Katere so osnovne barve rgb palete. Barvni model HSV

Druga metoda ustvarjanja barve (model HSB) je izbira osnovne barve iz neprekinjenega barvnega obsega (Hue) in nato prilagoditev nasičenosti in svetlosti. Nasičenost se regulira s spreminjanjem vsebnosti bele komponente v barvi, svetlost pa s črno komponento. Model HSB je različica modela RGB in prav tako temelji na uporabi osnovnih barv. Od vseh modelov, ki so trenutno v uporabi, ta model najbolj ustreza načinu zaznavanja barv s človeškim očesom.

Barvni model HSB je najlažje razumeti. Enako velja za aditivne in subtraktivne barve. HSB je trikanalni barvni model, saj ga predstavljajo tri komponente (odtenek, nasičenost in svetlost). Spektralne barve se nahajajo na barvnem kolesu. Barvni odtenek je označen s svojim položajem na barvnem kolesu (na podlagi Munsellovega barvnega kolesa) in je določen s kotom v razponu od 0 do 360 stopinj. Ob robu barvnega kroga so najbolj nasičene barve (100 %), s premikanjem proti sredini kroga pa se njihova nasičenost zmanjša na minimum (0 %). Ko se nasičenost zmanjša, postane barva svetlejša, kot da bi ji dodali belo barvo. Pri 0 % nasičenosti katera koli barva v središču kroga postane bela. Vse barve na barvnem kolesu imajo največjo svetlost (100 %) in ne morejo biti svetlejše (slika 3.8).

Slika 3.8.Barvni model HSB

Svetlost je mogoče zmanjšati na ločeni osi, imenovani akromatska, pri čemer ničelna (spodnja) točka osi ustreza črni barvi.

Obstajajo kromatične in akromatične barve (slika 3.9). Med akromatske barve spadajo: bela, črna in vmes celotna lestvica sive. Nimajo barvnega tona. Kromatske barve vključujejo vse barve razen bele, sive ali črne.

Slika 3.9. Kromatske (levo) in akromatske (desno) barve

Stopnjo kromatičnosti barve določa nasičenost (stopnja oddaljenosti barve od sive enake svetlosti). Barve z največjo nasičenostjo so spektralne barve. Minimalna nasičenost povzroči popolno akromatičnost (odsotnost barvnega tona). Nižja kot je nasičenost, bolj siva je barva. Pri ničelni nasičenosti barva postane siva.

Model HSB pokriva vse znane vrednosti realnih barv, zato se uporablja pri ustvarjanju slik na računalniku, ki simulira delovne tehnike in orodja umetnikov. Svetlost je barvni parameter, ki označuje svetlost ali temnost barve. Določena je s stopnjo odboja od fizične površine, na katero pade svetloba. Večja kot je svetlost, svetlejša je barva. Svetlost meri količino črnega odtenka, dodanega barvi, zaradi česar je temnejša. Tako je odtenek enak valovni dolžini svetlobe, nasičenost je intenzivnost valovanja, svetlost pa skupna količina svetlobe.

Kontrast je poleg odtenka, nasičenosti in svetlosti pomembna značilnost slike pri delu z barvami. Ta koncept se nanaša na razmerje svetilnosti med svetlimi in temnimi področji slike. Ko se kontrast poveča, svetla področja postanejo svetlejša in temna področja postanejo temnejša. Ko se kontrast zmanjša, se zmanjša razlika v tonu med svetlejšimi in temnejšimi območji. Ista barva se različno zaznava glede na sosednje barve. Zato se razlikuje med barvnim kontrastom, svetlobnim kontrastom in barvnim kontrastom.

Model HLS (Hue - odtenek, Lightness - posvetlitev, Saturation - nasičenost) je različica modela HSB. Pri teh modelih sta barvna parametra odtenek in nasičenost pogosta. Razlika je v zamenjavi nelinearne komponente svetlosti z linearno komponento svetlosti, ki sega od 0 do 100 odstotkov.

Barvna modela CIE XYZ in CIE L*a*b

Mednarodna komisija za osvetlitev (CIE) je razvila barvna modela CIE XYZ in CIE L*a*b. Prednost teh modelov je, da so neodvisni od barvne metode proizvodnje; njihov merilni sistem lahko opisuje tako subtraktivne barve tiskanja kot aditivne barve, ki jih oddaja monitor. Zato se ti modeli uporabljajo za definiranje barv, neodvisnih od strojne opreme, ki jih je mogoče pravilno reproducirati s katero koli vrsto naprave – skenerji, monitorji ali tiskalniki.

CIE je razvil barvni sistem XYZ, imenovan tudi "običajni barvni sistem". Ta sistem je pogosto predstavljen kot dvodimenzionalni graf, ki izgleda bolj ali manj kot jadro (slika 3.10).

Slika 3.10. Barvni model CIE XYZ

Rdeče barvne komponente so podaljšane vzdolž osi X koordinatne ravnine, zelene barvne komponente pa vzdolž osi Y. Pri tem načinu prikaza vsaka barva ustreza določeni točki na koordinatni ravnini. Spektralna čistost barv se zmanjša, ko se premikate po koordinatni ravnini v levo. Toda ta model ne upošteva svetlosti.

Leta 1920 je bil razvit barvni prostorski model CIE L*a*b* (Communication Internationale de I"Eclairage - mednarodna komisija za srečanje; L, a, b - oznake koordinatnih osi v tem sistemu). CIE L*a *b* predstavlja izboljšan barvni model CIE XYZ. L*a*b* je trikanalni barvni model. Vsaka barva tega modela je določena s svetlobo (L) in dvema kromatskima komponentama: parametrom a, ki se spreminja v območje od zelene do rdeče in parameter b, ki se spreminja v območju od modre do rumene (slika 3.11).

Slika 3.11. Barvni model CIEL*a*b*

Sistem je neodvisen od strojne opreme in se zato pogosto uporablja za prenos podatkov med napravami. Barvna lestvica modela CIE Lab znatno presega zmogljivosti monitorjev in tiskalnih naprav, zato jo je treba pred izpisom slike, predstavljene v tem modelu, pretvoriti. Ta model je bil razvit za uskladitev barvnih fotokemičnih procesov s procesi tiskanja.

V primerjavi z barvnim modelom XYZ so barve CIE L*a*b* bolj združljive z barvami, ki jih zazna človeško oko. Model CIE L*a*b* uporabljajo nekateri programi (na primer Adobe Photoshop) kot vmesni model za vsako pretvorbo iz modela v model, pa tudi pri pretvorbi barvne slike v sivine.

Zelo pogosto imajo ljudje, ki niso neposredno vključeni v oblikovanje tiska, vprašanja: "Kaj je CMYK?", "Kaj je Pantone?" in "zakaj ne morete uporabiti ničesar drugega kot CMYK?"

V tem članku bomo poskušali razumeti, kaj so barvni prostori. CMYK, RGB, LAB, HSB in kako uporabljati barve Pantone v postavitvah.

Barvni model

CMY(K), RGB, laboratorij, HSB je barvni model. Barvni model- izraz, ki označuje abstraktni model za opisovanje predstavitve barv kot številskih tulpov, običajno treh ali štirih vrednosti, imenovanih barvne komponente ali barvne koordinate. Skupaj z metodo za interpretacijo teh podatkov nabor barv v barvnem modelu definira barvni prostor.

RGB- okrajšava angleških besed Rdeča, zelena, modra- rdeča, zelena, modra. Aditivni (Add, angleško - add) barvni model, ki se običajno uporablja za prikaz slik na zaslonih monitorjev in drugih elektronskih naprav. Kot že ime pove, je sestavljen iz modre, rdeče in zelene barve, ki tvorijo vse vmesne barve. Ima velik barvni razpon.

Glavna stvar, ki jo je treba razumeti, je, da aditivni barvni model predpostavlja, da je celotna barvna paleta sestavljena iz svetlečih točk. To pomeni, da na primer na papirju ni mogoče prikazati barve v barvnem modelu RGB, saj papir absorbira barvo in ne sveti sam. Končno barvo lahko dobite tako, da prvotni črni (nesvetleči) površini dodate odstotke vsake od ključnih barv.

CMYK - Cyan, Magenta, Yellow, Ključna barva- subtraktivna (subtract, angleško - subtract) shema oblikovanja barv, ki se uporablja v tiskarstvu za standardni procesni tisk. V primerjavi z RGB ima manjši barvni razpon.

CMYK se imenuje subtraktivni model, ker so papir in drugi tiskovine površine, ki odbijajo svetlobo. Priročneje je izračunati, koliko svetlobe se je odbila od določene površine, namesto koliko je bila absorbirana. Če torej od bele odštejemo tri osnovne barve - RGB, dobimo tri dodatne barve CMY. "Subtraktivno" pomeni "subtraktivno" - primarne barve se odštejejo od bele.

Barva ključa(črna) se v tem barvnem modelu uporablja kot nadomestek za mešanje enakih delov triade barv CMY. Dejstvo je, da le v idealnem primeru pri mešanju barv triade dobimo čisto črno barvo. V praksi se bo izkazalo, da je umazano rjava - kot posledica zunanjih pogojev, pogojev absorpcije barve z materialom in nepopolnosti barvil. Poleg tega obstaja povečana nevarnost premajhne registracije elementov, ki so natisnjeni v črni barvi, ter zamakanje materiala (papirja).

V barvnem prostoru Lab vrednost svetlosti je ločena od vrednosti kromatske komponente barve (ton, nasičenost). Svetlost določa koordinata L (variira od 0 do 100, to je od najtemnejše do najsvetlejše), kromatsko komponento določata dve kartezični koordinati a in b. Prvi označuje položaj barve v območju od zelene do vijolične, drugi - od modre do rumene.

Za razliko od barvnih prostorov RGB ali CMYK, ki so v bistvu niz podatkov o strojni opremi za reprodukcijo barv na papirju ali zaslonu monitorja (barva je lahko odvisna od vrste tiskarskega stroja, znamke črnila, vlažnosti v proizvodnji ali proizvajalca monitorja) in njegove nastavitve), Lab enolično identificira barvo. Zato je Lab našel široko uporabo v programski opremi za obdelavo slik kot vmesni barvni prostor, prek katerega se podatki pretvarjajo med drugimi barvnimi prostori (na primer iz RGB optičnega bralnika v CMYK postopka tiskanja). Hkrati je zaradi posebnih lastnosti Laba urejanje v tem prostoru postalo močno orodje za popravljanje barv.

Zaradi narave barvne definicije v Labu je možno ločeno vplivati ​​na svetlost, kontrast slike in njeno barvo. V mnogih primerih to omogoča hitrejšo obdelavo slike, na primer med pripravo za tisk. Lab omogoča selektivno vplivanje na posamezne barve na sliki, izboljšanje barvnega kontrasta, nenadomestljive pa so tudi zmožnosti, ki jih ta barvni prostor omogoča za boj proti šumom na digitalnih fotografijah.

H.S.B.- model, ki je načeloma analog RGB, temelji na njegovih barvah, vendar se razlikuje v koordinatnem sistemu.

Za vsako barvo v tem modelu so značilni odtenek, nasičenost in svetlost. Ton je dejanska barva. Nasičenost je odstotek bele barve, ki je dodana barvi. Svetlost je odstotek dodane črne barve. HSB je torej trikanalni barvni model. Katera koli barva v HSB se pridobi z dodajanjem črne ali bele v glavni spekter, tj. pravzaprav siva barva. Model HSB ni strog matematični model. Opis barv v njem ne ustreza barvam, ki jih zaznava oko. Dejstvo je, da oko zaznava barve, kot da imajo različne svetlosti. Na primer, spektralno zelena ima večjo svetlost kot spektralno modra. V HSB velja, da imajo vse barve v glavnem spektru (kanal odtenkov) 100-odstotno svetlost. To dejansko ni res.

Čeprav je model HSB deklariran kot strojno neodvisen, v resnici temelji na RGB. V vsakem primeru se HSB pretvori v RGB za prikaz na monitorju in v CMYK za tiskanje in vsaka pretvorba ni brez izgub.

Standardni set barv

V standardnem primeru se tiskanje izvaja z cian, magenta, rumenimi in črnimi črnili, ki pravzaprav sestavljajo paleto CMYK. V tem prostoru morajo biti pripravljene postavitve za tisk, saj v procesu priprave foto form rastrski procesor vsako barvo nedvoumno interpretira kot komponento CMYK. Skladno s tem bo vzorec RGB, ki je na zaslonu videti zelo lep in svetel, na končnem izdelku videti popolnoma drugačen, ampak precej siv in bled. Barvni obseg CMYK je manjši od RGB, zato vse slike, pripravljene za tisk, zahtevajo barvno korekcijo in pravilno pretvorbo v barvni prostor CMYK!. Še posebej, če uporabljate Adobe Photoshop za obdelavo rastrskih slik, uporabite ukaz Pretvori v profil iz menija Urejanje.

Tiskanje z dodatnimi črnili

Ker barvna lestvica CMYK ni dovolj za reprodukcijo zelo svetlih, "strupenih" barv, je v nekaterih primerih tiskanje CMYK + dodatni (SPOT) barve. Običajno se imenujejo dodatne barve Pantone, čeprav to ni povsem res (katalog Pantone opisuje vse barve, tako vključene v CMYK kot tudi ne vsebovane v njem) - pravilno je, da takšne barve imenujemo SPOT (spot), v nasprotju s točkastimi barvami, to je CMYK.

Fizično to pomeni, da se namesto štirih tiskarskih enot s standardnimi barvami CMYK uporablja več. Če so tiskarske sekcije samo štiri, se organizira dodatna serija, pri kateri se v končni izdelek vtisnejo dodatne barve.

Na voljo so stroji s petimi tiskarskimi enotami, tako da se vse barve natisnejo v enem prehodu, kar nedvomno izboljša kvaliteto vpisa barv v končni izdelek. Pri tiskanju v 4 odsekih CMYK in dodatnem teku skozi tiskarski stroj s točkovnimi črnili lahko pride do težav pri ujemanju barv. To bo še posebej opazno pri strojih z manj kot 4 tiskalnimi deli - verjetno ste že večkrat videli reklamne letake, kjer lahko rumeni okvir nekoliko štrli čez robove na primer lepih svetlo rdečih črk, kar ni nič drugega kot rumena barva iz postavitve te čudovite rdeče barve.

Priprava postavitev za tisk

Če pripravljate postavitev za tisk v tiskarni in niste dogovorjeni za možnost tiskanja z dodatnimi (SPOT) barvami, pripravite postavitev v barvnem prostoru CMYK, ne glede na to, kako privlačne se vam zdijo barve v paletah Pantone. tebi. Dejstvo je, da se za simulacijo barv Pantone na zaslonu uporabljajo barve, ki ne spadajo v barvni prostor CMYK. V skladu s tem bodo vsa vaša SPOT črnila samodejno pretvorjena v CMYK in rezultat sploh ne bo tak, kot ste pričakovali.

Če vaša postavitev (z dogovorom o uporabi triade) še vedno vsebuje barve, ki niso CMYK, bodite pripravljeni na to, da vam bodo postavitev vrnili in vas prosili, da jo ponovno naredite.

HEX/HTML

Barva HEX ni nič drugega kot šestnajstiška predstavitev RGB.

Barve so predstavljene kot tri skupine šestnajstiških števk, kjer je vsaka skupina odgovorna za svojo barvo: #112233, kjer je 11 rdeča, 22 zelena, 33 modra. Vse vrednosti morajo biti med 00 in FF.

Veliko aplikacij omogoča skrajšano obliko šestnajstiškega barvnega zapisa. Če vsaka od treh skupin vsebuje enake znake, na primer #112233, jih lahko zapišemo kot #123.

1. h1 (barva: #ff0000;) /* rdeča */
2. h2 (barva: #00ff00;) /* zelena */
3. h3 (barva: #0000ff;) /* modra */
4. h4 ( barva: #00f; ) /* ista modra, okrajšava */

RGB

Barvni prostor RGB (rdeča, zelena, modra) je sestavljen iz vseh možnih barv, ki jih je mogoče ustvariti z mešanjem rdeče, zelene in modre. Ta model je priljubljen v fotografiji, televiziji in računalniški grafiki.

Vrednosti RGB so določene kot celo število od 0 do 255. Na primer, rgb(0,0,255) je prikazano kot modro, ker je modri parameter nastavljen na najvišjo vrednost (255), drugi pa na 0.

Nekatere aplikacije (predvsem spletni brskalniki) podpirajo odstotno snemanje vrednosti RGB (od 0% do 100%).

1. h1 (barva: rgb(255, 0, 0); ) /* rdeča */
2. h2 (barva: rgb(0, 255, 0); ) /* zelena */
3. h3 (barva: rgb(0, 0, 255); ) /* modra */
4. h4 ( barva: rgb(0%, 0%, 100%); ) /* ista modra, vnos v odstotkih */

Barvne vrednosti RGB so podprte v vseh večjih brskalnikih.

RGBA

Nedavno so se sodobni brskalniki naučili delati z barvnim modelom RGBA - razširitvijo RGB s podporo za alfa kanal, ki določa motnost predmeta.

Vrednost barve RGBA je navedena kot: rgba(rdeča, zelena, modra, alfa). Parameter alfa je število v razponu od 0,0 (popolnoma prozorno) do 1,0 (popolnoma neprozorno).

1. h1 (barva: rgb(0, 0, 255); ) /* modra v navadnem RGB */
2. h2 ( barva: rgba(0, 0, 255, 1); ) /* ista modra v RGBA, ker motnost: 100 % */
3. h3 (barva: rgba(0, 0, 255, 0,5); ) /* motnost: 50 % */
4. h4 (barva: rgba(0, 0, 255, .155); ) /* motnost: 15,5 % */
5. h5 (barva: rgba(0, 0, 255, 0); ) /* popolnoma prozorno */

RGBA je podprt v IE9+, Firefox 3+, Chrome, Safari in Opera 10+.

HSL

Barvni model HSL je predstavitev modela RGB v cilindričnem koordinatnem sistemu. HSL predstavlja barve na bolj intuitiven in človeku berljiv način kot običajni RGB. Model se pogosto uporablja v grafičnih aplikacijah, barvnih paletah in analizi slik.

HSL pomeni Hue (barva/odtenek), Saturation (nasičenost), Lightness/Luminance (svetlost/lahkota/svetlost, ne sme se zamenjevati s svetlostjo).

Odtenek določa položaj barve na barvnem kolesu (od 0 do 360). Nasičenost je odstotna vrednost nasičenosti (od 0 % do 100 %). Svetlost je odstotek lahkotnosti (od 0% do 100%).

1. h1 (barva: hsl(120, 100%, 50%); ) /* zelena */
2. h2 ( barva: hsl(120, 100%, 75%); ) /* svetlo zelena */
3. h3 ( barva: hsl(120, 100%, 25%); ) /* temno zelena */
4. h4 (barva: hsl(120, 60%, 70%); ) /* pastelno zelena */

HSL je podprt v IE9+, Firefox, Chrome, Safari in Opera 10+.

HSLA

Podobno kot RGB/RGBA ima HSL način HSLA, ki podpira kanal alfa za označevanje motnosti predmeta.

Barvna vrednost HSLA je podana kot: hsla(hue, saturation, lightness, alpha). Parameter alfa je število v razponu od 0,0 (popolnoma prozorno) do 1,0 (popolnoma neprozorno).

1. h1 (barva: hsl(120, 100%, 50%); ) /* zelena v običajnem HSL */
2. h2 (barva: hsla(120, 100%, 50%, 1); ) /* enaka zelena v HSLA, ker je motnost: 100 % */
3. h3 (barva: hsla(120, 100%, 50%, 0,5); ) /* motnost: 50% */
4. h4 (barva: hsla(120, 100%, 50%, .155); ) /* motnost: 15,5 % */
5. h5 (barva: hsla(120, 100%, 50%, 0); ) /* popolnoma prozorno */

CMYK

Barvni model CMYK pogosto povezujemo z barvnim tiskom in tiskom. CMYK (za razliko od RGB) je subtraktivni model, kar pomeni, da so višje vrednosti povezane s temnejšimi barvami.

Barve so določene z razmerjem cian (Cyan), škrlatne (Magenta), rumene (Yellow), z dodatkom črne (Key/blacK).

Vsaka od številk, ki določajo barvo v CMYK, predstavlja odstotek črnila določene barve, ki sestavlja barvno kombinacijo, ali natančneje, velikost zaslonske pike, ki je na fototipskem stroju natisnjena na film te barve (oz. neposredno na tiskarski plošči v primeru CTP).

Na primer, da bi dobili barvo PANTONE 7526, bi zmešali 9 delov cian, 83 delov magenta, 100 delov rumene in 46 delov črne. To lahko označimo na naslednji način: (9,83,100,46). Včasih se uporabljajo naslednje oznake: C9M83Y100K46 ali (9%, 83%, 100%, 46%) ali (0,09/0,83/1,0/0,46).

HSB/HSV

HSB (znan tudi kot HSV) je podoben HSL, vendar sta dva različna barvna modela. Oba temeljita na cilindrični geometriji, vendar HSB/HSV temelji na modelu "hexcone", medtem ko HSL temelji na modelu "bi-hexcone". Umetniki pogosto raje uporabljajo ta model, splošno sprejeto je, da je naprava HSB/HSV bližje naravnemu zaznavanju barv. Zlasti barvni model HSB se uporablja v programu Adobe Photoshop.

HSB/HSV pomeni Hue (barva/odtenek), Saturation (nasičenost), Brightness/Value (svetlost/vrednost).

Odtenek določa položaj barve na barvnem kolesu (od 0 do 360). Nasičenost je odstotna vrednost nasičenosti (od 0 % do 100 %). Svetlost je odstotek svetlosti (od 0 % do 100 %).

XYZ

Barvni model XYZ (CIE 1931 XYZ) je povsem matematični prostor. Za razliko od RGB, CMYK in drugih modelov so v XYZ glavne komponente "namišljene", kar pomeni, da X, Y in Z ne morete povezati z nobenim naborom barv za mešanje. XYZ je glavni model za skoraj vse druge barvne modele, ki se uporabljajo na tehničnih področjih.

LAB

Barvni model LAB (CIELAB, »CIE 1976 L*a*b*«) je izračunan iz prostora CIE XYZ. Cilj načrtovanja Laba je bil ustvariti barvni prostor, v katerem bi bile barvne spremembe bolj linearne glede na človeško zaznavo (v primerjavi z XYZ), torej tako, da bi enaka sprememba barvnih koordinatnih vrednosti v različnih regijah barvnega prostora proizvajajo enak občutek spremembe barve.

Barvni modeli HSV in HLS. Upoštevani modeli so osredotočeni na delo z opremo za prenos barv in so za nekatere ljudi neprijetni. Zato se modeli HSV, HLS zanašajo na intuitivne koncepte nasičenosti in odtenka svetlosti.

V barvnem prostoru modeliHSV(Hue, Saturation, Value), včasih imenovan HSB (Hue, Saturation, Brightness), uporablja cilindrični koordinatni sistem, nabor veljavnih barv pa je šesterokotni stožec, postavljen na vrhu.

Osnova stožca predstavlja svetle barve in vžigalice V= 1. Vendar osnovne barve V= 1 nimajo enake zaznane intenzivnosti. Ton ( H), merjeno s kotom, izmerjenim okoli navpične osi O.V.. V tem primeru rdeča barva ustreza kotu 0°, zelena barva ustreza kotu 120° itd. Barve, ki se dopolnjujejo z belo, so nasproti druga drugi, to pomeni, da se njihovi toni razlikujejo za 180°. Magnituda S spreminja od 0 na osi O.V. do 1 na ploskvah stožca.

Stožec ima enoto višine ( V= 1) in osnova, ki se nahaja v izhodišču. Na dnu stožca velikost H in S nima smisla. Bela barva ustreza paru S = 1, V= 1. Os O.V. (S= 0) ustreza akromatskim barvam (sivi toni).

Postopek dodajanja bele dani barvi lahko razumemo kot zmanjšanje nasičenosti S, postopek dodajanja črne pa je kot zmanjšanje svetlosti V. Osnova šesterokotnega stožca ustreza RGB projekciji kocke vzdolž njene glavne diagonale.

riž. 1.8. Barvni prostor modela HSV

Drug primer sistema, zgrajenega na intuitivnih konceptih odtenka, nasičenosti in svetlosti, je sistem HLS ( Odtenek , Lahkotnost , Nasičenost ). Tu je nabor vseh barv predstavljen z dvema šesterokotnima stožcema, postavljenima drug na drugega (baza na bazo).

Model HLS HLS (Hue, Lightness, Saturation - barvni ton, osvetlitev, nasičenost) - človeku usmerjen model, ki omogoča eksplicitno nastavitev zahtevanega odtenka barve / Ta model tvori podprostor, ki je dvojni stožec, v katerem črna barva je določena z vrhom spodnjega stožca in ustreza vrednosti L = 0, bela barva največje intenzivnosti je določena z vrhom zgornjega stožca in ustreza vrednosti L = 1. Najbolj intenzivni barvni toni ustrezajo osnova stožcev z L = 0,5, kar ni povsem priročno. Barvni ton H, podobno kot pri sistemu HSV, nastavimo s kotom zasuka. Nasičenost S se spreminja od 0 do 1 in je določena z razdaljo od navpične osi L do stranske površine stožca. Tisti. najbolj nasičene barve se nahajajo pri L=0,5, S=1. Na splošno si lahko mislimo, da je sistem HLS izpeljan iz HSV s "potegom" bele točke V=1, S=0 navzgor, da se oblikuje zgornji stožec.

H- ton

S- nasičenost

L- lahkotnost (osvetljenost)

Nekateri grafični urejevalniki, na primer Macromedia FreeHand, uporabljajo model HLS. V modelu HLS se za razliko od HSB namesto svetlosti uporablja parameter L-osvetljenosti. Če zmanjšate osvetlitev, se barva približa črni, če jo povečate, pa se barva približa beli. Čisto spektralno barvo dobimo pri 50% osvetlitvi.

Modela HSB in HLS nista osredotočena na nobeno tehnično napravo za reprodukcijo barv, zato ju tudi imenujemo neodvisen od strojne opreme.

riž. 5: barvni model HLS

Lahkotnost (lahkotnost)- ena glavnih značilnosti barve skupaj z nasičenostjo in tonom. To je subjektivna svetlost območja slike, povezana s subjektivno svetlostjo površine, ki jo oseba zazna kot belo.

Lahkotnost

Subjektivna svetlost območja

Subjektivna svetlost bele barve

Pomembno je opozoriti na relativnost percepcije. Če pogledate list papirja s sliko na papirju pod svetilko in na močni sončni svetlobi, bo količina svetlobe, ki se odbije od območja slike (svetlost), drugačna, vendar glede na najsvetlejše območje površine - nepotisnjeno belo papir - zaznavna lahkotnost bo enaka.

ton - ena od treh glavnih značilnosti barve, skupaj z nasičenostjo in lahkotnostjo. Ton je določen z naravo porazdelitve sevanja v spektru vidne svetlobe in predvsem s položajem vrha sevanja, ne pa z njegovo intenzivnostjo in naravo porazdelitve sevanja v drugih območjih spektra. . Ton je tisti, ki določa ime barve, na primer "rdeča", "modra", "zelena".

nnasičenost - to je intenzivnost določenega tona, to je stopnja vizualne razlike med kromatično barvo in akromatično (sivo) barvo enake svetlosti. Nasičeno barvo lahko imenujemo bogata, globoka, manj nasičeno barvo lahko imenujemo utišana, blizu sive. Popolnoma nenasičena barva bo odtenek sive. Nasičenost je ena od treh koordinat v barvnih prostorih HSL in HSV.

Barvni modeli HSB in HLS

Mnogi umetniki uporabljajo barvni model HSB. To ni strog matematični model, vendar je zelo priročen za izbiro odtenkov in barv. Ta model temelji na modelu RGB, vendar ima drugačen koordinatni sistem. Vse barve v modelu H.S.B. definiran z njenim odtenkom (sama barva), nasičenostjo (to je odstotek belega črnila, dodanega barvi) in svetilnostjo (odstotek dodanega črnega črnila). Ta model je dobil ime po prvih črkah angleških besed H ue- ton, S aturacija- nasičenost in B pravilnost- svetlost. To je trikanalni model (slika 3.).

Vsi odtenki so razporejeni v krogu, vsak pa ima svojo stopnjo, tj. skupaj je na voljo 360 možnosti (rdeča - 0, rumena - 60, zelena - 120 stopinj itd.). Natančnejša grafična interpretacija tega modela bi bila stožec. Ta barvni model je veliko slabši od prej obravnavanega RGB, saj vam omogoča delo s samo 3 milijoni barv.

Model HSB se bolje ujema s konceptom barve, ki ga uporabljajo slikarji in profesionalni umetniki, kot RGB in CMYK. Dejansko imajo običajno več osnovnih barv, vse druge pa dobimo tako, da jim dodamo belo in črno. Tako so zahtevane barve nekaj modifikacije osnovnih: posvetljene ali zatemnjene. Čeprav umetniki mešajo barve, to presega okvir modela HSB

Nasičenost označuje čistost barve. Ničelna nasičenost ustreza sivi barvi, največja nasičenost pa najsvetlejši različici te barve. Predvidevamo lahko, da je sprememba nasičenosti posledica dodatka bele barve. To pomeni, da zmanjšanje nasičenosti ustreza dodajanju bele barve.

Svetlost razumemo kot stopnjo osvetljenosti. Pri ničelni svetlosti barva postane črna. Največja svetlost in največja nasičenost ustvarita najbolj ekspresivno različico določene barve. Svetlost se lahko spremeni tudi z dodajanjem črne barve. Več kot je dodane črne barve, nižja je svetlost.

Grafično lahko model HSB predstavimo kot obroč, vzdolž katerega se nahajajo odtenki barv. Na zunanjem robu kroga so čiste spektralne barve ali barvni toni (parameter H v kotnih stopinjah). Bližje kot je barva sredini kroga, manjša je njena nasičenost, bolj zbledela in pastelna je (parameter S v odstotkih). Svetlost (osvetljenost) je prikazana na ravnilu pravokotno na ravnino barvnega kolesa (parameter B v odstotkih). Barve na zunanjem krogu imajo največjo svetlost.

riž. 3. Grafični prikaz modela H.S.B.

Nekateri grafični urejevalniki, kot je Macromedia FreeHand, uporabljajo modelH.L.S.(Hue, Lightness, Saturation), ki je podoben HSB. V modelu HLS se za razliko od HSB parameter uporablja namesto svetlosti L-osvetljenost ( L pokončnost ). Če zmanjšate osvetlitev, se barva približa črni, če jo povečate, pa se barva približa beli. Čisto spektralno barvo dobimo pri 50% osvetlitvi.

Koncepti svetlosti L in modela Lab in HSB nista enaka . Tako kot pri RGB mešanje barv z lestvice a in b povzroči svetlejše barve. Svetlost dobljene barve lahko zmanjšate s parametrom svetlosti L.

Modela HSB in HLS nista usmerjena v nobeno tehnično barvno reprodukcijo, zato ju imenujemo tudi strojno neodvisna.

Model HSB temelji na treh parametrih: H - barvni odtenek ali ton (Hue), S - nasičenost (Saturation) in B - svetlost (Brightness). Model HSB se bolje ujema s konceptom barv, ki ga uporabljajo profesionalni umetniki, kot RGB in CMYK. Običajno imajo več osnovnih barv, vse ostale pa dobimo tako, da jim dodamo belo in črno. Tako so zahtevane barve nekaj modifikacije osnovnih: posvetlitev ali potemnitev. Čeprav umetniki mešajo različne barve, to presega obseg modela HSB.

Nasičenost označuje čistost barve. Ničelna nasičenost ustreza sivi, največja nasičenost pa najsvetlejša različica te barve. Predvidevamo lahko, da je sprememba nasičenosti posledica dodatka bele barve. To pomeni, da zmanjšanje nasičenosti ustreza dodajanju bele barve.

Svetlost razumemo kot stopnjo osvetlitve. Pri ničelni svetlosti barva postane črna. Največja svetlost in največja nasičenost ustvarita najbolj ekspresivno različico določene barve. Svetlost se lahko spremeni tudi z dodajanjem črne barve. Več kot je dodane črne barve, nižja je svetlost.

Grafično lahko model HSB predstavimo kot obroč, okoli oboda katerega se nahajajo odtenki barv (slika 6). Na zunanjem robu kroga so čiste spektralne barve ali odtenki (parameter H se meri v kotnih stopinjah, od 0 do 360). Bližje kot je barva sredini kroga, manjša je njena nasičenost, bolj zbledela in pastelna je (parameter S se meri v odstotkih). Svetlost (osvetljenost) je prikazana na ravnilu pravokotno na ravnino barvnega kolesa (parameter B se meri v odstotkih). Vse barve na zunanjem krogu imajo največjo svetlost.

riž. 6. Grafični prikaz modela HSB

Barvni modeli HSV in HLS

Podani modeli ne pokrivajo celotnega obsega vidne barve, saj je njihov barvni razpon le trikotnik na CIE grafu, katerega oglišča ustrezajo osnovnim barvam. So strojno usmerjeni, tj. ustrezajo tehnični izvedbi barv v grafičnih izhodnih napravah. Toda psihofiziološko zaznavanje svetlobe ni odvisno od intenzivnosti treh osnovnih barv, temveč odtenek, nasičenost in svetlost. Odtenek vam omogoča razlikovanje barv, nasičenost določa stopnjo "razredčenja" čistega tona z belo, svetlost pa je intenzivnost svetlobe kot celote. Zato so za izbor odtenkov, ki ustreza naši percepciji, med parametri tudi modeli, ki vključujejo Hue. Ta parameter se običajno meri s kotom, izmerjenim okoli navpične osi. V tem primeru rdeča barva ustreza kotu 0, zelena - 120, modra - 240, komplementarne barve pa se nahajajo nasproti druge, tj. kot med njima je 180. Barve CMY se nahajajo na sredini med sestavnimi komponentami RGB. Obstajata dva modela, ki uporabljata to možnost.

Model HSV (odtenek, nasičenost, vrednost ali ton, nasičenost, količina svetlobe) je lahko predstavljen kot svetla heksagonalna piramida (slika 2.10), vzdolž katere osi je narisana vrednost V in razdalja od osi na stransko ploskev v vodoravnem odseku ustreza parametru S (razpon spremembe teh vrednosti se šteje za interval od nič do ena). Vrednost S je enaka ena, če točka leži na stranski ploskvi piramide. Šesterokotnik, ki leži na dnu piramide, je projekcija barvne kocke v smeri njene glavne diagonale.

Pretvorba barvnega prostora HSV V RGB se izvaja neposredno z uporabo geometrijskih odnosov med šesterokotno piramido in kocko.

Barvni model HLS (Hue, Lightness, Saturation) je razširitev modela HSV. Tukaj je barvni prostor že predstavljen v obliki dvojne piramide (slika 2.11), v kateri je L (svetlost) narisan vzdolž navpične osi, preostala dva parametra pa sta nastavljena na enak način kot v prejšnjem modelu. V literaturi se te piramide včasih imenujejo šesterokotni stožec.

Sliki 2.12 in 2.13 prikazujeta blokovni diagram za pretvorbo modelov HSV in HLS v model RGB. Algoritmi inverzne transformacije so bralcu na voljo kot vaja.

Prvi algoritem uporablja funkcijo Ent, ki pomeni cel del števila. Poleg tega se za vektorje uporablja operator dodelitve. Konstanta ndf(okrajšava za "ni definirano" ( nedoločeno)) se uporablja pri vnosu algoritma, da se ugotovi, ali je podana vrednost spremenljivke H. Na primer, po dogovoru ndf je lahko neka negativna vrednost, saj je ton vedno pozitivna vrednost. Drugi algoritem uporablja pomožno funkcijo Vrednost(pomen) (H, M1, M2) za izračun vrednosti komponente R, G ali B, odvisno od situacije.

riž. 2.12. Pretvorite model HSV v RGB

Algoritemkonverzije:

Prenos H na dano območje:

Medtem ko je H<0 H=H+360

Medtem ko je H>360 H=H-360

Določanje koordinat

Če H<60 то Value=M1+(M2-M1)*H/60

Če 60<=H<180 то Value=M2

Če 180<=H<240 то Value=M1+(M2-M1)*(240-H)/60

Če 240<=H то Value=M1

riž. 2.13. Pretvorite model HLS v RGB

Barvni model HSV

Zgoraj obravnavani barvni modeli tako ali drugače uporabljajo mešanico nekaterih osnovnih barv. Zdaj pa si poglejmo barvni model, ki ga lahko uvrstimo med drugačne, alternativne vrste.

IN
Barva modela HSV (slika 5) je opisana z naslednjimi parametri: odtenek H (Hue), nasičenost S (Saturation), svetlost, svetlost V (Value). Vrednost H se meri v stopinjah od 0 do 360, ker so tukaj barve mavrice razporejene v krogu v naslednjem vrstnem redu: rdeča, oranžna, rumena, zelena, modra, indigo, vijolična. Vrednosti S in V so v območju (0…1).

Tukaj so primeri barvnega kodiranja za model HSV. Pri S=0 (t.j. na osi V) - sivi toni. V=0 ustreza črni barvi. Bela barva je kodirana kot S=0, V=1. Barve, ki se nahajajo v krogu ena nasproti druge, tj. ki se v H razlikujejo za 180 º, so dodatni. Nastavitev barve z uporabo parametrov HSV je precej pogosta v grafičnih sistemih in običajno prikazuje stožčasti pomik.

Barvni model HSV je primeren za uporabo v tistih grafičnih urejevalnikih, ki niso osredotočeni na obdelavo že pripravljenih slik, temveč na njihovo ustvarjanje z lastnimi rokami. Obstajajo programi, ki omogočajo simulacijo različnih umetniških orodij (čopiči, peresa, flomastri, svinčniki), barvnih materialov (akvarel, gvaš, olje, tuš, oglje, pastel) in materialov za platno (platno, karton, rižev papir, itd.). Ko ustvarjate lastno umetniško delo, je priročno delati v modelu HSV, in ko končate, ga lahko pretvorite v model RGB ali CMYK, odvisno od tega, ali ga boste uporabili kot zaslonsko ali tiskano ilustracijo.

Obstajajo tudi drugi barvni modeli, zgrajeni podobno kot HSV, kot so modeli HLS (Hue, Lighting, Saturation), HSB pa prav tako uporablja barvni stožec. Tudi model HSB ima tri komponente: barvni odtenek (Hue), barvno nasičenost (Saturation) in barvno svetlost (Brightness). Z njihovo prilagoditvijo lahko dobite toliko poljubnih barv kot pri delu z drugimi modeli.

Ostali barvni modeli

D
Da bi rešili problem negativnih koeficientov, značilnih za model RGB, je leta 1931 Mednarodna komisija za osvetlitev (CIE) sprejela kolorimetrični sistem XYZ, v katerem so bile tri barve vzete tudi kot glavne, vendar so pogojne in nerealne.

Barvni model CIE L * a * b *. Vsi zgoraj navedeni modeli opisujejo barvo v treh parametrih in v precej širokem razponu. Zdaj pa razmislimo o barvnem modelu, v katerem je barva določena z eno samo številko, vendar za omejen obseg barv (odtenkov).

V praksi se pogosto uporabljajo črno-bele (sive) poltonske slike. Sive barve v modelu RGB opisujejo enake vrednosti komponent, tj. r i = g i = b i . Tako za sive slike ni treba uporabljati trojčkov števil - ena številka je dovolj. To vam omogoča poenostavitev barvnega modela. Vsaka gradacija je določena s svetlostjo Y. Vrednost Y=0 ustreza črni barvi, največja vrednost Y ustreza beli barvi.

Če želite barvne slike, predstavljene v sistemu RGB, pretvoriti v sivine, uporabite razmerje

Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B,

kjer koeficienti za R, G in B upoštevajo različno občutljivost vida na ustrezne barve, poleg tega pa je njihova vsota enaka ena. Očitno inverzna transformacija R =Y, G =Y, B =Y ne bo dala nobenih drugih barv razen sivin.

Še en primer uporabe različnih barvnih modelov. Pri snemanju barvnih fotografij v grafično datoteko v formatu JPEG se uporablja stiskanje količin rastrskih slikovnih informacij, pretvorba iz modela RGB v model (Y, Cb, Cr). Pri branju datotek JPEG se pretvorba obrne v RGB.

Raznolikost modelov je posledica različnih področij njihove uporabe. Vsak barvni model je bil zasnovan za učinkovito izvajanje določenih operacij: zajem slike, upodabljanje zaslona, ​​tiskanje na papir, obdelava slik, shranjevanje datotek, kolorimetrični izračuni in meritve. Pretvorba iz enega modela v drugega lahko povzroči popačene barve na sliki.

Barvni profili

Zgoraj opisane teorije zaznavanja in reprodukcije barv se v praksi uporabljajo z resnimi spremembami. Mednarodni barvni konzorcij (ICC), ustanovljen leta 1993, je razvil in standardiziral sisteme za upravljanje barv (Color Management System (CMS). Takšni sistemi so zasnovani tako, da zagotavljajo barvno doslednost na vseh stopnjah delovanja za katero koli napravo, ob upoštevanju značilnosti določenih naprav pri reprodukciji barve.

V resnici ni naprav z barvnim razponom, ki bi se popolnoma ujemal z RGB, CMYK, CIE in drugimi modeli. Zato so bile razvite, da bi zmogljivosti naprav spravili na nek skupni imenovalec barvni profili.

Barvni profil – sredstvo za opis parametrov barvne reprodukcije.

V računalniški grafiki se vse delo začne v prostoru RGB, ker monitor fizično oddaja te barve. Na pobudo Microsofta in Hewlett Packarda je bil sprejet standardni model sRGB, ki ustreza barvi
Pokritost monitorja je povprečne kakovosti. V tem barvnem prostoru je treba grafiko reproducirati brez težav
na večini računalnikov. Toda ta model je zelo poenostavljen in njegova barvna lestvica je bistveno ožja kot pri visokokakovostnih monitorjih.

Trenutno so barvni profili, ustvarjeni v skladu z zahtevami ICC, postali skoraj univerzalni standard. Glavna vsebina takega profila je sestavljena iz tabel (matrik) barvne korespondence za različne transformacije.

Najbolj običajen monitorski profil mora vsebovati vsaj matrike za pretvorbo CIE - RGB in tabelo za inverzno pretvorbo, parametre beline in gradacijske karakteristike (parameter Gama).

Glavna značilnost ICC profila tiskalne naprave je potreba po upoštevanju medsebojnega vpliva barv. Če na monitorju fosforne pike oddajajo skoraj neodvisno, potem se med tiskanjem črnila nalagajo na papir in druga na drugo. Zato profili tiskalnih naprav vsebujejo ogromne matrike za preračunavanje medsebojnih transformacij prostorov XYZ in Lab ter matematične modele različnih možnosti za tovrstne transformacije.

Predavanje5

Barvno kodiranje. Paleta

Barvno kodiranje

Da bi računalnik lahko delal z barvnimi slikami, je potrebno barve predstaviti v obliki številk - barvno kodiranje. Metoda kodiranja je odvisna od barvnega modela in formata numeričnih podatkov v računalniku.

Za model RGB je vsaka komponenta lahko predstavljena s številkami, omejenimi na določen obseg, na primer z ulomki od nič do ena ali celimi števili od nič do neke največje vrednosti. Najpogostejša shema barvne predstavitve za video naprave je tako imenovana RGB predstavitev, v kateri je katera koli barva predstavljena kot vsota treh osnovnih barv - rdeče, zelene, modre - z danimi intenzivnostmi. Celoten možni barvni prostor je enotna kocka, vsaka barva pa je definirana s trojko števil (r, g, b) – (rdeča, zelena, modra). Na primer, rumena je podana kot (1, 1, 0), škrlatna pa kot (1, 0, 1), bela ustreza nizu (1, 1, 1), črna pa ustreza (0, 0, 0).

Običajno je za shranjevanje vsake barvne komponente dodeljeno fiksno število. n pomnilniški bit. Zato se šteje, da sprejemljivo območje vrednosti za barvne komponente ni , ampak .

Skoraj vsak video adapter je sposoben prikazati znatno večje število barv od tistega, ki ga določa velikost video pomnilnika, dodeljenega eni slikovni piki. Za uporabo te funkcije je uveden koncept palete.

Paleta – niz, v katerem je vsaka možna vrednost pikslov povezana z barvno vrednostjo (r, g, b). Velikost palete in njena organizacija sta odvisni od vrste uporabljenega video adapterja.

Najenostavnejša je organizacija palete na
Npr.- adapter. Vsaki od 16 možnih logičnih barv (vrednosti slikovnih pik) je dodeljenih 6 bitov, 2 bita za vsako barvno komponento. V tem primeru je barva v paleti podana z bajtom v obliki 00rgbRGB, kjer lahko r,g,b,R,G,B sprejme vrednost 0 ali 1. Tako lahko za vsako od 16 logičnih barv lahko nastavi katero koli od 64 možnih fizičnih barv.

16-barvna standardna paleta za video načineNpr., VGA. Implementacija palete za 16-barvne načine adapterjev VGA je veliko bolj zapletena. Video adapter poleg podpore EGA adapterski paleti dodatno vsebuje 256 posebnih DAC registrov, kjer je za vsako barvo shranjena njena 18-bitna predstavitev (6 bitov za vsako komponento). V tem primeru se vrednost od 0 do 63 primerja, tako kot prej, z izvirno logično barvno številko z uporabo 6-bitnih registrov palete EGA, vendar ne gre več za RGB razgradnjo barve, temveč za številko DAC. register, ki vsebuje fizično barvo.

256-barva zaVGA. Za 256-VGA se vrednost pikslov neposredno uporablja za indeksiranje matrike registrov DAC.

Trenutno je precej pogost format True Color, v katerem je vsaka komponenta predstavljena kot bajt, kar daje 256 gradacij svetlosti za vsako komponento: R=0...255, G=0...255, B=0. ..255. Število barv je 256x256x256=16,7 milijona (2 24).

Ta metoda kodiranja se lahko imenuje komponento. V računalniku so slikovne kode True Color predstavljene kot trojčki bajtov ali zapakirane v dolgo celo število (štiri bajte) - 32 bitov (kot na primer v Windows API):

C = 00000000 bbbbbbbb gggggggg rrrrrrrr.

Indeksne palete

Pri delu s slikami v računalniških grafičnih sistemih morate pogosto sklepati kompromis med kakovostjo slike (potrebujete čim več barv) in viri, potrebnimi za shranjevanje in reprodukcijo slike, izračunano na primer v pomnilniški zmogljivosti (potrebujete da zmanjšate število bajtov na slikovno piko). Poleg tega lahko dana slika sama uporablja le omejeno število barv. Na primer, za risanje sta lahko dovolj dve barvi, za človeški obraz so pomembni odtenki rožnate, rumene, vijolične, rdeče, zelene, za nebo pa odtenki modre in sive. V teh primerih je uporaba polnega barvnega barvnega kodiranja odveč.

Pri omejevanju števila barv uporabite paleto, ki ponuja nabor barv, ki so pomembne za dano sliko. Paleto si lahko predstavljamo kot tabelo barv. Paleta vzpostavi razmerje med barvno kodo in njenimi komponentami v izbranem barvnem modelu.

Računalniški video sistemi običajno omogočajo programerju, da nastavi svojo barvno paleto. Vsak barvni odtenek je predstavljen z eno samo številko, ta številka pa ne izraža barve piksla, temveč barvni indeks (njeno število). Sama barva se išče po tej številki v spremljajoči barvni paleti, priloženi datoteki. Te barvne palete imenujemo indeksne palete.

Indeksna paleta je podatkovna tabela, ki shranjuje informacije o tem, s kakšno kodo je določena barva kodirana. Ta tabela je ustvarjena in shranjena skupaj z grafično datoteko.

Različne slike imajo lahko različne barvne palete. Na primer, na eni sliki je lahko zelena barva kodirana pri indeksu 64, medtem ko je na drugi ta indeks lahko dodeljen roza barvi. Če reproducirate sliko s "tujo" barvno paleto, se lahko zeleno drevo na zaslonu izkaže za rožnato.

Fiksna paleta

V primerih, ko je barva slike kodirana v dveh bajtih (način High Color), je na zaslonu mogoče prikazati 65 tisoč barv. Seveda to niso vse možne barve, ampak le en 256. del celotnega neprekinjenega spektra barv, ki so na voljo v načinu True Color. V taki sliki vsaka dvobajtna koda izraža tudi neko barvo iz splošnega spektra. Toda v tem primeru je nemogoče datoteki pripeti indeksno paleto, ki bi zabeležila, katera koda ustreza kateri barvi, saj bi ta tabela imela 65 tisoč vnosov in bi bila njena velikost na stotisoče bajtov. Datoteki, ki je morda večja od same datoteke, ni smiselno priložiti tabele. V tem primeru uporabite koncept fiksna paleta. Ni je treba vključiti v datoteko, saj v kateri koli grafični datoteki, ki ima 16-bitno barvno kodiranje, ista koda vedno izraža isto barvo.

Varna paleta

Izraz varna paleta uporablja v spletni grafiki. Ker je hitrost prenosa podatkov na internetu še vedno nezaželena, se za oblikovanje spletnih strani ne uporablja grafika z barvnim kodiranjem, višjim od 8 bitov.

V tem primeru nastane težava zaradi dejstva, da ustvarjalec spletne strani nima niti najmanjšega pojma o tem, na kakšnem modelu računalnika in v kakšnih programih bo njegovo delo vidno. Ni prepričan, ali bo njegovo "zeleno drevo" na zaslonih uporabnikov postalo rdeče ali oranžno.

V zvezi s tem je bila sprejeta naslednja odločitev. Vsi najbolj priljubljeni programi za pregledovanje spletnih strani (brskalniki) so vnaprej nastavljeni za določeno fiksna paleta. Če razvijalec spletne strani uporablja samo ta paleta, potem je lahko prepričan, da bodo uporabniki po vsem svetu risbo videli pravilno. Ta paleta nima 256 barv, kot bi morda pričakovali, ampak samo 216. To je posledica dejstva, da vsi računalniki, povezani v internet, ne zmorejo reproducirati 256 barv.

Takšna paleta, ki strogo določa indekse za kodiranje 216 barv, se imenuje varna paleta.

Predavanje6

Vizualizacija slik. Osnovno
koncepti

Dve najbolj znani metodi vizualizacije sta rastrska in vektorska. Prvi se uporablja v grafičnih napravah, kot so zaslon, TV, tiskalnik, drugi - v vektorskih zaslonih, risalnikih.

Optimalno je, če metoda opisovanja grafične slike ustreza metodi vizualizacije. V nasprotnem primeru je potrebno pretvorba: Pri izpisu rastrske slike na vektorski napravi uporabite vektorizacija; pri izpisu vektorske slike na rastrski napravi – rastrizacija(rasterizacija).

Rastrska vizualizacija temelji na predstavitvi slike na zaslonu ali papirju kot zbirke posameznih pik ali slikovnih pik. Vse te slikovne pike skupaj tvorijo raster.

Vektorska vizualizacija temelji na oblikovanju slike na zaslonu ali papirju z risanjem črt (ali vektorjev). Nabor vrst linij (grafičnih primitivov), ki se uporabljajo kot osnova za vektorsko vizualizacijo, je odvisen od posamezne naprave. Tipično zaporedje dejanj za risalnik ali vektorski zaslon je naslednje: premaknite pero na začetno točko (pri zaslonu odklonite elektronski žarek); premaknite pero na končno točko; dvignite pero (zmanjšajte svetlost žarka).

Kakovost vektorske vizualizacije za vektorske naprave je določena z natančnostjo izpisa in naborom osnovnih grafičnih primitivov - črt, lokov, krogov, elips in drugih.

Trenutno je najpogostejša metoda rastrske vizualizacije zaradi prevlade rastrskih zaslonov in tiskalnikov. Glavna pomanjkljivost rastrskih naprav je diskretnost slike. Slabosti vektorskih naprav so težave s trdno zapolnitvijo oblik, manjše število barv v primerjavi z rastrskimi napravami in manjša hitrost izrisa.

Raster je matrika celic (pikslov). Vsak piksel ima lahko svojo barvo. Zbirka slikovnih pik različnih barv tvori sliko.

Glede na lokacijo slikovnih pik v prostoru ločimo kvadratne, pravokotne, šesterokotne ali druge vrste rastra.

Za opis lokacije slikovnih pik se uporabljajo različni koordinatni sistemi. Vsem takim sistemom je skupno to, da koordinate slikovnih pik tvorijo diskretno serijo vrednosti (ne nujno celih števil). V računalniških grafičnih sistemih je najbolj razširjen sistem
cele koordinate – številke slikovnih pik z (0, 0) zgoraj levo
kotiček.

Osnovne geometrijske značilnosti rastra

Raster ločljivost označuje razdaljo med sosednjimi piksli. Ločljivost rastra se meri s številom slikovnih pik na enoto dolžine; merska enota je običajno ppi (pixel per inch) – število slikovnih pik na palec (1 palec ≈ 2,54 cm).

Velikost rastra določeno s številom vodoravnih in navpičnih slikovnih pik. Za računalniške grafične sisteme je najprimernejši raster z enakimi vodoravnimi in navpičnimi velikostmi: ppiX = ppiY. V nasprotnem primeru lahko pride do težav pri izpisu slik. Na primer, če je raster pravokoten (kot pri starejših monitorjih EGA), se lahko krog na zaslonu prikaže kot elipsa.

Raster oblika slikovnih pik določajo značilnosti grafične izhodne naprave in so lahko pravokotni, kvadratni (zaslon) ali okrogli (tiskalniki).

Število barv (barvna globina)– ena najpomembnejših lastnosti rastra. Glede na število barv ločimo naslednje vrste slik:

● dvobarvni (binarni) – 1 bit na piksel (najpogosteje so to črno-bele slike);

● polton. Uporabljajo gradacije sive ali kakšne druge barve, na primer 256 gradacij - 1 bajt na piksel;

● barvne slike. Uporabite 2 bita na slikovno piko in več.

Barvna globina 16 bitov na slikovno piko (65.536 barv) ustreza paleti High Color; 24 bitov na slikovno piko (16–7 milijonov barv) – True Color. Sodobni računalniški grafični sistemi uporabljajo tudi večjo barvno globino – 32, 48 ali več bitov na piksel.

Metode za izboljšanje rastrskih slik: anti-aliasing
in drhtanje

Kot je navedeno zgoraj, je glavna pomanjkljivost rastrske vizualizacije učinek pikselizacije.

Oglejmo si nekaj obstoječih metod, ki vam omogočajo vizualno izboljšanje kakovosti rastrskih slik. Z enakimi vrednostmi tehničnih parametrov grafične izhodne naprave je mogoče ustvariti iluzijo povečanja ločljivosti ali števila barv. Vendar je treba upoštevati, da lahko pride do izboljšanja ene lastnosti na račun poslabšanja druge.

Anti-aliasing . V rastrskih sistemih z nizko ločljivostjo (manj kot 300 dpi) je težava s stopničastim učinkom (aliasing). Ta učinek je še posebej opazen na sliki nagnjenih linij - z velikim korakom rastrske mreže slikovne pike tvorijo tako rekoč stopnice stopnišča.

Oglejmo si to na primeru ravne črte. Rastrska slika predmeta je določena z algoritmom za slikanje slikovnih pik, ki ustrezajo območju slikanega predmeta. Različni algoritmi lahko ustvarijo različne rastrske slike istega predmeta.

Pogoj za pravilno slikanje je mogoče formulirati na naslednji način: če več kot polovica površine rastrske celice pade v konturo slikanega predmeta, potem je ustrezna slikovna pika pobarvana z barvo predmeta ( Z), sicer piksel ohrani barvo ozadja ( Z f).

Odpravljanje učinka korakov se v angleščini imenuje antialiasing. Če želite, da bo rastrska slika črte videti bolj gladka, lahko zamenjate barvo kotnih slikovnih pik "stopnic" z nekaj vmesnega odtenka med barvo predmeta in barvo ozadja.

IN

Izračunajmo barvo sorazmerno z delom površine rastrske celice, ki jo pokriva idealna kontura objekta. Če je območje celotne celice označeno kot S, in del območja, ki ga pokriva kontura, je S x, potem je želena barva:

Metode za glajenje rastrskih slik lahko razdelimo v dve skupini:

● algoritmi za generiranje zglajenih slik posameznih enostavnih objektov (linij, oblik);

● metode obdelave obstoječe slike.

Algoritmi digitalnega filtriranja se pogosto uporabljajo za glajenje rastrskih slik. Eden takih algoritmov je lokalno filtriranje. Izvaja se s ponderiranim seštevanjem svetlosti slikovnih pik, ki se nahajajo v določeni okolici trenutno obdelane slikovne pike. Lahko si predstavljate, da med obdelavo pravokotno okno drsi po rastru in zajema piksle, ki se uporabljajo za izračun barve neke trenutne piksle. Če je soseska simetrična, je trenutni piksel v središču okna.

Osnovno delovanje takega filtra je mogoče predstaviti kot naslednjo odvisnost:

Kje p– barvna vrednost trenutnega piksla; F– nova barvna vrednost slikovnih pik; K– normalizacijski koeficient; M– dvodimenzionalni niz koeficientov, ki določa lastnosti filtra (ta niz se imenuje maska).

Mere okna filtra: vodoravno jmax - jmin + 1, navpično imax - imin + 1. V praksi se največkrat uporablja filter z oknom 3x3, ki ga dobimo z imin, jmin = -1 in imax, jmax = +1.

Pri obdelavi celotnega rastra se ti izračuni izvajajo za vsako slikovno piko. Če se med obdelavo nove barvne vrednosti slikovnih pik zapišejo v prvotni raster in so vključene v izračune za naslednje slikovne pike, se takšno filtriranje imenuje rekurzivno. Pri nerekurzivnem filtriranju so v izračune vključene samo prejšnje barvne vrednosti slikovnih pik.

Pri izravnavanju barvnih slik lahko uporabite model RGB in filter za vsako komponento.

Lokalno digitalno filtriranje se uporablja ne samo za glajenje robov, ampak tudi pri drugih vrstah obdelave slik: ostrenje, poudarjanje robov itd.

Drhtanje. Sodobni rastrski zasloni lahko precej dobro prikažejo na milijone barv, pri napravah za rastrski tiskalnik pa je situacija drugačna. Tiskalne naprave imajo običajno visoko ločljivost, pogosto za red velikosti večjo od zaslonov, hkrati pa ne omogočajo reprodukcije niti stotih odtenkov sive, kaj šele milijonov barv. Odtenki barv (za barvne slike) ali gradacije poltonov (za črno-bele) so simulirani s kombiniranjem, mešanico pik. Boljša kot je tiskarska oprema, manjše so posamezne točke in razdalja med njimi.

Pri napravah za tiskanje na papir je še posebej pomemben problem kakovosti črnila. Pri tiskanju se za izdelavo barvnih slik običajno uporabljajo tri barvna črnila in eno črno, kar v mešanici daje osem barv (vključno s črnim črnilom in belim papirjem). Včasih obstajajo sistemi s šestimi in osmimi osnovnimi barvami, vendar je ta tehnologija tiskanja veliko bolj zapletena.

Če grafična naprava ne zmore poustvariti dovolj barv, se uporabi rastrizacija – ne glede na to, ali je naprava rastrska ali nerastrska. Te metode temeljijo na lastnosti človeškega vida – prostorski integraciji. Če so majhne pike različnih barv dovolj blizu, jih bomo zaznali kot eno piko z neko povprečno barvo. Če je na ravnini gosto nameščenih veliko majhnih večbarvnih pik, se ustvari vizualna iluzija barvanja ravnine z neko povprečno barvo.

Te metode se pogosto uporabljajo v grafičnih sistemih. Omogočajo povečanje števila barvnih odtenkov z zmanjšanjem prostorske ločljivosti rastrske slike. Takšne metode se imenujejo tresenje(iz angleščine
dithering - tresenje, redčenje).

Če v celici z dimenzijami n x n slikovnih pik sta uporabljeni dve barvi, potem lahko z uporabo takšne celice dobite n 2 +1 različni barvni odtenki. Možni sta dve omejujoči kombinaciji: vsi piksli celice imajo barvo C 1 - celotna celica ima barvo C1, vsi piksli celice imajo barvo C 2 - celotna celica ima barvo C 2. Vse druge kombinacije dajejo barve vmes med C 1 in C 2. To ustvari raster z ločljivostjo n krat manjši od prvotnega rastra, barvna globina pa se sorazmerno poveča n 2 .

Za označevanje slik, pridobljenih z ditheringom, se uporablja izraz rastrska lineatura. Lineatura se izračuna kot število črt (celic) na enoto dolžine in se običajno meri v enotah lpi (črte na palec).

Eden od načinov za ustvarjanje visokokakovostnih slik je difuzno mehčanje. Leži v tem, da so celice ustvarjene naključno (ali psevdonaključno), tako da tudi za delček rastra slikovnih pik s konstantno barvo ne nastanejo pravilne strukture in slika ni videti, kot da je ustvarjena iz celic.

računalnik grafika. Programska oprema računalnikgrafika 10 vrst računalnikgrafika 10 ...