Model u boji

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Model boja je matematički model za opisivanje reprezentacije boja u obliku skupova brojeva (obično od tri, rjeđe od četiri vrijednosti), koji se nazivaju komponente boje ili koordinate boje . Sve moguće vrijednosti boja koje daje model definiraju prostor boja .

Model boja definira korespondenciju između boja koje ljudi percipiraju, pohranjenih u memoriji, i boja generiranih na izlaznim uređajima (moguće pod datim uvjetima).

CIE XYZ prostor boja

Funkcije usklađivanja boja standardnog kolorimetrijskog posmatrača, kako je definirao CIE 1931. za raspon valnih dužina od 380 do 780 nm (sa razmakom od 5 nm) [1]

Čovjek je trihromat - mrežnica oka ima tri vrste receptora (čušnica) odgovornih za vid boja. Možemo pretpostaviti da svaki tip konusa daje svoj vlastiti odgovor na određenu valnu dužinu vidljivog spektra .

Važno svojstvo (za sve fizički ostvarive boje) je nenegativnost i funkcije odgovora i rezultirajućih koordinata boja za sve boje. Sistem zasnovan na reakcijama čunjića ljudskog oka je LMS model boja .

Istorijski gledano, za mjerenje boje koristi se drugačiji prostor boja - XYZ - referentni model boja, koji je u strogom matematičkom smislu postavila Međunarodna komisija za osvjetljenje ( FR. Commission internationale de l'éclairage, CIE ) 1931. godine. CIE XYZ model je glavni model za gotovo sve druge modele u boji koji se koriste u tehničkim poljima.

Eksperimenti koje su sproveli David Wright ( engl. David Wright) [2] i John Gilden ( engl. John Guild) [3] kasnih 1920-ih i ranih 1930-ih, poslužili su kao osnova za određivanje funkcija podudaranja boja. U početku su funkcije podudaranja boja definirane za vidno polje od 2 stepena (koristeći odgovarajući kolorimetar ). 1964. CIE je objavio dodatne podatke za vidno polje od 10 stepeni. Dakle, slično LMS koordinatama, XYZ boja je postavljena na sljedeći način:

gdje - spektralna gustina bilo koje energetske fotometrijske veličine, na primjer, fluks zračenja, zračenje, itd., u apsolutnom ili relativnom smislu.

Za model su uzeti uslovi tako da Y komponenta odgovara vizuelnoj svjetlini signala ( - ovo je ista relativna spektralna svjetlosna efikasnost monokromatskog zračenja za dnevni vid, koja se koristi u svim svjetlosnim fotometrijskim veličinama), Z koordinata je odgovarala odgovoru S ("kratkih", kratkotalasnih, "plavih") čunjeva, a X koordinata je uvijek bila nenegativna. Krive odziva su normalizovane tako da je površina ispod sve tri krive ista. To je učinjeno tako da uniformni spektar, čija se boja u kolorimetrijskim uslovima posmatranja smatra bijelom, ima iste vrijednosti XYZ komponenti, a kasnije, pri analizi boje, lakše je odrediti nijansu jednostavnim oduzimanjem jednakih XYZ vrijednosti od boje. Funkcije odgovora i XYZ koordinate su također nenegativne za sve fizički ostvarive boje. Očigledno, ne postoji za svaku kombinaciju XYZ monokromatska spektralna linija (koja odgovara boji duge) koja bi odgovarala ovim koordinatama. Na grafikonu desno, X je crvena, Y je zelena, Z je plava.

Prostor boja XYZ ne postavlja odmah reakcije čunjića na retini čovjeka, budući da je vrlo snažno transformiran model boja kako bi se dobile vrijednosti boja i, shodno tome, mogućnost razlikovanja jednog spektra od drugog, počevši od fotometrije. sjajnost zračenja (Y). Sama svjetlina Y ne može se tumačiti kao odgovor "zelenih" čunjeva; ovu funkciju za dnevni vid, koja je tristimulus, postavljaju svi stvarni odgovori receptora. U početku je model CIE 1931 XYZ dobijen konvertovanjem CIE 1931 RGB modela, koji je, zauzvrat, rezultat direktnog eksperimenta mešanja i vizuelnog poređenja emisija različitih spektralnih sastava. Bilo koji model boja može se konvertovati u XYZ model, jer ovaj model definira sva pravila za miješanje boja i postavlja ograničenja nametnuta na sve spektralne kompozicije zračenja koje imaju jednu boju.

Kromatske koordinate (x; y) i prostor boja xyY

Tabela boje sa talasnim dužinama boja

Ako se formalno konstruiše presek XYZ prostora po ravni , tada se dvije preostale linearno nezavisne koordinate mogu zapisati u obliku

...
slično, ali opciono:

Ova sekcija se zove hromatski dijagram (dijagram hromatike).

U XYZ prostoru tačka (X, 0,0), kako je lako izračunati po formulama, na hromatskom dijagramu odgovara tački xy = (1,0). Slično, tačka XYZ = (0, Y, 0) odgovara tački xy = (0,1) i, konačno, tački XYZ = (0,0, Z) - tački xy = (0,0) . Vidi se da sve realne boje dobijene bilo kojim spektralnim sastavom zračenja, uključujući i monohromatske (spektralne boje), ne dostižu tako "čiste" vrednosti. Ovaj obrazac slijedi iz pravila miješanja boja i manifestacija je činjenice da je nemoguće dobiti odgovor nekih čunjeva bez odgovora drugih (iako vrlo malih), kao i činjenice da svjetlina Y ne može imati nulu ili mala vrijednost za određeni odziv bilo kojeg čunjeva.

Prostor boja xyY se može podesiti postavljanjem vrijednosti boje na (x, y) na datoj vrijednosti osvjetljenja Y.

U ovom slučaju, uvjet nenegativnosti nastavlja biti zadovoljen za koordinate x i y.

Nemojte brkati Y lakoću u XYZ i xyY modelima sa Y lakoćom u YUV ili YCbCr modelima.

Fizički ostvarive boje

Ako su sve moguće monokromatske boje spektra označene na xy hromatskom dijagramu, onda one formiraju otvorenu konturu, takozvani spektralni lokus. Zatvaranje ove konture u bazi "jezika" naziva se linija ljubičaste boje. Unutar ove konture će se nalaziti sve boje koje se mogu realizovati kao zbir spektralnih linija date osvetljenosti. Odnosno, postoje XYZ tačke boja izvan konture, koje, iako imaju pozitivne vrijednosti za svaku komponentu, ipak se odgovarajući odgovor od čunjeva ne može dobiti pri datoj svjetlini (konstantna ).

U isto vrijeme, takve boje (kao i boje s negativnim koordinatama općenito) mogu se koristiti u proračunima. Na primjer, fizički neostvarive boje odabrane su kao osnovne boje za Prophoto RGB prostor.

CIE XYZ izvedeni prostori boja

Modeli boja mogu se klasificirati prema njihovom ciljanju:

  1. L * a * b * je prostor boja jednakog kontrasta, u kojem rastojanje između boja odgovara stepenu u kojem se one percipiraju kao različite.
  2. Aditivni modeli - gdje se boja dobija dodavanjem crne ( RGB klasa).
  3. Subtraktivni modeli - dobijanje boje "oduzimanjem" boje od belog lista ( CMY , CMYK ).
  4. Modeli za kodiranje informacija o bojama u kompresiji slike i videa.
  5. Matematički modeli korisni za obradu slika kao što je HSV .
  6. Modeli kod kojih je podudaranje boja specificirano na tabelarni način ( Pantone model boja)

Svi modeli su svedeni na XYZ odgovarajućim matematičkim transformacijama. Primjeri uključuju:

  • Model boja sRGB (IEC 61966-2.1) [4] , varijacija RGB modela, široko se koristi u računarskoj industriji i često je podrazumevani model boja.
  • Na televiziji, PAL koristi YUV , SÉCAM koristi YDbDr , a NTSC koristi YIQ . (Zapamtite da se Y u ovim modelima izračunava na potpuno drugačiji način od Y u XYZ modelu).

Raspon boja modela izlaznih uređaja

Pokrivenost raznim uređajima za reprodukciju boja

Yxy dijagram se koristi za ilustraciju karakteristika raspona boja različitih uređaja za reprodukciju boja – ekrana i štampača kroz njihove odgovarajuće modele boja.

Kao što je već spomenuto, bilo koja trojka XYZ brojeva može biti povezana sa određenim koordinatama u RGB ili CMYK prostoru. Dakle, boja će odgovarati svjetlini kanala boja ili gustini boja. Fizička ostvarivost boje na uređaju nameće uslov nenegativnih koordinata. Dakle, samo podskup Yxy može biti fizički implementiran na uređaju. Ovo područje se naziva opseg uređaja.

Određeno područje raspona obično ima oblik poligona, čiji su uglovi formirani točkama primarnih ili primarnih boja. Unutrašnje područje opisuje sve boje koje ovaj uređaj može reproducirati.

Slika s desne strane prikazuje područja raspona različitih medija za reprodukciju boja:

  • bijeli obris odražava raspon fotografskih emulzija za različite namjene;
  • crvena tačkasta obrisa - sRGB prostor, približno odgovara gamu najčešćih monitora, koji su, u stvari, standard za prezentaciju grafike na Internetu;
  • crni čvrsti obris - Adobe RGB prostor, koji uključuje boje reprodukovane na štamparskim mašinama, ali koristeći primarne boje;
  • plavi čvrsti obrisi za visok kvalitet ofset štampe;
  • plava tačkasta linija predstavlja pokrivenost tipičnog potrošačkog štampača.

vidi takođe

Bilješke (uredi)

  1. CIE - MEĐUNARODNA KOMISIJA ZA RASVJETLJENJE (veza nedostupna) . Pristupljeno 3. juna 2008. Arhivirano 3. juna 2005.
  2. William David Wright. Ponovno određivanje trikromatskih koeficijenata spektralnih boja ( eng.) // Transactions of the Optical Society . - 1928. - Vol. 30 . - P. 141-164 . - doi : 10.1088 / 1475-4878 / 30/4/301 .
  3. John Guild. Colorimetric properties of The Spectrum (eng.) // The Philosophical Transactions of the Royal Society of London . - 1931. - Vol. A230 . - P. 149-187 .
  4. Standardni zadani prostor boja za Internet - sRGB . Pristupljeno 13. januara 2010. Arhivirano 23. avgusta 2011.

Linkovi