Машинная графика

Цвет

Восприятие цвета зависит от многих физических свойств света, т.е. электромагнитной энергии, от его взаимодействия с химическими веществами, а также интерпретации зрительной системой человека. Зрительная система человека воспринимает электромагнитную энергию с длинами волн от 400 до 700 нм как видимый свет.

Источник или объект является ахроматическим, если наблюдаемый свет содержит все видимые длины волн в приблизительно равных количествах. Ахроматический источник кажется белым, а отраженный или преломленный ахроматический свет – белым, черным или серым. Белыми выглядят объекты, ахроматически отражающие более 80% света белого источника, а черными – менее 3%. Промежуточные значения дают различные оттенки серого.

В машинной графике применяются две системы смешения цветов: аддитивная – красный, зеленый, синий (RGB) и субтрактивная – голубой, пурпурный, желтый (CMY).

Координаты цветности для основных цветов RGB:

		Х	Y
Основные цвета МКО XYZ	Красный Зеленый Синий	0,735 0,274 0,167	0,265 0,717 0,009
Стандарт NTSK	Красный Зеленый Синий	0,670 0,210 0,140	0,330 0,710 0,080
Цвета монитора элт	Красный Зеленый Синий	0,628 0,268 0,150	0,346 0,588 0,070

Смит предложил построить модель субъективного восприятие в виде объемного тела HVS (цветовой тон, насыщенность, светлота).

Если цветовой куб RGB спроецировать на плоскость вдоль черно-белой диагонали, получается шестиугольник с основными и дополнительными цветами в вершинах.

При снижении насыщенности или чистоты основных цветов размер и возможных цветовой охват куба RGB уменьшается, поэтому соответствующая шестиугольная проекция будет меньше.

Если проекции куба RGB и его подкубов собрать вдоль главной диагонали, представляющей количество света или светлоту цвета от черного (=0) до белого (=1), то получится объемная шестигранная пирамида модели HVS.

Интенсивность вдоль ее оси возрастает от 0в вершине до 1 на верхней грани, где она максимальна для всех цветов.

Насыщенность определяется расстоянием от оси.

Тон определяется углом, отсчитываемым от красного цвета против часовой стрелки.

Модель HVS соответствует тому, как составляют цвета художники. Чистым пигментам отвечают значения S = 1, V=1; разбелам – цвета с увеличенным содержанием белого, т.е. с уменьшенным S; оттенкам – цвета с уменьшенным V, которые получаются при добавлении черного. Тон изменяется при уменьшении как V, так и S.

Для экранов мониторов необходимо производить калибровку.

Интенсивность свечения экрана монитора пропорциональна напряжению, поданному на электронную пушку:

I = const (V)^γ

Таким образом, можем найти напряжение, которое должно быть на электронной пушке:

V = (I / const)^{1/ γ}

Кэтмул описывает подробную процедуру расчета константы и γ. Из экспериментов известно, что 1 ≤ γ ≤ 4, а для цветного монитора обычно лежит в пределах 2,3 ≤ γ ≤ 2,8. Такая процедура, называемая гамма-коррекцией, калибрует только интенсивность экрана. Для калибровки цвета необходимо также знать цветности МКО красного, зеленого и синего люминофоров экрана. Коуэн рассматривает данную процедуру.