Luminance - освещенность. Это совокупность понятий яркость (lightness) и интенсивность (chrome)

Двоичное кодирование информации

Каждая ячейка электронной памяти обладает информационной ёмкостью 1 бит. Физически, в зависимости от способа регистрации информации, это может быть конденсатор, находящийся в одном из двух состояний: разряжен (0), заряжен (1); элемент магнитного носителя: размагничен (0), намагничен (1); элемент поверхности оптического диска: нет лунки (0), есть лунка (1). Одним из первых носителей информации, представленной в двоичном коде, была бумажная перфокарта, пробитое отверстие на которой означало 1, а цельная поверхность 0.

Кодирование графической информации

Графическая информация, как и информация любого другого типа, хранятся в памяти компьютера в виде двоичных кодов.

Изображение, состоящее из отдельных точек, каждая из которых имеет свой цвет, называется растровым изображением.

Минимальный элемент такого изображения в полиграфии называется растр, а при отображении графики на мониторе минимальный элемент изображения называют пиксель (pix).

Пиксель Растр

Рис. 2. Минимальная единица изображения: пиксель и растр.

Если пиксель изображения может быть раскрашен только в один из 2х цветов, допустим, либо в черный (0), либо в белый (1), то для хранения информации о цвете пикселя достаточно 1 бита памяти. Соответственно, объем, занимаемый в памяти компьютера всем изображением, будет равен числу пикселей в этом изображении (рис. 2).

Рис. 3. 1 бит на пиксель – 2 цвета.

Если под хранение информации о цвете пикселя выделить 2 бита, то число цветов, допустимых для раскраски каждого пикселя, увеличится до 4 (2²=4), а объем файла изображения в битах будет вдвое больше, чем количество составляющих его пикселей (рис. 4).

Рис. 4. 2 бита на пиксель – 4 цвета.

При печати на не цветном принтере обычно допускает 256 градаций серого цвета (от черного (0) до белого (255)) для раскраски каждой точки изображения. Под хранение информации о цвете точки в этом случае отводится 1 байт, т.е. 8 бит.

Таблица степеней числа 2 от 2⁰ до 2¹⁰

21	22	23	24	25	26	27	28	29	210

Мы видим, что добавление каждого следующего разряда вдвое увеличивает количество двоичных комбинаций. Графически это может быть представлено так:

Цветовые модели

Все объекты окружающего мира можно разделить на: излучающие (светящиеся: солнце, лампа, монитор), отражающие излучение (бумага) и пропускающие (стекло).

Рис. 1. Излучающие, отражающие и пропускающие объекты.

В зависимости от того, является объект излучающим или отражающим для представления описания его цвета в виде числового кода используются две обратных друг другу цветовые модели: RGB или CMYK.

Модель RGB

Модель RGB используется в телевизорах, мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах… Эта модель является аддитивной (суммарной), что означает, что цвета в этой модели добавляются к черному (blacK) цвету.

Основные цвета в этой модели: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue). Их парное сочетание в равных долях дает дополнительные цвета: желтый (Yellow), голубой (Cyan) и пурпурный (Magenta).

Сумма всех трех основных цветов в равных долях дает белый (White) цвет: R+G+B=W.

Для сохранения информации о цвете каждой точки (пикселе) цветного изображения в модели RGB обычно отводится 3 байта (т.е. 24 бита) - по 1 байту (т.е. по 8 бит) под значение цвета каждой составляющей. Таким образом, каждая RGB-составляющая может принимать значение в диапазоне от 0 до 255 (всего 2⁸=256 значений), а каждая точка изображения, при такой системе кодирования может быть окрашена в один из

2^3*8=2²⁴=16 777 216 цветов.

Модель CMYK

Цветовая модельCMYK используется в полиграфии при формировании изображений, предназначенных для печати на бумаге. Основными цветами в ней являются те, которые являются дополнительными в модели RGB, т.к. они получаются вычитанием цветов RGB из белого цвета. Поэтому модель CMYK называется субтрактивной.

В свою очередь парное сочетание в равных долях цветов модели CMY дает цвета модели RGB. Всем известно, что если смешать на бумаге желтую и голубую краску, получится зеленый цвет.

В теории, сумма C+M+Y=K, т.е. дает черный (blacK) цвет, но поскольку реальные типографские краски имеют примеси, их цвет не совпадает в точности с теоретически рассчитанным голубым, желтым и пурпурным. Особенно трудно получить из этих красок черный цвет. Поэтому в модели CMYK к триаде CMY добавляют черный цвет K. От слова blacK для обозначения черного цвета взята последняя буква, и т.к. буква B уже используется в модели RGB для обозначения синего цвета.

Глубина цвета

Битовая глубина цвета означает, сколько битов памяти отведено на хранение информации о цвете каждого пикселя.

В растровом изображении каждый пиксель содержит информацию о своем цвете. Цвет представляется числами в соответствии с той или иной цветовой моделью, например, RGB, CMYK, HSB и др. Так, в модели RGB каждый пиксель описывается тремя числами, соответствующими яркостям базовых цветовых составляющих. В модели CMYK пиксел описывается четырьмя числами. В моделях HSB и Lab пиксел описывается тремя числами, соответствующими значениям параметров этих моделей.

Цветовая глубина определяет, как много цветов может быть представлено пикселем. Например, если цветовая глубина равна 1 бит, то пиксель может представлять только один из двух возможных цветов, например, белый или черный. Если цветовая глубина равна 8 бит, то количество возможных цветов равно 2⁸ = 256. При глубине цвета 24 бит количество цветов превышает 16 млн. Связь между битовой глубиной цвета и количеством цветов проста:

Количество цветов = 2 ^{битовая глубина цвета}

Иногда под цветовой глубиной понимают максимальное количество цветов, которые можно представить. Очевидно: чем больше цветовая глубина, тем больше объем файла, содержащего описание всего изображения.

Изображение	Основа кодирования	Памяти на пиксель	Кол-во цветов
байт	бит
Черно-белое	Bitmap			21=2
Оттенки серого	Grayscale 256 градаций серого			28=256
Цветное излучающее	RGB			224=16 777 216
Цветное отражающее	CMYK			232=429 4967 296

Изображения в системах RGB, CMYK, Lab и оттенках серого (gray scale) обычно содержат 8 бит на один цветовой канал. Поскольку в RGB и Lab три цветовых канала, глубина цвета в этих режимах равна 8 х 3 = 24 бит. В СMYK четыре канала и поэтому цветовая глубина равна 8 х 4 = 32 бит. В полутоновых изображениях только один канал, следовательно, его цветовая глубина равна 8 бит. Однако Photoshop может воспринимать RGB, CMYK, Lab и изображения в оттенках серого, содержащие 16 бит на канал.

Bitmap

Черно-белый (Bitmap) режим – наиболее простой из всех режимов, предназначенный для управления монохромными изображениями. Поскольку в данном режиме пиксели могут быть либо черного, либо белого цветов, то для описания цвета каждого пикселя изображения в нем отводится только один бит (0 или 1, поэтому данный режим еще называют битовым). Битовые изображения можно сохранять во многих форматах, поддерживаемых различными программами, при этом размер получаемого файла минимальный по сравнению с размером файла исходного изображения, сохраненного в любом другом режиме. Преобразовывать в черно-белый режим можно только полутоновые изображения. К недостаткам данного режима относят скудость его цветовой палитры, невозможность вернуться из него в полутоновый режим, ограниченное количество фильтров и форматов сохранения битовых документов.

Grayscale

Полутоновый режим (Grayscale) предназначен для управления полутоновыми изображениями. Для описания цвета в данном режиме используется 8-битовая (8 бит = 1 байт) глубина цвета, способная передать 256 (28 = 256) оттенков серого цвета в диапазоне от абсолютно черного (0) до чисто белого (255) цвета. Полутоновый режим предоставляет пользователю огромные возможности при редактировании изображений. Полутоновое изображение можно сохранить на диске в любом из поддерживаемых различными графическими программами форматов, при этом размер получаемого файла значительно меньше по сравнению с размером файла исходного изображения, информацию о цветах которого несут в себе несколько его каналов.гамме;

Модель Lab

В этой цветовой модели цвет состоит из:

Luminance - освещенность. Это совокупность понятий яркость (lightness) и интенсивность (chrome)