8. Обробка та формування графічних файлів
8.1. Робота з кольорами та напівтонами
8.1.1. Колір. Системи змішування кольорів
Колір має психофізіологічну і психофізичну природу. Сприймання кольору залежить від фізичних властивостей світла, тобто електромагнітної енергії, від його взаємодії з фізичними речовинами, а також від їхньої інтерпретації зоровою системою людини.
Зорова система людини сприймає електромагнітну енергію з довжинами хвиль від 400 до 700 нм як видиме світло . Світло cприймається або безпосередньо від джерела, наприклад електричної лампочки, або ,безпосередньо при відображенні від поверхні об'єкту або заломленні в ньому.
Джерело або об'єкт є ахроматичним, якщо світло, що спостерігається, містить всіх видимі довжини хвиль в приблизно рівній кількості. Ахроматичне джерело здається білим, а відбите або заломлене ахроматичне світло – білим, чорним або сірим. Білими здаються об'єкти, що ахроматично відбивають більш 80% світла білого джерела, а чорними - менш 3%. Проміжні значення дають різноманітні відтінки сірого. Інтенсивність відбитого світла зручно розглядати в діапазоні від 0 до 1, де 0 відповідає чорному, 1 - білому, а проміжні значення - сірому кольору.
Яскравість об'єкту залежать від відносної чутливості ока до різних довжин хвиль. При денному світлі чутливість ока максимальна при довжині хвиль порядку 550 нм, а на краях видимого діапазону спектру вона різко падає.
Якщо світло, що сприймається містить довжини хвиль в довільній нерівній кількості, то воно називається хроматичним. Якщо довжини хвиль сконцентровані у верхнього краю видимого спектру, то світло здається червоним, тобто домінуюча довжина хвиль лежить в червоній області видимого спектру. Якщо довжини хвиль сконцентровані в нижній частині видимого спектру, то світло здається синім, тобто домінуюча довжина хвиль лежить в синій частині спектру. Проте сама по собі електромагнітна енергія певної довжини хвилі не має ніякого кольору. Відчуття кольору виникає в результаті перетворення фізичних явищ в оці й мозку людини. Колір об'єкту залежить від розподілу довжин хвиль джерела світла і від фізичних властивостей об'єкту. Об'єкт здається кольоровим, якщо він відбиває або пропускає світло лише в вузькому діапазоні довжин хвиль і поглинає всі інші.
Психофізіологічне подання світла визначається кольоровим тоном, насиченістю і світлотою. Кольоровий тон дозволяє розрізняти кольори, а насиченість - визначати ступінь ослаблення (розбавлення) даного кольору білим. У чистого кольору вона рівна 100% і зменшується по мірі збільшення білого. Насиченість ахроматичного кольору складає 0%, а його світлота рівна інтенсивності цього світла.
Звичайно зустрічаються не чисті монохроматичні кольори, а їхні суміші. В основі трикомпонентної теорії світла служить припущення про те, що в центральній частині сітківки знаходяться три типи чутливих до кольору колбочок. Перші сприймають довжини хвиль, що лежать в середині видимого спектру, тобто зелений колір; другі - довжини хвиль у верхнього краю видимого спектру, тобто червоний колір, треті - короткі хвилі нижньої частини спектру, тобто сині. Відносна чутливість ока максимальна для зеленого кольору і мінімальна для синього. Якщо на всі три типа колбочок вплине однаковий рівень енергетичної яскравості (енергія в одиницю часу), то світло здається білим. Природне біле світло містить всі довжини хвиль видимого спектру; однак відчуття білого світла можна отримати, змішуючи будь-які три кольори, якщо жоден з них не є лінійною комбінацією двох інших. Це можливо завдяки фізіологічним властивостям ока, яке має три типа колбочок. Такі три типи кольорів називаються основними.
В машинній графіці застосовуються дві системи змішування основних кольорів: аддитивна - червоний, зелений, синій (RGB) і субтрактивна - блакитний, пурпурний, жовтий (CMY). Вони зображені на рис. 8.1.
Рис.
8.1.
Аддитивна (а) і субтрактивна (б) системи змішування кольорів
Кольори однієї системи є додатковими до іншої: блакитний - до червоного, пурпурний - до зеленого, жовтий – до синього. Додатковий колір це різниця білого і даного кольору: блакитний це білий мінус червоний, пурпурний - білий мінус зелений, жовтий - білий мінус синій. Хоча червоний можна вважати додатковим до блакитного, по традиції червоний, зелений і синій вважаються основними кольорами, а голубий, пурпурний і жовтий – їх додатками. Цікаво, що в спектрі веселки або призми пурпурного кольору немає, тобто він породжується зоровою системою людини.
Для відбиваючих поверхонь, наприклад типографських фарб, плівок і екранів, що не світяться, застосовується субтрактивная система CMY. В субтрактивних системах з спектру білого кольору віднімаються довжини хвиль додаткового кольору. Наприклад при відбитті або пропусканні світла крізь пурпурний об'єкт поглинається зелена частина спектру. Якщо отримане світло відбивається або заломлюється в жовтому об'єкті, то поглинається синя частина спектру і залишається лише червоний колір. Після його відбиття або заломлення в блакитному об'єкті колір стає чорним, бо при цьому виключається весь видимий спектр. По цьому принципу працюють фотофільтри.
Аддитивна кольорова система RGB зручна для поверхонь, які мають здатність світитися, наприклад екранів ЕПТ або кольорових ламп.
Контрольні
запитання.
1.
Які довжини хвиль сприймає зорова система людини?
2. Чим визначається психофізіологічне подання світла?
3. В яких випадках застосовуються аддитивна кольорова система RGB та субтрактивная кольорова система CMY?
