ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2019
Просмотров: 12403
Скачиваний: 24
41
(белый) и не светится (черный). А так как информация о цвете пикселя
называется кодом пикселя, то для его кодирования достаточно одного бита
памяти: 0 - черный, 1 - белый. Если же рассматриваются иллюстрации в виде
комбинации точек с 256 градациями серого цвета (а именно такие в
настоящее время общеприняты), то достаточно восьмиразрядного двоичного
числа для того чтобы закодировать яркость любой точки. В компьютерной
графике чрезвычайно важен цвет. Он выступает как средство усиления
зрительного впечатления и повышения информационной насыщенности
изображения. Как формируется ощущение цвета человеческим мозгом? Это
происходит в результате анализа светового потока, попадающего на сетчатку
глаза от отражающих или излучающих объектов. Принято считать, что
цветовые рецепторы человека, которые еще называют колбочками,
подразделяются на три группы, причем каждая может воспринимать всего
один цвет - красный, или зеленый, или синий.
6.2.2. Цветовые модели.
Если говорить о кодировании цветных графических изображений, то нужно
рассмотреть принцип декомпозиции произвольного цвета на основные
составляющие.
Применяют несколько систем кодирования: HSB, RGB и CMYK. Первая
цветовая – HSB- модель проста и интуитивно понятна, т. е. удобна для
человека, вторая - RGB - наиболее удобна для компьютера, а последняя
модель CMYK-для печати типографий. Использование этих цветовых
моделей связано с тем, что световой поток может формироваться
излучениями, представляющими собой комбинацию " чистых" спектральных
цветов: красного, зеленого, синего или их производных. Различают
аддитивное цветовоспроизведение (характерно для излучающих объектов) и
субтрактивное цветовоспроизведение (характерно для отражающих
объектов). В качестве примера объекта первого типа можно привести
электронно-лучевую трубку монитора, второго типа - полиграфический
отпечаток.
1) Модель HSB характеризуется тремя компонентами: оттенок цвета (Hue),
насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Можно
получить большое количество произвольных цветов, регулируя эти
компоненты. Эту цветовую модель лучше применять в тех графических
редакторах, в которых изображения создают сами, а не обрабатывают уже
готовые. Затем созданное свое произведение можно преобразовать в
цветовую модель RGB, если ее планируется использовать в качестве
экранной иллюстрации, или CMYK, если в качестве печатной, Значение
42
цвета выбирается как вектор, выходящий из центра окружности.
Направление вектора задается в угловых градусах и определяет цветовой
оттенок. Насыщенность цвета определяется длиной вектора, а яркость цвета
задается на отдельной оси, нулевая точка которой имеет черный цвет. Точка
в центре соответствует белому (нейтральному) цвету, а точки по периметру -
чистым цветам.
2) Принцип метода RGB заключается в следующем: известно, что любой
цвет можно представить в виде комбинации трех цветов: красного (Red, R),
зеленого (Green, G), синего (Blue, B). Другие цвета и их оттенки получаются
за счет наличия или отсутствия этих составляющих.По первым буквам
основных цветов система и получила свое название - RGB. Данная цветовая
модель является аддитивной, то есть любой цвет можно получить сочетание
основных цветов в различных пропорциях. При наложении одного
компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения
увеличивается. Если совместить все три компоненты, то получим
ахроматический серый цвет, при увеличении яркости которого происходит
приближение к белому цвету.
Так же, как в телевизоре, в мониторе компьютера цветное изображение строится
при помощи трёх основных цветов.
RGB
(аббревиатура английских слов Red,
Green, Blue
— красный, зелёный, синий)
— цветовая модель, описывающая
способ синтеза цвета.
Выбор основных цветов обусловлен особенностями физиологии восприятия цвета
сетчаткой человеческого глаза. При смешении основных цветов — например,
синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M magenta), при смешении
зеленого (G) и красного (R) — жёлтый (Y yellow), при смешении зеленого (G) и
синего (B) — голубой (С cyan). При смешении всех трёх цветовых компонентов мы
получаем белый цвет (W wight).
43
При 256 градациях тона (каждая точка кодируется 3 байтами) минимальные
значения RGB (0,0,0) соответствуют черному цвету, а белому -
максимальные с координатами (255, 255, 255). Чем больше значение байта
цветовой составляющей, тем этот цвет ярче. Например, темно-синий
кодируется тремя байтами ( 0, 0, 128), а ярко-синий (0, 0, 255).
3) Принцип метода CMYK. Эта цветовая модель используется при
подготовке публикаций к печати. Каждому из основных цветов ставится в
соответствие дополнительный цвет (дополняющий основной до белого).
Получают дополнительный цвет за счет суммирования пары остальных
основных цветов. Значит, дополнительными цветами для красного является
голубой (Cyan,C) = зеленый + синий = белый - красный, для зеленого -
пурпурный (Magenta, M) = красный + синий = белый - зеленый, для синего -
желтый (Yellow, Y) = красный + зеленый = белый - синий. Причем принцип
декомпозиции произвольного цвета на составляющие можно применять как
для основных, так и для дополнительных, то есть любой цвет можно
представить или в виде суммы красной, зеленой, синей составляющей или же
в виде суммы голубой, пурупурной, желтой составляющей. В основном такой
метод принят в полиграфии. Но там еще используют черный цвет (BlacК, так
как буква В уже занята синим цветом, то обозначают буквой K). Это связано
с тем, что наложение друг на друга дополнительных цветов не дает чистого
черного цвета.
Различают несколько режимов представления цветной графики:
а) полноцветный (True Color);
б) High Color;
в) индексный.
При полноцветном режиме для кодирования яркости каждой из
составляющих используют по 256 значений (восемь двоичных разрядов), то
есть на кодирование цвета одного пикселя (в системе RGB) надо затратить
8*3=24 разряда. Это позволяет однозначно определять 16,5 млн цветов. Это
довольно близко к чувствительности человеческого глаза. При кодировании с
помощью системы CMYK для представления цветной графики надо иметь
8*4=32 двоичных разряда.
Режим High Color - это кодирование при помощи 16-разрядных двоичных
чисел, то есть уменьшается количестко двоичных разрядов при кодировании
каждой точки. Но при этом значительно уменьшается диапазон кодируемых
цветов.
При индексном кодировании цвета можно передать всго лишь 256 цветовых
оттенков. Каждый цвет кодируется при помощи восьми бит данных. Но так
как 256 значений не передают весь диапазон цветов, доступный
44
человеческому глазу, то подразумевается, что к графическим данным
прилагается палитра (справочная таблица), без которой воспроизведение
будет неадекватным: море может получиться красным, а листья - синими.
Сам код точки растра в данном случае означает не сам по себе цвет, а только
его номер (индекс) в палитре. Отсюда и название режима - индексный.
Соответствие между количеством отображаемых цветов (К) и количеством
бит для их кодировки (а) находиться по формуле: К = 2
а
.
А
К
Достаточно для…
4
2
4
= 16
8
2
8
= 256
Рисованных изображений типа тех, что видим в мультфильмах,
но недостаточно для изображений живой природы
16(High
Color)
2
16
= 65536
Изображений, которые на картинках в журналах и на
фотографиях
24(True
Color)
2
24
=16777 16
Обработки и передачи изображений, не уступающих по
качеству наблюдаемым в живой природе
Двоичный код изображения, выводимого на экран, хранится в видеопамяти.
Видеопамять - это электронное энергозависимое запоминающее устройство.
Размер видеопамяти зависит от разрешающей способности дисплея и
количества цветов. Но ее минимальный объем определяется так, чтобы
поместился один кадр (одна страница) изображения, т.е. как результат
произведения разрешающей способности на размер кода пикселя.
Vmin = M * N * a.
Двоичный код восьмицветной палитры.
Цвет
Составляющие
к
З
С
Красный
1
0
0
Зеленый
0
1
0
Синий
0
0
1
Голубой
0
1
1
Пурпурный 1
0
1
Желтый
1
1
0
Белый
1
1
1
Черный
0
0
0
45
Шестнадцатицветная палитра позволяет увеличить количество используемых
цветов. Здесь будет использоваться 4-разрядная кодировка пикселя: 3 бита
основных цветов + 1 бит интенсивности. Последний управляет яркостью трех
базовых цветов одновременно (интенсивностью трех электронных пучков).
Двоичный код шестнадцатицветной палитры.
Цвет
Составляющие
к З С Интенс
Красный
1 0 0 0
Зеленый
0 1 0 0
Синий
0 0 1 0
Голубой
0 1 1 0
Пурпурный
1 0 1 1
Ярко-желтый 1 1 0 1
Серый(белый) 1 1 1 0
Темно-серый 0 0 0 1
Ярко-голубой 0 1 1 1
Ярко-синий
0 0 1 0
…
Ярко-белый
1 1 1 1
Черный
0 0 0 0
При раздельном управлении интенсивностью основных цветов количество
получаемых цветов увеличивается. Так для получения палитры при глубине
цвета в 24 бита на каждый цвет выделяется по 8 бит, то есть возможны 256
уровней интенсивности (К = 28).
Двоичный код 256-цветной палитры.
Цвет
Составляющие
K
З
С
Красный
11111111 00000000 00000000
Зеленый
00000000 11111111 00000000
Синий
00000000 00000000 11111111
Голубой
00000000 11111111 11111111
Пурпурный 11111111 00000000 11111111
Желтый
11111111 11111111 00000000
Белый
11111111 11111111 11111111