Színes modell

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. augusztus 7-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

Színmodell - matematikai modell a színek számsorok formájában történő megjelenítésére (általában három, ritkábban négy értékből), amelyeket színkomponenseknek vagy színkoordinátáknak neveznek . A modell által megadott összes lehetséges színérték meghatároz egy színteret .

A színmodell megadja az egyén által észlelt színek és a kimeneti eszközökön (talán adott körülmények között) képződött színek közötti megfelelést.

CIE XYZ színtér

Az ember egy trikromát – a szem retinájában háromféle receptor (kúp) található , amelyek felelősek a színlátásért . Feltételezhetjük, hogy minden kúptípus saját választ ad a látható spektrum egy bizonyos hullámhosszára .

Egy fontos tulajdonság (minden fizikailag megvalósítható szín esetében) a válaszfüggvények és a kapott színkoordináták nem negativitása az összes színre. Az emberi szem kúpválaszain alapuló rendszer az LMS színmodell .

Történelmileg egy másik színteret használnak a színek mérésére - XYZ - egy referencia színmodellt, amelyet a Nemzetközi Világítási Bizottság ( Francia Commission internationale de l'éclairage, CIE ) határozott meg szigorú matematikai értelemben 1931-ben. A CIE XYZ modell szinte az összes többi műszaki területen használt színmodell mestermodellje.

David Wright [2] és John Guild [3] által az 1920-as évek végén és az 1930-as évek elején végzett kísérletek szolgáltatták az alapot a színillesztési funkciók meghatározásához . A színillesztési funkciókat eredetileg 2 fokos látómezőre határozták meg (megfelelő kolorimétert használtak ). 1964-ben a CIE bizottság további adatokat közölt a 10 fokos látómezőre vonatkozóan. Tehát, hasonlóan az LMS koordinátákhoz, az XYZ szín a következőképpen van beállítva:

X=\int _{380}^{780}I(\lambda )\,{\overline {x))(\lambda )\,d\lambda

Y=\int _{380}^{780}I(\lambda )\,{\overline {y))(\lambda )\,d\lambda

Z=\int _{380}^{780}I(\lambda )\,{\overline {z))(\lambda )\,d\lambda

ahol valamely fotometriai energiamennyiség spektrális sűrűsége, például sugárzási fluxus, energiafényesség stb. abszolút vagy relatív értékben.

I(\lambda)

A modellnél a feltételeket úgy vettük, hogy az Y komponens megfeleljen a jel vizuális fényerejének ( - ez a monokromatikus sugárzás relatív spektrális fényhatékonysága nappali látásnál, amit minden fényfotometriai mennyiségben alkalmaznak), a Z koordináta megfelelt az S válasznak („rövid”, rövid hullámhosszú, „kék”) kúpoknak, és az X koordináta mindig nem negatív volt. A válaszgörbék normalizálva vannak, hogy a három görbe alatti terület azonos legyen. Ez azért történik, hogy az egységes spektrum, amelynek színe a megfigyelés kolorimetriás körülményei között fehérnek tekinthető, ugyanazokkal az XYZ komponensekkel rendelkezzen, és a jövőben a színek elemzésekor könnyebb lenne meghatározni. a színtónust egyszerűen az egyenlő XYZ értékek kivonásával a színből. A válaszfüggvények és az XYZ koordináták szintén nem negatívak minden fizikailag megvalósítható színre. Nyilvánvaló, hogy nem minden XYZ kombinációhoz létezik egy monokromatikus spektrumvonal (amely a szivárvány színének felel meg), amely megfelelne ezeknek a koordinátáknak. A jobb oldali grafikonon X egy piros görbe, Y zöld és Z kék. ${\overline {y}}(\lambda )$

Az XYZ színtér nem határozza meg azonnal a kúpok reakcióit az emberi retinán, mivel egy nagyon erősen átalakult színmodell a színértékek elérése érdekében, és ennek megfelelően az egyik spektrum megkülönböztetésének képessége a fotometriai fényerőtől kezdve. a sugárzás (Y). Maga az Y fényerő nem értelmezhető a "zöld" kúpok válaszaként, ezt a nappali látási funkciót, amely három ingerből áll, minden valódi receptorválasz állítja be. Kezdetben a CIE 1931 XYZ modellt a CIE 1931 RGB modell átalakításával kapták, amely viszont a különböző spektrális összetételű sugárzások keverésére és vizuális összehasonlítására irányuló közvetlen kísérlet eredménye. Bármely színmodell konvertálható XYZ modellre, mivel ez a modell meghatározza a színek keverésére vonatkozó összes szabályt, és beállítja az azonos színű sugárzás spektrális összetételére vonatkozó korlátozásokat.

Kromatikus koordináták (x;y) és színtér xyY

Ha formálisan megszerkesztjük az XYZ tér egy szakaszát a sík mentén , akkor a megmaradt két lineárisan független koordinátát a formába írhatjuk $X+Y+Z=állandó$

x=X/(X+Y+Z)

y=Y/(X+Y+Z)

. hasonló, de nem kötelező:

z=Z/(X+Y+Z)

Az ilyen szakaszt kromatikus diagramnak (kromatikus diagramnak) nevezik.

Az XYZ térben az (X,0,0) pont, ahogyan képletekkel könnyen kiszámítható, a kromatikus diagramon az xy=(1,0) pontnak felel meg. Hasonlóképpen, az XYZ=(0,Y,0) pont megfelel az xy=(0,1) pontnak, és végül az XYZ=(0,0,Z) pont az xy=(0,0) pontnak. Látható, hogy a sugárzás bármely spektrális összetételével nyert valódi színek, beleértve a monokromatikusakat is (spektrális színek), nem érik el az ilyen "tiszta" értékeket. Ez a minta a színkeverési szabályból következik, és annak a megnyilvánulása, hogy lehetetlen választ kapni egyes kúpoktól mások válasza nélkül (bár nagyon kicsi), valamint abból is, hogy az Y fényerőnek nem lehet nulla. vagy kis érték bármely kúp bizonyos válaszához.

Az xyY színteret úgy állíthatjuk be, hogy a krominancia értékét (x, y) értékre állítjuk az Y fényerő adott értékéhez.

Ebben az esetben a negativitás feltétele továbbra is teljesül az x és y koordinátákra.

Ne keverje össze az Y világosságot az XYZ és xyY modellekben az Y világossággal a YUV vagy YCbCr modellekben .

Fizikai színek

Ha az xy kromatikus diagramon a spektrum összes lehetséges monokromatikus színe be van jelölve, akkor ezek nyitott kontúrt, úgynevezett spektrális lokuszt alkotnak. Ennek a kontúrnak a "nyelv" tövénél történő lezárását lila vonalnak nevezik. Minden szín, amely egy adott fényerejű spektrumvonalak összegeként realizálható, ezen a kontúron belül helyezkedik el. Vagyis a kontúron kívül vannak XYZ színpontok, amelyek bár minden komponens pozitív értékkel rendelkeznek, ennek ellenére a megfelelő válasz a kúpokból nem érhető el egy adott fényerőn (konstans ). $Y=áll$

Ugyanakkor az ilyen színek (valamint általában a negatív koordinátákkal rendelkező színek) felhasználhatók a számításokban. Például a Prophoto RGB tér alapszíneiként fizikailag nem megvalósítható színeket választottak .

CIE-eredetű XYZ színterek

A színes modelleket céljuk szerint osztályozhatjuk:

Az L*a*b* egy egyenlő kontrasztú színtér, amelyben a színek közötti távolság megfelel annak, hogy mennyire eltérőek.
Additív modellek – ahol a színt a feketéhez való hozzáadással kapják ( RGB osztály ).
Kivonó modellek - szín megszerzése a festék "levonásával" egy fehér lapról ( CMY , CMYK ).
Modellek színinformációk kódolására kép- és videótömörítésben.
A képfeldolgozáshoz hasznos matematikai modellek, például a HSV .
Modellek, ahol a színegyeztetés egy táblázatban van megadva ( Pantone Color Model )

Minden modell XYZ-re redukálódik megfelelő matematikai transzformációkkal. Példák jöhetnek szóba:

Az sRGB (IEC 61966-2.1) [4] színmodellt , az RGB -modell egy változatát széles körben használják a számítógépiparban, és gyakran ez az alapértelmezett színmodell.
A televízióban a PAL a YUV színmodellt , a SÉCAM az YDbDr modellt , az NTSC pedig a YIQ színmodellt használja . (Emlékeztetni kell arra, hogy ezekben a modellekben Y teljesen más módon kerül kiszámításra, mint az XYZ modellben).

A kimeneti eszköz modellek színskálája

Az Yxy diagram a különböző színvisszaadó eszközök – kijelzők és nyomtatók – színskála jellemzőit (magyar színskála ) illusztrálja a megfelelő színmodelleken keresztül.

Mint már említettük, az XYZ számok bármelyik hármasa társítható az RGB vagy CMYK tér meghatározott koordinátáihoz. Tehát a szín megfelel a színcsatornák fényerejének vagy a színek sűrűségének. A színek fizikai megvalósíthatósága az eszközön a koordináták negativitásának feltételét szabja meg. Így csak az Yxy bizonyos részhalmaza valósítható meg fizikailag az eszközön. Ezt a területet az eszköz színterének nevezzük.

Egy adott színskála általában sokszög alakú, amelynek sarkait az elsődleges vagy elsődleges színek pontjai alkotják. A belső terület leírja az összes színt, amelyet az adott készülék képes reprodukálni.

A jobb oldali ábra a különböző megjelenítési segédanyagok színskáláit mutatja:

a fehér körvonal a fényképészeti emulziók skáláját tükrözi különböző célokra;
piros pontozott körvonal - sRGB tér, amely hozzávetőlegesen megfelel a leggyakoribb monitorok skálájának, amelyek valójában a grafika internetes megjelenítésének szabványai;
fekete, tömör körvonal – Adobe RGB tér, beleértve a nyomtatógépeken reprodukált színeket, de elsődleges színeket használnak;
a kék szilárd körvonal a kiváló minőségű ofszetnyomtatásnak felel meg;
a kék pontozott körvonal egy tipikus fogyasztói nyomtató lefedettségét tükrözi.

Lásd még

Jegyzetek

↑ CIE – NEMZETKÖZI VILÁGÍTÁSI BIZOTTSÁG (lefelé irányuló kapcsolat) . Letöltve: 2008. június 3. Az eredetiből archiválva : 2005. június 3. (határozatlan)
↑ William David Wright. A spektrális színek trikromatikus együtthatóinak újbóli meghatározása (angol) // Transactions of the Optical Society. - 1928. - 1. évf. 30 . - 141-164 . o . - doi : 10.1088/1475-4878/30/4/301 .
↑ János céh. A spektrum kolorimetriai tulajdonságai (angol) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London . - 1931. - 1. évf. A230 . - P. 149-187 .
↑ Szabványos alapértelmezett színtér az internethez – sRGB . Hozzáférés dátuma: 2010. január 13. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 23. (határozatlan)

Linkek

Alexey Shadrin, Andrey Frenkel. Színkezelő rendszer (CMS) a színkoordináta-rendszerek logikájában. I. rész , 2. rész , 3. rész
Minden a színről
Színvisszaadás
A színelmélet alapjai
Nyílt forráskódú LCh, Lab, RGB, hex, XYZ, xyY, CMYK, Pantone színátalakító . CIELab.XYZ . (határozatlan)

Színes modellek
	RGB ( sRGB Profotó ) CMYK XYZ LMS HKS HSV (HSB) HSL AHSL RYB LABOR NCS RAL YUV YCbCr YPbPr YDbDr YIQ PMS (Pantone) Munsella