• Traducere

Voi face un tur al istoriei științei percepției umane, care a condus la crearea unor standarde video moderne. De asemenea, voi încerca să explic terminologia folosită în mod obișnuit. În plus, voi explica pe scurt de ce procesul tipic de realizare a unui joc în timp va semăna din ce în ce mai mult cu procesul folosit în industria filmului.

Pionierii cercetării percepției culorilor

Astăzi știm că retina umană conține trei tipuri diferite de celule fotoreceptoare numite conuri. Fiecare dintre cele trei tipuri de conuri conține o proteină din familia de proteine ​​opsina care absoarbe lumina în diferite părți ale spectrului:

Absorbția luminii de către opsine

Conurile corespund porțiunilor roșii, verzi și albastre ale spectrului și sunt adesea denumite lungi (L), medii (M) și scurte (S) în funcție de lungimile de undă la care sunt cele mai sensibile.

Una dintre primele lucrări științifice despre interacțiunea luminii cu retina a fost Ipoteza lui Isaac Newton privind lumina și culorile, scrisă între 1670-1675. Newton avea o teorie conform căreia lumina la diferite lungimi de undă face ca retina să rezoneze la aceleași frecvențe; aceste vibrații au fost apoi transmise prin nervul optic către senzorium.

„Fasciculele de lumină, care cad pe fundul ochiului, excită vibrații în retină, care se propagă de-a lungul fibrelor nervilor optici către creier, creând un sentiment de vedere. Diferite tipuri de raze creează vibrații de diferite forțe, care, în funcție de puterea lor, excită senzații de diferite culori ... "

Mai mult de o sută de ani mai târziu, Thomas Jung a ajuns la concluzia că, deoarece frecvența de rezonanță este o proprietate dependentă de sistem, trebuie să existe un număr infinit de sisteme de rezonanță diferite în retină pentru a absorbi lumina tuturor frecvențelor. Jung a considerat acest lucru improbabil și a motivat că numărul este limitat la un singur sistem pentru roșu, galben și albastru. Aceste culori au fost folosite în mod tradițional în amestecarea vopselei subtractive. În propriile sale cuvinte:

Deoarece, din motivele indicate de Newton, este posibil ca mișcarea retinei să aibă mai degrabă o natură oscilativă decât ondulatorie, frecvența oscilațiilor ar trebui să depindă de structura substanței sale. Deoarece este aproape imposibil de crezut că fiecare punct sensibil al retinei conține un număr infinit de particule, fiecare dintre ele capabilă să oscileze în acord perfect cu orice undă posibilă, devine necesar să presupunem că numărul este limitat, de exemplu, prin trei culori primare: roșu, galben și albastru...

Ipoteza lui Young despre retină a fost greșită, dar a făcut concluzia corectă: există un număr finit de tipuri de celule în ochi.

În 1850, Hermann Helmholtz a fost primul care a obținut dovezi experimentale ale teoriei lui Young. Helmholtz a cerut subiectului să se potrivească cu culorile diferitelor eșantioane de surse de lumină ajustând luminozitatea mai multor surse de lumină monocrome. El a ajuns la concluzia că pentru a compara toate probele sunt necesare și suficiente trei surse de lumină: în partea roșie, verde și albastră a spectrului.

Nașterea colorimetriei moderne

Avanză rapid până la începutul anilor 1930. Până în acel moment, comunitatea științifică avea o înțelegere destul de bună a funcționării interioare a ochiului. (Deși i-au trebuit încă 20 de ani pentru ca George Wald să confirme experimental prezența și funcția rodopsinelor în conurile retiniene. Această descoperire l-a condus la Premiul Nobel pentru Medicină în 1967.) Commission Internationale de L "Eclairage (Comisia Internațională pentru Iluminare) , CIE, a stabilit sarcina de a crea o cuantificare cuprinzătoare a percepției umane asupra culorii pe baza datelor experimentale compilate de William David Wright și John Guild cu parametri similari cu cei aleși pentru prima dată de Hermann Helmholtz. Setările de bază au fost 435,8 nm pentru albastru, 546, 1. nm pentru verde și 700 nm pentru roșu.

Configurare experimentală de John Gild, trei butoane reglează culorile primare

Datorită suprapunerii semnificative a sensibilității conurilor M și L, a fost imposibil să se potrivească unele lungimi de undă cu partea albastru-verde a spectrului. Pentru a „potrivi” aceste culori ca punct de referință, a fost necesar să adăugați puțină culoare roșie de bază:

Dacă ne imaginăm pentru un moment că toate culorile primare contribuie negativ, atunci ecuația poate fi rescrisă după cum urmează:

Rezultatul experimentelor a fost un tabel de triade RGB pentru fiecare lungime de undă, care a fost afișat pe grafic după cum urmează:

Funcții de potrivire a culorilor CIE 1931 RGB

Desigur, culorile cu o componentă roșie negativă nu pot fi afișate folosind primare CIE.

Putem găsi acum coeficienții tricromici pentru lumina distribuției de intensitate spectrală S ca următorul produs interior:

Poate părea evident că sensibilitatea la diferite lungimi de undă poate fi integrată în acest fel, dar de fapt depinde de sensibilitatea fizică a ochiului, liniară cu sensibilitatea la lungimea de undă. Acest lucru a fost confirmat empiric în 1853 de Hermann Grassmann, iar integralele prezentate mai sus în forma lor modernă ne sunt cunoscute ca legea lui Grassmann.

Termenul „spațiu de culoare” a apărut deoarece culorile primare (roșu, verde și albastru) pot fi considerate baza spațiului vectorial. În acest spațiu, diverse culori percepute de o persoană sunt reprezentate de raze emanate de la o sursă. Definiția modernă a spațiului vectorial a fost introdusă în 1888 de către Giuseppe Peano, dar cu mai bine de 30 de ani mai devreme, James Clerk Maxwell a folosit deja teoriile în curs de dezvoltare a ceea ce va deveni mai târziu algebră liniară pentru a descrie în mod oficial sistemul de culori tricromatic.

CIE a decis că, pentru a simplifica calculele, ar fi mai convenabil să se lucreze cu un spațiu de culoare în care coeficienții culorilor primare sunt întotdeauna pozitivi. Cele trei noi culori primare au fost exprimate în coordonatele spațiului de culoare RGB, după cum urmează:

Acest nou set de culori primare nu poate fi realizat în lumea fizică. Este doar un instrument matematic pentru a face spațiul de culoare mai ușor de lucrat. În plus, astfel încât rapoartele de culoare primară să fie întotdeauna pozitive, noul spațiu este aranjat astfel încât raportul de culoare Y să corespundă cu luminanța percepută. Această componentă este cunoscută ca luminozitate CIE(Puteți citi mai multe despre el în excelentul articol despre întrebări frecvente despre culoare al lui Charles Poynton).

Pentru a facilita redarea spațiului de culoare rezultat, vom face o ultimă transformare. Împărțind fiecare componentă la suma componentelor, obținem o valoare a culorii adimensională, independentă de luminozitatea acesteia:

Coordonatele x și y sunt cunoscute ca coordonate cromatice și, împreună cu lumina Y CIE, ele constituie spațiul de culoare xyY CIE. Dacă trasăm coordonatele cromatice ale tuturor culorilor cu o luminozitate dată pe grafic, obținem următoarea diagramă, cu care probabil ești familiarizat:

Graficul XyY CIE 1931

Și ultimul lucru de știut este ce contează ca alb în spațiul de culoare. Într-un astfel de sistem de afișare, albul sunt coordonatele x și y ale unei culori, care se obțin atunci când toți coeficienții culorilor RGB primare sunt egali.

De-a lungul timpului, au apărut câteva noi spații de culoare care au îmbunătățit spațiile CIE 1931 în diverse privințe. În ciuda acestui fapt, sistemul xyY CIE rămâne cel mai popular spațiu de culoare pentru descrierea proprietăților dispozitivelor de afișare.

Funcții de transfer

Înainte de a lua în considerare standardele video, trebuie introduse și explicate încă două concepte.

Funcție de transfer optoelectronic

Funcția de transfer optic-electronic (OETF) determină modul în care lumina liniară captată de dispozitiv (cameră) ar trebui să fie codificată în semnal, de exemplu. aceasta este o funcție de forma:

V era un semnal analogic, dar acum, desigur, este codificat digital. De obicei, dezvoltatorii de jocuri dau rar peste un OETF. Un exemplu în care funcția ar fi importantă este necesitatea de a combina înregistrarea video cu CGI într-un joc. În acest caz, trebuie să știți cu ce OETF a fost înregistrat videoclipul pentru a reconstrui lumina liniară și a o amesteca corect cu imaginea computerului.

Funcția de transfer electron-optic

Funcția de transfer electronic-optic (EOTF) îndeplinește sarcina opusă OETF, adică. definește modul în care semnalul va fi convertit în lumină liniară:

Această caracteristică este mai importantă pentru dezvoltatorii de jocuri, deoarece determină modul în care conținutul pe care îl creează va fi afișat pe televizoarele și monitoarele utilizatorilor.

Relația dintre EOTF și OETF

Deși conceptele EOTF și OETF sunt interdependente, ele servesc unor scopuri diferite. OETF este necesar pentru a reprezenta scena capturată, din care apoi putem reconstrui iluminarea liniară originală (această reprezentare este conceptual un cadru tampon HDR (High Dynamic Range) pentru un joc normal). Ce se întâmplă în fazele de producție ale unui film convențional:

• Captarea datelor scenei
• Inversarea OETF pentru a recupera valorile de iluminare liniară
• Corecție de culoare
• Mastering pentru diferite formate țintă (DCI-P3, Rec. 709, HDR10, Dolby Vision etc.):
  • Reducerea intervalului dinamic al materialului pentru a se potrivi cu intervalul dinamic al formatului țintă (mapping de tonuri)
  • Conversia în spațiul de culoare al formatului țintă
  • Inversați EOTF pentru material (atunci când utilizați EOTF în dispozitivul de afișare, imaginea este restaurată după cum este necesar).

O discuție detaliată despre acest flux de lucru nu va fi inclusă în articolul nostru, dar vă recomand să studiați o descriere detaliată oficializată a fluxului de lucru ACES (Academy Color Encoding System).

Până acum, procesul tehnic standard al jocului arăta astfel:

• Redare
• Buffer de cadre HDR
• Corecție tonală
• Inversați EOTF pentru dispozitivul de afișare dorit (de obicei sRGB)
• Corecție de culoare

Majoritatea motoarelor de jocuri folosesc tehnica de gradare a culorilor, popularizată de prezentarea lui Naty Hoffman „Color Enhancement for Videogames” din Siggraph 2010. Această tehnică era practică atunci când era folosit doar SDR (Standard Dynamic Range) țintă și permitea utilizarea software-ului pentru gradarea culorilor. instalat deja pe computerele majorității artiștilor, cum ar fi Adobe Photoshop.

Flux de lucru standard SDR Color Grading (Imaginea prin amabilitatea lui Jonathan Blow)

După introducerea HDR, majoritatea jocurilor au început să se îndrepte către un flux de lucru similar cu cel folosit în producția de filme. Chiar și fără HDR, un flux de lucru asemănător cinematografiei a optimizat performanța. Efectuarea gradării culorilor în HDR înseamnă că aveți întreaga gamă dinamică a scenei dvs. În plus, devin posibile unele efecte care anterior nu erau disponibile.

Acum suntem gata să analizăm diferitele standarde utilizate în prezent pentru a descrie formatele TV.

Standarde video

Rec. 709

Majoritatea standardelor legate de difuzarea semnalelor video sunt emise de Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (ITU), un organism al ONU preocupat în primul rând de tehnologia informației.

Recomandarea ITU-R BT.709, denumită mai frecvent Rec. 709 este un standard care descrie proprietățile televizoarelor HDTV. Prima versiune a standardului a fost lansată în 1990, ultima în iunie 2015. Standardul descrie parametri precum raporturile de aspect, rezoluțiile, ratele de cadre. Majoritatea oamenilor sunt familiarizați cu aceste caracteristici, așa că nu le voi acoperi și nu mă voi concentra pe secțiunile standardului care se ocupă de reproducerea culorilor și luminozitate.

Standardul detaliază cromaticitatea limitată de spațiul de culoare xyY CIE. Sursele de lumină roșie, verde și albastră ale unui afișaj compatibil trebuie selectate astfel încât coordonatele lor individuale de cromaticitate să fie după cum urmează:

Intensitatea lor relativă trebuie ajustată astfel încât punctul alb să aibă cromaticitate.

(Acest punct alb este, de asemenea, cunoscut sub numele de CIE Standard Illuminant D65 și este analog cu captarea coordonatelor cromatice ale distribuției intensității spectrale a luminii normale de zi.)

Proprietățile cromatice pot fi vizualizate după cum urmează:

Acoperirea Rec. 709

Zona schemei de culori, delimitată de triunghiul creat de culorile primare ale unui anumit sistem de afișare, se numește gamă.

Acum ajungem la partea de luminanță a standardului și aici lucrurile devin puțin mai complicate. Standardul prevede că „Caracteristica generală de transfer optoelectronic în sursă” este egal cu:

Există două probleme aici:

1. Nu există nicio specificație pentru luminozitatea fizică L = 1
2. În ciuda faptului că acesta este un standard de difuzare video, acesta nu specifică EOTF

Acest lucru s-a întâmplat istoric, deoarece se credea că dispozitivul de afișare, adică. TV de consum si aici este EOTF. În practică, acest lucru a fost realizat prin ajustarea intervalului de luminanță capturat în OETF de mai sus, astfel încât imaginea să arate bine pe un monitor de referință cu următorul EOTF:

Unde L = 1 corespunde unei luminozități de aproximativ 100 cd / m² (unitatea de cd / m² se numește „nit” în această industrie). Acest lucru este confirmat de ITU în cele mai recente versiuni ale standardului cu următorul comentariu:

În practica standard de producție, funcția de codificare a sursei de imagine este ajustată astfel încât imaginea finală să aibă aspectul dorit, corespunzător celui vizibil pe monitorul de referință. Funcția de decodare din Recomandarea ITU-R BT.1886 este luată ca referință. Un mediu de vizualizare de referință este specificat în Recomandarea ITU-R BT.2035.

Rec. 1886 este rezultatul lucrărilor de documentare a caracteristicilor monitoarelor CRT (standardul a fost publicat în 2011), i.e. este o formalizare a practicii existente.

Cimitirul elefanților CRT

Neliniaritatea luminozității în funcție de tensiunea aplicată a condus la structura fizică a monitoarelor CRT. Prin pură coincidență, această neliniaritate este (foarte) aproximativ neliniaritatea inversată a percepției umane a luminozității. Când am trecut la reprezentarea digitală a semnalelor, acest lucru a condus la efectul de succes de distribuire uniformă a erorii de eșantionare pe întregul interval de luminanță.

Rec. 709 este conceput pentru a utiliza codificarea pe 8 sau 10 biți. Majoritatea conținutului utilizează codare pe 8 biți. Pentru aceasta, standardul specifică că distribuția intervalului de luminozitate a semnalului ar trebui să fie distribuită în codurile 16-235.

HDR10

Când vine vorba de video HDR, există doi concurenți principali: Dolby Vision și HDR10. În acest articol mă voi concentra pe HDR10 deoarece este un standard deschis care a devenit rapid popular. Acest standard este ales pentru Xbox One S și PS4.

Vom începe din nou prin a analiza porțiunea din spațiul de culoare utilizată în HDR10, așa cum este definit în Recomandarea ITU-R BT.2020 (UHDTV). Conține următoarele coordonate cromatice ale culorilor primare:

Din nou, D65 este folosit ca punct alb. Când este redat pe o schematică xy Rec. 2020 arată așa:

Acoperirea Rec. 2020

Evident, se observă că acoperirea acestui spațiu de culoare este mult mai mare decât cea a Rec. 709.

Acum ajungem la secțiunea standardului despre luminanță și aici lucrurile devin din nou mai interesante. În teza sa de doctorat din 1999 „Sensibilitatea la contrast a ochiului uman și efectul său asupra calității imaginii”("Sensibilitatea la contrast a ochiului uman și impactul său asupra calității imaginii") Peter Barten a prezentat o ecuație ușor descurajantă:

(Multe dintre variabilele din această ecuație sunt ele însele ecuații complexe, de exemplu, luminozitatea este ascunsă în ecuațiile care calculează E și M).

Ecuația determină cât de sensibil este ochiul la schimbările de contrast la diferite niveluri de luminozitate, iar diferiți parametri determină condițiile de vizualizare și unele proprietăți ale observatorului. „Diferentă minimă care se poate distinge”(Just Noticeable Difference, JND) este opusul ecuației lui Barten, așa că pentru ca eșantionarea EOTF să scape de constrângerile de vizualizare, următoarele trebuie să fie adevărate:

Societatea Inginerilor de Film și Televiziune (SMPTE) a decis că ecuația lui Barten ar fi o bază bună pentru un nou EOTF. Rezultatul a fost ceea ce numim acum SMPTE ST 2084 sau Perceptual Quantizer (PQ).

PQ a fost creat prin alegerea valorilor conservatoare pentru parametrii ecuației Barten, adică condițiile de vizionare tipice așteptate de către consumator. Mai târziu, PQ a fost definit ca eșantionare care, pentru un interval dat de luminozitate și număr de eșantioane, se potrivește cel mai bine cu ecuația Barten cu parametrii selectați.

Valorile EOTF discretizate pot fi găsite folosind următoarea formulă recursivă pentru găsire k< 1 ... Ultima valoare de eșantionare va fi luminozitatea maximă necesară:

Pentru o luminozitate maximă de 10.000 de nit folosind eșantionarea pe 12 biți (așa cum este folosită de Dolby Vision), rezultatul arată astfel:

EOTF PQ

După cum puteți vedea, eșantionarea nu acoperă întreaga gamă de luminanță.

Standardul HDR10 folosește și EOTF PQ, dar cu eșantionare pe 10 biți. Acest lucru nu este suficient pentru a rămâne sub pragul lui Barten în intervalul de luminanță de 10.000 de nit, dar standardul permite încorporarea metadatelor în semnal pentru a regla dinamic lumina de vârf. Iată cum arată eșantionarea PQ pe 10 biți pentru diferite game de luminozitate:

Diverse EOTF HDR10

Chiar și așa, luminozitatea este puțin peste pragul Barten. Cu toate acestea, situația nu este atât de rea pe cât ar putea părea din grafic, deoarece:

1. Curba este logaritmică, deci eroarea relativă nu este de fapt atât de mare
2. Nu uitați că parametrii luați pentru a crea pragul lui Barten au fost aleși conservator.

La momentul scrierii acestui articol, televizoarele HDR10 de pe piață au, de obicei, o luminozitate maximă de 1000-1500 de niți, iar 10 biți sunt suficienți pentru ele. De asemenea, este de remarcat faptul că producătorii de televizoare pot decide singuri ce să facă cu luminozitatea peste intervalul pe care îl pot afișa. Unii adoptă o abordare tare, alții una mai blândă.

Iată un exemplu despre cum arată eșantionarea Rec. pe 8 biți. 709 cu luminozitate maximă de 100 nits:

EOTF Rec. 709 (16-235)

După cum puteți vedea, suntem cu mult peste pragul lui Barten și, important, chiar și cei mai promiscui dintre consumatori își vor regla televizoarele la o luminozitate de vârf semnificativ mai mare de 100 nits (de obicei 250-400 nits), ceea ce va crește Rec. 709 este chiar mai mare.

In cele din urma

Una dintre cele mai mari diferențe dintre Rec. 709 și HDR prin faptul că luminozitatea acestuia din urmă este indicată în valori absolute. În teorie, aceasta înseamnă că conținutul conceput pentru HDR va arăta la fel pe toate televizoarele compatibile. Cel puțin până la luminozitatea maximă.

Există o concepție greșită populară că conținutul HDR va fi în general mai luminos, dar în general nu va fi. Filmele HDR vor fi produse cel mai adesea în așa fel încât luminozitatea medie a imaginii să fie aceeași ca pentru Rec. 709, dar pentru ca cele mai luminoase părți ale imaginii să fie mai luminoase și mai detaliate, ceea ce înseamnă că tonurile medii și umbrele sunt mai întunecate. Combinat cu valorile absolute ale luminozității HDR, acest lucru înseamnă că sunt necesare condiții bune pentru o vizionare HDR optimă: în lumină puternică, pupila se strânge, ceea ce înseamnă că detaliile din zonele întunecate ale imaginii vor fi mai greu de văzut.

Etichete:

• rgb
• spațiu de culoare
• spații de culoare
• standarde video
• hdr
• hdtv

Adaugă etichete

Obiectivele lecției:

• Educational: Oferiți cunoștințe de bază despre modelele fizice de percepție a culorii unui obiect RGB și CMY (K). Explicați interacțiunea coordonatelor de culoare ale acestor modele.
• în curs de dezvoltare : dezvolta capacitatea de a prezenta rezultatele cercetării într-un format dat
• Educational: dezvolta abilitățile de îndeplinire independentă a sarcinii, dezvoltă gustul estetic, arată o atitudine creativă față de muncă

Obiectivele lecției:

• Revizuire: scopul și funcțiile principale ale unui editor grafic, principiile formării imaginilor în grafica raster și vectorială
• Învață să identifici culorile primare folosind modele de culori
• Verificați asimilarea materialului. Analizați erorile identificate.

Ca urmare a studierii temei, elevii ar trebui:

stiu:

• modele fizice de percepție a culorii unui obiect RGB și CMY (K)
• raportul dintre modelele RGB și CMY

a fi capabil să:

• definiți culorile conform unei scheme de culori date

Echipament: PC, PowerPoint, proiector multimedia, tablă interactivă, fișe, prezentare „Modele color”.

În timpul orelor

Planul lecției

1. Moment organizatoric (2 min)
2. Sondaj frontal (3 min)
3. Explicarea noului material (19 min)
4. Vezi prezentarea (8 min)
5. Verificarea asimilării materialului (10 min)
6. Rezumatul lecției (1 min).
7. Tema pentru acasă (2 min)

LECȚIA 45 min

1. Moment organizatoric ( 2 minute).

• Verificarea celor prezenti
• Design reviste
• Prezentarea elevilor în tema lecției

2. Sondaj frontal (3 min).

Elevii din domeniu trebuie să răspundă la întrebările:

a) scopul editorului grafic

Editor grafic - un program (sau pachet software) care vă permite să creați și să editați imagini folosind un computer.

b) principiile formării imaginilor în grafica raster și vectorială

În grafica raster, o imagine este reprezentată printr-o matrice bidimensională de puncte (elemente raster), culoarea și luminozitatea fiecăruia dintre acestea fiind setate independent. Pixel este elementul de bază al tuturor bitmap-urilor. Grafica vectorială descrie o imagine folosind formule matematice.

c) Explicația noului material ( 19 minute )

Profesor: Se crede că ochiul nostru uman este capabil să distingă aproximativ 16 milioane de nuanțe de culoare. Apare o întrebare firească, cum să explici computerului că un obiect este roșu și celălalt roz? Care este diferența dintre ele, atât de clar distinse de noi cu ochii. Pentru o descriere formală a culorii, au fost inventate mai multe modele de culoare și metode de codare corespunzătoare.

Să scriem definiția într-un caiet:

Modul în care o nuanță este împărțită în componentele sale constitutive se numește model de culoare.

Astăzi vom arunca o privire asupra modelelor RGB și CMY (K).

Rescrie asta în caietul tău.

Model de culoare RGB(abrevierea cuvintelor engleze R ed, G reen, B lue - roșu, verde, albastru) - aditiv model de culoare.

Este folosit pentru lumina emisa , adică la pregătirea documentelor de ecran.

Alegerea culorilor primare se datorează caracteristicilor fiziologice ale percepției culorilor de către retina ochiului uman.

Orice culoare poate fi reprezentată ca o combinație de 3 culori primare R ed (roșu), G reen (verde) B lue (albastru). Aceste culori sunt numite componente de culoare.

Aditiv modelul se numeste deoarece culorile se obtin prin adaosuri la negru.

Notează culorile primare într-un caiet. (Elevii copiază materialul de pe tablă)

Profesor: Cuvântul aditiv (adăugare) subliniază faptul că culoarea se obține prin adăugarea punctelor a trei culori de bază, fiecare cu luminozitatea sa. Luminozitatea fiecărei culori de bază poate lua valori de la 0 la 255 (256 de valori), astfel încât modelul poate codifica 2563 sau aproximativ 16,7 milioane de culori. Aceste triplete de puncte de bază (puncte luminoase) sunt situate foarte aproape unele de altele, astfel încât fiecare triplet se îmbină pentru noi într-un punct mare de o anumită culoare. Cu cât este mai luminos punctul colorat (roșu, verde, albastru), cu atât această culoare va fi adăugată mai mult la punctul (triplu) rezultat.

Privește tabla și materialul oferit.

Un model RGB este afișat pe tabla interactivă (o schemă similară în fișă pentru fiecare elev). Profesorul continuă să explice și arată pe diagramă.

O imagine din acest model de culoare este formată din trei canale.

• Roșu pur poate fi definit ca (255,0,0) - R ed
• Verde pur (0,255,0) - G reen
• Albastru viu pur (0,0,255) - B lue

În diagramă, puteți vedea că atunci când amestecăm culorile primare (roșu, verde și albastru sunt considerate culori primare), obținem

• când amestecăm albastru (B) și roșu (R), obținem violet sau violet (M magenta)
• la amestecarea verde (G) și roșu (R) - galben (Y galben)
• când amestecați verde (G) și albastru (B) - cyan (C cyan)
• când amestecăm toate cele trei componente de culoare, obținem alb (W)

• Dacă luminozitatea tuturor celor trei culori de bază este minimă (egale cu zero), se dovedește punct negru (Negru - (0,0,0))
• Dacă luminozitatea tuturor celor trei culori este maximă (255), atunci când sunt adăugate, obțineți punct alb (Alb - (255.255.255)
• Dacă luminozitatea fiecărei culori de bază este aceeași, se dovedește punct gri (cu cât valoarea luminozității este mai mare, cu atât este mai luminoasă).

Se obține un punct de o culoare frumoasă, suculentă dacă, la amestecarea uneia (sau două) culori, este mult mai puțin decât alte două (una). De exemplu, culoarea liliac se obține dacă luăm maximul de culori roșu și albastru. și să nu luăm verde iar galbenul se realizează prin amestecarea roșului cu verdele.

Dispozitivele de introducere a informațiilor grafice (scaner, cameră digitală) și dispozitive de ieșire (monitor) funcționează în acest model special.

Model de culoare RGB are o gamă mai largă în multe tonuri de culoare (poate reprezenta culori mai bogate) decât gama CMYK tipică, așa că uneori imaginile care arată grozav în RGB se estompează și se estompează semnificativ în modelul CMYK, pe care îl vom analiza acum.

Model de culoare CMY ( K)

Obiectele colorate neluminoase absorb o parte din spectrul de lumină albă care le luminează și reflectă radiația rămasă. Obiectele reflectă culori diferite (colorate în ele) în funcție de regiunea spectrului în care are loc absorbția.

Numele modelului și culorile de bază sunt deja scrise pe tablă.

CMY ( K )
C yan M agenta Y ellow blac K
Cyan Magenta Galben Negru

Rescrie asta în caietul tău.

Culorile care folosesc lumina albă prin scăderea anumitor părți ale spectrului din aceasta se numesc scădere („scădere”) ... Pentru a le descrie, folosiți subtractiv model CMY (C este Cyan, M este Magenta, Y este Galben). În acest model, culorile primare sunt formate prin scăderea culorilor primare aditive ale modelului RGB din alb.

Scăderea celor trei culori RGB primare din alb ne oferă trei culori CMY complementare.

În acest caz, vor exista trei culori străctive principale:

• albastru (alb minus rosu)
• magenta (alb minus verde)
• galben (alb minus albastru)

Model de culoare CMY ( K ) folosit când se lucrează cu culoare reflectată (la imprimare) .

Atunci când două componente străctive (scăzute) sunt amestecate, culoarea rezultată este întunecată (se absoarbe mai multă lumină, se pune mai multă vopsea). În acest fel:

• atunci când amestecați valorile maxime ale tuturor celor trei componente, ar trebui să obțineți culoarea neagră
• în absența completă a vopselei (valori zero ale componentelor), culoarea se va dovedi a fi albă (hârtie albă)
• schimbarea valorilor egale ale celor trei componente va da nuanțe de gri.

Acest model este modelul principal de imprimare. Culorile magenta, cyan, galbene alcătuiesc așa-numitele triadă poligrafică , iar atunci când sunt imprimate cu aceste cerneluri, cea mai mare parte a spectrului de culori vizibil poate fi reprodus pe hârtie.

Cu toate acestea, vopselele reale au impurități, culoarea lor poate să nu fie ideală, iar amestecarea celor trei vopsele de bază, care ar trebui să producă negru, are ca rezultat în schimb un vag maro noroi (uitați-vă la materialul dat). În plus, pentru a obține un negru intens, trebuie să puneți pe hârtie o cantitate mare de cerneală din fiecare culoare. Acest lucru va suprauda hârtia și va reduce calitatea imprimării. În plus, utilizarea unor cantități mari de vopsea este neeconomică.

Pentru a îmbunătăți calitatea imprimării în numărul de cerneluri de imprimare de bază (și în model) a adăugat vopsea neagră. Ea a fost cea care a adăugat ultima literă la numele modelului CMYK, deși nu chiar de obicei. Componenta neagră este redusă la litera K, deoarece această vopsea este cheia principală ( K ey) în timpul imprimării color (sau blac K).

Ca și în cazul modelului RGB, cantitatea fiecărei componente poate fi exprimată ca procent sau gradație de la 0 la 255.

Imprimare cu patru cerneluri CMYK, numită și imprimare proces de vopsele.

Culoarea în CMYK depinde nu numai de caracteristicile spectrale ale coloranților și de metoda de aplicare a acestora, ci și de cantitatea lor, caracteristicile hârtiei și alți factori. De fapt, numerele CMYK sunt doar un set de date hardware de fotocompunere și nu definesc în mod unic culoarea.

Cercul de culoare

Atunci când procesați imagini, este necesar să înțelegeți clar interacțiunea coordonatelor de culoare ale sistemului aditiv RGB și a sistemului subtractiv CMYK. Fără a cunoaște aceste modele, este dificil să se evalueze calitatea culorii, să se atribuie operațiuni corective și este pur și simplu rezonabil să se folosească cele mai simple instrumente concepute pentru a lucra cu culoarea.

Dacă aceste două modele sunt prezentate sub formă model uniform atunci se va dovedi trunchiată o variantă a roții de culori în care culorile sunt situate în ordinea cunoscută de la școală (numai fără culoarea portocalie derivată): roșu (R), galben (Y), verde (G), cyan (C), albastru (B). ) - violet (liliac , violet) M - Magenta

FIECARE VÂNĂTOR VREA SĂ ȘTIE UNDE SĂ ȘEZĂ PHASANUL
sau
CA ODAVĂ JEAN - CAPUL LUI ZONAR A UMPLIT LUMINARUL
sau
FIECARE DESIGNER dorește să știe de unde să descarce PHOTOSHOP

Luați în considerare cel mai simplu și mai popular model, numit roata de culori. Conține coordonatele principalelor sisteme de culoare RGB și CMYK la aceeași distanță unul de celălalt.

Perechile de culori situate la capetele aceluiași diametru (la un unghi de 180 de grade) se numesc
Pe roata de culori, culorile primare ale modelelor RGB și CMY sunt în următoarea relație: fiecare culoare este situată vizavi de o culoare complementară (complementară); în timp ce el se află la o distanţă egală între culorile cu care s-a obţinut.

Culorile gratuite sunt:

• verde și violet,
• albastru si galben,
• albastru si rosu.

Culorile complementare se exclud, într-un fel, reciproc. Adăugarea oricărei vopsele la roata de culori compensează vopseaua suplimentară, așa cum ar fi, o diluează în culoarea rezultată.

De exemplu, pentru a schimba raportul de culoare către tonuri de verde, ar trebui să reduceți culoarea magenta, care este complementară cu verdele.

Această afirmație poate fi exprimată în următoarele formule scurte:

Profesorul scrie pe tablă:

Acum notează-ți singur cele 5 formule rămase într-un caiet:

100% Magenta = 0Verde

100% Galben = 0Albastru

0% Magenta = 255Verde

0% Galben = 255Albastru.

Ascultă și notează propoziția într-un caiet:

Cyan este opusul roșului, deoarece coloranții cyan absorb roșul și reflectă albastrul și verdele. Albastrul este absența roșului.

Instructorul cere 5 elevi să reformuleze propoziţia pentru celelalte 5 culori.

Iată un rezumat al regulilor de bază și derivate pentru sinteza culorilor folosind un model circular (vezi fișa):

• Fiecare culoare subtractivă (aditivă) este între două culori aditive (străgătoare).
• Adăugarea oricăror două culori RGB (CMY) produce o culoare CMY (RGB) care se află între ele. De exemplu, amestecarea verde și albastru face cyan, iar amestecarea galbenului și magenta face roșu.

Notează-te singur toate rapoartele posibile de acest fel într-un caiet (6 formule)

Roșu + Verde = Galben

Albastru + Verde = Cyan

Roșu + Albastru = Magenta

Cyan + Magenta = Albastru

Cyan + Galben = Verde

Magenta + Galben = Roșu.

• Suprapunerea roșului și verdelui la intensitate maximă produce galben pur. Scăderea intensității roșului deplasează culoarea rezultată către verde, în timp ce reducerea contribuției verdelui face culoarea portocalie.
• Amestecând albastru și roșu în proporție maximă dă violet. Scăderea cantității de albastru va schimba culoarea spre roz, în timp ce scăderea cantității de roșu va schimba culoarea spre magenta.
• Verdele și albastrul formează cyan. Există aproximativ 65 de mii de nuanțe diferite de albastru care pot fi sintetizate prin amestecarea acestor coordonate de culoare în proporții diferite.
• Supraimprimarea cyan și magenta la cea mai mare densitate produce un albastru profund.
• Coloranții magenta și galbeni produc roșu. Cu cât densitatea componentelor este mai mare, cu atât luminozitatea acesteia este mai mare. Scăderea magenta dă culorii o nuanță portocalie, scăderea componentei galbene dă roz; Galbenul și albastrul dau o culoare verde strălucitoare. O scădere a proporției de galben dă naștere smaraldului, iar o scădere a aportului de albastru produce verde deschis.
• Luminarea sau întunecarea unei culori cu saturație extremă reduce saturația acesteia.

Să scriem într-un caiet:

Imbricarea culorilor poate fi mărită și redusă prin ajustarea contribuțiilor sale gratuit culori sau legate de culorile.

4. Vizualizarea prezentării ( 8 minute)

Acum vom urmări prezentarea pentru a consolida materialul abordat și a afla ce ne așteaptă în lecțiile următoare.

5. Verificarea asimilării materialului ( 10 minute)

Vă rog să răspundeți la întrebări pe un subiect nou:

1. Enumerați culorile de bază ale modelelor RGB și CMY (K).

• Model de culoare RGB - roșu, verde, albastru - roșu, verde, albastru
• Model de culoare CMY- C este Cyan, M este Magenta, Y este Galben

2. Ce model de culoare este folosit pentru culoarea emisă?

3. De ce se numește aditiv?

Modelul aditiv se numește deoarece culorile se obțin prin adăugarea (adăugarea engleză) la negru

4. Ce înseamnă litera K în modelul de culoare CMYK?

Componenta neagră, deoarece această vopsea este cheia principală ( K ey) în timpul imprimării color (sau blac K).

5. Pentru ce este folosit modelul de roată de culori?

Pentru a înțelege interacțiunea dintre coordonatele de culoare RGB și sistemul subtractiv CMYK.

6. Ce culori se numesc complementare?

Perechile de culori situate la capetele aceluiași diametru pe roata culorilor (la un unghi de 180 de grade) se numesc complementare sau complementare.

• Enumerați culorile complementare.
• verde și violet
• albastru si galben
• albastru si rosu.

6. Rezumând lecția ( 1 minut).

Lecția noastră se apropie de sfârșit. Astăzi ați aflat despre modelele de culoare RGB și CMY (K), culorile de bază ale acestor modele, interacțiunea coordonatelor de culoare ale sistemului aditiv RGB și sistemul subtractiv CMYK. Vom continua cunoașterea modelelor de culoare în următoarea lecție.

7. Tema pentru acasă ( 2 minute)

Notează-ți temele:

1. Folosind modelul Roata de culoare repeta formulele de baza pentru obtinerea culorii
2. Şcoala de profil „Tehnologia procesării informaţiei textuale. Tehnologie de prelucrare a informațiilor grafice și multimedia „AV Mogilev, LV Listratova SPb .: BHV-Petersburg, 2010 p. 8.2.
3. Lecții de grafică pe computer. Corel Draw. Curs de formare L. Levkovets SPb .: Peter, 2006 nivelul 2

Un televizor color sau monitorul computerului dvs. se bazează pe principiul unei astfel de diviziuni a luminii. Ca să spunem foarte aproximativ, monitorul la care te uiți în prezent este format dintr-un număr mare de puncte (numărul acestora pe verticală și pe orizontală determină rezoluția monitorului) și trei „lumini” strălucesc în fiecare punct: roșu, verde și albastru. Fiecare „bec” poate străluci cu o luminozitate diferită sau poate să nu strălucească deloc. Dacă doar „lumina” albastră strălucește, vedem un punct albastru. Dacă doar roșu, vedem un punct roșu. La fel și cu verdele. Dacă toate becurile strălucesc cu luminozitate maximă la un moment dat, atunci acest punct se dovedește a fi alb, deoarece toate gradările acestui alb sunt reunite din nou. Dacă nici un singur bec nu strălucește, atunci punctul ni se pare a fi negru. Deoarece negrul este absența luminii. Combinând culorile acestor „becuri” care strălucesc cu luminozitate diferită, puteți obține culori și nuanțe diferite.

Luminozitatea fiecărui astfel de bec este determinată de intensitatea (diviziunea) de la 0 („lumină” stinsă) la 255 („lumină” strălucind cu „putere” maximă). Această diviziune a culorilor se numește modelul de culoare RGB din primele litere ale cuvintelor „ROȘU” „VERDE” „ALBASTRU” (roșu, verde, albastru).

În acest fel culoare alba punctul nostru în modelul de culoare RGB poate fi scris după cum urmează:

R (din cuvântul „roșu”, roșu) - 255

G (din cuvântul „verde”, verde) - 255

B (din cuvântul „albastru”, albastru) - 255

Un roșu „saturat” ar arăta astfel:

Culoarea galbenă va arăta astfel:

De asemenea, pentru a scrie culoarea în rgb, utilizați sistemul hexazecimal. Intensitățile sunt afișate în ordinea #RGB:

Alb - #ffffff

Roșu - # ff0000

Negru - # 00000

Galben - # ffff00

Model de culoare CMYK

Deci, acum știm în ce mod viclean computerul nostru ne oferă culoarea unui anumit punct. Să folosim acum cunoștințele dobândite și să încercăm să obținem culoarea albă folosind vopsele. Pentru a face acest lucru, cumpărați guașă în magazin, luați borcane de vopsea roșie, albastră și verde și amestecați-le. S-a întâmplat? Și nu am.

Problema este că monitorul nostru emite lumină, adică strălucește, dar în natură, multe obiecte nu au această proprietate. Pur și simplu reflectă lumina albă care cade asupra lor. În plus, dacă un obiect reflectă întregul spectru de lumină albă, atunci îl vedem ca alb, dar dacă o parte din această lumină este absorbită de el, atunci nu chiar.

Ceva de genul acesta: strălucim lumină albă pe un obiect roșu. Lumina albă poate fi considerată ca R-255 G-255 B-255. Dar obiectul nu vrea să reflecte toată lumina pe care am îndreptat-o ​​către el și ne fură cu nebunie toate nuanțele de verde și albastru. Ca rezultat, reflectă doar R-255 G-0 B-0. De aceea ni se pare roșu.

Deci este foarte problematic să folosiți modelul de culoare RGB pentru imprimarea pe hârtie. Pentru aceasta, de regulă, se utilizează modelul de culoare CMY (tsmi) sau CMYK (tsmik). Modelul de culoare CMY se bazează pe faptul că o coală de hârtie în sine este albă, adică reflectă aproape întregul spectru RGB, iar vopselele aplicate pe ea acționează ca filtre, fiecare „furând” propria culoare (fie roșu sau verde sau albastru). Astfel, culorile acestor vopsele sunt determinate prin scăderea unei culori RGB din alb. Culorile rezultate sunt Cyan (ceva ca albastru), Magenta (ai putea spune roz), Galben (galben).

Și dacă în modelul de culoare RGB fiecare culoare a fost gradată în luminozitate de la 0 la 255, atunci în modelul de culoare CMYK valoarea principală pentru fiecare culoare este „opacitatea” (cantitatea de vopsea) și este determinată de procente de la 0% la 100. %.

Astfel, albul poate fi descris după cum urmează:

C (cian) - 0%; M (magenta) - 0%; Y (galben) - 0%.

Roșu - C-0%; M-100%; Y-100%.

Verde - C-100%; M-0%; Y-100%.

Albastru - C-100%; M-100%; Y-0%.

Negru - C-100%; M-100%; Y-100%.

Cu toate acestea, acest lucru este posibil doar în teorie. Dar, în practică, este imposibil să faci cu culorile CMY. Și atunci când imprimați negru, se dovedește a fi destul de murdar maro, griul nu arată ca el însuși și este problematic să creați nuanțe închise de culori. O altă vopsea este folosită pentru a regla culoarea finală. De aici și ultima literă din numele CMYK (CMYK). Decodificarea acestei litere poate fi diferită:

Poate fi prescurtare pentru negru (negru). Iar în abreviere, este ultima literă care se folosește, pentru a nu se confunda această culoare cu culoarea Albastru în modelul RGB;

Imprimantele folosesc adesea cuvântul „Contur” în legătură cu această culoare. Deci, este posibil ca litera K în CMYK (CMYK) să fie o abreviere pentru cuvântul german „Kontur”;

Poate fi, de asemenea, prescurtare pentru Key-color.

Cu toate acestea, este dificil să o numim cheie, deoarece este mai degrabă suplimentară. Și această culoare nu este foarte asemănătoare cu negrul. Dacă imprimați doar cu această cerneală, imaginea se dovedește a fi destul de gri. Prin urmare, unii sunt de părere că litera K în CMYK înseamnă „Kobalt” (germană pentru gri închis).

De obicei, termenul „negru” sau „negru” este folosit pentru a se referi la această culoare.

Imprimarea folosind culori CMYK se numește „color total” sau „proces”.

* Probabil că merită să spunem că atunci când imprimați culorile CMYK (CMYK) nu se amestecă. Ele se întind pe hârtie ca „pete” (raster) una lângă alta și sunt amestecate deja în imaginația unei persoane, deoarece aceste „pete” sunt foarte mici. Adică imaginea este rasterizată, deoarece în caz contrar vopseaua, căzând una peste alta, se întinde și se formează moiré sau murdărie. Există mai multe metode diferite de rasterizare.

Model de culoare în tonuri de gri

Mulți oameni numesc în mod eronat imaginea în modelul de culoare în tonuri de gri alb-negru. Dar acesta nu este cazul. O imagine alb-negru constă numai din tonuri alb-negru. În timp ce tonurile de gri au 101 nuanțe. Aceasta este gradația de culoare Kobalt de la 0% la 100%.

Modele de culoare dependente de dispozitiv și independente de dispozitiv

Modelele de culoare CMYK și RGB depind de dispozitiv, adică depind de modul în care culoarea ne este transmisă. Ei spun unui anumit dispozitiv cum să-și folosească coloranții, dar nu au cunoștințe despre modul în care oamenii percep culoarea finală. În funcție de setările de luminozitate, contrast și claritate ale monitorului computerului, iluminarea camerei, unghiul în care privim monitorul, percepem diferit o culoare cu aceiași parametri RGB. Percepția unei persoane asupra culorii în modelul de culoare „CMYK” depinde de o gamă și mai largă de condiții, cum ar fi proprietățile materialului imprimat (de exemplu, hârtia lucioasă absoarbe mai puțină cerneală decât hârtia mată, respectiv, culorile de pe ea sunt mai strălucitoare). și mai saturate), particularitățile cernelii, umiditatea aerului, la care hârtia s-a uscat, caracteristicile presei de tipar ...

Pentru a transmite unei persoane informații mai fiabile despre o culoare, așa-numitele profiluri de culoare sunt atașate modelelor de culoare dependente de dispozitiv. Fiecare dintre un astfel de profil conține informații despre o metodă specifică de transmitere a culorii unei persoane și ajustează culoarea finală prin adăugarea sau eliminarea parametrilor din orice componentă a culorii inițiale. De exemplu, pentru imprimarea pe filme lucioase, se folosește un profil de culoare care îndepărtează 10% Cyan și adaugă 5% Galben la culoarea originală, datorită particularităților presei speciale, a filmului în sine și a altor condiții. Cu toate acestea, nici măcar profilele atașate nu rezolvă toate problemele de transfer al culorii către noi.

Modelele de culoare independente de hardware nu transmit oamenilor informații despre culoare. Ei descriu matematic culoarea percepută de o persoană cu vedere normală a culorilor.

Modele color HSB și HLS

În centrul acestui spațiu de culoare se află deja familiarul inel curcubeu RGB. Culoarea este controlată prin modificarea unor parametri precum:

Nuanţă- umbra sau ton;

Saturare- saturația culorii;

Luminozitate- luminozitate.

Parametrul de nuanță este culoarea. Definit în grade de la 0 la 360 pe baza culorilor inelului curcubeu.

Parametrul de saturație - procentul de adăugare a vopselei albe la această culoare are o valoare de la 0% la 100%.

Parametrul Luminozitate - procentul de adăugare a vopselei negre variază, de asemenea, de la 0% la 100%.

Principiul este similar cu una dintre reprezentările luminii din punctul de vedere al artei plastice. Când se adaugă vopsea albă sau neagră la culorile existente.

Acesta este cel mai ușor model de culoare de înțeles și de aceea mulți designeri web îl iubesc. Cu toate acestea, are mai multe dezavantaje:

Ochiul uman percepe culorile inelului curcubeu ca culori cu luminozitate diferită. De exemplu, verdele spectral este mai strălucitor decât albastrul spectral. În modelul de culoare HSB, toate culorile acestui cerc sunt considerate a avea 100% luminozitate, ceea ce, din păcate, nu corespunde realității.

Deoarece se bazează pe modelul de culoare RGB, este încă dependent de dispozitiv.

Acest model de culoare este convertit în CMYK pentru imprimare și convertit în RGB pentru afișare pe un monitor. Deci, a ghici cu ce culoare vei ajunge poate fi foarte problematic.

Modelul de culoare HLS este similar cu acest model (adică: nuanță, luminozitate, saturație).

Uneori folosit pentru a corecta lumina și culoarea unei imagini.

Model de culoare LAB

În acest model de culoare, culoarea constă din:

Luminanță - luminanță. Aceasta este o combinație a conceptelor de luminozitate (luminozitate) și intensitate (crom)

A- aceasta este o gamă de culori de la verde la violet

B- culori de la albastru la galben

Adică, doi indicatori împreună determină culoarea și un indicator determină iluminarea acesteia.

LAB - Acesta este un model de culoare independent de dispozitiv, adică nu depinde de modul în care culoarea ne este transmisă. Conține atât culori RGB, cât și CMYK și tonuri de gri, ceea ce îi permite să convertească o imagine de la un model de culoare la altul cu pierderi minime.

Un alt avantaj este că, spre deosebire de modelul de culoare HSB, corespunde particularităților percepției culorilor de către ochiul uman.

Este adesea folosit pentru a îmbunătăți calitatea imaginii și pentru a converti imaginile dintr-un spațiu de culoare în altul.



În tradiția rusă, uneori este menționat ca KZS.

Alegerea culorilor primare se datorează caracteristicilor fiziologice ale percepției culorilor de către retina ochiului uman. Modelul de culoare RGB este utilizat pe scară largă în tehnologie.

Se numește aditiv deoarece culorile se obțin prin adăugare (ing. plus) La negru. Cu alte cuvinte, dacă culoarea ecranului iluminat de un spot colorat este indicată în RGB ca (r 1, g 1, b 1), iar culoarea aceluiași ecran iluminat de un alt reflector este (r 2, g 2, b 2), atunci când este iluminat de două spoturi, culoarea ecranului va fi notată ca ( r 1 + r 2 , g 1 + g 2, b 1 + b 2).

O imagine din acest model de culoare este formată din trei canale. Când amestecăm culorile primare (roșu, verde și albastru sunt considerate culori primare) - de exemplu, albastru (B) și roșu (R), obținem magenta (M magenta), când amestecăm verde (G) și roșu (R) - galben (Y galben), la amestecarea verde (G) și albastru (B) - cyan (C cyan). Amestecând toate cele trei componente de culoare, obținem alb (W).

Definiție

Modelul de culoare RGB a fost dezvoltat inițial pentru a descrie culoarea pe un monitor color, dar deoarece monitoarele variază de la model la producător, au fost propuse mai multe spații de culoare alternative pentru a se potrivi cu monitorul „mediu”. Acestea includ, de exemplu, sRGB și Adobe RGB.

Variantele acestui spațiu de culoare diferă în diferite nuanțe de culori primare, diferite temperaturi de culoare și diferite valori de corecție gama.

Reprezentarea culorilor de bază RGB conform recomandărilor ITU, în spațiul kelvin (lumina zilei)

Roșu: x = 0,64 y = 0,33 Verde: x = 0,29 y = 0,60 Albastru: x = 0,15 y = 0,06

Matrici pentru conversia culorilor între sistemele RGB și de luminanță atunci când convertiți o imagine în alb-negru):

X = 0,431 * R + 0,342 * G + 0,178 * BY = 0,222 * R + 0,707 * G + 0,071 * BZ = 0,020 * R + 0,130 * G + 0,939 * BR = * 3,063 * X-1,04 = 3,063 * X-1,04 = 0,071 -0,969 * X + 1,876 * Y + 0,042 * ZB = 0,068 * X-0,229 * Y + 1,069 * Z

Reprezentare numerică

Model de culoare RGB reprezentat ca un cub

Pentru majoritatea aplicațiilor, valorile coordonatelor r, g și b pot fi considerate ca aparținând segmentului, care reprezintă spațiul RGB ca un cub 1 × 1 × 1.

COLORREF

COLORREF este tipul standard pentru reprezentarea culorilor în Win32. Folosit pentru a defini culoarea RGB. Dimensiunea este de 4 octeți. La definirea oricărei culori RGB, valoarea unei variabile de tip COLORREF poate fi reprezentată în formă hexazecimală astfel:

0x00bbggrr

rr, gg, bb - valoarea intensității, respectiv, a componentelor roșii, verzi și albastre ale culorii. Valoarea lor maximă este 0xFF.

Puteți defini o variabilă de tip COLORREF după cum urmează:

COLORREF C = (b, g, r);

b, g și r sunt intensitatea (în intervalul de la 0 la 255), respectiv, a componentelor albastru, verde și roșu ale culorii determinate C. Adică, roșu strălucitor poate fi definit ca (255,0,0) , violet strălucitor - (255 , 0,255), negru - (0,0,0) și alb - (255,255,255)

Culoarea și modelele sale

Sofya Skrylina, profesoara centrului de formare „Arta”, Sankt Petersburg

În ComputerArt No. 7 „2012, a fost prezentat un articol despre combinațiile armonioase de culori și modelele de influență ale culorii asupra percepției umane, pe care, fără îndoială, designerii moderni le iau în considerare în proiectele lor. Dar atunci când lucrează la computer și amestecă culorile pe un ecranul monitorului, apar probleme specifice. Un designer ar trebui să pună pe ecranul unui monitor sau să copieze pe hârtie exact culoarea, tonul, nuanța și luminozitatea necesare. Culorile de pe monitor nu se potrivesc întotdeauna cu culorile naturale. Este foarte dificil să obțineți aceeași culoare pe ecranul, pe un tipărit al unei imprimante color și pe o copie tipărită.Faptul este că culorile în natură, pe un monitor și pe o coală tipărită, sunt create în moduri complet diferite.
Pentru definirea fără ambiguitate a culorilor în diferite medii de culoare, există modele de culoare, despre care vom vorbi în acest articol.

Model RGB

Modelul de culoare RGB este cel mai popular mod de a reprezenta grafica și este potrivit pentru descrierea culorilor vizibile pe un monitor, televizor, videoproiector, precum și imaginile create prin scanare.

Modelul RGB este folosit pentru a descrie culorile produse prin amestecarea a trei raze: roșu, verde și albastru. Numele modelului este făcut din primele litere ale numelor englezești ale acestor culori. Restul culorilor se obtin prin combinarea culorilor de baza. Culorile de acest tip se numesc aditive, deoarece atunci când se adaugă (amestecate) două raze de culori primare, rezultatul devine mai deschis. În fig. 1 arată ce culori se obțin la adăugarea celor principale.

În modelul RGB, fiecare culoare de bază este caracterizată de o luminozitate care poate lua 256 de valori - de la 0 la 255. Prin urmare, puteți amesteca culorile în proporții diferite, modificând luminozitatea fiecărei componente. Astfel, puteți obține 256x256x256 = 16.777.216 culori.

Fiecare culoare poate fi asociată unui cod folosind reprezentări de cod zecimal și hexazecimal. Notația zecimală este un triplu de numere zecimale separate prin virgule. Primul număr corespunde luminozității componentei roșii, al doilea verdelui și al treilea albastrului. Reprezentarea hexazecimală este formată din trei numere hexazecimale din două cifre, fiecare reprezentând luminanța culorii de bază. Primul număr (prima pereche de numere) corespunde strălucirii roșului, al doilea număr (a doua pereche de numere) verde și al treilea (a treia pereche) albastru.

Pentru a verifica acest fapt, deschideți selectorul de culori în CorelDRAW sau Photoshop. În caseta R, introduceți 255 pentru luminanța maximă pentru roșu și zero în casetele G și B. Ca urmare, câmpul eșantion va conține roșu, codul hexazecimal va fi: FF0000 (Fig. 2).

Orez. 2. Reprezentarea roșului în modelul RGB: în stânga - în fereastra paletei Photoshop, în dreapta - CorelDRAW

Dacă adăugați verde cu luminozitate maximă la roșu și introduceți 255 în câmpul G, obțineți galben, a cărui reprezentare hexazecimală este FFFF00.

Luminozitatea maximă a tuturor celor trei componente de bază corespunde albului, cea minimă negru. Prin urmare, albul are codul (255, 255, 255) în notație zecimală, iar FFFFFF16 în hexazecimal. Negrul este codificat corespunzător (0, 0, 0) sau 00000016.

Toate nuanțele de gri sunt formate prin amestecarea a trei componente de aceeași luminozitate. De exemplu, R = 200, G = 200, B = 200 sau C8C8C816 produce gri deschis, în timp ce R = 100, G = 100, B = 100 sau 64646416 produce gri închis. Cu cât nuanța de gri dorită este mai închisă, cu atât este mai mic numărul pe care trebuie să îl introduceți în fiecare casetă de text.

Ce se întâmplă când o imagine este imprimată, cum sunt redate culorile? La urma urmei, hârtia nu emite, ci absoarbe sau reflectă unde de culoare! Când transferați o imagine color pe hârtie, se folosește un model de culoare complet diferit.

Model CMYK

La imprimare, cerneala este aplicată pe hârtie - un material care absoarbe și reflectă undele de culoare de diferite lungimi. Astfel, vopseaua acționează ca un filtru care permite trecerea anumitor raze ale culorii reflectate, scăzând pe toate celelalte.

Modelul de culoare CMYK este utilizat pentru amestecarea cernelurilor de către dispozitivele de imprimare - imprimante și prese de imprimare. Culorile acestui model sunt obtinute prin scaderea culorilor de baza ale modelului RGB din alb. Prin urmare, ele sunt numite subtractive.

Următoarele culori sunt de bază pentru CMYK:

• albastru (cyan) - alb minus roșu (roșu);
• magenta (Magenta) - alb minus verde (Verde);
• galben - alb minus albastru (albastru).

Pe lângă acestea, se mai folosește și negrul, care este cheia (Cheia) în procesul de imprimare color. Cert este că vopselele reale au impurități, deci culoarea lor nu corespunde exact cu cian, magenta și galben calculate teoretic. Amestecarea celor trei vopsele de bază, care ar trebui să fie negre, produce în schimb un vag maro noroi. Prin urmare, negrul este inclus în numărul de cerneluri de imprimare de bază.

În fig. 3 este o diagramă care arată ce culori sunt obținute prin amestecarea bazei în CMYK.

Trebuie remarcat faptul că culorile CMYK nu sunt la fel de pure ca culorile RGB. Aceasta explică ușoară discrepanță dintre culorile de bază. Conform diagramei prezentate în fig. 3, la luminozitate maximă, trebuie să se obțină următoarele combinații de culori:

• amestecarea magenta (M) și galben (Y) ar trebui să dea roșu (R) (255, 0, 0);
• amestecarea galben (Y) și albastru (C) ar trebui să dea verde (G) (0, 255, 0);
• amestecarea magenta (M) și cyan (C) ar trebui să producă albastru (B) (0, 0, 255).

În practică, se dovedește puțin diferit, lucru pe care îl vom verifica mai târziu. Deschideți caseta de dialog pentru selectarea culorilor în Photoshop. Introduceți 100% în casetele de text M și Y. În locul culorii roșii de bază (255, 0, 0), avem un amestec roșu-portocaliu (Fig. 4).

Acum introduceți 100% în casetele de text Y și C. În loc de verdele de bază (0, 255, 0), rezultatul este verde cu o ușoară nuanță de albastru. Când setăm luminozitatea la 100% în câmpurile M și C, în loc de albastru (0, 0, 255), avem o culoare albastră cu o tentă violet. Mai mult, nu toate culorile RGB pot fi reprezentate în CMYK. Gama de culori RGB este mai largă decât CMYK.

Culorile primare ale modelelor RGB și CMYK sunt în dependență de schema roții de culori (Fig. 5). Această schemă este utilizată pentru corectarea culorii imaginilor; exemple de utilizare a acestuia au fost luate în considerare în ComputerArt No. 12 „2011.

Modelele RGB și CMYK depind de hardware. Pentru RGB, valorile culorii de bază sunt determinate de calitatea fosforului de pe un CRT sau de caracteristicile filtrelor de culoare ale luminii de fundal și ale panoului de pe monitoarele LCD. Dacă ne întoarcem la modelul CMYK, atunci valorile culorilor de bază sunt determinate de cerneala reală de imprimare, de particularitățile procesului de imprimare și de mediu. Astfel, aceeași imagine poate arăta diferit pe echipamente diferite.

După cum s-a menționat mai devreme, RGB este cel mai popular și utilizat model pentru reprezentarea imaginilor color. În cele mai multe cazuri, imaginile sunt pregătite pentru afișare prin intermediul unui monitor sau proiector și pentru imprimare pe imprimante desktop color. În toate aceste cazuri, trebuie folosit modelul RGB.

cometariu

Deși imprimantele color folosesc cerneală CMYK, cel mai adesea imaginile care sunt pregătite pentru imprimare trebuie convertite în RGB. Cu toate acestea, imaginea imprimată va apărea puțin mai întunecată decât pe monitor, așa că trebuie să fie luminată înainte de imprimare. Cantitatea de luminozitate pentru fiecare imprimantă este determinată empiric.

Modelul CMYK trebuie utilizat într-un singur caz - dacă imaginea este pregătită pentru imprimare pe o presă de tipar. Mai mult, trebuie avut în vedere că modelul CMYK nu conține atât de multe culori ca modelul RGB, prin urmare, ca urmare a conversiei de la RGB la CMYK, imaginea poate pierde un număr de nuanțe care este puțin probabil să fie restaurate de către conversie inversă. Prin urmare, încercați să efectuați conversia imaginii în modelul CMYK la sfârșitul lucrului cu acesta.

Model HSB

Modelul HSB simplifică lucrul cu culorile, deoarece se bazează pe principiul percepției culorilor de către ochiul uman. Orice culoare este determinată de Nuanța sa - culoarea în sine, Saturație - procentul de adăugare de vopsea albă la culoare și Luminozitate - procentul de adăugare de vopsea neagră. În fig. 6 prezintă o reprezentare grafică a modelului HSB.

Culorile spectrale, sau tonurile de culoare, sunt situate la marginea roții de culoare și sunt caracterizate de o poziție pe aceasta, care este determinată de un unghi în intervalul de la 0 la 360 °. Aceste culori au maxim (100%) saturație (S) și luminozitate (B). Saturația se modifică de-a lungul razei cercului de la 0 (în centru) la 100% (la margini). La 0% saturație, orice culoare devine albă.

Luminozitatea este un parametru care determină luminozitatea sau întunericul. Toate culorile din roata de culori sunt la luminozitatea maximă (100%), indiferent de nuanță. Scăderea luminozității unei culori înseamnă întunecarea acesteia. Pentru a afișa acest proces, la model se adaugă o nouă coordonată îndreptată în jos, pe care sunt trasate valori de luminozitate de la 100 la 0%. Rezultă un cilindru format dintr-o serie de cercuri cu luminozitate descrescătoare, stratul inferior fiind negru.

Pentru a verifica această afirmație, deschideți caseta de dialog pentru selectarea culorilor din Photoshop. Introduceți o valoare maximă de 100% în câmpurile S și B și o valoare minimă de 0 ° în câmpul H. Ca rezultat, obținem culoarea roșie pură a spectrului solar. Aceeași culoare corespunde culorii roșii a modelului RGB, codul acestuia (255, 0, 0), care indică relația dintre aceste modele (Fig. 7).

În câmpul H, modificați valoarea unghiului în trepte de 20 °. Veți primi culori în ordinea în care sunt situate în spectru: roșu se va schimba în portocaliu, portocaliu în galben, galben în verde etc. Un unghi de 60 ° dă galben (255, 255, 0), 120 ° - verde (0, 255, 0), 180 ° - albastru (255, 0, 255), 240 ° - albastru (0, 0, 255), etc.

Pentru a obține o culoare roz, în limba modelului HSB - un roșu decolorat, trebuie să introduceți o valoare de 0 ° în câmpul H și să reduceți saturația (S), de exemplu, la 50%, setând luminozitatea maximă valoarea (B).

Griul pentru modelul HSB este nuanța zero (H) și saturația (S) cu luminanță (B) mai mică de 100%. Iată exemple de gri deschis: H = 0, S = 0, B = 80% și gri închis: H = 0, S = 0, B = 40%.

Culoarea albă este setată după cum urmează: H = 0, S = 0, B = 100%, iar pentru a obține negru, este suficient să reduceți valoarea luminozității la zero la orice valoare de nuanță și saturație.

În modelul HSB, orice culoare se obține din culoarea spectrală prin adăugarea unui anumit procent de coloranți albi și negri. Prin urmare, HSB este un model foarte ușor de înțeles folosit de pictori și artiști profesioniști. De obicei, au mai multe culori de bază, iar toate celelalte sunt obținute prin adăugarea de alb sau negru la ele. Cu toate acestea, atunci când artiștii amestecă vopsele din vopselele de bază, culoarea depășește modelul HSB.

Model de laborator

Modelul Lab se bazează pe următorii trei parametri: L- luminozitate (luminozitate) și două componente cromatice - Ași b... Parametru A se schimbă de la verde închis la gri la magenta. Parametru b conține culori de la albastru la gri la galben (Fig. 8). Ambele componente se modifică de la -128 la 127, iar parametrul L- de la 0 la 100. Valoarea zero a componentelor de culoare la luminozitatea 50 corespunde culorii gri. O valoare de luminanță de 100 produce alb, iar 0 produce negru.

Conceptele de luminozitate din modelele Lab și HSB nu sunt aceleași. Ca și în RGB, amestecarea culorilor din scări Ași b produce culori mai luminoase. Puteți reduce luminozitatea culorii rezultate folosind parametrul L.

Deschideți selectorul de culori în Photoshop, în câmpul de luminozitate L introduceți valoarea 50, pentru parametru A introduceți cea mai mică valoare -128 și parametrul b resetat la zero. Ca rezultat, veți obține o culoare albastru-verde (Fig. 9). Acum încercați să creșteți valoarea parametrului A pe unitate. Vă rugăm să rețineți că valorile numerice nu s-au schimbat în niciun model. Încercați să creșteți valoarea acestui parametru pentru a obține modificări în alte modele. Cel mai probabil veți putea face acest lucru cu o valoare de 121 (componenta verde a RGB va scădea cu 1). Această împrejurare confirmă faptul că modelul Lab are b O Gamă de culori mai mare decât modelele RGB, HSB și CMYK.

În modelul Lab, luminozitatea este complet separată de imagine, astfel încât în ​​unele cazuri acest model este convenabil de utilizat pentru recolorarea fragmentelor și creșterea saturației imaginii, afectând doar componentele de culoare Ași b... De asemenea, este posibil să reglați contrastul, claritatea și alte caracteristici tonale ale imaginii prin modificarea parametrului de luminozitate L... Exemple de corectare a imaginii în modelul Lab au fost date în ComputerArt Nr. 3 „2012.

Modelul Lab are o gamă de culori mai largă decât RGB, astfel încât fiecare reconversie de la un model la altul este practic sigură. Mai mult, puteți pune imaginea în modul Lab, puteți efectua corecții în ea și apoi convertiți fără durere rezultatul înapoi în RGB.

Modelul Lab este independent de hardware, servește ca nucleu al sistemului de management al culorilor în editorul grafic Photoshop și este aplicat într-o formă ascunsă la fiecare transformare a modelelor de culoare ca una intermediară. Gama sa de culori acoperă atât gamele RGB cât și CMYK.

Culori indexate

Pentru a publica o imagine pe Internet, nu se folosește întreaga gamă de culori, constând din 16 milioane de culori, ca în modul RGB, ci doar 256 de culori. Acest mod se numește Culoare indexată. O serie de restricții sunt impuse lucrării cu astfel de imagini. Nu li se pot aplica filtre, unele comenzi pentru corectarea tonului și culorilor, toate operațiunile cu straturi nu sunt disponibile.

Cu o imagine descărcată de pe Internet (de obicei în format GIF), apare adesea următoarea situație. Puteți desena ceva în el doar cu o culoare diferită de cea selectată. Acest lucru se datorează faptului că culoarea selectată se află în afara gamei de culori a imaginii indexate, adică această culoare nu este în fișier. Ca rezultat, culoarea selectată în paletă este înlocuită cu cea mai apropiată culoare similară din tabelul de culori. Prin urmare, înainte de a edita o astfel de imagine, este necesar să o convertiți în RGB.

Articolul a fost pregătit pe baza cărții Sofya Skrylina „Photoshop CS6. Cele mai necesare ": http://www.bhv.ru/books/book.php?id=190413.