Понятие цвета. Цветовые модели

СРС: Форматы графических данных

 

Виды компьютерной графики

Компьютерная графика – область информатики, изучающая методы и средства создания, обработки, сохранения и отображения изображений с помощью аппаратных и программных средств компьютера.

Классификация

В зависимости от способа формирования изображения компьютерную графику принято разделять на 3 вида:

ü растровую (рис.1)

ü векторную (рис.2)

ü фрактальную (рис.3)

Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика (рис.4), изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображения.

 

В зависимости от цвета различают:

ü черно-белую графику;

ü цветную графику.

В зависимости от области применения различают:

ü инженерную графику (чертежи, схемы и т.д.);

ü научную графику (графики, гистограммы и т.п.);

ü Web–графику (для сети Internet);

ü компьютерную полиграфию (издательские системы и др.);

ü анимацию (игры, мультфильмы и т.п.) и др.

Компьютерная графика является наиболее бурно развивающейся областью информатики, которая тянет за собой всю компьютерную индустрию.

 

Растровая графика

Под растром понимают совокупность элементов изображения, выстроенных определенным образом. Чаще всего эти элементы образуют сетчатое поле, состоящее из ячеек. В итоге растровое изображение напоминает лист клетчатой бумаги, на которой клетки (ячейки) закрашены соответствующем цветом.

Основной элемент растрового изображения принято называть:

в общем случае

þ пиксель (pixel) – как отдельный элемент растрового изображения;

и в частном случае –

þ видеопиксель – отдельная точка на экране монитора;

þ точка – как отдельная точка на изображении, напечатанном на принтере.

Цвет каждого пикселя кодируется с помощью комбинации битов. Чем больше используется битов, тем большее количество оттенков цветов для каждого пикселя можно получить. Число битов, используемых для кодирования пикселя, называется глубиной цвета.

Наиболее простой способ задания растрового изображения – черный и белый пиксели. Для хранения такого типа пикселей требуется 1 бит.

При задании цветов используют значительно большее количество битов:

- 16 бит (High color) – 65536 цветов;

- 24 бит (True color) – более 16 млн. цветов.

 

Растровые форматы используют для изображений со сложными гаммами цветов, оттенков и формами (фотографии, рисунки худ. и т.п.).

Недостатки растровых изображений:

ý при увеличении разрешения изображения размер файла сильно возрастает, соответственно для хранения изображения требуется большее количество памяти (до десятков Мб);

ý снижение качества при масштабировании.

Разрешающая способность

Для растровых изображений особо важное значение имеет понятие разрешения (разрешающей способности), выражающее количество точек на единицу длины. Чем больше этот показатель, тем выше качество изображения.

 

Различают:

1. Разрешение оригиналов.

Измеряется в точках на дюйм (dots per inch – dpi) и зависит от требований к качеству изображения, размеру файла, способу оцифровки, формату файла и др. параметрам. В общем случае действует правило: чем выше требования к качеству изображения, тем выше должно быть разрешение.

2. Разрешение экранного изображения.

Для экранных копий разрешение измеряется в пикселях на дюйм. При этом размер пикселя измеряется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений: 640×480, 800×600, 1024×768, 1280×1024, 1600×1200, …)

Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi.

3. Разрешение печатного изображения.

Размер точки растрового изображения как для твердой копии (бумага), так и для экрана зависит от примененных методов и параметров растрирования оригинала.

При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lines per inch – lpi) и называется линиатурой.

Для распечатки на цветном или лазерном принтере достаточное разрешение 150-200 dpi. Для вывода на специальном фото-устройстве – 200-300 dpi.

 

Векторная графика

В векторной графике основным элементом изображения является линия. Линия описывается математически как единый объект и поэтому объем данных для отображения этого объекта и производных от него объектов существенно меньше, чем в растровой графике. Линия, как элементарный объект обладает:

- формой (прямая, кривая);

- толщиной;

- цветом;

- начертанием (сплошная, пунктирная и т.д.).

 

С помощью линий строят другие объекты:

ü простейшие – примитивы, например эллипс, прямоугольник и т.д.(замкнутые заполняются цветом);

ü более сложные, которые получаются из простейших и кривых (линий).

 

В векторной графике для описания объектов используются комбинации математических формул и компьютерных команд. Если посмотреть содержимое файла векторной графики, то можно обнаружить сходство с программой: он содержит команды, похожие на слова и данные в коде ASCII. Поэтому векторный файл можно отредактировать с помощью текстового редактора.

Достоинства векторной графики:

þ для хранения объекта требуется мало памяти

þ простота масштабирования без потери качества (умножение параметров объекта на коэффициент масштабирования)

þ независимость объема памяти, требуемой для хранения изображения от выбранной цветовой модели.

Недостатки:

ý некоторая искусственность, заключающаяся в том, что любое изображение надо разбить на конечное множество составляющих его примитивов;

ý невозможность создания качественных изображений со сложными гаммами цветов.

 

Векторная графика применяется при создании чертежей и изображений, у которых имеет особо важное значение сохранение четких и ясных контуров

Векторная и растровая графика существуют не обособленно друг от друга. Векторные рисунки могут включать в себя и растровые изображения. Векторное и растровое изображения могут быть преобразованы друг в друга.

Фрактальная графика

Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях. Однако базовым элементом является сама математическая формула. То есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям.

Ключевое свойство, характеризующее фракталы – самоподобие. Поэтому фрактал можно определить как геометрическую фигуру, в которой один и тот же фрагмент повторяется при каждом уменьшении масштаба.

Таким способом строятся как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.

Понятие цвета. Цветовые модели

Цвет чрезвычайно важен в компьютерной графике как средство усиления зрительного впечатления и повышения информационной насыщенности изображения. Ощущение цвета формируется в результате анализа светового потока, попадающего на сетчатку глаза человека от излучающих или отражающих объектов.

Световой поток формируется излучениями, представляющих собой комбинацию трех "чистых" спектральных цветов – красного, зеленого и синего.

Примеры: излучаемый свет выходит из активного источника, например, экрана монитора. Отраженный свет от листа бумаги.

 

Отсюда вытекает 2 способа описания цвета:

ü система аддитивных цветов (световые излучения суммируются);

ü система субтрактивных цветов(световые излучения вычитаются).

 

Цветовая модель — это способ описания цвета с помощью количественных характеристик.

В цифровых и компьютерных технологиях используются, как минимум четыре, основных модели: RGB, CMYK, HSB в различных вариантах и Lab.

Цветовая модель CIE Lab

В 1920 году была разработана цветовая пространственная модель CIE Lab (Communi­cation Internationale de I'Eclairage — международная комиссия по освещению. L,a,b — обозначения осей координат в этой системе).

Система является аппаратно независи­мой и потому часто применяется для переноса данных между устройствами. В данной моделилюбой цвет определяется светлотой (L) и хроматическими компонентами (a и b): а -изменяется в диапазоне от зеленого до красного, b -изменяется в диапазоне от синего до желтого.

Цветовая модель RGB

Цветовая модель RGB (рис. 5)является аддитивной, то есть любой цвет представляет собой сочетание в различной пропорции трех основных цветов - красного (Red), зеле­ного (Green), синего (Blue). Используется при создании и обработке графики, предназначенной для электронного воспроизведения (на мони­торе, телевизоре).

Совмещение трех компонентов дает ахроматический серый цвет, который при увеличении яркости приближается к белому цвету.

При 256 градационных уровнях тона черному цвету соответствуют нулевые значения RGB, а белому — максимальные, с координатами (255,255,255)

Цветовая модель CMYK

Цветовая модель CMYK (рис.6)относится к субтрактивным, и ее используют при подго­товке публикаций к печати. Цветовыми компонентами моделислужат цвета, полу­ченные вычитанием основных из белого:

C yan = White – R ed = белый - красный = зеленый + синий;

M agenta = White – G reen = белый - зеленый = красный + синий;

Y ellow = White – B lue = белый - синий = красный + зеленый.

Голубой, пурпурный и желтый цвета называются дополни­тельными, потому что они дополняют основные цвета до белого.

Наложение друг на друга дополни­тельных цветов на практике не дает чистого черного цвета. Поэтому в цветовую модель был включен компонент чистого черного цвета. Так появилась четвертая буква в аббревиатуре цветовой модели CMYK ( C yan, M agenta, Y ellow, Blaс K ).

 

Цветовая модель HSB (рис.7)

 

Это самая интуитивно понятная и удобная для человека цветовая модель. Она построена на основе цветового круга Манселла. В модели HSB три компонента: оттенок цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Комбинируя эти три компонента, можно получить не меньшее количество произвольных цветов, чем в других цветовых моделях.

Значение цвета выбирается как вектор, выходящий из центра окружности (A) (рис.7). Точка в центре соответствует белому цвету, а точки по периметру – чистым спектральным цветам (B). Направление вектора определяет цветовой оттенок и задается в угловых градусах. Длина вектора определяет насыщенность цвета. Яркость цвета задается на отдельной ахроматической оси, нулевая точка которой имеет черный цвет (C).

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

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: