Цвет в компьютерной графике

       

Другие цветовые модели


Имеется широкое многообразие цветовых моделей, с которыми можно иногда встретиться в компьютерной графике и работе визуализации(визуализация - представление физического явления или процесса в форме, удобной для зрительного восприятия - прим. перев.). Некоторые из них используются в частной прикладной области, типа архитектуры или текстиля. Ряд моделей определены как национальные эталоны в отдельных странах и будут встречаться при выполнении работы для тех стран. Другие включены здесь, потому что они поясняют особый взгляд (точку зрения) на цветовую науку.

4.5.1 Munsell система

Это - однородно воспринимаемая система для отражающих цветов, используемых в графических искусствах, текстильной промышленности и в производстве краски, особенно в США. Она рекомендована ANSI, Американской Национальной Стандартной Ассоциацией. Она состоит из книги окрашенных цветовых образцов, классифицированных тремя параметрами - Munsell оттенок, значение и цветность. Имеются пять основных оттенков: красный, желтый, зеленый, синий и фиолетовый. Следующие пять оттенков имеют смеси из них: зеленый/синий, синий/фиолетовый. Оттенки упоминаются их начальным символом, например R, YG. Каждый из этих десяти оттенков далее подразделяется десятичным числом. Имеются четыре раздела, воспроизведенные в Munsell Книге Цвета (2.5, 5, 7.5, 10), дающие 40 оттенков всего, которые расходятся от центра, подобно радиусам в круге, от ахроматической оси значения(ахроматический - неокрашенный - прим. перев.), как показано на рисунке 37 и на иллюстрации 35.

Рисунок 37: Munsell оттеночный круг

Значение определяется целым числом, больше, чем 0 (черный) и меньше, чем 10 (белый). Цветность - расстояние по радиусу от ахроматической оси, и изменяется в диапазоне от 2 до 14 или больше; книга имеет образцы через шаг. Все цвета с цветностью 0 находятся на ахроматической оси и не имеют оттенка. Пример цвета, определенного в Munsell системе, 5.0PB/4/10, который означает фиолетово-синий со значением 4 (более темный, чем середина серого) и цветностью 10 (очень красочный, близкий максимальному пределу достижимости пигмента для того цвета).
МКО значения для всех образцов, измеренные с использованием источника света C, были опубликованы; например: этот конкретный цвет имеет значения цветности x=0.1773, y=0.1659, и Y=0.1200.

Разработанная художником Альбертом Мунселлом, эта система полагается на субъективный отбор оттенков по перцептивной однородности, а не по колориметрической аппроксимации. Первоначальный отбор цветов был полностью "глазом". Сравнение Munsell системы с CIELUV и CIELAB показывает то, что в то время как ни одна из этих систем не является полностью перцептивно однородной, соглашения между ними удивительно близки.

Цвета в Munsell системе правильно разделяют цветность и значение. Например, средний желтый, такой как 5.0Y, имеет максимальную цветность при высоком значении; это соответствует наблюдению, что самый чистый интенсивный желтый является светлым цветом. Диаграмма ниже предназначена, чтобы показать идею относительно Munsell системы, и описывает два сечения, расположенные вокруг ахроматической оси. Это также показано на цветной иллюстрации 34.





 

Рисунок 38: пара страниц из Munsell системы

4.5.2 Естественная Цветовая Система

Естественная цветовая система (NCS) является противоположной цветовой системой и рекомендована Шведским Институтом Стандартов. Она использует теорию противоположных цветов, выдвинутую Herring, который заявляет, что имеются две пары цветов (красный/зеленый и желтый/синий). Ни один из этих цветов не имеет сходство с любым из других, и любой цвет может иметь вклад только одного из каждой пары. Например, цвет может быть зеленовато-синий, но не может быть красновато-зеленый или голубовато-желтый. Имеется третья пара - черный/белый, и цвета могут содержать смесь обоих, чтобы формировать серые.

Первоначально теория оппонентов была обсуждена сторонниками трехцветной теории, которые подчеркнули, что желтое ощущение может быть получено с красным и зеленым светом. Теперь общепринято, что оппонентные цвета, которые как концепция относятся к временам четырех визуальных основных цветов Леонардо да Винчи, не в конфликте с трехцветной теорией и, действительно, могут быть связаны с оппонентным устройством сетчатки.


Дело не в том, что желтый может быть произведен смесью, а в том, что он имеет внешний вид различного цвета, не имея никакого красноватого или зеленоватый оттенка.

Три параметра в пространстве NCS - оттенок (f), чернота (s), от Немецкого Schwarz, и цветность (c). Оттенки определяются как процент от двух из четырех цветов. Например, известняковая зелень могла бы состоять из смеси 65% желтого и 35% зеленого. Это было бы написано как Y35G. Соотношение всех цветов данного оттенка f с ахроматической осью может быть изображено в виде равностороннего треугольника. Расстояние конкретного цвета до каждого края может быть выражено в процентах; проценты белого (W), черного (S) и оттенка (F) будут всегда составлять 100, поэтому обычно пренебрегают процентом белого. NCS показан на рисунке 39 и на иллюстрации 36.





Рисунок 39: Шведский NCS

Построение графиков цветов NCS на UCS МКО показывает, что цветность довольно однородна, но оттенок - нет; имеется большее количество цветов в синем к красному квадранту, чем в других. Это означает, что дополняющие цвета, выбираемые с NCS, не будут такими же, как выбираемые с CIELUV или Munsell цветовыми моделями.

NCS используется в некоторых цветных каталогах для торговли украшениями и косметикой. Соответственно, с этим можно иногда сталкиваться в архитектурной работе визуализации.

4.5.3 DIN система

Немецкая система национальных эталонов, Deutsches Institut fûr Normung (DIN), разработала модель цвета (DIN 6164), которая снова имеет круглую характеристику оттенка. Цвета той же самой доминирующей длины волны имеют тот же самый оттенок (T), который располагается с 1, для желтого через красный, фиолетовый, синий и зеленый, до 24, для зеленовато-желтого. Другие две переменные - насыщенность (S) и темнота (D). Полная форма почти соответствует круглому не усеченному конусу, с черным в верхней точке. Однако, максимальная насыщенность отличается для различных оттенков. Из-за использования насыщенности, а не цветности, имеется меньшее различие между темными цветами, чем светлыми цветами.


Совместно с другими моделями, которые имеют "разрезы" постоянного оттенка, типа Munsell и NCS, цвета низкой цветности возле ахроматической оси находятся ближе друг к другу, чем яркие цвета высокой цветности. Источник света стандарта МКО D65 использовался, чтобы выбрать образцы, и их МКО координаты цвета опубликованы.

4.5.4 Coloroid система

Эта система используется прежде всего архитекторами и проектировщиками интерьера в Европе. Как с DIN системой, критерий оттенка связывается с доминирующей длиной волны. Расстояние между оттенками было определено из ряда субъективных оценок. Цветность измеряется в масштабе от 0, для D65 эталона белого, до 100, для спектрально чистых цветов. Светлота связывается с сигналом яркости МКО, Y, через квадратный корень веса, чтобы дать перцептивно равномерный масштаб. Формулы были изданы, чтобы преобразовать между Coloroid техническими данными и xyY значениями МКО.

4.5.5 OSA кубовидный восьмигранник

Оптическое Объединение Америки разработало пространство цвета, которое избегает неравного размещения оттеночных круговых систем. Оно основано на ромбоэдрической (тригональной) структуре кристаллической решетки, где каждая точка имеет двенадцать самых близких соседей в 3D. Единичное сплошное тело, которое образовывает пучок, таким образом является кубовидным восьмигранником (куб со всеми восьмью углами, отрезанными). Эта пространственная решетка обеспечивает даже точные образцы пространства цвета и позволяет образцам быть легко упорядоченными в плоскостях, которые не параллельны к осям. Это предназначается, чтобы помочь проектировщикам видеть новые масштабы и размещения цвета.

Три параметра в модели OSA - светлота (L), желтизна (j, Французский jaune) и зелень (g). Отбор цветов для точек явился результатом более чем тридцатилетних экспериментов цветового согласования. D65 используется как источник света, и необычно то, что используется МКО 1964 дополнительный наблюдатель. Это порождает проблемы в использовании OSA в системе компьютерной графики, потому что цветности монитора измеряются для 1931 стандартного наблюдателя.



4.5.6 TekHVC

Это относительно новая система разработана в полярных координатах L*C*Huv

формы CIELUV. Она имеет три параметра:

H = Huv ­ смещение

V = L*

C = 7.50725 C*,

где смещение есть угол в CIE UCS между u' осью и линией, соединяющей выбранную белую точку с отдельным "самым чистым" красным. Это означает что угол оттенка 0°всегда указывает на этот красный, независимо от белой точки. Однако угол оттенка 90° будет все же указывать на различные цвета, поскольку белая точка изменяется. Коэффициент масштабирования предназначается, чтобы делать визуальный результат изменения в C аналогичным подобному изменению в V или H.

4.5.7 Схема наименования цветов (CNS)

Эта не геометрическая модель дает Английские названия для цветов. Имеется ахроматическая ось с семью точками на ней: черный, очень темный серый, темно-серый, серый, светло-серый, очень светло-серый и белый. Шесть оттенков именованы: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый. Между каждым оттенком есть три промежуточные точки, например между желтым и зеленым есть, по порядку: зеленовато-желтый, желто-зеленый, желтовато-зеленый. Оттенки меняются согласно насыщенности (сероватый, умеренный, сильный или яркий) и светлоте (очень светлый, светлый, средний, темный, очень темный). Так примером определяемого цвета, используя эту схему, был бы "серовато светлый оранжевато красный'.

Имеются проблемы выполнения этой модели в системе компьютерной графики, в которой цвета определены как Munsell цвета, которые должны быть преобразованы к МКО XYZ с поиском по таблице. Также она может описывать очень немного цветов (приблизительно 340).

4.5.8 X11 наименование цветов

Это другое название схемы, хотя не такое правильное/профессиональное как CNS. Предназначенная для описания таких элементов как границы окна и курсоры мыши в Системе X Window, это по существу схема перечисления с цветами, описанными как `Dodger Blue' или `Wheat' например. Спецификация каждого цвета дана в терминах модели цвета RGB.


Она имеет неустранимую проблему, которая заключается в том, что цвета выглядят по разному на различных мониторах, такими, что они не соответствуют привычным названиям. Ряд "альтернативных" описаний был предложен, каждое из которых выглядит правильно на отдельном мониторе человека, кто разработал его.

X11, именованный цветовой список, в значительной степени был заменен из X11R5 далее намного более широкими услугами управления цветом (Xcms). Это допускает спецификацию цвета как RGB, HLS, CIEXYZ, CIExyY, CIELUV, CIELAB, CIEu'v'Y или TekHVC и обеспечивает взаимное программное преобразование между ними. Координаты цветности люминофоров монитора и белой точки стали свойством корневого окна (исходного окна), унаследованным всеми другими окнами.

4.5.9 Pantone

Это патентованная система для определения цвета, широко используемая в коммерческом мире графического дизайна. Первоначально она определила большой ряд пигментов для цветовых пятен. Теперь она расширена на область Pantone цвета процесса, которая связывает цвета с процентами от стандартизированного; Pantone сертифицировала голубые, сиреневые, желтые и черные чернила процесса, используемые со стандартизированными углами экрана. Цвета процесса могут изменяться заметно у "эквивалентного" цвета пятна.

Pantone вообще используется с книгой напечатанных образцов; некоторые приложения имеют лицензию Pantone и могут производить экранный цвет, но это только приблизительная аппроксимация, поскольку цвета определяются в модели цвета RGB. Pantone является методом получения точных результатов, особенно для цвета пятна, но утомительным для использования. Координаты цвета МКО для образцов являются доступными. Другие подобные системы включают Focoltone и TrueMatch.

4.5.10 SML пространство

Это трехцветное пространство подобно МКО XYZ за исключением того, что человеческие спектры пигмента конуса используются как функции согласования. Цвета таким образом определены в терминах степени возбуждения, произведенного в каждом из трех типов конусов прежде, чем любая визуальная обработка выполнена нервной системой.SML пространство использовалось в исследовании системы технического зрения, особенно в проекте тестов цветовой слепоты и в визуализации результатов зрительных дефектов. Используя данную спецификацию частных спектров пигмента конуса, возможно осуществить преобразование между SML и МКО 1931 XYZ.

4.5.11 Hunt­ACAM model

Развиваемая, чтобы предсказать внешний вид цветов независимо от условий, эта сложная модель требует двух наборов измерений с различными источниками света. Используя модель МКО XYZ как базу, она (Hunt­ACAM) пробует принимать во внимание такие факторы, как адаптация, цветная индукция, и одновременная контрастность. Модель Hunt-ACAM дает численные предсказания для полноцветности, насыщенности, интенсивности, светлоты и яркости.

5 Цветовой вывод


Содержание раздела







Forekc.ru
Рефераты, дипломы, курсовые, выпускные и квалификационные работы, диссертации, учебники, учебные пособия, лекции, методические пособия и рекомендации, программы и курсы обучения, публикации из профильных изданий