Геометрическое представление цвета

Трехмерность цвета, вытекающая из (8.1), позволяет представить его вектором в трехмерном пространстве, которое называется цветовым. При этом длина вектора характеризует количественную характеристику цвета – яркость, а направление вектора в пространстве – его качественную характеристику – цветность. Все векторы в цветовом пространстве выходят из точки нулевой яркости, соответствующей черному цвету. Совокупность направлений векторов реальных цветов образует цветовое тело, которое принято называть конусом реальных цветов. Сказанное иллюстрирует pис. 8.1, где в колориметрической системе, построенной на векторах трех основных цветов R, G, B, изображена коническая поверхность, образованная векторами цветов монохроматических излучений.

Поскольку в телевизионном изображении абсолютные значения яркости объекта не воспроизводятся, при проведении большинства цветовых расчетов в телевидении пользуются качественной характеристикой цвета – цветностью, которая характеризуется цветовым тоном и насыщенностью и, следовательно, является величиной двумерной, т.е. может быть определена точкой на плоскости. Hаиболее удобной для цветовых расчетов является единичная плоскость Q, пересекающая координатные оси R, G, B в точках, соответствующих единичным количествам основных цветов R, G, B.

След пересечения плоскости Q с конической поверхностью цветового тела образует локус чистых спектральных цветов. Следы пересечения этой плоскости с координатными плоскостями образует равносторонний цветовой треугольник RGB. Любая точка в плоскости треугольника RGB, например точка белого цвета Е, характеризует направление цветового вектора Е в пространстве, т.е. качественную характеристику цвета - цветность. Координаты точки в треугольнике определяются выражением r = r'/m, g = g'/m, b = b'/m, где величина m = r'+g'+'b называется модулем цвета, а величины r, g, b - координатами цветности, сумма которых r+g+b =1.

Анализируя рис. 8.1, необходимо отметить следующее:

- цветности всех реальных цветов находятся внутри спектрального локуса и определяются значениями величин r, g, b;
- paвноэнергетический белый цвет Е находится в центре тяжести треугольника RGB;
- дополнительные цвета лежат на пересечении прямой, проходящей через точку Е, с кривой спектральных цветов;
- цветность смеси двух цветов отображается точкой, лежащей на прямой, соединяющей смешиваемые цвета;
- цветность смеси трех цветов отображается точкой внутри треугольника, вершины которого образованы смешиваемыми цветами;
- цветовой тон любого цвета в цветовой плоскости определяется длиной волны, соответствующей пересечению кривой спектральных цветов с прямой, проведенной через точку Е и точку, отображающую цветность заданного цвета.

На рис.8.2 изображен треугольник основных цветов BRG, из которых синтезируется цветное телевизионное изображение. Основные цвета воспроизводятся при возбуждении электронным лучом соответствующих люминофоров. Результирующий цвет определяется отношением возбуждающих электронных потоков.

Если положение точки внутри равностороннего треугольника BRG задано, то перпендикуляры, опущенные из нее на стороны, противоположные вершинам B, R, G дадут непосредственно координаты цветности r, g, b, сумма которых равна единице. Для нахождения координат цветности по положению точки внутри равностороннего треугольника удобно пользоваться равномерной сеткой, нанесенной внутри треугольника RGB, линии которой параллельны его сторонам. Пользуясь сеткой, легко определить, что координаты цветности равноинтенсивного цвета Е (точка Е) следующие: r = 1/3; g = 1/3; b = 1/3, а в точке D = 0,2; g = 0,5; b = 0,3.