Представление графической информации

Цвета, расположенные на противоположных концах диагонали цветового круга, называются комплементарными, или контрастными. Аналогичными называют от 2 до 3 соседних цветов. Цвета, расположенные в вершинах правильных или равнобедренных треугольников, образуют триады цветов, а цвета вершин квадратов или прямоугольников - тетрады. Все перечисленные сочетания цветов называют гармоничными, они используются в дизайне.

В компьютерной технике применяются цветовые модели RGB, CMYK, HSV (или HSB) и другие. Первая из этих моделей является аддитивной, вторая - субтрактивной, третья - перцепционной, или интуитивной (см. ниже). Данные модели являются аппаратно-зависимыми, синтезируемые цвета в них зависят от параметров устройства. Аппаратно-независимой является, например, цветовая модель CIE Lab. Эта модель, в частности, используется как промежуточная для преобразования цвета из модели RGB в модель CMYK.

Цветовая модель RGB

В цветовой модели RGB основными цветами являются красный, зеленый (green) и синий ( рис. 3.2 (a)). В ней используется аддитивное смешение цветов - метод синтеза цвета, основанный на сложении цветов излучающих объектов. Эта модель используется, например, для синтеза цвета на экране компьютера.

Цветовая модель RGB представляется в виде куба ( рис. 3.2 (b) ) со стороной 1 в системе координат Oxyz ( рис. 3.2 (c)), где координатные оси соответствуют яркости красного, зеленого и синего цвета.

Цвет, который получается вычитанием основного цвета из белого, называется дополнительным цветом для основного (сумма соответствующих компонент основного и дополнительного цветов равна 1). Для красного цвета дополнительным является голубой (cyan), для зеленого - пурпурный (magenta), а для синего - желтый цвет.

Рис. 3.2. Модель RGB: (a) основные и дополнительные цвета; (b) цветовой куб; (c) система координат

Вершины куба соответствуют основным и дополнительным цветам, а также черному и белому. Они имеют координаты:

• черный (0, 0, 0)
• белый (1, 1, 1)
• красный (1, 0, 0)
• голубой (0, 1, 1)
• зеленый (0, 1, 0)
• пурпурный (1, 0, 1)
• синий (0, 0, 1)
• желтый (1, 1, 0)

Оттенки серого, располагаются на главной диагонали куба, соединяющей вершины черного и белого цвета ( рис. 3.2 (c)). Таким образом, цвет с координатами (c, c, c), где 0 < c < 1, является оттенком серого. Чем менее насыщен цвет, тем ближе он к главной диагонали.

Режим кодирования цвета определяется его глубиной - числом бит, отводимых для хранения цвета. Например, в режиме истинного цвета (англ. True Color), или в полноцветном режиме, для кодирования цвета используется 24 бита - по 8 бит для красной, зеленой и синей составляющих. В режиме "высокого" цвета (англ. High Color) для кодирования зеленой компоненты используется 6 бит, а красной и синей - по 5 бит. Для кодирования цвета пикселя черно-белого изображения (с оттенками серого) достаточно 8 бит.

Общее число цветов, которое можно закодировать в режиме True Color, равно , или 16777216, в режиме High Color - , или 65536.

Если цвет имеет координаты x, y и z ( рис. 3.2 (c)), что записывают в виде rgb(x, y, z), то для кодирования в режиме True Color они заменяются округлениями соответственно чисел 255x, 255y и 255z до целых, так что получаются целые компоненты цвета вида (математически цвет представляется с помощью компонент 255x, 255y и 255z без округления до целых).

Рассмотрим примеры кодирования цвета в режиме True Color.

Пример 1. Цвета вершин куба кодируются в виде (hex):

Пример 2. Цвет rgb(0,5, 0,8, 0,02) в 24-битном режиме имеет десятичные целые компоненты rgb(128, 204, 5). Соответственно, его двоичный код выглядит следующим образом:

100000001100110000000101,

или 80cc05 (hex). Цвет принадлежит зеленой цветовой гамме.

Пример 3. Пусть цвет имеет код b1b1b1 (hex). Три компоненты одинаковы, поэтому он является оттенком серого цвета: rgb(177, 177, 177).

Пример 4. Пусть цвет имеет код 2f1ae0 (hex). Тогда он имеет десятичные целые компоненты rgb(47, 26, 224). Соответственно, его дробные компоненты имеют вид: rgb(0,18, 0,1, 0,88) (найдите эту точку на кубе и определите тон).

Если 16-ричные коды каждой компоненты цвета состоят из двух одинаковых цифр, то вместо 6 цифр, представляющих цвет, может использоваться 3 цифры. Например, цвет 33cc99 (hex) может обозначаться как 3c9 (hex).

Вместе с моделью RGB используется также модель RGBA. Дополнительная альфа-компонента (обозначенная A) представляет прозрачность цвета и измеряется в пределах от 0 (полная прозрачность) до 1 (полная непрозрачность), либо указывается в процентах.

Цветовая модель CMYK

Цветовая модель CMYK - это модель субтрактивного синтеза, она используется в полиграфии. Основными цветами в этой модели являются голубой (cyan), пурпурный (magenta) и желтый (yellow). В субтрактивной модели цвет формируется с помощью вычитания основных цветов из белого. Субтрактивное смешение соответствует смешению красок на бумаге. Бумага отражает падающий свет. Наносимые на нее краски одни лучи света поглощают, а другие отражают. Цвет краски определяется лучами, которые не были поглощены. Голубая краска поглощает красный цвет, пурпурная - зеленый, желтая - синий. Поэтому данные поглощаемые цвета являются дополнительными для основных ( рис. 3.3 (a)).

Реальные краски не идеальны, при смешении трех основных красок на бумаге черного цвета не получится. Потому в модель была добавлена четвертая компонента (key) - черный цвет (black).

Пространство цветов в цветовой модели CMYK, как и в модели RGB, представляют на единичном цветовом кубе ( рис. 3.3 (b)), при этом начало координат находится в вершине белого цвета ( рис. 3.3 (c)), а оси координат соответствуют яркостям голубого, пурпурного и желтого цветов. Таким образом, компоненты цвета в модели CMYK имеют значения от 0 до 1; они также указываются в процентах от 1.

Рис. 3.3. Модель CMYK: (a) основные и дополнительные цвета;(b) цветовой куб; (c) система координат