Сандық графиканы өңдеу туралы

Адам көз құрамында шамамен 7 млн. колбочек 120 млн. таяқшалар. Функция таяқшалар жасалады «түнгі жанарға» — светочувствительности мен айлабұйымдарда қоршаған жарықтық. Функция колбочек — «күндізгі көру» — түстерді қабылдау, нысандары мен бөлшектерді заттың. Оларға салынған үш түрі воспринимающих элементтерінің әрқайсысы қабылдайды жарық сәулесі тек белгілі бір ұзындықтағы толқындардың біріне сәйкес келетін үш негізгі түстер: қызыл, жасыл және синему. Қалған түстер мен реңктер өнімділігі смешением осы үш.

Адам көз қабылдайды түс ақпаратты диапазонында толқындар шамамен 380 нм (көк түс) дейін 770 нм (қызыл түс). Бұл ретте ең үздік сезімталдығы бар ауданда 520 нм (жасыл түс).

Суретте көрсетілген көз сезімталдығы ұзындығына байланысты қабылданатын толқындар. Облысы жиіліктер, солға қарай көк — күлгін сәуле толқын, оңға, қызыл — инфрақызыл толқындар.

Грассман келтірді табиғат заңдары түсті:

Трехмерность табиғат түсті. Көз жауап үш түрлі түс құрайтын. Мысалдар: қызыл, жасыл және көк түсті; түс өңін (доминирующая толқын ұзындығы), қанықтығы (тазалығы) және жарықтық (светлость).

Төрт түсті әрқашан сызықты тәуелді болса , онда . Қоспа үшін екі гүл бар теңдік: .Егер түсі тең түсі мен түсі де тең түсіне , онда түсі тең түсіне қарамастан құрылымын спектрлерін энергиясы .

Түстік кеңістік үздіксіз. Егер қоспаның үш түсті бір үздіксіз өзгереді, ал басқа тұрақты болып қалады, онда қоспаның түсі өзгереді үздіксіз.

Қарастырайық негізгі түстік модельдер:

RGB

Бұл модель негізінде құрылған құрылым глаза. Ол өте ыңғайлы қатынау беттерін (мониторлар, теледидарлар, түрлі-түсті шамдар және т. б.). Оның негізінде жатыр үш түсті: Red — қызыл, Green — жасыл және Көк — көк. Тағы Ломоносов байқаған, осы үш негізгі түстердің алуға болады барлық көрінетін спектрін. Мысалы, сары түс — бұл қосу, қызыл және жасыл. Сондықтан RGB деп аталады аддитивті түзетудің жүйесіне араластыру түсті.

Көбінесе осы модельді ұсынады түрінде бірлі-жарым куба бастап ортами: (1;0;0)- қызыл, (0;1;0)- жасыл, (0;0;1)- көк және басы (0;0;0)- қара. Суретте көрсетілді куб, сондай-ақ бөлу, гүл бойында көрсетілген векторлар.

CMY

Бұл модель үшін қолданылады көрсететін беттерді (типографиялық және принтерных бояулар, пленка және т. б.). Оның негізгі түсі: Cyan — көк, Magenta — күлгін және Yellow — сары қосымша болып табылады негізгі түстері RGB. Қосымша түс — арасындағы айырма ақ мен деректерге, мысалы, сары = ақ — көк.

Сондықтан CMY деп атайды субтрактивной жүйесімен араластыру түсті. Мысалы, өтуі кезінде жарық күлгін объект поглощается жасыл спектрін бөлігі, егер бұдан әрі өткізіп арқылы сары объект болса, онда поглотится көк спектрін бөлігі және болып қалады тек қызыл түс. Бұл принцип қолданады жарық сүзгілері. Жоғарғы суретте топтардың ішінде — негізгі түстер RGB жүйесін, қиылыстарында, оларды араластыру. Ұқсас түрде жұмыс істейді бояулармен суретшілер қалыптастыра отырып, қажетті палитрасы. Төменгі суретте топтардың ішінде — негізгі түсті CMY, қиылыстарында — араластыру. Арасындағы байланыс RGB және CMY арқылы білдіруге болады келесі формула:

Жүйесімен қатар, CMY, сондай-ақ жиі қолданады және оның кеңейту CMYK. Қосымша каналы K (ағылшын blacK) — қара. Ол туралы қосымша ақпарат алу үшін, «таза» реңкті қара. «Түрлі-түсті принтерах жиі пайдаланылады төрт бояғыш. Бұл жүйе кеңінен қолданылады полиграфия.

CIE

Егер бір бақылау түсі, онда оның көмегімен алуға болады кейбір түсті, варьируя осы бақылау бойынша светлоте (шартымен пайдаланылады түс температурасы мен қанықтығы). Бұл процедура деп аталады фотометрией пайдаланылады құру кезінде монохроматических көбейтілген түрлі-түсті суреттер.

Көмегімен екі бақылау гүл алуға болады көп түсті, бірақ барлығы емес. Алу үшін көрінетін теру гүлдерді пайдаланады үш бақылау-түсті сақтай отырып, шарт, өйткені олар әр-түрлі спектрін. Қарастырайық келесі базис түсті:

Red — қызыл; жатыр саласында ұзын көрінетін толқындар (`700 нм).

Green — жасыл; жатыр саласында орта көрінетін толқындар (`546 нм).

Blue — көк; жатыр саласында орта, қысқа толқындар (`436нм).

Қарастырайық түсі C:

,

r, g, b — салыстырмалы санын ағынын базалық түстер кіретін интервал [0; 1]. Бірақ осы қосумен болады теңестіру емес, барлық түсті. Мысалы, алу үшін көк-жасыл түсті біріктіреміз көк және жасыл ағыны түсті, бірақ олардың сомасы көрінеді, өте, ол қажетті. Егер көріңіз, оны қараңғы көмегімен қызыл болса, онда аламыз одан да жарқын результирующий түсі, өйткені жарық энергиясын жинақталады. Яғни, біз қосуға қызыл алу үшін жарқын үлгі. Математикалық қосу қызыл түсті — поучаемому түсіне сәйкес келеді вычитанию оны қалған екі базалық ағынының (физикалық, бұл мүмкін емес, өйткені теріс қарқындылығы жарық жоқ). Запишем теңдеуі келесі түрде:

.

Суретте көрсетілді функциясы r, g, b теңдеуі бойынша түсі үшін монохроматических ағындарын түсті длинами толқындар 436, 546, 770 нм. Олардың көмегімен болады теңестіруге барлық толқындар ұзындығының көрінетін спектрін. Кестеде бар теріс. Маңызы бар осы саладағы сәйкес келеді «қосу» аспаптық түсті — синтезируемому. Зерттеумен аталған функцияларды айналысады колориметрия. Өліктің бір және сол түс алуға болады түрлі жиынтықтары базистік гүл (r1 g1, b1) және (r2, g2, b2). Яғни түсі болады теңестіру әр түрлі құрамдас дерек көздерімен неодинаковым спектральным бөлуге болады. (r1 g1, b1) және (r2, g2, b2)- метамеры.

Соларды түс ретінде вектор бастап құрайтын rR, gG, bB. Қиылысы векторының C бірлік жазықтығы R+G+B=1 береді салыстырмалы салмағын оның қызыл, жасыл және көк құрайтын. Олар сондай-ақ деп атайды мәндерімен немесе түстілігінің координаттары:

Ескереміз, . Қарастырайық байланыс: . Егер функциясы теңестіру түсі бойынша ауыстыру үш өлшемді кеңістік, онда нәтиже емес, толығымен жатуға оң октанте.

1931 стандарты қабылданды CIE (Commission International de l ‘ Eclairage — жарықтандыру бойынша Халықаралық комиссия), негіз ретінде оның таңдалған екі және үш қалыпты түс кестесі және жиынтығы үш функцияларын реакция көз болдырмайтын теріс облысы және ыңғайлы өңдеу. Гипотетические түсті CIE — X, Y және Z. Үшбұрыш XYZ қойылды, сондықтан оған көрінетін спектр. Түстілігінің координаттары CIE (x, y, z) қойылады төмендегідей:

,

мен . Кезінде проецировании үшбұрыштың XYZ арналған жазықтық (x, y) аламыз түс кестесі CIE. Координаттары x және y — салыстырмалы санын үш негізгі түстердің XYZ құру үшін талап етілетін қажетті түсті. Жарықтық шамасымен анықталады Y, X және Y іріктеледі тиісті масштабта. Осылайша, триада (x, y, Y) сақтандыру түсі. Кері түрлендіру түрі бар:

Комиссия шешті бағдарлау үшбұрыш XYZ, осылайша тең санын гипотетических негізгі түстердің XYZ беріп сомасында ақ. Суретте бейнеленген түстер кестесі. Облысы кестеде — көрінетін көптеген гүл түрлері болды. Контурындағы қойылған маңызы бар қаланың тиісті ұзындықтағы толқындардың нм, тиісті таза, разбавленным түстері. Облыс орталығында орналасқан тірек ақ түс — нүктесі тең энергия, координаттары x=y=0.33(3). Жиі қолданады келесі көздері CIE:

Атауы

Температура

x

y

Шам вольфрам жіп қыздыру.

2856К

0.448

0.408

Солнечный свет в полдень.

5600К

0.349

0.352

Полуденное жарықтандыру кезінде тұтас бұлттылық.

6300К

0.310

0.316

Тірек ақ стандарт үшін мониторлар және NTSC.

6400К

0.313

0.329

Жүйесі (x, y, Y) заңдарға бағынады Грассмана. Суретте көрсетілген түс облысы кестесін CIE. Көріп отырғанымыздай, ең көп алаңы алады түсті басымдылығымен жасыл, бұл келісіледі сезімтал избирательностью бітеді.

«Түсті графика CIE ыңғайлы көрсете түс қамту, әр түрлі жүйелер мен жабдықтар: теледидар, типографиялық баспа, фото пленкалар және т. б. Түс обхват үшін аддитивті жүйелер — үшбұрыш с вершинами, тиісті негізгі түстері RGB. Түс алуға болады осы түстер моделін жатыр ішіндегі үшбұрыштың түсті, жатқан кезектен тыс алуға мүмкін емес. Мысалдар түс обхватов кейбір үлгілерін көруге болады-суретте көрсетілген. Ескереміз, бұл түрлі-түсті үлдір орамы бар қисық желілі үшбұрыш. Себебі бұл жасалады сызықсыз (бұл жағдайда логарифмическом) заңда құрудың түрлі-түсті суреттер көмегімен түрлі-түсті пленкалар. Төменде келтірілген кесте негізгі түстердің модельдерді координаттары түрлі-түсті графика CIE:

Моделі

Түсі

x

y

CIE XYZ.

Қызыл

Жасыл

Көк

0.735

0.274

0.167

0.265

0.717

0.009

Стандарт NTSC.

Қызыл

Жасыл

Көк

0.670

0.210

0.140

0.330

0.710

0.080

Түрлі-түсті монитор.

Қызыл

Жасыл

Көк

0.628

0.268

0.150

0.346

0.588

0.070

Түстілігінің координаттары CIE ұсынады нақты стандарт айқындау түсті. Түстілігінің координаттары CIE пайдалы беру кезінде түс ақпаратты бір түс моделін басқа. Сондықтан да білу қажет түрлендіру, координаттар CIE басқа түс моделін, сондай-ақ және кері. Мысалы, түрлендіру RGB — CIE XYZ қойылады мынадай формуламен:

,онда — түсті алу үшін координаттары бірлі-жарым негізгі түсті R, ұқсас үшін G және B. Егер белгілі түстілігінің координаттары CIE x және y үшін негізгі түстердің RGB, онда:

, мұнда:

— осы шамалары үшін қажет болса, толық қайта құру жүйелер арасындағы негізгі түстердің, сондай-ақ алуға болады және келесі түрде:

Белгілі — жарықтық бірлі-жарым мөлшерде негізгі түстер:

.

Белгілі — түстілігінің координаттары тірек ақ және оның жарықтығы:

Кері түрлендіру CIE XYZ » RGB қойылады:

, онда c элементтері:

YIQ.

Арналған түрлі-түсті теледидар стандартты NTSC болды қоюы екі негізгі талаптар:

Мүмкін шегінде белгіленген диапазонындағы 6 МГц,

Қамтамасыз ету үйлесімділігі қара және ақ теледидармен.