Таблица цветовых кодов RGB
Наведите курсор на цвет, чтобы получить шестнадцатеричный и десятичный цветовые коды ниже:
| Шестнадцатеричный: # |
| Красный: |
| Зеленый: |
| Синий: |
Цветовое пространство RGB
RGB цветового пространства или цветовая система RGB , создает все цвета из комбинации R Е.Д., G Reen и B LUE цвета.
Красный, зеленый и синий используют по 8 бит каждый, которые имеют целочисленные значения от 0 до 255. Это дает 256 * 256 * 256 = 16777216 возможных цветов.
RGB ≡ красный, зеленый, синий
Таким образом, каждый пиксель на светодиодном мониторе отображает цвета за счет комбинации красного, зеленого и синего светодиодов (светоизлучающих диодов).
Когда красный пиксель установлен на 0, светодиод выключен. Когда красный пиксель установлен на 255, светодиод будет полностью включен.
Цветовые пространства RGB и CMYK. Или PANTONE? А в чем разница?
Работа с графикой требует от дизайнера знаний о том, какие существуют цветовые пространства, чем они отличаются. Это связано с тем, что различные цветовые пространства используются в зависимости от целей проекта.
В этой статье попробуем разобраться, в чем же разница между RGB, CMYK и PANTONE, и когда применять каждое из них.
Цветовые пространства RGB и CMYK
Что такое цветовое пространство RGB?
«Правильное» цветовое пространство для проекта, который предназначен для отображения на различных электронных устройствах, — это RGB.
Аббревиатура составлена из первых букв английских названий базовых цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue).
Отправной точкой формирования цвета в данном пространстве является свет. Чем больше света – тем больше цветность. В отсутствии света любой цвет для человеческого глаза выглядит как черный. А при переизбытке яркости любой цвет высветляется до белого.
Цвет в RGB формируется из смешивания трех базовых цветов в различных соотношениях с регулировкой яркости каждого из них. Можно представить это следующим образом:
Белая стена в темной комнате и три лампочки с регулировкой яркости (одна красная, одна зеленая и одна синяя). Если мы включим только красную лампочку, то белая стена окрасится в красный. Включим только синюю – в синий. Зеленую – в зеленый. Если одновременно включим красную и зеленую, то стена будет желтой – два этих цвета наложатся друг на друга, и мы получим новый цвет за счет смешивания. Убавим яркости красному, стена станет желтовато-зеленой, снизим яркость зеленого и получим оранжевый. Включим синюю лампу, и оранжевый станет менее насыщенным. Таким образом, регулирование доли каждого из трех цветов будет приводить к появлению нового оттенка.
Экран любого устройства можно рассматривать как сетку из огромного количества таких лампочек.
Цвет состоит из комбинации трех основных цветов (красного, зеленого, синего). Количество каждого цвета находится в диапазоне от 0 (нет цвета) до 255 (полный цвет). Всего таким образом можно создать 16 777 216 цветов.
Как RGB соотносится с реальностью?
Отображение цвета в палитре RGB во многом зависит от качества и типа конкретного монитора. Один и тот же цвет на разных экранах будет выглядеть по-разному. Отсюда следует частая проблема взаимодействия клиента и дизайнера. В случае работы с печатными материалами эта проблема разрешается путем пробной печати тестового образца, который покажет, как в реальности будет выглядеть изображение.
А вот с дизайнами, которые предназначены исключительно для просмотра на экранах, дела обстоят сложнее. Красивый на профессиональном, хорошо откалиброванном мониторе цвет может быть значительно искажен при просмотре на устаревшем по характеристикам экране, и выглядеть грязным или тусклым.
Для того, чтобы снизить подобные риски, можно порекомендовать использовать лишь «безопасные цвета» в своих работах. Это палитра из 216 оттенков, которые способен достаточно точно передавать даже самый старый монитор.
Почему красный, зеленый и синий?
Почему модель RGB представлена именно в этих трех цветах? Дело в особенностях строения человеческого глаза, в котором так называемые фоторецепторы, в свою очередь, состоящие из палочек и колбочек. Эти рецепторы реагируют на длины волн света. Есть три основные группы, которые особенно чувствительны к определенным длинам волн. Волны длиной около 700 нанометров «передают» мозгу красный цвет, волны длиной около 530 нм отвечают за синий цвет, а волны длиной 420 нм — за зеленый цвет. Цветовая палитра в мозгу создается одновременной реакцией разных групп колбочек на световые волны разной длины.
RGB в печати
RGB-цвет не может быть напечатан, так как бумага не производит никакого света. Бумага лишь поглощает и отражает свет, излучаемый другим источником света. И, если необходимо цвет напечатать, то необходимо преобразовать изображение в другую цветовую модель – CMYK.
Что такое CMYK?
Вторая цветовая палитра, используемая для описания цвета – CMYK. Это цветовое пространство состоит из 4 цветов: Cyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (жёлтый) и Key (ключевой, чёрный).
Как и в случае с RGB, цвет в данной палитре образуется путем комбинирования основных цветов. Количество каждого цвета находится в диапазоне от 0 до 100%. Поскольку цветов четыре, суммарно при печати может выходить до 400% цвета.
Смешивая цветовые компоненты палитры CMYK, невозможно получить все цвета, встречающиеся в природе, однако возможно воспроизвести тысячи оттенков, которых вполне достаточно для большинства потребностей печати.
Черный всегда черный? Зачем нужен ключевой цвет?
Черный получается из трех основных цветов, что дает каждому из них насыщенность, равную 100% (голубой 100%, пурпурный 100%, желтый 100%). Так зачем нам четвертый компонент палитры CMYK, то есть K (черный)?
В пространстве CMYK фоном (белым цветом) является бумага, а черный цвет, полученный при наложении C + M + Y, выглядит как черный только на графическом дизайне, просматриваемом на экране монитора. При печати он будет выглядеть более коричневым и «грязным». Он не будет чистым, глубоким черным. Именно поэтому в палитру CMY добавлен K — просто для того, чтобы технически максимально точно воспроизвести этот цвет на любой распечатке.
Кроме того, есть и экономическое обоснование данного подхода. В ряде печатных материалов используется исключительно черный. И «налить» на бумагу один готовый черный на практике дешевле, нежели получать его наложением капель чернил трех цветов.
Но стоит отметить, что при печати дорогих материалов используют наложение всех четырех чернил: 100% голубого, 100% пурпурного, 100% желтого и 100% черного. Так черный получается максимально насыщенным и глубоким.
В свою очередь, белый цвет находится на другом конце этой шкалы, и мы получаем его, задавая каждому цвету 0% насыщенности: голубой 0%, пурпурный 0%, желтый 0% и черный 0%.
Печать графики в палитре CMYK
Печать с использованием цветовой палитры CMYK выполняется с использованием так называемого растрового метода, то есть техники наложения крошечных точек, которые на 100% насыщены своим цветом. Они могут быть разного размера и плотности залегания на однородной подложке. Эти точки настолько малы, что их можно увидеть только в увеличительное стекло. Поскольку все четыре цвета частично прозрачны, разные цвета получаются путем наложения последовательных слоев четырех компонентов CMYK.
Проценты от 0 до 100, которые каждый из четырех цветов CMYK может принимать, достигаются путем большей или меньшей насыщенности поверхности точками каждого цвета. Если разделить значение площади, покрытой точками данного цвета, на значение площади фона, мы получим так называемый тональное значение. Например, если поверхность будет полностью напечатана пурпурным цветом, значение тона будет 100%. Если поверхность вообще не запечатывается пурпурным, то тональное значение этого цвета будет 0%.
Значения каждого цвета указываются в процентах, то есть от 0 до 100, то есть без цвета, полный цвет и между ними частичная заливка. Об этом стоит помнить при разработке дизайна и избегать таких цветовых комбинаций, в которых компоненты имеют очень маленькие значения (от 1 до 10), потому что некоторые цвета могут тогда выглядеть грязными.
Бумага поглощает и отражает свет, в отличие от монитора, излучающего его. А отражается только непоглощенный свет. Это означает, что цвет самой бумаги также имеет значение. Одно и то же изображение, напечатанное на кипенно-белой бумаге и серой бумаге, будет выглядеть по-разному. При необходимости получения чистых ярких цветов на тонированной бумаге часто используют грунтовку белым цветом на нужных участках, а потом наносят уже цвет.
Графический дизайн на экране компьютера и его печать
Важно помнить, что цвета, которые мы видим на экране компьютера, никогда не будут такими же, как те, которые мы увидим после печати. Это та же проблема, которая упоминалась выше: качество монитора, его калибровка оказывают значительное влияние на отображение картинки. Поэтому тестовая печать является обязательной перед запуском полноценной партии графических материалов в печать.
Очень важно отправлять в типографию файлы, которые используют соответствующее цветовое пространство, то есть CMYK. Поскольку при конвертации файла из пространства RGB в CMYK неизбежны частичные потери цвета.
Что такое PANTONE?
Система соответствия Pantone (Pantone Matching System) существенно отличается от ранее упомянутых цветовых пространств. В этом случае мы имеем дело с заранее подготовленными однородными цветами, разработанными производителем пигментов компанией Pantone.
До эпохи Pantone каждая полиграфическая компания имела свой собственный справочник цветов, основанный на том, как при печати выглядят чернила, используемые конкретно данной компанией. И цвет зависел от того, как производитель чернил интерпретировал базовый цвет. У одних производителей чернил желтый был темнее, у других светлее, некоторые желтые были более оранжевыми, а некоторые «уходили» в зеленый подтон. И на практике задумка дизайнера могла получить совершенно неожиданную реализацию после печати.
В 1963 году компания Pantone разработала первую систему согласования (унификации) цветов. Благодаря этой системе графические дизайнеры теперь могут точно видеть, как «желтый» будет выглядеть на бумаге, просто «предоставить принтеру» номер Pantone и быть уверенными в том, что печатный результат будет именно таким как задумано.
Это не только решило проблему различия в отображении цветов, но и позволило обеспечить стабильность и единообразие цвета во всех маркетинговых материалах бизнеса, независимо от того, в какой полиграфической компании они будут заказывать печать.
Система Pantone состоит из более чем 2000 оттенков, которые получены комбинированием 13 базовых пигментов. На бумагу при печати цвет по палитре Pantone наносят не наслоением пигментов базовых цветов в определенной пропорции, а одной конкретной краской, полученной на производственном предприятии по формуле Pantone. Такой способ печати называется плашечным. По такой технологии стало возможным печатать флуоресцентными пигментами или пигментами металлик.
Каждому оттенку присвоен уникальный номер, состоящий из цифр или английского именования цвета, за которыми следуют буквы U или C. Эти буквы обозначают «немелованную» (офсетную) и «мелованную» (глянцевую) бумагу соответственно. Таким образом клиент и дизайнер сразу могут увидеть, как выбранный цвет будет выглядеть на любом типе бумаги.
Кроме того, существует и подсистема, предназначенная для обозначения цветов в пространстве CMYK. Для маркировки используют дополнительную букву P. И цвет выглядит как набор цифр или слово, с добавлением абревиатуры CP или UP (имитация Pantone в пространстве CMYK для глянцевой или офсетной бумаги соответственно).
Некоторые цвета почти не меняются визуально на разных видах бумаг, а ряд цветов имеет заметные глазу различия. Кроме того, цвета с одинаковым номером, но разной буквой также имеют отличия. Поэтому, при использовании данной системы обязательно указание буквы.
В настоящее время Pantone предоставляет также систему идентификации цветов для прозрачного и непрозрачного пластика.
Понятие «цветовое пространство» некорректно применять к системе Pantone. PMS – это именно система подбора цвета, готовые чернила. У цветов есть код-идентификатор, но нет никаких конкретных цветовых координат.
Печать при помощи данной палитры довольно дорога, ведь здесь невозможно использовать чернила бюджетных линеек. Однако это могут позволить себе крупные бренды, для которых брендирование со стабильным прогнозируемым результатом является действительно важным.
Цветовые модели и форматы цветов
В современном цифровом мире существует достаточно много форматов цветов, или цветовых моделей. Простому пользователю достаточно визуально увидеть цвет, в то время как разработчику или дизайнеру необходимо передать этот же цвет через его математическое описание или формулу в конкретном формате в зависимости от интерфейса.
Кратко рассмотрим наиболее распространенные цветовые модели, используемые в популярном конвертере цветов: HEX, RGB, RGB %, CMYK, HSL, HSV, LAB, XYZ, YIQ, RYB, WEBSAFE, Decimal, Yxy, Android, YUV, Hunter-Lab.
HEX происходит от слова Hexadecimal (в переводе «шестнадцать»). В веб-дизайне используются 16 ключевых цветов, так называемый шестнадцатеричный код цвета #RRGGBB, RR – красный, GG – зеленый и BB – синий. Каждая доля цвета находится в диапазоне от 00 до FF.
Пример цвета пастельно-розовый : #FFD4DD (ниже в примерах тоже будет этот цвет).
Самая популярная и существующая со времен первых браузеров цветовая модель. Способ кодирования цвета для цветовоспроизведения с помощью трёх цветов, которые принято называть основными: red, green, blue — красный, зелёный, синий. Смешивание этих цветов позволяет получить приблизительно 16,7 млн различных оттенков. Значение каждого цвета варьируется от 0 до 255.
Пример: 255, 212, 221
В процентах: 100%, 83%, 87%
Также есть формат rgba. Буква a означает альфа-канал, с помощью которого можно задать прозрачность цвета в CSS.
Пример: rgba(255,212,221,0.5)
CMYK — Cyan, Magenta, Yellow, Key или Black. Смешивая в разных пропорциях эти цвета, мы можем получить на бумаге оттенки любого цвета. Чаще всего используется в полиграфии. Является субтрактивной цветовой моделью, так как поверхность поглощает в себе часть лучей спектра, а часть отражает. То, что она отражает, мы и видим как цвет.
Цветовая модель осуществляется поворотом по цветовому кругу на определённый градус. Точка отсчета 0 градусов находится в середине красного спектра. 60 градусов — желтый цвет, 120 — зелёный, 180 — циан, 240 — синий, 300 — пурпурный (маджента), и возвращаемся в исходную точку — 360 градусов — красный цвет. Формат обозначается в долях или процентах.
Пример: 0.00, 0.17, 0.13, 0.00
В процентах: 0%,17%,13%,0%
Иногда пользуются таким обозначением: C0M17Y13K0
Цветовая модель, в которой цветовыми координатами являются тон, насыщенность и светлота. Следует отметить, что HSL и HSV — две разные цветовые модели, хотя и основаны на 3-х координатном методе записи цвета.
Данные цветовые модели имеют чисто прикладное применение в обыденной жизни человека и при проведении работ с цветным зрением и зрением вообще необходимо учитывать явления метамерии — когда цвета воспринимаются и оцениваются разными людьми одинаково, хотя воспроизводятся с использованием различных эталонов для сравнения, коррекции, аттестации.
Пример: 347°, 100%, 92%
Hue, Saturation, Value — тон, насыщенность, значение. HSL, HSV, HSI или связанные модели также используются в компьютерном видении и в анализе en:Image_analysis для обнаружения особенностей изображения en:Feature_detection_(computer_vision) или отображения сегментации en:Segmentation_(image_processing).
Пример: 347°, 100%, 17%
Аббревиатура названия двух разных цветовых пространств. Более известным и распространенным является CIELAB, другим — Hunter Lab. Таким образом, Lab — это неформальная аббревиатура, не определяющая цветовое пространство однозначно. Чаще всего, говоря о пространстве Lab, подразумевают CIELAB.
LAB используют как промежуточное цветовое пространство для конвертирования RGB в CMYK и наоборот, поскольку оно не привязано к конкретному носителю. В цветокоррекции его применяют, чтобы быстро убрать желтизну или усилить естественные цвета фотографии. Некоторые цветокорректоры предпочитают LAB, если с его помощью внести изменения будет проще, нежели через корректирующие слои.
Пример: 88.72, 16.42, 1.21
Цветовое пространство модели цвета XYZ представляет собой криволинейный конус с вершиной в начале цветовых координат. По мере удаления от вершины светлота цветов, соответствующих точкам, лежащим внутри этого конуса, возрастает.
Название объясняется тем, что в нормированном варианте координаты х и y сохраняются, а координата z исчезает, поскольку этот вариант цветового пространства двухмерный (цветовая диаграмма или локус). Она строится путем проецирования треугольника цветности на плоскость xy.
Основные цвета в системе XYZ позволяют упростить расчеты в связи с отсутствием отрицательных значений удельных координат цвета.
Пример: 77.83, 73.57, 78.49
В цветовых системах YIQ и YUV информация о цвете представляется в виде сигнала яркости (Y) и двух цветоразностных сигналов (IQ и UV соответственно). Популярность этих цветовых систем обусловлена в первую очередь появлением цветного телевидения.
YUV — система цветного кодирования, обычно используемая как часть контура цветного изображения. Он кодирует цветное изображение или видео, учитывающее человеческое восприятие, позволяя уменьшить пропускную способность для компонентов цветности, тем самым, как правило, позволяя передавать ошибки передачи или артефакты сжатия более эффективно маскироваться восприятием человека, чем использовать «прямое» RGB-представление.
YIQ — цветовая модель, используемая системой цветного ТВ NTSC, и применяется в Северной и Центральной Америке, а также в Японии.
Пример YIQ: 225.88, 22.74, 10.85
Пример YUV: 225.88, -2.40, 25.54
Red, Yellow, Blue. Цветовая модель субтрактивного синтеза, основанная на составлении цвета из красного, жёлтого и голубого/синего. Смешивая эти цвета можно получить все остальные в физическом мире. Эта модель отображена на цветовом круге Иттена, которым пользуются художники.
Пример: 255, 212, 221
Websafe, или безопасные цвета – это 216 оттенков, которые отображаются максимально точно независимо от монитора компьютера или выбранного браузера, способного отображать, по крайней мере 8-ми битный цвет (256 цветов). Причина наличия в палитре только 216 вместо максимальных 256-ти цветов заключена в том, что именно эти основные цвета отображаются на всех компьютерах одинаково. С развитием технологий этот формат становится неактуальным.
Пример: FFCCCC
Decimal — позиционная система счисления по целочисленному основанию 10 (десятичная система). Одна из наиболее распространённых систем. В ней используются цифры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, называемые арабскими цифрами. В цветах применяется достаточно редко.
Пример: 16766173
Обычно диаграмма Yxy используется для иллюстрации характеристик гамутов (цветовой гаммы) различных устройств воспроизведения цвета — дисплеев и принтеров. Конкретный гамут обычно имеет вид треугольника, углы которого образованы точками основных, или первичных, цветов. Внутренняя область гамута описывает все цвета, которые способно воспроизвести данное устройство.
Пример: 73.57, 0.34, 0.32
Аndroid.graphics.Color используется в разработке мобильных приложений. Иногда значения указываются не в десятичной форме, а в шестнадцатеричной от 00 до FF вместо 0 и 255. В этом случае обычно пишут не ARGB, а AARRGGBB.
Пример: 0xFFFFD4DD
В этой публикации я старался максимально сжать информацию, иначе статья получилась бы очень объемной. Если где-то заметили ошибку, прошу не судить строго и поправить в комментариях.
О цветовых пространствах
Я по образованию программист, но по работе мне пришлось столкнуться с обработкой изображений. И тут для меня открылся удивительный и неизведанный мир цветовых пространств. Не думаю, что дизайнеры и фотографы узнают для себя что-то новое, но, возможно, кому-нибудь это знание окажется, как минимум полезно, а в лучшем случае интересно.
Основная задача цветовых моделей – сделать возможным задание цветов унифицированным образом. По сути цветовые модели задают определённые системы координат, которые позволяют однозначно определить цвет.
Наиболее популярными на сегодняшний день являются следующие цветовые модели: RGB (используется в основном в мониторах и камерах), CMY(K) (используется в полиграфии), HSI (широко используется в машинном зрении и дизайне). Существует множество других моделей. Например, CIE XYZ (стандартные модели), YCbCr и др. Далее дан краткий обзор этих цветовых моделей.
Цветовой куб RGB
Из закона Грассмана возникает идея аддитивной (т.е. основанной на смешении цветов от непосредственно излучающих объектов) модели цветовоспроизведения. Впервые подобная модель была предложена Джеймсом Максвеллом в 1861 году, но наибольшее распространение она получила значительно позже.
В модели RGB (от англ. red – красный, green – зелёный, blue – голубой) все цвета получаются путём смешения трёх базовых (красного, зелёного и синего) цветов в различных пропорциях. Доля каждого базового цвета в итоговом может восприниматься, как координата в соответствующем трёхмерном пространстве, поэтому данную модель часто называют цветовым кубом. На Рис. 1 представлена модель цветового куба.
Чаще всего модель строится так, чтобы куб был единичным. Точки, соответствующие базовым цветам, расположены в вершинах куба, лежащих на осях: красный – (1;0;0), зелёный – (0;1;0), синий – (0;0;1). При этом вторичные цвета (полученные смешением двух базовых) расположены в других вершинах куба: голубой — (0;1;1), пурпурный — (1;0;1) и жёлтый – (1;1;0). Чёрный и белые цвета расположены в начале координат (0;0;0) и наиболее удалённой от начала координат точке (1;1;1). Рис. показывает только вершины куба.
Цветные изображения в модели RGB строятся из трёх отдельных изображений-каналов. В Табл. показано разложение исходного изображения на цветовые каналы.
В модели RGB для каждой составляющей цвета отводится определённое количество бит, например, если для кодирования каждой составляющей отводить 1 байт, то с помощью этой модели можно закодировать 2^(3*8)≈16 млн. цветов. На практике такое кодирование избыточно, т.к. большинство людей не способно различить такое количество цветов. Часто ограничиваются т.н. режимом «High Color» в котором на кодирование каждой компоненты отводится 5 бит. В некоторых приложениях используют 16-битный режим в котором на кодирование R и B составляющих отводится по 5 бит, а на кодирование G составляющей 6 бит. Этот режим, во-первых, учитывает более высокую чувствительность человека к зелёному цвету, а во-вторых, позволяет более эффективно использовать особенности архитектуры ЭВМ. Количество бит, отводимых на кодирование одного пиксела называется глубиной цвета. В Табл. приведены примеры кодирования одного и того же изображения с разной глубиной цвета.
Субтрактивные модели CMY и CMYK
Субтрактивная модель CMY (от англ. cyan — голубой, magenta — пурпурный, yellow — жёлтый) используется для получения твёрдых копий (печати) изображений, и в некотором роде является антиподом цветового RGB-куба. Если в RGB модели базовые цвета – это цвета источников света, то модель CMY – это модель поглощения цветов.
Например, бумага, покрытая жёлтым красителем не отражает синий свет, т.е. можно сказать, что жёлтый краситель вычитает из отражённого белого света синий. Аналогично голубой краситель вычитает из отражённого света красный, а пурпурный краситель вычитает зелёный. Именно поэтому данную модель принято называть субтрактивной. Алгоритм перевода из модели RGB в модель CMY очень прост:
При этом предполагается, что цвета RGB находятся в интервале [0;1]. Легко заметить, что для получения чёрного цвета в модели CMY необходимо смешать голубой, пурпурный и жёлтый в равных пропорциях. Этот метод имеет два серьёзных недостатка: во-первых, полученный в результате смешения чёрный цвет будет выглядеть светлее «настоящего» чёрного, во-вторых, это приводит к существенным затратам красителя. Поэтому на практике модель СMY расширяют до модели CMYK, добавляя к трём цветам чёрный (англ. black).
Цветовое пространство тон, насыщенность, интенсивность (HSI)
Рассмотренные ранее цветовые модели RGB и CMY(K) весьма просты в плане аппаратной реализации, но у них есть один существенный недостаток. Человеку очень тяжело оперировать цветами, заданными в этих моделях, т.к. человек, описывая цвета, пользуется не содержанием в описываемом цвете базовых составляющих, а несколько иными категориями.
Чаще всего люди оперируют следующими понятиями: цветовой тон, насыщенность и светлота. При этом, говоря о цветовом тоне, обычно имеют в виду именно цвет. Насыщенность показывает насколько описываемый цвет разбавлен белым (розовый, например, это смесь красного и белого). Понятие светлоты наиболее сложно для описания, и с некоторыми допущениями под светлотой можно понимать интенсивность света.
Если рассмотреть проекцию RGB-куба в направлении диагонали белый-чёрный, то получится шестиугольник:
Все серые цвета (лежащие на диагонали куба) при этом проецируются в центральную точку. Чтобы с помощью этой модели можно было закодировать все цвета, доступные в RGB-модели, необходимо добавить вертикальную ось светлоты (или интенсивности) (I). В итоге получается шестигранный конус:
При этом тон (H) задаётся углом относительно оси красного цвета, насыщенность (S) характеризует чистоту цвета (1 означает совершенно чистый цвет, а 0 соответствует оттенку серого). Важно понимать, что тон и насыщенность не определены при нулевой интенсивности.
Алгоритм перевода из RGB в HSI можно выполнить, воспользовавшись следующими формулами:
Цветовая модель HSI очень популярна среди дизайнеров и художников, т.к. в этой системе обеспечивается непосредственный контроль тона, насыщенности и яркости. Эти же свойства делают эту модель очень популярной в системах машинного зрения. В Табл. показано изменение изображения при увеличении и уменьшении интенсивности, тона (выполняется поворот на ±50°) и насыщенности.
Модель CIE XYZ
С целью унификации была разработана международная стандартная цветовая модель. В результате серии экспериментов международная комиссия по освещению (CIE) определила кривые сложения основных (красного, зелёного и синего) цветов. В этой системе каждому видимому цвету соответствует определённое соотношение основных цветов. При этом, для того, чтобы разработанная модель могла отражать все видимые человеком цвета пришлось ввести отрицательное количество базовых цветов. Чтобы уйти от отрицательных значений CIE, ввела т.н. нереальные или мнимые основные цвета: X (мнимый красный), Y (мнимый зелёный), Z (мнимый синий).
При описании цвета значения X,Y,Z называют стандартными основными возбуждениями, а полученные на их основе координаты – стандартными цветовыми координатами. Стандартные кривые сложения X(λ),Y(λ),Z(λ) (см. Рис.) описывают чувствительность среднестатистического наблюдателя к стандартным возбуждениям:
Помимо стандартных цветовых координат часто используют понятие относительных цветовых координат, которые можно вычислить по следующим формулам:
Легко заметить, что x+y+z=1, а это значит, что для однозначного задания относительных координат достаточно любой пары значений, а соответствующее цветовое пространство может быть представлено в виде двумерного графика:
Множество цветов, задаваемое таким способом, называют треугольником CIE.
Легко заметить, что треугольник CIE описывает только цветовой тон, но никак не описывает яркость. Для описания яркости вводят дополнительную ось, проходящую через точку с координатами (1/3;1/3) (т.н. точку белого). В результате получают цветовое тело CIE (см. Рис.):
Это тело содержит все цвета, видимые среднестатистическим наблюдателем. Основным недостатком этой системы является то, что используя её, мы можем констатировать только совпадение или различие двух цветов, но расстояние между двумя точками этого цветового пространства не соответствует зрительному восприятию различия цветов.
Модель CIELAB
Основной целью при разработке CIELAB было устранение нелинейности системы CIE XYZ с точки зрения человеческого восприятия. Под аббревиатурой LAB обычно понимается цветовое пространство CIE L*a*b*, которое на данный момент является международным стандартом.
В системе CIE L*a*b координата L означает светлоту (в диапазоне от 0 до 100), а координаты a,b – означают позицию между зелёным-пурпурным, и синим-жёлтым цветами. Формулы для перевода координат из CIE XYZ в CIE L*a*b* приведены ниже:
где (Xn,Yn,Zn) – координаты точки белого в пространстве CIE XYZ, а
На Рис. представлены срезы цветового тела CIE L*a*b* для двух значений светлоты:
По сравнению с системой CIE XYZ Евклидово расстояние (√((L1-L2 )^2+(a1^*-a2^* )^2+(b1^*-b2^* )^2 )) в системе CIE L*a*b* значительно лучше соответствует цветовому различию, воспринимаемому человеком, тем не менее, стандартной формулой цветового различия является чрезвычайно сложная CIEDE2000.
Телевизионные цветоразностные цветовые системы
В цветовых системах YIQ и YUV информация о цвете представляется в виде сигнала яркости (Y) и двух цветоразностных сигналов (IQ и UV соответственно).
Популярность этих цветовых систем обусловлена в первую очередь появлением цветного телевидения. Т.к. компонента Y по сути содержит исходное изображение в градациях серого, сигнал в системе YIQ мог быть принят и корректно отображён как на старых чёрно-белых телевизорах, так и на новых цветных.
Вторым, возможно более важным плюсом, этих пространств является разделение информации о цвете и яркости изображения. Дело в том, что человеческий глаз весьма чувствителен к изменению яркости, и значительно менее чувствителен к изменению цветности. Это позволяет передавать и хранить информацию о цветности с пониженной глубиной. Именно на этой особенности человеческого глаза построены самые популярные на сегодняшний день алгоритмы сжатия изображений (в т.ч. jpeg). Для перевода из пространства RGB в YIQ можно воспользоваться следующими формулами: