Перцепцијата на бојата зависи од физичките својства на светлината, односно од електромагнетната енергија, од нејзината интеракција со физичките супстанции, како и од нивното толкување од човечкиот визуелен систем. Овој проблем е исклучително широк, сложен и интересен. Ќе ги разгледаме најважните концепти, основите на физичките феномени поврзани со бојата, системите за прикажување на боите и трансформациите меѓу нив.

Човечкиот визуелен систем ја перцепира електромагнетната енергија со бранови должини од 400 до 700 nm како видлива светлина (1 nm = 10 -9 m). Светлината се прима или директно од извор, како што е сијалицата, или индиректно со рефлексија или прекршување од површината на објектот.

Изворот или објектот е ахроматичен ако набљудуваната светлина ги содржи сите видливи бранови должини во приближно еднакви количини. Ахроматскиот извор изгледа бел, а рефлектираната или прекршената ахроматска светлина се појавува бела, црна или сива. Објектите кои ахроматски рефлектираат повеќе од 80% од светлината од бел извор изгледаат бели, а помалку од 3% изгледаат црни. Средните вредности произведуваат различни нијанси на сива боја. Удобно е да се земе предвид интензитетот на рефлектираната светлина во опсег од 0 до 1, каде што 0 одговара на црно, 1 до бело, а средните вредности на сиво.

Ако воочената светлина содржи бранови должини во произволни нееднакви количини, тогаш таа се нарекува хроматска (главното значење се зборовите „перцепирано“ и „произволно“). Некои мешавини на хроматски бои може да се сфатат како ахроматски бои). Ако брановите должини се концентрирани на горниот крај на видливиот спектар, светлината се појавува црвена или црвеникава, што значи дека доминантната бранова должина лежи во црвениот регион на видливиот спектар. Ако брановите должини се концентрирани во долниот дел од видливиот спектар, тогаш светлината се појавува сина или синкава, односно доминантната бранова должина лежи во синиот дел од спектарот. Меѓутоа, самата електромагнетна енергија со одредена бранова должина нема никаква боја. Чувството на боја настанува како резултат на трансформацијата на физичките појави во човечкото око и мозок. Бојата на објектот зависи од распределбата на брановите должини на изворот на светлина и од физичките својства на објектот. Предметот изгледа обоен ако ја рефлектира или пренесува светлината само во тесен опсег на бранови должини и ги апсорбира сите други. Кога боите на инцидентот и рефлектираната или пренесената светлина комуницираат, може да се појават најнеочекуваните резултати. На пример, кога зеленото светло се рефлектира од бел предмет, и светлината и објектот изгледаат зелени, но ако зеленото светло се осветли на црвен објект, тој ќе изгледа црно бидејќи воопшто не се рефлектира светлина од него.

Иако е тешко да се направи разлика помеѓу леснотија и осветленост, леснотијата генерално се смета за својство на несветливи или рефлектирачки објекти и се движи од црно до бело, додека осветленоста е својство на самосветлечки или емисивни објекти и се движи од ниско до високо.

Леснотијата или осветленоста на објектот зависи од релативната чувствителност на окото на различни бранови должини. Може да се види дека на дневна светлина, чувствителноста на окото е максимална на бранова должина од околу 550 nm, а на рабовите на видливиот опсег на спектарот нагло опаѓа. Кривата се нарекува функција на спектралната чувствителност на окото. Тоа е мерка за светлосна енергија или интензитет земајќи ги предвид својствата на окото.

Психофизиолошката претстава на светлината се определува со тонот на бојата, заситеноста и леснотијата. Нијансата ви овозможува да разликувате бои, а заситеноста го одредува степенот до кој дадената боја е ослабена (разредена) со бела боја. За чиста боја е 100% и се намалува како што се додава белата боја. Заситеноста на ахроматската боја е 0%, а нејзината леснотија е еднаква на интензитетот на оваа светлина.

Психофизичките еквиваленти на нијансата, заситеноста и леснотијата се доминантна бранова должина, чистота и осветленост. Електромагнетната енергија од една бранова должина во видливиот спектар произведува монохроматска боја. Прикажана е распределбата на енергијата на монохроматската светлина со бранова должина од 525 nm, а за белата светлина со енергија E 2 и една доминантна бранова должина од 525 nm со енергија E 1 . Бојата се определува со доминантната бранова должина, а чистотата се одредува со односот на E 1 и E 2. Вредноста E 2 е степенот до кој чистата боја со бранова должина од 525 nm се разредува со бело: ако E 2 се приближи до нула, тогаш чистотата на бојата се приближува до 100%, а ако E 2 се приближува до E 1, тогаш светлината станува блиску до бела и нејзината чистота се стреми кон нула. Осветленоста е пропорционална со енергијата на светлината и се смета како интензитет по единица површина.

Обично нема чисти монохроматски бои, туку нивни мешавини. Трикомпонентната теорија на светлината се заснова на претпоставката дека во централниот дел на мрежницата има три типа конуси чувствителни на боја. Првиот ги перцепира брановите должини што лежат во средината на видливиот спектар, односно зелениот; втората бранова должина на горниот крај на видливиот спектар, односно црвено; трети кратки бранови на долниот дел од спектарот, односно сини. Релативната чувствителност на окото () е максимална за зелена и минимална за сина. Ако сите три типа на конуси се изложени на исто ниво на енергетска осветленост (енергија по единица време), тогаш светлината се појавува бела. Природната бела светлина ги содржи сите бранови должини на видливиот спектар; сепак, чувството на бела светлина може да се добие со мешање на кои било три бои, се додека ниту една од нив не е линеарна комбинација на другите две. Ова е можно поради физиолошките карактеристики на окото, кое содржи три типа на конуси. Овие три бои се нарекуваат примарни.

Во компјутерската графика, се користат два системи за мешање на основни бои: адитив црвена, зелена, сина (RGB) и суптрактивна цијан, магента, жолта (CMY) (). Боите на едниот систем се комплементарни со другиот: цијан до црвено, магента до зелено, жолто до сино. Дополнителна боја е разликата помеѓу белата и дадената боја: цијан е бела минус црвена, магента е бела минус зелена, жолта е бела минус сина. Иако црвената може да се смета за комплементарна на цијан, традиционално црвената, зелената и сината се сметаат за основни бои, а цијан, магента, жолта се нивни надополнувања. Интересно е тоа што не постои виолетова боја во спектарот на виножитото или призмата, односно таа е генерирана од човечкиот визуелен систем.

За рефлектирачки површини како што се мастила за печатење, филмови и непрозрачни екрани, се користи системот за одземање CMY. Во субтрактивните системи, брановите должини на дополнителна боја се одземаат од белиот спектар. На пример, кога светлината се рефлектира или се пренесува преку пурпурен објект, зелениот дел од спектарот се апсорбира. Ако добиената светлина се рефлектира или прекршува од жолт предмет, синиот дел од спектарот се апсорбира и останува само црвената боја. Откако ќе се рефлектира или прекрши во синиот објект, бојата станува црна бидејќи целиот видлив спектар е елиминиран. Филтрите за фотографии работат на овој принцип.

Системот за бои за адитиви RGB е корисен за светли површини како што се CRT екрани или обоени светилки. Доволно е да се спроведе многу едноставен експеримент за да се увериме дека минималниот број на бои за равенката (составот) на речиси сите бои од видливиот спектар е три. Дозволете произволна монохроматска референтна светлина да падне на некоја позадина. Набљудувачот се обидува експериментално да ги изедначи бојата на позадината, заситеноста и леснотијата на позадината до контролната светлина користејќи монохроматски текови на светлина со различен интензитет. Ако се користи само една инструментална (изедначувачка) боја, тогаш нејзината бранова должина треба да биде иста со референтната. Со помош на еден монохроматски инструментален прилив на светлина може да се изедначи само една боја. Меѓутоа, ако не ги земете предвид нијансата и заситеноста на референтната светлина, можете да ги изедначите боите по леснотија. Оваа постапка се нарекува фотометрија.

На овој начин се создаваат монохроматски репродукции на слики во боја. Ако набљудувачот има на располагање два монохроматски извори, може да изедначи поголем број контролни примероци, но не сите. Со додавање на трета инструментална боја, може да се добијат речиси сите контролни варијанти, под услов овие три бои да бидат широко распространети низ спектарот и ниту една од нив да не е линеарна комбинација на другите, односно да се основни бои. Добар избор е кога првата боја лежи во регионот на спектарот со долги бранови должини (црвена), втората во средните бранови должини (зелена) и третата во пократки бранови должини (сина). Комбинирањето на овие три бои за изедначување на монохроматската референтна боја математички се изразува како C = rR + gG + bB каде што C бојата на референтната светлина; R, G, B црвени, зелени и сини инструментални светлосни струи; r, g, b релативни количини на светлосни текови R, G, B со вредности кои се движат од 0 до 1.

Сепак, додавањето на три основни бои не ги изедначува сите референтни бои. На пример, за да се добие сино-зелена боја, набљудувачот комбинира сина и зелена светлина, но нивниот збир изгледа полесен од примерокот. Ако додадете црвено за да биде потемно, резултатот ќе биде полесен, бидејќи светлосните енергии се собираат. Ова му дава идеја на набљудувачот: додадете црвено светло на примерокот за да го направите полесен. Оваа претпоставка всушност функционира, и изедначувањето е завршено. Математички, додавањето црвено светло на контролното светло одговара на неговото одземање од другите два изедначувачки текови на светлина. Се разбира, тоа е физички невозможно, бидејќи негативен интензитет на светлина не постои. Математички, ова е напишано како C + rR = gG + bB или C = -rR + gG + bB.

Функциите r, g, b од равенката на бојата се прикажани за монохроматски светлосни текови со бранови должини од 436, 546 и 700 nm. Со нивна помош, можете да ги изедначите сите бранови должини на видливиот спектар. Забележете дека на сите бранови должини освен околу 700 nm, една од функциите е секогаш негативна. Ова одговара на додавање на светло за инструмент на контролно светло. Колориметријата ги проучува овие функции.

Набљудувачот исто така забележува дека кога интензитетот на референтната светлина се удвојува, интензитетот на секое инструментално светло исто така се удвојува, односно 2C = 2rR + 2gG + 2bB. Конечно, излегува дека истото референтно светло е изедначено на два различни начини, а вредностите на r, g и b можеби не се исти. Инструменталните бои за две различни групи на r, g и b се нарекуваат метамери едни на други. Технички, ова значи дека референтната светлина може да се совпадне со различни композитни извори со нееднакви спектрални распределби на енергија. Прикажани се две многу различни дистрибуции на спектрална рефлексија кои произведуваат иста средно-сива боја.

Резултатите од експериментите се сумирани во законите на Грасман:

• окото реагира на три различни дразби, што ја потврдува тродимензионалната природа на бојата. Стимулите може да се сметаат, на пример, доминантна бранова должина (позадина во боја), чистота (заситеност) и осветленост (леснотија) или црвени, зелени и сини бои;
• четирите бои се секогаш линеарно зависни, односно cC = rR + gG + bB, каде што c, r, g, b<>0. Затоа, за мешавина од две бои (cC) 1 и (cC) 2, еднаквоста важи (cC) 1 + (cC) 2 = (rR) 1 + (rR) 2 + (gG) 1 + (gG ) 2 - (bB) 1 + (bB) 2 . Ако бојата C 1 е еднаква на бојата C и бојата C 2 е еднаква на бојата C, тогаш бојата C 1 е еднаква на бојата C 2 без оглед на структурата на енергетските спектри C, C 1, C 2;
• Ако во мешавина од три бои едната постојано се менува додека другите остануваат константни, тогаш бојата на смесата постојано ќе се менува, односно тродимензионалниот простор на бои е континуиран.

Од вакви експерименти, познато е дека визуелниот систем е способен да разликува приближно 350.000 бои. Ако боите се разликуваат само по тонови, тогаш во сино-жолтиот дел од спектарот боите чии доминантни бранови должини се разликуваат за 1 nm се различни, додека на рабовите на спектарот се разликуваат за 10 nm. Јасно се видливи приближно 128 тонови на бои. Ако се промени само заситеноста, тогаш визуелниот систем веќе не може да разликува многу бои. Има 16 степени на заситеност на жолта и 23 степени на црвено-виолетова.

Тридимензионалната природа на светлината дозволува вредноста на секој стимул да се мапира на ортогонална системска оска (). Ова создава трикомпонентен простор во боја. Секоја боја C може да се претстави како вектор со компоненти rR, gG и bB. Детален опис на тродимензионалниот простор во боја е даден во работата на Мајер. Пресекот на векторот C со единицата рамнина ги дава релативните тежини на неговите црвени, зелени и сини компоненти. Овие се нарекуваат вредности или координати на хроматичноста: r" = r/(r + g + b), g" = g/(r + g + b), b" = b/(r + g + b).

Следствено, r" + g" + b" = 1. Проектирајќи ја рамнината на единицата, добиваме график во боја (). Тој експлицитно ја прикажува функционалната врска на две бои и имплицитно врската со третата, на пример b" = 1 - r" - g". Ако функциите за прилагодување на бојата () се пренесат во тродимензионален простор, тогаш резултатот нема да лежи целосно во позитивниот октант. Проекцијата на авионот исто така ќе содржи негативни вредности, а тоа ги отежнува математичките пресметки.

Во 1931 година, во Англија се одржа состанок на Меѓународната комисија за осветлување (ICE) (Commission International de l'Eclairage), на кој се разговараше за меѓународните стандарди за дефинирање и мерење на боите. збир од три функции за одговор на очите, што ги елиминира негативните вредности и е попогодно за обработка. Примарните бои на CIE се изведени од стандардните функции за одговор на очите ().

Хипотетичките основни бои на CIE се означени како X, Y, Z. Во реалноста тие не постојат, бидејќи без негативниот дел не можат да одговараат на вистинската физичка светлина. Триаголникот XYZ беше избран да го вклучи целиот видлив спектар. Координатите на CIE хроматичноста се: x = X/(X + Y + Z), y = Y/(X + Y + Z), z = Z/(X + Y + Z) и x + y + z = 1 ( *). Со проектирање на триаголникот XYZ на xy рамнината, се добива графичка боја CIE. Координатите на хроматичноста x и y ги претставуваат релативните количини на трите основни бои XYZ потребни за составување на која било боја. Сепак, тие не ја специфицираат осветленоста (интензитетот) на добиената боја. Осветленоста се одредува со координатата Y, а X и Z се прилагодени на соодветната скала. Со оваа конвенција, (x, y, Y) ги дефинира и хромата и осветленоста. Инверзната конверзија на координатите на хроматичноста во XYZ координати на боја е: X = x * (Y/y), Y = Y, Z = (1 - x - y) * (Y/y) (**).

Панелот одлучи да го ориентира триаголникот XYZ така што еднакви количини од хипотетичките основни бои на XYZ ќе се соберат до бело.

Табелата на бои CIE од 1931 година е прикажана во. Контура што личи на крило е геометриски локус на точки со сите видливи бранови должини, односно линија на спектрални бои. Броевите на контурата одговараат на брановата должина во дадена точка. Црвената е во долниот десен агол, зелената е на врвот, а сината е во долниот лев агол на графиконот. Сегментот што ги поврзува краевите на кривата се нарекува магента линија. Кривата во внатрешноста на контурата одговара на бојата на целосно црно тело кога се загрева од 1000 o K до бесконечност. Испрекината линија ја означува температурата, како и насоките по кои окото најмалку може да ги забележи промените на бојата. Референтната бела е еднаквата енергетска точка E(x = 0,333, y = 0,333), а стандардните извори на MKO A(0,448, 0,408), B(0,349, 0,352), C(0,310, 0,316), D 6500 (0,313, 0,329). Изворот А ја приближува топлата боја на светилка со волфрамово влакно исполнето со гас на 2856 o К. Таа е многу „поцрвена“ од другите. Изворот Б одговара на сончевата светлина напладне, а C до пладневното осветлување со облачно небо. Изворот C е прифатен како бела референтна боја од Националниот комитет за телевизиски стандарди (NTSC). Изворот D 6500, што одговара на зрачењето на црното тело на 6504 o К, е нешто позелен. Се користи како референтна бела боја во многу телевизиски монитори.

Како што можете да видите, табелата со бои е многу погодна. За да добиете дополнителна боја, треба да ја продолжите правата линија што минува низ оваа боја и референтната бела додека не се пресече со другата страна на кривата. На пример, комплементарно на црвено-портокаловата боја на C 4 (l = 610 nm) е сино-зелената боја на C 5 (l = 491 nm). Кога бојата и нејзиниот комплемент се додаваат во одредена пропорција, резултатот е бел. За да ја пронајдете доминантната бранова должина на бојата, треба да ја продолжите правата линија што минува низ референтната бела и дадена боја додека не се пресече со линијата на спектрална хроматичност. На пример, доминантната бранова должина на бојата C 6 е 570 nm, што е жолто-зелена. Ако правата линија ја пресекува линијата на магента хроматичност, тогаш оваа боја нема доминантна бранова должина во видливиот дел од спектарот. Во овој случај, таа се дефинира како дополнителна доминантна бранова должина со индекс „c“, односно правата линија продолжува од бојата преку референтната бела боја во спротивна насока. На пример, доминантната бранова должина на бојата C 7 е 500 nm.

Чисти или целосно (100%) заситени бои лежат на линијата на спектрална хроматичност. Референтната бела боја се смета за целосно разредена, што значи дека нејзината чистота е 0%. За да ја пресметате чистотата на средните бои, треба да го пронајдете односот на растојанието од референтната бела до дадена боја до растојанието од референтната бела до линијата на спектрална или магента хроматичност. На пример, чистотата на бојата на C 6 е еднаква на a / (a ​​+ b), а C 7 е еднаква на c / (c + d).

Координатите на CIE хроматичноста за мешавина од две бои се одредуваат според законите на Грасман со додавање на основните бои. Мешавината на боите C 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) и C 2 (x 2 , y 2 , z 2 ) е C 12 = (x 1 + x 2) + (y 1 + y 2) + ( z 1 + z 2).

Користејќи ги горните равенки (*) и (**) и воведувајќи ги ознаките T 1 = Y 1 /y 1, T 2 = Y 2 /y 2, ги добиваме координатите на бојата на смесата: x 12 = (x 1 T 1 + x 2 T 2 )/(T 1 + T 2), y 12 = (y 1 T 1 + y 2 T 2) / (T 1 + T 2), Y 12 = Y 1 + Y 2. На овој начин, можете да додадете повеќе бои ако последователно додавате нови бои во смесата.

Прикажан е графикон на CIE хроматичноста со имињата на заедничките воочени бои. Во натписите со мали букви, скратените имиња на бои одговараат на наставката „-ovat“, на пример yG е жолтеникава- зелена (жолта иш- зелена). Секоја боја во својата област ја менува заситеноста или чистотата од речиси нула во близина на изворот (пастелна боја) до целосна (богата) во близина на линијата на спектрална хроматичност. Забележете дека зелените нијанси го зафаќаат речиси целиот врв на графикот, додека црвените и сините се групирани на дното на линијата на магента хроматичноста. Затоа, еднакви области и растојанија на графиконот не одговараат на еднакви перцептивни разлики. За да се поправи овој недостаток, предложени се неколку трансформации на овој график.

Телевизија во боја, филм, повеќебојно печатење итн. не го покриваат целиот опсег или опсег на бои во видливиот спектар. Гамата на бои што може да се репродуцира во системот за адитиви е триаголник на графикот CIE со темиња во примарните RGB бои. Секоја боја во триаголникот може да се добие од основните бои. Табелата го прикажува опсегот на бои за примарните RGB бои за конвенционален CRT монитор и во стандардот NTSC. За споредба, прикажан е и системот на бои за одземање CMY, намален на CIE координати, кој се користи во кино во боја. Забележете дека неговата покриеност не е триаголна и дека е поширока од онаа на мониторот во боја; односно некои бои произведени на филм не можат да се репродуцираат на телевизиски екран. Дополнително, прикажани се основните бои на CIE XYZ, кои лежат на линијата на спектрална хроматичност: црвена 700 nm, зелена 543,1 nm, сина 435,8 nm. Со нивна помош беа добиени функции за изедначување на .

Модерната теорија на бојата се заснова на теоријата на Хелмхолц и Херинг за сензации на бои со три бои. Моментално прифатената теорија за бојата се заснова на трите закони за додавање боја, воспоставени од Грасман.

Во согласност со првиот закон, секоја боја може да се смета како комбинација од три линеарно независни бои, односно три бои од кои ниту една не може да се добие со додавање на другите две.

Од вториот закон произлегува дека целата палета на бои е континуирана, односно не може да постои боја што не е во непосредна близина на други бои. Со континуирани промени во зрачењето, секоја боја може да се трансформира во друга.

Третиот закон за додавање боја вели дека секоја боја добиена со додавање на неколку компоненти зависи само од нивните бои и не зависи од нивните спектрални состави. Врз основа на овој закон, иста боја може да се добие со различни комбинации на други бои. Сега е општо прифатено да се смета која било боја како комбинација од сина, зелена и црвена, кои се линеарно независни. Сепак, според третиот закон за мешање на бои, постојат безброј други комбинации на три линеарно независни бои.

Меѓународната комисија за осветлување (CIE) ги усвои боите на монохроматското зрачење со бранови должини од 700, 546,1 и 435,5 nm, означени Р, Г, Б.

Ако овие три основни бои се распоредени во просторот во форма на три вектори кои произлегуваат од една точка, означувајќи ги соодветните единечни вектори р, е, б, потоа која било боја Ф, може да се изрази како векторска сума:

F=Rr+Gg+Bb

Каде Р, Г, Б - модули за боја, пропорционални на бројот на основни бои во добиената вкупна боја; овие модули се нарекуваат координати на боја.

Координатите на бојата уникатно ја карактеризираат бојата, односно лицето не забележува разлика во боите кои имаат исти координати. Меѓутоа, еднаквите координати на бојата не значат еднаков спектрален состав. Се нарекуваат примероци чија боја се карактеризира со различни спектри, но имаат исти координати на боја метамерички. Бојата на насликаниот примерок што ја перцепира личност зависи од светлината во која се гледа. Метамеричките примероци што се појавуваат со иста боја под еден извор се различни под друг.

Системот усвоен за изразување на податоците за мерење на бојата е X, Y, З. Во овој систем, трите основни бои се земени како бои кои навистина не постојат, но се линеарно поврзани со боите R, G и ВО.
Боја во системот XYZизразено како векторска сума:

F=Xx+Гг+Зз

За разлика од системот РГВОсите вистински бои во системот XYZимаат позитивни координати. Осветленост на основните бои XИ yземени еднаква на нула, па осветленоста на бојата Фможе да се карактеризира со само една боја координати Y,

Специфичните координати на спектрално чистите бои со различни бранови должини (специфични координати на боја) се прикажани на сл.

Се нарекува односот на координатата на бојата со збирот на сите три координати координати на хроматичноста.Се означуваат координатите на хроматичноста што одговараат на координатите на бојата X, y,z

x=X/(X+Y+Z), итн.

Очигледно е дека:

X+ y +z=1

Исто така, очигледно е дека координатите на хроматичноста остануваат непроменети кога сите координати на боја се пропорционално зголемени или намалени. Така, координатите на хроматичноста уникатно се карактеризираат само хроматичноста,но не се земаат предвид осветленостбои. Фактот дека збирот на сите координати на хроматичноста е еднаков на еден ни овозможува да користиме само две координати за карактеризирање на хроматичноста, што, пак, овозможува графички да се претстави хроматичноста во Декартови координати.

Графички приказ на хроматичноста во координати X, yнаречен график во боја (сл.).

Графикот на бои содржи точки што одговараат на спектрално чисти бои. Тие се наоѓаат на отворена кривина. Белата боја одговара на точката C со координати на хроматичноста X = 0,3101 и y = 0,3163. Краевите на кривата се собираат со сегмент на кој се наоѓаат виолетовите тонови кои отсуствуваат во спектарот. Брановата должина на магента тонот е означена со број со прост и е еднаква на брановата должина на комплементарната боја, односно бојата што се наоѓа на точката на пресекот на правата линија што минува низ точката на оваа магента боја и поентата СО, со крива на спектрално чисти бои. На сегментите што ја поврзуваат белата точка со точките на периферијата на дијаграмот, се наоѓаат бои со ист тон на боја.

Тон на боја (доминантна бранова должина) -оваа бранова должина што одговара на максимумот во спектарот на рефлексија на примерокот (или спектарот на пренос на проѕирен примерок), или брановата должина на монохроматското зрачење што мора да се додаде на бело за да се добие дадена боја.

Чистота на бојата (заситеност)која било боја се дефинира како однос на осветленоста на монохроматската компонента до збирот на осветленоста на монохроматските и белите компоненти. Осветленост -ова е количина што ја карактеризира количината на светлина што се рефлектира од примерокот. Како што веќе беше забележано, осветленоста во системот со три бои се зема како вредност на координатата на бојата Y.

Ако земеме некоја боја на графиконот во боја и ја означиме со точка А,тогаш неговата вкупна осветленост ќе биде еднаква на YА, а осветленоста на монохроматската компонента, пропорционална на релативното растојание на бојата од белата точка, ќе се изрази со односот: Yll2/(l1+l2).

Така, бојата може да се карактеризира на три начини, користејќи во секој случај три количини за да се карактеризира:

1) координати на боја X, Y, З,

2) координати на хроматичноста XИ наво врска со Y боја координати;

3) тон на боја л, чистота на бојата Ри осветленоста Y.

Мерење на белината.
Еден од главните показатели за белите пигменти и полнила е нивната белина. БелинаТие го нарекуваат степенот до кој бојата се приближува до идеалното бело. Површината што дифузно ја рефлектира целата светлина што се спушта на неа во целиот видлив регион на спектарот се нарекува идеално бела. Сепак, друг префериран бел примерок може да се земе како стандард.

Постојат неколку различни спектрофотометриски и колориметриски методи за проценка на белината. Најчесто, вредностите на разликите во бојата помеѓу измерениот примерок и прифатениот стандард се користат за да се оцени белината на белите пигменти. Белината W во овој случај се пресметува со формулата:

DE - целосна разлика во боја.

За да се поедностават пресметките на боите, а со тоа и да се зголеми нивната точност, беше многу пожелно да се ослободат од негативните координатни вредности. Системот RGB и сите негови аналози, базирани на тријади на спектрални бои, не можеа да го исполнат ова барање. Затоа, CIE го разви системот на бои XYZ, во кој вистинските бои беа заменети со три бои кои не се репродуцираат ( чисто формално)цвеќиња конвенционално наречени " X», « Y"И" З».

Боите X, Y и Z лежат надвор од полето на реалните бои. Тие се избрани така што ΔXYZ целосно го покрива спектралниот локус, а пресметките на осветленоста за вистинските бои се што е можно поедноставни:

Слика 54 График во боја на системот RGB, со применети основни бои на системот XYZ

Координати на основните бои на системот XYZ (напишани во системот RGB):

(X)  (r = 1,2750. g = – 0,2778, b = 0,0028) (Y)  (r = – 1,7393, g = 2,7673, b = – 0,0280) (Z)  (r = – 0,7901. , b = 022)

Алихна („без светлина“) - геометриски локус на точки со нулта осветленост.

Од Слика 54 следува дека основните бои „X“ и „Z“ лежат на алихната, така што тие не придонесуваат за осветленоста на бојата - за да се пресмета осветленоста, доволно е да се знае само количината на бојатаY.

Единечните количества за основните бои на овој систем беа избрани на таков начин што збирот на основните бои дава бела боја E, и потполно исто како и при додавање на бои [R], [G] и [B]. Овој пристап се нарекува „совпаѓање со бело Е“:

[X] + [Y] + [Z] = [R] + [G] + [B] = E (9,12)

Значи, следните бои беа избрани како основни бои на системот XYZ:

[X]  (r= 2,36461, g= – 0,51515, b= 0,00526) - „ БОЈАX»

[Y]  (r= – 0,89654, g= 1,42640. b= – 0,01441) - « БОЈАY»

[Z]  (r= – 0,46807, g= 0,08875, b= 1,00921) - « БОЈАЗ»

Равенка на бои во системотXYЗ

Во системот XYZ, равенката на бојата ја има истата форма како во системот RGB:

C=X[X] + Y[Y]+ Z[Z], (9.13)

каде што X, Y и Z се броевите на основните бои [X], [Y] и [Z], соодветно

Да потсетиме уште еднаш дека според принципот на конструирање на системот на бои што се разгледува, количините на бои вклучени во равенката (9.13) се строго позитивни величини.

Модул во боја (м) и координати на хроматичноста { x, y, z} се пресметуваат на стандарден начин:

m = X+Y+Z, (9,14)

Единствената разлика помеѓу системот XYZ и системот RGB е во тоа што координатите на хроматичноста во системот XYZ не можат да се измерат директно во експериментот; тие се изразуваат преку претходно пронајдените координати (r, g, b) со помош на формулите:

, (9.16) каде

A = (0,66700r + 1,13239g + 1,20058b) (9,17)

Забележете дека ако во формулите (9.16) го испуштиме коефициентот „A“ (ставете A1), тогаш сите пишани изрази ќе останат валидни, само што тие повеќе нема да се однесуваат на преводот на координатите на хроматичноста (r,g,b) (x,y, z), но до повторно пресметување на координатите на бојата од еден систем во друг (R,G,B)(X,Y,Z).

Добиваме израз за светлинапроток во системот XYZ:

(1) Го користиме фактот за совпаѓање на системите RGB и XYZ со една бела боја E:

Систем RGB ® Ф E = 1 Ф R + 1 Ф G + 1 Ф V (A)

Систем XYZ 2 ® Ф E = 1 Ф X + 1 Ф Y + 1 Ф Z = Ф Y (B)

Изедначувајќи ги изразите (А) и (Б), наоѓаме Ф Y:

Ф Y = Ф R + Ф G + Ф В »1,00 lm + 4,59 lm + 0,06 lm = 5,65 lm

Точна вредност: Ф Y =5,6508 lm

(2) Знаејќи Ф Y, го изразуваме прозрачниот флукс во системот XYZ:

F [C] = Y·Ф y =5,6508·Y (9,18)

Пишаната формула ви овозможува да одредите од познатите координати (X, Y, Z) прозрачен флукс за дадена боја. За единечни бои во формулата (9.18) наместо " Y„Треба да се замени“ на" Бидејќи точното познавање на количината на одредена боја (т.е. точното познавање на прозрачниот флукс) не влијае на неговата квалитетни карактеристики, понекогаш множителот „5.6508“ се испушта. Во овој случај се верува

Ф [Ц] = Y (9,19)

Вредноста „F [C]“ е веќе роднинакарактер. Секако, осветленоста пресметана од овој прозрачен флукс исто така ќе биде релативна. ВО. За да се разликува осветленоста пресметана со поедноставената формула (9.19) од онаа добиена со користење точенформулата (9.18), се нарекува и „осветленост според поедноставената формула“. « релативна осветленост».

Специфични координати за монохроматско зрачење (криви на собирање) во системот XYZ

Вредностите во системот XYZ се добиваат со пресметка. Редоследот на дејства е целосно сличен на пресметките во системот RGB 3. Ние имаме:

(9.20)

Обрнете внимание на важната карактеристика на формулите (9.20) - специфична координата. Овој факт ги поедноставува пресметките и овозможува независна верификација.Резултатите од пресметката се прикажани на слика 9.7. Јасно е дека специфични координатиза сите емисии во системот XYZ секогаш позитивно!

Слика 51 – специфични координати на боја за сите спектрално чисти бои во системот CMYK. Моќност: 1/683 W

Овој графикон покажува во какви количини мора да се мешаат основните бои на системот XYZ (земајќи ги предвид единечните количини) за да се репродуцира бојата на монохроматското зрачење со бранова должина λ и моќност 5,6508 / 683 W

Слика 51 ги илустрира специфичните координати на спектралните бои со различни бранови должини (во системот XYZ)

Исто како и во системот RGB, заедничкиот фактор во формулите (9.20) - во овој случај тоа е „683 / 5.6508“ - често се испушта за време на пресметките: не е важен за пресметката квалитетни карактеристикибои. За да разберете дали множителот е испуштен или не за одредени криви на собирање, само погледнете ја кривата: ако максималната вредност е еднаква на еден, тогаш множителот е испуштен. Користејќи го овој едноставен критериум, лесно го заклучуваме тоа при исцртување на 52, вкупниот множител навистина беше испуштен.

Табела со бои на системот XYZ

Слика 52 - График на боја на системот XYZ

Точката Е е бела боја со еднаков интензитет (еднаков стимул). Точките А и Б се некои бои.

Доминантна бранова должина (λ d) на шемата за боја на системот XYZ

За да се одреди доминантната бранова должина λ d за некоја дадена боја А, потребно е да се нацрта зрак од точката Е низ точката на боја додека не се пресече со границата на полето на реалните бои. За да се најде брановата должина на дополнителната боја λ c, зракот се поминува во спротивна насока, исто така додека не се вкрсти со границата на полето на реалните бои.

Ајде да ги забележиме важните карактеристики на виолетовите цвеќиња:

(1) Ако точка λ c припаѓа на линија на виолетови бои, тогаш за таква боја нема дополнителна

(2) Виолетовите се сложени бои (мешавина од црвени и виолетови бои), па затоа се карактеризираат на посебен начин. За да се најде λ d, зракот е насочен не кон линијата на виолетовите бои, туку во спротивна насока, кон спектралниот локус. Во овој случај, знакот „/“ или „–“ се става веднаш до пронајдениот број. На пример, за точка Б: „λ d = – 506 nm“ или „λ d / = 506 nm“.

Колориметриска чистота (PK) на шемата за боја на системот XYZ

Колориметриската чистота на одредена боја А (види слика 9.7) се определува со нејзиното растојание од белата точка Е: од точката А поблискудо точката Е, чистотата помалку, и обратно од точката А поблиску до спектрален локус, чистотата повеќе. Користејќи познати координати за хроматичност (x,y), колориметриската чистота се пресметува на следниов начин:

Преку координатите „x“ (9.21)

Преку координатите „y“, (9.22)

каде што x  и y  се координатите на спектрално чистата боја „λ d“ со ист тон како дадената боја (точката на „преовладувачка бранова должина“ за дадена боја), за виолетови бои се земаат x λ и y λ на линијата на виолетови бои;

x E и y E - координати на точката Е (т.н. референтна бела боја"), обично се претпоставува дека x E ≈y E ≈1/3.

Слика 53 – колориметриска чистота на одредена боја А

Значи, формулата (9.21) или (9.22) ни овозможува да ја изразиме колориметриската чистота преку координатите на хроматичноста. За полесно пресметување, графикот во боја обично содржи т.н « линии еднаква условна чистота“(друго име: « линии еднаква на условна сатурација »).

Условна сатурација Р ВОсе внесува според формулите:

Преку координатите „x“ (9.23)

Преку координатите „y“ (9.24)

На слика 53 График во боја на системот XYZ со исцртани линии на условна сатурација

Споредувајќи ги формулите за колориметриска чистота (9.21) и (9.22) со формулите (9.23) и (9.24) за условна чистота, добиваме:

Да разгледаме два екстремни случаи на користење на формулата (9.25):

За бои лоцирани во близина на точката Е: P во ≈ 0  P K ≈ 0.

За цвеќиња во близина на локусот: P во ≈ 100%, y  /y ~1  P K ≈ 100%

Лесно е да се види дека во горните примери P K ≈ P c. Така, за цвеќиња со ниска и висока условна чистота P in колориметриска чистотаможни бои P K приближно ниво условна чистотабои.

Додаток на две бои на системската шема на бои XYZ

Бојата на адитивната мешавина од две зрачења лежи на сегментот што ги поврзува точките на мешаните бои. Точката C го дели сегментот C 1 C 2 на два дела, чии должини се обратно пропорционални со модулите на боите што се мешаат:

Слика 54 - Додавање додаток на две бои на графикот за боја на системот XYZ

„Прва боја“ C 1 → модул во боја „m 1“

„Втора боја“ C 2 → модул во боја „m 2“

C = C 1 + C 2 - вкупна боја:

Така, за да се добие бојата означена на графиконот на бои по точката А, неопходно е да се измеша спектрално-чиста боја со истиот тон „ d“ и белата боја „E“ во сооднос:

Наоѓање на резултатот од адитивно мешање на две бои (во системот XYZ) (Слика 54)

Забележете дека резултатот од додавање неколку бои може да се најде чисто аналитички, без користење на графикон во боја. Навистина, според својствата на векторите на боја:

каде што X 1, Y 1, Z 1 се координатите на бојата на првата од додадените бои (Ts 1), X 2, Y 2, Z 2 се координатите на бојата на втората од додадените бои (Ts 2), X , Y, Z се координатите на бојата на вкупните бои (C = C 1 + C 2).

Во нашиот случај, боите се поставени поинаку, со свои координати на хроматичноста: Ts 1 (x 1, y 1), Ts 2 (x 2, y 2). Затоа, пред да ги користите формулите (9.26), потребно е пресметај координати на боја(X i, Y i, Z i) за секоја од боите што се додаваат, врз основа на знаењето за нивната „количина“.

За едноставност, претпоставуваме дека бројот на бои што треба да се додадат се специфицираат со наведување од модулите за боја: C 1  m 1, C 2  m 2. Користејќи секвенцијални формули (9.15) и (9.26) добиваме:

(9.27)

каде што (x, y) се саканите координати на хроматичноста на вкупната боја C.

4.3 Основи на квантитативна колориметрија. ЦИЕ шема на бои

Секоја боја може да се квантифицира врз основа на феноменот на мешање на бои. Сите постоечки бои може да се добијат со мешање на три меѓусебно независни бои - црвена, зелена и синаземени во одредени количини. Овие основни бои се означени со почетните букви од англиските имиња на таквите бои:

Р- црвено (црвено), Г- зелена (зелена), ВО- сина.

Кога се мешаат, се формираат светлосни флукс бела боја(при одредена осветленост и бранови должини Р, ГИ Б).

Од квантитативна гледна точка, главните независни бои се единечни .

Слика 55 – Гипсена призма со споредбени полиња

(наједноставниот уред за мерење)

Полиња за споредба на бои и осветленост - условни рабови

бела призма осветлена со монохроматска боја

радијација - Ви три меѓусебно независни црвени зрачења - Р, зелено - Ги сино - Ббои

На сл. Слика 55 покажува гипсена призма, чии рабови конвенционално се нарекуваат споредбени полиња (ова е наједноставниот уред за мерење на светлината).

Едно од полињата, осветлено со некоја хроматска боја, ќе биде означено со буквата В, а втората - три основни бои Р, Г, Б.

Белиот малтер ја рефлектира белата светлина неселективно, така што првото поле за споредба ќе има иста боја како светлината што го осветлува В, и ќе има осветленост одредена од големината на светлиот флукс што се рефлектира од ова споредбено поле.

Втора кутија за споредба осветлена со бои Р, Г, Б, треба да не се разликува од првиот и во однос на хроматичноста(тон на боја и чистота на бојата) , како и во осветленоста.

Условот за идентитетот на двете полиња за споредба е математички изразен со формулата (види Сл. 55, а):

Двете полиња имаат иста боја и осветленост, што значи дека светлосните текови што ги осветлуваат се еднакви по големина и боја.

Формулата (1) е равенка на боја која покажува дека за да се добие боја идентична со бојата C, мора да се измеша

р"црвени единици Р, г"зелени единици Г"И б"сини единици Б. Така , р, г"И б" -Ова коефициенти на равенки во боја, покажувајќи колку единици од секоја од основните бои треба да се земат за да се добие дадена боја C. Овие коефициенти се нарекуваат координати на боја(р“, г“, б“). Работи r"R, g"G, b"Bсе компоненти на бојата C и се нарекуваат компоненти во боја.

Експериментите за мешање бои покажуваат дека за одреден број бои C, за да се добие еднаквост на двете споредбени полиња во хроматичноста и осветленоста, на бојата C што осветлува едно од полињата за споредба, потребно е да се додаде одредена количина на едно од примарните бои (види Сл. 55, б).

На пример, за една од овие бои C, равенката на бојата ќе изгледа вака:

(2)

За секоја од овие бои C, идентитетот на споредбените полиња се добива само со една специфична врска помеѓу r", g", б", а на една од боите C за да се добие еднаквост на бојата на полињата за споредба, потребно е да се додаде одредена количина боја Р, на другите - бои Г, до третиот - бои Б.

Ајде да ја пренесеме компонентата за боја г" Г(2) на десната страна

идентитети:

(3)

Со оваа форма на пишување на равенката на бојата, на една од компонентите на бојата конвенционално и се доделува негативна вредност.

Примарни бои Р, Г, Бво прифатениот систем за дефинирање на боите се постојана, затоа дадената боја C се определува целосно (во однос на хроматичноста и осветленоста) со координати на боја r", g", b",битие променливи количини.

Во многу случаи, практиката бара само квалитетни карактеристики на бојазрачење од извор на светлина или светлосен флукс што се рефлектира од површината на објектот. Во овој случај, погодно е да се користат релативни вредности на координатите на бојата, кои се односот на секоја од координатите на бојата r", g"И б"до нивниот збир r"+g"+b".

Релативните вредности на координатите на бојата се нарекуваат координати на хроматичностаи се назначени r, g, b:

(5)

Значи, квалитативната карактеристика на бојата (хроматичноста) се одредува со три координати на хроматичноста r, g, b,вкупно еднаква на една.

Врз основа на ова, секоја боја може да се прикаже графички.

Како што е познато, алгебарскиот збир, т.е., земајќи го предвид знакот (сл. 56) на нормалните, паднат од која било точка внатре или надвор од рамностран триаголник на неговите страни е еднакво на неговата висина.

Да ја земеме висината на рамностран триаголник еднаква на еден. Тогаш збирот на перпендикуларите повлечени од која било точка внатре или надвор од неа до нејзините страни ќе биде еднаков на еден. Со оглед на тоа што збирот на координатите на хроматичноста е исто така еднаков на еден, секоја од перпендикуларите испуштена од точка внатре (надвор) на рамностран триаголник на неговите страни може да претставува една од координатите на хроматичноста (види Сл. 53).

Слика 56 – Графички приказ на боја со помош на триаголен модел

Слика на боја со користење на триаголник во боја, на чии темиња се наоѓаат основните бои Р, Г, Б

Врз основа на ова, секоја боја може да биде претставена со точка во (или надвор) рамностран триаголник со висина еднаква на една.

На темињата на овој триаголник во боја се основните бои. Р, Г, Б.

Сите бои што може да се добијат со директно мешање на трите основни бои Р, Г, Бво согласност со равенката (1) се поставени во внатрешноста на триаголникот на бојата), (Сл. А). Перпендикуларите паднаа од точка В, кој е прикажан внатре во триаголникот, неговите страни се еднакви на соодветните координати на хроматичноста и вкупно - единство.

Нормално падна на страната спротивна на темето на триаголникот каде што се наоѓа бојата Р, ја дава координатата на хроматичноста р. Останатите перпендикулари паднаа на страните на триаголникот лоцирани спроти темињата што ги содржат боите ГИ ВО, дајте ги координатите на хроматичноста еИ б. Во овој случај, сите три координати на хроматичноста r, gИ б-ПОЗИТИВНИ .

Оние бои кои не можат да се добијат со директно мешање на бои Р, ГИ Б,се наоѓаат надвор од триаголникот во боја (види слика 3, б). Во овој случај, перпендикуларите паднаа од точката на бојата Вна страните на триаголникот се исто така еднакви на соодветните координати на хроматичноста и вкупно - единство.

Меѓутоа, за разлика од опцијата а), во опцијата б) една од координатите на хроматичноста (- р) за негативноста. Овој случај одговара на равенката (3).

Во првиот меѓународен колориметриски систем со три бои за одредување на RGB бои, изграден врз принципите наведени погоре, следните вредности на монохроматско зрачење беа земени како основни бои:

- Р(црвено) - 700 nm,

- Г(зелено) - 546,1 nm,

- Б(сина) - 435,8 nm.

Црвената боја е добиена со помош на блескаво светилка и црвен филтер, зелените и сините бои се добиени со изолирање на зрачење со бранови должини од 546,1 и 435,8 nm од спектарот на зрачење на жива светилка.

Колориметриски систем со три боибеше именуван систем за одредување боја, кој се заснова на способноста да се репродуцира дадена боја од адитивмешање на три основни бои Р, Г, И Б.

Лесни флуксови на единечни основни бои Р, Г, И Бизбрано така што кога се меша во центарот на рамностран триаголник во боја, се добива белата боја.

На страните на триаголникот во боја се боите што произлегуваат од мешањето на боите. Р, Г, И Б, кој се наоѓа на темињата на триаголникот. На симетралите на триаголникот се боите добиени со мешање на секоја од основните бои со белата боја лоцирана во центарот. За да ја нацртате позицијата на сите други спектрални бои на триаголникот на бојата, треба да ја знаете вредноста на хроматичноста (координати на хроматичноста r, g,И б) за сите спектрални бои. Овие вредности некогаш биле добиени како резултат на лабораториски студии, кои се состоеле од изедначување на бојата на две споредбени полиња со осветлување на едно од нив последователно со спектрално монохроматско зрачење на целиот видлив регион на спектарот во интервал од 5 nm, и вториот со комбинации на основни бои Р, Г, И Б.

На сл. Слика 57 покажува триаголник во боја со линија на спектрални бои според овие студии. Броевите долж линијата на спектралните бои ги означуваат брановите должини (во nm) на соодветните спектрални бои.

Слика 57 – триаголник во боја со линија на спектрални бои

Сите спектрални бои освен примарните Р, Г, И Б, се наоѓаат овде надвор од триаголникот на бојата, и затоа за секој од нив една од координатите на бојата е негативна.

Овој графикон се нарекува графика во боја. На линијата што ја поврзува црвената со бранова должина од 700 nm и виолетовата со бранова должина од 400 nm се неспектралните, чисто виолетови бои.

Така, хроматичноста на сите бои се наоѓа на графикот на бои во областа ограничена со кривата на спектралните бои (во облик на издолжен јазик) и правата линија на виолетовите бои. Познавање на координатите на хроматичноста r", g"И б"која било боја (емитирана или рефлектирана), може да се пресметаат координатите на бојата [види. формула (4)] и примени ја бојата C1 на графиконот во боја.

На права линија што поврзува бело Е(во геометрискиот центар на триаголникот BGR) со боја C1 и проширена до линијата на спектрални бои, ќе се лоцираат боите добиени со мешање во различни пропорции на спектралната боја (со тон на боја λ1) и белата боја Е.Една од овие бои е бојата Ts1. Сите бои лоцирани на права линија λ1 Е, имаат ист тон на боја λ1, но се разликуваат едни од други по чистота (заситеност) на бојата, т.е. во степенот на разредување со бело.

На линијата на спектрални бои, заситеноста на бојата е 100%.

За бојата C1, чистотата на бојата е поголема од 0 и помала од 100%. Секоја боја што е помалку од 100% чиста (т.е. не спектрална) може да се создаде со мешање на кој било број на парови на бои. Боите лоцирани на спектралната крива на бои се 100% заситени бои од спектарот (црвена, портокалова, жолта, зелена, цијан, индиго, виолетова) и мешавини од соседните бои една со друга. Виолетовите бои се исто така дефинирани како 100% заситени.

Сите предности на разгледуваниот систем на бои (во форма на графикон во боја), неговата јасност, пристапност не ја исклучуваат, сепак, нејзиниот главен недостаток - присуството во него негативни координати на хроматичност, што значително ги комплицира пресметките на бојата. Геометриски, ова се должи на фактот дека триаголникот во боја, изграден врз основа на бои Р, ГИ Б, неизбежно завршува внатре во линијата на спектрални и магента бои.

Не е возможно да се конструира систем на бои во кој нема да има негативни координати на хроматичноста со користење на какви било монохроматски зрачења како основни бои.

Недостатоците на таквиот систем за одредување бои долго време ги принудија научниците од областа на колориметријата да работат на создавање понапреден систем, ослободен од негативни координати на хроматичност.

И во 1931 г . Меѓународната комисија за осветлување (CIE) усвои и одобри нов колориметриски систем за одредување боја - XYZ. Овој систем, како и претходниот, е изграден врз основа на три основни бои, конвенционално наречени X, YИ За кои се изолирани во овој систем. Целата област на постојните бои е затворена овде во внатрешноста на правоаголен триаголник, на чии темиња се наоѓаат основните бои X, YИ З. Графикот на бои во овој систем е поставен на таков начин што сите координати на хроматичноста за постоечките бои се позитивни. Изразување на основните бои X, YИ Зпреку боите Р, ГИ Бизвршени преку низа математички трансформации . На единиците X, Y и Z овде не треба да им се дава друго значење освен пресметаните. Изрази за X, YИ Зсе добиваат со трансформација на равенките во колориметрискиот систем RGB. Равенката за боја го опишува процесот на мешање бои. Секоја постоечка боја C се изразува во системот XYZна следниот начин:

Слика 58 - Распоред на основните бои X, YИ Зна системската шема на бои RGB

Овде, како и во системот RGB, x", y", z"се координати на боја.

Координати на хроматичноста X, YИ Зизразени преку координати на боја:

(8)

Врз основа на координатни вредности на хроматичноста r, gИ бКоординатите на бојата беа пресметани во колориметрискиот систем XYZ за сите спектрални бои.

Независен, како што следува од еднаквоста X+ Y+ З= 1, се само две од трите координати на хроматичноста.

Табела со бои во системот XYZсе добива со исцртување на една од координатите на хроматичноста долж оската на ординатите и по должината на оската на апсцисата - уште еден за сите спектрални и најчисти виолетови бои .

Во колориметрискиот систем XYZОпшто прифатен графикон во боја е ординатна оска на која се нацртани координатите на хроматичноста. Y(вертикална оска), а х-оската е координатите на хроматичноста X(хоризонтална оска).

Затоа што X+ Y+ З= 1, тогаш, знаејќи ги координатите на хроматичноста XИ Y, можете да ја добиете вредноста на третата координата на хроматичноста Зсо одземање на координатната вредност од збирната единица XИ Y. Затоа, во овој график можете да користите само две координати X и Y, што ги поедноставува пресметките и дијаграмот на самиот график.

Така, стандардниот распоред на ICE XYZе правоаголна координатна мрежа со оски XИ Yправоаголен триаголник (кој самиот најчесто не е прикажан на графиконот). Правоаголната решетка го претставува полето на тој правоаголник. Решетката долж оските на ординатите и апсцисата низ една поделба (може да биде помала или повеќе) има ознаки за поделбите на оските YИ Xкако десетини од единицата.

Во долниот лев агол каде што се сечат оските (се спојуваат) YИ X, - нулта вредност на референтните скали, потоа долж оската на ординатите Yима поделби (преку 1 квадрат) од 0,1 до 0,8, а по оската на апсцисата X- поделби од 0,1 до 0,7.

Нам познатото кривинаспектрална линија на бои (налик на јазик), затворен во основата (под агол на оската X) права линија на виолетови цветови. Од страна на периметарот на контурата на графиконот на бои ги содржи вредностите на тонови на бои (во nm) во следната низа: виолетова - во долниот лев агол, над него - сина, цијан, зелена (зад врвот на графиконот десно), жолто-зелена, жолта , портокалова, црвено.

И во правиот долен дел - конвенционалните вредности на брановите должини на голем број виолетови бои (со знакот " : 500" –560" ) од црвена до виолетова. На врвот на графиконот, каде што се случува преминот од сино во зелено и од зелено во жолто-зелено, тој се протега (интервалите помеѓу вредностите на тонови на бои се поголеми). Во неговите леви и десни делови, поблиску до основата, графикот е компресиран (вредностите на тонови на бои се многу блиску една до друга).

Во средината на полето за графикон има бела точка Е. На прави линии што ја поврзуваат белата боја (E) со спектрални бои (на крива линија) и со виолетови бои (на права линија), се наоѓаат дезаситените бои, кои произлегуваат од мешање на спектрални или виолетови бои со бела.

Графикот CIE (како тркалата во боја) не дава слика за мешањето на спектралните и виолетовите бои со црна и сива боја со различна светлина. Ова е вродено во дводимензионалните модели на бои. Ова е нивниот недостаток. Само тридимензионалните модели даваат целосна слика за мешањето на сите бои (хроматски со ахроматски) (види тема 5).

Слика 59 - ЦИЕ шема на бои. За да се одреди доминантната должина

означени се бранови должини (nm) на спектрални бои или дополнителни бранови должини на магента бои по линијата на спектрална хроматичност.

монохроматска боја.

Точката на хроматичност за стандардното зрачење ( А, ВО, СО, Д 65 MKO) или за светлина со еднаква енергија ( Е). Точка на графиконот СО- боја на зрачење C MKO (дневна светлина); точка Р- боја на кадмиум црвен пигмент (бранова должина 605 nm). Чистота на бојата - количник на поделба на сегмент СРза целата должина на линијата (до точка 605)

На сл. Стр.1.14 ја прикажува табелата ICE за 1931 година. Точка СО(во неговото поле) ја означува бојата на зрачењето и имплицира спектрален состав на дневната расеана сончева светлина. Новите стандарди за зрачење развиени подоцна од ICE воведени, покрај СО- дневна светлина, дополнителни ознаки:

- АМКО - светлина од блескаво светилка со влакно од волфрам, моќност 500 W;

- ВОМКО - дневна светлина - директна сончева светлина (неговиот спектрален состав).

Понатамошните доработки доведоа до појава на ознаката ДМКО се различните фази на дневна светлина: Д 55, Д 65 (спектрален состав на типична дневна светлина во опсег од 300–830 nm), Д 75. На координативната мрежа на графиконот CIE, симболите можат да се наоѓаат на различни места, на соодветно растојание од точката Е- светлина со еднаква енергија (мешање на сите спектрални бои - бела).

Така, во современите CIE графикони, кои се визуелна и погодна графичка алатка за истражување во областа на колориметријата и одредување (пресметување) на бои , Како референтна точка, точките на хроматичноста се користат за различни фази на дневна светлина (дифузна), директна сончева светлина и вештачка светлина (500 W блескаво светилки), означени, како што е наведено погоре, со буквите - А, Б, В, Д 55, Д 65, Д 75.

Ова ви овозможува да пресметате промени во одредена боја (и чисто заситена и мешана, изветвена) во зависност од различното природно или вештачко осветлување.

Предавање 5. Системи во боја во компјутерската графика

RGB модел на боја

Модел на боја CMYK

HSB модел на боја

HSL модел на боја

Модел на боја CIE Lab

Индексирани бои

Конвертирање на модели во боја

5.1 Концепт на модел на боја

Светот околу една личност се перцепира главно во боја. Бојата има не само информативна, туку и емоционална компонента. Човечкото око е многу нежен инструмент, но, за жал, перцепцијата на бојата е субјективна. Многу е тешко да му го пренесете на друго лице вашето чувство за боја.

Во исто време, многу индустрии, вклучително и печатење и компјутерска технологија, бараат пообјективни методи за опишување и обработка на бојата.

Различни модели на бои се измислени за да се опише бојата. Најкористените се поделени во три големи класи: зависни од уредот (ја опишуваат бојата во однос на специфичен уред за репродукција на бои, на пример, монитор - RGB, CMYK), независни од уредот (за недвосмислен опис на информации за бојата - XYZ , Лабораторија) и психолошки (врз основа на карактеристиките на човековата перцепција - HSB, HSV, HSL) (сл. 60).

Слика 60 - Хиерархија на модели на бои

Во графичките уредувачи, може да се користат неколку модели на бои за доделување параметри на боја на објекти, во зависност од задачата. Овие модели се разликуваат во принципите на опишување на единствен простор во боја што постои во објективниот свет.

5.2 RGB модел на боја.

Многу бои се видливи бидејќи предметите што ги емитуваат светат.

Овие бои вклучуваат, на пример, бела светлина , бои на ТВ екрани, монитори, кино екрани, слајд проектори и така натаму. Има огромен број бои, но само три од нив се идентификувани, кои се сметаат за основни (примарни): црвена, зелена, сина.

Кога се мешаат две основни бои, добиената боја станува посветла: мешањето на црвено и зелено произведува жолто, мешање на зелено и сино произведува цијан, а сино и црвено произведуваат виолетова. Кога ќе се измешаат сите три бои, резултатот е бел. Овие бои се нарекуваат адитив.

Слика 61 – RGB модел на боја

Моделот базиран на овие бои се нарекува модел на боја RGB- според првите букви од англиските зборови Ред (Црвено), Грин (зелена), Блуј (сина) (Слика 61).

Слика 62 - Мешање на боја на адитиви

Овој модел е претставен како тродимензионален координатен систем. Секоја координата го одразува придонесот на соодветната компонента за одредена боја во опсег од нула до максималната вредност. Резултатот е еден вид коцка, во која сите бои „се“, формирајќи простор за боја (сл. 63).

Слика 63 - RGB модел

Важно е да се забележат посебните точки и линии на овој модел.

• Потекло на координатите: во оваа точка сите компоненти се еднакви на нула, нема зрачење, а тоа е еквивалентно на темнината, односно е црна точка.

  Точка, најблискуза гледачот: во овој момент сите компоненти ја имаат својата максимална вредност, што дава бела боја.

  На линијата што ги поврзува овие точки (по должината на дијагоналата на коцката), има сиви нијанси: од црно до бело. Ова се случува затоа што сите три компоненти се исти и се движат од нула до максималната вредност. Овој опсег инаку се нарекува сива скала. Во компјутерската технологија сега најчесто се користат 256 градации (нијанси) на сиво. Иако некои скенери имаат можност да кодираат до 1024 нијанси на сиво и повисоки.

  Три темиња на коцката даваат чисти оригинални бои, другите три рефлектираат двојни мешавини на оригиналните бои.

Несомнените предности на овој режим се тоа што ви овозможува да работите со сите 16 милиони бои, но недостатокот е што кога се печати сликата, некои од овие бои се губат, главно најсветлите и најзаситените, а има и проблем со сините бои.

Овој модел, се разбира, не е целосно познат на уметникот или дизајнерот, но мора да биде прифатен и разбран поради фактот што со овој модел работат скенер и екран на мониторот - двете најважни врски во обработката на информациите за бојата.

Модел во боја RGBпрвично беше развиен за да ја опише бојата на мониторот во боја, но бидејќи мониторите се разликуваат од модел до модел и производител, предложени се неколку алтернативни модели на бои кои одговараат на „просечно“монитор. Тие вклучуваат, на пример, sRGBИ AdobeRGB. Модел во боја RGBможе да користи различни нијанси на основни бои, различни температури на бојата (задача "бела точка"), и различни вредности за корекција на гама.

Презентација на основни бои RGBспоред препораките ITU, во вселената XYZ: Бела температура: 6500 Келвини (дневна светлина):

Црвена: x = 0,64 y = 0,33 Зелена: x = 0,29 y = 0,60 Сина: x = 0,15 y = 0,06

Матрици за конвертирање на бои помеѓу системи RGBИ XYZ(вредност Yчесто е во корелација со осветленоста при конвертирање на слика во црно-бела):

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 * 9 Z. X - 1. -0,969 * X + 1,876 * Y + 0,042 * Z B = 0,068 * X - 0,229 * Y + 1,069 * Z 5.3 Нумеричко претставување За повеќето апликации, координирајте ги вредностите r, g И б може да се смета дека припаѓа на сегментот што го претставува просторот RGBкако коцка 1×1×1.

Слика 64 – модел на боја во форма на коцка на чии темиња се наоѓаат основните бои

Во компјутерите, секоја координата традиционално е претставена со еденоктет , чии вредности се означени со цели броеви за погодност од 0 до 255 вклучително. Ве молиме имајте предвид дека најчесто се користи гама-компензиран простор за бои. sRGB, обично со индикатор од 1,8 ( Мек) или 2.2 ( PC).

Слика 65 – нумерички приказ на моделот на боја

ВО HTMLкористени #RrGgBb запис , исто така наречени хексадецимален : секоја координата е напишана како две хексадецимални цифри, без празни места (види HTML бои).

На пример, #RrGgBb записбело - #ФФФФФФ. COLORREF - стандарден тип за претставување на бои во Win32. Се користи за одредување на бојата во RGBформа. Големина - 4 бајти. При одредување на било кој RGBбои, тип променлива вредност COLORREFможе да се претстави во хексадецимален Значи: 0x00bbggrrrr, gg, bb - вредноста на интензитетот на црвените, зелените и сините компоненти на бојата, соодветно.

Нивната максимална вредност е 0xFF .

Дефинирајте типска променлива COLORREFможе да се направи на следниов начин:

COLORREF C = (r,g,b) ;

б, г И р - интензитет (во опсег од 0 до 255) на сините, зелените и црвените компоненти на откриената боја, соодветно В . Тоа е светло синабојата може да се дефинира како ( 0,0,255 ), црвенокако ( 255,0,0 ), светло виолетова- (255,0,255 ), црна - (0,0,0 ), А бело - (255,255,255 ).

Бидејќи моделот користи три независни вредности, тој може да се претстави како тридимензионален координатен систем .

Секоја координата го одразува придонесот на една од компонентите во добиената боја во опсег од нула до максималната вредност (неговата нумеричка вредност не е важна во моментот, обично ова е бројот 255, т.е., сивото ниво во секој од каналите за боја е нацртано на секоја од оските).

Резултатот е одреден коцка, во која "се"се формираат сите бои модел простор за бојаRGB . Секоја боја што може да се изрази дигитално спаѓа во овој простор.

Слика 66 – тродимензионален модел на боја

Волуменот на таквата коцка (број на дигитални бои)лесно се пресметува: бидејќи на секоја оска може да се нацртаат 256 вредности, а потоа 256 коцки (или 2 до дваесет и четвртата сила) го дава бројот 16.777.216.

Тоа значи дека во моделот на боја RGBможе да се опишат повеќе од 16 милиони бои, но користејќи го моделот на боја RGBне гарантира дека таков број на бои може да се обезбеди на екранот или на отпечатоците. Во одредена смисла, оваа бројка е попрво граница (потенцијал) можност. Важно е да се забележат посебните точки и линии на овој модел: Потекло: во овој момент сите компоненти се еднакви на нула, нема зрачење, што е еквивалентно на темнината, односно тоа е црна точка.

Точката најблиску до гледачот: Во овој момент, сите компоненти се на нивната максимална вредност, што резултира со бела боја.

Слика 67 – тродимензионален модел на боја со дијагонала на која се наоѓаат нијанси на сиво

На линијата што ги поврзува овие точки (дијагонално) , има сиви нијанси : од црно до бело. Ова се случува затоа што вредностите на сите три компоненти се исти и се движат од нула до максималната вредност. Овој опсег инаку се нарекува сива скала. . Во компјутерската технологија сега најчесто се користат 256 градации (нијанси) на сиво. Иако некои скенери имаат можност да кодираат 1024 нијанси на сиво .

Три темиња на коцката даваат чисти оригинални бои, другите три одразуваат двојни (бинарно) мешање на оригинални бои: црвената и зелената произведуваат жолта, зелената и сината произведуваат цијан, а црвената и сината произведуваат виолетова.

Слика 67 – Коцка во боја

Треба да се напомене дека моделот за синтеза на боја на адитиви има ограничувања. . Конкретно, не е можно да се добие сината боја користејќи физички остварливи извори на основни бои (како во теорија - со мешање сини и зелени компоненти), на екранот на мониторот се создава со некои технички трикови.

Дополнително, секоја добиена боја е многу зависна од видот и состојбата на користените извори. Истите нумерички параметри на бојата ќе изгледаат различно на различни екрани. И, всушност, моделот RGB е просторот за боја на одреден уред, како што е скенер или монитор.

Овој модел, се разбира, воопшто не е очигледен за уметникот или дизајнерот, но мора да биде прифатен и разбран поради фактот што е теоретска основа за процесите на скенирање и визуелизација на сликите на екранот на мониторот.

Кодовите за боја ќе бидат дадени во серија предавања за стандарди за боја и каталози, каде што ќе објавувам списоци на бои со шифри. Овде ги разгледуваме принципите на работа на системите.Некои посебни термини Во современите специјални списанија, концептите како што се триаголник на хроматичност, дијаграм на хроматичност, локус, опсег на бои . Во овој дел ќе се обидеме да ја разбереме суштината и целта на овие термини користејќи пример RGB - модели (иако ова може да се направи врз основа на кој било друг модел на боја) .

Да го започнеме нашето разгледување на овие концепти со принципот на формирање на рамнина од единечни бои . Еднобојна рамнина (П ) (Сл. 3.5)поминува низ единечните вредности на избраните примарни бои исцртани на координатните оски на осветленоста. Еднобојна во колориметријата, бојата чиј збир на координати се нарекува (или, со други зборови, модул за боја t)е еднакво на 1. Затоа можеме да претпоставиме дека Q авион , вкрстувајќи ги координатните оски во точките Б р (R=1,G=0,B=0), Б е (R=0,G=1,B=0) И Б б (R=0,G=0,B=1) , е единица локација на точките во вселената RGB (сл. 69).

Слика 68 - Рамнината на единечни бои и формирање на триаголник на хроматичноста хроматичноста

Секоја точка еднобојни рамнини (Q) натпревари трага вектор на боја пробивање на авионот на соодветната точка на растојание од координатниот центар :

m = (Р 2 +Г 2 + Б 2 ) 0.5 = 1.

Следствено, бојата на кое било зрачење може да биде претставена на рамнина со една точка . Може да се замисли и точка која одговара бела боја (Б). Се формира со пресекот на ахроматската оска со авион Q (Сл. 69)

На темињата на триаголникот има точки на основни бои.Одредувањето на точките на боите добиени со мешање на трите основни бои се врши според правилото за графичко собирање. Затоа овој триаголник се нарекува тријаголник хроматичност, или дијаграм на хроматичност. Друго име што често се среќава во литературата е локус , што може да се толкува како локус на сите бои произведени од даден уред .

Во колориметријата, нема потреба да се прибегнува кон просторни претстави за да се опише бојата. Доволно за употреба хроматичноста триаголник рамнина (Сл. 3.5) . Во него, позицијата на точка од која било боја може да се определи само со две координати, а третата е лесно да се најде од другите две, бидејќи збирот на координатите на хроматичноста (или модул) секогаш е еднаков на 1. Затоа, секој пар координати на хроматичноста може да послужи како координати на точка во правоаголен координатен систем на рамнина. Значи, дознавме дека бојата може графички да се изрази како вектор во просторот или како точка што се наоѓа во триаголникот на хроматичноста.Зошто на компјутерот му се допаѓа моделот RGB?

Модел во боја во графички пакети RGBсе користи за создавање бои на слики на екранот на мониторот, чии главни елементи се три електронски рефлектори и екран со три различни фосфори кои се применуваат на него. Исто како и визуелните пигменти на трите типа на конуси, овие фосфориимаат различни спектрални карактеристики. Но, за разлика од окото, тие не апсорбираат, туку испуштаат светлина . Еден фосфор емитира црвено кога е изложен на електронски зрак, друг емитира зелен, а третиот емитира сино.

Најмалиот елемент на сликата репродуцирана од компјутер се нарекува пиксел (пиксел од елемент на сликата). Кога работите со мала резолуција, поединечните пиксели не се видливи. Меѓутоа, ако го погледнете белиот екран на вклучен монитор преку лупа, ќе видите дека се состои од многу поединечни точки на црвена, зелена и сина боја. (Сл. 3.6, 2), комбинирани во RGB-елементи во форма на тријади на главни точки . Бојата на секој пиксел репродуцирана со кинескоп (RGB елементи на сликата) се добива со мешање на црвената, сината и зелената боја на трите фосфорни точки вклучени во него.

Кога гледате слика на екранот од одредено растојание, овие компоненти во боја RGB -елементите се спојуваат, создавајќи илузија на добиената боја.

Слика 69 - Работата на мониторот се заснова на возбудување со помош на електронски сноп од три типа фосфори (1); Екранот на мониторот се состои од многу тријади на црвени, зелени и сини точки наречени пиксели (2).

Слика 70 - Дијаграм со пиксели со слика

Слика 71 – Пиксел во LCD монитор

Слика 72 – Дијаграм на катодна цевка
Слика 73 – Формирање и излез на боја во монитор со катодни зраци

За да ја доделите бојата и осветленоста на точките што ја формираат сликата на мониторот, треба да ги поставите вредностите на интензитетот за секоја од компонентите RGB - елемент (пиксели) .Во овој процесвредностите на интензитетот се користат за контрола на моќноста на три електронски рефлектори , возбудлив сјај на соодветниот тип на фосфор. Во исто време, се одредува бројот на градации на интензитет резолуција на боја, или, со други зборови, длабочина на бојата, што го карактеризира максималниот број на репродуцирани бои. оризот. 3.7е прикажан дијаграмот за формирање 24-битна боја, обезбедувајќи можност за играње 256x256x256=16,7 милиони цвеќиња. Најнови верзии на професионални графички уредници (како, на пример, CorelDRAW 9, Corel Photo-Paint 9, Photoshop 5.5)заедно со стандардните 8-битна длабочина на бојаподдршка 16-битна длабочина на боја, кој ви овозможува да репродуцирате 65.536 нијанси на сиво . Слика 74 - Секоја од трите компоненти во боја на тријадата RGB може да земе една од 256 дискретни вредности - од максимален интензитет (255) до нула интензитет, што одговара на црно.На Слика 75Дадена е илустрација како се добиваат шест (од 16,7 милиони) бои со помош на адитивна синтеза. Како што беше споменато претходно, кога сите три компоненти на боја се со максимален интензитет, добиената боја се појавува бела. Ако сите компоненти имаат нула интензитет, тогаш добиената боја е чиста црна.

Слика 75 - Илустрација на формирање на 6 од 16,7 милиони можни бои со менување на интензитетите на секоја од трите компоненти R, G и B на моделот на боја RGB.

Ограничувања на RGB моделот

Иако моделот на боја RGBИако е прилично едноставен и визуелен, неговата практична примена покренува два сериозни проблеми:

1) хардверска зависност, 2) ограничување на опсегот на бои.

Првиот проблем е поврзан со фактот дека бојата што произлегува од мешањето на компонентите на бојата RGBелемент, зависи од видот на фосфорот . И бидејќи се користат различни видови фосфори во технологијата на производство на модерни цевки за слика, поставувањето на исти интензитети на електронски зраци во случај на различни фосфори ќе доведе до синтеза на различни бои.

На пример, ако примените одредена тројка на електронската единица на мониторот RGB- вредности, да речеме R=98, G=127И Б=201, тогаш невозможно е недвосмислено да се каже каков ќе биде резултатот од мешањето. Овие вредности едноставно ги поставуваат интензитетите на возбудување на трите фосфори на еден елемент на сликата. Која боја ќе ја добиете зависи од спектралниот состав на светлината што ја емитува фосфорот. Затоа, во случај на адитивна синтеза, за недвосмислено да се одреди бојата, заедно со поставувањето на тријадата на вредностите на интензитет, неопходно е да се знаат спектралните карактеристики на фосфорот.

Постојат и други причини кои водат до хардверска зависност RGB-модели дури и за монитори произведени од ист производител. Ова се должи, особено, на фактот дека фосфорот старее за време на работата. Ипромена на карактеристиките на емисијата на електронските рефлектори .

За елиминација (или барем минимизирање)зависности RGB-моделите од хардвер користат различни уреди и програми за калибрација .

Гама на бои е опсегот на бои што може да ги разликува личност или уред, без оглед на механизмот за производство на боја (емисија или рефлексија).

Слика 76 – зони на палета на бои на различни модели на бои

Ограничената палета на бои се објаснува со фактот дека со користење на адитивна синтеза, фундаментално е невозможно да се добијат сите бои од видливиот спектар. (ова е теоретски докажано!) . Особено некои бои како чиста сина иличиста жолта , не може точно да се пресоздаде на екранот .

Но, и покрај фактот што човечкото око е способно да разликува повеќе бои од мониторот, RGB-моделот е сосема доволен за создавање на бои и нијанси потребни за репродукција на фотореалистични слики на екранот на вашиот компјутер.

Предавање 6. CMYK модел на боја

Рефлектираните бои вклучуваат бои кои не се емитуваат сами по себе, туку користат бела светлина со одземање на одредени бои од неа. Овие бои се нарекуваат одземање(„одземање“), бидејќи остануваат по одземањето на главните адитиви. Јасно е дека во овој случај ќе има три главни субтрактивни бои, особено бидејќи тие се веќе споменати: цијан, магента, жолта (слика 77).

Слика 77 -Субтрактивно мешање на бои

Овие бои ја сочинуваат таканаречената тријада за печатење. Кога се печатат со мастила од овие бои, црвените, зелените и сините компоненти на белата светлина се апсорбираат така што поголемиот дел од видливиот спектар на бои може да се репродуцира на хартија. На секој пиксел на таква слика му се доделуваат вредности кои го одредуваат процентот на бои на процесот (иако во реалноста сè е многу покомплицирано).

Кога се мешаат две суптрактивни компоненти, добиената боја се затемнува, но кога се мешаат сите три, резултатот треба да биде црн. Во целосно отсуство на боја, бојата останува бела (бела хартија).

Како резултат на тоа, излегува дека нулта вредности на компонентите даваат бела боја, максималните вредности треба да дадат црна, нивните еднакви вредности - нијанси на сива боја, покрај тоа, има чисти субтрактивни бои и нивни двојни комбинации. Тоа значи дека моделот во кој се опишани е сличен на моделот RGB (сл. 78).

Слика 88 -Модел на боја CMYK

Но, проблемот е што овој модел е дизајниран да опише вистински мастила за печатење, кои - за жал - се далеку од идеални како обоен зрак. Имаат нечистотии, па не можат целосно да го покријат целиот опсег на бои, а тоа води, особено, до фактот дека мешањето на три основни бои, кои треба да дадат црна, дава некаква неодредена („валкана“) темна боја, и ова повеќе е темно кафеава отколку длабока црна боја.

За да се компензира овој недостаток, црното мастило беше додадено на главните мастила за печатење. Токму таа ја додаде последната буква на името на моделот CMYK, иако не сосема вообичаено: СО- Ова ВЈан (Сино), М- Ова Магента (виолетова), Y - Y ellow (Жолта) и (внимание!) ДО- ова е црно (црно), т.е. не првата, туку последната буква е земена од зборот.

За да ги сумираме моделите на бои RGB и CMYK, мора да се каже дека тие зависат од хардвер. Ако зборуваме за RGB, тогаш во зависност од фосфорот што се користи во мониторот, вредностите на основните бои ќе се разликуваат. Ситуацијата е уште полоша со CMYK. Овде зборуваме за мастила за печатење, карактеристики на процесот на печатење и медиуми. Така, истата слика може да изгледа различно на различна опрема.

Така, иако моделите RGB и CMYK се поврзани еден со друг, нивните меѓусебни премини еден во друг (конверзија) не се случуваат без загуба, бидејќи нивната палета на бои е различна. А ние зборуваме само за намалување на загубите на прифатливо ниво.

Ова бара многу сложени калибрации на сите хардверски компоненти кои работат со боја: скенер (внесува слики), монитор (ја проценува бојата и ги прилагодува нејзините параметри), излезен уред (создава оригинали за печатење), машина за печатење (која врши завршна фаза).

Хартијата е оригинално бело. Тоа значи дека има способност да го рефлектира целиот спектар на бои на светлина што го погодува. Колку е подобар квалитетот на хартијата, толку подобро ги рефлектира сите бои, толку ни изгледа побело. Колку е полоша хартијата, толку повеќе нечистотии и помалку бела содржи, толку полошо ги рефлектира боите, а ние ја сметаме за сива.

Спротивен пример е асфалтот. Новопоставен добар асфалт (без камчиња) - идеален црна. Тоа е, всушност, нејзината боја не ни е позната, но таа е таква што ги апсорбира сите бои на светлината што паѓа врз неа и затоа ни изгледа црна. Со текот на времето, кога пешаците или автомобилите почнуваат да одат по асфалтот, тој станува „валкано“- односно на неговата површина паѓаат материи кои почнуваат да ја рефлектираат видлива светлина (песок, прашина, камчиња).

Асфалтот престанува да биде црн и станува "сиво". Кога би можеле "да се мие"асфалтот од нечистотијата - пак би поцрнел.

Боите се супстанции кои апсорбираат одредена боја. Ако бојата ги апсорбира сите бои освен црвената, тогаш на сончева светлина ќе видиме "црвено"боја и ние ќе го разгледаме „црвена боја“. Ако ја погледнеме оваа боја под светлината на сина светилка, таа ќе стане црна и ќе ја погрешиме „црна боја“.

Со нанесување на различни бои на бела хартија, го намалуваме бројот на бои што ги рефлектира. Со бојадисување на хартија со одредена боја, можеме да ја направиме така што сите бои на упадната светлина ќе бидат апсорбирани од бојата освен една - сина. И тогаш хартијата ќе ни се чини дека е обоена во сина боја.

Слика 79 -шема на рефлексија на бојата од површината во зависност од бојата и апсорбираните бои

Слика 80 -визуелен приказ на формирање на боја на бела површина (хартија)

Според тоа, постојат комбинации на бои, со мешање на кои можеме целосно да ги впиеме сите бои што се рефлектираат од хартијата и да ја направиме црна. Комбинацијата беше изведена експериментално „магента-цијано-жолта“ (CMY) - цијан/магента/жолта.

Идеално, со мешање на овие бои, би добиле црно. Сепак, во пракса тоа не функционира поради техничките квалитети на бојата. Најдоброто што можеме да го добиеме е темно кафеава боја која само нејасно наликува на црна. Освен тоа, би било многу немудро да се користат сите три скапи бои само за да се добие основна црна боја. Затоа, на оние места каде што е потребна црна боја, наместо комбинација од три бои, се нанесува редовна, поевтина црна боја. И затоа кон комбинацијата CMYобично се додава буква К(црно)- означувајќи ја црната боја.

Нема бела боја во шемата, бидејќи веќе ја имаме - тоа е бојата на хартијата. На оние места каде што е потребно бело, бојата едноставно не се нанесува. Ова значи отсуство на боја во шемата CMYKодговара на белата боја.

Овој систем на бои се нарекува одземање, што грубо се преведува на „субтрактивно/исклучиво“. Со други зборови, ја земаме белата боја (присуство на сите бои)и, со нанесување и мешање на бои, отстрануваме одредени бои од бело додека не се отстранат целосно сите бои - односно добиваме црно.

Квалитетот на сликата на хартија зависи од многу фактори: квалитетот на хартијата (колку е бела), квалитет на бои (колку се чисти), квалитет на машина за печатење (колку прецизно и фино нанесува боја), квалитет на раздвојување на боите (колку точно сложена комбинација на бои се разложува на три бои), квалитет на осветлување (колку е полн спектарот на бои во изворот на светлина - ако е вештачки).

Тридимензионалната природа на перцепцијата на бојата овозможува таа да се прикаже во правоаголен координатен систем. Секоја боја може да се претстави како вектор, чии компоненти се релативните тежини на црвената, зелената и сината, пресметани со помош на формулите

Бидејќи овие координати секогаш се собираат до една, а секоја од координатите лежи во опсегот од 0 до 1, тогаш сите точки на просторот претставени на овој начин ќе лежат во иста рамнина и само во триаголник отсечен од него со позитивен октант на координатниот систем (сл. 2.5 А). Јасно е дека со таквото претставување, целото множество точки на овој триаголник може да се опише со помош на две координати, бидејќи третата преку нив се изразува преку релацијата

Така, преминуваме на дводимензионално претставување на регионот, т.е. до проекцијата на областа на рамнината (сл. 2.5 б).

Ориз. 2.5.

Користејќи ја оваа трансформација, во 1931 година беа развиени меѓународни стандарди за дефинирање и мерење на боите. Основата на стандардот беше таканаречениот дводимензионален график во боја на CIE. Бидејќи, како што покажаа физичките експерименти, не може да се добијат сите можни нијанси на бои со додавање на три основни бои, други параметри добиени од студијата на стандардните реакции на окото на светлина беа избрани како основни. Овие параметри се чисто теоретски, бидејќи тие се конструирани со користење на негативни вредности на главните компоненти на бојата. Триаголникот на основните бои беше конструиран за да го покрие целиот спектар на видлива светлина. Дополнително, еднаква количина од сите три хипотетички бои се додава до белата боја. Координатите на хроматичноста се конструирани на ист начин како во горната формула:

Кога овој триаголник е проектиран на рамнина, се добива графикон во боја CIE. Но, координатите на хроматичноста ги дефинираат само релативните количини на основните бои, без да ја специфицираат осветленоста на добиената боја. Осветленоста може да се определи со координатата и да се одреди врз основа на вредностите користејќи ги формулите

Табелата на бои CIE е прикажана на сл. 2.6. Областа ограничена со кривата го опфаќа целиот видлив спектар, а самата крива се нарекува линија на спектрална хроматичност. Броевите на сликата ја означуваат брановата должина на соодветната точка. Точката што одговара на пладневното осветлување при облачни услови се зема како референтна бела боја.

Табелата со бои е погодна за голем број задачи. На пример, можете да го користите за да добиете дополнителна боја: за да го направите ова, треба да нацртате зрак од оваа боја низ референтна точка додека не се пресече со другата страна на кривата (боите се дополнителниедни на други ако, кога се додаваат во соодветна пропорција, се добие белата боја). За да се одреди доминантната бранова должина на бојата, зракот исто така се црта од референтната точка додека не се вкрсти со оваа боја и продолжува додека не се пресече со најблиската точка на линијата на хроматичноста.

Грасмановите закони се користат за мешање на две бои. Нека се специфицираат две бои на графикот CIE по координати и . Потоа мешањето дава боја. Ако ја воведеме ознаката , тогаш добиваме

Табела со бои на системот XYZ

Слика 52 - График на боја на системот XYZ

Точката Е е бела боја со еднаков интензитет (еднаков стимул). Точките А и Б се некои бои.

§ Доминантна бранова должина (λ d) на шемата за боја на системот XYZ

За да се одреди преовладувачката бранова должина λ d за дадена боја А, потребно е да се нацрта зрак од точката Е низ точката на бојата додека не се пресече со границата на полето на реалните бои. За да се најде брановата должина на дополнителната боја λ c, зракот се поминува во спротивна насока, исто така додека не се вкрсти со границата на полето на реалните бои.

Ајде да ги забележиме важните карактеристики на виолетовите цвеќиња:

(1) Ако точка λ c припаѓа на линија на виолетови бои, тогаш за таква боја нема дополнителна

(2) Виолетовите се сложени бои (мешавина од црвени и виолетови бои), па затоа се карактеризираат на посебен начин. За да се најде λ d, зракот е насочен не кон линијата на виолетовите бои, туку во спротивна насока, кон спектралниот локус. Во овој случај, знакот „/“ или „–“ се става веднаш до пронајдениот број. На пример, за точка Б: „λ d = – 506 nm“ или „λ d / = 506 nm“.

§ Колориметриска чистота (P K) на графикот за боја на системот XYZ

Колориметриската чистота на одредена боја А (види слика 9.7) се определува со нејзиното растојание од белата точка Е: од точката А поблискудо точката Е, чистотата помалку, и обратно од точката А поблиску до спектралниот локус, чистотата повеќе. Користејќи познати координати за хроматичност (x,y), колориметриската чистота се пресметува на следниов начин:

- преку координати „x“ (9.21)

- преку координати „y“, (9.22)

каде што x l и y l се координатите на спектрално чистата боја „λ d“ со ист тон како дадената боја (точката на „преовладувачката бранова должина“ за дадена боја), за виолетови бои x λ и y λ се земаат на линијата на виолетови бои;

x E и y E - координати на точката Е (т.н. референтна бела боја»),
обично се претпоставува x E ≈y E ≈1/3.

Значи, формулата (9.21) или (9.22) ни овозможува да ја изразиме колориметриската чистота преку координатите на хроматичноста. За полесно пресметување, графикот во боја обично содржи т.н „линии со еднаква условна чистота“(друго име: „линии на еднаква условна сатурација“).

Условна сатурација Р Все внесува според формулите:

- преку „x“ координатите (9.23)

- преку координати „y“ (9.24)

На слика 53, график во боја на системот XYZ со исцртани линии на условна сатурација

Споредувајќи ги формулите за колориметриска чистота (9.21) и (9.22) со формулите (9.23) и (9.24) за условна чистота, добиваме:

(9.25)

Да разгледаме два екстремни случаи на користење на формулата (9.25):

За бои лоцирани во близина на точката Е: Р в ≈ 0 Þ Р K ≈ 0.

За цвеќиња во близина на локусот: P во ≈ 100%, y l /y ~1 Þ P K ≈ 100%

Лесно е да се види дека во горните примери P K ≈ P c. Така, за цвеќиња со ниска и висока условна чистота P in колориметриска чистотаможни бои P K приближно еднаква на условната чистотабои.

§ Додаток на две бои на системската шема на бои XYZ

Бојата на адитивната мешавина од две зрачења лежи на сегментот што ги поврзува точките на мешаните бои. Точката C го дели сегментот C 1 C 2 на два дела, чии должини се обратно пропорционални со модулите на боите што се мешаат:

Слика 54 - Додавање додаток на две бои на графикот за боја на системот XYZ

„Прва боја“ C 1 → модул во боја „m 1“

„Втора боја“ C 2 → модул во боја „m 2“

C = C 1 + C 2 - вкупна боја:

Така, за да се добие бојата означена на графиконот во боја по точка А, неопходно е да се измеша спектрално-чиста боја со истиот тон „l d“ и белата боја „Е“ во сооднос:

Наоѓање на резултатот од адитивно мешање на две бои (во системот XYZ) (Слика 54)

Забележете дека резултатот од додавање неколку бои може да се најде чисто аналитички, без користење на графикон во боја. Навистина, според својствата на векторите на боја:

(9.26)

каде што X 1, Y 1, Z 1 се координатите на бојата на првата од боите што се додаваат (C 1),
X 2 , Y 2 , Z 2 - координати на боја на втората од боите што се додаваат (C 2),
X, Y, Z - координати на боја на вкупната боја (C = C 1 + C 2).

Во нашиот случај, боите се поставени поинаку, со свои координати на хроматичноста: Ts 1 ® (x 1, y 1), Ts 2 ® (x 2, y 2). Затоа, пред да ги користите формулите (9.26), потребно е пресметајте ги координатите на бојата(X i, Y i, Z i) за секоја од боите што се додаваат, врз основа на знаењето за нивната „количина“.

За поедноставност, претпоставуваме дека бројот на бои што треба да се додадат се специфицирани со наведување на модулите за боја: Ts 1 ® m 1, Ts 2 ®m 2. Користејќи секвенцијални формули (9.15) и (9.26) добиваме:

(9.27)

каде што (x, y) се саканите координати на хроматичноста на вкупната боја C.

4.3 Основи на квантитативна колориметрија. ЦИЕ шема на бои

Секоја боја може да се квантифицира врз основа на феноменот на мешање на бои. Сите постоечки бои може да се добијат со мешање на три меѓусебно независни бои - црвена, зелена и синаземени во одредени количини. Овие основни бои се означени со почетните букви од англиските имиња на таквите бои:

Р- црвено (црвено), Г- зелена (зелена), ВО- сина.

Кога се мешаат, се формираат светлосни флукс бела боја(при одредена осветленост и бранови должини Р, ГИ Б).

Од квантитативна гледна точка, главните независни бои се единечни .

Слика 55 – Гипсена призма со споредбени полиња

(наједноставниот уред за мерење)

Полиња за споредба на бои и осветленост - условни рабови

бела призма осветлена со монохроматска боја

радијација - Ви три меѓусебно независни црвени зрачења - Р, зелено - Ги сино - Ббои

На сл. Слика 55 покажува гипсена призма, чии рабови конвенционално се нарекуваат споредбени полиња (ова е наједноставниот уред за мерење на светлината).

Едно од полињата, осветлено со некоја хроматска боја, ќе биде означено со буквата В, а втората - три основни бои Р, Г, Б.

Белиот малтер ја рефлектира белата светлина неселективно, така што првото поле за споредба ќе има иста боја како светлината што го осветлува В, и ќе има осветленост одредена од големината на светлиот флукс што се рефлектира од ова споредбено поле.

Втора кутија за споредба осветлена со бои Р, Г, Б, треба да не се разликува од првиот и во однос на хроматичноста(тон на боја и чистота на бојата) , како и во осветленоста.

Условот за идентитетот на двете полиња за споредба е математички изразен со формулата (види Сл. 55, а):

Двете полиња имаат иста боја и осветленост, што значи дека светлосните текови што ги осветлуваат се еднакви по големина и боја.

Формулата (1) е равенка на боја која покажува дека за да се добие боја идентична со бојата C, мора да се измеша

р"црвени единици Р, г"зелени единици Г"И б"сини единици Б. Така , р, г"И б" -Ова коефициенти на равенки во боја, покажувајќи колку единици од секоја од основните бои треба да се земат за да се добие дадена боја C. Овие коефициенти се нарекуваат координати на боја(р“, г“, б“). Работи r"R, g"G, b"Bсе компоненти на бојата C и се нарекуваат компоненти во боја.

Експериментите за мешање бои покажуваат дека за одреден број бои C, за да се добие еднаквост на двете споредбени полиња во хроматичноста и осветленоста, на бојата C што осветлува едно од полињата за споредба, потребно е да се додаде одредена количина на едно од примарните бои (види Сл. 55, б).

На пример, за една од овие бои C, равенката на бојата ќе изгледа вака:

За секоја од овие бои C, идентитетот на споредбените полиња се добива само со една специфична врска помеѓу р“, г“, б“, а на една од боите C за да се добие еднаквост на бојата на полињата за споредба, потребно е да се додаде одредена количина боја Р, на другите - бои Г, до третиот - бои Б.

Ајде да ја пренесеме компонентата за боја г" Г(2) на десната страна

идентитети:

Со оваа форма на пишување на равенката на бојата, на една од компонентите на бојата конвенционално и се доделува негативна вредност.

Примарни бои Р, Г, Бво прифатениот систем за дефинирање на боите се постојана, затоа дадената боја C се определува целосно (во однос на хроматичноста и осветленоста) со координати на боја r", g", b",битие променливи количини.

Во многу случаи, практиката бара само квалитетни карактеристики на бојазрачење од извор на светлина или светлосен флукс што се рефлектира од површината на објектот. Во овој случај, погодно е да се користат релативни вредности на координатите на бојата, кои се односот на секоја од координатите на бојата r", g"И б"до нивниот збир r"+g"+b".

Релативните вредности на координатите на бојата се нарекуваат координати на хроматичностаи се назначени r, g, b:

Значи, квалитативната карактеристика на бојата (хроматичноста) се одредува со три координати на хроматичноста r, g, b,вкупно еднаква на една.

Врз основа на ова, секоја боја може да се прикаже графички.

Како што е познато, алгебарскиот збир, т.е., земајќи го предвид знакот (слика 56) на перпендикуларите паднат од која било точка лоцирана внатре или надвор од рамностран триаголник до неговите страни, е еднаква на неговата висина.

Да ја земеме висината на рамностран триаголник еднаква на еден. Тогаш збирот на перпендикуларите повлечени од која било точка внатре или надвор од неа до нејзините страни ќе биде еднаков на еден. Со оглед на тоа што збирот на координатите на хроматичноста е исто така еднаков на еден, секоја од перпендикуларите испуштена од точка внатре (надвор) на рамностран триаголник на неговите страни може да претставува една од координатите на хроматичноста (види Сл. 53).

Слика 56 – Графички приказ на боја со помош на триаголен модел

Слика на боја со користење на триаголник во боја, на чии темиња се наоѓаат основните бои Р, Г, Б

Врз основа на ова, секоја боја може да биде претставена со точка во (или надвор) рамностран триаголник со висина еднаква на една.

На темињата на овој триаголник во боја се основните бои. Р, Г, Б.

Сите бои што може да се добијат со директно мешање на трите основни бои Р, Г, Бво согласност со равенката (1) се поставени во внатрешноста на триаголникот на бојата), (Сл. А). Перпендикуларите паднаа од точка В, кој е прикажан внатре во триаголникот, неговите страни се еднакви на соодветните координати на хроматичноста и вкупно - единство.

Нормално падна на страната спротивна на темето на триаголникот каде што се наоѓа бојата Р, ја дава координатата на хроматичноста р. Останатите перпендикулари паднаа на страните на триаголникот лоцирани спроти темињата што ги содржат боите ГИ ВО, дајте ги координатите на хроматичноста еИ б. Во овој случај, сите три координати на хроматичноста r, gИ б-ПОЗИТИВНИ .

Оние бои кои не можат да се добијат со директно мешање на бои Р, ГИ Б,се наоѓаат надвор од триаголникот во боја (види слика 3, б). Во овој случај, перпендикуларите паднаа од точката на бојата Вна страните на триаголникот се исто така еднакви на соодветните координати на хроматичноста и вкупно - единство.

Меѓутоа, за разлика од опцијата а), во опцијата б) една од координатите на хроматичноста (- р) за негативноста. Овој случај одговара на равенката (3).

Во првиот меѓународен колориметриски систем со три бои за одредување на RGB бои, изграден врз принципите наведени погоре, следните вредности на монохроматско зрачење беа земени како основни бои:

- Р(црвено) - 700 nm,

- Г(зелено) - 546,1 nm,

- Б(сина) - 435,8 nm.

Црвената боја е добиена со помош на блескаво светилка и црвен филтер, зелените и сините бои се добиени со изолирање на зрачење со бранови должини од 546,1 и 435,8 nm од спектарот на зрачење на жива светилка.

Колориметриски систем со три боибеше именуван систем за одредување боја, кој се заснова на способноста да се репродуцира дадена боја од адитивмешање на три основни бои Р, Г, И Б.

Лесни флуксови на единечни основни бои Р, Г, И Бизбрано така што кога се меша во центарот на рамностран триаголник во боја, се добива белата боја.

На страните на триаголникот во боја се боите што произлегуваат од мешањето на боите. Р, Г, И Б, кој се наоѓа на темињата на триаголникот. На симетралите на триаголникот се боите добиени со мешање на секоја од основните бои со белата боја лоцирана во центарот. За да ја нацртате позицијата на сите други спектрални бои на триаголникот на бојата, треба да ја знаете вредноста на хроматичноста (координати на хроматичноста r, g,И б) за сите спектрални бои. Овие вредности некогаш биле добиени како резултат на лабораториски студии, кои се состоеле од изедначување на бојата на две споредбени полиња со осветлување на едно од нив последователно со спектрално монохроматско зрачење на целиот видлив регион на спектарот во интервал од 5 nm, и вториот со комбинации на основни бои Р, Г, И Б.

На сл. Слика 57 покажува триаголник во боја со линија на спектрални бои според овие студии. Броевите долж линијата на спектралните бои ги означуваат брановите должини (во nm) на соодветните спектрални бои.

Слика 57 – триаголник во боја со линија на спектрални бои

Сите спектрални бои освен примарните Р, Г, И Б, се наоѓаат овде надвор од триаголникот на бојата, и затоа за секој од нив една од координатите на бојата е негативна.

Овој графикон се нарекува графика во боја. На линијата што ја поврзува црвената со бранова должина од 700 nm и виолетовата со бранова должина од 400 nm се неспектралните, чисто виолетови бои.

Така, хроматичноста на сите бои се наоѓа на графикот на бои во областа ограничена со кривата на спектралните бои (во облик на издолжен јазик) и правата линија на виолетовите бои. Познавање на координатите на хроматичноста r", g"И б"која било боја (емитирана или рефлектирана), може да се пресметаат координатите на бојата [види. формула (4)] и примени ја бојата C1 на графиконот во боја.

На права линија што поврзува бело Е(во геометрискиот центар на триаголникот BGR) со боја C1 и проширена до линијата на спектрални бои, ќе се лоцираат боите добиени со мешање во различни пропорции на спектралната боја (со тон на боја λ1) и белата боја Е.Една од овие бои е бојата Ts1. Сите бои лоцирани на права линија λ1 Е, имаат ист тон на боја λ1, но се разликуваат едни од други по чистота (заситеност) на бојата, т.е. во степенот на разредување со бело.

На линијата на спектрални бои, заситеноста на бојата е 100%.

За бојата C1, чистотата на бојата е поголема од 0 и помала од 100%. Секоја боја што е помалку од 100% чиста (т.е. не спектрална) може да се создаде со мешање на кој било број на парови на бои. Боите лоцирани на спектралната крива на бои се 100% заситени бои од спектарот (црвена, портокалова, жолта, зелена, цијан, индиго, виолетова) и мешавини од соседните бои една со друга. Виолетовите бои се исто така дефинирани како 100% заситени.

Сите предности на разгледуваниот систем на бои (во форма на графикон во боја), неговата јасност, пристапност не ја исклучуваат, сепак, нејзиниот главен недостаток - присуството во него негативни координати на хроматичност, што значително ги комплицира пресметките на бојата. Геометриски, ова се должи на фактот дека триаголникот во боја, изграден врз основа на бои Р, ГИ Б, неизбежно завршува внатре во линијата на спектрални и магента бои.

Не е возможно да се конструира систем на бои во кој нема да има негативни координати на хроматичноста со користење на какви било монохроматски зрачења како основни бои.

Недостатоците на таквиот систем за одредување бои долго време ги принудија научниците од областа на колориметријата да работат на создавање понапреден систем, ослободен од негативни координати на хроматичност.

И во 1931 г . Меѓународната комисија за осветлување (CIE) усвои и одобри нов колориметриски систем за одредување боја - XYZ. Овој систем, како и претходниот, е изграден врз основа на три основни бои, конвенционално наречени X, YИ За кои се изолирани во овој систем. Целата област на постојните бои е затворена овде во внатрешноста на правоаголен триаголник, на чии темиња се наоѓаат основните бои X, YИ З. Графикот на бои во овој систем е поставен на таков начин што сите координати на хроматичноста за постоечките бои се позитивни. Изразување на основните бои X, YИ Зпреку боите Р, ГИ Бизвршени преку низа математички трансформации . На единиците X, Y и Z овде не треба да им се дава друго значење освен пресметаните. Изрази за X, YИ Зсе добиваат со трансформација на равенките во колориметрискиот систем RGB. Равенката за боја го опишува процесот на мешање бои. Секоја постоечка боја C се изразува во системот XYZна следниот начин:

Слика 58 - Распоред на основните бои X, YИ Зна системската шема на бои RGB

Овде, како и во системот RGB, x", y", z"се координати на боја.

Координати на хроматичноста X, YИ Зизразени преку координати на боја:

Врз основа на координатни вредности на хроматичноста r, gИ бКоординатите на бојата беа пресметани во колориметрискиот систем XYZ за сите спектрални бои.

Независен, како што следува од еднаквоста X+ Y+ З= 1, се само две од трите координати на хроматичноста.

Табела со бои во системот XYZсе добива со исцртување на една од координатите на хроматичноста долж оската на ординатите и по должината на оската на апсцисата - уште еден за сите спектрални и најчисти виолетови бои .

Во колориметрискиот систем XYZОпшто прифатен графикон во боја е ординатна оска на која се нацртани координатите на хроматичноста. Y(вертикална оска), а х-оската е координатите на хроматичноста X(хоризонтална оска).

Затоа што X+ Y+ З= 1, тогаш, знаејќи ги координатите на хроматичноста XИ Y, можете да ја добиете вредноста на третата координата на хроматичноста Зсо одземање на координатната вредност од збирната единица XИ Y. Затоа, во овој график можете да користите само две координати X и Y, што ги поедноставува пресметките и дијаграмот на самиот график.

Така, стандардниот распоред на ICE XYZе правоаголна координатна мрежа со оски XИ Yправоаголен триаголник (кој самиот најчесто не е прикажан на графиконот). Правоаголната решетка го претставува полето на тој правоаголник. Решетката долж оските на ординатите и апсцисата низ една поделба (може да биде помала или повеќе) има ознаки за поделбите на оските YИ Xкако десетини од единицата.

Во долниот лев агол каде што се сечат оските (се спојуваат) YИ X, - нулта вредност на референтните скали, потоа долж оската на ординатите Yима поделби (преку 1 квадрат) од 0,1 до 0,8, а по оската на апсцисата X- поделби од 0,1 до 0,7.

Нам познатото кривиналинија на спектрални бои (налик на јазик), затворена во основата (под агол на оската X) права линија на виолетови цветови. По должината на периметарот на контурата на графиконот во боја се вредностите на тонови на бои (во nm) во следната низа: виолетова - во долниот лев агол, над него - сина, цијан, зелена (зад врвот на графиконот на десната страна), жолто-зелена, жолта , портокалова, црвена.

И во правиот долен дел - конвенционалните вредности на брановите должини на голем број виолетови бои (со знакот " : 500" –560" ) од црвена до виолетова. На врвот на графиконот, каде што се случува преминот од сино во зелено и од зелено во жолто-зелено, тој се протега (интервалите помеѓу вредностите на тонови на бои се поголеми). Во неговите леви и десни делови, поблиску до основата, графикот е компресиран (вредностите на тонови на бои се многу блиску една до друга).

Во средината на полето за графикон има бела точка Е. На прави линии што ја поврзуваат белата боја (Е) со спектрални бои (на крива линија) и со виолетови бои (на права линија), има дезаситени бои добиени од мешање на спектрални или виолетови бои со бело.

Графикот CIE (како тркалата во боја) не дава слика за мешањето на спектралните и виолетовите бои со црна и сива боја со различна светлина. Ова е вродено во дводимензионалните модели на бои. Ова е нивниот недостаток. Само тридимензионалните модели даваат целосна слика за мешањето на сите бои (хроматски со ахроматски) (види тема 5).

Слика 59 - ЦИЕ шема на бои. За да се одреди доминантната должина

означени се бранови должини (nm) на спектрални бои или дополнителни бранови должини на магента бои по линијата на спектрална хроматичност.

монохроматска боја.

Точката на хроматичност за стандардното зрачење ( А, ВО, СО, Д 65 MKO) или за светлина со еднаква енергија ( Е). Точка на графиконот СО- боја на зрачење C MKO (дневна светлина); точка Р- боја на кадмиум црвен пигмент (бранова должина 605 nm). Чистота на бојата - количник на поделба на сегмент СРза целата должина на линијата (до точка 605)

На сл. Стр.1.14 ја прикажува табелата ICE за 1931 година. Точка СО(во неговото поле) ја означува бојата на зрачењето и имплицира спектрален состав на дневната расеана сончева светлина. Новите стандарди за зрачење развиени подоцна од ICE воведени, покрај СО- дневна светлина, дополнителни ознаки:

- АМКО - светлина од блескаво светилка со влакно од волфрам, моќност 500 W;

- ВОМКО - дневна светлина - директна сончева светлина (неговиот спектрален состав).

Понатамошните доработки доведоа до појава на ознаката ДМКО се различните фази на дневна светлина: Д 55, Д 65 (спектрален состав на типична дневна светлина во опсег од 300–830 nm), Д 75. На координативната мрежа на графиконот CIE, симболите можат да се наоѓаат на различни места, на соодветно растојание од точката Е- светлина со еднаква енергија (мешање на сите спектрални бои - бела).

Така, во современите CIE графикони, кои се визуелна и погодна графичка алатка за истражување во областа на колориметријата и одредување (пресметување) на бои , Како референтна точка, точките на хроматичноста се користат за различни фази на дневна светлина (дифузна), директна сончева светлина и вештачка светлина (500 W блескаво светилки), означени, како што е наведено погоре, со буквите - А, Б, Ц, Д 55, Д 65, Д 75.

Ова ви овозможува да пресметате промени во одредена боја (и чисто заситена и мешана, изветвена) во зависност од различното природно или вештачко осветлување.

Предавање 5. Системи во боја во компјутерската графика

RGB модел на боја

· Модел на боја CMYK

· Модел на боја HSB

· HSL модел на боја

Модел на боја CIE Lab

· Индексирани бои

· Конвертирајте модели на бои

5.1 Концепт на модел на боја

Светот околу една личност се перцепира главно во боја. Бојата има не само информативна, туку и емоционална компонента. Човечкото око е многу нежен инструмент, но, за жал, перцепцијата на бојата е субјективна. Многу е тешко да му го пренесете на друго лице вашето чувство за боја.

Во исто време, многу индустрии, вклучително и печатење и компјутерска технологија, бараат пообјективни методи за опишување и обработка на бојата.

Различни модели на бои се измислени за да се опише бојата. Најкористените се поделени во три големи класи: зависни од уредот (ја опишуваат бојата во однос на специфичен уред за репродукција на бои, на пример, монитор - RGB, CMYK), независни од уредот (за недвосмислен опис на информации за бојата - XYZ , Лабораторија) и психолошки (врз основа на карактеристиките на човековата перцепција - HSB, HSV, HSL) (сл. 60).

Слика 60 - Хиерархија на модели на бои

Во графичките уредувачи, може да се користат неколку модели на бои за доделување параметри на боја на објекти, во зависност од задачата. Овие модели се разликуваат во принципите на опишување на единствен простор во боја што постои во објективниот свет.

5.2 RGB модел на боја.

Многу бои се видливи бидејќи предметите што ги емитуваат светат.

Овие бои вклучуваат, на пример, бела светлина , бои на ТВ екрани, монитори, кино екрани, слајд проектори и така натаму. Има огромен број бои, но само три од нив се идентификувани, кои се сметаат за основни (примарни): црвена, зелена, сина.

Кога се мешаат две основни бои, добиената боја станува посветла: мешањето на црвено и зелено произведува жолто, мешање на зелено и сино произведува цијан, а сино и црвено произведуваат виолетова. Кога ќе се измешаат сите три бои, резултатот е бел. Овие бои се нарекуваат адитив.

Слика 61 – RGB модел на боја

Моделот базиран на овие бои се нарекува модел на боја RGB- според првите букви од англиските зборови Ред (Црвено), Грин (зелена), Блуј (сина) (Слика 61).

Слика 62 - Мешање на боја на адитиви

Овој модел е претставен како тродимензионален координатен систем. Секоја координата го одразува придонесот на соодветната компонента за одредена боја во опсег од нула до максималната вредност. Резултатот е еден вид коцка, во која сите бои „се“, формирајќи простор за боја (сл. 63).

Слика 63 - RGB модел

Важно е да се забележат посебните точки и линии на овој модел.

· Потекло на координатите: во оваа точка сите компоненти се еднакви на нула, нема зрачење, а тоа е еквивалентно на темнината, односно е црна точка.

· Точка, најблискуза гледачот: во овој момент сите компоненти ја имаат својата максимална вредност, што дава бела боја.

· На линијата што ги поврзува овие точки (по должината на дијагоналата на коцката), има сиви нијанси: од црно до бело. Тоа е затоа што сите три компоненти се исти и се движат од нула до максималната вредност. Овој опсег инаку се нарекува сива скала. Во компјутерската технологија сега најчесто се користат 256 градации (нијанси) на сиво. Иако некои скенери имаат можност да кодираат до 1024 нијанси на сиво и повисоки.

· Три темиња на коцката даваат чисти оригинални бои, другите три одразуваат двојни мешавини на оригиналните бои.

Несомнените предности на овој режим се тоа што ви овозможува да работите со сите 16 милиони бои, но недостатокот е што кога се печати сликата, некои од овие бои се губат, главно најсветлите и најзаситените, а има и проблем со сините бои.

Овој модел, се разбира, не е целосно познат на уметникот или дизајнерот, но мора да биде прифатен и разбран поради фактот што со овој модел работат скенер и екран на мониторот - двете најважни врски во обработката на информациите за бојата.

Модел во боја RGBпрвично беше развиен за да ја опише бојата на мониторот во боја, но бидејќи мониторите се разликуваат од модел до модел и производител, предложени се неколку алтернативни модели на бои кои одговараат на „просечно“монитор. Тие вклучуваат, на пример, sRGBИ AdobeRGB. Модел во боја RGBможе да користи различни нијанси на основни бои, различни температури на бојата (задача "бела точка"), и различни вредности за корекција на гама.

Презентација на основни боиRGBспоред препораките ITU, во вселенатаXYZ: Бела температура: 6500 келвини(дневна светлина):

Црвено: x = 0,64 y = 0,33
Зелено: x = 0,29 y = 0,60
Сина: x = 0,15 y = 0,06

Матрици за конвертирање на бои помеѓу системи RGBИ XYZ(вредност Yчесто е во корелација со осветленоста при конвертирање на слика во црно-бела):

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

5.3 Нумеричко претставување
За повеќето апликации, координирајте ги вредностите r, g И б може да се смета дека припаѓа на сегментот што го претставува просторот RGBкако коцка 1×1×1.

Слика 64 – модел на боја во форма на коцка на чии темиња се наоѓаат основните бои

Во компјутерите, секоја координата традиционално е претставена со еденоктет , чии вредности се означени со цели броеви за погодност од 0 до 255 вклучително. Ве молиме имајте предвид дека најчесто се користи гама-компензиран простор за бои. sRGB, обично со индикатор од 1,8 ( Мек) или 2.2 ( PC).

Слика 65 – нумерички приказ на моделот на боја

ВО HTMLкористени #RrGgBb запис , исто така наречени хексадецимален : секоја координата е напишана како две хексадецимални цифри, без празни места (види HTML бои).

На пример, #RrGgBb записбело - #ФФФФФФ.
COLORREF - стандарден тип за претставување на бои во Win32. Се користи за одредување на бојата во RGBформа. Големина - 4 бајти. При одредување на било кој RGBбои, тип променлива вредност COLORREFможе да се претстави во хексадецимален Значи:
0x00bbggrrrr, gg, bb - вредноста на интензитетот на црвените, зелените и сините компоненти на бојата, соодветно.

Нивната максимална вредност е 0xFF .

Дефинирајте типска променлива COLORREFможе да се направи на следниов начин:

COLORREF C = (r,g,b) ;

б, г И р - интензитет (во опсег од 0 до 255) на сините, зелените и црвените компоненти на откриената боја, соодветно В . Тоа е светло синабојата може да се дефинира како ( 0,0,255 ), црвенокако ( 255,0,0 ), светло виолетова- (255,0,255 ), црна - (0,0,0 ), А бело - (255,255,255 ).

Бидејќи моделот користи три независни вредности, тој може да се претстави како тридимензионален координатен систем.

Секоја координата го одразува придонесот на една од компонентите во добиената боја во опсег од нула до максималната вредност (неговата нумеричка вредност не е важна во моментот, обично ова е бројот 255, т.е., сивото ниво во секој од каналите за боја е нацртано на секоја од оските).

Резултатот е одреден коцка, во која "се"се формираат сите бои модел простор за бојаRGB . Секоја боја што може да се изрази дигитално спаѓа во овој простор.

Слика 66 – тродимензионален модел на боја

Волуменот на таквата коцка (број на дигитални бои)лесно се пресметува: бидејќи на секоја оска можете да нацртате 256 вредности, тогаш 256 коцки (или 2 до дваесет и четвртата сила) дава број 16 777 216 .

Ова значи дека во модел на бојаRGBможе да се опишат повеќе од 16 милиони бои, но користејќи го моделот на боја RGBне гарантира дека таков број на бои може да се обезбеди на екранот или на отпечатоците. Во одредена смисла, оваа бројка е попрво граница (потенцијал) можност.
Важно е да се забележат посебните точки и линии на овој модел:
Потекло:во овој момент сите компоненти се еднакви нула, нема зрачење, што е еквивалентно на темнина, т.е црна точка.