Кодирование цвета rgb. Кодирование цвета. Цветовые модели и цветовые режимы
Цветовые модели
Если говорить о кодировании цветных графических изображений, то нужно рассмотреть принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. Применяют несколько систем кодирования: HSB, RGB и CMYK. Первая цветовая модель проста и интуитивно понятна, т. е. удобна для человека, вторая наиболее удобна для компьютера, а последняя модель CMYK-для типографий. Использование этих цветовых моделей связано с тем, что световой поток может формироваться излучениями, представляющими собой комбинацию " чистых" спектральных цветов: красного, зеленого, синего или их производных. Различают аддитивное цветовоспроизведение (характерно для излучающих объектов) и субтрактивное цветовоспроизведение (характерно для отражающих объектов). В качестве примера объекта первого типа можно привести электронно-лучевую трубку монитора, второго типа - полиграфический отпечаток.
Цветовая палитра. С помощью этого метода вы можете определить палитру или палитру цветов, которая содержит набор цветов, которые могут быть на изображении, каждый из которых связан с индексом. Количество бит, зарезервированных для кодирования каждого индекса палитры, определяет количество цветов, которые можно использовать. Таким образом, кодируя 8-разрядные индексы, вы можете определить 256 используемых цветов, то есть каждый квадрат в двумерной таблице, представляющий изображение, может содержать число, которое указывает используемый индекс цвета.
1)
Модель HSB характеризуется тремя компонентами: оттенок цвета(Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Можно получить большое количество произвольных цветов, регулируя эти компоненты. Эту цветовую модель лучше применять в тех графических редакторах, в которых изображения создают сами, а не обрабатывают уже готовые. Затем созданное свое произведение можно преобразовать в цветовую модель RGB, если ее планируется использовать в качестве экранной иллюстрации, или CMYK, если в качестве печатной, Значение цвета выбирается как вектор, выходящий из центра окружности. Направление вектора задается в угловых градусах и определяет цветовой оттенок. Насыщенность цвета определяется длиной вектора, а яркость цвета задается на отдельной оси, нулевая точка которой имеет черный цвет. Точка в центре соответствует белому (нейтральному) цвету, а точки по периметру - чистым цветамТаким образом, индексированное цветное изображение является образом, цвета которого кодируются с помощью этой техники. Истинные цвета или реальные цвета, это представление позволяет представлять изображение, определяя каждый компонент. Каждый пиксель представлен целым числом, которое включает в себя три компонента, каждый из которых закодирован в байтах, то есть всего 24 бита. Вы можете добавить четвертый компонент который позволяет вам иметь «информацию о прозрачности или переплетении», каждый пиксель затем кодируется в 32 бита.
Вот несколько примеров. Это подчеркивает объем видеопамяти, который требуется вашей видеокарте, в зависимости от определения экрана и количества цветов. Было показано, что человеческий глаз способен отличить более 10 миллионов разных оттенков цвета. Абсолютно впечатляющее число, если мы перестанем размышлять о том, как мало прилагательных мы имеем, чтобы описать цвет. Также верно, что в повседневной жизни мы даже не хотим различать так много разных оттенков, если вы не фотографы, графические дизайнеры или веб-дизайнеры, но где большое внимание уделяется цветам.
3) Принцип метода CMYK. Эта цветовая модель используется при подготовке публикаций к печати. Каждому из основных цветов ставится в соответствие дополнительный цвет (дополняющий основной до белого). Получают дополнительный цвет за счет суммирования пары остальных основных цветов. Значит, дополнительными цветами для красного является голубой (Cyan,C) = зеленый + синий = белый - красный, для зеленого - пурпурный (Magenta, M) = красный + синий = белый - зеленый, для синего - желтый (Yellow, Y) = красный + зеленый = белый - синий. Причем принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие можно применять как для основных, так и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить или в виде суммы красной, зеленой, синей составляющей или же в виде суммы голубой, пурупурной, желтой составляющей. В основном такой метод принят в полиграфии. Но там еще используют черный цвет (BlacК, так как буква В уже занята синим цветом, то обозначают буквой K). Это связано с тем, что наложение друг на друга дополнительных цветов не дает чистого чер ного цвета.
Поэтому необходимо уникальным образом установить каждый отдельный градиент, каждый возможный оттенок цвета, путем назначения определенного числового кода. С 30-х годов прошлого века были разработаны цветовые модели, то есть абстрактные математические модели, которые позволяли бы цвета представлять в числовой форме, обычно используя три или четыре значения цвета или компоненты. Различные цветовые модели относятся к так называемому цветовому пространству: наиболее распространенные из них мы можем представить как куб, выровненный с декартовыми осями трехмерного пространства, содержащий все возможные оттенки цвета.
Различают несколько режимов представления цветной графики: а) полноцветный (True Color); б) High Color; в) индексный.
Универсальный язык цвета
Чтобы найти краситель, вам нужно указать связанные с ним элементы и указать их число. Сумма значений 2 всегда должна быть указана. Значение для первого цвета занижено. Ахроматическая часть имеет свое сходство с белым и черным. Хроматичность - уникальный параметр. В этом случае темнота составляет 30%, а цветность - 20%.
Прежде чем перейти к ссылке, мы хотим обобщить определения различных кодов, которые мы используем. Как видимо правдоподобно, это ошибка. Цвета, которые могут быть получены с четырьмя цветами, являются подмножеством видимого диапазона, поэтому не все цвета, которые мы видим, могут быть реализованы с помощью четырехцветного.
Режим High Color - это кодирование при помощи 16-разрядных двоичных чисел, то есть уменьшается количестко двоичных разрядов при кодировании каждой точки. Но при этом значительно уменьшается диапазон кодируемых цветов.
При индексном кодировании цвета можно передать всго лишь 256 цветовых оттенков. Каждый цвет кодируется при помощи восьми бит данных. Но так как 256 значений не передают весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, то подразумевается, что к графическим данным прилагается палитра (справочная таблица), без которой воспроизведение будет неадекватным: море может получиться красным, а листья - синими. Сам код точки растра в данном случае означает не сам по себе цвет, а только его номер (индекс) в палитре. Отсюда и название режима - индексный.
Когда они перекрываются в разных процентах, тройка может привести к почти любому другому цвету. 100% из всех трех компонентов обычно не производят черный, но бистро, цвет, похожий на очень темно-коричневый оттенок, но некоторые фотоструйные принтеры работают только в трехцветном, даже черном.
В отличие от изображений в оттенках серого, этот цветовой паттерн является аддитивным и основан на трех красных, зеленых и синих цветах. Фактически, изображение может быть разложено с помощью фильтров или других методов, в этих основных цветах, которые объединяются, дают почти весь спектр видимых цветов, за исключением объема.
Vmin = M * N * a
Шестнадцатицветная палитра позволяет увеличить количество используемых цветов. Здесь будет использоваться 4-разрядная кодировка пикселя: 3 бита основных цветов + 1 бит интенсивности. Последний управляет яркостью трех базовых цветов одновременно (интенсивностью трех электронных пучков).
В частности, 3 основных цвета соответствуют фиксированным формам сигналов, таким как. Он основан на сочетании трех основных цветов, чтобы получить любой цвет в диапазоне доступных. Таким образом, шестизначным кодам всегда предшествует символ # и цитируются в кавычках.
Став международным стандартом для графики, он также недавно использовался для управления цветом в мире промышленности и химии. Как известно, нормальные двумерные изображения обрабатываются компьютером как матрицей пикселей, каждый со своим цветом, идентифицированным различными системами кодирования. Вы можете вообразить пиксели как кинжалы мозаики: видимые с расстояния, мозаика, выполненная хорошо, совершенно неотличима от фрески, эта оптическая иллюзия одинаково используется для создания цифровых изображений.
При раздельном управлении интенсивностью основных цветов количество получаемых цветов увеличивается. Так для получения палитры при глубине цвета в 24 бита на каждый цвет выделяется по 8 бит, то есть возможны 256 уровней интенсивности (К = 28).
Кодирование цвета. Палитра
Каждый пиксель затем указывается одним байтом, сохраняя большой объем памяти. Если мы хотим преобразовать изображение во французский флаг, просто измените цвет # 1, заменив его синим цветом без фактического изменения изображения. Эта вторая система имела большую славу в прошлом для преимуществ небольшой памяти, необходимой для хранения изображений, для гибкости в создании специальных эффектов и для небольших вычислений. Другая сторона монеты связана с низким цветовым разрешением, то есть с низким количеством цветов, которое может быть представлено одновременно.
Кодирование цвета
Для того чтобы компьютер имел возможность работать с цветными изображениями, необходимо представлять цвета в виде чисел - кодировать цвет. Способ кодирования зависит от цветовой модели и формата числовых данных в компьютере. Для модели RGB каждая из компонент может представляться числами, ограниченными некоторым диапазоном, например дробными числами от нуля до единицы либо целыми числами от нуля до некоторого максимального значения. Наиболее распространенной схемой представления цветов для видеоустройств является так называемое RGB-представление, в котором любой цвет представляется как сумма трех основных цветов – красного, зеленого, синего – с заданными интенсивностями. Все возможное пространство цветов представляет собой единичный куб, и каждый цвет определяется тройкой чисел (r, g, b) – (red, green, blue). Например, желтый цвет задается как (1, 1, 0), а малиновый – как (1, 0, 1), белому цвету соответствует набор (1, 1, 1), а черному – (0, 0, 0). Обычно под хранение каждого из компонентов цвета отводится фиксированное число n бит памяти. Поэтому считается, что допустимый диапазон значений для компонент цвета не , а . Практически любой видеоадаптер способен отобразить значительно большее количество цветов, чем то, которое определяется размером видеопамяти, отводимой под один пиксел. Для использования этой возможности вводится понятие палитры. Палитра – массив, в котором каждому возможному значению пиксела ставится в соответствие значение цвета (r, g, b). Размер палитры и ее организация зависят от типа используемого видеоадаптера. Наиболее простой является организация палитры на EGA-адаптере . Под каждый из 16 возможных логических цветов (значений пиксела) отводится 6 бит, по 2 бита на каждый цветовой компонент. При этом цвет в палитре задается байтом вида 00rgbRGB, где r,g,b,R,G,B могут принимать значение 0 или 1. Таким образом, для каждого из 16 логических цветов можно задать любой из 64 возможных физических цветов. ^ 16-цветная стандартная палитра для видеорежимов EGA, VGA. Реализация палитры для 16-цветных режимов адаптеров VGA намного сложнее. Помимо поддержки палитры адаптера EGA, видеоадаптер дополнительно содержит 256 специальных DAC-регистров, где для каждого цвета хранится его 18-битовое представление (по 6 бит на каждый компонент). При этом с исходным логическим номером цвета с использованием 6-битовых регистров палитры EGA сопоставляется, как и раньше, значение от 0 до 63, но оно уже является не RGB-разложением цвета, а номером DAC-регистра, содержащего физический цвет. ^ 256-цветная для VGA . Для 256-VGA значение пиксела непосредственно используется для индексации массива DAC-регистров. В настоящее время достаточно распространенным является формат True Color, в котором каждый компонент представлен в виде байта, что дает 256 градаций яркости для каждого компонента: R=0…255, G=0…255, B=0…255. Количество цветов составляет 256х256х256=16.7 млн (2 24). Такой способ кодирования можно назвать компонентным . В компьютере коды изображений True Color представляются в виде троек байтов, либо упаковываются в длинное целое (четырехбайтное) - 32 бита (так, например, сделано в API Windows): C = 00000000 bbbbbbbb gggggggg rrrrrrrr. ^
В основе трехмерного представления объекта есть своего рода приблизительная модель, выполненная с граненой поверхностью, грани которой, как правило, треугольники или четырехугольники. Чтобы оптимизировать эту задачу, они встроены в «сборочные цепочки», называемые трубопроводами, которые работают аналогично промышленным монтажным цепям. Конвейер загружает данные, которые содержат положения различных полигонов, и начинает делать первые вычисления, применяя геометрические преобразования. Впоследствии эти обработанные данные переходят на следующий этап конвейера, где применяются двумерные изображения, которые формируют текстуры.
Индексные палитры
При работе с изображениями в системах компьютерной графики часто приходится искать компромисс между качеством изображения (требуется как можно больше цветов) и ресурсами, необходимыми для хранения и воспроизведения изображения, исчисляемыми, например, объемом памяти (надо уменьшать количество байтов на пиксел). Кроме того, некоторое изображение само по себе может использовать ограниченное количество цветов. Например, для черчения может быть достаточно двух цветов, для человеческого лица важны оттенки розового, желтого, пурпурного, красного, зеленого, а для неба – оттенки голубого и серого. В этих случаях использование полноцветного кодирования цвета является избыточным. При ограничении количества цветов используют палитру, предоставляющую набор цветов, важных для данного изображения. Палитру можно воспринимать как таблицу цветов. Палитра устанавливает взаимосвязь между кодом цвета и его компонентами в выбранной цветовой модели. Компьютерные видеосистемы обычно предоставляют возможность программисту установить собственную цветовую палитру. Каждый цветовой оттенок представляется одним числом, причем это число выражает не цвет пиксела, а индекс цвета (его номер). Сам же цвет разыскивается по этому номеру в сопроводительной цветовой палитре, приложенной к файлу. Такие цветовые палитры называют индексными палитрами. ^ Индексная палитра – это таблица данных, в которой хранится информация о том, каким кодом закодирован тот или иной цвет. Эта таблица создается и хранится вместе с графическим файлом. Разные изображения могут иметь разные цветовые палитры. Например, в одном изображении зеленый цвет может кодироваться индексом 64, а в другом этот индекс может быть отдан розовому цвету. Если воспроизвести изображение с "чужой" цветовой палитрой, то зеленая елка на экране может оказаться розовой. ^
Удивительно, что когда второй этап конвейера обрабатывает поступающие данные с первого этапа, это, в свою очередь, заряжает и обрабатывает новые данные. Таким образом, каждый этап трубопровода в то же время работает над «куском» потока данных, а когда он завершается, он отправляет его на следующий этап и без прерываний выводит новые данные с предыдущего этапа, как на эффективной сборочной линии!
Чтобы получить исходное изображение, вам нужно рассчитать функции из этих математических моделей, вы получите пиксельные цвета грубо, затем соедините все блоки и отфильтруйте изображение, чтобы устранить недостатки и расхождения между краями ящиков. Каждый из этих цветов является основой для семейства цветов. Индивидуальные цвета, составляющие каждое из этих 32 цветных семейств, расположены в согласованной системе координат, определяемой параметрами: тон, насыщенность и яркость.
Фиксированная палитра
В тех случаях, когда цвет изображения закодирован двумя байтами (режим High Color), на экране возможно изображение 65 тысяч цветов. Разумеется, это не все возможные цвета, а лишь одна 256-я доля общего непрерывного спектра красок, доступных в режиме True Color. В таком изображении каждый двухбайтный код тоже выражает какой-то цвет из общего спектра. Но в данном случае нельзя приложить к файлу индексную палитру, в которой было бы записано, какой код какому цвету соответствует, поскольку в этой таблице было бы 65 тыс. записей и ее размер составил бы сотни тысяч байтов. Вряд ли есть смысл прикладывать к файлу таблицу, которая может быть по размеру больше самого файла. В этом случае используют понятие фиксированной палитры . Ее не надо прилагать к файлу, поскольку в любом графическом файле, имеющем 16-разрядное кодирование цвета, один и тот же код всегда выражает один и тот же цвет.
Тон - Насыщенность - Яркость цвета
Тон является самым важным параметром цвета, поскольку он определяет его характер. Он описывает тип своего «цвета» - например: желтый, оранжевый, красный, фиолетовый, синий или зеленый. Кроме того, была разработана нейтральная серая цветная семья. Насыщение - второе по важности качество одного цвета. Он описывает его степень «цвета» - соотношение между цветом и бесцветными частями цвета.
Яркость, как третий атрибут, определяет, насколько светлый или темный цвет воспринимается относительно его светоотражения. Коэффициент отражения света выражает количество света, которое отражается поверхностью, окрашенной в цвет. Наименьший коэффициент характерен для более темных цветов, поглощающих больше света. Светлые цвета отражают свет в большей степени и имеют соответственно более высокий коэффициент. Белый цвет составляет 100%, а черный - 0%. Все цвета с коэффициентом отражения менее 30% не рекомендуются для систем теплоизоляции.
Безопасная палитра
Термин безопасная палитра используют в Web-графике. Поскольку скорость передачи данных в Интернете пока оставляет желать лучшего, для оформления Web-страниц не применяют графику, имеющую кодирование цвета выше 8-разрядного. При этом возникает проблема, связанная с тем, что создатель Web-страницы не имеет ни малейшего понятия о том, на какой модели компьютера и под управлением каких программ будет просматриваться его произведение. Он не уверен, не превратится ли его "зеленая елка" в красную или оранжевую на экранах пользователей. В связи с этим было принято следующее решение. Все наиболее популярные программы для просмотра Web-страниц (броузеры) заранее настроены на некоторую одну фиксированную палитру . Если разработчик Web-страницы при создании иллюстраций будет применять только эту палитру , то он может быть уверен, что пользователи всего мира увидят рисунок правильно. В этой палитре не 256 цветов, как можно было бы предположить, а лишь 216. Это связано с тем, что не все компьютеры, подключенные к Интернету способны воспроизводить 256 цветов. Такая палитра, жестко определяющая индексы для кодирования 216 цветов, называется безопасной палитрой .
Хорошая цветовая система растет вместе с требованиями рынка и цветовыми предпочтениями. Дополнительные серые цвета и оттенки. Очень яркие цветовые тона, особенно в желтом цвете. Красные тона, подходящие для систем теплоизоляции. Преобразование графического представления аналоговой формы в цифровой компьютерный формат путем разбиения изображения на отдельные мелкие фрагменты, где каждому элементу присваивается цветовой код.
Все изображения, обработанные или визуализированные компьютером, можно разделить на две части - растровую и векторную графику. Он формируется из отдельных точек, каждый из которых имеет свой собственный цвет. Код двоичного изображения сохраняется в видеопамяти компьютера.