Цвет, цветовые модели и пространства в компьютерной графике
Исследование природы цвета как качественной субъективной характеристики излучения оптического диапазона. Световое и зрительное восприятие цвета человеком. Назначение, описание моделей и структура цветовых профилей и пространств в компьютерной графике.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.10.2011 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Работу с насыщенностью можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента белой краски. Чем больше в цвете содержание белого, тем ниже значение насыщенности, тем более блеклым он становится.
Яркость (Brightness) - это параметр цвета, определяющий освещенность или затемненность цвета. Амплитуда (высота) световой волны соответствует этому параметру. Уменьшение яркости цвета означает его зачернение. Работу с яркостью можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента черной краски. Чем больше в цвете содержание черного, тем ниже яркость, тем более темным становится цвет.
Другая модель - это система HLS, используемая Tektronix Corporation. Данное пространство цветов представляется в виде двойного конуса, изображенного на рис. 3.7. Три параметра этой модели называются оттенком (hue -- H), яркостью (lightness -- L) и насыщенностью (saturation -- S).
Оттенок имеет то же значение, что и в модели HSV. Он задаст угол относительно вертикальной оси, определяющий спектральный цвет. В этой модели Н = 0е соответствует синему цвету. Оставшиеся цвета задаются по периметру конуса в том же порядке, что и в модели HSV. Пурпурному соответствует 60е, красному -- 120° и голубому И = 184}°. Как и ранее, дополнительные цвета разделены углом 180°. Вертикальная ось в этой модели названа яркостью (lightness -- L). При L = 0 получаем черный цвет, белому соответствует L = 1,0. Полутоновые значения расположены вдоль оси L, а чистые цвета лежат на плоскости L = 0,5.
Рис. 3.7. Двойной конус HLS
Параметр насыщенности S снова залает чистоту цвета, и его значения меняются от 0 до 1,0, чистыми являются цвета, для которых S = 1,0 и L = 0,5. При уменьшении 5 к цвету прибавляется больше белого цвета. Линии полутонов соответствует S = 0.
Чтобы задать цвет, вначале выбирается угол оттенка Н. Далее определенная тень или тон этого оттенка получается выбором параметров L и S. Чтобы получить более светлый цвет, увеличивается L, а для получения более темного L уменьшается. При уменьшении S пространственная точка, описывающая цвет, движется к линии полутонов.
Для того чтобы понять разницу между яркостью и светимостью -- а в остальном модель HLS не отличается от модели HSB, -- мы должны просто знать, что в основной модели HSB имеется в виду собственная яркость объекта (как бы принимаем его за источник света), а в разновидности первой модели по имени HLS учитывается светимость объекта (яркость отраженного от него света). Иными словами, в HSB «источник» -- Солнце, а в HLS -- Луна...
3.8 Цветовая модель CIE Luv / CIE Lab
Один из существенных минусов цветового пространства XYZ -- это то, что оно не является перцептивно (визуально) равномерным и не может использоваться для вычисления цветовых расстояний. Поэтому CIE (МКО) продолжила разработку перцептивно равномерного пространства. Целью комитета CIE было создание повторяемой системы стандартов цветопередачи для производителей красок, чернил, пигментов и других красителей. Самая важная функция этих стандартов -- предоставить универсальную схему, в рамках которой можно было бы устанавливать соответствие цветов.
В результате было создано цветовое пространство CIE Luv, позволяющее определить различение цветов для человека с "усредненным" зрением, (т.е. различные люди неодинаково воспринимают разницу между цветами). Свое название пространство получило благодаря его компонентам L, u и v. Параметр L соответствует яркости цвета, u отвечает за переход от зеленого к красному (при увеличении), а при увеличении параметра v происходит переход от синего к фиолетовому. Если u и v равны 0, то, меняя L, получаем цвета, являющиеся градациями серого.
Это цветовое пространство было разработано для количественного измерения различия двух цветов. CIE были проведены исследования с участием большого числа людей, результатом чего явилось создание пространства Luv. Измерения проводились в "хороших" условиях (достаточное освещение и неяркий монотонный фон); перед испытуемым находились два листа бумаги, окрашенных соответственно двумя цветами, и он должен был дать ответ, насколько, по его мнению, различаются эти цвета. В случае реальных изображений мы должны находить различия между цветами на более сложном фоне, при этом не всегда при хорошем освещении (например, слишком ярком). Но освещение зависит и от помещения, и от времени суток, и от того, под каким углом находится поверхность к источнику света.
Переход из RGB в Luv осуществляется следующим образом. Сначала нормируем R, G, B:
Далее совершаем преобразование пространства RGB в XYZ:
Цветовое пространство CIE Luv -- непрерывное однородное преобразование пространства CIE XYZ, описываемое следующими формулами:
Для определения параметров , и , вводится понятие белой точки (white point). Белая точка - это пара параметров цветности (x, y), определяющая эталон белого цвета для различных источников света. CIE составила таблицу белых точек для источников света разной яркости. При этом значение компоненты Y белой точки в XYZ нормализовано до 100 (в приведенных выше формулах как раз соответствует нормализованной Y компоненте). Параметры и вычисляются по тем же формулам, что и , в которых используются значения x и y для белой точки.
Как уже упоминалось выше, компонента L соответствует яркости цвета, а из формул видно, что L пропорциональна кубическому корню из компоненты Y пространства XYZ. Однако существует мнение, что человеческому восприятию больше соответствует корень второй степени из освещенности. Так, например, в цветовом пространстве Lab параметр L вычисляется с использованием квадратного корня.
Немного о свойствах величин L, u, v:
· L меняется от 0 до 100;
· u, v лежат в пределах -200, 200;
· u отвечает за переход от зеленого к красному (при увеличении u);
· v отвечает за переход от синего к фиолетовому (при увеличении v);
· если u и v равны 0, меняя L, получаем изображение, содержащее градации серого (grayscale).
Наконец, самое важное, к чему мы стремились, переходя в это пространство. Нам заданы два цвета - и . Как определить расстояние между цветами, то есть насколько человек заметил бы различие между ними? Оказывается, оно задается евклидовой нормой
При расстоянии между двумя цветами большинство людей уже замечают различие, при оно заметно всем. В этом и состоит главное достоинство этого пространства. Оно учитывает восприятие цветов человеком, и различие между цветами определяется очень простой формулой. Необходимо заметить, что эта формула применима в определенных условиях: освещение, фон не должны мешать и отвлекать.
Одновременно с разработкой CIE Luv было также разработано перцептивно равномерное цветовое пространство CIE Lab. Из этих двух моделей более широко применяется модель CIE Lab. Структура цветового пространства Lab основана на той теории, что цвет не может быть одновременно зеленым и красным или желтым и синим (рис. 3.8.1). Следовательно, для описания атрибутов "красный/зеленый" и "желтый/синий" можно воспользоваться одними и теми же значениями. Формулы перехода от пространства XYZ к пространству Lab осуществляется следующим образом:
Рис. 3.8.1. Представление цвета в пространстве CIE Lab
Рис. 3.8.2. Видимое стандартным наблюдателем пространство Lab
Авторы программ и интерпретаторы программ, рассказывая о цветовой модели Lab любят повторять, что она является аппаратно-независимой, Любая модель зависит от того, на каком аппарате она воспроизводится. Даже на принтерах одной и той же модели (номера серии, даты и часа выпуска) изображение с одного и того же файла может воспроизвестись с таким большим разбросом параметров, что это явно сказывается на цветовом решении. Поэтому расхождения столь велики, поэтому в цветной (особенно полноцветной) печати применяются различные способы калибровки, докалибровки, подгонки, проб и так далее.
Моделью, как бы исключающей эти неудобства, является модель Lab. Она вбирает в себя модели RGB и CMYK, то есть соответственно равновнимательно относится и к параметрам источника, и к параметрам приемника.
3.9 Цветовая модель YUV
Существует несколько тесно связанных цветовых моделей, которые объединяет то, что в них используется явное разделение информации о яркости и цвете. Компонента Y соответствует одноименной компоненте в модели CIE XYZ и отвечает за яркость. Такие модели находят широкое применение в телевизионных стандартах, так как исторически необходима была совместимость с черно-белыми телевизорами, которые принимали только сигнал, соответствующий Y. Также они применяются в некоторых алгоритмах обработки и сжатия изображений и видео.
Расcмотрим цветовую модель YUV. U и V отвечают за цветовую информацию и определяются через преобразование из RGB:
Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B;
U = 0,492(B - Y)
= -0,147R - 0,289G + 0,436B;
V = 0,877(R - Y)
= 0,615R - 0,515G + 0,100B;
Модель YUV применяется в телевизионной системе PAL.
Рис. 3.9. RGB-куб в пространстве YUV, диаграмма UV при Y = 0,5.
Цветовые модели YCbCr и YPbPr являются вариациями YUV с другими весами для U и V (им соответствуют Cb/Pb и Cr/Pr). YPbPr применяется для описания аналоговых сигналов (преимущественно в телевидении), а YCbCr - для цифровых. Для их определения используются два коэффициента: Kb и Kr. Тогда преобразование из RGB в YPbPr описывается так:
Переход от RGB к YPbPr
Выбор Kb и Kr зависит от того, какая RGB-модель используется (это в свою очередь зависит от воспроизводящего оборудования). Обычно берется, как и выше, Kb = 0, 114; Kr = 0, 299. В последнее время также используют Kb = 0, 0722; Kr = 0, 2126, что лучше отражает характеристики современных устройств отображения. Из приведенных выше формул следует что при имеем следующие диапазоны ; . Для цифрового представления эти формулы видоизменяют для получения только положительных дискретных коэффициентов в диапазонах
Переход от RGB к YCbCr
В телевидении обычно берут minY = 16, maxY = 235, minC = 16, maxC = 240. В стандарте сжатия изображений JPEG используется полный 8-битный диапазон: minY = 0, maxY = 255, minC = 0, maxC = 255.
3.10 Цветовая модель YCbCr
Название этой цветовой модели расшифровывается как: Y - luminance, U или Cb - Chrominance-blue, V или Cr - Chrominance-red, что переводится как "Яркость - Цветность синего - Цветность красного" (формат представления данных цветного видеоизображения)
Характеристика принципа представление цвета в этой цветовой модели совпадает с естественным способом цветовосприятия человеческим глазом. Сетчатая оболочка - это сложное переплетение нервных клеток и нервных волокон, соединяющих нервные клетки между собой и связывающих глаз с корой головного мозга. Основными светочувствительными элементами (рецепторами) являются два вида клеток: одни - в виде стебелька, называемые палочками (высота 30 мкм, толщина 2 мкм), другие - более короткие и более толстые, называемые колбочками (высота 10 мкм, толщина 6-7 мкм).
Человеческий глаз более наиболее чувствителен к яркостной составляющей изображения (Y-компонента) и наименее к цветовым. Причина этого феномена лежит в физиологии. Так как зрачок, представляет собой оптическую линзу, которая фокусирует изображение на глазное дно, покрытое палочками и колбочками. Всего в глазу располагается около 130 миллионов палочек и 7 миллионов колбочек. Ну, так вот, палочки - это сенсоры, воспринимающие именно яркостную составляющую, а колбочки - цветовую. Причем палочек на порядок больше, чем колбочек, и они гораздо более чувствительны к свету. Достаточно вспомнить поговорку "Ночью все кошки серы". Почему так? Почему вечером все теряет цвет? Именно из-за того, что количества падающего на зрачок света не хватает для того, чтобы вызвать реакцию колбочки. Но и чувствительность человеческого глаза к разным цветам тоже величина не постоянная. Зрачок более чувствителен к нижней части цветового спектра, нежели к верхней. Формат JPEG как раз и учитывает эти особенности восприятия человеком цветовой информации в сжатии цветных фотографий или изображений.
Поэтому в этой цветовой модели выделяется компонент яркости и два компонента характеризующих оттенок воспринимаемого цвета, в отличие от цветовой модели RGB, где используются только компоненты интенсивности цвета - Красный, Зеленый, Синий.
Метод преобразования аналогового видеосигнала в цифровой, определенный в стандарте CCIR-601 и является частным случаем метода YUV. Согласно данному методу величины компонентных аналоговых сигналов преобразуются в 8-битные цифровые значения. Y-компонента, или яркость, тесно связана с качеством картинки. Точнее сказать Y - это и есть картинка, только черно-белая. Компоненты Cb и Cr содержат информацию о цвете и позволяют раскрашивать Y-картинку. Обобщенно преобразование можно представить следующими формулами:
Новая величина Y = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B назвается яркостью. Эта величина, использованная монохромными мониторами, чтобы представить цвет RGB. Физиологически, передает интенсивность цвета RGB воспринятого глазом. Из формулы видно, что полученная величина яркости(Y) подобна средневзвешенному значению с разным весом для каждого спектрального компонента: глаз наиболее чувствителен на Зеленый цвет, затем следует Красный компонент и в последнюю очередь - Синий.
Формулы вычисления цветоразности:
Cb = -0.1687*R - 0.3313*G + 0.5*B + 128
Cr = 0.5*R - 0.4187*G - 0.0813*B + 128
Эти величины представляют 2 координаты в системе, которая измеряет оттенок и насыщение цвета (грубо говоря, эти величины указывают количество синего и красного в цвете).
Формулы обратного преобразования цветовой модели YCbCr в RGB:
R = Y + 1.402*(Cr-128)
G = Y - 0.34414*(Cb-128) - 0.71414*(Cr-128)
B = Y + 1.772 *(Cb-128)
Для наглядного представления цветовой модели YCbCr можно рассмотреть следующие рисунки:
Рис. 3.10.1.Цветное изображение YCbCr
Рис. 3.10.2. Y - изображение YCbCr
Рис. 3.10.3.Cb - изображение
Рис. 3.10.4. Cr - изображение
На Рисунке 3.10.1 изображена рыбка с использованием всех компонент изображения, т. е. цветное изображение. На Рисунке 3.10.2 изображена та же рыбка, только в черно-белых тонах. Обычно по формуле вычисления компонента Y изображение преобразуется в оттенки серого и по прежнему на рисунке отчетливо, хоть и в серых тонах но, изображена рыбка, а вот следующие два изображения 3.10.3 и 3.10.4 - изображения компонент цветоразности Cb и Cr несут малое количество деталей, поэтому видны только очертания рыбки и по этому эти два компонента подвергаются наибольшему сжатию.
3.11 Цветовая модель YIQ
Цветовая модель YIQ применялась в телевизионной системе NTSC (I - от англ. in-phase, Q - от англ. quadrature; происходят от особенностей систем декодирования). Она тесно связана с моделью YUV, так как переход от YUV к YIQ является поворотом в плоскости UV = IQ на .
Переход от RGB к YIQ:
Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B
I = 0,735(R - Y) - 0,268(B - Y) = 0,596R - 0,274G + 0,321B
Q = 0,478(R - Y) + 0,413(B - Y) = 0,211R - 0, 523G + 0,311B
Обратные преобразования для всех моделей получаются в результате применения обратной матрицы преобразования.
3.12 Перцепционные цветовые модели
Для дизайнеров, художников и фотографов основным инструментом индикации и воспроизведения цвета служит глаз. Этот естественный «инструмент» обладает цветовым охватом, намного превышающим возможности любого технического устройства, будь то сканер, принтер или фотоэкспонирующее устройство вывода на пленку.
Как было показано ранее, используемые для описания технических устройств цветовые системы RGВ и СМYК являются аппаратнозависимыми. Это значит, что воспроизводимый или создаваемый с помощью них цвет определяется не только составляющими модели, но и зависит от характеристик устройства вывода.
Для устранения аппаратной зависимости был разработан ряд так называемых перцепционных (иначе - интуитивных) цветовых моделей. В их основу заложено раздельное определение яркости и цветности. Такой подход обеспечивает ряд преимуществ:
позволяет обращаться с цветом на интуитивно понятном уровне;
значительно упрощает проблему согласования цветов, поскольку после установки значения яркости можно заняться настройкой цвета.
Прототипом всех цветовых моделей, использующих концепцию разделения яркости и цветности, является НSV-модель. К другим подобным системам относятся НSI, НSB, НSL и YUV. Общим для них является то, что цвет задается не в виде смеси трех основных цветов - красного, синего и зеленого, а определяется путем указания двух компонентов: цветности (цветового тона и насыщенности) и яркости.
4. Цветовые профили и пространства. Кодирование и калибровка цвета
4.1 Кодирование Цвета. Палитра
Для того чтобы компьютер имел возможность работать с цветными изображениями, необходимо представлять цвета в виде чисел - кодировать цвет. Способ кодирования зависит от цветовой модели и формата числовых данных в компьютере.
Для модели RGB каждая из компонент может представляться числами, ограниченными некоторым диапазоном - например, дробными числами от 0 до 1 либо целыми числами от 0 до некоторого максимального значения. В настоящее время достаточно распространенным является формат True Color, в котором каждая компонента представлена в виде байта, что дает 256 градаций для каждой компоненты: R = 0...255, G = 0...255, B = 0...255. Количество цветов составляет 256х256х256 = 16.7 млн (224).
Такой способ кодирования цветов можно назвать компонентным. В компьютере коды изображений True Color представляются в виде троек байтов, либо упаковываются в длинное целое (четырехбайтное) - 32 бита.
При работе с изображениями в системах компьютерной графики часто приходится искать компромисс между качеством изображения (требуется как можно больше цветов) и ресурсами, необходимыми для хранения и воспроизведения изображения, исчисляемыми, например, объемом памяти (надо уменьшать количество бит на пиксел).
Кроме того, некоторое изображение само по себе может использовать ограниченное количество цветов. Например, для черчения может быть достаточно двух цветов, для человеческого лица важны оттенки розового, желтого, пурпурного, красного, зеленого; а для неба- оттенки голубого и серого. В этих случаях использование полноцветного кодирования цвета является избыточным. При ограничении количества цветов используют палитру, представляющую набор цветов, важных для данного изображения. Палитру можно воспринимать как таблицу цветов. Палитра устанавливает взаимосвязь между кодом цвета и его компонентами в выбранной цветовой модели.
Компьютерные видеосистемы обычно предоставляют возможность программисту установить собственную палитру.
Каждый цвет изображения, использующего палитру, кодируется индексом, который будет определять номер строки в таблице палитры. Поэтому такой способ кодирования цвета называют индексным.
4.2 Цветовые пространства
Цветовое пространство - графическое представление размерностей цвета.
Цветовое пространство соотносит числа с актуальными цветами и по сути является трёхмерным объектом, который содержит все реализуемые комбинации цветов. При попытке воспроизвести цвет на другом устройстве цветовые пространства могут показать, сможете ли вы сохранить детали в тенях и ярких областях, насыщенность цвета, и в какой мере этими детялами придётся пожертвовать.
Цветовые пространства могут быть либо зависимыми, либо независимыми от данного устройства. Пространства, привязанные к устройствам, описывают цвет, соотносимый с некоторым другим цветовым пространством, тогда как независимые от устройства пространства цветов описывают цвет в абсолютных терминах.
Цветовые пространства устройств могут снабдить вас важной информацией, описывая подмножество цветов, которые могут быть показаны на мониторе, или напечатаны на принтере, или могут быть получены камерой или сканером. Устройства с большим цветовым пространством или «широкой гаммой» могут воспроизвести больше различных оттенков, чем устройства с узкой гаммой.
4.3 Визуализация цветового пространства
Каждое измерение в «цветовом пространстве» отражает какой-то из аспектов цветности, таких как яркость, насыщенность или тон, в зависимости от типа пространства. Две диаграммы, приведенные ниже, показывают внешнюю границу некоего цветового пространства с двух разных углов зрения; его граница показывает предельные возможные цвета в пространстве. По вертикали отложены яркости, тогда как по горизонталям отложены красно-зелёное и жёлто-синее смещения. Эти измерения могут быть также описаны, используя другие свойства цвета.
Рис. 4.3.1
Показанное выше цветовое пространство имеет целью помочь вам качественно понять и визуализировать цветовое пространство, однако оно вряд ли оказалось бы особенно полезным для реального управления цветом. Это потому, что цветовое пространство практически всегда требует сравнения с другим цветовым пространством. Чтобы визуализировать это сравнение, цветовые пространства часто представляют двумерными регионами. Они более полезны для повседневного применения, поскольку позволяют быстро оценить грань пересечения пространств. Если не указывают иное, двумерные диаграммы обычно показывают пересечение по уровню 50% яркости (горизонтальнный срез для вертикальной срединной точки цветового пространства, показанного выше). Следующая диаграмма показывает три цветовых пространства: sRGB, RGB с широкой гаммой (Wide Gamut) и эталонное пространство, независимое от устройства. Пространства sRGB и широкой гаммы RGB являются двумя рабочими пространствами, которые периодически используются для редактирования изображений.
Рис. 4.3.2. Двумерное сравнение цветовых пространств (цвета при яркости 50%)
Что мы можем извлечь из двумерного сравнения цветовых пространств? Как чёрная, так и белая фигуры отображают подмножество цветов, которые являются воспроизводимыми в каждом из цветовых пространств, как часть эталонного цветового пространства, которое не зависит от устройства. Цвета, показанные в эталонном цветовом пространстве, приведены только для качественной визуализации, поскольку они зависят от того, как ваш монитор их отображает. Вдобавок, эталонное пространство практически всегда содержит больше цветов, чем может быть показано на мониторе компьютера.
На примере данной конкретной диаграммы мы видим, что пространство широкой гаммы RGB содержит больше тонов красного, пурпурного и зелёного, тогда как пространство sRGB содержит несколько больше синего.
Не забывайте, что этот анализ применим только к цветности при яркости 50%, которая соответствует полутонам на гистограмме изображений. Если бы нас интересовала гамма цветов для теней или ярких областей, мы могли бы исследовать аналогичный двумерный срез цветового пространства при приблизительно 25% и 75% яркости, соответственно.
4.4 Эталонные пространства
Что такое эталонное, независимое от устройства пространство, показанное выше? Практически все программы управления цветом сегодня используют независимое от устройства пространство, определённое Международной комиссией по освещению (CIE) в 1931. Это пространство имеет целью описать все цвета, различимые человеческим глазом, которое основано на средней оценке, составленной по выборке людей, не имеющих проблем со зрением (называемых «стандартным колориметрическим наблюдателем»). Практически все устройства используют подмножество всех видимых цветов, определённых CIE (включая и ваш монитор), так что любое представление этого пространства на мониторе должно рассматриваться как качественное и существенно неточное.
Пространство наблюдамеого цвета CIE выражается в нескольких общепринятых формах: CIE xyz (1931), CIE L*a*b* и CIE L u'v' (1976). В каждом из них содержатся те же цвета, но они отличаются в распределении цвета по двумерным пространствам:
1. CIE xy 2. CIE a*b* 3.CIE u'v'
Рис. 4.4. (показаны двумерные срезы каждого из пространств при яркости 50%)
Пространство CIE xyz основано на прямом отображении исходных функций трёх основных цветов, созданном в 1931 г. Проблема этого представления состоит в том, что оно выделяет слишком большое пространство для зелёного. Пространство CIE L u'v' было создано, чтобы скорректировать этот дисбаланс, распространяя цвет примерно пропорционально их воспринимаемой разности. Наконец, пространство CIE L*a*b* трансформирует цвета CIE так, чтобы они распространялись по двум осям эквивалентно -- полностью заполняя квадрат. Далее, каждая ось в пространстве L*a*b* отображает легко распознаваемое свойство цвета, такое как красно-зелёный или сине-жёлтый сдвиги, использованные в вышеприведенной трёхмерной визуализации.
4.5 Рабочие пространства
Рабочим является пространство, используемое в программах редактирования изображений (таких как Adobe Photoshop), и оно определяет набор цветов, доступных для работы при редактировании изображения. Два наиболее часто используемых рабочих пространства в цифровой фотографии -- это Adobe RGB 1998 и sRGB IEC61966-2.1.
Почему бы не использовать рабочее пространство с максимально возможной гаммой? В целом предпочтительно использовать цветовое пространство, которое может отобразить ваше финальное выходное устройство (обычно принтер), и не более. Использование цветового пространства с излишне широкой гаммой может повысить подверженность вашего изображения постеризации. Происходит это потому, что глубина цветности изображения растягивается на больший диапазон цвета, так что для кодирования данного перехода цветов остаётся меньше бит.
4.6 Цветовые профили
Цветовые профили (color profile) - это основа современных систем управления цветом.Упрощенно говоря, цветовой профиль - это файл, в котором содержится информация о том, как конкретное устройство передает цвет. Таким устройством может быть сканер, принтер, монитор и все, что удастся еще придумать для того, чтобы вводить или выводить цвет из компьютера. В общем, это самое главное, что нужно знать о цветовых профилях и этого вполне достаточно для простой работы с цветом. Однако если Вам необходима полная победа над цветом - не обойтись без более детальных знаний.
Как правило, когда упоминают о цветовом профиле, имеют в виду профиль, формат которого утвержден Международным Консорциумом по цвету (International Color Consortium - ICC), учрежденном весьма известными компаниями: Adobe Systems Inc, Agfa-Gevaert N.V., Apple Computer Inc, Eastmen Kodak Company, FOGRA (Honorary), Microsoft Corporation, Silicon Graphics Inc, Sun Microsystems Inc, Taligent Inc. Основной целью создания консорциума была именно разработка общепризнанного стандарта описания цветовых параметров устройств. И, нужно признать, задача стандартизации была решена. В настоящее время в ICC входят практически все компании, которые так или иначе связаны с устройствами, предназначенными для работы с цветом: Barco, Canon, DuPont, Fuji, Xerox, Hewlett Packard, Intel, NEC, Sony, Pantone, Seiko Epson, X-Rite, Gretag и десятки других.
International Color Consortium имеет свой WEB сервер (http://www.color.org), на котором любой желающий может свободно получить полную спецификацию стандартов, разработанных консорциумом, а также другую информацию, например, исходные тексты программ на языке C, позволяющих "разбирать" профили и получать информацию, содержащуюся в них в более или менее читабельном виде.
Стандарт ICC не привязан к какой-либо определенной платформе. Файл, созданный на Apple, спокойно может быть использован для Windows. Все, что для этого нужно - это добавить к имени файла расширение icc или icm. При обратном переносе - с Windows на Apple - проблема немного сложнее. Как наверняка известно всем пользователям Macintosh, информация о типе файла хранится отдельно от самого файла (в отличие от Windows, где тип файла определяется по его расширению). И, если файл переписан с Windows-компьютера, этой информации просто неоткуда взяться и операционная система не воспринимает этот файл как ICC-профиль.
4.7 Типы профилей
Существуют три основных типа: профиль вводного устройства (сканера), профиль монитора и профиль выводного устройства (принтера). Каждый их этих типов описывает, как данное устройство преобразовывает цвета из аппаратно-независимого цветового пространства (Lab или XYZ) в свое цветовое пространство (например, RGB или CMYK) и обратно.
Кроме них, существуют также несколько дополнительных типов, которые, впрочем, используются очень редко.
Во-первых, это DeviceLink profiles (я так и не смог найти удачный перевод этому термину) - профили, которые предоставляют механизм, позволяющий описать несколько последовательных преобразований.
Во-вторых, это ColorSpace Conversion profiles - профили для преобразований из одного цветового пространства в другое. Могут использоваться, например, для описания нестандартных цветовых пространств, созданных пользователем.
Третий тип профилей - абстрактные (Abstract) профили, которые описывают не параметры какого либо конкретного устройства или цветового пространства, а способ редактирования цвета. Простейший пример такого профиля (который, впрочем, не удовлетворяет стандарту ICC) - это файл, который можно создать в окне Curves программы Adobe Photoshop. Если Вы долго и упорно редактировали цвет изображения, то весь процесс редактирования может быть (теоретически) записан в таком профиле. К сожалению, я не знаю почти ни одной программы, которая позволяла бы это сделать. Единственное исключение - Heidelberg LinoColor (программа сканирования, которая поставляется со сканерами Heidelberg), которая позволяет записать в ICC profile параметры редактирования изображения.
Последний тип - это именованный профиль (Named profile). Описывает набор цветов, каждый из которых имеет собственное имя. Например, это может быть описание веера Pantonе, который содержит несколько сотен цветов, каждый со своим номером. Упрощенно говоря, это таблица, которая содержит значения каждого из цветов в XYZ или Lab.
Для каждого из этих семи типов стандарт предусматривает свой набор данных, которые должны содержаться в профиле. Здесь будут рассмотрены только первые типа - те, которые используются повсюду.
Профили для устройств ввода.
Существуют два вида профилей для устройств ввода. Первый - более простой. Он содержит следующие данные: параметры первичных цветов (красный, зеленый, синий) в системе XYZ при их 100% яркости. Кривые, описывающие, как меняется яркость первичных цветов при изменении яркости от 0 до 100% точку белого в XYZ (точку белого)
Этот тип профиля позволяет довольно легко определить, какие значение XYZ или LAB имеют чистые (или первичные) цвета на изображении (например, R255_G0_B0 или R0_G100_B0). Но в случае с более сложным цветом, например R100_G50_B30 система управления цветом должна сама рассчитать его параметры в XYZ. И совсем не факт, что этот расчет будет верным, хотя бы потому, что первичные цвета могут влиять друг на друга.
4.8 Калибровка цвета
Цветокалибровка - это регулировка параметров стандартных температур цвета самого монитора (9300К, 6500К, 5000К, и прочие). Это НЕ создание так называемого профайла для видеокарты вашего компьютера, который компенсирует искажение стандартной температуры монитора.
По определённым причинам настройки мониторов искажаются. Это может проявляться в преобладании какого-то из основных тонов (красного, синего, зеленого) или их смеси, в завышенной или заниженной яркости и/или контрастности, изменении цветового тона при изменении параметров яркости или контраста.
Нередко через пользовательское меню монитора не удается полностью скомпенсировать потери в стандартной цветовой температуре. В этом случае монитор должен быть подвергнут полной процедуре регулировки.
В современных мониторах все регулировки осуществляются уже не регуляторами внутри монитора, а программно. Т.е. при помощи специального программного обеспечения и адаптеров для подключения монитора к регулировочному компьютеру. В процессе регулировки одной только цветовой температуры в мониторах Sony затрагивается более 20 параметров. Замеры параметров цвета монитора осуществляется при помощи колориметра - прибора, который с очень большой точностью выдает данные для настройки.
Заключение
Свет можно описать как электромагнитное излучение с некоторым распределением энергии, распространяющееся через пространство, и цветовые компоненты света соответствуют частотам из узкой полосы электромагнитного спектра. Однако свет имеет и другие свойства, и, чтобы охарактеризовать различные аспекты света, можно использовать разные параметры. Физические свойства видимого излучения можно объяснить, опираясь на корпускулярно-волновой дуализм света. Человеческое восприятие источника света можно охарактеризовать, используя такие термины, как преобладающая частота (оттенок), светимость (яркость) и чистота (насыщенность). Цветностью называется суммарное восприятие оттенка и чистоты цвета.
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.
В 1931 году Международная комиссия по освещению (Commission International d'Eclairage -- CIE, MKO) приняла в качестве стандарта набор из трех гипотетических функций подбора цветов. Этот набор цветов называется моделью XYZ, где X,Y и Z представляют дозы каждого цвета, необходимые для подбора любого цвета из электромагнитного спектра. Структура функций подбора цветов такова, что все функции положительны, и значение У представляет для любого цвета значение яркости. Нормированные значения X и У, обозначаемые х и у, используются для отображения всех спектральных цветов на диаграмме цветности МКО. Эту диаграмму можно использовать для сравнения цветовых гамм различных моделей цветов и определения дополнительных цветов или преобладающих частот и чистоты данного цвета.
Другими моделями цвета, основанным на наборе из трех основных цветов, являются RGB, YIQ и CMY. Модель RGB используется для описания цветов, отображенных на мониторе. Модель YIQ используется для описания составного видеосигнала в телевизионном вещании. Наконец, модель CMY используется для описания цвета на устройствах выдачи документальных копий.
В пользовательских интерфейсах для выбора цветов часто применяются такие интуитивные модели цвета, как HSV и HLS. При этих моделях цвет задается как смесь выбранного оттенка с определенным количеством белого и черного. Прибавление черного дает темные цвета, прибавление белого -- светлые оттенки, а прибавление черного и белого позволяет получить тона.
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
1. Д.Херн, М.П.Бейкер «Компьютерная графика и стандарт OpenGL»,-Москва, Санкт-Петербург, Киев: «Вильямс», 2005г.
2. В.Порев «Компьютерная графика», Санкт-Петербург, Москва, Киев, Дюссельдорф: «БХВ-Петербург», 2002г.
3. Ж. Агостон «Теория цвета и её применение в дизайне» М. «Мир» 1982г.
4. Б. А. Шашлов «Цвет и цветовоспроизведение» М. «Книга» 1986 г.
5. ДЕН МАРГУЛИС «PHOTOSHOP ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛОВ. КАССИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ПО ЦВЕТОКОРРЕКЦИИ»,- ИЗД. РТВ-МЕДИА, 2001Г
6. Материалы с сайта: http://www.cambridgeincolour.com/
7. Материалы с сайта: http://www.remlab.ru/
8. Материалы с сайта: http://www.realcolor.ru/
9. Материалы с сайта: http://www.ukr-print.net/
10. Материалы с сайта: http://www.intuit.ru/
11. Материалы с сайта: http://www.webmascon.com/
12. Материалы с сайта: http://sdb.su/comp-grafika/
13. Материалы с сайта: http://www.sernam.ru/
14. Материалы с сайта: http://www.0x99.ru/
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Понятия теории цвета, его элементы. Физическая природа света и цвета. Излученный и отраженный свет. Спектральные характеристики отражения и пропускания. Стандартные источники света. Применение эффектов в растровой графике к векторному изображению.
контрольная работа [4,5 M], добавлен 03.06.2013Преобразование "естественной" информации в дискретную форму. Анализ процессов дискретизации и квантования изображения. Векторные и растровые процедуры, применяемые в компьютерной графике. Законы математического описания цвета и виды цветовых моделей.
презентация [208,4 K], добавлен 29.01.2016Средства описания цветовых оттенков, которые могут быть воспроизведены на экране компьютера и на принтере. Система аддитивных и субтрактивных цветов в компьютерной графике. Ахроматическое (черно-белое) изображение, тона, полутона и оттенки серого.
презентация [204,1 K], добавлен 06.01.2014Понятие цвета с точки зрения ЭВМ, принципы хранения в памяти ЭВМ графической информации. Индексированный цвет, работа с палитрой. Цветовая модель CMYK. Особые взаимоотношения двух цветовых моделей. Основные области применения компьютерной графики.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 06.12.2010Создание учебного пособия по компьютерной графике, представленного в электронной форме. Внешние спецификации: интерфейс, входные, выходные данные. Алгоритм и код программы. Руководство пользователя. Принципы организации тестирования программного продукта.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 04.07.2013Компьютерная графика. Пиксели, разрешение, размер изображения. Типы изображений. Черно-белые штриховые и полутоновые изображения. Индексированные цвета. Полноцветные изображения. Форматы файлов. Цвет и его модели. Цветовые модели: RGB, CMYK, HSB.
реферат [18,1 K], добавлен 20.02.2009Изучение современных компьютерных программ манипуляции с цветом. Исследование систем соответствия цветов и цветовых режимов. Описания особенностей аддитивных, субтрактивных и перцепционных цветовых моделей. Работа с цветом в трехмерном пространстве.
презентация [2,6 M], добавлен 12.02.2014Основные законы смешения цветов. Волновые свойства света. Основные характеристики цвета (атрибуты). Аддитивная цветовая модель RGB. Цветовые модели CMY и HSV. Кодировка цветов в моделях. Формат BMP для хранения растровых изображений, структура файла.
презентация [198,0 K], добавлен 28.08.2013Измерение и определение количества цвета с помощью электронной схемы. Анализ принципа действия генераторных и параметрических датчиков цвета. Разработка программы для управления системой определения цвета. Описания модуля датчика распознавания цвета.
контрольная работа [489,4 K], добавлен 21.04.2015Исследование и анализ общих понятий цвета, а также принципы представления, хранения, ввода, вывода и обработки графической информации. Особенности создания материала для календаря, его перевод в цифровой вид и обработка при взаимодействии с типографией.
курсовая работа [319,7 K], добавлен 30.05.2015
