Цвет в компьютерной графике

Цветовые модели RGB и CMY

Цветовые модели, используемые в компьютерной графике, - это средства описания цветов в определенном диапазоне.

Рис. 2.7. Цветовой куб для моделей RGB и CMY

На основе описанных выше физических представлений в компьютерной графике была принята так называемая аддитивная цветовая модель, использующая три первичных составляющих цвета. Эта модель предполагает, что любой цвет можно рассматривать как взвешенную сумму трех основных цветов. Проиллюстрировать ее можно на примере освещения сцены с помощью трех прожекторов разного цвета. Каждый прожектор управляется независимо, и путем изменения мощности каждого из них можно воспроизвести практически все цвета. В модели RGB цвет можно представить в виде вектора в трехмерной системе координат с началом отсчета в точке (0,0,0). Максимальное значение каждой из компонент вектора примем за 1. Тогда вектор (1,1,1) соответствует белому цвету. Все цветовые векторы, таким образом, заключены внутри единичного куба, называемого цветовым кубом (рис. 2.7а).

Другая модель смешения цветов - субстрактивная цветовая модель, или модель CMY, использующая в качестве первичных составляющих цвета Cyan, Magenta, Yellow (голубой, пурпурный, желтый), которые являются дополнительными к Red, Green, Blue. В этой модели оттенки цвета получаются путем "вычитания" из падающего света волн определенной длины. Этот подход нуждается в пояснении. В этой системе координат вектор (0,0,0) соответствует белому цвету, а вектор (1,1,1) - черному. Соответствующий цветовой куб представлен на рис. 2.7б.

Связь между значениями (R,G,B) и (C,M,Y) для одного и того же цвета выражается формулой

увеличить изображение
Рис. 2.8. Схема смешения цветов для моделей RGB и CMY

Цвета одной модели являются дополнительными к цветам другой (дополнительный цвет - это цвет, результатом смешения которого с данным является белый). Схема смешения цветов для двух моделей представлена на рис. 2.8. Пример субстрактивного формирования оттенков показан на рис. 2.9. При освещении падающим белым светом в слое голубой (Cyan) краски из спектра белого цвета поглощается (вычитается) красная часть как дополнительный цвет, затем из оставшегося света в слое пурпурной (Magenta) краски поглощается зеленая часть спектра, и, наконец, от белой поверхности отражается синий цвет, который мы и видим. Таким образом, смешение голубого и пурпурного цветов дает в итоге синий цвет.

увеличить изображение
Рис. 2.9. Субстрактивное формирование оттенков

Растровые дисплеи, как правило, используют аппаратно- ориентированную модель цветов RGB. Существуют также дисплеи с таблицей цветности, представляющей собой матрицу, каждый элемент которой - некоторый цвет (вектор RGB). В таких дисплеях значения кодов пикселей, заносимые в видеопамять, представляют собой индексы матрицы цветности. При отображении некоторого пикселя на экран по значению кода выбирается элемент таблицы цветности, содержащий тройку значений R, G, B. Эта тройка и передается на монитор для задания цвета пикселя на экране.

В полноцветных дисплеях для каждого пикселя в видеопамять заносится тройка значений R, G, B. В этом случае для отображения пикселя из видеопамяти непосредственно выбираются значения R, G, B, которые и передаются на монитор (но могут и передаваться в таблицу цветности).

В моделях RGB и CMY легко задавать яркости для одного из основных цветов, но довольно затруднительно задать оттенок с требуемым цветовым тоном и насыщенностью, соответствующим какому-либо образцу цвета. В различного рода графических редакторах эта задача чаще всего решается с помощью интерактивного выбора из палитры цветов и формированием цветов в палитре путем подбора значений координат до получения требуемого визуального результата. Иногда такая палитра наглядно отображает выбор вектора из цветового куба: сначала посредством одного движка выбирается цветовая плоскость, а затем на этой плоскости выбирается конкретная точка. Но и таким методом не сразу удается достигнуть желаемого эффекта, поскольку не так просто выбрать правильную цветовую плоскость.