Цветовые модели

                                  МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

            высшего профессионального образования

      " Борисоглебский государственный педагогический институт "

Факультет физико-математического и естественнонаучного образования.

 

 

 

 

 

          Реферат на тему: «Цветовые модели»

 

 

 

  

                                                                    Выполнил: студент 1 курса, 2 группы

                                                                     Физико-математического факультета

                                                                     Афанасьев Богдан

                                                                     Проверил: Волков В.В.

 

                                      Содержание

 

1. Цветовые модели…………………………………………………..3
2. Цветовая модель RGB……………………………………………..3
3. Цветовые модели CMY и CMYK…………………………………4
4. Полноцветные и индексированные изображения………………..6
5. Цветовая модель LAD……………………………………………...7
6. Заключение………………………………………………………….9
7. Список литературы………………………………………………..10

 

                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               Цветовые модели

Описание цвета может опираться на составление любого цвета на основе основных цветов или на такие понятия, как светлота, насыщенность, цветовой тон. Применительно к компьютерной графике описание цвета также должно учитывать специфику аппаратуры для ввода/вывода изображений. В связи с необходимостью описания различных физических процессов воспроизведения цвета были разработаны различные цветовые модели. Цветовые модели позволяют с помощью математического аппарата описать определенные цветовые области спектра. Цветовые модели описывают цветовые оттенки с помощью смешивания нескольких основных цветов.

Основные цвета разбиваются на оттенки по яркости (от темного к светлому), и каждой градации яркости присваивается цифровое значение (например, самой темной – 0, самой светлой – 255). Считается, что в среднем человек способен воспринимать около 256 оттенков одного цвета. Таким образом, любой цвет можно разложить на оттенки основных цветов и обозначить его набором цифр – цветовых координат.

Таким образом, при выборе цветовой модели можно определять трехмерное цветовое координатное пространство, внутри которого каждый цвет представляется точкой. Такое пространство называется пространством цветовой модели.

Профессиональные графические программы обычно позволяют оперировать с несколькими цветовыми моделями, большинство из которых создано для специальных целей или особых типов красок: CMY, CMYK, CMYK256, RGB, Lab. Некоторые из них используются редко, диапазоны других перекрываются.

 

                             Цветовая модель RGB. 

В основе одной из наиболее распространенных цветовых моделей, называемой RGB моделью, лежит воспроизведение любого цвета путем сложения трех основных цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Каждый канал - R, G или B имеет свой отдельный параметр, указывающий на количество соответствующего компонента в конечном цвете. Например: (255, 64, 23) – цвет, содержащий сильный красный компонент, немного зелёного и совсем немного синего. Естественно, что этот режим наиболее подходит для передачи богатства красок окружающей природы. Но он требует и больших расходов, так как глубина цвета тут наибольшая – 3 канала по 8 бит на каждый, что  дает в общей сложности 24 бита.

Поскольку в RGB модели происходит сложение цветов, то она называется аддитивной (additive). Именно на такой модели построено воспроизведение цвета современными мониторами.

Цветовым пространством RGB модели является единичный куб.

 

 

Рис. 1.7. Цветовое пространство RGB модели

 

Цветовые модели CMY и CMYK.

 

Модель CMY использует также три основных цвета: Cyan (голубой), Magenta (пурпурный, или малиновый) и Yellow (желтый).  Эти цвета описывают отраженный от белой бумаги свет трех основных цветов RGB модели. Поэтому можно описать соотношения между RGB и CMY моделями следующим образом:

.

 

 

Модель CMY является субтрактивной (основанной на вычитании) цветовой моделью. Как уже говорилось, в CMY-модели описываются цвета на белом носителе, т. е. краситель, нанесенный на белую бумагу, вычитает часть спектра из падающего белого света. Например, на поверхность бумаги нанесли голубой (Cyan) краситель. Теперь красный свет, падающий на бумагу, полностью поглощается. Таким образом, голубой носитель вычитает красный свет из падающего белого.

Такая модель наиболее точно описывает цвета при выводе изображения на печать, т. е. в полиграфии.

Поскольку для воспроизведения черного цвета требуется нанесение трех красителей, а расходные материалы дороги, использование CMY-модели является не эффективным. Дополнительный фактор, не добавляющий привлекательности CMY-модели, – это появление нежелательных визуальных эффектов, возникающих за счет того, что при выводе точки три базовые цвета могут ложиться с небольшими отклонениями. Поэтому к базовым трем цветам CMY-модели добавляют черный (blacK) и получают новую цветовую модель CMYK.

Для перехода из модели CMY в модель CMYK иногда используют следующее соотношение:

 

K = min(C, M, Y);

C = C – K;

M = M – K;

Y  = Y – K.

 

Соотношения преобразования RGB в CMY и CMY в CMYK-модель верны лишь в том случае, когда спектральные кривые отражения для базовых цветов не пересекаются. Поэтому в общем случае можно сказать, что существуют цвета, описываемые в RGB-модели, но не описываемые в  CMYK-модели.

Существует также модель CMYK256, которая используется для более точной передачи оттенков при качественной печати изображений.

 

Полноцветные и индексированные изображения.

 

Как мы увидели, цвета пикселов можно определять, явно задавая несколько параметров цвета. Например, в RGB-модели конечный цвет определяется тремя слагаемыми для трех основных цветов. Такой подход позволяет формировать так называемые полноцветные изображения.

Второй подход заключается в том, что в первой части файла, хранящего изображение, хранится «палитра», в которой с помощью одной из цветовых моделей кодируются цвета, присутствующие на изображении. А вторая часть, которая непосредственно описывает пикселы изображения, фактически состоит из индексов в палитре. Изображения, формируемые таким способом, называются изображениями с индексированной палитрой.

Частным случаем индексированного изображения является черно-белое изображение. В подобном изображении могут быть только 2 цвета - чёрный и белый, кодируемые соответственно 0 и 1. Глубина изображения составляет в данном случае 1 бит. Эта глубина очень плохо подходит к представлению фотореалистичных образов и применяется лишь для специализированных изображений.

Достоинством палитры является возможность существенно сократить размер файла с изображением. Недостатком является возможность потери цветов при ограниченном размере  палитры. Обычно размер палитры составляет до 256-ти цветов.

Цветовая модель Lab.
Итак, цветовая модель Lab, была специально разработана для получения предсказуемых цветов, т.е. она является аппаратно-независимой и соответствующей особенностям восприятия цвета глазом человека.
Графическое представление Lab	Lab является трёхканальной моделью. Цвет в ней определяется светлотой (яркостью) и двумя хроматическими компонентами: параметром a, изменяющимся в диапазоне от зелёного до красного и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до жёлтого. Т.к. яркость в этой модели полностью отделена от цвета, это делает модель удобной для регулирования контраста, резкости и других тоновых характеристик. Цветовой охват Lab, очень широк: он включает в себя RGB и CMYK, и другие цвета, непредставимые в двух предыдущих моделях. Очевидно, что при конвертации в Lab все цвета сохраняются. Цветовая модель Lab очень важна для полиграфии. Именно она используется при переводе изображения из одной цветовой модели в другую, между устройствами и даже между различными платформами. Кроме того именно в этой модели удобнее всего проводить некоторые операции по улучшению качества изображения.

 

                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Заключение.

Модели цвета используются также для объяснения эффектов объединения источников света. Чтобы определить модель цвета, можно задать набор нескольких основных цветов, комбинации которых дают другие цвета. В то же время, ни один конечный набор основных цветов не позволяет получить все цвета или описать вес характеристики цвета. Набор цветов, который можно получить с помощью основных цветов, называется цветовой гаммой. Цвета, объединение которых дает белый свет, называются дополнительными. При разработке эффективных изображений выбор цвета является важным фактором. Чтобы избежать дисгармонирующих комбинаций цветов, можно выбрать соседствующие цвета, не сильно отличающиеся по преобладающей частоте. Кроме того, комбинации цветов можно выбирать из небольшого подпространства модели цвета. Общее правило - небольшое число комбинаций цветов, сформированных с помощью оттенков и теней, дает более гармоничное изображение, чем чистые тона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                  Список литературы.

 Д.Херн, М.П.Бейкер «Компьютерная графика и стандарт OpenGL»,-Москва, Санкт-Петербург, Киев: «Вильямс», 2005г.

Материалы с сайта: http://www.cambridgeincolour.com/  

В.Порев «Компьютерная графика», Санкт-Петербург, Москва, Киев, Дюссельдорф: «БХВ-Петербург», 2002г.