Информатика. 11 класс (Повышенный уровень)

Первое представление о компьютерной графике и цветовых моделях вы получили в 7 классе (см. §22).

В настоящее время компьютерные технологии используются во всех сферах нашей жизни, поэтому компьютерная графика стала чрезвычайно востребованной. Результатами компьютерной графики пользуются не только специалисты, но и обычные пользователи компьютерных устройств.

В компьютерной графике основополагающим является понятие цвета. Чтобы в процессе подготовки цветных изображений принимать корректные решения, следует учитывать особенности восприятия цвета глазом человека. Человеческий глаз воспринимает цвет субъективно (пример 8.1). Но электронные устройства оперируют точными значениями.

Чтобы в компьютерной графике при работе с цветом не возникало разночтений, используются цветовые модели.

Цветовых моделей много, в них заложены разные принципы работы с цветами и разные возможности для их отображения. Все используемые в настоящее время цветовые модели можно условно классифицировать следующим образом:

1. Монохромные:

• двухградационные (черно-белые).
• полутоновые (с оттенками серых цветов).

2. Цветные:

• индексные — каждому цвету в цветовой таблице ставится в соответствие индекс.
• полноцветные

- аддитивные (RGB) — основанные на сложении цветов;

- субтрактивные (CMY, CMYK) — основанные на вычитании цветов;

- перцепционные (HSV, HSB, HLS, LAB, и т. д.) — основанные на восприятии цвета.

Остановимся подробнее на четырёх моделях, с которыми чаще всего работают в Photoshop и других графических редакторах.

RGB

Модель получила свое название по первым буквам английских слов Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий).

Аппаратноориентированная модель, используемая для аддитивного формирования оттенков самосветящихся объектов (пикселов экрана). В этой же модели кодирует изображение сканер.

Любой цвет в этой модели образуется путем смешивания в различных пропорциях трех основных цветов: красного, зеленого и синего, которые называются первичными. При попарном смешивании первичных цветов образуются вторичные цвета: голубой, пурпурный и желтый. Первичные и вторичные цвета называются базовыми цветами. С помощью базовых цветов можно получить практически весь спектр видимых цветов.

Цветовой охват — это диапазон цветов, который может различать человек или воспроизводить устройство.

Ограничение по цветовому охвату в RGB-модели существует, но, несмотря на это, данной модели вполне достаточно для создания цветов и оттенков, необходимых для воспроизведения фотореалистических изображений на экране компьютерных устройств.

Цвет в данной цветовой модели описывается тремя значениями в диапазоне от 0 до 255.

В трехмерной системе координат цветовую модель RGB можно представить в виде куба (пример 8.2).

CMYK

В отличие от экрана монитора, воспроизведение цветов которого основано на излучении света, печатная страница может только отражать цвет. Нанесенная на бумагу голубая краска поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий цвета.

В полиграфии и в печатающих устройствах используется модель CMYK, которая, в отличие от RGB, основана на восприятии не излучаемого, а отражаемого света.

В трехмерной системе координат цветовую модель CMYK можно также представить в виде куба (пример 8.3).

Модель CMYK базируется на четырех основных цветах: Cyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый), Black (черный). Чёрный цвет означают K (по последней букве), чтобы не путать с Blue.

Цвета в модели CMYK образуются путем вычитания из черного цвета желтого, пурпурного и голубого цветов, поэтому модель CMYK является субтрактивной.

Три первичных цвета в CMY при смешивании создают черный цвет. Однако, поскольку реальные чернила не создают чистых цветов, то к этим трем цветам добавляется отдельно черный цвет (К) и модель называется CMYK.

Цветовой охват в CMYK уже, чем в RGB, поэтому при преобразовании данных из RGB в CMYK цвета искажаются (пример 8.4).

HSB

Модель HSB получила название по первым буквам английских слов: Hue (цветовой тон, оттенок), Saturation (насыщенность), Brightness (яркость).

H — значение, определяющее положение цвета в спектре. Например, зеленый цвет расположен между желтым и синим цветами.

S — параметр управления цветом, определяющий чистоту оттенка цвета в диапазоне от серого до чистого цвета.

B — значение яркости цвета по шкале от черного до белого на мониторе пользователя измеряется в процентах: от 0 до 100% (нулевая яркость соответствует чёрному цвету).

Модель HSB принято использовать при создании изображений на компьютере с имитацией приемов работы и инструментария художников.

Цветовой охват модели HSB перекрывает все известные значения реальных цветов (пример 8.5).

HSB-модель больше чем модели RGB и CMYK соответствует традиционному восприятию цвета человеком и наиболее проста в понимании: сначала можно определить цветовой тон, а затем задать ему насыщенности и яркость.

Lab

Цветовая модель Lab была создана с целью преодоления существенных недостатков других моделей. Это аппаратно-независимая модель, определяющая цвета без учета особенностей устройств (монитора, принтера, и т. д.). В отличие от других цветовых моделей Lab-модель описывает цвет с использованием трех составляющих цветового зрения человека (пример 8.6).

Цвет в цветовой модели Lab определяется тремя параметрами, два из которых задают цветовой тон.

а — цветность в диапазоне от зеленого до пурпурного;

b — цветность в диапазоне от синего до желтого;

L (Lightnesss) — светлота (аналог яркости).

Достоинства Lab-модели:

1. Аппаратная независимость.
2. Максимальный цветовой охват по отношению к моделям RGB и CMYK.
3. На базе параметров Lab-модели можно определить параметры других цветовых моделей.

Модель Lab используется как посредник для перехода между цветовыми моделями (например, из RGB-модели для сканера в CMYK-модель для принтера). При создании изображений, модель Lab практически не используют.

Идеальных цветовых моделей не  существует. В различных ситуациях  наиболее удобной может оказаться та или иная модель.