8. Обработка и формирование графических файлов

 8.1. Работа с цветами и полутонами

8.1.1. Цвет. Системы смешивания цветов

Цвет имеет психофизиологическую и психофизическую природу. Восприятие цвета зависит от физических свойств света, то есть электромагнитной энергии, от его взаимодействия с физическими веществами, а также от их интерпретации зрительной системой человека.   

Зрительная система человека воспринимает электромагнитную энергию с длинами волн от 400 до 700 нм как видимый свет. Свет принимается либо непосредственно от источника, например электрической лампочки, либо косвенно при отображении от поверхности объекта или преломлении в нем.   

Источник или объект есть ахроматическим, если наблюдаемый свет содержит всех видимые длины волн в приблизительно равных количествах. Ахроматическое источник кажется белым, а отраженный или преломленный ахроматический свет – белым, черным или серым. Белыми кажутся объекты, которые ахроматически отражают больше 80% света белого источника, а черными – менее 3%. Промежуточные значения дают разнообразные оттенки серого. Интенсивность отраженного света удобно рассматривать в диапазоне от 0 до 1, где 0 отвечает черному, 1 – белому, а промежуточное значение – серому цвету.   

Яркость объекта зависят от относительной чувствительности глаза к различным длинам волн. При дневном свете чувствительность глаза максимальная при длине волн порядка 550 нм, а на краях видимого диапазона спектра она резко падает.   

Если воспринимаемый свет содержит длины волн в произвольных неравных количествах, то оно называется хроматическим. Если длины волн сконцентрированы у верхнего края видимого спектра, то свет кажется красным, то есть доминирующая длина волн лежит в красной области видимого спектра.  Если длины волн сконцентрированные в нижней части видимого спектра, то свет кажется синим, то есть доминирующая длина волн лежит в синей части спектра. Однако сама по себе электромагнитная энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Ощущение цвета возникает в результате преобразования физических явлений в глазу и мозге человека. Цвет объекта зависит от распределения длин волн источника света и от физических свойств объекта. Объект кажется цветным, если он отражает или пропускает свет лишь в узком диапазоне длин волн и поглощает все другие.   

Психофизиологическое представление света определяется цветным тоном, насыщенностью и светлотой.  Цветной тон позволяет различать цвета, а насыщенность – определять степень ослабления (разбавления) данного цвета белым. У чистого цвета она равная 100% и уменьшается по мере добавления белого. Насыщенность ахроматического цвета составляет 0%, а его светлота равная интенсивности этого света.   

Обычно встречаются не чистые монохроматические цвета, а их смеси.  Во главе угла трехкомпонентной теории света служит предположение о том, что в центральной части сетчатки находятся три типа чувствительных к цвету колбочек. Первый воспринимают длины волн, которые лежат в середине видимого спектре, т. е. зеленый цвет; второй – длины волн у верхнего края видимого спектра, то есть красный цвет, третий – короткие волны нижней части спектра, т.е. синий. Относительная чувствительность глаза максимальна для зеленого цвета и минимальна для синего. Если на все три типа колбочек воздействует одинаковый уровень энергетической яркости (энергия в единицу времени), то свет кажется белым. Естественный белый свет содержит все длины волн видимого спектра, однако ощущение белого света можно получить, смешивая любые три цвета, если ни один из них не является линейной комбинацией двух других. Это возможно благодаря физиологическим особенностям глаза, который содержит три типа колбочек. Такие три типа цветов называются основными.   

В машинной графике применяются две системы смешивания основных цветов: аддитивная – красный, зеленый, синий (RGB) и субтрактивная – голубой, пурпурный, желтый (CMY). Они изображены на рис.8.1.  

Рис. 8.1. Аддитивная (а) и субстрактивная (б) системы смешивания цветов 

Цвета одной системы есть дополнительными к другой: голубой – к красному, пурпурный – к зеленому, желтый – к синему. Дополнительный цвет это разность белого и данного цвета: голубой это белый минус красный, пурпурный – белый минус зеленый, желтый – белый минус синий. Хотя красный можно считать дополнительным к голубому, по традиции красный, зеленый и синий считаются основными цветами, а голубыми, пурпурный и желтый – их дополнениями. Интересно, что в спектре радуги или призмы пурпурного цвета нет, то есть он порождается зрительной системой человека.   

Для отражающих поверхностей, например типографских красок, пленок и несветящихся экранов применяется субтрактивная система CMY. В субтрактивних системах из спектра белого цвета вычитаются длины волн дополнительного цвета. Например при отражении или пропускании света сквозь пурпурный объект поглощается зеленая часть спектра. Если получившийся свет отражается или преломляется в желтом объекте, то поглощается синяя часть спектра и остается только красный цвет. После его отражения или преломления в голубом объекте цвет становится черным, так как при этом выключается весь видимый спектр. По этому принципу работают фотофильтры.   

Аддитивна цветная система RGB удобна для поверхностей, которые имеют способность светиться, например экранов ЕЛТ или цветных ламп.

Контрольные  вопросы.

1.  Какие длины волн воспринимает зрительная система человека ?  

2.  Чем определяется психофизиологическое представление света?  

3.  В каких случаях применяются аддитивна цветная система RGB и субтрактивная цветная система CMY ?

     Содержание