Цвет, цветовые модели и пространства в компьютерной графике

Дипломная работа - Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



L, получаем цвета, являющиеся градациями серого.

Это цветовое пространство было разработано для количественного измерения различия двух цветов. CIE были проведены исследования с участием большого числа людей, результатом чего явилось создание пространства Luv. Измерения проводились в "хороших" условиях (достаточное освещение и неяркий монотонный фон); перед испытуемым находились два листа бумаги, окрашенных соответственно двумя цветами, и он должен был дать ответ, насколько, по его мнению, различаются эти цвета. В случае реальных изображений мы должны находить различия между цветами на более сложном фоне, при этом не всегда при хорошем освещении (например, слишком ярком). Но освещение зависит и от помещения, и от времени суток, и от того, под каким углом находится поверхность к источнику света.

Переход из RGB в Luv осуществляется следующим образом. Сначала нормируем R, G, B:

 

 

Далее совершаем преобразование пространства RGB в XYZ:

 

 

Цветовое пространство CIE Luv - непрерывное однородное преобразование пространства CIE XYZ, описываемое следующими формулами:

 

 

Для определения параметров , и , вводится понятие белой точки (white point). Белая точка - это пара параметров цветности (x, y), определяющая эталон белого цвета для различных источников света. CIE составила таблицу белых точек для источников света разной яркости. При этом значение компоненты Y белой точки в XYZ нормализовано до 100 (в приведенных выше формулах как раз соответствует нормализованной Y компоненте). Параметры и вычисляются по тем же формулам, что и , в которых используются значения x и y для белой точки.

Как уже упоминалось выше, компонента L соответствует яркости цвета, а из формул видно, что L пропорциональна кубическому корню из компоненты Y пространства XYZ. Однако существует мнение, что человеческому восприятию больше соответствует корень второй степени из освещенности. Так, например, в цветовом пространстве Lab параметр L вычисляется с использованием квадратного корня.

Немного о свойствах величин L, u, v:

L меняется от 0 до 100;

u, v лежат в пределах -200, 200;

u отвечает за переход от зеленого к красному (при увеличении u);

v отвечает за переход от синего к фиолетовому (при увеличении v);

если u и v равны 0, меняя L, получаем изображение, содержащее градации серого (grayscale).

Наконец, самое важное, к чему мы стремились, переходя в это пространство. Нам заданы два цвета - и . Как определить расстояние между цветами, то есть насколько человек заметил бы различие между ними? Оказывается, оно задается евклидовой нормой

 

 

При расстоянии между двумя цветами большинство людей уже замечают различие, при оно заметно всем. В этом и состоит главное достоинство этого пространства. Оно учитывает восприятие цветов человеком, и различие между цветами определяется очень простой формулой. Необходимо заметить, что эта формула применима в определенных условиях: освещение, фон не должны мешать и отвлекать.

Одновременно с разработкой CIE Luv было также разработано перцептивно равномерное цветовое пространство CIE Lab. Из этих двух моделей более широко применяется модель CIE Lab. Структура цветового пространства Lab основана на той теории, что цвет не может быть одновременно зеленым и красным или желтым и синим (рис. 3.8.1). Следовательно, для описания атрибутов "красный/зеленый" и "желтый/синий" можно воспользоваться одними и теми же значениями. Формулы перехода от пространства XYZ к пространству Lab осуществляется следующим образом:

 

 

Рис. 3.8.1. Представление цвета в пространстве CIE Lab

 

Рис. 3.8.2. Видимое стандартным наблюдателем пространство Lab

Авторы программ и интерпретаторы программ, рассказывая о цветовой модели Lab любят повторять, что она является аппаратно-независимой, Любая модель зависит от того, на каком аппарате она воспроизводится. Даже на принтерах одной и той же модели (номера серии, даты и часа выпуска) изображение с одного и того же файла может воспроизвестись с таким большим разбросом параметров, что это явно сказывается на цветовом решении. Поэтому расхождения столь велики, поэтому в цветной (особенно полноцветной) печати применяются различные способы калибровки, докалибровки, подгонки, проб и так далее.

Моделью, как бы исключающей эти неудобства, является модель Lab. Она вбирает в себя модели RGB и CMYK, то есть соответственно равновнимательно относится и к параметрам источника, и к параметрам приемника.

 

3.9 Цветовая модель YUV

 

Существует несколько тесно связанных цветовых моделей, которые объединяет то, что в них используется явное разделение информации о яркости и цвете. Компонента Y соответствует одноименной компоненте в модели CIE XYZ и отвечает за яркость. Такие модели находят широкое применение в телевизионных стандартах, так как исторически необходима была совместимость с черно-белыми телевизорами, которые принимали только сигнал, соответствующий Y. Также они применяются в некоторых алгоритмах обработки и сжатия изображений и видео.

Расcмотрим цветовую модель YUV. U и V отвечают за цветовую информацию и определяются через преобразование из RGB:

Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B;= 0,492(B - Y)

= -0,147R - 0,289G + 0,436B;

V = 0,877(R - Y)

= 0,615R - 0,515G + 0,100B;

Модель YUV применяется в телевизионной системе PAL.

 

Рис. 3.9. RGB-куб в пространстве YUV, диаграмма UV при Y = 0,5.

 

Цветовые модели YCbCr и YPbPr являются вариациями YUV с другими ве

s