Субтрактивные цветовые модели

Субтрактивный синтез цвета

Способ, использующий отражение света и соответствующие красители В субтрактивной модели смешивания цвета получаются как смешивание красок. При отсутствии краски нет никакого цвета — белый, максимальное смешение даёт чёрный. Примером субтрактивной цветовой модели является CMYK.

Основных цветов по Иоганнесу Иттену существует всего 3: красный, жёлтый и синий. Остальные же цвета цветового круга образуются смешиванием этих трех в различных пропорциях.

17. Цветовые модели и системы.

Цветовые модели и системы

Цветовая модель — термин, обозначающий абстрактную модель описания представления цветов в виде кортежей чисел, обычно из трёх или четырёх значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Вместе с методом интерпретации этих данных (например, определение условий воспроизведения и/или просмотра — то есть задание способа реализации), множество цветов цветовой модели определяет цветовое пространство

Перцепционные цветовые модели.

Перцепционные цветовые модели

Еще один класс цветовых моделей - это модели перцепционные, то есть как бы имитирующие восприятие цвета. В том же 1931 году, когда была создана модель RGB, C1E был проведен эксперимент по изучению реакции глаза на свет различного спектрального состава. Целью было создание колориметрической системы, основанной на RGB, но отличающейся большим удобством, в частности, отсутствием отрицательных координат. Для оценки возможностей восприятия цвета стандартным наблюдателем был проведен эксперимент по измерению реакции большого числа людей на цвет разного спектрального состава.

Теоретически любой видимый цвет можно описать как точку в трехмерном пространстве XYZ. Однако с практической точки зрения это не удобно. Поэтому новаторы из CIE пошли дальше и создали нормированный вариант: xyY. Странным образом названия величин здесь, словно нарочно, подобраны так, чтобы запутать читателя. Но из песни слово, а из пространства ось не выкинешь, поэтому придется разбираться, что это еще за два игрека. Оказывается, они не имеют друг к другу прямого отношения. «Y» — это всего лишь ось яркости, уже знакомая нам по пространству HSL, x=X/(X+Y+Z), y=Y/(X+Y+Z)

У модели xyY был существенный недостаток - неравномерность с точки зрения человеческого восприятия. Дело в том, что разрешающая способность человеческого глаза сильно зависит от участка спектра. Неравномерность составляет 80:1. Так, различение оттенков зеленого цвета существенно ниже, чем красного или желтого. Поэтому если сравнить на плоскости ху две точки, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга в зеленой области, и две точки, находящиеся на таком же расстоянии в оранжевой области, то в первом случае оттенки их окажутся практически неразличимы для человека, во втором - разница будет ощутимой. Чтобы победить этот недостаток, исходные экспериментально полученные величины в модели XYZ были определенным образом преобразованы. Изменения носят достаточно эмпирический характер, они не вытекают из каких-либо фундаментальных законов природы, а просто подобраны. Полностью избежать неравномерности не удалось, но получилось уменьшить ее до 6:1. Эти преобразования привели к появлению модели Lab (L - яркость (lightness), а и b - цветовые каналы).

Считается, что Lab является аппаратно-независимой моделью, то есть цвет описывается независимо от сформировавшего его конкретного устройства. Прежде всего, в результате преобразований получилась модель, в которой цвет объекта определяется параметрами белого цвета. Значения белого в разных стандартах сильно разнятся. Для разных устройств и технологий приняты разные стандарты белого, поэтому аппаратная независимость становится, скажем так, немного фиктивной. Однако, несмотря на недостатки, на сегодняшний день Lab является наиболее продвинутой цветовой моделью.

 

 

Как известно человеческий глаз обладает цветовым охватом, намного превышающим возможности любого технического устройства, будь то сканер или принтер, использующие цветовые системы RGB и CMYK соответственно. В разд. 2.1-2.2 было показано, что RGB- и CMYK-модели являются аппаратнозависимыми. Это значит, что воспроизводимый или создаваемый с их помощью цвет не только определяется составляющими модели, но и зависит от характеристик устройства вывода.

Для устранения аппаратной зависимости был разработан ряд так называемых перцепционных (иначе − интуитивных) цветовых моделей. В их основу заложено раздельное определение яркости и цветности. Такой подход обеспечивает ряд преимуществ:

• позволяет обращаться с цветом на интуитивно понятном уровне;

• значительно упрощает проблему согласования цветов, поскольку после установки значения яркости можно заняться настройкой цвета.

Существует несколько цветовых моделей, использующих концепцию разделения яркости и цветности:

• HSV,

• HIS,

• HSB,

• HSL,

• YUV.

Общим для них является то, что цвет задается не в виде смеси трех основных цветов: красного, синего и зеленого, − а определяется путем указания двух компонентов: цветности (цветового тона и насыщенности) и яркости.

 

18. Основные законы и принципы композиции.

Композиция — важнейший организующий компонент художественной формы, придающий произведению единство и цельность, соподчиняющий его элементы друг другу и всему замыслу художника. Композиционное решение в изобразительном искусстве связано с распределением предметов и фигур в пространстве, установлением соотношения объемов, света и тени, пятен цвета и т. п.

Правила композиции:
1. Простота решения
2. Уместность элементов
3. Внимание к деталям
4. Равновесие компоновки
5. Пропорциональность

Законы:
1. Закон равновесия – все элементы сбалансированы между собой: статическое равновесие (впечатление неподвижность) и динамическое равновесие (впечатление движения и внутренней динамики)
2. Закон целостности и единства – как единое целое
3. Закон соподчинения – выделение центра композиции (доминанты)

 

Золотое сечение.

Золотое сечение (золотая пропорция, деление в крайнем и среднем отношении) — деление непрерывной величины на две части в таком отношении, при котором меньшая часть так относится к большей, как большая ко всей величине.

Художественные средства построения композиции.

Художественные средства построения композиции:
1. Точка
2. Линия
3. Пятно
4. Цвет

19. Средства гармонизации художественной композиции

Композиция — важнейший организующий компонент художественной формы, придающий произведению единство и цельность, соподчиняющий его элементы друг другу и всему замыслу художника. Композиционное решение в изобразительном искусстве связано с распределением предметов и фигур в пространстве, установлением соотношения объемов, света и тени, пятен цвета и т. п.

 

Средства гармонизации художественной формы
1. Доминанта или композиционный центр
2. Нюанс(слабое различие эл-тов) –контраст – тождество (полное или частичное сходство)
3. Ритм (неравномерное изменение свойств элементов компзиц) – метр (повторение равных элементов)
4. Статика (состояние покоя) –динамика (зрит восприятие движения)
5. Симметрия-асимметрия
Контрасты
1. Цветовой
2. Светлый-темный
3. Насыщенность
4. Температура
5. Доп цвета
6. Площади
Перспектива – явление кажущегося искажения пропорций и формы тел
1. Тональная
2. Прямая линенйная
3. Обратная линейная
4. Панорамная
5. Аксанометрия
6. Сферическая
7. Воздушная

 

20. Виды перспективы.

Перспекти́ва (фр. perspective от лат. perspicere — смотреть сквозь) — наука об изображении пространственных объектов на плоскости или какой-либо поверхности в соответствии с теми кажущимися сокращениями их размеров, изменениями очертаний формы и светотеневых отношений, которые наблюдаются в натуре.

Другими словами, это:

Явление кажущегося искажения пропорций и формы тел при их визуальном наблюдении. Например, два параллельных рельса кажутся сходящимися в точку на горизонте.

Способ изображения объемных тел, передающий их собственную пространственную структуру и расположение в пространстве. В изобразительном искусстве возможно различное применение перспективы, которая используется как одно из художественных средств, усиливающих выразительность образов.

Виды перспективы

В зависимости от назначения перспективного изображения перспектива включает следующие виды:

[править] Прямая линейная перспектива

Прямая линейная перспектива

Вид перспективы, рассчитанный на неподвижную точку зрения и предполагающий единую точку схода на линии горизонта (предметы уменьшаются пропорционально по мере удаления их от переднего плана). Теория линейной перспективы впервые появилась у Амброджо Лоренцетти в XIV веке, а вновь она была разработана в эпоху Возрождения (Брунеллески, Альберти), основывалась на простых законах оптики и превосходно подтверждалась практикой. Отображение пространства на плоскость сначала простой камерой обскура с простым отверстием (стенопом), а затем и с линзой полностью подчинено законам линейной перспективы. Прямая перспектива долго признавалась как единственное верное отражение мира в картинной плоскости. С учетом того, что линейная перспектива — это изображение, построенное на плоскости, плоскость может располагаться вертикально, наклонно и горизонтально в зависимости от назначения перспективных изображений. Вертикальная плоскость, на которой строят изображения с помощью линейной перспективы, используется при создании картины (станковая живопись) и настенных панно (на стене внутри помещения или снаружи дома преимущественно на его торцах). Построение перспективных изображений на наклонных плоскостях применяют в монументальной живописи — росписи на наклонных фризах внутри помещения дворцовых сооружений и соборов. На наклонной картине в станковой живописи строят перспективные изображения высоких зданий с близкого расстояния или архитектурных объектов городского пейзажа с высоты птичьего полета. Построение перспективных изображений на горизонтальной плоскости применяют при росписи потолков (плафонов). Известны, например, мозаичные изображения на овальных плафонах станции метро «Маяковская» художника А. А. Дейнеки. Изображения, построенные в перспективе на горизонтальной плоскости потолка, называют плафонной перспективой.

Линейная перспектива на горизонтальной и наклонной плоскостях имеет некоторые особенности, в отличие от изображений на вертикальной картине.

В наше время доминирует использование прямой линейной перспективы, в большей степени из-за большей «реалистичности» такого изображения и в частности из-за использования данного вида проекции в 3D-играх.

В фотографии для получения линейной перспективы на снимке близкой к реальной используют объективы с фокусным расстоянием приблизительно равным диагонали кадра. Для усиления эффекта линейной перспективы используют широкоугольные объективы, которые делают передний план более выпуклым, а для смягчения — длиннофокусные, которые уравнивают разницу размеров дальних и близких предметов^[3].

[править] Обратная линейная перспектива

Вид перспективы, применяемый в византийской и древнерусской живописи, при которой изображенные предметы представляются увеличивающимися по мере удаления от зрителя, картина имеет несколько горизонтов и точек зрения, и другие особенности. При изображении в обратной перспективе предметы расширяются при их удалении от зрителя, словно центр схода линий находится не на горизонте, а внутри самого зрителя. Обратная перспектива образует целостное символическое пространство, ориентированное на зрителя и предполагающее его духовную связь с миром символических образов. Следовательно, обратная перспектива отвечает задаче воплощения сверхчувственного сакрального содержания в зримой, но лишенной материальной конкретности форме. Поскольку в обычных условиях человеческий глаз воспринимает изображение в прямой, а не в обратной перспективе, феномен обратной перспективы исследовался многими специалистами.

Среди причин её появления самой простой и очевидной для критиков было неумение художников изображать мир, каким его видит наблюдатель. Потому такую систему перспективы считали ошибочным приемом, а саму перспективу — ложной. Однако такое утверждение не выдерживает критики, обратная перспектива имеет строгое математическое описание, и математически равноценна. Обратная перспектива возникла в позднеантичном и средневековом искусстве (миниатюра, икона, фреска, мозаика) как в западноевропейском, так и в византийском круге стран. Интерес к обратной перспективе в теории (П. А. Флоренский) и художественной практике возрос в XX веке в связи с возрождением интереса к символизму и к средневековому художественному наследию.

·

Перспективы, прямая (слева) и обратная (справа).

·

Схема построения линейной перспективы.

·

Схема построения обратной перспективы.

[править] Панорамная перспектива

Изображение строящееся на внутренней цилиндрической (иногда шаровой) поверхности. Слово «панорама» означает «все вижу», то есть в буквальном переводе это — перспективное изображение на картине всего того, что зритель видит вокруг себя. При рисовании точку зрения располагают на оси цилиндра (или в центре шара), а линию горизонта — на окружности, находящейся на высоте глаз зрителя. Поэтому при рассматривании панорам зритель должен находиться в центре круглого помещения, где, как правило, располагают смотровую площадку. Перспективные изображения на панораме объединяют с передним предметным планом, то есть с находящимися перед ней реальными предметами. Общеизвестными в России являются панорамы «Оборона Севастополя» (1902—1904 гг.) и «Бородинская битва» (1911 гг.) в Москве (автор — Ф. А. Рубо) и «Сталинградская битва» (1983 г.) в г. Волгограде. Часть панорамы с реальными предметами, лежащими между цилиндрической поверхностью и зрителем, называют диорамой. Как правило, диорама занимает отдельное помещение, в котором переднюю стену заменяют цилиндрической поверхностью, и на ней изображают пейзаж или панораму города. В диорамах часто применяют подсветку для создания эффекта освещения.

Пример панорамы — внутренний двор Шёнбрунна. Изображение создано на основе 21-го последовательного кадра.

Правила панорамной перспективы используют при рисовании картин и фресок на цилиндрических сводах и потолках, в нишах, а также на внешней поверхности цилиндрических ваз и сосудов; при создании цилиндрических и шаровых фотопанорам.

[править] Аксонометрия

Аксонометрическая проекция

Аксонометрия (от греч. axon — ось и греч. metreo — измеряю) — один из видов перспективы, основанный на методе проецирования (получения проекции предмета на плоскости), с помощью которого наглядно изображают пространственные тела на плоскости бумаги. Аксонометрию иначе называют параллельной перспективой. Как и обратная перспектива, она долгое время считалась несовершенной и, следовательно, аксонометрические изображения воспринимались как ремесленный, простительный в далекие эпохи способ изображения, не имеющий серьёзного научного обоснования. Однако при передаче видимого облика близких и небольших предметов наиболее естественное изображение получается именно при обращении к аксонометрии.

Аксонометрия делится на три вида:

1. изометрию (измерение по всем трем координатным осям одинаковое);

2. диметрию (измерение по двум координатным осям одинаковое, а по третьей — другое);

3. триметрию (измерение по всем трем осям различное).

В каждом из этих видов проецирование может быть прямоугольным и косоугольным. Аксонометрия широко применяется в изданиях технической литературы и в научно-популярных книгах благодаря своей наглядности.

[править] Сферическая перспектива

Сферическая перспектива сделанная объективом «рыбий глаз».

Сферические искажения можно наблюдать на сферических зеркальных поверхностях. При этом глаза зрителя всегда находятся в центре отражения на шаре. Это позиция главной точки, которая реально не привязана ни к уровню горизонта, ни к главной вертикали. При изображении предметов в сферической перспективе все линии глубины будут иметь точку схода в главной точке и будут оставаться строго прямыми. Также строго прямыми будут главная вертикаль и линия горизонта. Все остальные линии будут по мере удаления от главной точки все более и более изгибаться, трансформируясь в окружность. Каждая линия, не проходящая через центр, будучи продлённой, является полуэллипсом.

[править] Тональная перспектива

Тональная перспектива

Тональная перспектива — понятие техники живописи. Тональная перспектива — это изменение в цвете и тоне предмета, изменение его контрастных характеристик в сторону уменьшения, приглушения при удалении вглубь пространства. Принципы тональной перспективы первым обосновал Леонардо да Винчи.

[править] Воздушная перспектива

Воздушная перспектива

Воздушная перспектива характеризуется исчезновением четкости и ясности очертаний предметов по мере их удаления от глаз наблюдателя. При этом дальний план характеризуется уменьшением насыщенности цвета (цвет теряет свою яркость, контрасты светотени смягчаются), таким образом — глубина кажется более светлой, чем передний план. Воздушная перспектива связана с изменением тонов, потому она может называться также и тональной перспективой.^[4] Первые исследования закономерностей воздушной перспективы встречаются еще у Леонардо да Винчи. «Вещи на расстоянии, — писал он, — кажутся тебе двусмысленными и сомнительными; делай и ты их с такой же расплывчатостью, иначе они в твоей картине покажутся на одинаковом расстоянии… не ограничивай вещи, отдаленные от глаза, ибо на расстоянии не только эти границы, но и части тел неощутимы». Великий художник отметил, что отдаление предмета от глаза наблюдателя связано с изменением цвета предмета. Поэтому для передачи глубины пространства в картине ближайшие предметы должны быть изображены художником в их собственных цветах, удаленные приобретают синеватый оттенок, «…а самые последние предметы, в нем видимые, как, например, горы вследствие большого количества воздуха, находящегося между твоим глазом и горою, кажутся синими, почти цвета воздуха…».

Воздушная перспектива зависит от влажности и запылённости воздуха и ярко выражена во время тумана, на рассвете над водоёмом, в пустыне или степи во время ветреной погоды, когда поднимается пыль^[5].

[править] Перцептивная перспектива

Академик Б. В. Раушенбах изучал как человек воспринимает глубину в связи с бинокулярностью зрения, подвижностью точки зрения и постоянством формы предмета в подсознании^[6] и пришел к выводу что ближний план воспринимается в обратной перспективе, неглубокий дальний — в аксонометрической перспективе, дальний план — в прямой линейной перспективе. Эта общая перспектива, соединившая обратную, аксонометрическую и прямую линейную перспективы называется перцептивной^[3].

.

 

21. Способы представления графической информации.

Существует две основные модели представления и хранения графической информации (изображений): растровая и векторная. Фраза «векторная модель представления графической информации» очень длинна, поэтому принято говорить более коротко: растровая или векторная графика.

Визуализация растровой модели изображения представляет матрицу элементов (пикселей), каждый из которых описывается набором обязательных параметров. Пиксель не имеет размера, а величина прямоугольного участка картинки, формируемого пикселем при визуализации модели, определяется общим размером изображения (коэффициентом прямоугольности) и его разрешением.

Какие параметры описывают пиксель в растровой модели и каково их количество – это определяется конкретным форматом графического файла. Но для любого формата обязательны два параметра: положение пикселя и его цвет.

Положение пикселя задается предельно просто – это его порядковый номер как элемента одномерного массива. Причем это число нигде никогда не хранится – при обработке массив пикселей разбивается на строки в соответствии с размером изображения и дальше производится последовательный перебор каждого элемента выделенной строки.

Цвет пикселя в растровой модели задается и хранится в виде комбинации битов. используемой цветовой моделью определяется количество битов (битовая глубина) и то, какую информацию о цвете каждый их них несет. Конкретно о цветовых моделях мы поговорим позже. Но и так понятно – чем больше битовая глубина, тем больше цветов можно описать.

Математики для обработки и преобразования растровой модели особой нет – обычные операции по обработке массивов. Здесь же стоит отметить, что модификация растрового изображения (например, масштабирование или поворот) существенно ухудшают его качество.

Файлы растровой графики, как правило, имеют довольно внушительный размер. Наибольшее влияние на размер конечного файла оказывают три факта:

– размер изображения;

– битовая глубина цвета;

– формат файла, используемого для хранения изображения.

Разрешающая способность изображения на величину файла никак не влияет. Даже при сканировании задаваемое разрешение в конечном счете определяет финальный размер изображения.

Подведем итоги. Растровая графика дает наиболее реалистичное изображение, поскольку человеческий глаз приспособлен для восприятия огромного набора дискретных элементов, образующих предметы. Кроме того, растровые изображения предельно просто визуализуются на стандартных устройствах отображения информации (мониторы и принтеры), поскольку последние также оперируют матрицей пикселей. Но как уже говорилось, растровые изображения занимают большое количество памяти, а также приводят к ухудшению качества картинки при преобразованиях.

В отличие от растровой в векторной модели изображение строится с помощью математических описаний объектов – точек и линий (отрезков прямых). Причем каждый такой отрезок определяется координатами его концов – векторами (рис. 1.1). Часто векторную модель графической информации называют объектно-ориентированной графикой.

 

 

Векторный графический объект, как правило, состоит из двух элементов: контура и его внутренней области, которая может быть пустой или иметь заливку в виде цвета, цветового перехода (градиента) или мозаичного рисунка. Контур может быть как замкнутым, так и разомкнутым и выполняет двойную функцию. Во-первых, с помощью контура может меняться форма объекта. Во-вторых, контур векторного объекта можно художественно оформлять, задавая его цвет, толщину линии и ее стиль.

 

Полигональная и воксельная модели.

Во́ксел (в разговорной речи во́ксель, англ. Voxel — образовано из слов: объёмный (англ. vo lumetric) и пиксел (англ. pi xel) — элемент объёмного изображения, содержащий значение элемента растра в трёхмерном пространстве. Вокселы являются аналогами пикселов для трехмёрного пространства.

Воксельные модели представляют собой объемные трехмерные модели, которые состоят из набора вокселей. Воксель (объёмный пиксель) — элемент объёмного изображения, содержащий значение цвета и имеющий определенное разрешение и координаты в трёхмерном пространстве. Воксельные модели часто используются для визуализации и анализа медицинской и научной информации.

Полигональная сетка (англ. polygon mesh) или неструктурированная сетка это совокупность вершин, ребер и граней которые определяют форму многогранного объекта в трехмерной компьютерной графике и объемном моделировании. Гранями обычно являются треугольники, четырехугольники или другие простые выпуклые многоугольники (полигоны), так как это упрощает рендеринг, но так же может состоять из наиболее общих вогнутых многоугольников, или многоугольников с дырками. Учение о полигональных сетках это большой подраздел компьютерной графики и геометрического моделирования. Разные представления полигональных сеток используются для разных целей и приложений. Множество операций проводимых над сетками могут включать Булевую алгебру, сглаживание, упрощение и многие другие. Сетевые представления, такие как "потоковые" и "прогрессивные" сетки, используются для передачи полигональных сеток по сети. Объемные сетки отличаются от полигональных тем, что они явно представляют и поверхность и объём структуры, тогда как полигональные сетки явно представляют лишь поверхность (объём неявный). Так как полигональные сетки широко используются в компьютерной графике, также существуют алгоритмы трассировки лучей, обнаружения столкновений и динамики твердых тел для полигональных сеток.

 

22. Система координат в компьютерной графике.

Системы координат: Положение точки в пространстве может быть описано в виде комбинации некоторых линейно-независимых векторов . Если ввести скаляры , то можно описать вектор (положение точки) так: