, Yellow, black).
Za ispis na opremi za tiskanje, računalna slika u boji mora biti podijeljena na komponente koje odgovaraju komponentama CMYK modela boja. Taj se proces naziva odvajanje boja. To rezultira četiri odvojene slike koje sadrže jednobojni sadržaj svake komponente u izvorniku. Zatim se u tiskari iz formi stvorenih na temelju filmova za razdvajanje boja ispisuje višebojna slika dobivena preklapanjem CMYK boja.
Indeksirana boja.
Indeksirane boje nazivaju se tako jer se u ovom načinu rada svakom pikselu na slici dodjeljuje indeks koji ukazuje na određenu boju iz posebne tablice koja se zove paleta boja. Ako promijenite redoslijed boja u paleti, to će imati najdramatičniji učinak na izgled slike predstavljene indeksiranim bojama. Indeksirane palete ne sadrže više od 256 boja, ali ih može biti puno manje. Što je manje boja u paleti, potrebno je manje bitova za predstavljanje boje svakog piksela i, prema tome, manja je veličina slikovne datoteke.
Indeksirane boje obično se kodiraju s četiri ili osam bita u obliku takozvanih tablica boja. Indeksirana dubina boje može biti 2-8 bita. Na primjer, grafičko okruženje Windows 95 podržava tablicu boja osam bita po pikselu koja se naziva paleta sustava. U ovoj tablici boje su već unaprijed definirane, tako da možete koristiti samo njih.
Model u boji
Model u boji- pojam koji označava apstraktni model za opisivanje prikaza boja u obliku niza brojeva, obično od tri ili četiri vrijednosti, tzv. komponente u boji ili koordinate boja... Zajedno s metodom interpretacije ovih podataka (na primjer, određivanje uvjeta reprodukcije i/ili gledanja – odnosno postavljanje načina implementacije), skup boja modela boja definira prostor boja.
Trokomponentni prostor boja poticaja
Čovjek je trikromat – mrežnica oka ima 3 vrste svjetlosnih receptora odgovornih za vid boja (vidi: čunjići). Svaki tip stošca reagira na određeni raspon vidljivog spektra. Odziv izazvan u čunjevima svjetlošću određenog spektra naziva se podražaj boja, dok svjetlost različitog spektra može imati isti podražaj boje i, samim tim, biti percipirana od strane osobe na isti način. Taj se fenomen naziva metamerizam - dvije emisije s različitim spektrom, ali podražaji iste boje, neće se razlikovati za osobu.
3D prikaz ljudskog prostora boja
Možete definirati prostor boja podražaja kao linearni prostor tako da odredite koordinate x, y, z kao vrijednosti podražaja koje odgovaraju odgovoru čunjeva u dugovalnom (L), srednjevalnom (M) i kratkovalnom (S) rasponu optički spektar. Izvorište (S, M, L) = (0, 0, 0) predstavljat će crno. Bijela boja neće imati jasnu poziciju u danoj definiciji dijagrama svih vrsta boja, već će se odrediti, na primjer, kroz temperaturu boje, specifičan balans bijele boje ili na neki drugi način. Čovjekov puni prostor boja je konus u obliku potkove (vidi sliku s desne strane). U principu, ovaj prikaz vam omogućuje simulaciju boja bilo kojeg intenziteta - od nule (crne) do beskonačnosti. Međutim, u praksi ljudski receptori mogu biti prezasićeni ili čak oštećeni zračenjem ekstremnog intenziteta, tako da ovaj model nije primjenjiv za opisivanje boje u uvjetima ekstremno visokih intenziteta zračenja, a također ne uzima u obzir opis boje u uvjetima vrlo niskog intenziteta. (budući da se u ljudskoj percepciji preko štapića aktivira drugačiji mehanizam).
Biće linearni prostoru, prostor podražaja boja ima svojstvo aditivnog miješanja – zbroj dvaju vektora boja odgovarat će boji jednakoj onoj dobivenoj miješanjem te dvije boje (vidi također: Grassmannov zakon). Dakle, moguće je opisati bilo koje boje (vektore prostora boja) kroz linearnu kombinaciju boja odabranih kao osnovu. Ove boje se zovu glavni(engl. primarne boje). Najčešće se kao primarne boje biraju crvena, zelena i plava (RGB model), međutim moguće su i druge varijante osnove primarnih boja. Izbor crvene, zelene i plave je optimalan iz više razloga, na primjer, jer minimizira broj točaka u prostoru boja, za koje se koriste negativne koordinate, što je od praktične važnosti za reprodukciju boja (ne možete reproducirati boja sa zračenjem negativnog intenziteta). Ova činjenica proizlazi iz činjenice da vrhovi L, M i S osjetljivosti čunjića padaju na crvene, zelene i plave dijelove vidljivog spektra.
Neki modeli boja koriste se za reprodukciju boja, kao što je reprodukcija boja na televizorima i računalima ili ispis u boji na pisačima. Koristeći fenomen metamerizma, uređaji za reprodukciju boja ne reproduciraju izvorni spektar slike, već samo oponašaju komponentu podražaja tog spektra, što, u idealnom slučaju, omogućuje dobivanje slike koju osoba ne razlikuje od izvorne scene.
CIE XYZ prostor boja
Prostor boja XYZ je referentni model boja koji je u strogom matematičkom smislu definirala Međunarodna komisija za osvjetljenje (CIE) 1931. godine. Model XYZ je glavni model za gotovo sve druge modele u boji koji se koriste u tehničkim područjima.
Funkcije usklađivanja boja
Budući da je trikromat, osoba ima tri vrste detektora osjetljivih na svjetlost ili, drugim riječima, ljudski vid trokomponentni... Svaki tip detektora (konusa) ima različitu osjetljivost na različite valne duljine spektra, što je opisano funkcijom spektralne osjetljivosti (koja je izravno određena vrstom specifičnih molekula fotopsina koje koristi ova vrsta čunjeva). Možemo reći da oko, kao detektor, proizvodi tri vrste signala (živčane impulse). S matematičke točke gledišta, iz spektra (opisanog beskonačno-dimenzionalnim vektorom), množenjem sa spektralnim funkcijama osjetljivosti čunjeva, dobiva se trokomponentni vektor koji opisuje boju koju detektira oko. U kolorimetriji se te funkcije obično nazivaju funkcije usklađivanja boja(engl. funkcije usklađivanja boja).
Eksperimenti Davida Wrighta David Wright) i John Guild (eng. John Guild) kasnih 1920-ih i ranih 1930-ih, poslužio je kao osnova za definiranje funkcija podudaranja boja. U početku su definirane funkcije podudaranja boja za vidno polje od 2 stupnja (koristeći odgovarajući kolorimetar). 1964. CIE je objavio dodatne podatke za vidno polje od 10 stupnjeva.
U isto vrijeme, faktor volje je ugrađen u definiciju krivulja modela XYZ - oblik svake krivulje može se izmjeriti s dovoljnom točnošću, međutim, krivulja ukupnog intenziteta (ili zbroj sve tri krivulje) sadrži u njegova definicija subjektivni trenutak u kojem se od primatelja traži da utvrdi imaju li dva izvora svjetlosti jednaku svjetlinu, čak i ako su ti izvori potpuno različite boje. Također, postoji proizvoljnost u relativnoj normalizaciji X, Y i Z krivulja, budući da se može predložiti alternativni radni model u kojem X krivulja osjetljivosti ima dvostruko pojačanu amplitudu. U ovom slučaju, prostor boja će imati drugačiji oblik. X, Y i Z krivulje u CIE XYZ modelima iz 1931. i 1964. odabrane su tako da su površine ispod svake krivulje jednake.
Kromatske koordinate Yxy
Slika desno je klasični kromatski dijagram modela XYZ s valnim duljinama boja. Vrijednosti x i y odgovara X, Y i Z prema sljedećim formulama:
x = X /(x + Y + Z), y = Y /(x + Y + Z).U matematičkom smislu, ovaj kromatski dijagram može se predstaviti kao poddomena realne projektivne ravni, dok x i y bit će projektivne koordinate boja. Ovaj prikaz vam omogućuje da postavite vrijednost boje lakoća Y (eng. osvjetljenje) i dvije koordinate x, y... Međutim, Y lakoća u XYZ i Yxy modelu nije ista kao Y lakoća u YUV ili YCbCr modelu.
Obično se Yxy dijagram koristi za ilustriranje karakteristika raspona različitih uređaja za reprodukciju boja – zaslona i pisača. Određeni raspon obično izgleda kao trokut, čiji su kutovi oblikovani točkama major, ili primarni, boje. Područje unutarnjeg raspona opisuje sve boje koje određeni uređaj može reproducirati.
Značajke vida boja
Vrijednosti x, Y i Z dobivaju se množenjem fizičkog spektra zračenja s funkcijama podudaranja boja. Plavi i crveni dijelovi spektra imaju manji utjecaj na percipiranu svjetlinu, što se može pokazati na primjeru:
| Crvena CRVENA |
zelena ZELENI |
plava PLAVA |
žuta boja CRVENA + ZELENA |
aqua / cijan ZELENI + PLAVA |
fuksija / magenta CRVENA + PLAVA |
crno CRNO |
bijelim CRVENA + ZELENA + PLAVA |
Za prosječnu osobu s normalnim vidom boja, zelena će se percipirati kao svjetlija od plave. Istodobno, iako se čista plava boja percipira kao vrlo prigušena (ako gledate plavu boju iz daljine, tada će njezinu boju biti teško razlikovati od crne), kada se pomiješa sa zelenom ili crvenom, percipirana svjetlina značajno se povećava.
U određenim oblicima sljepoće za boje, zelena se može percipirati kao ekvivalent svijetlo plavoj, a crvena kao vrlo tamna, ili čak nerazlučiva. Ljudi sa dikromija- oštećena percepcija crvene boje, na primjer, nemogućnost vidjeti crveno svjetlo na semaforu na jakom suncu. Na deuteranopija- kršenje percepcije zelene boje, noću zeleni signal semafora postaje nerazlučiv od svjetla uličnih svjetiljki.
Klasifikacija
Modeli boja mogu se klasificirati prema njihovom ciljanju:
- XYZ - opis percepcije; L * a * b * - isti prostor u različitim koordinatama.
- Aditivni modeli - recepti za dobivanje boje na monitoru (na primjer, RGB).
- Modeli za ispis - dobivanje boje pomoću različitih sustava tinte i opreme za ispis (na primjer, CMYK).
- Modeli koji nisu povezani s fizikom opreme, a koji su standard za prijenos informacija.
- Matematički modeli korisni za bilo koju vrstu korekcije boje, ali nisu povezani s hardverom, kao što je HSV.
Uobičajeni modeli u boji
vidi također
Bilješke (uredi)
Linkovi
- Aleksej Šadrin, Andrej Frenkel. Sustav upravljanja bojama (CMS) u logici koordinatnih sustava boja. Dio I, Dio 2, Dio 3
| Metode kompresije | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Teorija | |||||||
| Bez gubitka |
| ||||||
Televizor u boji ili monitor vašeg računala temelji se na principu takve podjele svjetla. Vrlo grubo rečeno, monitor koji sada gledate sastoji se od ogromnog broja točaka (njihov broj okomito i vodoravno određuje rezoluciju monitora) i na svakoj točki svijetle tri "svjetla": crvena, zelena i plava. Svaka "žarulja" može svijetliti različitom jačinom, ili uopće ne svijetliti. Ako samo plavo "svjetlo" svijetli, vidimo plavu točku. Ako je samo crveno, vidimo crvenu točku. Isto tako i sa zelenom. Ako sve žarulje u jednom trenutku zasjaju punom svjetlinom, tada se ispostavlja da je ova točka bijela, budući da su sve gradacije ove bijele boje ponovno spojene. Ako niti jedna žarulja ne svijetli, onda nam se točka čini crna. Budući da je crna odsutnost svjetla. Kombiniranjem boja ovih "žarulja" koje svijetle različitom svjetlinom možete dobiti različite boje i nijanse.
Svjetlina svake takve žarulje određena je intenzitetom (podjelom) od 0 ("svjetlo" isključeno) do 255 ("svjetlo" koje svijetli punom "snagom"). Ova podjela boja naziva se RGB model boja od prvih slova riječi "RED" "GREEN" "BLUE" (crvena, zelena, plava).
Na ovaj način bijela boja naša točka u RGB modelu boja može se napisati na sljedeći način:
R (od riječi "crveno", crveno) - 255
G (od riječi "zeleno", zeleno) - 255
B (od riječi "plavo", plavo) - 255
"Zasićena" crvena bi izgledala ovako:
Žuta boja će izgledati ovako:
Također, za pisanje boje u rgb koristite heksadecimalni sustav. Intenzitet je prikazan redoslijedom #RGB:
Bijela - #ffffff
Crvena - # ff0000
Crna - # 00000
Žuta - # ffff00
CMYK model u boji
Dakle, sada znamo na koji nam lukav način naše računalo daje boju određene točke. Iskoristimo sada stečeno znanje i probajmo bojama dobiti bijelu boju. Da biste to učinili, kupite gvaš u trgovini, uzmite staklenke crvene, plave i zelene boje i pomiješajte ih. dogodilo? A nisam.
Problem je što naš monitor emitira svjetlost, odnosno svijetli, ali u prirodi mnogi objekti nemaju to svojstvo. Oni jednostavno reflektiraju bijelu svjetlost koja pada na njih. Štoviše, ako predmet reflektira cijeli spektar bijele svjetlosti, onda ga vidimo kao bijelo, ali ako dio te svjetlosti apsorbira, onda ne sasvim.
Nešto poput ovoga: obasjavamo bijelo svjetlo na crveni predmet. Bijelo svjetlo se može smatrati R-255 G-255 B-255. No predmet ne želi reflektirati svu svjetlost koju smo na njega usmjerili, te nam drsko krade sve nijanse zelene i plave. Kao rezultat, odražava samo R-255 G-0 B-0. Zato nam izgleda crveno.
Stoga je vrlo problematično koristiti RGB model boja za ispis na papir. Za to se u pravilu koristi model boja CMY (tsmi) ili CMYK (tsmik). CMY model boja temelji se na činjenici da je list papira sam po sebi bijel, odnosno reflektira gotovo cijeli RGB spektar, a boje koje se na njega nanose djeluju kao filteri, od kojih svaka "krade" svoju boju (bilo crvena ili zelena ili plava). Dakle, boje ovih boja određuju se oduzimanjem jedne RGB boje od bijele. Dobivene boje su Cyan (nešto poput plave), Magenta (možete reći ružičasta), Yellow (žuta).
A ako je u RGB modelu boja svaka boja ocijenjena svjetlinom od 0 do 255, onda je u modelu boja CMYK glavna vrijednost za svaku boju "prozirnost" (količina boje) i određena je postocima od 0% do 100%.
Dakle, bijela se može opisati na sljedeći način:
C (cijan) - 0%; M (magenta) - 0%; Y (žuto) - 0%.
Crvena - C-0%; M-100%; Y-100%.
Zelena - C-100%; M-0%; Y-100%.
Plava - C-100%; M-100%; Y-0%.
Crna - C-100%; M-100%; Y-100%.
Međutim, to je moguće samo u teoriji. Ali u praksi je to nemoguće učiniti s CMY bojama. A pri ispisu crne boje, ispada prilično prljavo smeđa, siva ne liči na sebe i problematično je stvoriti tamne nijanse boja. Za podešavanje konačne boje koristi se druga boja. Otuda posljednje slovo u nazivu CMYK (CMYK). Dekodiranje ovog slova može biti različito:
Može biti skraćenica za BLACK (crna). A u kratici se koristi zadnje slovo, kako se ova boja ne bi zamijenila s Plavom bojom u RGB modelu;
Pisači često koriste riječ "Contour" u odnosu na ovu boju. Dakle, moguće je da je slovo K u CMYK-u (CMYK) skraćenica za njemačku riječ "Kontur";
Također može biti skraćenica za Key-color.
Međutim, teško ga je nazvati ključnim, jer je prilično dodatni. A ova boja nije baš slična crnoj. Ako ispisujete samo ovom tintom, slika će biti prilično siva. Stoga su neki mišljenja da slovo K u CMYK-u znači "Kobalt" (njemački za tamno sivu).
Obično se izraz "crna" ili "crna" koristi za označavanje ove boje.
Ispis korištenjem CMYK boja naziva se "puna boja" ili "proces".
* Vjerojatno je vrijedno reći da se prilikom ispisa CMYK (CMYK) boje ne miješaju. Leže na papiru kao "pjege" (raster) jedna do druge i miješaju se već u mašti čovjeka, jer su te "pjege" vrlo male. Odnosno, slika je rasterizirana, jer se u suprotnom boja, koja pada jedna na drugu, širi i nastaje moiré ili prljavština. Postoji nekoliko različitih metoda rasterizacije.
Model boje u sivim tonovima
Mnogi ljudi pogrešno nazivaju sliku u modelu boja u sivim tonovima crno-bijelom. Ali to nije slučaj. Crno-bijela slika sastoji se samo od crno-bijelih tonova. Dok sivi tonovi imaju 101 nijansu. Ovo je Kobalt gradacija boje od 0% do 100%.
Modeli boja ovisni o uređaju i o uređaju
CMYK i RGB modeli boja ovise o uređaju, odnosno ovise o tome kako nam se boja prenosi. Oni govore određenom uređaju kako koristiti svoje boje, ali nemaju znanja o tome kako ljudi percipiraju konačnu boju. Ovisno o postavkama svjetline, kontrasta i oštrine monitora računala, osvjetljenosti prostorije, kutu pod kojim gledamo u monitor, različito percipiramo boju s istim RGB parametrima. Percepcija boje osobe u modelu boja "CMYK" ovisi o još širem rasponu uvjeta, kao što su svojstva tiskanog materijala (na primjer, sjajni papir upija manje tinte od mat papira, odnosno boje na njemu su svjetlije i više zasićenih), osobitosti tinte, vlažnost zraka, pri kojoj se papir sušio, karakteristike tiskarskog stroja...
Kako bi se osobi prenijele pouzdanije informacije o boji, takozvani profili boja pridružuju se modelima boja koji ovise o uređaju. Svaki takav profil sadrži informacije o specifičnoj metodi prijenosa boje na osobu i prilagođava konačnu boju dodavanjem ili uklanjanjem parametara iz bilo koje komponente početne boje. Na primjer, za ispis na sjajnim filmovima koristi se profil boje koji uklanja 10% Cyan i dodaje 5% žute izvornoj boji, zbog osobitosti određenog tiska, samog filma i drugih uvjeta. No, ni pričvršćeni profili ne rješavaju sve probleme prijenosa boje kod nas.
Modeli boja neovisni o hardveru ne prenose informacije o bojama ljudima. Oni matematički opisuju boju koju percipira osoba s normalnim vidom boja.
HSB i HLS modeli u boji
U srcu ovog prostora boja je već poznati RGB dugin prsten. Boja se kontrolira promjenom parametara kao što su:
Nijansa- nijansa ili ton;
Zasićenje- zasićenost boja;
Svjetlina- svjetlina.
Parametar nijanse je boja. Definirano u stupnjevima od 0 do 360 na temelju boja duginog prstena.
Parametar zasićenja - postotak dodavanja bijele boje ovoj boji ima vrijednost od 0% do 100%.
Parametar svjetline - postotak dodavanja crne boje također varira od 0% do 100%.
Princip je sličan jednom od prikaza svjetla sa stajališta likovne umjetnosti. Kada se postojećim bojama doda bijela ili crna boja.
Ovo je najlakši model boja za razumijevanje i zato ga mnogi web dizajneri vole. Međutim, ima nekoliko nedostataka:
Ljudsko oko percipira boje duginog prstena kao boje različite svjetline. Na primjer, spektralno zelena je svjetlija od spektralno plave. U modelu boja HSB smatra se da sve boje ovog kruga imaju 100% svjetlinu, što, nažalost, ne odgovara stvarnosti.
Budući da se temelji na RGB modelu boja, još uvijek ovisi o uređaju.
Ovaj model boja se pretvara u CMYK za ispis i pretvara u RGB za prikaz na monitoru. Stoga nagađanje s kojom ćete bojom završiti može biti vrlo problematično.
HLS model boja sličan je ovom modelu (znači: nijansa, svjetlost, zasićenost).
Ponekad se koristi za ispravljanje svjetla i boje na slici.
LAB model u boji
U ovom modelu boja, boja se sastoji od:
Svjetlina - osvjetljenje. Ovo je kombinacija pojmova svjetline (svjetlina) i intenziteta (krom)
A- ovo je raspon boja od zelene do ljubičaste
B- boje od plave do žute
Odnosno, dva indikatora zajedno određuju boju, a jedan indikator određuje njezino osvjetljenje.
LAB - Ovo je model boja neovisni o uređaju, odnosno ne ovisi o tome kako se boja prenosi na nas. Sadrži i RGB i CMYK boje, te sive tonove, što mu omogućuje pretvaranje slike iz jednog modela boje u drugi uz minimalne gubitke.
Još jedna prednost je što, za razliku od HSB modela boja, odgovara osobitostima percepcije boja ljudskim okom.
Često se koristi za poboljšanje kvalitete slike i pretvaranje slika iz jednog prostora boja u drugi.
Boja ima tri glavne karakteristike: Ton boje, svjetlina i zasićenje.
Ton boje- omogućuje vam da identificirate boje kao crvenu, žutu, zelenu, plavu ili srednju između dva susjedna para ovih boja. Razlika u tonovima boja ovisi o valnoj duljini svjetlosti.
Svjetlina- karakterizira relativnu lakoću boje. Određuje se stupnjem refleksije površine na koju svjetlost pada. Što je svjetlina veća, boja je svjetlija.
Zasićenje- karakterizira razliku dane boje od bezbojne (sive) s istim stupnjem svjetline. Što je zasićenost niža, boja izgleda više "siva". Pri nultom zasićenju, boja postaje siva.
Kromatske boje i akromatske boje:
DO bezbojan boje su: bijela, siva i crna. Nemaju karakteristike nijanse i zasićenosti.
DO kromatski boje su sve što smatramo da ima "boju" (osim bijele, sive ili crne).
Za opisivanje emitirane i reflektirane boje koriste se različiti matematički modeli. Zovu se modeli u boji... Modeli boja su sredstvo za kvantitativno opisivanje boje i razlike u njezinim nijansama. U svakom je modelu u trodimenzionalnom prostoru predstavljen određeni raspon boja. U tom prostoru svaka boja postoji u obliku skupa brojčanih koordinata, pri čemu se svakoj boji može pridružiti strogo definirana točka. Ova metoda omogućuje razmjenu informacija o boji između digitalne tehnologije i softvera.
Postoji mnogo modela boja, ali svi pripadaju jednoj od tri vrste:
- aditiv(na temelju dodavanja boja);
- subtraktivno(na temelju oduzimanja boja);
- psihološki(na temelju ljudske percepcije).
Prilikom registracije, obrade i pripreme slika za ispis koriste se tri modela u boji RGB, CMYK i CIE laboratorij.
RGB model boja(R - od engleskog red - crvena, G - od engleskog green - zelena, B - od engleskog blue - blue) - aditivni model boja opisuje emitirane boje i formira se na temelju tri osnovne boje: crvene, zelena i plava (slika 39), ostale boje nastaju miješanjem triju primarnih boja u različitim omjerima (tj. s različitom svjetlinom). Kad se pomiješa u paru primarne boje formirana sekundarne boje: cijan, magenta i žuta. Primarne i sekundarne boje nazivaju se primarnim bojama. Osnovne boje su boje koje se mogu koristiti za dobivanje gotovo cijelog spektra vidljive svjetlosti. RGB model se koristi u uređajima koji rade sa svjetlosnim tokovima: foto i video kamere, skeneri, računalni monitori, televizori itd. Ovisi o uređaju, budući da su vrijednosti primarnih boja, kao i bijele točke, određena tehnološkim značajkama specifične opreme. Na primjer, ista slika izgleda drugačije na različitim monitorima.
Riža. 39. RGB aditivni model boja
Glavni nedostatak RGB modela je što ovisi o hardveru. To je zbog činjenice da u praksi RGB model karakterizira prostor boja određenog uređaja, poput kamere ili monitora. Međutim, bilo koji RGB prostor može se učiniti standardnim jedinstvenim definiranjem. Najčešće standardne RGB implementacije su (slika 45):
sRGB(standardni RGB) - Internetski standardni prostor boja odgovara prostoru boja tipičnog VGA monitora niske klase. Danas je ovaj prostor alternativa sustavima za upravljanje bojama koji koriste ICC profile. Model sRGB koristi se za kreiranje web slika ili ispis na jeftinim inkjet pisačima, zbog nedovoljnog raspona vrijednosti u zelenom i cijan dijelu spektra, nije prikladan za ispis fotografija profesionalne kvalitete;
Adobe RGB(standardiziran od strane Adobe Systems 1998.) - Temeljen na jednom od standarda televizije visoke razlučivosti (HDTV). Model ima širi raspon boja od sRGB-a i koristi se za registraciju slika koje zadovoljavaju zahtjeve visokokvalitetnog ispisa fotografija.
CMYK model u boji(C - od engleskog cyan - cijan, M - od engleskog magenta - magenta, Y - od engleskog yellow - žuta, K - crna) je subtraktivan model boja koji opisuje stvarne boje koje se koriste u tiskarskoj proizvodnji (offset tisak, digitalni tisak fotografija, boje, plastika, tkanina itd.). U ovom modelu primarne boje su boje nastale oduzimanjem primarnih boja RGB modela od bijele (slika 41). Tri RGB primarne boje kada se pomiješaju da bi se dobila bijela i tri CMY primarne boje kada se pomiješaju da bi se dobila crna (temeljeno na apsorpciji tinte).
Riža. 41. Dobivanje CMY modela iz RGB-a
Boje koje koriste bijelu svjetlost (bijeli papir), oduzimajući određene dijelove spektra od nje, nazivaju se subtraktivne: kada boja ili pigment apsorbira crvenu i reflektira zelenu i plavu svjetlost, vidimo plavu. Kada apsorbira zelenu i reflektira plavu i crvenu, vidimo magentu. Kada apsorbira plavu i reflektira crvenu i zelenu, vidimo žutu.
Cijan, magenta i žuta su tri primarne boje (slika 42) koje se koriste u subtraktivnom miješanju. U teoriji, miješanje 100% svake od tri primarne subtraktivne boje cijan, magenta i žuta trebalo bi proizvesti crnu. Međutim, nečistoće u tinti ne proizvode čistu crnu boju. Iz tog razloga, crna se dodaje u ove tri boje u tiskarskoj industriji. Rezultat je sustav od četiri boje. Ovaj model također ovisi o hardveru.
Raspon prikaza boja u CMYK je uži nego u RGB (slika 45), pa se informacije o boji gube prilikom pretvaranja podataka iz RGB u CMYK. Mnoge boje koje su vidljive na monitoru ne mogu se reproducirati tintom na fotografskom otisku, i obrnuto.
Riža. 42. Subtraktivan CMYK model boja
CIE modeli u boji(od francuskog Commission Internationale de l'Eclairage - Međunarodna komisija za osvjetljenje) temelje se na ljudskoj percepciji boja i koriste se za određivanje tzv. uređaja neovisnih boja koje se mogu ispravno reproducirati bilo kojom vrstom uređaja: kamerama, skenerima , monitori, pisači i sl. Ovi modeli su postali široko rasprostranjeni zbog korištenja na računalima i širokog spektra opisanih boja. Najčešći modeli su CIE XYZ i CIE Lab.
CIE XYZ model u boji(model osnovne boje) razvijen 1931. godine. Taj se sustav često predstavlja u obliku dvodimenzionalnog grafa (slika 43). Komponente crvene boje rastegnute su duž x-osi koordinatne ravnine (vodoravno), a komponente zelene boje su razvučene duž y-osi (vertikalno). S ovom metodom predstavljanja, svaka boja odgovara određenoj točki na koordinatnoj ravnini. Spektralna čistoća boja opada kako se krećete ulijevo duž koordinatne ravnine. Svjetlina se ne uzima u obzir u ovom modelu.
Riža. 43. CIE XYZ dijagram kromatičnosti
CIE model u boji L * a * b * je poboljšani CIE XYZ model u boji. CIE L * a * b *(L * - od engleskog luminance, light - lakoća, a * - vrijednost crvene / zelene komponente, b * - vrijednost žute / plave komponente, * znači razvoj sustava od strane stručnjaka CIE) - na temelju na teoriji da boja ne može biti zelena u isto vrijeme i crvena ili žuta i plava. Stoga se iste koordinatne osi mogu koristiti za opisivanje crvenih/zelenih i žutih/plavih atributa. U ovom 3D modelu, ljudske percipirane razlike u boji ovise o udaljenostima s kojih se provode kolorimetrijska mjerenja. Os a kreće od zelene ( -a) do crvene ( + a), i os b- od plave ( -b) do žute ( + b). Svjetlina ( L) za trodimenzionalni model raste odozdo prema gore (slika 44). Boje su predstavljene brojčanim vrijednostima. U usporedbi s modelom boja XYZ, CIE Lab boje su kompatibilnije s bojama koje percipira ljudsko oko. U modelu CIE Lab, osvjetljenje boje (L), nijansa i zasićenost ( a, b) mogu se razmatrati zasebno. Kao rezultat toga, ukupna boja slike može se promijeniti bez promjene same slike ili njezine svjetline. CIE L * a * b * je generički model boja neovisan o uređaju koji se koristi za matematičke izračune koje izvode računala pri radu s bojom i koji se koristi pri pretvorbi između drugih modela ovisnih o hardveru. Na primjer, prilikom pretvaranja iz RGB u CMYK ili iz CMYK u RGB.
RGB i CMYK podaci su hardver podatke koji ne nose informacije o osjećajima boja bez upućivanja na određeni uređaj. Prilikom pretvorbe definiramo za vrijednosti RGB ili CMYK modela, implementirane u ovaj uređaj, koordinate boja u CIE L * a * b * koordinatnom sustavu boja. Pretvaranje boje iz jednog prostora boja u drugi povlači gubitak informacija o boji. Potrebno je jasno razlikovati modele boja i koordinatni sustav boja: u prvom slučaju govorimo o metodi reprodukcije osjeta boja, au drugom o mjerenju tih osjeta.
Riža. 44. CIE Lab dijagram kromatičnosti: L - svjetlina;
a - od zelene do crvene; b - od plave do žute
Raspon boja(od engleskog color gamut) je raspon boja koje osoba može razlikovati ili reproducirati uređaj, bez obzira na mehanizam dobivanja boje (zračenje ili refleksija). Ljudsko oko, film u boji, digitalni fotoaparati, skeneri, računalni monitori, pisači u boji imaju različit raspon boja (slika 45). Ograničeni raspon boja objašnjava se činjenicom da je u osnovi nemoguće dobiti sve boje vidljivog spektra korištenjem aditivne (RGB) ili subtraktivne (CMYK) sinteze. Konkretno, neke boje, kao što su čista cijan ili čista žuta, ne mogu se točno reproducirati na zaslonu monitora.
Zaslon raspona boja Tehnologija je za ispravljanje boje u raznim uređajima, u kojoj će slika koju vidi osoba biti što bliža slici reproduciranoj na uređajima s drugim rasponima reprodukcije boja. Na primjer, raspon pisača u boji (CMYK) manji je od raspona boja reproduciranih na monitoru (RGB). Živo zelena boja vidljiva na zaslonu postaje manje živa i zasićena kada se ispiše. To je zbog činjenice da slika na ekranu sadrži boje koje se ne mogu reproducirati u CMYK prostoru (slika 45).
Riža. 45. Raspon boja različitih uređaja (CIE dijagram kromatičnosti)
Zadatak točne reprodukcije boja svodi se na izradu profila uređaja. Za profile uređaja razvijen je univerzalni format nazvan ICC. Svaki uređaj uključen u proces ispisa (kamera, skener, monitor, pisač, itd.) ima svoju tablicu opisa boja - ICC profil... Prilikom profiliranja uređaja, njihovi jedinstveni rasponi boja uspoređuju se sa standardnim referentnim prostorom. Ovi se profili mogu integrirati u slikovnu datoteku.
Vrste profila:
Ulazni(ili original). Opisuje prostor boja uređaja za registraciju slike (digitalni aparat, skener);
Prikaži profil... Opisuje prostor boja određenog monitora.
Slobodan dan(ili cilj). Opisuje prostor boja uređaja za reprodukciju (pisač, ploter, tiskarski stroj itd.)
Izvodi se pretvorba raspona sustav upravljanja bojama CMS (iz engleskog sustava upravljanja bojama). Njegova je glavna funkcija praćenje najboljeg prikaza boja svih uređaja koji se koriste u tehnološkom lancu. CMS nastoji stvoriti boje neovisne o uređaju i koristiti CIE XYZ osnovni model boja za pretvorbu.
Zaključak
U predavanju se ispituje predmet i ciljevi kolegija "Audiovizualne nastavne tehnologije", definira se njegovo mjesto u pedagoškoj izobrazbi budućih učitelja. Upoznali smo se s osnovnim konceptima kolegija, dobili opću predodžbu o povijesti nastanka, trenutnom stanju i trendovima u razvoju audiovizualnih tehnologija učenja.
Sljedeće predavanje bit će usmjereno na moderne audiovizualne tehnologije.
