| 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).

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

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.

Конспект урока

Учитель: Иванова Светлана Юрьевна

Предмет: информатика и ИКТ

Класс: 9

Тема: Формирование цвета в системах цветопередачи RGB , CMYK и HSB (Палитры цветов в системах цветопередачи RGB , CMYK и HSB )

Тип урока: изучение нового материала

Цели:

предметные: дать представление о палитрах цветов в системах цветопередачи;

метапредметные:

а) регулятивные: приобретение опыта работы с графическими изображениями; прием и сохранение учебной задачи; осуществление самоконтроля;

б) познавательные: анализ ориентира действия в новом учебном материале с сотрудничестве с учителем; осуществление итогового контроля по результату; преобразование практической задачи в познавательную; построение логических рассуждений;

в) коммуникативные: адекватное восприятие оценки учителя, товарищей; постановка вопросов, необходимых для организации собственной деятельности и сотрудничества с партнером;

г) межпредметные: связь и обобщение предметных знаний физики и информатики для видения объекта в единстве его многообразных свойств;

личностные: формирование устойчивого учебно-познавательного интереса к новым общим способам решения задач.

Формы организации учебной деятельности: беседа, индивидуальная работа, практическая работа в парах, самоконтроль.

Используемые технологии: проблемно-диалоговая, дифференцированный подход, ИКТ-технология.

Инвентарь и оборудование: проектор, экран, ноутбук учительский и ноутбуки ученические с установленными графическим редактором PhotoShop и тестовой оболочкой MyTest , раздаточный материал, карточки с домашним заданием.

Ход урока:

Организационный момент.

Приветствие: Здравствуйте, ребята! Я рада вас видеть! По словам философа Е. Ильенкова «Вся человеческая жизнь – это не что иное. Как постоянное желание достичь успеха в решении новых вопросов и проблем». И сегодня девиз нашего урока «Настоящее сокровище для человека – умение трудится». (Езоп). За работу!

Актуализация знаний.

Перед изучением новой темы, предлагаю выполнить тест на повторение (раздаю карточки с тестом). На прошлом уроке мы познакомились с растровыми изображениями. Давайте вспомним, как называется минимальный участок изображения, для которого независимым образом можно задать цвет? (пиксель). Что такое «глубина цвета»? (Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения). Мы знаем, что на экране монитора цвет точки имеет двоичный код. Что это значит? (состоит из 0 и 1). А как связаны между собой «глубина цвета» и «палитра цветов»?(N =2 i – формула Хартли) (1 слайд )

Постановка учебной задачи.

Мы привыкли видеть яркие изображения на экранах телевизоров и мониторах. Но бывает так, что после печати на цветном принтере красочная картинка перестает смотреться. Например, я столкнулась с такой ситуацией (демонстрирую яркое фото и блеклое). Какой вопрос у вас возникает? (почему так произошло? Можно ли исправить такое фото? Как предотвратить такую ситуацию?)

И сегодня на уроке мы выясним

Почему на мониторе картинка смотрится ярко, а после печати может стать блеклой, и для этого мы познакомимся с палитрами цветов в двух системах цветопередачи;

То нужно сделать, чтобы предотвратить такую ситуацию и на практике научимся устанавливать различные графические режимы.

Сформулируем тему урока.(2 слайд).

Изучение нового материала.

Вспомним опыт Ньютона (просмотр видео ).

Какой опыт мы сейчас наблюдали? (Опыт Ньютона по дисперсии света). В чем он заключается? (Узкий луч солнечного света направлялся на треугольную стеклянную призму). На экране за призмой появлялся спектр - радужная полоса из семи цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый( 3 слайд ).

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. (4 слайд) .

С экрана монитора мы воспринимаем 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 ). (Давайте оставим две строчки для темы, мы ее с вами позже сформулируем, и запишем название первой цветовой модели) (5 слайд) .

Цвета в палитре RGB формируются путем сложения базовых цветов, каждый из которых может иметь различную интенсивность. Цвет палитры Color можно определить с помощью формулы

Color = R + G + В, где 0<= R <= Rmax, 0 <=G <= Gmax, 0 <= В <= Bmax .

При минимальных интенсивностях всех базовых цветов получается черный цвет, при максимальных интенсивности – 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). Таблица (6 слайд).

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. (7 слайд) .

При печати изображений на принтерах используется палитра цветов в системе CMY. Основными красками в ней являются Cyan - голубая , Magenta - пурпурная и Yellow - желтая. (8 слайд) .

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

Color = С+М + Y, где 0% <= С <= 100%, 0% <= М <= 100%, 0% <= Y <= 100%.

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. 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. (9 слайд) .

(Таблица). Рассмотрим, как формируется палитра цветов в системе CMYK. (записать) (10 слайд) .

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 . (11 слайд) .

Итак, какая система цветопередачи применяется в мониторах компьютеров, в телевизорах и других излучающих свет технических устройствах? (RGB). И изображения с экрана монитора мы видим в излученном свете. (12 слайд) .

А какая система цветопередачи применяется в полиграфии? (CMYK). И напечатанные изображения мы видим в отраженном свете.

Практическая работа.

Вернемся к нашей испорченной фотографии. Как вы думаете, что нужно сделать перед тем как напечатать изображение? (Перевести его из RGB в CMYK ). И мы сейчас с вами на практике потренируемся конвертировать изображение из RGB в CMYK .

Разбейтесь, пожалуйста, на пары. Каждая пара берет ноутбук и занимает место за столом. Кто-нибудь из вас работал в графическом редакторе PhotoShop ? Давайте запустим программу. Перед нами рабочее поле. Слева – панель инструментов. Сверху – выпадающее меня, панель свойств. Справа – окна дополнительных панелей. Если мы откроем файл, то появится окно изображения. Конвертируем изображение из RGB в CMYK. Собственно, перевод из RGB в CMYK занимает ровно 1 секунду.

После такого перевода вы можете обнаружить, что ваша графика потеряла былую яркость. Картинка стала серой и блеклой. А почему графика вообще становится блеклой? Мы уже знаем, что разница между этими двумя цветовыми моделями очень простая.

RGB - цветовая модель для большей части мониторов, современных телевизоров, да и экранов вообще.

CMYK - это цветовая модель, имитирующая краски печати, которыми типография способна напечатать изображение.

Что же происходит при конвертировании из RGB в CMYK ? Прежде всего, каждому пикселю графики присваиваются другие цифровые значения. В RGB это были условные R255G255B0 , а после конвертации пиксель приобрел значения С4M0Y93K0 .

Как раз в этот момент картинка и может потерять в яркости. Причины, по которым это происходит, заключаются в том, что цветовой обхват модели RGB значительно больше, чем цветовой охват CMYK .

Фотошоп срочно подыскивает более тусклые цвета.

Результат данного перевода вовсе не максимум яркости, которую через CMYK можно обеспечить. И вы легко в этом убедитесь, просто применив цветокоррекцию Яркость/Контраст.

Причина потери яркости заключается в том, что в чистые оттенки Фотошоп подмешивает слишком много посторонних красок. Чаще всего Фотошоп создает черновые смеси красок и вместо ярко выраженной краски получится то, что происходит, когда вы в детстве все цвета гуаши брали, и на бумаге смешивали.

После конвертации из RGB в CMYK изображение надо обязательно цветокорректировать.

Самостоятельная работа.

А сейчас предлагаю поработать самостоятельно с использованием тестовой оболочки MyTest . Перед вами три задания. Два первых - это легкие задания. Третье - посложнее. Выбираете любые два.

(Тестовая оболочка позволяет отправить ответы учеников учителю, который сразу видит результат. Ребята могут просмотреть вопросы, на которые ответилт неверно ).

Домашнее задание.

Дома предлагаю подготовить небольшое сообщение о третьей цветовой модели HSB . Тем, кто справился со всеми заданиями, нужно выполнить одну из предложенных практических работ и написать небольшой вывод о проделанной работе. У кого возникли затруднения. Предлагаю заполнить таблицу и еще раз потренироваться в определении цвета.

Рефлексия.

Ребята, скажите, какие цвета являются базовыми для человеческого восприятия? (красный, зеленый, синий)

Какие цветовые модели существуют?

В каких видах деятельности целесообразно их использовать?

В самом низу ваших карточек оцените свою работу на уроке.

Спасибо за урок! Мне было приятно с вами работать!

Посмотрите вокруг, что вы видите? Вы видите предметы, стол, стул, солнце или море. Задумывались ли вы, каким образом все это многообразие воспринимается? Свет – это электромагнитное излучение, это волна, которая распространяется в пространстве, так же как и звук и другие волны, которые мы не ощущаем.

В процессе восприятия и обработки участвуют две стороны, предмет, на который мы смотрим и собственно человеческий глаз, а также мозг, обрабатывающий информацию, полученную через глаза.

Давайте разберем, как же мы видим цвет. В сетчатке человеческого глаза находятся рецепторы колбочки и палочки. Всего в глазу располагается около 130 миллионов палочек и 7 миллионов колбочек. Распределение рецепторов на сетчатке неравномерно: в области желтого пятна преобладают колбочки, а палочек очень мало; к периферии сетчатки, наоборот, число колбочек быстро уменьшается и остаются одни только палочки. Колбочки, отвечают за восприятие цвета, палочки в свою очередь за сумеречное зрение. Например, ночью вы не видите цвета, вы видите все серым, потому что работают палочки, а днем работают и колбочки и палочки.

За счет чего работают зрительные рецепторы? Пигмент Родопсин разлагается под действием света в палочках, в колбочках эту роль выполняет пигмент Йодопсин.

Цветовые модели

Цветовая модель - это система представления широкого диапазона цветов и основе ограниченного числа доступных красок в полиграфии или цветовых каналов в мониторах).

По принципу действия все цветовые модели разделяются на четыре класса: аддитивные, субтрактивные, перцепционные и колориметрические, хотя последние часто относят к перцепционным моделям. Рассмотрим их подробнее.

Аддитивная цветовая модель (RGB)

Давайте разберем природу цвета, отталкиваясь от физиологии зрения. Различают три типа «колбочек», проявляющих наибольшую чувствительность к трем основным цветам видимого спектра:

· красно-оранжевому (600 – 700 нм);

· зеленому (500 – 600 нм);

· синему (400 – 500 нм).

Таким образом, для восприятия любого цвета, наш мозг смешивает эти три цвета, учитывая еще один параметр - интенсивность

Рассматриваемый класс цветовых моделей представлен единственной моделью, получившей распространение на практике. В основе этой модели лежит тот факт, что большинство цветов видимого спектра можно получить путем смешения трех цветов, называемых первичными. Этими цветами являются красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) , a модель, соответственно, получила название RGB. Когда все три компоненты принимают максимальное значение, получается яркий белый цвет. Одинаковые нулевые значения образуют абсолютно черный цвет (точнее, отсутствие света), а одинаковые ненулевые значения соответствуют шкале серого цвета. Сочетания компонент, где их значения не равны, образуют соответствующий цветовой тон. При этом попарное смешение первичных цветов образует вторичные цвета: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Первичные и вторичные цвета относятся к базовым цветам.

Математически цветовую модель RGB удобнее всего представлять в виде куба. В этом случае каждому цвету однозначно можно сопоставить точку внутри куба, соответствующую значениям координат X (Red), Y (Green) и Z (Blue). Тогда направление вектора, исходящего из начала координат, однозначно определяет цветность, а его модуль выражает яркость. Несмотря на простоту и наглядность цветовой модели RGB, она имеет два существенных недостатка: аппаратная зависимость (например, использование различных люминофоров и его элементарное старение в мониторах) и ограниченный цветовой охват (невозможность получения всех цветов видимого спектра).

Субтрактивные цветовые модели (CMY и CMYK)

Как формируется цвет предмета? Ответ прост, дневной свет, попадая на предмет частично поглощается, а частично отражается, вот этот отраженный спектр и видит наш глаз. Видимыми являются волны, лежащие в диапазоне от 760 до 380 миллимикрон. Ниже на рисунке представлено соответствие цвета и его длины волны.

С этой точки зрения, белым является такой цвет, который отражает полностью падающий на него свет, а черным – который поглощает весь свет.

Для описания отраженного от объекта цвета используется субтрактивная цветовая модель. Субтрактивные цвета, в отличие от аддитивных, получаются путем поглощения (вычитания - subtract) одного из первичных цветов из белого цвета, что соответствует физике процессов поглощения и отражения света от поверхности объекта:

Белый - красный = голубой;

Белый - зеленый = пурпурный;

Белый - синий = желтый.

Таким образом, для описания этих процессов используется модель CMY, в которой используется три основных субтрактивных цвета, а именно голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow).

В результате при смешении двух субтрактивных красок результирующий цвет затемняется (положено больше краски - поглощено больше света). Смешивание равных значений трех компонент дает оттенки серого цвета. Белый цвет получается при отсутствии всех цветов (отсутствии краски), тогда как их присутствие в полном объеме теоретически дает черный цвет. Однако в реальном технологическом процессе получение черного цвета путем смешения трех основных (вторичных) цветов на бумаге не эффективно. И на это имеется две причины. Во-первых, практически невозможно создать идеально чистые пурпурные, голубые и желтые краски. В результате при смешении этих цветов получается не чистый черный цвет, а грязно-коричневый. Во-вторых, неэкономный расход красок на создание черного цвета и это при том, что любые цветные краски дороже обычных черных.

Как следствие, на практике широкое распространение получила иная субтрактивная цветовая модель, называемая CMYK и использующая дополнительную, четвертую, черную краску. Заметим, что в названии модели используется буква К (последняя буква в слове BlaK (черный) ), чтобы избежать путаницы, т.к. с буквы В в английском языке начинается и слово Blue (синий). Хотя иногда букву К трактуют как первую букву в слове Key (ключ, ключевой), т.к. эта краска является главной в процессе цветной печати и последней наносится на бумагу.

Цветовая модель CMYK имеет те же ограничения, что и RGB-модель - аппаратная зависимость и ограниченный цветовой диапазон. Причем она даже более аппаратно-зависима и цветовой диапазон еще уже, чем у RGB-модели, т.к. цветные красители имеют худшие характеристики по сравнению с люминофором в мониторах. Например, она не может воспроизводить яркие насыщенные цвета, а также ряд специфических цветов, таких как металлический и золотистый.

Об экранных цветах, которые невозможно воссоздать при печати, говорят, что они лежат вне цветового охвата модели CMYK. Для предотвращения таких ситуаций обычно используют комплекс специальных мер, включающий выявление и исключение (заменой близким) несоответствующих цветов еще на этапе создания и редактирования изображений или расширением цветового охвата модели путем добавления новых или плашечных цветов (плашечными называются цвета или краски, созданные с помощью специальных технологий и на основе использования для каждого цвета уникальных красителей или чернил). Например, к краскам CMYK добавляются еще зеленая и оранжевая краски (шестицветная печать), что позволяет существенно расширить диапазон воспроизводимых цветов. Еще один способ, возможно, наиболее эффективный, заключается в использовании систем управления цветом - CMS (color management system).

Перцепционные цветовые модели (HSB и другие)

Для устранения аппаратной зависимости, присутствующей в аддитивных и субтрактивных цветовых моделях, были разработаны ряд перцепционных (интуитивных) цветовых моделей, в основу которых положено раздельное восприятие цветности и
яркости света, как воспринимает свет глаз человека. Прототипом большинства цветовых моделей, использующих эту идею, является HSV-модель, на основе которой позже появились HSB, HSL и другие модели. Общим для них является то, что цвет в них задается не в виде смеси трех основных цветов, а путем задания двух компонентов (например, в модели HSB это цветовой тон - Hue, и насыщенность - Saturation). Третий параметр во всех этих моделях различными способами задает яркость изображения и обозначается как В (Brightness - в модели HSB), L (Lightness - в HSL) или V (Value - в HSV).

Модель HSB или ее ближайший аналог - HSL - представлены в большинстве современных графических редакторов. И именно модель HSB, также представленная в Photoshop, наиболее точно соответствует способу восприятия цветов человеческим глазом (из уже рассмотренных моделей), и ее мы рассмофим более подробно.

Под цветовым тоном (Н - Hue) понимается свет с доминирующей длиной волны и для его описания обычно используется, собственно, название цвета, например, синий или желтый. В графической интерпретации этой модели каждый цвет занимает определенное место на окружности и описывается углом в диапазоне 0—60. В положении 0 находится красный цвет, 120 - зеленый цвет, 240 - синий (это первичные цвета). Вторичные цвета находятся между ними. Дополнительные цвета находятся на диаметрально противоположных сторонах цветового круга. При их смешении образуется черный цвет (при печати красками) или белый (при излучении на мониторе). Это максимально контрастные цвета и действуют они на глаз раздражающе.

Цвета, равноотстоящие друг от друга, образуют триады, дающие гармоничное сочетание цветов и насыщенную оттенками палитру. Однако понятие цветового тона не дает полного описания цвета. Кроме доминирующей длины волны, в формировании цвета участвуют и другие длины волн. Соотношение между основной, доминирующей длиной волны и всеми остальными длинами волн, образующими "серые вкрапления", называется насыщенностью. Его значение изменяется от 0 % (серый цвет) в центре круга до 100 % (полностью насыщенный) на окружности.

Третий параметр - яркость - никоим образом не влияет на цветность, но от нее зависит, как сильно цвет будет восприниматься глазом, т.е. яркость характеризует интенсивность, с которой энергия света воздействует на рецепторы глаза. При нулевой яркости мы не увидим ничего, и любой цвет будет восприниматься как черный, а максимальная яркость вызывает ощущение ослепительно белого цвета. Величина яркости также измеряется в процентах от 0е (черный) до 100 (белый). Данная компонента является нелинейной, что соответствует природе глаза.

Модель HSB носит абстрактный характер, т.к. ее компоненты на практике измерить невозможно. Чаще всего компоненты модели получают путем математического пересчета измеренных значений RGB-модели. Как следствие, в наследство от RGB-модели она получает и ограниченное цветовое пространство. Кроме того, яркость и цветовой тон не являются полностью независимыми параметрами, т.к. значительное изменение яркости влияет на изменение цветового тона, что приводит к нежелательным эффектам в виде цветовых отливов (сдвигов). Вместе с тем HSB-модель обладает двумя важными преимуществами: большей аппаратной независимостью (по сравнению с двумя предыдущими моделями) и более простым и интуитивно понятным механизмом управления цветом.

Белый свет может быть разложен с помощью оптических приборов (например, призмы) или природных явлений (радуга) на различные цвета спектра: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

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

Рис. 3.7.

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 цвета 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 (3.3):

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 образует голубой цвет (Cyan), наложение красного и зеленого цвета - желтый цвет (Yellow), наложение красного и синего цвета - пурпурный цвет (Magenta).

Таблица 3.4

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 бит. В этом случае для каждого из цветов возможны N = 2 8 = 256 уровней интенсивности. Уровни интенсивности задаются десятичными (от минимальной - 0 до максимальной - 255) или двоичными (от 00000000 до 11111111) кодами (табл. 3.5).

Таблица 3.5

Кодировка цветов при глубине цвета 24 бита

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 (3.4), в которой интенсивность каждой краски задается в процентах:

Напечатанное на бумаге изображение человек воспринимает в отраженном цвете. 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. Цвета в палитре CMYK формируются путем вычитания из белого цвета определенных цветов.

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

Смешав две краски, мы получим базовые цвета 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.

Рис. 3.8.

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 название черного цвета Black, т.е. К. Расширенная палитра получила название CMYK.

Таблица 3.6

Формирование цветов в системе цветопередачи CMYK

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

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. 3.9.

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, начиная от красного цвета и кончая фиолетовым (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 цветов (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.

Цветовые справочники PANTONE®. Отображение цвета зависит от многих факторов. Способы передачи цвета на мониторе (система цветопередачи RGB) и бумаге (система цветопередачи CMYK) не могут однозначно соответствовать. В свою очередь цветопередача разных мониторов может значительно отличаться друг от друга, также различается цветопередача при печати на различных типах бумаги.

Фактическим стандартом в области идентификации цветов являются цветовые справочники фирмы Pantone. Pantone является разработчиком и производителем технологических решений в области выбора цвета и точной цветовой коммуникации. Уже более 40 лет имя Pantone известно во всем мире как универсальный цветовой язык для общения заказчиков, дизайнеров и производителей полиграфической, текстильной и прочей продукции. Идентификация цветов распространяется не только на изображения, выведенные на бумагу, но и на экран. Пантонные справочники - это набор листов с тестовой печатью с указанием числовых значений цвета в системе RGB или CMYK.

Существуют различные варианты справочников с образцами печати на обычной, мелованной, глянцевой или матовой бумаге.

При подготовке изображения для печати на недорогих массовых мониторах цвета будут искажены. Воспользовавшись справочником, надо указать нужные значения цвета. Цвета, полученные в результате печати, должны соответствовать цветам в справочнике.

Рис. 3.10.

Имея цветовые справочники, можно откалибровать монитор. Надо нарисовать в программе верстки прямоугольники, закрасив их цветами согласно цветовому справочнику, а затем, используя регулировки монитора или выбирая различные профили в программах верстки, попытаться привести в соответствие цвета на экране к цвету справочника. Практически все современные видеокарты поставляются с драйверами, позволяющими производить настройку цветопередачи.

Естественно, что такая калибровка будет достаточно приблизительной. Для правильной калибровки монитора, сканера и принтера используются специальные устройства - калибраторы. Калибраторы устанавливаются перед экраном монитора и подключаются к компьютеру с помощью USB-порта.

Контрольные вопросы

• 1. В каких природных явлениях и физических экспериментах можно наблюдать разложение белого света в спектр?
• 2. Как формируется палитра цветов в системе цветопередачи RGB? В системе цветопередачи CMYK? В системе цветопередачи HSB?
• 3. Для чего необходимы цветовые справочники PANTONE?
• 4. Для чего необходимы калибраторы?

Задания для самостоятельного выполнения

3.8. Задание с кратким ответом. Определить цвета, если заданы интенсивности базовых цветов в системе цветопередачи RGB. Заполнить таблицу.

3.9. Задание с кратким ответом. Определить цвета, если на бумагу нанесены краски в системе цветопередачи CMYK. Заполнить таблицу.

	Формирование цвета
	С = 0, М = 0, Y = 0

Прежде чем мы перейдем непосредственно к описанию цветовых моделей компьютерной графики, давайте немного обсудим основные понятия ЦВЕТА. А на видео вы сможете посмотреть где найти и как поменять цветовую модель в фотошопе.

• Как мы воспринимаем цвет?

Прежде чем мы перейдем к цветовым палитрам CMYK и RGB, давайте разберемся с тем, как мы воспринимаем цвет. Мы можем видеть предметы только потому, что они излучают или отражают электромагнитное излучение, то есть СВЕТ.

В зависимости от длины волны СВЕТА мы видим тот или иной ЦВЕТ.

Длина волны измеряется в нанометрах.

• Каким длинам волн соответствуют 7 цветов радуги?

СВЕТ можно разделить на 2 категории:

1. Излучаемый свет – это свет, выходящий из источника, например, Солнца, лампочки или экрана монитора.
2. Отраженный свет – это свет, “отскочивший” от поверхности объекта. Когда мы смотрим на какой-либо предмет, не являющийся источником света, мы видим именно отраженный цвет.

Монитор излучает свет, поэтому такой способ получения цвета называют системой аддитивных цветов. Бумага – отражает свет, поэтому полученный таким образов цвет можно описать при помощи системы субтрактивных цветов.

• Цветовая модель RGB

Это субтрактивная цветовая модель, которая использует в своем составе три основных цвета:

Красный (Red)

Зеленый (Green)

Синий (Blue)

Её название происходит от первых букв английских названий цветов. Смешивая эти цвета, мы можем получить практически любой оттенок.

RGB используют мониторы, телефоны, и даже фотоаппараты, поэтому для компьютерной графики, предназначенной для использования на вышеперечисленных устройствах, нужно использовать именно цветовой режим RGB.

• Как смешиваются основные цвета RGB

Cиний + красный = пурпурный

Зелёный+ красный= жёлтый

Зелёный + синий = циановый

При смешении всех трёх цветовых компонентов мы получаем белый цвет.

• Основные цвета палитры RGB

Основные цвета в RGB это: Красный, Синий, Зеленый

• Дополнительные цвета палитры RGB

Дополнительные цвета получаются при смешивании двух соседних основных цветов.

К ним относятся: Пурпурный, Голубой, Желтый

• Противоположные цвета палитры RGB

При смешивании противоположных цветов получается белый цвет, т.к. составляющими противоположного цвета являются два недостающих цвета (например, Красный + Голубой (синий + зеленый)).

Смешивание 2-х противоположных цветов, это по сути то же самое, что смешивание 3-х основных. В обоих случаях получится белый. Это важно знать каждому, кто всерьез занимается цветовой коррекции.

• Цветовая модель CMYK

Голубой (cyan)

Пурпурный (magenta)

Желтый (yellow)

Черный (Keycolor)

Cубтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии . Эта система, в отличие от RGB, используется для печати, поэтому если вы приносите макет в полиграфию, вас, как правило просят предоставлять его именно с использованием цветового режима CMYK.

• Как смешиваются цвета CMYK

Голубой + пурпурный = синий цвет, пурпурный + желтый = ярко-красный, желтый + голубой = зеленый.

Голубой, пурпурный и желтый образуют грязно-коричневый цвет. Черный делает любой цвет более темным, отсутствие красителя дает белый.

Cyan – Голубой, Magenta – Пурпурный, Yellow – Желтый;