RGB (цветовая модель) (версия Миг)

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Аддитивное смешение цветов
Разноцветные сверхъяркие светодиоды начала ХХI века
SRGB цветовой треугольник, показано как подмножество x, y пространства цветности, основанный на колориметрии CIE 1931. Цветной треугольник является плоскостью расположения цветов в треугольнике, на основе сочетания трёх основных цветов RGB (красный, зелёный, синий) по углам. Организации цветов, например, вокруг системы из основных цветов: красного, жёлтого и синего были до теории аддитивного синтеза цвета. В современной x, y диаграмме большой треугольник, ограниченный воображаемым предварительным выбором (праймериз) X, Y и Z имеет углы (1,0), (0,1) и (0,0) (см. Цветовые координаты (версия Миг)), соответственно; при этом SRGB определяет цветность красного, зеленого и синего первого предварительного подбора основных цветов. Треугольник представляет набор первичных цветов; цвета в пределах этого треугольника могут быть воспроизведены путем смешивания основных цветов. Цвета вне цветового треугольника поэтому показаны здесь как серый цвет. Предварительный выбор цветов и D65 и чёрно-белая точка SRGB показаны. (Эталон МКО D65 (иногда пишется D65, что является широко используемым стандартным источника света и определяется Международной комиссии по освещению (CIE) (МКО). Это часть D серии осветительных устройств, которые пытаются изобразить стандартное освещение в условиях на открытом воздухе в различных частях мира (см. Стандартные источники света).).[1]
Barn grand tetons rgb separation.jpg

RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, как правило описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения. В российской терминологии изредка можно встретить сокращение КЗС (красный, зелёный, синий).

Основные цвета (версия Миг) спектра — это основные лучи света красный, зелёный, синий, цвета которых при смешивании любых других основных лучей RGB и их цветов нельзя получить.

Цветовая модель строится по принципу работы зрительной системы. Как известно, с точки зрения трихроматизма работы сетчатки глаза при восприятии основных лучей и на базе их цвета, связана с работой фоторецепторов колбочек сетчатки глаза и зрительной корой головного мозга. Выделенные колбочками оппонентно биосигналы S,M,L (RGB) основных лучей RGB спектра и пересланные в мозг, образуют в нём цветные изображения. (См. Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза). При этом возможны искажения восприятия цветов человеком в виде зрительных иллюзий восприятия цвета, метамерии цвета, и др., т.к. живой организм это не электронно-механическая система типа колориметра. Откуда и появились цветовые модели синтетические для работы в полиграфии, промышленности красок и т.д.

Цветовая модель RGB находит широкое применение в науке и технике.

Аддитивной модель называется потому, что цвета получаются путём добавления их при смешивании (англ. addition) к чёрному цвету. Если цвет экрана, освещённого цветным прожектором, обозначается в RGB как (r1, g1, b1), а цвет того же экрана, освещённого другим прожектором, — (r2, g2, b2), то при освещении двумя прожекторами цвет экрана будет обозначаться как (r1+r2, g1+g2, b1+b2).

Изображение в данной цветовой модели состоит из трёх каналов. При смешении основных цветов (основными цветами считаются красный, зелёный и синий) — например, синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M magenta), при смешении зеленого (G) и красного (R) — жёлтый цвет (Y yellow), при смешении зеленого (G) и синего (B) — циановый (С cyan). При смешении всех трёх цветовых компонентов мы получаем белый цвет (W).

В телевизорах и мониторах применяются три электронные пушки и три типа люминофоров, (Светодиодов или светофильтров) для соответственно красного, зелёного и синего каналов.

Цветовая модель RGB имеет по многим тонам цвета более широкий цветовой охват (может представить более насыщенные цвета), чем типичный охват цветов CMYK, поэтому иногда изображения, контрастно выглядящие в RGB системе, значительно тускнеют в CMYK.[2]

Все цветовые модели, в том числе и эта, независимы и созданы для практического выражения цветового пространства — это всего лишь удобное средством для представления цвета, и не имеет прямой зависимости от типа колбочек в глазу человека. С точки зрения математической они основаны на базе теории Гильбертовых пространств.

История[править]

Джеймс Максвелл предложил аддитивный синтез цвета как способ получения цветных изображений в 1861 году.[3]

Аддитивный синтез цвета[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Аддитивный синтез цвета
Рисунок Аддитивного синтеза цвета RGB

Чтобы сформировать цвет с помощью RGB модели, три цветных световых луча: красный, зеленый и синий (RGB) должны быть сведены в одной точке экрана (например эмиссией от черного экрана, или отражением от белого экрана). Каждый из трех лучей называют компонентом полученного цвета, и каждый из них может иметь произвольную интенсивность, от полностью отсутствующей до полностью входящей в смеси.

В модели цвета RGB (красный, зелёный , синий), три цветовых луча сведённых вместе, создают ощущение того или иного заключительного цвета.,[4][5]

Нулевая интенсивность для каждого компонента даёт самый темный цвет (чёрный цвет), а полная интенсивность каждого дает ощущение белого цвета; естественность этого белого зависит от первичных источников света и если они должным образом уравновешены, то в результате получим — нейтральный чисто-белый цвет. При различной интенсивности составляющих компонентов, в результате возможно получить оттенки серого цвета, более темные или более светлые. Если интенсивность компонентов разная, то в результате получим оттенки различных цветов, более или менее насыщенных.

Вторичный цвет может быть сформирован суммой двух первичных цветов равной интенсивности, например: циан — зелёный+синий, фуксин — красный+голубой, и желтый — красный+зелёный. Каждый вторичный цвет — дополнение одного первичного цвета; при смешивании первичного цвета и его дополнительного вторичного цвета результатом будет ощущение — белого цвета (голубой и красный цвета, фуксин и зеленый, желтый и синий).

Сама цветовая модель RGB не определяет то, что называется красным, зеленым, и синим в колориметрии, таким образом результаты смешивания цветов не определены как абсолютные, но они относительные по отношению к первичным цветам.

Определение[править]

Цветовая модель RGB была изначально разработана для описания цвета на цветном мониторе, но поскольку мониторы разных моделей и производителей различаются, были предложены несколько альтернативных цветовых моделей, соответствующих «усредненному» монитору. К таким относятся, например, sRGB и Adobe RGB.

Цветовая модель RGB en:RGB_color_space может использовать разные оттенки основных цветов, разную цветовую температуру (задание «белой точки»), и разный показатель гамма-коррекции.

Представление базисных цветов RGB согласно рекомендациям ITU, в пространстве XYZ (версия Миг) (Цветовой модели XYZ) : Цветовая температура белого цвета: 6500 кельвинов (дневной свет)

Красный: x=0.64 y=0.33 
Зелёный: x=0.29 y=0.60 
Синий:   x=0.15 y=0.06 

Матрицы для перевода цветов между системами RGB и XYZ (цветовая модель) (величину Y часто ставят в соответствие яркости при преобразовании изображения в чёрно-белое):

X = 0.431*R+0.342*G+0.178*B
Y = 0.222*R+0.707*G+0.071*B
Z = 0.020*R+0.130*G+0.939*B

R =  3.063*X-1.393*Y-0.476*Z
G = -0.969*X+1.876*Y+0.042*Z
B =  0.068*X-0.229*Y+1.069*Z

Числовое представление[править]

RGB как цветовая модель и на базе неё XYZ (цветовая модель) представлена в виде куба в виде графиков линейных уравнений
RGB-цветовая модель и на базе неё XYZ (цветовая модель) представленная в виде куба как формирующая краски в виде графиков линейных уравнений

Для большинства приложений значения координат r, g и b можно считать принадлежащими отрезку [0,1], что представляет пространство RGB (цветовая модель) (версия Миг) в виде куба 1×1×1, что составляет форму графиков двух и трёхкоординатных (стерео) линейных уравнений.

Глубина цвета

битовое изображение
8-битная шкала серого

8-битный цвет
15/16-bit: Highcolor
24-bit: Truecolor
30/36/48-bit: Deep Color

См. также

RGB
Цветовая модель CMYK
Цветовая палитра
Видимое излучение

Цвета в Web (Цвета HTML)

В компьютерах для представления каждой из координат традиционно используется один октет, значения которого обозначаются для удобства целыми числами от 0 до 255 включительно. Следует учитывать, что чаще всего используется гамма-компенсированое цветовое пространство sRGB, обычно с показателем 1.8 (Mac) или 2.2 (PC).

В HTML используется #RrGgBb-запись, называемая также шестнадцатеричной: каждая координата записывается в виде двух шестнадцатеричных цифр, без пробелов. Например, #RrGgBb-запись белого цвета — #FFFFFF.

XYZ (цветовая модель)[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: XYZ (цветовая модель)
Рис.2a. В Диаграмме CIE rg цветность пространства показывает построенный треугольник, определяющий цветовое пространство CIE XYZ.
Треугольник Cb-Cg-Cr это только xy=(0,0),(0,1),(1,0), треугольник CIE xy— цветность пространства. Линия, соединяющая Cb и Cr это линия нулевой яркости на цветовом графике (alychne).
Обратите внимание, что спектральный локус проходит через rg=(0,0) на 435.8 нм, через rg=(0,1) в 546.1 нм и через rg=(1,0) при 700 нм. (По старой системе применялось цветовое пространство RGB и рассчитывалось без учёта линейной функции, а область полученной цветовой палитры была внутри треугольника с углами в точках 430 нм, 540 нм и 570 нм).
Значение же энергии точки (E) при rg=xy=(1/3,1/3) равное. (См. также Цветовые координаты)

XYZ (цветовая модель) — на базе разработки RGB-модели человеческого зрения с помощью CIE RGB с соответствующими функциями, члены специальной комиссии МОК, пожелали, чтобы развивать другое цветовое пространство, которое будет касаться CIE цветового пространства RGB — основных цветов. Предполагалось, что закон Грассманна en:Grassmann's_law_(optics) провели, и новое пространство будет связано с CIE RGB пространством линейного преобразования. Новое пространство будет определяться в терминах трех новых функций подбора цветов \( \overline{x}(\lambda), \overline{y}(\lambda)\) и \( \overline{z}(\lambda)\). (Cм. рис.2a). Новое цветовое пространство будет выбрано со следующими полезнымы свойствами:

  1. Новые функции подбора цветов должны были быть везде, большими или равными нулю. В 1931 году расчеты были сделаны вручную или логарифмической линейкой, а спецификация положительных значений является полезным вычислительным упрощением.
  2. \(\overline{y}(\lambda)\) Функция подбора цветов будет в точности равна фотопической световой функции эффективности en:Luminosity_function V(λ) для "CIE стандартного фотопического наблюдателя".[6] Функция яркости описывает изменение воспринимаемой яркости с длиной волны. Тот факт, что функция яркости может быть построена с помощью линейной комбинации подбора цветов RGB функций, что не гарантируется с помощью любых средств, но и можно было ожидать, что будет почти верно в связи с почти линейным характером человеческого зрения. Опять же, основной причиной этого требования было вычислительное упрощение.
  3. Для постоянной энергии белой точки en:wiki/White_point требовалось, что бы х = у = z = 1/3. (Cм. Цветовые координаты (версия Миг)).
  4. В силу определения цветности и требованием положительных значений х и у , можно увидеть, что охват всех цветов будет лежать внутри треугольника [1,0], [0,0], [0,1] . Это требовалось, чтобы это пространство заполнить гаммой практически полностью.
  5. Было обнаружено, что \(\overline{z}(\lambda)\)функция подбора цветов может быть установлена в ноль выше 650 нм, оставаясь при этом в пределах экспериментальной ошибки. Для вычислительной простоты, было указано, что это будет так.

Таким образом система палитры цветов XYZ (цветовая модель) даёт более широкий диапазон охвата цветов со спектральным локусом (см. рис. 2a):

  • rg=(0,0) на 435.8 нм,
  • rg=(0,1) в 546.1 нм,
  • rg=(1,0) при 700 нм.

При этом также значение энергии точки (E) при rg=xy=(1/3,1/3) равное.

COLORREF[править]

COLORREF — стандартный тип для представления цветов в Win32. Использует для определения цвета в RGB виде. Размер — 4 байта. При определении какого-либо RGB цвета, значение переменной типа COLORREF можно представить в шестнадцатеричном виде так:

0x00bbggrr

rr, gg, bb — значение интенсивности соответственно красной, зеленой и синей составлющих цвета. Максимальное их значение — 0xFF.

Определить переменную типа COLORREF можно следующим образом:

COLORREF C = (b,g,r);

b, g и r — интенсивность (в диапазоне от 0 до 255) соответственно синей, зеленой и красной составляющих определяемого цвета C. То есть ярко-синий цвет может быть определён как (255,0,0), ярко-фиолетовый — (255,0,255), чёрный — (0,0,0), а белый — (255,255,255)

См. также[править]

Примечания[править]

  1. http://en.wikipedia.org/wiki/Color_triangle
  2. http://en.wikipedia.org/wiki/RGB_color_model
  3. Синтез цвета // Фотокинотехника: Энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1981.>
  4. Charles A. Poynton (2003). Digital Video and HDTV: Algorithms and Interfaces. Morgan Kaufmann. ISBN 1558607927
  5. Nicholas Boughen (2003). Lightwave 3d 7.5 Lighting. Wordware Publishing, Inc. ISBN 1556223544. http://books.google.com/?id=Xsq4JiSssMoC&pg=PA216&dq=additive-color.
  6. http://www.cvrl.org/database/text/cmfs/ciexyz31.htm

Ссылки[править]