Модель HSB

Красный, зеленый и синий принято называть первичными цветами или цветовыми координатами, а их представление в программах обработки графики - каналами. Каналы, по сути дела, представляют собой полутоновые версии изображения, где градации серого цвета показывают вклад или интенсивность каждой цветовой координаты.

Модель RGB

Модель RGB - это самый популярный способ представления графики. По этому принципу работают телевизоры, компьютерные мониторы, видеопроекторы и многие другие устройства графического вывода. В этой системе все цветовое разнообразие формируется сочетанием красного (Red, R) зеленого (Green, G) и синего (Blue, B) цветов различной интенсивности.

Рис. 1.6.Принцип синтеза цветов в системе RGB

Цветовое пространство модели RGB можно представить в виде куба в декартовой системе координат (рис. 1.6). Каждый цвет в этом кубе задается точкой и определяется как сумма трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Главная диагональ куба с равными количествами каждого основного цвета представляет ахроматические (серые) цвета: черному цвету соответствует точка (0, 0, 0), а белому - точка (1, 1, 1). Нулевое значение соответствует отсутствию светимости цветовой координаты, единичное значение описывает ее максимальную интенсивность. Так, белый цвет дает смешение трех цветовых координат предельной силы.

Как и изображения в системе Grayscale, каналы описываются 8 двоичными разрядами. Поскольку в системе RGB три канала, то на один пиксел приходится двоичных разрядов. Иногда говорят, что глубина цвета в этой системе составляет 24 бита. Это позволяет представить более 16 миллионов цветов ( ) - этого количества вполне достаточно для точной передачи полноцветных фотографий или художественных полотен.

Изображения, заданные системе RGB с глубиной цвета в 24 бита, - это полноценные объекты, которые не имеют ограничений на обработку в растровых редакторах. Большинство цветных сканеров продуцирует именно такие изображения. Только устройства оцифровки самого высокого класса способны выдавать изображения в системе CMYK.

· Внешний вид изображения не предопределяет выбор цветовой модели; он служит только предпосылкой для этого. Текстовый документ, где присутствуют только черная и белая краски, может быть сохранен в любой из перечисленных цветовых моделей. Выбор способа представления зависит от тех мероприятий, которые будут проводиться с изображением. Например, если требуется распознать некачественный текстовый документ, то иногда целесообразно сканировать его в режиме RGB. К таким оригиналам могут быть применены любые инструменты и средства растрового редактора, поэтому плохой образец можно подготовить для успешного распознавания.

Цветовая модель HSB возникла как попытка преодолеть аппаратную зависимость модели RGB. В модели HSB все цвета определяются тремя координатами: оттенком (Hue), насыщенностью (Saturation), и яркостью (Brightness). Название модели образовано по первым буквам английских названий цветовых координат.

Необходимо различать цветность и яркость света. Эту разницу должны хорошо понимать опытные пользователи цветных телевизионных приемников, у которых за эти настройки отвечают различные органы настройки. Цветовым тоном или оттенком (Hue) называется спектрально-чистый цвет определенной длины волны, например чистый красный или чистый зеленый. Цветовой тон - это объективная характеристика, поскольку ее можно измерить по длинам преобладающих в световом пучке волн.

Яркость (Brightness) характеризует интенсивность, энергию цвета. Изменение яркости можно представить как смешение чистого тона и черного цвета. Большое содержание черного делает цвет затененным, неинтенсивным. С уменьшением процента черного освещенность увеличивается. Солнечный луч - это пример яркого света, свечение, исходящее от светлячка, имеет очень низкую яркость. Черный цвет имеет нулевую яркость, а белый - абсолютную.

Насыщенность (Saturation) описывает чистоту цвета. Один и тот же тон может быть тусклым или насыщенным. Изменение насыщенности можно представить как разбавление чистого цвета белым или серым. Чем больше содержание белого, тем более блеклым становится цвет. Насыщенность иногда называют хроматической гаммой.

Существует несколько разновидностей системы HSB, в которых яркостная и цветовая характеристики рассматриваются отдельно, например, HSI, HLS, YUV. Во всех этих моделях цвет задается не как смешение трех цветов, а по значениям цветового тона, насыщенности и интенсивности. Например, в модели HIS используется тон (Hue), .насыщенность (Saturation) и интенсивность (Intensity), в модели HLS - тон (Hue), насыщенность (Saturation) и светлота (Lightness).

Photoshop поддерживает систему HSB в ее классическом исполнении; эта модификация получила наибольшее распространение в различных программах растровой и векторной графики.

Модель HSB дает оператору графической программы очень удобный и интуитивно ясный способ синтеза цветов, поэтому рассмотрим ее более подробно. Для описания ее свойств воспользуемся наглядной геометрической аналогией в виде цветового круга (рис. 1.7).

Рис. 1.7.Цветовой круг

Пусть цвета видимого спектра располагаются по кругу, как цифры на циферблате часов. Каждому оттенку соответствует точка на окружности. Чтобы указать положение спектрального цвета достаточно задать угол поворота радиуса-вектора (см. рис. 1.7). В большинстве графических программ принято начинать отсчет от красного цвета и располагать основные и дополнительные цвета с приращением в 60 градусов. Величина насыщенности описывается как длина радиуса-вектора. Чем менее насыщенным является цвет, тем ближе к центру окружности располагается представляющая его точка. Центр круга соответствует черному цвету.

Обычно насыщенность измеряется в процентах: минимальная насыщенность равна 0, максимальная - 100. Чтобы учесть в нашей модели яркость, надо добавить третью координату. Тогда все цветовое пространство системы HSB можно представить в виде стопки цветовых кругов, каждый из которых соответствует своему значению яркости. Яркость в большинстве графических программ изменяют в процентах в диапазоне от 0 (минимальная) до 100 (максимальная).

Модель HSB очень удобна для пользователя. В ней можно синтезировать новые цвета и получать различные варианты заданного цвета, опираясь на интуицию. Например, мы знаем, что чистый синий цвет лежит на цветовом круге под углом 240 градусов. Если требуется сместить тон в сторону пурпурного оттенка, то для этого достаточно увеличить угол поворота. Цвет кажется слишком насыщенным? Решение известно. Надо сместить точку в радиальном направлении ближе к центру. Велика яркость? Уменьшаем соответствующую координату. Подобную стратегию синтеза цвета невозможно реализовать в системе RGB, поскольку трудно предвидеть последствия даже небольших изменений цветовых координат. Еще одним несомненным достоинством системы HSBявляется ее независимость от аппаратуры.