Аддитивные цветовые модели

Цветовая модель (или цветовое пространство) - это способ описания цвета с помощью количественных характеристик. В этом случае не только легко сравнивать отдельные цвета и их оттенки между собой, но и использовать их в цифровых технологиях.Цветовые модели предоставляют средства для концептуального и количественного описания цвета.

В цветовой модели каждому цвету можно поставить в соответствие строго определенную точку. В этом случае цветовая модель - это просто упрощенное геометрическое представление, основанное на системе координатных осей и принятого масштаба.

Из-за разницы в цветовых охватах различных устройств, для пе­редачи и получения изображений были созданы несколько цвето­вых моделей. Многообразие было предусмотрено вследствие того, что ни одна из цветовых моделей не является идеальной. На экране монитора нельзя точно передать чистый голубой и чистый желтый цвета, а при печати совсем не передаются цвета, составляющие ко­торых, имеют очень низкую плотность. Существующие цветовые модели используются для взаимосвязи между устройствами с раз­личными цветовыми охватами.

Любая цветовая модель должна отвечать трем требованиям:

1. Однозначно определять цвет, независимо от используемого устройства.

2. Точно задавать диапазон, воспроизводимых цветов, т.к. никакое множество цветов не является бесконечным.

3. Учитывать механизм восприятия цветов – излучение или отражение.

Все цветовые модели можно разделить на три группы:

Аддитивные – основанные на сложении цветов (излучаемые цвета). К ним относится модель RGB.

Субтрактивные - основаны на вычитании цветов (отраженные цвета). Это модели CMY и CMYK.

Перцепционные, базируются на человеческом восприятии цвета – модели HSB, HLS, Lab, YCC, XYZ.

Модель RGB – сокращение английских слов Красный (Red), Зеленый (Green), Синий (Blue). Модель RGB предназначена для описания из­лучаемых цветов, создана в 1931г. Базовые компоненты модели основаны на трех лучах - красном, синем и зеленом, т.к. человеческое восприятие цвета основано именно на них. Вся остальная палитра создается путем смешения трех основных цветов в различных соотношениях.

Следует отметить, что при сложении двух основных цветов полу­ченный цвет будет светлее, чем базовые составляющие. С другой стороны, белый цвет и оттенки серого создаются путем смешения трех базовых цветов в равной степени, но с различной насыщенно­стью. Цвета такой модели называют аддитивными. Изображения на экране монитора, а также получаемые методом сканирования, кодируются в модели RGB.

Следует иметь в виду следующие соотношения цветов:

R + G = Y C + M = B

R + B = M C + Y = G

G + B = C M + Y = R, здесь С – Cyan (голубой), M – Magenta (пурпурный), Y – Yellow (желтый).

Цветовое пространство модели иногда представляют в виде цветового куба (рисунок 26).

По осям откладываются значения цветовых каналов, каждый из которых может принимать значения от нуля (свет отсутству­ет) до 255 (наибольшая яркость света). Внутри куба содержатся все цвета модели. В точке начала отсчета координатных осей все значения каналов равны нулю (черный цвет), а в противополож­ной точке максимальные значения каналов при смешении обра­зуют белый цвет. Если две эти точки соединить отрезком, то на этом отрезке будет располагаться шкала оттенков от черного цвета к белому - серая шкала.

Три вершины куба дают три чистых исход­ных цвета. В свою очередь, каждая из трех других вершин между ними дает чистый, смешанный из двух основных, цвет. Каждый цветовой канал, и серая шкала, имеет 256 градаций серого цвета.

Любой цвет в цветовом кубе легко представить в виде вектора, описываемого третьим законом Гроссмана.

Модель RGB имеет два серьезных недостатка.

Аппаратная зависимость – цвет зависит от типа люминофора монитора, матрицы жидкокристаллического экрана и т.д. На качество влияет также старение люминофора.

Ограниченность цветового пространства – цветовой охват RGB модели значительно меньше человеческого, что не мешает использовать ее для описания фотореалистичных изображений.

Для устранения этих недостатков были созданы стандартизированные RGB-пространства. На сегодняшний день их создано очень много (например, Adobe Photoshop поддерживает несколько десятков цветовых пространств RGB). Приведем лишь некоторые из них, рисунок 27.

Рисунок 26

Рисунок 27

- sRGB – стандартное RGB – основано на цветовом диапазоне типичного монитора VGA низшего класса.

- Adobe RGB – основано на стандартах телевидения высокой четкости (High Definition TV – HDTV).

- Wide-Gamut RGB (RGB с расширенным диапазоном) – основано на чистых значениях цветов в 48-разрядных файлах.

Путем сложения триадных цветов получается изображение, например, на экране монитора. Несколько сложнее дело обстоит со светочувствительной матрицей цифрового фотоаппарата. Каждый светочувствительный элемент матрицы способен воспринимать только яркость – т.е. накапливает информацию о количестве попавших на него фотонов. Для регистрации цвета перед матрицей устанавливают систему цветных фильтров модели RGB. Но человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому цвету, поэтому число зеленых элементов удвоено. Таким образом, комплект фильтров выглядит как RGBG (фильтр Байера). Некоторые фирмы ставят вместо второго зеленого фильтра особый фильтр, подчеркивающий определенный оттенок. Например, компания Sony использует фильтр Emerald (изумрудный).