Устройства вывода графических изображений

Дисплей - основное устройство вывода графических изображений. Наиболее распространены дисплеи, основной частью которых является электронно-лучевая трубка.
С фронтальной стороны внутренняя часть стекла электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) покрыта люминофором. Люминофор - это такое вещество, которое излучает свет при бомбардировке его заряженными частицами (электронами) и обладает способностью гаснуть не сразу. В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т. п. Поток электронов, испускаемый электронной пушкой, на пути к фронтальной части трубки проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему. В результате электроны приобретают большую энергию. Это и приводит к свечению люминофора, частично преобразующего, таким образом, энергию потока электронов. Светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое вы видите на мониторе.

Принтеры в зависимости от порядка формирования изображения поразделяются на последовательные, строчные и страничные. Принадлежность принтера к той или иной группе зависит от того, формирует ли он на бумаге символ за символом или сразу всю строку, а то и целую страницу.
По физическому принципу действия принтеры делятся на матричные, струйные и лазерные.
Матричный принтер имеет печатающую головку, представляющую собой матрицу из отдельных иголочек. Таким образом, на бумаге образуются символы, состоящие из точек-отпечатков, оставляемых ударами иголочек по красящей ленте. В зависимости от конструкции печатающая головка матричного принтера может иметь 9, 18 иголок или 24 иголки.
Важнейшей особенностью струйной печати является возможность создания высококачественного цветного изображения.
В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения. Процесс печати включает в себя содание невидимого рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с последующей его визуализацией. Визуализация осуществляется с помощью частиц сухого порошка - тонера, наносимого на бумагу. Тонер представляет собой частички железа, покрытые пластиком. Наиболее важными частями лазерного принтера являются полупроводниковый барабан, лазер и прецизионная оптико-механическая система, перемещающая луч.
Лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном полупроводниковом барабане.
Кроме лазерных принтеров существуют светодиодные принтеры, которые получили своё название из-за того, что полупроводниковый лазер в них заменен линейкой светодиодов. В этом случае не требуется сложная механическая система вращения зеркала. Изображение одной строки на полупроводниковом барабане формируется одновременно.

3. Основные цветовые модели:

· RGB

· CMY (Cyan Magenta Yellow)

· CMYK (Cyan Magenta Yellow Key, причем Key означает черный цвет)

· HSB

· Lab

· HSV (Hue, Saturation, Value)

· HLS (Hue, Lightness, Saturation)

· другие

Модель RGB (Red Green Blue) описывает излучаемые цвета и образована на трех базовых цветах: красном (red), зеленом (green) и синем (blue). Обычно ее называют моделью аддитивных основных цветов. Все цвета образуются смешиванием этих трех основных в разных пропорциях (т. е. с разными яркостями). При смешении двух лучей основных цветов, результирующий цвет будет светлее составляющих. Модель является аппаратно-зависимой, так как значения базовых цветов (а также точка белого) определяются качеством примененного в вашем мониторе люминофора. В результате на разных мониторах одно и то же изображение выглядит неодинаково.

Модель CMY (Cyan Magenta Yellow). В этой модели основные цвета образуются путем вычитания из белого цветов основных аддитивных цветов модели RGB.

Цвета, использующие белый свет, вычитая из него определенные участки спектра называются субтрактивными. Основные цвета этой модели: голубой (белый минус красный), фуксин (в некоторых книгах его называют пурпурным) (белый минус зеленый) и желтый (белый минус синий). Эти цвета являются полиграфической триадой и могут быть легко воспроизведены полиграфическими машинами. При смешение двух субтрактивных цветов результат затемняется (в модели RGB было наоборот). При нулевом значении всех компонент образуется белый цвет (белая бумага). Эта модель представляет отраженный цвет, и ее называют моделью субтрактивных основных цветов. Данная модель является основной для полиграфии и также является аппаратно-зависимой.

Модель CMYK (Cyan Magenta Yellow Key, причем Key означает черный цвет). Эта модель является дальнейшим улучшением модели CMY и уже четырехканальна. Поскольку реальные типографские краски имеют примеси, их цвет не совпадает в точности с теоретически рассчитаным голубым, желтым и пурпурным. Особенно трудно получить из этих красок черный цвет. Поэтому в модели CMYK к триаде добавляют черный цвет. Почему-то в названии цветовой модели черный цвет зашифрован как K (от слова Key - ключ).Модель CMYK является "эмпирической", в отличие от теоретических моделей CMY и RGB. Модель является аппаратно-зависимой.

Модель HSB (Hue Saturation Brightness = Тон Насыщенность Яркость) построена на основе субъективного восприятия цвета человеком. Предложена в 1978 году. Эта модель тоже основана на цветах модели RGB, но любой цвет в ней определяется своим цветом (тоном), насыщенностью (то есть добавлением к нему белой краски) и яркостью (то есть добавлением к нему черной краски). Фактически любой цвет получается из спектрального добавлением серой краски. Эта модель аппаратно-зависимая и не соответствует восприятию человеческого глаза, так как глаз воспринимает спектральные цвета как цвета с разной яркостью (синий кажется более темным, чем красный), а в модели HSB им всем приписывается яркость 100%. Модель является аппаратно-зависимой.

H - определяет частоту света и принимает значение от 0 до 360 градусов.
V или B: V - значение (принимает значения от 0 до 1) или B - яркость, определяющая уровень белого света (принимает значения от 0 до 100%). Являются высотой конуса.
S - определяет насыщенность цвета. Значение ее является радиусом конуса.

Тон (hue) - первый и единственный собственно цветовой компонент, представляющий собой один из цветов радуги (точнее - одну из точек цветового круга), максимально яркий и насыщенный.

Насыщенность (saturation) - соотношение основного тона и равного ему по яркости бесцветного серого. Максимально насыщенный цвет не содержит серого вообще, а при нулевой насыщенности, наоборот, полностью отсутствует основной тон (т.е. если при насыщенности, равной нулю, варьировать тон, результат будет оставаться одним и тем же - серым цветом).

Яркость (value) - общая яркость цвета. Максимальное значение этого параметра превращает любой цвет в белый, а минимальная - в черный (варьирование двух других параметров в этих крайних точках не оказывает никакого эффекта).

Если попытаться соотнести параметры системы HSV с разложением цвета по системе RGB, то их можно представить себе так: тон определяет общую конфигурацию движков на красной, зеленой и синей шкалах, варьирование насыщенности изменяет относительное расстояние между движками при сохранении их взаимного расположения, а изменение яркости сдвигает вверх или вниз все движки одновременно.

Удобно работать с палитрой в программах фирмы MetaCreations: длинный - и потому позволяющий выбирать тон с большей точностью - цветовой спектр сомкнут для компактности в кольцо, а остальные два параметра выбираются с помощью треугольного (а не квадратного) координатного поля.

Такое решение лаконично и функционально. Главное же преимущество такой палитры в том, что цветовой круг, по сравнению с линейной радугой, правильнее отражает наше представление о континууме тонов как о чем-то замкнутом, не имеющем определенного начала и конца, а фиксированное расположение цветов "по сторонам света" к тому же тренирует цветовую память и ассоциативное мышление.

Модель Lab является аппаратно-независимой моделью, что отличает ее от описанных выше. Экспериментально доказано, что восприятие цвета зависит от наблюдателя (вспомните дальтоников, существует разница в возрастном восприятии цвета и т.д.) и условий наблюдения (в темноте все серое). Ученые из Международной Комиссии по Освещению (CIE=Commission Internationale de l'Eclairage) в 1931 г. они стандартизировали условия наблюдения цветов и исследовали восприятие цвета у большой группы людей. В результате были экспериментально определены базовые компоненты новой цветовой модели XYZ. Эта модель аппаратно независима, поскольку описывает цвета так, как они воспринимаются человеком, точнее "стандартным наблюдателем CIE". Ее приняли за стандарт. Цветовая модель Lab, использующаяся в компьютерной графике, является производной от цветовой модели XYZ. Название она получила от своих базовых компонентов L, a и b. Компонент L несет информацию о яркостях изображения, а компоненты а и b - о его цветах (т.е. a и b - хроматические компоненты). Компонент а изменяется от зеленого до красного, а b - от синего до желтого. Яркость в этой модели отделена от цвета, что удобно для регулирования контраста, резкости и т.д. Однако, будучи абстрактной и сильно математизированной эта модель остается пока что неудобной для практической работы.

Получает широкое распространение модель sRGB, поддерживаемая в Windows. Однако конвертирование цветовой информации из зависимой от устройств модели в независимую модель, все равно, требует предположений, в результате которых могут возникнуть ошибки.

Поскольку все цветовые модели являются математическими, они легко конвертируются одна в другую по простым формулам. Такие конверторы встроены во все "приличные" графические программы. Но при этом возникают сложности с аппаратно-зависимыми моделями.

Зависящие от устройств модели могут носить одинаковые названия, но они не будут при этом описывать под одним именем одинаковые цвета, если не брать во внимание совпадения. Например, сканеры используют красные, зеленые и синие сенсоры, и представляют информацию о цвете в модели RGB. Поэтому, если вы отсканируете изображение и откроете его в программе для рисования, информация о цвете картинке определена в модели RGB. Если вы захотите распечатать это изображение на принтере, использующем, модель CMYK, вам придется по ходу дела переводить информацию о цвете.

Чтобы перевести цвет из одной модели в другую, ваше программное обеспечение должно сделать предположения относительно цветовой модели RGB, откуда оно будет переводить цвет, и относительно модели CMYK, куда будет осуществляться перевод. Если хотя бы одно из предположений окажется неправильным - а они редко оказываются правильными - цвета могут сдвинуться еще больше, чем если бы вы просто переместили информацию о цвете из одной модели в другую вообще без преобразования.

Существует два способа устранения ошибок при передаче информации о цвете. Можно либо все аппаратное и программное обеспечение должно использовать независимую от устройства модель, либо они должны поставляться с таблицами для перевода цвета - известными как профили - они позволят программному обеспечению перевести информацию о цвете с устройства без каких-либо предположений.