Сообщение на тему цветовые модели xyz

Обновлено: 02.07.2024

Типы цветовых моделей

Существует немало цветовых моделей, наиболее часто используемые можно разделить на три группы:

аппаратно-зависимые — цветовые модели данной группы описываю цвет применительно к конкретному, цветовоспроизводящему устройству (например монитору), — RGB, CMYK
аппаратно-независимые — эта группа цветовых моделей для того, чтобы дать однозначную информацию о цвете — XYZ, Lab
психологические — эти модели основываются на особенностях восприятия человека — HSB, HSV, HSL

Рассмотрим по отдельности некоторые, часто используемые, цветовые модели.

Цветовая модель RGB

Данная цветовая модель описывает цвет источника света (сюда можно отнести например экран монитора или телевизора). Из огромного множества цветов, в качестве основных (первичных) было выделено три цвета: красный (Bed), зеленый (Green), синий (Blue ). Первые буквы названий основных цветов образовали название цветовой модели RGB.

Когда смешиваются два основных цвета, получившийся цвет осветляется: красный и зеленый дают желтый, зеленый и синий дают голубой, из синего и красного получится пурпурный. Если смешать все три основных цвета, образуется белый. Такие цвета называются аддитивными.

Эту модель можно представить в виде трехмерной системы координат, где каждая отражает значение одного из основных цветов в диапазоне от нуля до максимума. Получился куб, внутри которого находятся все цвета, образующие цветовое пространство RGB.

Важные точки и линии модели RGB

Начало координат: в этой точке значения всех основных цветов равны нулю, излучение отсутствует, т. е. это — точка черного цвета.
В ближайшей к зрителю точке все составляющие имеют максимальное значение, это значит максимальное свечение — точка белого цвета.
На линии, соединяющей эти точки (по диагонали куба), расположены оттенки серого цвета: от черного к белому. Этот диапазон иначе называют серой шкалой (Grayscale).
Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Плюс этой модели состоит в том, что она описывает все 16 миллионов цветов, а минус в том, что при печати часть (самые яркие и насыщенные) этих цветов потеряется.

Так как RGB аппаратно-завиисмая модель, то одна и та же картинка на разных мониторах может отличаться по цвету, например потому что экраны этих мониторов сделаны по разным технологиям или мониторы по разному настроены.

Цветовая модель CMYK

Три основных цвета модели CMYK, называют полиграфической триадой. Печатая этими красками, происходит поглощение красной, зеленой и синей составляющих. В изображении CMYK каждый пиксель имеет значение процентного содержания триадных красок.

Когда смешиваем две субтрактивных краски, то результирующий цвет затемняется, а если смешать три, то должен получиться черный цвет. При нулевом значении всех красок получаем белый цвет. А когда значения всех составляющих равны — получаем серый цвет.

На деле получается, что если смешать три краски при максимальных значениях, вместо глубокого черного цвета у нас получится скорее грязный темно-коричневый. Это происходит потому, что полиграфические краски не идеальны и не могут отразить весь цветовой диапазон.

Что бы компенсировать эту проблему к этой триаде добавили четвертую краску черного цвета, она и добавила последнюю букву в названии цветовой модели С — Cyan (Голубой), М — Magenta (Пурпурный), Y — Yellow (Желтый), К — blacK (Черный). Все краски обычно обозначаются начальной буквой названия, но черную обозначили последней буквой, Почему? На этот счет есть несколько версий.

Как и RGB, CMYK тоже модель аппаратно-зависимая. Зависит конечный результат от краски, от типа бумаги, от печатной машины, от особенностей технологии печати. Поэтому одно и то же изображение в разных типографиях может быть напечатанным по разному.

Цветовая модель HSB

Если вышеописанные модели соединить в одну, то результат можно изобразить в виде цветового круга, где основные цвета моделей RGB и CMY расположены в следующей зависимости: каждый цвет находится напротив комплементарного цвета, его дополняющего и между цветами, с помощью которых он образован.

Чтобы усилить какой-то цвет, нужно ослабить цвет находящийся напротив (дополняющий). Например, чтобы усилить желтый, нужно ослабить синий.

Для описания цвета в данной модели есть три параметра Hue (оттенок) — показывает положение цвета на цветовом круге и обозначается величиной угла от 0 до 360 градусов, Saturation (насыщенность) — определяет чистоту цвета (уменьшение насыщенности похоже на добавлене белого цвета в исходный цвет), Brightness (яркость) — показывает освещенность или затененность цвета (уменьшение яркости похоже на добавление черной краски). Первые буквы в названии этих параметров и дали название цветовой модели.

Модель HSB хорошо согласуется с человеческим восприятием: цветовой тон — длина волны света, насыщенность — интенсивность волны, а яркость — количество света.

Минусом модели HSB является необходимость конвертировать ее в RGB для отображения на экране монитора или в CMYK для печати.

Цветовая модель Lab

Эту модель создала Международная комиссия по освещению для того, чтобы уйти от недостатков предыдущих моделей. Было необходимо создать аппаратно независимую модель для определения цвета независящую от параметров устройства.

В модели Lab цвет представлен тремя параметрами:

L — светлота
a — хроматический компонент в диапазоне от зеленого до красного
b — хроматический компонент в диапазоне от синего до желтого

При переводе цвета из какой-нибудь модели в Lab, все цвета сохраняются, так как пространство Lab самое большое. Поэтому данное пространство используют как посредника при конвертации цвета из одной модели в другую.

Цветовая модель Grayscale

Самое простое и понятное пространство используется для отображения черно-белого изображения. Цвет в данной модели описывается всего одним параметром. Значение параметра может быть в градациях (от 0 до 256) или в процентах (от 0% до 100%). Минимальное значение соответствует белому цвету, а максимальное — черному.

Индексные цвета

Вряд ли допечатнику придется работать с индексными цветами, но знать что это такое, не помешает.

Итак, когда-то давно, на заре компьютерных технологий, компьютеры могли отображать на экране не больше 256 цветов одновременно, а до этого 64 и 16 цветов. Исходя из таких условий был придуман индексный способ кодирования цвета. Каждый цвет, содержащийся в изображении, получил порядковый номер, с помощью этого номера описывался цвет всех пикселов, имеющих соответствующий цвет. Но у разных изображение наборы цветов разные и по этому пришлось в каждой картинке хранить свой набор цветов (набор цветов назвали — цветовая таблица).

Современные компьютеры (даже самые простые) способны отображать на экране 16,8 млн цветов, поэтому нет особой необходимости в использовании индексных цветов. Но с развитием интернета эта модель вновь используется. Все потому, что такой файл может иметь гораздо меньший размер.

Рис.1 Спектр смешения цветов: красного, зелёного, синего

CIE XYZ — линейная 3-компонентная цветовая модель основных цветов RGB, получена на результатах измерения характеристик человеческого глаза.

Существующая точка зрения утверждает, что цветовое зрение человека и всех обитателей земли, имеющих зрительную систему, приспособлено и обусловлено наличием трёх видов световосприимчивых рецепторов на сетчатке глаза, максимумы спектральной чувствительности которых локализованы в области ~420, ~534 и ~630 нм, [1] , что соответствует синему, зелёному и красному (хотя в литературе иногда пишут "жёлтому") цветам. При этом: красный цвет — это жёлтый+пурпурный цвета. Они являются базовыми, все остальные тона воспринимаются как их смешение в определённой пропорции. Например, чтобы получить спектральный цвет при исследовании воздействия его на сетчатку глаза, совсем необязательно воспроизводить его точную длину волны, достаточно создать такой спектр излучения, который возбуждает рецепторы глаза сходным образом. Это явление называется метамерией.

Функции чувствительности XYZ для стандартного наблюдателя согласно CIE 1931, в диапазоне от 380 до 780 нм (с шагом 5 нм)

Комитет CIE провёл множество экспериментов с огромным количеством людей, предлагая им сравнивать различные цвета, а затем с помощью совокупных данных этих экспериментов построил так называемые функции соответствия цветов (color-matching functions) и универсальное цветовое пространство (universal color space), в котором был представлен диапазон видимых цветов, характерный для среднестатистического человека.

Функции соответствия цветов — это значения каждой первичной составляющей света — красной, зелёной и синей, которые должны присутствовать, чтобы человек (и животный мир) со средним зрением мог воспринимать все цвета видимого спектра. Этим трём первичным составляющим были поставлены в соответствие координаты X, Y, Z.

Основное свойство, присущее этой системе — положительная определённость — любой физически существующий (ощутимый чкловеком) цвет представляется в системе XYZ только положительными величинами. С другой стороны, не всем точкам в пространстве XYZ соответствуют реальные цвета в силу неортогональности функций соответствия цветов.

Измерение цвета

Рис.1 Колориметрический метод. Цветовые части света: красный, зелёный,синий регистрируются тремя

Рис.2 Спектральный денситометр

Измерение цвета — раздел колориметрии, объективный способ определения характеристик светового потока исходящего от источника видимого света (объекта) с применением оптических устройств (приборов) с целью исключения субъективного фактора — зрительного ощущения от действия света.

В настоящее время при измерении цвета, после оцифровки его характеристик, информация о цвете обрабатывается, передаётся без образца с помощью цифр. Другое важное применение (полиграфия) — измерение цветовых различий между образцом и пробным печатным оттиском для обеспечения качества печати. Измерение цвета является основой для составления нормативных материалов, подбора красок (очень важно при ремонте автомобилей при покраске отдельных мест).

Цветовая модель CIE XYZ

В 1931 г. CIE разработала цветовую систему XYZ, называемую также нормальной цветовой системой. Эта система часто представляется в виде двумерного графика, который более или менее похож на парус.

Красные компоненты цвета вытянуты вдоль оси Х координатной плоскости (горизонтально), а зеленые компоненты цвета � вдоль оси Y (вертикально). При таком способе представления каждому цвету соответствует определенная точка на координатной плоскости. Спектральная чистота цветов уменьшается по мере перемещения по координатной плоскости влево. Но в этой модели не учитывается яркость.

В современном цифровом мире существует достаточно много форматов цветов, или цветовых моделей. Простому пользователю достаточно визуально увидеть цвет, в то время как разработчику или дизайнеру необходимо передать этот же цвет через его математическое описание или формулу в конкретном формате в зависимости от интерфейса.

Кратко рассмотрим наиболее распространенные цветовые модели, используемые в популярном конвертере цветов: HEX, RGB, RGB %, CMYK, HSL, HSV, LAB, XYZ, YIQ, RYB, WEBSAFE, Decimal, Yxy, Android, YUV, Hunter-Lab.

Самая популярная и существующая со времен первых браузеров цветовая модель. Способ кодирования цвета для цветовоспроизведения с помощью трёх цветов, которые принято называть основными: red, green, blue — красный, зелёный, синий. Смешивание этих цветов позволяет получить приблизительно 16,7 млн различных оттенков. Значение каждого цвета варьируется от 0 до 255.

Пример: 255, 212, 221

В процентах: 100%, 83%, 87%

Также есть формат rgba. Буква a означает альфа-канал, с помощью которого можно задать прозрачность цвета в CSS.

Пример: rgba(255,212,221,0.5)

CMYK - Cyan, Magenta, Yellow, Key или Black. Смешивая в разных пропорциях эти цвета, мы можем получить на бумаге оттенки любого цвета. Чаще всего используется в полиграфии. Является субтрактивной цветовой моделью, так как поверхность поглощает в себе часть лучей спектра, а часть отражает. То, что она отражает, мы и видим как цвет.

Цветовая модель осуществляется поворотом по цветовому кругу на определённый градус. Точка отсчета 0 градусов находится в середине красного спектра. 60 градусов - желтый цвет, 120 - зелёный, 180 - циан, 240 - синий, 300 - пурпурный (маджента), и возвращаемся в исходную точку — 360 градусов - красный цвет. Формат обозначается в долях или процентах.

Пример: 0.00, 0.17, 0.13, 0.00

В процентах: 0%,17%,13%,0%

Иногда пользуются таким обозначением: C0M17Y13K0

Цветовая модель, в которой цветовыми координатами являются тон, насыщенность и светлота. Следует отметить, что HSL и HSV — две разные цветовые модели, хотя и основаны на 3-х координатном методе записи цвета.

Данные цветовые модели имеют чисто прикладное применение в обыденной жизни человека и при проведении работ с цветным зрением и зрением вообще необходимо учитывать явления метамерии — когда цвета воспринимаются и оцениваются разными людьми одинаково, хотя воспроизводятся с использованием различных эталонов для сравнения, коррекции, аттестации.

Пример: 347°, 100%, 92%

Hue, Saturation, Value — тон, насыщенность, значение. HSL, HSV, HSI или связанные модели также используются в компьютерном видении и в анализе en:Image_analysis для обнаружения особенностей изображения en:Feature_detection_(computer_vision) или отображения сегментации en:Segmentation_(image_processing).

Пример: 347°, 100%, 17%

Аббревиатура названия двух разных цветовых пространств. Более известным и распространенным является CIELAB, другим - Hunter Lab. Таким образом, Lab - это неформальная аббревиатура, не определяющая цветовое пространство однозначно. Чаще всего, говоря о пространстве Lab, подразумевают CIELAB.

LAB используют как промежуточное цветовое пространство для конвертирования RGB в CMYK и наоборот, поскольку оно не привязано к конкретному носителю. В цветокоррекции его применяют, чтобы быстро убрать желтизну или усилить естественные цвета фотографии. Некоторые цветокорректоры предпочитают LAB, если с его помощью внести изменения будет проще, нежели через корректирующие слои.

Пример: 88.72, 16.42, 1.21

Цветовое пространство модели цвета XYZ представляет собой криволинейный конус с вершиной в начале цветовых координат. По мере удаления от вершины светлота цветов, соответствующих точкам, лежащим внутри этого конуса, возрастает.

Название объясняется тем, что в нормированном варианте координаты х и y сохраняются, а координата z исчезает, поскольку этот вариант цветового пространства двухмерный (цветовая диаграмма или локус). Она строится путем проецирования треугольника цветности на плоскость xy.

Основные цвета в системе XYZ позволяют упростить расчеты в связи с отсутствием отрицательных значений удельных координат цвета.

Пример: 77.83, 73.57, 78.49

В цветовых системах YIQ и YUV информация о цвете представляется в виде сигнала яркости (Y) и двух цветоразностных сигналов (IQ и UV соответственно). Популярность этих цветовых систем обусловлена в первую очередь появлением цветного телевидения.

YIQ — цветовая модель, используемая системой цветного ТВ NTSC, и применяется в Северной и Центральной Америке, а также в Японии.

Пример YIQ: 225.88, 22.74, 10.85

Пример YUV: 225.88, -2.40, 25.54

Red, Yellow, Blue. Цветовая модель субтрактивного синтеза, основанная на составлении цвета из красного, жёлтого и голубого/синего. Смешивая эти цвета можно получить все остальные в физическом мире. Эта модель отображена на цветовом круге Иттена, которым пользуются художники.

Пример: 255, 212, 221

Пример: FFCCCC

Decimal - позиционная система счисления по целочисленному основанию 10 (десятичная система). Одна из наиболее распространённых систем. В ней используются цифры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, называемые арабскими цифрами. В цветах применяется достаточно редко.

Пример: 16766173

Обычно диаграмма Yxy используется для иллюстрации характеристик гамутов (цветовой гаммы) различных устройств воспроизведения цвета - дисплеев и принтеров. Конкретный гамут обычно имеет вид треугольника, углы которого образованы точками основных, или первичных, цветов. Внутренняя область гамута описывает все цвета, которые способно воспроизвести данное устройство.

Пример: 73.57, 0.34, 0.32

Аndroid.graphics.Color используется в разработке мобильных приложений. Иногда значения указываются не в десятичной форме, а в шестнадцатеричной от 00 до FF вместо 0 и 255. В этом случае обычно пишут не ARGB, а AARRGGBB.

Пример: 0xFFFFD4DD

Читайте также: