Представлення кольору в комп’ютері

Поняття світла та кольору в комп’ютерній графіці є основним. Світло можна розглядати двояко: або як потік часток різної енергії, або як потік електромагнітних хвиль.

Поняття кольору тісно пов’язане з тим, як людина сприймає світло. Можна сказати, що відчуття світла формується людським мозком в результаті аналізу світлового потоку, який падає на сітчатку ока.

Джерело або об’єкт є ахроматичним, якщо світло, яке спостерігається містить всі видимі довжини хвиль в приблизно рівних долях. Ахроматичними кольорами є білий, чорний, градації сірого кольору. Наприклад, білими виглядають об’єкти, що ахроматично відбивають більше 80 % світла білого джерела, а чорними – менш 3 %.

Якщо світло, яке сприймається містить довжини хвиль в нерівних кількостях, то воно називається хроматичним.

Вважається, що в оці людини існує три групи рецепторів (колбочок) кольору, кожен з яких є чутливим до певної довжини світлової хвилі. Кожна група формує один з трьох основних кольорів: червоний, зелений, синій.

Рис. 4. Криві реакції ока

Якщо довжини хвиль світлового потоку сконцентровані у верхньої межі видимого спектра (біля 700 Нм), то світло сприймається як червоне. Якщо довжини хвиль сконцентровані у нижній межі видимого спектра (біля 400 Нм), то світло сприймається як синє. Якщо довжини хвиль сконцентровані в середині видимого спектра (біля 550 Нм), то світло сприймається як зелене.

За допомогою експериментів, які побудовані на цій гіпотезі, були отримані криві реакції ока, показані на рис.4.

Фізичні характеристики світлового потоку визначаються параметрами: потужність, яскравість та освітлення. Візуальні параметри сприйняття кольору характеризуються світністю,насиченістю та тоном кольору.

Світність (светлота) – це розрізнимість ділянок, які сильніше або слабше відбивають світло. Мінімальну різницю між яскравістю розрізнимих по світності об’єктів називають порогом.

Насиченість кольору показує, наскільки даний колір відрізняється від монохроматичного («чистого») випромінювання того ж самого світового тону. Насиченість характеризує степінь послаблення (розбавлення) даного кольору білим та дозволяє відрізняти рожевий від червоного, голубий від синього.

Тон кольору дозволяє розрізняти основні кольори, такі, як червоний, зелений, синій.

Вводиться ще одне поняття – глибина кольору зображення– визначається кількістю бітів, які виділяються для збереження інформації про колір одного піксела. Сама низька якість – це чорно-білий малюнок, коли для передачі кольору необхідний лише один біт. Чим більше бітів на піксел ми використовуємо, тим більша загальна кількість відтінків, нам стають доступними більш глибокі кольори, але одночасно зростає розмір файлу зображення.

Згладжування – є важливою процедурою при виводі довільного векторного або растрового зображення. Зображення з’являється перед нами в растровому вигляді, тобто накладається на прямокутну сітку з пікселів. Вид зображення визначається тим, як співвідносяться криволінійні контури із сіткою з пікселів, яка є прямокутною. Особливе значення це має для екранної графіки, так як піксели монітору крупніші та помітніші для ока, ніж точки растру у якісного принтера. Коли границя, що поділяє дві області кольору, не є строго вертикальною або горизонтальною, то виникає питання: як передати нерівність контуру найкращим чином, тобто «вписати її в прямокутну сітку пікселів»?

Один з прийомів, які дозволяють вирішити цю проблему, називається згладжуванням контурів (anti-aliasing): границі кольору на зображенні заповнюються напівтонами, в результаті чого контури пом’якшуються і картинка стає більш гладкою. Іноді це може привести до дуже сильного розмиття зображення та погіршити його.

Шари (Layers). Уявімо собі абсолютно прозорі плівки, які можуть бути накладені одна на одну. Такі плівки в КГ називаються шарами. На кожному шарі може міститися зображення довільної конфігурації. Якщо скласти разом декілька плівок-шарів, можна отримати результуюче зображення, яке, з одного боку, буде достатньо складним, а з другого боку – буде легко змінюватися за допомогою заміни однієї з плівки. В більшості графічних редакторів шари – це саме такі об’єкти, які мають допоміжні функції. За допомогою шарів можна спростити роботу з графічним зображенням.

Шари є в таких растрових редакторах, як Photoshop, і в таких векторних редакторах, як AutoCAD або ArhiCAD. Можливість роботи із шарами є ознакою якості графічного редактора.