Перцепционные цветовые модели

Для дизайнеров, художников и фотографов основным инструментом индикации и воспроизведения цвета служит глаз. Этот естественный инструмент обладает цветовым охватом, намного превышающим возможности любого из таких технических устройств, как монитор, сканер, принтер или экспонирующее устройство вывода на пленку.

Как было показано ранее, цветовые системы этих устройств (RGB и CMYK) являются аппаратно-зависимыми. Так, например, если речь идет об изображении в RGB, то соответствие базовых цветов (а также точка белого) определяется качеством примененного в мониторе люминофора и настройками экрана. В результате на разных мониторах один и тот же цвет изображения выглядит по- разному. Влияние аппаратной зависимости в модели CMYK еще более очевидно, поскольку на соответствие цветов оказывают влияние характеристики реальных красок, особенности оборудования, печатного процесса и носителя. В связи с этим актуальной является задача описания цветов аппаратно-независимым способом, т.е. способом, определяющим цвета без учета особенностей технологии их воспроизведения.

Для устранения аппаратной зависимости был разработан ряд так называемых перцепционных (интуитивных) цветовых моделей. В их основе заложен способ описания цветов так, как они воспринимаются человеком, точнее «стандартным наблюдателем», т.е. раздельное определение яркости и цветности. Такой подход упростил проблему согласования цветов и позволил обращаться с цветом на интуитивно понятном уровне.

К моделям, использующим концепцию разделения яркости и цветности, относятся применяемые в компьютерной графике HSB и Lab.

 

 

Изображения в модели Lab

Изображения каждого из цветовых каналов в моделях RGB и CMYK имеют разную яркость. При одинаковой интенсивности свечения наиболее ярким глаз человека воспринимает зеленый цвет, чуть менее ярким — красный и совсем темным — синий цвет. Таким образом, яркость является характеристикой восприятия, а не самого цвета.

В моделях RGB и CMYK яркость и цвет пикселей связаны между собой, поэтому при изменении одного параметра изменяется и другой. В модели Lab характеристика яркости отделена от параметров цвета. Информацию о яркости изображения несет отдельный канал L (яркость), а в каналах а и b хранятся значения составляющих цвета.

Модель Lab состоит из трех каналов:

· 1) L (Luminosity) — канал яркости;

· 2) а — цветовой канал, определяющий соотношение зеленой и красной составляющих;

· 3) b — цветовой канал, определяющий соотношение синей и желтой составляющих.

Поскольку канал яркости и цветовые каналы по сути являются полутоновыми, то для описания цвета одного пикселя изображения в модели Lab требуется 8 бит х 3 = 24 бита памяти, т.е. глубина цвета Lab-изображения равна 24 битам.

Изображения в данной модели будут иметь тот же объем файла, что и изображения в модели RGB.

Благодаря корректности описания цветов с помощью Lab, эту модель называют лабораторной и используют для калибровки цветопередающих устройств. Изображение в модели Lab представлено на рис. 16.

Рис. 16. Полноцветное изображение в модели Lab и его представление в цветовых каналах

 

Изображения в модели HSB

Модель HSB представлена в большинстве современных графических пакетов. Из всех используемых в настоящее время моделей эта модель наиболее точно соответствует способу восприятия цветов человеческим глазом. Она позволяет описывать цвета интуитивно понятным способом.

В модели HSB все цвета определяются с помощью комбинации трех базовых параметров:

Н (Hue) — цветовой тон,

S (Saturation) — насыщенность,

В (Brightness) — яркость.

Под цветовым тоном (Н) понимается свет с доминирующей длиной волны (оттенок). Обычно для описания цветового тона (оттенка) используется название цвета, например красный, оранжевый, зеленый или синий.

Однако для однозначного определения цвета недостаточно знать лишь его цветовой тон. Не случайно в названиях цвета часто встречаются дополнения: бледно-зеленый, ярко-красный и т.п. Этими дополнительными компонентами являются насыщенность и яркость.

Насыщенность (S) характеризует чистоту цвета. Изменение насыщенности цвета от нулевого до максимального значения соответствует видимому изменению цвета от нейтрально-серого до яркого спектрального. Можно сказать, насыщенность отражает, насколько далеко отстоит данный цвет от равного с ним по яркости белого цвета. В этом случае насыщенность можно измерять числом едва заметных переходов (градаций), лежащих между данным цветом и белым.

Яркость (В) характеризует интенсивность, с которой энергия света воздействует на рецепторы нашего глаза. Ее можно интерпретировать как относительную освещенность или затемненность цвета (светлоту цвета). Любые цвета и оттенки независимо от их цветового тона можно сравнить по яркости, т.е. определить, какой из них темнее, а какой светлее. Яркость не влияет на цветность, но от нее зависит то, насколько сильно цвет будет восприниматься глазом.

Когда говорят о яркости как атрибуте цвета, то под белым цветом понимают абсолютную (максимальную) яркость, а под черным цветом — полное отсутствие яркости. Серый цвет характеризует промежуточное значение яркости.

Модель HSB в отличие от RGB и CMYK носит абстрактный характер. Это связано с тем, что насыщенность и цветовой тон нельзя измерить непосредственно. Любая форма ввода цветовой информации начинается с определения красной, зеленой и синей составляющих, на базе которых затем с помощью математического пересчета получают компоненты HSB-модели. В результате эта цветовая модель имеет то же цветовое пространство, что и RGB.

Итак, знакомство с наиболее распространенными цветовыми моделями, применяемыми в компьютерной графике, показало разницу в методах представления цветовой информации в памяти компьютера и выявило необходимость задавать при создании графического документа подходящий тип цветовой модели с учетом прикладной функции и способа вывода изображения.