Цветовые модели и их виды

•2021•
Содержание
1.
История развития учения о цвете
Характеристики цвета
Учение Исаака Ньютона
Цветовой круг Гёте
Филипп Отто Рунге
Треугольник Максвелла
2.
Понятия компьютерной графики
Разрешение
Глубина цвета
Растровая и векторная
графика
3.
Цветовые модели
RGB
CMYK
CIE Lab
HSB

Учение Аристотеля
Исаак Ньютон
Иоганн Гёте
Филипп Отто Рунге
Джеймс Клерк Максвелл
Альберт Манселл
Иоханнес Иттен
Все многообразие наблюдаемых в природе цветов художники и ученые издавна стремились привести в систему — расположить их в определенном порядке, выделить основные и производные цвета.

Цветовой тон (hue) — признак хроматического цвета, по которому один цвет отличается от другого: зеленый, синий, фиолетовый.
Насыщенность (saturation) — степень отличия хроматического цвета от ахроматического (ч/б), схожего с ним по светлоте.
Светлота (lightness) — качество цвета, по которому его можно приравнять к одному из цветов ахроматического ряда, то есть чем выше яркость, тем светлее цвет.

В 1676 году Исаак Ньютон с помощью трехгранной призмы разложил белый солнечный свет на цветовой спектр и заметил, что он содержит все цвета, за исключением пурпурного.
Спектр послужил основой для систематизации цветов в виде цветового круга, в котором Ньютон выделили семь секторов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

Спустя 140 лет после Ньютона цветовой круг был усовершенствован Иоганном Гёте, который добавил пурпурный цвет, получаемый при смешении фиолетового и красного.
Помимо этого, Гёте первым задумался о том, что цвет оказывает действие на психику человека, и в своем научном труде «Учении о цвете» первым открыл явление «чувственно-нравственного действия цвета».
«К теории цвета» (нем. Zur Farbenlehre)

В 1810 году свою теорию цвета опубликовал Филипп Отто Рунге, немецкий живописец романтической школы. К числу основных цветов, помимо желтого, синего и красного, художник относил также черный и белый.
Рунге строил свои выводы на опытах с пигментами, что делало его учение более близким живописи.
Трехмерная модель систематики цветов Рунге послужила основой для всех последующих моделей.

В 1872 году шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл разработал диаграмму в форме равностороннего треугольника на основе своих исследований электромагнитной теории света.
Его труды по теории цветов заложили основы методов точного количественного определения цветов, получаемых в результате смешения.
Эти результаты были использованы Международной комиссией по освещению при разработке цветовых диаграмм с учётом как спектральных характеристик цветов, так и уровня их насыщенности.
CIELAB

Разрешение экрана монитора — размеры получаемого на экране изображения в пикселях, подразумевается разрешение относительно физических размеров экрана, а не 1 дюйма.
Разрешение изображения — это свойство самого изображения. Оно измеряется в точках на дюйм (dpi) и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера.
Разрешение принтера — это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины.

Глубина цвета — количество градаций, допустимых для каждого пикселя.
Два байта (16 бит) - режим High Color.
Три байта (24 бита) - True Color.
От глубины цвета зависит размер файла, в котором сохранено изображение.

Растровая и векторная графика
Растровое изображение, как мозаика, складывается из множества маленьких ячеек — пикселей, где каждый пиксель содержит информацию о цвете.
Определить растровое изображение можно увеличив его масштаб: на определённом этапе станет заметно множество маленьких квадратов — это и есть пиксели.
Векторные изображения состоят не из пикселей, а из множества опорных точек и соединяющих их кривых. Векторное изображение описывается математическими формулами.
Векторная графика используется для иллюстраций, иконок, логотипов и технических чертежей, но сложна для воспроизведения фотореалистичных изображений.

Цветовые модели
Цветовая модель — математическая модель описания представления цветов в виде кортежей чисел, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами.
Классификация цветовых моделей:
аппаратно-зависимые (описывающие цвет применительно к конкретному устройству цветовоспроизведения, например, монитору, – RGB, CMYK);
аппаратно-независимые (для однозначного описания информации о цвете – xyz, lab);
психологические (основывающиеся на особенностях человеческого восприятия – HSB, HSV, HSL).

Цветовая модель RGB
Цветовая модель RGB — это аддитивная цветовая модель, в которой красный, зеленый и синий цвет складываются вместе различными способами для воспроизведения широкой палитры цветов.
Используется для описания цветов, видимых на мониторе, телевизоре, видеопроекторе, а также создаваемых при сканировании изображений.
В модели RGB каждый базовый цвет характеризуется яркостью, которая может принимать 256 значений — от 0 до 255.
Что же происходит при выводе изображения на печать, как передаются цвета?

Цветовая модель CMYK
CMYK — субтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии.
Базовыми для CMYK являются следующие цвета:
голубой (Cyan) — белый минус красный (Red);
пурпурный (Magenta) — белый минус зеленый (Green);
желтый (Yellow) — белый минус синий (Blue).
Помимо этих, используется еще и черный цвет, который является ключевым (Key) в процессе цветной печати.
!!! Модели RGB и CMYK являются аппаратно-зависимыми

В цветовом пространстве Lab значение светлоты отделено от значения хроматической составляющей цвета (тон, насыщенность).
Светлота задана координатой L (изменяется от 0 до 100, то есть от самого темного до самого светлого), хроматическая составляющая — двумя декартовыми координатами a и b. Первая обозначает положение цвета в диапазоне от зеленого до красного, вторая — от синего до желтого.
Цветовая модель CIE Lab

Цветовая модель HSB
Любой цвет определяется своим цветовым тоном (Hue) — собственно цветом, насыщенностью (Saturation) — процентом добавления к цвету белой краски и яркостью (Brightness) — процентом добавления черной краски.
Спектральные цвета, или цветовые тона, располагаются по краю цветового круга и характеризуются положением на нем, которое определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360°.
Эти цвета обладают максимальной (100%) насыщенностью (S) и яркостью (B).

•2021•
Аддитивный цвет получается при соединении света разных цветов. В этой схеме отсутствие всех цветов представляет собой чёрный цвет, а присутствие всех цветов — белый.
В схеме субтрактивных цветов происходит обратный процесс. Здесь получается какой-либо цвет при вычитании других цветов из общего луча света. В этой схеме белый цвет появляется в результате отсутствия всех цветов, тогда как их присутствие даёт чёрный цвет. Схема субтрактивных цветов работает с отражённым светом.

В большинстве программ для обработки изображений можно конвертировать изображение из одной цветовой модели в другую.
Но подобное конвертирование, особенно в области полиграфии, приводит к некоторому искажению цветов.