2. Обробити інформацію за темою
3. Створити презентацію зописом та обов"язковим порівнянням кольорових моделей (не більше 7 слайдів)
4. Захистити презентацію
Кольорові зображення складають найпривабливішу частину мультимедійних видань. До своєї появи на екрані, а потім на папері, колір проходить певний ланцюжок цифрового кодування та обробки. Як і будь-яка інша, колірна інформація подається у цифровому вигляді, причому її відтворення на екрані і папері повинно відповідати оригіналу. Згадаємо, як різняться між собою зображення одних і тих же краєвидів на різних поштових листівках. Пристрої, стосовні колірної інформації, повинні бути відкалібровані, тобто налагоджені так, щоб відтворення на кожному з них кольору заданого номеру було б однаковим. Це не так просто, якщо зважити на принципово різне сприйняття кольору в натурі, на екрані та на папері, а також цілковиту суб'єктивність колірного сприйняття - знамените "на вкус и цвет товарища нет". Це ще одна причина, яка робить необхідним цифрове кодування кольорів. Малюнок показує відносність сприйняття оком навіть світла й тіні, не кажучи вже про кольори. Однаково зафарбовані квадрати, розміщені на темному фоні, здаються світлішими, ніж на світлому.
| ||||
 | ||||
Адитивна система RGB. Будова кінескопу
Основу кольорового кінескопу складає електронно-променева трубка, обладнана трьома електронними гарматами, кожна з яких випускає вузький промінь одного з трьох кольорів: червоного, зеленого, синього. На шляху променів до поверхні екрану знаходяться тіньові маски, завдання яких полягає в виділенні достатньо вузького променю.
Поверхня екрану покрита спеціальним шаром - люмінофором, свічення якого викликається в результаті попадання одного променя з трійки. Кожен люмінофор випромінює світло на своїй довжині хвилі, яскравість якого залежить від інтенсивності променя. Одна точка екрану складається з трьох сусідніх люмінофорів. Колір точки, що світиться, визначається змішуванням кольорів цих трьох сусідніх люмінофорів. Ділянку екрану у збільшеному вигляді подано на малюнку.
На реальному моніторі люмінофори стають видимими, якщо розглянути екран через лупу. В силу особливості будови нашого ока, ділянки екрану, покриті люмінофорами, що випромінюють максимум інтенсивності, ми сприймаємо, як білі (точніше світлі, близькі до білого. Чистий білий колір можна одержати лише змішуванням усіх складових видимого спектру, наприклад, проходженням через призму у зворотному напрямку. Тому змішування лише трьох монохромних складових буде різнитися від білого.) Зменшення інтенсивності приводить до відтворення інших кольорів аж до чорного, якому відповідають всі три нульові інтенсивності.
Принцип дії монітора приводить нас до так званої адитивної моделі RGB. Вона називається адитивною, оскільки кольори в ній утворюються шляхом додавання інтенсивності трьох базових кольорів. Кожен колір, утворений за допомогою цієї моделі можна задати трійкою чисел (r,g,b), кожне з яких може змінюватися від 0 до, наприклад, 1.
Наступне питання, яке виникає в зв'язку з адитивною моделлю, є проблема її апаратної залежності. Адже результат адитивного синтезу залежить від характеристик джерел світла! Тоді визначення конкретного кольору в цій моделі звучало б приблизно як пояснення шляху водієві: спочатку їхати три години прямо, а потім повернути наліво, цілком залежне від типу автомобіля та способу керування ним. Ясно, що характеристики люмінофорів кожного окремого монітора, не кажучи вже про різні їх моделі, можуть відрізнятися. Єдиним виходом, який зводитиме апаратну залежність до мінімуму, є впровадження міжнародних стандартів. Такий стандарт під назвою BT.709 був прийнятий Міжнародним союзом телекомунікацій (ITU - International Telecommunications Union) в Женеві 1990 року.
Тут доцільно зробити зауваження про стандарт білого кольору, який визначається як сумарний колір, створений збалансованими базовими люмінофорами. Правда можуть бути уточнення, стосовні денного та штучного освітлення. До стандарту білого кольору має відношення так звана температура кольору. Спектральний розподіл випромінювання є функцією температури до якої нагріто випромінювача. Конструктивні особливості люмінофорів, вживаних в моніторах, приводять до того, що білий колір екрану має приблизно подвійний надлишок синьої компоненти. Якби це було випромінюванням еталонного джерела білого світла, то його спектр відповідав би спектру випромінювача, нагрітого до температури 9300К. Звичайно око адаптується і не помічає зсуву у білому кольорі, якщо тільки його не доводиться порівнювати з реальними кольорами. При необхідності відтворення точного білого кольору необхідно користуватися моніторами, які дозволяють встановити температуру кольору в діапазоні від 5000К до 5500К. Трохи простіші монітори використовують стандарт CIE 6504K, що більшості людей здається трохи зсунутим до синього. Стандартом білого в умовах штучного освітлення вважається температура 3200К, для більшості людей білий колір при цій температурі набуває жовтого відтінку.
Субтрактивна модель CMYK
Досі ми розглядали світло, безпосередньо створене джерелами світла. Але тіла, які ми бачимо, можуть, не випромінюючи самі, відсвічувати світло від інших освітлювачів. Пофарбовані різними фарбами поверхні, відсвічують по різному, поглинаючи певну частину спектру. Якщо з повного спектру, видалити один з кольорів, то кольори, що залишаться, називаються колірним доповненням.
| ||||
 | ||||
Ця властивість світла використовується при виділенні певного кольору за допомогою світлового фільтру, а також при роздруку на папері. При друкові задача полягатиме у створенні за допомогою відсвічування на папері аналогів джерел червоного, зеленого і синього кольорів. Для цього скористаємося попарно змішаними кольорами: голубим (cyan), пурпурним (magenta) і жовтим (yellow). Доповненням до червоного кольору є голубий (або сума синього з зеленим), отже голубий рефлектор поглинатиме червону складову. Умовно позначимо це як
C = B + G (-R).
Доповненням до жовтого служить синій. Такі ж міркування приведуть до запису
Y = R + G (-B).
Отже наявність у одній точці (точніше безпосередньо поблизу одне одного) двох рефлекторів - голубого і жовтого приведе до вилучення із білого світла відповідно червоної і синьої складових. Залишковим кольором стане зелений. В наших умовних позначеннях
C + Y = [B + G (-R)] + [R + G (-B)] = G.
Змішування голубого кольору з жовтим дає зелений. В той же спосіб запишемо
C + M = [B + G (-R)] + [R + B (-G)] = B;
Y + M = [R + G (-B)] + [R + B (-G)] = R.
Або змішування голубого з пурпуровим дає синій, а пурпурового з жовтим - червоний. Iлюстрацію цього явища наведено на малюнку. Одержана колірна модель називається субтрактивною (різницевою) моделлю CMY - за початковими літерами трьох базових кольорів.
Окремо розглянемо спосіб відтворення чорного кольору. Згідно моделі CMY його можна одержати змішанням усіх трьох базових кольорів, але це неефективно перш за все з економічної точки зору. Грубо кажучи, навіщо виливати три банки кольорових фарб там, де можна було б обмежитися однією банкою чорної фарби. До того ж синтез чорної фарби приводить до деяких проблем технологічного характеру, які будуть розглянуті пізніше. Ми лише відмітимо практичну доцільність доповнити триколірну модель CMY четвертим кольором. Одержана модель називається CMYK, де K взято з останньої літери слова blacK - чорний.
Колірні моделі HSB (HSV)
Розглянуті досі колірні моделі мають один недолік: грунтуючись на елементарних випромінювачах, вони визначають довільний колір у термінах базових кольорів. Таке визначення зводиться до складних математичних розрахунків з застосуванням спектральної теорії та рядів Фур'є і аж ніяк не використовують властивості самих кольорів, що визначаються.
Існує ціла система моделей, що оперують з кольором на інтуїтивному рівні. Одна з них - система HSB (HSV) - використовує поняття колірного тону (hue), насиченості (saturation) і яскравості (brightness) або інтенсивності (value). Уявімо собі циліндр. Руху вздовж осі циліндра відповідатиме зміна інтенсивності від нуля до максимуму (зміна кольорів від чорного до білого через відтінки сірого кольору).
Тональність має кругову геометричну інтерпретацію, запропоновану ще Ньютоном. Розглянемо горизонтальний перетин циліндра, перпендикулярний до його осі. Вздовж кола перетину розмістимо всі кольори спектру. Колірному тону тоді відповідатиме кут між віссю та радіусом-вектором, проведеним в певну точку кола.
Третім параметром є насиченість (saturation) кольору. Максимум насиченості має монохромний колір, зменшення насиченості відбувається шляхом переходу від монохромного до поліхромного кольору поступовим додаванням інших складових видимого спектру в рівних долях. Зменшенню насиченості відповідає рух у напрямку центра кола вздовж його радіуса. Насиченість кольору в центрі кола дорівнює нулеві, що залежно від інтенсивності кольору відповідає тому чи іншому відтінку сірого кольору.
Система HSV зручна для управління кольором на інтуїтивному рівні, оскільки дозволяє незалежно змінювати кожен параметр кольору, а саме яскравість, насиченість і тон. Це значить, що є можливість зробити довільний тон більш або менш яскравим, більш або менш насиченим, а також перейти до сусіднього тону. В той же час зміна навіть одного з параметрів RGB приводить до набагато складніших змін у колірному складі. Дуже корисно виконати самостійно декілька експериментів з різними колірними моделями.
Чи дає адитивний синтез всі кольори видимого спектру? Це питання було поставлено у зв'язку з дослідженням можливостей катодних випромінюючих трубок ще в 30-і роки Міжнародною комісією з освітленості (CIE - Commission International d'Eclairage). Відповідь на це питання негативна. Шляхом змішування трьох кольорів одержати всі кольори технічно неможливо. Було вибрано три монохромних випромінювача, довжини хвиль яких складали відповідно 700,0; 546,1 та 435,8 нм. Та була проведена велика серія експериментів з порівняння синтезованих кольорів з кольорами виділеними із сонячного світла.
Немає коментарів:
Дописати коментар