Цветовая модель hsb. Различия цветовых моделей RGB, CMYK, HSB

Палитры цветов в системах цветопередачи R G B , C M Y K и HSB

Как человек воспринимает цвет?

Человек воспринимает свет с помощью цветовых рецепторов (колбочек), находящихся на сетчатке глаза.

Колбочки чувствительны к красному, зеленому и синему цветам (базовые цвета).

Сумма красного, зеленого и синего цветов воспринимается человеком как белый .

Их отсутствие - как черный , а различные их сочетания - как многочисленные оттенки цветов .

Исходя из особенностей физиологии восприятия цвета, с экрана монитора человек лучше всего воспринимает цвет как сумму излучения трех базовых цветов: красный, зеленый, синий.

Такая система цветопередачи называется RGB, по первым буквам английских названий цветов (Red , Green , Blue).

Цвет из палитры можно определить с помощью формулы:

Color = R + G + B

R, G, B – базовые цвета, которые принимают значения от 0 до 255

Так при глубине цвета в 24 бита на кодирование каждого из базовых цветов выделяется по 8 бит, тогда для каждого из цветов возможны N=2 8 =256 уровней интенсивности.

Формирование цвета в R G B

Цвет

Формирование цвета

255 + 255 + 255

Пурпурный

В системе RGB палитра цветов формируется путем сложения базовых цветов: красного, зеленого и синего.

Пурпурный

Система CMYK в отличие от RGB , основана на восприятии не излучаемого, а отражаемого света.

Так, нанесенная на бумагу голубая краска поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий цвета.

Цвета палитры можно определить с помощью формулы:

Color = C + M + Y

C, M и Y – цвета палитры, которые принимают значения от 0 % до 100%

Формирование цвета в C M Y K

Цвет

Формирование цвета

С + M +Y = - G - B – R

Y +C = - R - B

В системе цветопередачи CMYK палитра цветов формируется путем наложения голубой, пурпурной, желтой и черной красок.

Hue (оттенок цвета)
Saturation (насыщенность)
Brightness (яркость)

Палитры цветов в системах цветопередачи R G B , C M Y K и HSB

| Планирование уроков на учебный год (по учебнику Н.Д. Угриновича) | Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB

Урок 12
Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB

§ 2.2.3. Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB

2.2.3. Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB

Белый свет может быть разложен с помощью оптических приборов, например призмы, или капель воды в атмосфере (радуга) на различные цвета спектра: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Разложение белого света в спектр

Хорошо известна фраза, которая помогает легко запомнить последовательность цветов в спектре видимого света: « Каждый охотник желает знать , где сидит фазан ».

Человек воспринимает свет с помощью цветовых рецепторов, так называемых колбочек, находящихся на сетчатке глаза. Наибольшая чувствительность колбочек приходится на красный, зеленый и синий цвета, которые являются базовыми для человеческого восприятия. Сумма красного, зеленого и синего цветов воспринимается человеком как белый цвет, их отсутствие - как черный, а различные их сочетания - как многочисленные оттенки цветов.

Палитра цветов в системе цветопередачи RGB . С экрана монитора человек воспринимает цвет как сумму излучения трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Такая система цветопередачи называется RGB, по первым буквам английских названий цветов (Red, - красный , Green - зеленый , Blue - синий ).

Цвета в палитре RGB формируются путем сложения базовых цветов, каждый из которых может иметь различную интенсивность.

Цвет палитры Color можно определить с помощью формулы (2.1).

При минимальных интенсивностях всех базовых цветов получается черный цвет, при максимальных интенсивностях - белый цвет. При максимальной интенсивности одного цвета и минимальной двух других - красный, зеленый и синий цвета. Наложение зеленого и синего цветов образует голубой цвет (Cyan), наложение красного и зеленого цветов - желтый цвет (Yellow), наложение красного и синего цветов - пурпурный цвет (Magenta) (табл. 2.4).

Таблица 2.4. Формирование цветов в системе цветопередачи RGB

В системе цветопередачи RGB палитра цветов формируется путем сложения красного, зеленого и синего цветов.

При глубине цвета в 24 бита на кодирование каждого из базовых цветов выделяется по 8 битов. В этом случае для каждого из цветов возможны N = 2 8 = 256 уровней интенсивности. Уровни интенсивности задаются десятичными (от минимального - 0 до максимального - 255) или двоичными (от 00000000 до 11111111) кодами (табл. 2.5).

Палитра цветов в системе цветопередачи CMYK. При печати изображений на принтерах используется палитра цветов в системе CMY . Основными красками в ней являются Cyan - голубая , Magenta - пурпурная и Yellow - желтая .

Цвета в палитре CMY формируются путем наложения красок базовых цветов . Цвет палитры Color можно определить с помощью формулы (2.2), в которой интенсивность каждой краски задается в процентах:

Напечатанное на бумаге изображение человек воспринимает в отраженном свете. Если на бумагу краски не нанесены, то падающий белый свет полностью отражается и мы видим белый лист бумаги. Если краски нанесены, то они поглощают определенные цвета спектра. Цвета в палитре CMY формируются путем вычитания из белого света определенных цветов.

Нанесенная на бумагу голубая краска поглощает красный свет и отражает зеленый и синий свет, и мы видим голубой цвет. Нанесенная на бумагу пурпурная краска поглощает зеленый свет и отражает красный и синий свет, и мы видим пурпурный цвет. Нанесенная на бумагу желтая краска поглощает синий свет и отражает красный и зеленый свет, и мы видим желтый цвет.

Смешав две краски системы CMY, мы получим базовый цвет в системе цветопередачи RGB. Если нанести на бумагу пурпурную и желтую краски, то будет поглощаться зеленый и синий свет, и мы увидим красный цвет. Если нанести на бумагу голубую и желтую краски, то будет поглощаться красный и синий свет, и мы увидим зеленый цвет. Если нанести на бумагу пурпурную и голубую краски, то будет поглощаться зеленый и красный свет, и мы увидим синий цвет (табл. 2.6).

Смешение трех красок - голубой, желтой и пурпурной - должно приводить к полному поглощению света, и мы должны увидеть черный цвет. Однако на практике вместо черного цвета получается грязно-бурый цвет. Поэтому в цветовую модель добавляют еще один, истинно черный цвет. Так как буква «В» уже используется для обозначения синего цвета, для обозначения черного цвета принята последняя буква в английском названии черного цвета Black, т. е. «К». Расширенная палитра получила название CMYK (см. табл. 2.6).

Система цветопередачи RGB применяется в мониторах компьютеров, в телевизорах и других излучающих свет технических устройствах. Система цветопередачи CMYK применяется в полиграфии, так как напечатанные документы воспринимаются человеком в отраженном свете. В струйных принтерах для получения изображений высокого качества используются четыре картриджа, содержащие базовые краски системы цветопередачи CMYK (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Использование систем цветопередачи RGB и CMYK в технике

Палитра цветов в системе цветопередачи HSB. Система цветопередачи HSB использует в качестве базовых параметров Hue (оттенок цвета), Saturation (насыщенность) и Brightness (яркость).

Параметр Hue позволяет выбрать оттенок цвета из всех цветов оптического спектра: от красного до фиолетового цвета (Н = 0 - красный цвет, Н = 120 - зеленый цвет, Н = 240 - синий цвет, Н = 360 - фиолетовый цвет).

Параметр Saturation определяет процент «чистого» оттенка и белого цвета (S = 0% - белый цвет, S = 100% - «чистый» оттенок).

Параметр Brightness определяет интенсивность цвета (минимальное значение В = 0 соответствует черному цвету, максимальное значение В = 100 соответствует максимальной яркости выбранного оттенка цвета).

В системе цветопередачи HSB палитра цветов формируется путем установки значений оттенка цвета, насыщенности и яркости.

В графических редакторах обычно имеется возможность перехода от одной модели цветопередачи к другой. Это можно сделать как с помощью мыши, перемещая указатель по цветовому полю, так и вводя параметры цветовых моделей с клавиатуры в соответствующие текстовые поля.

Контрольные вопросы

1. В каких природных явлениях и физических экспериментах можно наблюдать разложение белого света в спектр? Подготовьте доклад.

2. Как формируется палитра цветов в системе цветопередачи RGB ? В системе цветопередачи CMYK ? В системе цветопередачи HSB?

Задания для самостоятельного выполнения

2.8. Задание с кратким ответом. Определите цвета, если заданы интенсивности базовых цветов в системе цветопередачи RGB . Заполните таблицу.

2.9. Задание с кратким ответом. Определите цвета, если на бумагу нанесены краски в системе цветопередачи CMYK . Заполните таблицу.

Тема урока «Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, SMYK, HSB»

9 класс

1 час учебного времени

Тип урока: ознакомление с новым материалом

Вид урока: смешанный

Технология: личностно-ориентированная, развивающая

На момент проведения урока учащиеся должны

знать:

единицы измерения информации

понятие пространственной дискретизации

формулу связи количества цветов в палитре и количества информации

графические режимы экрана монитора

уметь :

осуществлять перевод единиц информации

определять количество графической информации

кратко конспектировать основные моменты лекции

Цели урока:

проверить уровень освоения материала прошлого урока

сформировать представление о восприятии цвета человеком

познакомится с процессом разложения цветов на составляющие .

рассмотреть особенности цветопередачи экранами мониторов

рассмотреть отличия в палитрах цветов в разных системах цветопередач

закрепить умения по нахождению глубины цвета и объема изображения.

Задачи урока:

Образовательная: закрепить знания на определение глубины цвета, количества цветов,научить определять цвета по заданной интенсивности базовых цветов, научить определять цвета, если имеются краски в системе цветопередачи RGB , CMYK.

воспитательная : формирование общекультурных навыков работы с графической информацией, формирование информационной культуры, воспитывать внимательность, аккуратность, самостоятельность;

развивающая : развивать алгоритмическое мышление; навыки использования прикладного программного обеспечения; умение решать информационные задачи .

В результате изучения данной темы учащиеся должны

знать:

палитры цветов в различных системах цветопередачи

уметь:

определять цвета, если имеются краски в системе цветопередачи RGB ,CMYK.

Комплексно-методическое обеспечение:

интерактивная доска;

материалы для проверки домашнего задания (информационный диктант)

презентация “Палитры цветов в системах цветопередачи RGB , SMYK , HSB ” учебник Н.Д. Угриновича для 9 класса § 1.5

План урока:

Организационный момент (2 мин).

Проверка домашнего задания (20 мин). Д иктант «Основные понятия компьютерной графики» и решение задач у доски

Новый материал (15 мин).

Закрепление изученного материала: ответы на вопросы (5 мин)

Подведение итогов (2 мин)

Домашнее задание (1 мин).

Ход урока

1. Организационный момент

Приветствие, кто отсутствует

2. Проверка домашнего задания

Д иктант «Основные понятия компьютерной графики» (учащиеся записывают понятие)

1. Минимальный участок изображения, для которого независимо можно задать цвет, называется ПИКСЕЛЬ

2. Чем разрешающая способность ниже, тем размер пикселя БОЛЬШЕ

3. Чем ниже разрешающая способность, тем качество изображения НИЖЕ
4. Завершите фразу: Сканер имеет аппаратное и оптическое .. РАЗРЕШЕНИЕ

5. Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки, называется ГЛУБИНА

6. При помощи этого устройства можно осуществлять процесс пространственной дискретизации. СКАНЕР

7 . Этот вид информации может быть представлен в двух формах: аналоговой и дискретной. ГРАФИЧЕСКАЯ

Решение задачи у доски (2 учащихся). Задачи отображены на интерактивной доске:

1. Определите количество цветов в палитре при глубине цвета 4, 8, 16, 24, 32 бита. Разрешается пользоваться компьютерным калькулятором.

2. Цветное растровое изображение с палитрой 65536 цветов имеет размер 100х100 точек. Какой информационный объём имеет это изображение?

3. Для хранения изображения размером 64х32 точек выделено 64 кбайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

4. 256- цветный рисунок содержит 10 байт информации. Из скольких точек он состоит?

Актуализация знаний (фронтальный опрос):

- Вспоминая ранее изученную тему «Кодирование графической информации», ответьте, пожалуйста, на вопрос: Каким образом графическая информация представляется в компьютере?

С помощью какой формулы мы можем вычислить информационный объём графического изображения?

- Назовите две основные формы представления графической информации.

3. Мотивация

Вспомним курс физики. На какие цвета спектра может быть разложен белый цвет?

Учащиеся вспоминают оптические приборы и цвета радуги.

Тема нашего урока " Палитры цветов в системах цветопередачи RGB , CMYK , HSB ”

( Презентация 1 слайд 1 ).

4. Изучение нового материала

Как устроено световосприятие для человека?

( Человек воспринимает цвет с помощью рецепторов – колбочек. Наибольшая чувствительность приходится на красный, зеленый и синий цвета, сумма которых в разных сочетаниях дает оттенки ) . ( слайд 2-3 ).

Сегодня мы узнаем, как осуществляется цветопередача при помощи компьютеров.

Нам известны следующие системы цветопередачи: (слайд 4 ).

С экрана компьютера мы так же воспринимаем цвета как сочетания базовых цветов – красный, синий и зеленый. Такая система называется по первым буквам базовых цветов на английском языке – red R , green G , blue B – RGB . (слайд 5-6)

Наложение цветов друг на друга дает нам другие оттенки.

Учащиеся работают со сладом по формированию оттенков из базовых цветов . (слайд 7-8)

Где применяется система RGB (слайд 9)

Рассматривается палитра SMYK (слайд 10-13)

Где применяется система SMYK (слайд 14)

Рассматривается палитра HSB и формирование цветов в этой палитре (слайд 16-17)

5. Закрепление изученного материала

Учащимся предлагается ответить на вопросы по пройденному материалу (слайд 18)

6. Подведение итогов урока

Выставление оценок, запись домашнего задания (слайд 16 )

Цветовые модели HSV и HLS. Рассмотренные модели ориентированы на работу с цветопередающей аппаратурой и для некоторых людей неудобны. Поэтому модели HSV, HLS опираются на интуитивные понятия тона насыщенности и яркости.

В цветовом пространстве модели HSV (Hue, Saturation, Value), иногда называемой HSB (Hue, Saturation, Brightness), используется цилиндрическая система координат, а множество допустимых цветов представляет собой шестигранный конус, поставленный на вершину.

Основание конуса представляет яркие цвета и соответствует V = 1. Однако цвета основания V = 1 не имеют одинаковой воспринимаемой интенсивности. Тон (H ) измеряется углом, отсчитываемым вокруг вертикальной оси OV . При этом красному цвету соответствует угол 0°, зелёному – угол 120° и т. д. Цвета, взаимно дополняющие друг друга до белого, находятся напротив один другого, т. е. их тона отличаются на 180°. Величина S изменяется от 0 на оси OV до 1 на гранях конуса.

Конус имеет единичную высоту (V = 1) и основание, расположенное в начале координат. В основании конуса величины H и S смысла не имеют. Белому цвету соответствует пара S = 1, V = 1. Ось OV (S = 0) соответствует ахроматическим цветам (серым тонам).

Процесс добавления белого цвета к заданному можно представить как уменьшение насыщенности S , а процесс добавления чёрного цвета – как уменьшение яркости V . Основанию шестигранного конуса соответствует проекция RGB куба вдоль его главной диагонали.

Рис. 1.8. Цветовое пространство HSV модели

Еще одним примером системы, построенной на интуитивных понятиях тона насыщенности и яркости, является система HLS ( Hue , Lightness , Saturation ). Здесь множество всех цветов представляет собой два шестигранных конуса, поставленных друг на друга (основание к основанию).

Модель HLS HLS (Hue, Lightness, Saturation - цветовой тон, освещённость, насыщенность) - модель ориентированная на человека и обеспечивающая возможность явного задания требуемого оттенка цвета/ Эта модель образует подпространство, представляющее собой двойной конус, в котором черный цвет задается вершиной нижнего конуса и соответствует значению L = 0, белый цвет максимальной интенсивности задается вершиной верхнего конуса и соответствует значению L = 1. Максимально интенсивные цветовые тона соответствуют основанию конусов с L = 0.5, что не совсем удобно. Цветовой тон H, аналогично системе HSV, задается углом поворота. Насыщенность S меняется в пределах от 0 до 1 и задается расстоянием от вертикальной оси L до боковой поверхности конуса. Т.е. максимально насыщенные цветовые цвета располагаются при L=0.5, S=1. В общем, систему HLS можно представить как полученную из HSV "вытягиванием" точки V=1, S=0, задающей белый цвет, вверх для образования верхнего конуса.

H - тон

S - насыщенность

L - светлота (освещённость)

В некоторых графических редакторах, например, в Macromedia FreeHand используется модель HLS . В модели HLS, в отличие от HSB, вместо яркости используется параметрL- освещенность (Lightness). Уменьшение освещенности приближает цвет к черному, а увеличение - к белому. Чистый спектральный цвет получается при освещенности 50%.

Модели HSBиHLSне ориентированы ни на какое техническое устройство воспроизведения цветов, поэтому их называют ещеаппаратно независимыми .

Рис. 5: Цветовая модель HLS

Светлота (lightness) - одна из основных характеристик цвета наряду снасыщенностьюитоном. Это субъективная яркость участка изображения, отнесённая к субъективнойяркостиповерхности, воспринимаемой человеком какбелая.

Светлота

Субъективная яркость участка

Субъективная яркость белого

Важно отметить именно относительность восприятия. Если посмотреть на лист с изображением на бумаге при свете лампы и при ярком солнечном свете, количество отражённого света от участка изображения (яркость) будет различаться, однако относительно самого светлого участка поверхности - незапечатанной белой бумаги, воспринимаемая светлота будет одной и той же.

Тон - одна из трёх основных характеристикцветанаряду снасыщенностьюисветлотой. Тон определяется характером распределения излучения в спектре видимого света, причём, главным образом, положением пика излучения, а не его интенсивностью и характером распределения излучения в других областях спектра. Именно тон определяет название цвета, например «красный», «синий», «зелёный».

Н асыщенность - этоинтенсивностьопределённоготона, то есть степень визуального отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического (серого) цвета. Насыщенный цвет можно назвать сочным, глубоким, менее насыщенный - приглушённым, приближённым к серому. Полностью ненасыщенный цвет будет оттенком серого. Насыщенность (saturation) - одна из трёх координат в цветовых пространствахHSLиHSV.

Цветовые модели HSB и HLS

Многие художники пользуются цветовой моделью HSB. Это не строгая математическая модель, но она очень удобна для подбора оттенков и цветов. Эта модель основана на модели RGB, но имеет другую систему координат. Любой цвет в модели HSB определяется своим цветовым тоном (собственно цветом), насыщенностью (то есть процентом добавленной к цвету белой краски) и яркостью (процентом добавленной черной краски). Такая модель получила название по первым буквам английских слов H ue - тон, S aturation - насыщенность и B rightness - яркость. Это трехканальная модель (рис. 3.).

Все оттенки располагаются по кругу, и каждому соответствует свой градус, т.е. всего насчитывается 360 вариантов (красный - 0, желтый - 60, зеленый - 120 градусов и т.д.). Более точной графической интерпретацией данной модели будет конус. Такая цветовая модель намного беднее, рассмотренной ранее RGB, так как позволяет работать всего лишь с 3 млн. цветов.

Модель HSB лучше, чем RGB и CMYK, соответствует понятию цвета, которое используют маляры и профессиональные художники. Действительно, у них обычно есть несколько основных красок, а все другие получаются добавлением к ним белой и черной. Таким образом, нужные цвета - это некоторая модификация основных: осветленных или затемненных. Хотя художники и смешивают краски, но это уже выходит за рамки модели HSB

Насыщенность характеризует чистоту цвета. Нулевая насыщенность соответствует серому цвету, а максимальная насыщенность - наиболее яркому варианту данного цвета. Можно считать, что изменение насыщенности связано с добавлением белой краски. То есть уменьшение насыщенности соответствует добавлению белой краски.

Яркость понимается как степень освещенности. При нулевой яркости цвет становится черным. Максимальная яркость при максимальной насыщенности дают наиболее выразительный вариант данного цвета. Можно также считать, что яркость изменяется путем добавления черной краски. Чем больше черной краски добавлено, тем меньше яркость.

Графически модель HSB можно представить в виде кольца, вдоль которого располагаются оттенки цветов. На внешнем крае круга находятся чистые спектральные цвета или цветовые тона (параметр Н в угловых градусах). Чем ближе к центру круга расположен цвет, тем меньше его насыщенность, тем он более блеклый, пастельный (параметр S в процентах). Яркость (освещенность) отображается на линейке, перпендикулярной плоскости цветового круга (параметр В в процентах). Цвета на внешнем круге имеют максимальную яркость.

Рис. 3 . Графическое представление модели HSB

В некоторых графических редакторах, например в Macromedia FreeHand, используется модель HLS (Hue, Lightness, Saturation), которая похожа на HSB. В модели HLS, в отличие от HSB, вместо яркости используется параметр L- освещенность ( L ightness ). Уменьшение освещенности приближает цвет к черному, а увеличение - к белому. Чистый спектральный цвет получается при освещенности 50%.

Понятия яркости L в моделях Lab и HSB не тождественны . Как и в RGB, смешение цветов из шкал а и b позволяет получить более яркие цвета. Уменьшить яркость результирующего цвета можно за счет параметра яркости L.

Модели HSB и HLS не ориентированы ни на какое техническое устройство воспроизведения цветов, поэтому их называют еще аппаратно независимыми.

Модель HSB основана на трех параметрах: H - оттенок или тон (Hue), S - насыщенность (Saturation) и B - яркость (Brightness). Модель HSB лучше, чемRGBиCMYK, соответствует понятию цвета, которое используют профессиональные художники. У них обычно есть несколько основных красок, а все другие получаются добавлением к ним белой и черной. Таким образом, нужные цвета - это некоторая модификация основных: осветлить или затемнить. Хотя художники и смешивают различные краски, но это уже выходит за рамки модели HSB.

Насыщенность характеризует чистоту цвета. Нулевая насыщенность соответствует серому цвету, а максимальная - наиболее яркому варианту данного цвета. Можно считать, что изменение насыщенности связано с добавлением белой краски. То есть уменьшение насыщенности соответствует добавлению белой краски.

Яркость понимается как степень освещенности. При нулевой яркости цвет становится черным. Максимальная яркость при максимальной насыщенности дают наиболее выразительный вариант данного цвета. Можно также считать, что яркость изменяется путем добавления черной краски. Чем больше черной краски добавлено, тем меньше яркость.

Графически модель HSB можно представить в виде кольца, по окружности которого располагаются оттенки цветов (рис. 6). На внешнем крае круга находятся чистые спектральные цвета или цветовые тона (параметр H измеряется в угловых градусах, от 0 до 360). Чем ближе к центру круга расположен цвет, тем меньше его насыщенность, тем он более блеклый, пастельный (параметр Sизмеряется в процентах). Яркость (освещенность) отображается на линейке, перпендикулярной плоскости цветового круга (параметр B измеряется в процентах). Все цвета на внешнем круге имеют максимальную яркость.

Рис. 6. Графическое представление модели HSB

Цветовые модели HSV и HLS

Приведенные модели не охватывают всего диапазона видимого цвета, поскольку их цветовой охват - это лишь треугольник на графике МКО, вершинам которого соответствуют базовые цвета. Они являются аппаратно ориентированными, т.е. соответствуют технической реализации цвета в устройствах графического вывода. Но психофизиологическое восприятие света определяется не интенсивностью трех первичных цветов, а цветовым тоном, насыщенностью и светлотой. Цветовой тон позволяет различать цвета, насыщенность задает степень "разбавления" чистого тона белым цветом, а светлота - это интенсивность света в целом. Поэтому для адекватного нашему восприятию подбора оттенков более удобными являются модели, в числе параметров которых присутствует тон (Hue). Этот параметр принято измерять углом, отсчитываемым вокруг вертикальной оси. При этом красному цвету соответствует угол 0, зеленому - 120, синему - 240, а дополняющие друг друга цвета расположены один напротив другого, т.е. угол между ними составляет 180. Цвета CMY расположены посредине между составляющими их компонентами RGB. Существует две модели, использующие этот параметр.

Модель HSV (Hue, Saturation, Value, или тон, насыщенность, количество света) можно представить в виде световой шестигранной пирамиды (рис. 2.10), по оси которой откладывается значение V, а расстояние от оси до боковой грани в горизонтальном сечении соответствует параметру S (за диапазон изменения этих величин принимается интервал от нуля до единицы). Значение S равно единице, если точка лежит на боковой грани пирамиды. Шестиугольник, лежащий в основании пирамиды, представляет собой проекцию цветового куба в направлении его главной диагонали.

Преобразование цветового пространства HSV в RGB осуществляется непосредственно с помощью геометрических соотношений между шестигранной пирамидой и кубом.

Цветовая модель HLS (Hue, Lightness, Saturation, или тон, светлота, насыщенность) является расширением модели HSV. Здесь цветовое пространство уже представляется в виде двойной пирамиды (рис. 2.11), в которой по вертикальной оси откладывается L (светлота), а остальные два параметра задаются так же, как и в предыдущей модели. В литературе эти пирамиды иногда называют шестигранным конусом.

На рис.2.12и2.13приведены блок-схемы преобразования моделей HSV и HLS в модель RGB. Алгоритмы обратного преобразования предлагаются читателю в качестве упражнения.

В первом алгоритме используется функция Ent, означающая целую часть числа. Кроме того, используется операция присваивания для векторов. Константа ndf (сокращенное от выражения "not defined" (не определен) ) используется при входе в алгоритм для того, чтобы выяснить, задано ли значение переменной H. Например, по соглашению ndf может быть некоторым отрицательным значением, так как тон - это всегда положительная величина. Во втором алгоритме применяется вспомогательная функция Value (Значение) (H, M1, M2) для вычисления значения компоненты R, G или B в зависимости от ситуации.

Рис. 2.12. Преобразование модели HSV в RGB

Алгоритм преобразования:

Приведение H к заданному диапазону:

Пока H<0 H=H+360

Пока H>360 H=H-360

Определение координат

Если H<60 то Value=M1+(M2-M1)*H/60

Если 60<=H<180 то Value=M2

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

Если 240<=H то Value=M1

Рис. 2.13. Преобразование модели HLS в RGB

Человек воспринимает свет с помощью цветовых рецепторов (так называемых колбочек), находящихся на сетчатке глаза. Наибольшая чувствительность колбочек приходится на красный, зеленый и синий цвета, которые являются базовыми для человеческого восприятия. Сумма красного, зеленого и синего цветов воспринимаются человеком как белый цвет, их отсутствие – как черный, а различные их сочетания – как многочисленные оттенки цветов.

С экрана монитора человек воспринимает цвет как сумму излучения трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Такая система цветопередачи называется RGB, по первым буквам английских названий цветов (Red - красный, Green - зеленый, Blue - синий). Цвета в палитре RGB формируются путем сложения базовых цветов, каждый из которых может иметь различную интенсивность. Цвет Color палитры можно определить с помощью формулы.

Color = R + G + В, где 0

При глубине цвета в 24 бита на кодирование каждого из базовых цветов выделяется по 8 битов. В этом случае для каждого из цветов возможны N = 2 8 = 256 уровней интенсивности. Уровни интенсивности задаются кодами: –десятичными (от минимальной – 0 до максимальной – 255); –Двоичными (от до)

Кодировка цветов при глубине цвета 24 бита Цвет Двоичный и десятичный коды интенсивности базовых цветов Красный ЗеленыйСиний Черный Красный Зеленый Синий Голубой Пурпурный Желтый Белый

При печати изображений на принтерах используется палитра цветов в системе CMYK. Основными красками в ней являются Cyan – голубая, Magenta – пурпурная и Yellow – желтая. Система CMYK, в отличие от RGB, основана на восприятии не излучаемого цвета, а отражаемого света. Напечатанное на бумаге изображение человек воспринимает в отраженном свете. Если на бумагу краски не нанесены, то падающий свет полностью отражается, и мы видим белый лист бумаги Если краски нанесены, то они поглощают определенные цвета. Цвета в палитре CMYK формируются путем вычитания из белого цвета определенных цветов.

Cyan = W – R = G + В Нанесенная на бумагу голубая краска поглощает красный свет и отражает зелёный и синий свет, и мы видим голубой цвет. Cyan = W – R = G + В Magenta = W – G = R + В Нанесенная на бумагу пурпурная краска поглощает зелёный свет и отражает красный и синий свет и мы видим пурпурный цвет. Magenta = W – G = R + В Yellow = W – В = R + G Нанесенная на бумагу желтая краска поглощает синий свет и отражает красный и зеленый свет, и мы видим желтый цвет. Yellow = W – В = R + G Red = У + М = W – R - В Если нанести на бумагу пурпурную и желтую краски, то будет поглощаться зеленый и синий цвет, и мы увидим красный цвет. Red = У + М = W – R - В Green = У + С = W – R - В Если нанести на бумагу голубую и желтую краски, то будет поглощаться красный и синий цвет, и мы увидим зеленый цвет. Green = У + С = W – R - В Если нанести на бумагу пурпурную и голубую краски, то будет поглощаться зеленый и красный цвет, и мы увидим синий цвет. Blue = М + С= W – R - G

Формирование цветов в системе цветопередачи СМУК Цвет Формирование цвета Черный Black = С + М + У = W – G – В - R Белый White = (С=0, М=0, У=0) Красный Red = У + М = W – R - В Зеленый Green = У + С = W – R - В Синий Blue = М + С= W – R - G Голубой Cyan = W – R = G + В Пурпурный Magenta = W – G = R + В Желтый Yellow = W – В = R + G

Смешение трех красок – голубой, желтой и пурпурной должно приводить к полному поглощению света, и мы должны увидеть черный цвет. Однако на практике вместо черного цвета получается грязно-бурый цвет. Поэтому в цветовой модели присутствует т еще один, истинно черный цвет. Так как буква «В» уже используется для обозначения синего цвета, для обозначения черного цвета принята последняя буква в английском названии черного цвета «Black», т.е. «К» В системе цветопередачи CMYK палитра цветов формируется путем наложения голубой, пурпурной, желтой и черной красок.

Модель CMYK Модель CMYK является субтрактивной, т.е. для получения нового оттенка нужно убрать основные цвета в определенных пропорциях. Голубой = белый – красный = зелёный + синий Пурпурный = белый – зелёный = красный + синий Жёлтый = белый – синий = красный + зелёный Чёрный белый + красный + зелёный + синий

Система цветопередачи RGB применяется в мониторах компьютеров, в телевизорах и других, излучающих свет технических устройствах. Система цветопередачи CMYK применяется в полиграфии, т.к. напечатанные документы воспринимаются человеком в отраженном свете. В струйных принтерах для получения изображения высокого качества используются четыре картриджа, содержащие базовые цвета.

Система цветопередачи HSB использует в качестве базовых параметров Оттенок цвета (Hue), Насыщенность (Saturation) и Яркость (Brightness). Параметр Hue позволяет выбрать оттенок цвета из всех цветов оптического спектра, начиная с красного и заканчивая фиолетовым (H = 0 – красный, H = зеленый, H = 240 – синий, H = 360 – фиолетовый). Параметр Saturation определяет процент «чистого» оттенка и белого цвета (S = 0% - белый цвет, S = 100% - «чистый оттенок»). Параметр Brightness определяет интенсивность цвета (минимальное значение B = 0 соответствует черному цвету, максимальное значение B = 100 соответствует максимальной яркости выбранного цвета).

Модель HSB Модель HSB настроена под восприятие цвета человеком. В ней сверху располагаются все основные цвета убывая по яркости вниз. Для более точного определения желаемого оттенка используется полоса градации справа позволяющая сделать выбранный цвет более ярким или темным. Так же есть выбор цвета по названию и его координаты в переводе в модель RGB или CMYK.