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.
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:
ahol valamely fotometriai energiamennyiség spektrális sűrűsége, például sugárzási fluxus, energiafényesség stb. abszolút vagy relatív értékben.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.
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.
Ha formálisan megszerkesztjük az XYZ tér egy szakaszát a sík mentén , akkor a megmaradt két lineárisan független koordinátát a formába írhatjuk
. hasonló, de nem kötelező: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 .
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 ).
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 .
A színes modelleket céljuk szerint osztályozhatjuk:
Minden modell XYZ-re redukálódik megfelelő matematikai transzformációkkal. Példák jöhetnek szóba:
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:
Színes modellek | ||
---|---|---|