Teoria światła i barwy

Transkrypt

1 Teoria światła i barwy Powstanie wrażenia barwy Światło może docierać do oka bezpośrednio ze źródła światła lub po odbiciu od obiektu. Z oka do mózgu Na siatkówce tworzony pomniejszony i odwrócony obraz obserwowanego obiektu. Receptory siatkówki przekształcają informację o natężeniu światła i długości fal świetlnych na impulsy, które przez nerw wzrokowy przesyłane są do mózgu. Mózg interpretuje te informacje jako jasność i barwę. Atrybuty barwy: odcień barwy (kolor, ton, Hue) różnica jakościowa barwy (np. czerwony, zielony), określana w fizyce przez dominującą długość fali nasycenie (Saturation) odstępstwo barwy od bieli (np. czerwień, róż, biel), w fizyce określana przez stosunek udziału w jej widmie fali dominującej do ilości fal o innych długościach jasność (wartość, Value) wskazuje, czy barwa jest bliższa bieli, czy czerni (np. czysta biel, szarości, czerń), w fizyce jest proporcjonalna do całki z widmowego rozkładu energii MODELE BARW Każdy model barw posiada własną przestrzeń kolorów, a co za tym idzie własny zakres kolorów możliwych do oraz indywidualny lub barwy (sposób ich tworzenia i identyfikowania. Wszystkie kolory opisywane są określonymi wartościami liczbowymi, wzrost lub obniżenie powoduje zmianę odcienia (zmiana jednego parametru) lub barwy (zmiana więcej niż jednego parametru). Podstawowe rodzaje barw: RGB i HSB wykorzystywane w urządzeniach wyświetlających, np. monitorach komputerów CMY i CMYK - wykorzystywany w urządzeniach drukujących CIE La*b model niezależny od urządzenia MODEL BARW RGB - wynika z właściwości ludzkiego oka. Wrażenie widzenia dowolnej barwy można wywołać przez wymieszanie w ustalonych proporcjach trzech wiązek światła czerwonej, zielonej, niebieskiej. Model RGB ukierunkowany jest na sprzęt tworzący barwę w wyniku emisji światła monitory, skanery, cyfrowe aparaty fotograficzne. Używa się go do przygotowania plików graficznych przeznaczonych do prezentacji, np. w Internecie. Model RGB składa się z 3 kolorów, nazywanych barwami podstawowymi: R red czerwony, G Green zielony, B blue niebieski. Barwy podstawowe to trzy barwy proste, dobrane w taki sposób, że przez mieszanie można uzyskać wrażenie dowolnej barwy prostej. Każda barwa inna niż biała może być odwzorowana przez pewną proporcję zmieszania trzech barw podstawowych. Model RGB to model addytywny, oznacza to, że podczas mieszania barw RGB można otrzymać kolory wtórne w wyniku zsumowania światła (odpowiada to mieszaniu barw w naturze, np. mieszając taką samą ilość farby czerwonej i niebieskiej otrzymamy kolor fioletowy). 1

2 Wartości liczbowe barw RGB są przedstawiane w skali od 0 do 255 (jeśli wybierzemy wartości trzech składowych po 255 to otrzymamy kolor biały, jeśli wybierzemy wartości trzech składowych po 0 to otrzymamy kolor czarny. Oznacza to, że im wyższe są wartości składowych tym jaśniejsza jest barwa). Każda z barw reprezentowana jest przez jeden bajt, zatem może przyjmować 256 wartości (bo 2 8 =256). W rezultacie mieszając trzy barwy, możemy otrzymać kolorów. Model HSB zwany także modelem HSL lub HSV Punktem wyjścia jest percepcja kolorów u człowieka. W modelu HSB nie stosuje się mieszania kolorów składowych i jest on niezależny od urządzenia. Poszczególne atrybuty modelu HSB to: H Hue JASNOŚĆ odcień lub inaczej ton barwy, określający potocznie kolor, niezależnie od czystości i jasności barwy. Zakres skali składowej obejmuje wszystkie kolory tęczy od czerwonego do fioletowego i wyrażany jest w stopniach od o S Saturation NASYCENIE określa siłę koloru, bądź inaczej jego odległość od koloru szarego. Nasycenie mierzone jest w skali 0%-100% Wartość 0% ustawia odcień szarości dla koloru, a wartość 100% oznacza maksymalne nasycenie barwą. B Brightness JASNOŚĆ - określa udział bieli w danym kolorze. Jest ona mierzona w skali 0%-100% Wartość 0% tego atrybutu ustawia kolor czarny, a wartość 100% kolor biały (jasność może być opisana jako oddalenie od czerni, a zbliżenie do bieli, inaczej przyciemnienie lub rozjaśnienie). 2

3 Model CMY to model substraktywnego mieszania barw, oparty o trzy podstawowe barwy proste: Cyan C (turkusowa) Magenta M (purpurowa) Yellow Y (żółta) Model CMY ukierunkowany jest na sprzęt drukujący: drukarki, maszyny drukarskie. Model CMYK zawiera oprócz podstawowych barwy prostych Cyan C (turkusowa) Magenta M (purpurowa) Yellow Y (żółta) dodatkową barwę K black (czarna) Farby czarnej używa się dla wydobycia głębi kolorów i podkreślenia kontrastów. Model CMYK jest powszechnie stosowany w urządzeniach drukujących, głównie w przemyśle poligraficznym. W oparciu o niego przygotowuje się pliki graficzne przeznaczone do druku. Wartości liczbowe barw w CMYK przedstawiane są w skali od (jeśli weźmiemy maksymalne wartości wszystkich składowych kolorów to otrzymamy kolor czarny, natomiast wszystkie wartości minimalne spowodują kolor wynikowy biały, oznacza to, że im wyższe są wartości składowych, tym ciemniejsza barwa. Prawo Grassmana: Każdą dowolnie wybraną barwę można otrzymać za pomocą trzech niezależnych liniowo barw. Trzy barwy tworzą układ niezależnych liniowo barw, jeżeli dowolne zsumowanie dwóch z nich nie może dać barwy trzeciej. Między barwami RGB i CMY zachodzi szczególna współzależność. Każde dwie barwy jednego zestawu składają się (odpowiednio: addytywnie lub substraktywnie) na jedną z drugiego zestawu. W wyniku zmieszania farby żółtej (Y) z purpurową (M), otrzymamy czerwień taką jak światło czerwone R. Z kolei zmieszanie światła niebieskiego (B) z zielonym (G) da światło turkusowe, jak kolor Cyan (C). 3

4 Model CIE LA*B* (Lab, Lab Color) to teoretyczny model kolorów zawierający wszystkie kolory rozpoznawalne przez ludzkie oko, w tym RGB i CMYK. Model CIE LA*B* stanowi trójwymiarową przestrzeń barwy, opisywaną trzema parametrami: L- LUMINACJA, określa jasność i przyjmuje wartość od 0 do 100 a określa zakres od czerwieni do zieleni b określa zakres od żółtego do niebieskiego Model Lab*b* składa się z trzech kanałów: dwóch dla zakresu kolorów: a i b oraz kanału jasności L. Kanał a zawiera kolory od ciemnozielonego do karmazynowego, kanał b od jasnoniebieskiego do intensywnie żółtego. Model ten jest coraz bardziej popularny, jest wykorzystywany do obliczeń na barwach przez systemy zarządzania barwami CMS (system CMS to system zarządzania barwami, którego zadaniem jest zapewnienie niezależności kolorów od urządzeń peryferyjnych) 4

5 *System zarządzania kolorem (CMS, ang. Color Management System) standard systemowy, który umożliwia wierne odwzorowanie kolorystyczne danego produktu (reprodukcja kolorów). CMS pozwala na utworzenie dokładnie takich samych profili kolorystycznych na wszystkich urządzeniach. 5