من. سیستم های رنگی در گرافیک کامپیوتری

1. مفاهیم اولیه گرافیک کامپیوتری……………………2 ص.

2. رنگ و مدل رنگ…………………………………………………………………….4 ص.

3. مدل رنگی RGB………………………………………… 5 صفحه.

4.. سیستم های رنگی HSB و HSL…………………………………..۶ ص.

5. مدل رنگی HSB………………………………………7 صفحه.

6. مدل رنگ آزمایشگاه CIE……………………………………..۸ صفحه.

7. مدل رنگ CMYK تفکیک رنگ……………………….. ۸ صفحه.

II. بخش عملی

1. سوال عملی (ایجاد نقاشی در کورل دراو)

فهرست ادبیات مورد استفاده………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

مفاهیم اولیه گرافیک کامپیوتری

در گرافیک کامپیوتری، مفهوم وضوح بیشتر گیج کننده است، زیرا ما باید همزمان با چندین ویژگی اشیاء مختلف سر و کار داشته باشیم. باید به وضوح بین وضوح صفحه نمایش، وضوح دستگاه چاپ و وضوح تصویر تمایز قائل شد. همه این مفاهیم به اشیاء مختلف اشاره دارد. این نوع رزولوشن ها به هیچ وجه به یکدیگر مرتبط نیستند تا زمانی که لازم است بدانید تصویر روی صفحه مانیتور، چاپ روی کاغذ یا فایل روی هارد دیسک چه اندازه فیزیکی خواهد داشت.

وضوح صفحه یک ویژگی سیستم کامپیوتری (بسته به مانیتور و کارت گرافیک) و سیستم عامل (بسته به تنظیمات ویندوز) است. وضوح صفحه نمایش بر حسب پیکسل (نقطه) اندازه گیری می شود و اندازه تصویری را که می تواند به طور کامل روی صفحه قرار بگیرد را تعیین می کند.
وضوح چاپگر ویژگی چاپگر است که تعداد نقاط منفرد قابل چاپ را در یک منطقه طول واحد بیان می کند. این در واحد dpi (نقطه در اینچ) اندازه گیری می شود و اندازه یک تصویر را در یک کیفیت مشخص یا برعکس، کیفیت یک تصویر را در یک اندازه معین تعیین می کند.

وضوح تصویر یکی از ویژگی های خود تصویر است. همچنین در نقطه در هر اینچ - dpi اندازه گیری می شود و هنگام ایجاد یک تصویر در ویرایشگر گرافیکی یا استفاده از اسکنر تنظیم می شود. بنابراین، برای مشاهده یک تصویر بر روی صفحه نمایش، کافی است که وضوح آن 72 نقطه در اینچ و برای چاپ روی چاپگر - کمتر از 300 نقطه در اینچ باشد. مقدار وضوح تصویر در فایل تصویر ذخیره می شود.

اندازه فیزیکی تصویر اندازه تصویر را به صورت عمودی (ارتفاع) و افقی (عرض) تعیین می کند و می تواند هم بر حسب پیکسل و هم بر حسب واحد طول (میلی متر، سانتی متر، اینچ) اندازه گیری شود. هنگامی که تصویر ایجاد می شود و با فایل ذخیره می شود تنظیم می شود. اگر تصویری برای نمایش بر روی صفحه نمایش آماده می شود، عرض و ارتفاع آن بر حسب پیکسل مشخص می شود تا مشخص شود چه مقدار از صفحه را اشغال می کند. اگر تصویری برای چاپ آماده می شود، اندازه آن بر حسب واحد طول مشخص می شود تا بدانیم چه مقدار از ورق کاغذ را اشغال می کند.
اندازه فیزیکی و وضوح تصویر به طور جدایی ناپذیری به هم مرتبط هستند. هنگامی که وضوح را تغییر می دهید، اندازه فیزیکی به طور خودکار تغییر می کند.

هنگام کار با رنگ، از مفاهیم زیر استفاده می شود: عمق رنگ (همچنین وضوح رنگ نیز نامیده می شود) و مدل رنگ.
تعداد بیت های متفاوتی را می توان برای رمزگذاری رنگ پیکسل تصویر اختصاص داد. این تعیین می کند که چند رنگ می تواند همزمان روی صفحه نمایش داده شود. هر چه کد رنگ باینری طولانی تر باشد، رنگ های بیشتری را می توان در طراحی استفاده کرد.

عمق رنگ تعداد بیت هایی است که برای رمزگذاری رنگ یک پیکسل استفاده می شود. برای رمزگذاری یک تصویر دو رنگ (سیاه و سفید) کافی است یک بیت برای نمایش رنگ هر پیکسل اختصاص دهید. تخصیص یک بایت به شما امکان می دهد 256 رنگ مختلف را رمزگذاری کنید. دو بایت (16 بیت) به شما امکان می دهد 65536 رنگ مختلف را تعریف کنید. این حالت High Color نام دارد. اگر از سه بایت (24 بیت) برای رمزگذاری رنگ استفاده شود، 16.5 میلیون رنگ می توانند به طور همزمان نمایش داده شوند. این حالت True Color نام دارد. اندازه فایلی که تصویر در آن ذخیره می شود به عمق رنگ بستگی دارد.

رنگ ها در طبیعت به ندرت ساده هستند. بیشتر سایه های رنگی از ترکیب رنگ های اصلی تشکیل می شوند. روش تقسیم یک سایه رنگ به اجزای تشکیل دهنده آن رنگ نامیده می شود مدل. انواع مختلفی از مدل های رنگی وجود دارد، اما گرافیک کامپیوتری معمولاً از سه مدل بیشتر استفاده نمی کند. این مدل ها با نام های RGB، CMYK، HSB شناخته می شوند.

مدل های رنگ و رنگ.

رنگ افزودنی و تفریق کننده است.

رنگ افزودنی از ترکیب نور رنگ های مختلف به دست می آید. در این طرح، عدم وجود همه رنگ ها نشان دهنده رنگ سیاه و وجود همه رنگ ها نشان دهنده رنگ سفید است. یک طرح رنگ افزودنی با نور ساطع شده مانند مانیتور کامپیوتر کار می کند.

در طرح رنگ کاهشی، روند معکوس رخ می دهد. در اینجا با کم کردن رنگ های دیگر از کل اشعه نور، یک رنگ به دست می آید. در این طرح، رنگ سفید در نتیجه عدم وجود همه رنگ ها ظاهر می شود، در حالی که وجود آنها سیاه را ایجاد می کند. طرح رنگ کاهشی با نور بازتابی کار می کند.

در گرافیک کامپیوتری از مفهوم وضوح رنگ استفاده می شود (نام دیگر عمق رنگ است). روشی را برای رمزگذاری اطلاعات رنگی برای نمایش روی صفحه نمایشگر تعریف می کند. برای نمایش یک تصویر سیاه و سفید دو بیت (سفید و سیاه) کافی است. رمزگذاری هشت بیتی به شما امکان می دهد 256 درجه بندی تن رنگ را نمایش دهید. دو بایت (16 بیت) 65536 سایه را تعریف می کند (این حالت High Color نامیده می شود). با روش رمزگذاری 24 بیتی، می توان بیش از 16.5 میلیون رنگ را تعریف کرد (حالت نامیده می شود. از نقطه نظر عملی، وضوح رنگ یک مانیتور نزدیک به مفهوم gamut رنگ است. به معنای محدوده است. رنگ‌هایی که می‌توان با استفاده از یک دستگاه خروجی (مانیتور، چاپگر، چاپگر و غیره) تکثیر کرد. مطابق با اصول شکل‌دهی تصویر با استفاده از روش‌های افزایشی یا تفریقی، روش‌هایی برای تقسیم یک سایه رنگ به اجزای سازنده آن ایجاد شده است. در گرافیک کامپیوتری، مدل های RGB و HSB (برای ایجاد و پردازش تصاویر افزودنی) و CMYK (برای چاپ یک کپی از یک تصویر روی تجهیزات چاپ). یک فضای رنگی، زیرا از قوانین گروسمن نتیجه می گیرد که رنگ را می توان با یک نقطه در فضای سه بعدی بیان کرد.

قانون اول گراسمن (قانون سه بعدی). هر رنگی را می توان به طور منحصر به فرد با سه جزء بیان کرد اگر به صورت خطی مستقل باشند. استقلال خطی عدم امکان به دست آوردن هر یک از این سه رنگ با اضافه کردن دو رنگ دیگر است.

قانون دوم گراسمن (قانون تداوم). با تغییر مداوم در تابش، رنگ مخلوط نیز به طور مداوم تغییر می کند. هیچ رنگی وجود ندارد که نتوان آن را بی نهایت نزدیک کرد.

قانون سوم گراسمن (قانون افزایشی). رنگ مخلوطی از تابش فقط به رنگ آن بستگی دارد، اما به ترکیب طیفی آن بستگی ندارد. یعنی رنگ (C) مخلوط با مجموع معادلات رنگ تابش بیان می شود:

Csum=(R1+R2+…+Rn)R+(G1+G2+…+Gn)G+ (B1+B2+…+Bn)B.

مدل رنگ RGB

مانیتور کامپیوتر مستقیماً با انتشار نور رنگ ایجاد می کند و از طرح رنگ RGB استفاده می کند.

مدل رنگی RGB افزودنی است، یعنی هر رنگی ترکیبی از سه رنگ اصلی به نسبت های مختلف است - قرمز (قرمز)، سبز (سبز)، آبی (آبی). این به عنوان پایه ای برای ایجاد و پردازش گرافیک های رایانه ای در نظر گرفته شده برای تولید مثل الکترونیکی (روی مانیتور، تلویزیون) عمل می کند. اگر از فاصله نزدیک به صفحه نمایش مانیتور نگاه کنید، متوجه خواهید شد که از نقاط کوچکی از رنگ های قرمز، سبز و آبی تشکیل شده است. کامپیوتر می تواند میزان نور ساطع شده از هر نقطه رنگی را کنترل کند و با ترکیب ترکیبات مختلف از هر رنگ، هر رنگی را ایجاد کند. هنگامی که یک جزء از رنگ اصلی بر دیگری قرار می گیرد، روشنایی تابش کل افزایش می یابد. ترکیب این سه جزء یک رنگ خاکستری بی رنگ می دهد که با افزایش روشنایی به رنگ سفید نزدیک می شود. با 256 سطح تن تدریجی، مشکی با مقادیر RGB صفر و سفید مربوط به حداکثر مقادیر با مختصات (255،255،255) است.

با توجه به ماهیت مانیتورهای رایانه، طرح RGB محبوب ترین و گسترده ترین است، اما یک اشکال دارد: نقشه های رایانه همیشه نباید فقط روی مانیتور وجود داشته باشد، گاهی اوقات آنها باید چاپ شوند، پس لازم است از سیستم رنگ دیگری استفاده کنید - CMYK.

سیستم های رنگی HSB و HSL

سیستم های رنگ HSB و HSL بر اساس محدودیت های اعمال شده توسط سخت افزار است. در سیستم HSB، رنگ از نظر رنگ، اشباع و روشنایی توصیف می شود. سیستم HSL دیگری رنگ، اشباع و سبکی را تنظیم می کند. تن یک سایه خاص از رنگ است. اشباع یک رنگ شدت یا فرکانس نسبی آن را توصیف می کند. روشنایی یا روشنایی میزان سیاهی اضافه شده به یک رنگ را نشان می دهد و آن را تیره تر نشان می دهد. سیستم HSB به خوبی با مدل درک رنگ انسان مطابقت دارد، یعنی معادل طول موج نور است. اشباع شدت موج است و روشنایی مقدار کل نور است. عیب این سیستم این است که برای کار بر روی مانیتور کامپیوتر باید به سیستم RGB و برای چاپ چهار رنگ به سیستم CMYK تبدیل شود.

مدل رنگ HSB

مدل رنگ HSB با حداکثر در نظر گرفتن ویژگی‌های درک رنگ انسان توسعه داده شد. این بر اساس چرخه رنگ Munsell است. رنگ با سه جزء تشریح می شود: رنگ، اشباع و روشنایی. مقدار رنگ به عنوان یک برداری که از مرکز دایره سرچشمه می گیرد انتخاب می شود. نقطه در مرکز مربوط به رنگ سفید و نقاط در امتداد محیط دایره مربوط به رنگ های طیفی خالص است. جهت وکتور بر حسب درجه مشخص می شود و سایه رنگ را تعیین می کند. طول بردار میزان اشباع رنگ را تعیین می کند. در یک محور جداگانه، به نام محور بی رنگ، روشنایی با نقطه صفر مربوط به رنگ سیاه تنظیم می شود. طیف رنگی مدل HSB تمام مقادیر شناخته شده رنگ های واقعی را پوشش می دهد.

مدل HSB معمولاً هنگام ایجاد تصاویر در رایانه، شبیه سازی تکنیک ها و ابزار کار هنرمندان استفاده می شود. برنامه های خاصی وجود دارد که از قلم مو، خودکار و مداد تقلید می کنند. تقلیدی از کار با رنگ ها و بوم های مختلف را ارائه می دهد. پس از ایجاد یک تصویر، بسته به اینکه چگونه قصد انتشار آن را دارید، توصیه می شود آن را به یک مدل رنگ متفاوت تبدیل کنید.

مدل رنگ CIE Lab

در سال 1920، مدل فضایی رنگی CIE Lab توسعه یافت (Communication Internationale de I"Eclairage - یک کمیسیون جلسه بین المللی. L, a, b تعیین محورهای مختصات در این سیستم هستند.) سیستم مستقل از سخت افزار است و بنابراین اغلب برای انتقال داده بین دستگاه‌ها در مدل CIE Lab، هر رنگی با روشنی (L) و اجزای رنگی تعیین می‌شود: پارامتر a، که در محدوده سبز تا قرمز متفاوت است، و پارامتر b، که در محدوده متفاوت است. آبی به زرد. وسعت رنگ مدل CIE Lab به طور قابل توجهی از توانایی های مانیتورها و دستگاه های چاپی فراتر می رود، بنابراین تصویر ارائه شده در این مدل باید قبل از خروجی تبدیل شود. این مدل برای مطابقت با فرآیندهای فتوشیمیایی رنگی با فرآیندهای چاپ ایجاد شده است و امروزه در حال استفاده است. استاندارد پیش فرض Adobe Photoshop

مدل رنگ CMYK، تفکیک رنگ

این سیستم مدت ها قبل از استفاده از رایانه برای ایجاد تصاویر گرافیکی به طور گسترده شناخته شده بود. از کامپیوترها برای تفکیک رنگ های تصویر به رنگ های CMYK استفاده می شود و مدل های خاصی برای چاپ ایجاد شده است. تبدیل رنگ ها از RGB به CMYK با تعدادی چالش مواجه است. مشکل اصلی این است که رنگ ها ممکن است در سیستم های مختلف متفاوت باشند. این سیستم ها دارای ماهیت متفاوتی از تولید رنگ هستند و آنچه در صفحه مانیتور می بینیم هرگز نمی تواند دقیقاً هنگام چاپ تکرار شود. در حال حاضر برنامه هایی وجود دارند که به شما امکان می دهند مستقیماً با رنگ های CMYK کار کنید. برنامه های گرافیک برداری در حال حاضر به طور قابل اعتماد این توانایی را دارند، در حالی که برنامه های گرافیک شطرنجی به تازگی شروع به ارائه ابزاری برای کار با رنگ های CMYK و کنترل دقیق نحوه نمایش طرح در هنگام چاپ کرده اند.

مدل رنگی CMYK کاهشی است و هنگام آماده سازی نشریات برای چاپ استفاده می شود. اجزای رنگ CMY رنگ هایی هستند که با کم کردن رنگ های اصلی از سفید به دست می آیند:

فیروزه ای (فیروزه ای) = سفید - قرمز = سبز + آبی؛

سرخابی = سفید - سبز = قرمز + آبی؛

زرد = سفید - آبی = قرمز + سبز.

این روش با ماهیت فیزیکی درک پرتوهای منعکس شده از نسخه های اصلی چاپ شده مطابقت دارد. فیروزه ای، سرخابی و زرد رنگ های مکمل نامیده می شوند زیرا رنگ های اصلی را با سفید تکمیل می کنند. این منجر به مشکل اصلی مدل رنگی CMY می شود - همپوشانی رنگ های اضافی در عمل مشکی خالص تولید نمی کند. بنابراین یک جزء مشکی خالص در مدل رنگی گنجانده شد. به این ترتیب حرف چهارم در مخفف مدل رنگی CMYK (سیان، سرخابی، زرد، مشکی) ظاهر شد. برای چاپ روی تجهیزات چاپ، یک تصویر کامپیوتری رنگی باید به اجزای مربوط به اجزای مدل رنگی CMYK تقسیم شود. این فرآیند جداسازی رنگ نامیده می شود. نتیجه چهار تصویر مجزا است که حاوی محتوای رنگی یکسان از هر جزء در نسخه اصلی است. سپس، در یک چاپخانه، از صفحات ایجاد شده بر اساس فیلم های جدا شده از رنگ، یک تصویر چند رنگ چاپ می شود که با پوشش رنگ های CMYK به دست می آید.

رنگ نمایه شده، کار با پالت

تمام سیستم های رنگی که قبلاً توضیح داده شد با کل طیف رنگ ها سروکار دارند. پالت های رنگی نمایه شده مجموعه ای از رنگ ها هستند که می توانید رنگ مورد نظر را از بین آنها انتخاب کنید. مزیت پالت های محدود این است که حافظه بسیار کمتری نسبت به سیستم های RGB و CMYK کامل اشغال می کنند. کامپیوتر یک پالت رنگ ایجاد می کند و به هر رنگ یک عدد از 1 تا 256 اختصاص می دهد. سپس، هنگام ذخیره رنگ یک پیکسل یا شیء مجزا، کامپیوتر به سادگی عدد آن رنگ را در پالت به خاطر می آورد. برای به خاطر سپردن اعداد از 1 تا 256، یک کامپیوتر تنها به 8 بیت نیاز دارد. برای مقایسه، یک رنگ کامل در سیستم RGB 24 بیت و در سیستم CMYK 32 بیت طول می کشد.

کتابشناسی - فهرست کتب:

1. گرافیک کامپیوتری پورف V.N.

2. مبانی گرافیک کامپیوتری. سرگیف A.P.، Kushchenko S.V.

3. گرافیک کامپیوتری. پویا، تصاویر واقعی. E.V. Shikin، A.V. Boreskov

کامپیوتر هنرهای گرافیکی (11)چکیده >> علوم کامپیوتر

2 نوع کامپیوتر گرافیکسه نوع وجود دارد کامپیوتر گرافیک. این شطرنجی است هنرهای گرافیکی، بردار هنرهای گرافیکیو فراکتال هنرهای گرافیکی. آنها متفاوت هستند ... سه بعدی سیستم هایمختصات هر مختصات منعکس کننده سهم هر جزء در نتیجه است رنگوی...

تقویت تاثیر بصری و افزایش غنای اطلاعاتی تصویر. درک رنگ توسط مغز انسان در نتیجه تجزیه و تحلیل شار نور وارد شده به شبکیه چشم از گسیل یا انعکاس اشیا شکل می گیرد. درک رنگ به خواص فیزیکی نور، یعنی انرژی الکترومغناطیسی، برهمکنش آن با مواد فیزیکی و همچنین به تفسیر آنها توسط سیستم بینایی انسان بستگی دارد. سیستم بینایی انسان انرژی الکترومغناطیسی را با طول موج های 400 تا 700 نانومتر به عنوان نور مرئی (1 نانومتر = 10-9 متر) درک می کند. نور یا به طور مستقیم از یک منبع، مانند یک لامپ، یا به طور غیرمستقیم توسط بازتاب یا شکست از سطح یک جسم دریافت می شود. اگر نور مشاهده شده تمام طول موج های مرئی را در مقادیر تقریباً مساوی داشته باشد، منبع یا جسمی بی رنگ است. منبع آکروماتیک سفید به نظر می رسد و نور آکروماتیک منعکس شده یا منکسر سفید، سیاه یا خاکستری به نظر می رسد.. اجسامی که بیش از 80 درصد نور را از یک منبع سفید منعکس می کنند، سفید و کمتر از 3 درصد سیاه به نظر می رسند. مقادیر متوسط ​​سایه های مختلف خاکستری را ایجاد می کند. اگرچه تعریف کردن آن سخت است تمایز بین روشنایی و روشنایی، سبکی به طور کلی به عنوان ویژگی اجسام غیر درخشان یا انعکاسی در نظر گرفته می شود و از سیاه تا سفید متغیر است، در حالی که روشنایی ویژگی اجسام خود نورانی یا تابشی است و دامنه آن از کم تا زیاد است.. اگر نور درک شده دارای طول موج هایی در مقادیر نابرابر دلخواه باشد، آن را رنگی می نامند.اگر طول موج ها در لبه بالاییطیف مرئی، سپس نور ظاهر می شود قرمزیا مایل به قرمز، یعنی طول موج غالب در ناحیه قرمز طیف مرئی قرار دارد. اگر طول موج ها در بخش پایینیپس طیف مرئی نور آبی به نظر می رسدیا مایل به آبی، یعنی طول موج غالب در قسمت آبی طیف قرار دارد. با این حال، انرژی الکترومغناطیسی با یک طول موج خاص خود هیچ رنگی ندارد. احساس رنگ در نتیجه دگرگونی پدیده های فیزیکی در چشم و مغز انسان به وجود می آید. رنگ یک جسم به توزیع طول موج منبع نور و به خواص فیزیکی جسم بستگی دارد. یک جسم رنگی به نظر می رسد اگر نور را فقط در محدوده باریکی از طول موج ها منعکس یا ارسال کند و بقیه را جذب کند..

در گرافیک کامپیوتری، از دو سیستم برای ترکیب رنگ های اصلی استفاده می شود: افزودنی - قرمز، سبز، آبی (RGB) و تفریق - فیروزه ای، سرخابی، زرد (CMY). رنگ های یک سیستم مکمل دیگری هستند: فیروزه ای به قرمز، سرخابی به سبز، زرد به آبی. رنگ مکمل تفاوت بین سفید و یک رنگ مشخص است: فیروزه ای سفید منهای قرمز، سرخابی سفید منهای سبز، زرد سفید منهای آبی است. اگرچه قرمز را می توان مکمل فیروزه ای در نظر گرفت، اما به طور سنتی قرمز، سبز و آبی رنگ های اصلی و فیروزه ای، سرخابی، زرد مکمل آن ها هستند. جالب است که هیچ رنگ بنفش در طیف رنگین کمان یا منشور وجود ندارد، یعنی توسط سیستم بینایی انسان تولید می شود. برای سطوح بازتابندهبه عنوان مثال از جوهر چاپ، فیلم و صفحه نمایش غیر نورانی استفاده می شود سیستم تفریقی CMY. در سیستم های کسر، طول موج یک رنگ اضافی از طیف سفید کم می شود. به عنوان مثال، هنگامی که نور از طریق یک جسم بنفش منعکس یا منتقل می شود، بخش سبز طیف جذب می شود. اگر نور حاصل توسط یک جسم زرد منعکس یا شکست شود، قسمت آبی طیف جذب می شود و فقط رنگ قرمز باقی می ماند. هنگامی که در یک جسم آبی منعکس یا شکسته می شود، رنگ سیاه می شود زیرا کل طیف مرئی حذف می شود. فیلترهای عکس بر اساس این اصل کار می کنند. افزودنیسیستم رنگ RGB مناسب برای درخشانسطوحی مانند صفحه نمایش CRT یا لامپ های رنگی.

راه هایی برای توصیف رنگ

در گرافیک کامپیوتری از مفهوم استفاده می شود وضوح رنگ (نام دیگر است عمق رنگ ). روشی را برای رمزگذاری اطلاعات رنگی برای نمایش روی صفحه نمایشگر تعریف می کند. برای نمایش یک تصویر سیاه و سفید یک بیت (رنگ های سفید و سیاه) کافی است. رمزگذاری هشت بیتی به شما امکان می دهد 256 درجه بندی تن رنگ را نمایش دهید. دو بایت (16 بیت) 65536 سایه را تعریف می کند. با رمزگذاری 24 بیتی، می توان بیش از 16.5 میلیون رنگ را تعریف کرد

از نقطه نظر عملی وضوح رنگمفهوم نزدیک گستره رنگ، که به طیف رنگ هایی که می توان در دستگاه های خروجی بازتولید کرد اشاره دارد.مدل های رنگی در یک سیستم مختصات سه بعدی چیده شده اند که فضای رنگی را تشکیل می دهد. در این مورد، آنها از قوانین گراسمن که رنگ را می توان با یک نقطه در فضای سه بعدی بیان کرد، نتیجه می گیرند.

مدل رنگ CIE Lab

در سال 1920، یک مدل فضایی رنگی توسعه یافت آزمایشگاه CIE

L,a,b - تعیین محورهای مختصات در این سیستم). سیستم است سخت افزار مستقل است و بنابراین اغلب برای انتقال داده بین دستگاه ها استفاده می شود. در مدل CIE Lab، هر رنگی با روشنی (I) و اجزای رنگی تعیین می شود: پارامتر a که در محدوده سبز تا قرمز متغیر است و پارامتر b که در محدوده آبی تا زرد متفاوت است.. طیف رنگی مدل CIE Lab به طور قابل توجهی از قابلیت های مانیتورها و دستگاه های چاپ فراتر می رود، بنابراین قبل از خروجی تصویر ارائه شده در این مدل، باید آن را تبدیل کرد. این مدل برای هماهنگ کردن فرآیندهای فتوشیمیایی رنگی با فرآیندهای چاپ ایجاد شده است. امروزه این استاندارد پیش فرض برای Adobe Photoshop است.

مدل رنگ RGB

شکل مدل رنگ RGB افزودنی

مدل رنگ RGB افزودنی است، یعنی هر رنگی ترکیبی از سه رنگ اصلی - قرمز، سبز، آبی - در نسبت های مختلف است. این به عنوان پایه ای برای ایجاد و پردازش گرافیک های رایانه ای در نظر گرفته شده برای تولید مثل الکترونیکی (روی مانیتور، تلویزیون) عمل می کند. هنگامی که یک جزء از رنگ اصلی بر دیگری قرار می گیرد، روشنایی تابش کل افزایش می یابد. ترکیب این سه جزء یک رنگ خاکستری بی رنگ می دهد که با افزایش روشنایی به رنگ سفید نزدیک می شود. با 256 سطح تن تدریجی، سیاه با مقادیر RGB صفر و سفید - حداکثر، با مختصات (255,255,255) مطابقت دارد.

RGB با کانال آلفا

کانال آلفا به شما امکان می دهد یک تصویر را با پس زمینه آن ترکیب کنید. هر مقدار پیکسل حاوی یک مقدار آلفای اضافی است که اندازه بیت آن برابر با عمق رنگ تصویر است. مدل رنگی RGB با کانال آلفا فقط با عمق رنگ 8 و 16 بیت قابل استفاده است.

مقدار صفر کانال آلفا به این معنی است که پیکسل کاملاً شفاف است، در این صورت پس زمینه به طور کامل از طریق تصویر قابل مشاهده است.

مقدار کانال آلفا برابر است با 2 عمق رنگ تصویر -1

مربوط به یک پیکسل کاملاً مات است. این بدان معنی است که پس زمینه به طور کامل توسط تصویر پوشانده شده است. هنگامی که مقدار کانال آلفا برابر با یک مقدار میانی باشد، رنگ پیکسل از طریق برخی الگوریتم ها با پس زمینه ترکیب می شود.

مدل رنگ HSB


برنج. مدل رنگ HSB
مدل رنگ HSB با حداکثر در نظر گرفتن ویژگی‌های درک رنگ انسان توسعه داده شد. این بر اساس چرخه رنگ Munsell است. رنگ با سه جزء توصیف می شود: رنگ (رنگ )، اشباع (اشباع ) و روشنایی (روشنایی ). مقدار رنگ به عنوان یک برداری که از مرکز دایره سرچشمه می گیرد انتخاب می شود. نقطه در مرکز مربوط به رنگ سفید و نقاط در امتداد محیط دایره مربوط به رنگ های طیفی خالص است. جهت وکتور بر حسب درجه مشخص می شود و سایه رنگ را تعیین می کند. طول بردار میزان اشباع رنگ را تعیین می کند. در یک محور جداگانه به نام بی رنگ، روشنایی با نقطه صفر مربوط به سیاه تنظیم شده است. طیف رنگی مدل HSB تمام مقادیر شناخته شده رنگ های واقعی را پوشش می دهد.

مدلH.S.B.مرسوم است که هنگام ایجاد تصاویر در رایانه، شبیه سازی تکنیک های کاری و ابزار هنرمندان، از آن استفاده کنید.برنامه های خاصی وجود دارد که از قلم مو، خودکار و مداد تقلید می کنند. تقلیدی از کار با رنگ ها و بوم های مختلف را ارائه می دهد. پس از ایجاد یک تصویر، بسته به اینکه چگونه قصد انتشار آن را دارید، توصیه می شود آن را به یک مدل رنگ متفاوت تبدیل کنید.در حال حاضر این مدل رنگی فقط در برخی از برنامه های پردازش تصویر استفاده می شود.

مدل رنگ YCbCr

تصاویر JPEG تقریبا همیشه با استفاده از فضای رنگی سه جزئی YCbCr ذخیره می شوند. مولفه Y یا luminance نشان دهنده روشنایی تصویر است. اجزای Cb و Cr رنگ را تعیین می کنند. مقدار Cb آبی بودن تصویر را تعیین می کند و مقدار Cr قرمزی تصویر را تعیین می کند.

رابطه بین مدل های رنگی YCbCr و RGB با استفاده از فرمول های مربوطه پیدا می شود.

برنج. مدل رنگ CMYK
مدل رنگ کسر است و هنگام آماده سازی نشریات برای چاپ استفاده می شود. اجزای رنگ CMY رنگ هایی هستند که با کم کردن رنگ های اصلی از سفید به دست می آیند:

فیروزه ای (فیروزه ای) = سفید - قرمز = سبز + آبی؛

سرخابی = سفید - سبز = قرمز + آبی؛

زرد = سفید - آبی = قرمز + سبز.

این روش با ماهیت فیزیکی درک پرتوهای منعکس شده از نسخه های اصلی چاپ شده مطابقت دارد. رنگ های فیروزه ای، سرخابی و زرد نامیده می شوند اضافی، زیرا آنها مکمل رنگ های اصلی با سفید هستند. این منجر به مشکل اصلی مدل رنگی CMY می شود - همپوشانی رنگ های اضافی در عمل مشکی خالص تولید نمی کند. در مدل CMYK، مقادیر اجزای بزرگتر رنگ های نزدیک به سیاه را نشان می دهد. هنگامی که فیروزه ای، سرخابی و زرد با هم ترکیب می شوند، تمام رنگ جذب می شود که در تئوری باید سیاه شود، اما در عمل سیاه خالص ایجاد نمی شود. بنابراین یک جزء مشکی خالص در مدل رنگی گنجانده شد. به این ترتیب حرف چهارم در مخفف مدل رنگی CMYK ظاهر شد ( فیروزه ای، سرخابی، زرد، مشکی). هیچ تناظری یک به یک بین مدل و RGB وجود ندارد. چندین مقدار CMYK به همان مقدار RGB نگاشت می شوند.

برای چاپ روی تجهیزات چاپ، یک تصویر کامپیوتری رنگی باید به اجزای مربوط به اجزای مدل رنگی CMYK تقسیم شود. این فرآیند نامیده می شود تفکیک رنگ. نتیجه چهار تصویر مجزا است که حاوی محتوای رنگی یکسان از هر جزء در نسخه اصلی است. سپس، در یک چاپخانه، از صفحات ایجاد شده بر اساس فیلم های جدا شده از رنگ، یک تصویر چند رنگ چاپ می شود که با پوشش رنگ های CMYK به دست می آید.

مدل های رنگی مورد استفاده برای نمایش تصاویر بر اساس این فرض است که یک رابطه خطی بین مقدار یک جزء رنگ و رنگ قابل مشاهده در صفحه وجود دارد. در واقعیت، دستگاه های نمایشگر استفاده شده به سیگنال ورودی به صورت خطی پاسخ نمی دهند.گاما تقریب ویژگی های غیرخطی این دستگاه ها را توصیف می کند. از دیدگاه ریاضی، گاما یک تابع توان است:

تنظیم گامای یک تصویر می تواند به همراه تبدیل به فضای رنگی XYZ یا به صورت جداگانه انجام شود. تنظیم گاما در مقایسه با تبدیل به فضای رنگی XYZ و از آن، تأثیر بیشتری بر ظاهر تصویر در مانیتور رایانه دارد.

تأثیر گاما بر روی یک تصویر به صورت زیر است:به جزء سایه تیره تر یا روشن تر می دهد.

دستگاه های مختصات

برای ایجاد یک تصویر کامپیوتری واقع گرایانه پیچیده، لازم است مدل ریاضی شی یا فرآیند به تصویر کشیده شده روی صفحه در فضا و زمان به طور قابل اعتماد تکرار شود.در این صورت لازم است موقعیت نقاط، خطوط و سطوح در سیستم های مختصات مختلف مشخص شود. موقعیت یک نقطه در فضای اقلیدسی با یک بردار شعاع مشخص می شود که دارای n مختصات و انبساط به n بردار پایه مستقل خطی است. مجموعه بردارهای پایه و واحدهای اندازه گیری فواصل در امتداد این بردارها یک سیستم مختصات را تشکیل می دهند.. برای توصیف شکل اشیاء گرافیکی، تعیین محل اشیاء در فضا و پیش بینی آنها بر روی صفحه نمایش، از SC های مختلف استفاده می شود که راحت ترین در هر مورد خاص است. موقعیت نقاط در فضا به راحتی با استفاده از یک سیستم مختصات دکارتی توصیف می شود. سیستم مختصات دکارتی دارای سه خط مستقیم جهت دار است که در یک صفحه قرار ندارند - محورهای مختصات، محورها در یک نقطه قطع می شوند - مبدأ. واحد اندازه گیری بر روی محورها انتخاب می شود. موقعیت هر نقطه در فضا از طریق مختصات این نقطه، که فواصل مبدا مختصات تا پیش بینی نقطه بر روی محورهای مختصات مربوطه است، توصیف می شود.برای محاسبات عملی راحت, به طوری که محورهای مختصات بر هم عمود باشند. چنین سیستم مختصاتی متعامد نامیده می شود. آرایش نسبی محورها در یک سیستم مختصات متعامد می تواند دو نوع باشد. محور 0 zمی تواند در جهت از ناظر به صفحه ورق عبور کند - این یک سیستم مختصات چپ است. اگر محور 0 zاز صفحه ورق به ناظر عبور می کند - این یک سیستم مختصات راست دست است.

سیستم های مختصاتی که بیشتر در گرافیک کامپیوتری استفاده می شود

سیستم مختصات جهانیسیستم مختصات اصلی است که در آن تمام اشیاء صحنه مشخص می شوند. یکی از کارهای رایج در گرافیک کامپیوتری، به تصویر کشیدن نمودارهای دو بعدی در یک سیستم مختصات خاص است. این نمودارها برای نشان دادن رابطه بین متغیرهای تعریف شده با استفاده از توابع طراحی شده اند. به عنوان مثال، نمودارهایی که درک نور توسط چشم انسان را مشخص می کنند. برای به دست آوردن چنین نموداری، برنامه کاربردی باید ابتدا خروجی های مختلف (نقاط، خطوط، رشته های نمادها) را توصیف کند که مکان و اندازه آنها را در یک سیستم مختصات مستطیلی نشان دهد. واحدهای اندازه گیری که این اجسام در آنها مشخص می شوند به ماهیت آنها بستگی دارد: برای مثال، تغییر دما را می توان بر حسب درجه در ساعت، حرکت یک جسم در فضا بر حسب کیلومتر در ثانیه و غیره نشان داد. اینها کاربردی هستند. مختصات (یا کاربر محور) به شما امکان می دهد اشیاء را در دنیای دو بعدی یا سه بعدی کاربر تعریف کنید و معمولاً به آنها گفته می شود. مختصات جهان.

سیستم مختصات جهان ثابت (MSC) x، y، z، حاوی یک نقطه مرجع (منشا مختصات) و یک مبنای خطی مستقل (مجموعه ای از بردارهای پایه - محورهای مختصات) است، به لطف این امکان توصیف دیجیتالی هندسی وجود دارد. خواص هر شیء گرافیکی در مقادیر مطلق ما سیستم مختصات جهان را نشان می دهیم ایکس متر y متر z متر .

سیستم مختصات مدل- سیستم مختصاتی که در آن ساختار داخلی اشیاء مشخص شده است.

سیستم مختصات صفحه نمایش - موقعیت پیش بینی اجسام هندسی را بر روی صفحه نمایش مشخص می کند. طرح ریزی یک نقطه در ESC دارای مختصات z e = 0 است. با این حال، این مختصات نباید دور ریخته شود، زیرا MSK و ESC اغلب به صورت همزمان انتخاب می شوند و همچنین بردار طرح ریزی. [ ایکس اوه y اوه 0] می تواند در تبدیل هایی که نه دو، بلکه به سه مختصات نیاز دارند، شرکت کنند.

انتخاب نقطه و جهت دید را می توان با معرفی دکارتی به صورت ریاضی توصیف کرد سیستم مختصات ناظرکه مبدأ آن در نقطه دید است و یکی از محورها با جهت دید منطبق است.

سیستم مختصات صحنه(SKS) ایکس با y با z با، که موقعیت همه اشیاء را در صحنه توصیف می کند - بخشی از فضای جهان با مبدا و اساس خاص خود که برای توصیف موقعیت اشیاء بدون توجه به MSK استفاده می شود.

سیستم مختصات شی (USC) ایکس O y O z O، با یک شی خاص مرتبط است و تمام حرکات را با آن در SCS یا MCS انجام می دهد.
به تصویر کشیدن اشیاء سه بعدی تعدادی چالش را به همراه دارد. اول از همه، باید به یاد داشته باشیم که تصویر مسطح است، بنابراین لازم است که به انتقال کافی از ویژگی های بصری اشیا دست پیدا کنیم تا ایده نسبتاً واضحی از عمق ارائه دهیم. در ادامه، گروه هایی از اجسام سه بعدی را که برای تصویرسازی در نظر گرفته شده اند، فراخوانی می کنیم صحنه فضایی، و تصویر دو بعدی آن است مسیر.

برنج. 4.3.سیستم مختصات شی و سیستم مختصات ناظر
تصویر قابل مشاهده بر روی صفحه خاصی تشکیل می شود که در ادامه به آن می گوییم هواپیمای تصویری. روش های تبدیل یک جسم سه بعدی به یک تصویر دو بعدی ( طرح ها) ممکن است متفاوت باشد. به هر حال، تصویر حاصل باید در سیستم مختصات دو بعدی نیز توضیح داده شود. بسته به روش به دست آوردن آن، ابعاد واقعی تصویر نیز ممکن است متفاوت باشد. انواع مختلف طرح ریزی بعداً به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت.

برنج. 4.4.تصویر صفحه و صفحه نمایش

از آنجایی که هدف نهایی ما به دست آوردن یک تصویر روی صفحه است، انتقال تصویر با تغییر مقیاس مطابق با اندازه صفحه همراه است. به طور معمول، مبدأ مختصات در سیستم مختصات تصویر، گوشه سمت چپ پایین صفحه همراه با تصویر در نظر گرفته می شود. در صفحه نمایش، مبدا مختصات به طور سنتی در گوشه سمت چپ بالا قرار دارد. نمایش نقاشی از صفحه تصویر بر روی صفحه نمایش باید با حداقل تحریف نسبت ها انجام شود، که به خودی خود محدودیتی را بر ناحیه صفحه اشغال شده توسط نقاشی تحمیل می کند. تغییر مقیاس باید با حفظ نسبت های منطقه انجام شود (شکل 4.4).

اجسام در سیستم مختصات صفحه تصویر در برخی واحدهای اندازه گیری مشخص می شوند و مقیاس در امتداد هر دو محور مختصات یکسان است. در صفحه، واحد اندازه گیری پیکسل است که باید مستطیل در نظر گرفته شود، بنابراین مقیاس ها در امتداد محورهای افقی و عمودی ممکن است متفاوت باشند، که باید هنگام تنظیم فاکتورهای مقیاس گذاری در نظر گرفته شود.

نمونه ای از تبدیل ها در سیستم های مختصات

به منظور دستکاری تصویر روی صفحه، ایجاد تغییرات در موقعیت، جهت و اندازه آن، تبدیل های هندسی انجام می شود. آنها به شما امکان می دهند ویژگی های اشیاء را در فضا تغییر دهید.فرض کنید باید تصویری از حرکت خورشید در سراسر آسمان و یک ماشین در امتداد زمین در رایانه ایجاد کنید. ناظر این تصویر را از نقطه خاصی در فضا در جهت خاصی می بیند. برای توصیف ریاضی این تبدیل های پیچیده، ابتدا باید سیستم های مختصات را انتخاب کنیم.

اولین سیستم مختصات جهانی است، بیایید آن را با محورها تعریف کنیم ایکس متر y متر z متر، در نقطه خاصی قرار دارد و همیشه بی حرکت می ماند.

سیستم مختصات دوم موقعیت ناظر را در فضا تعیین می کند و جهت دید را تعیین می کند - سیستم مختصات ناظر. ایکس n y n z n .

سیستم سوم سیستم مختصات جسم است که دو مورد از آنها وجود خواهد داشت: سیستم مختصات خورشید و سیستم مختصات ماشین. این سیستم ها می توانند حرکت کنند و موقعیت خود را در فضا نسبت به سیستم مختصات جهان تغییر دهند. مختصات نقاط شی در سیستم های مختصات شی مشخص شده است، هر یک از آنها به سیستم مختصات جهان گره خورده است. سیستم مختصات ناظر نیز نسبت به سیستم مختصات جهان حرکت می کند. برای دیدن یک شی سه بعدی روی صفحه نمایش باید انجام دهید:

• 
  مختصات شی مشخص شده در سیستم مختصات خودش را به مختصات جهانی تبدیل کند.
• 
  تبدیل مختصات شیء از سیستم جهانی به سیستم مختصات ناظر.

مراحل تصویربرداری
همانطور که قبلا گفته شد، گرافیک کامپیوتری روش هایی را برای ساختن تصاویر از اشیاء و صحنه های هندسی مختلف مطالعه می کند. مراحل اصلی ساخت تصویر عبارتند از:

• 
  مدل‌سازی که از روش‌های توصیف ریاضی اشیاء و مناظر با طبیعت بسیار متنوع در فضای دو بعدی و سه بعدی استفاده می‌کند.
• 
  تجسم - روش‌هایی برای ساختن تصاویر واقعی از دنیای سه‌بعدی بر روی صفحه نمایش تخت رایانه، در حالی که مدل‌های اشیاء و صحنه‌ها به تصویر یا فیلم ایستا تبدیل می‌شوند (توالی فریم‌های ثابت).

تحولات هندسی

هدف از مطالعه تحولات هندسی یادگیری نحوه توصیف حرکت اجسام و تجسم اشیا به صورت ریاضی است. تبدیل هندسی نگاشت تصویر یک نقطه متعلق به فضای اقلیدسی n بعدی به نقطه ای از پیش تصویر n بعدی است. تبدیل های هندسی شامل تبدیل های تصویری و تبدیل های وابسته است.

به منظور سنتز یک تصویر بر روی صفحه نمایش رایانه شخصی، لازم است روشی برای توصیف ریاضی اشیاء در فضای سه بعدی یا در یک صفحه پیشنهاد شود. تبدیل های فرافکنی صحنه را از منظر مورد نظر به تصویر می کشند. پروجکشن روشی برای انتقال اجسام سه بعدی به تصویر آنها در یک صفحه است. پروجکشن نگاشت فضای سه بعدی بر روی صفحه تصویر دو بعدی (CP) است. به دست آوردن طرح ریزی بر اساس روش ردیابی پرتو است. از مرکز پروژکتور (پروژکتور)، پرتوها از طریق هر نقطه از جسم کشیده می شوند تا زمانی که با CP تلاقی کنند. شکل روی صفحه که از نقاط تقاطع پرتوها با صفحه تصویر تشکیل شده است، برآمدگی جسم است. ویژگی مهم هر روش طرح ریزی، قابلیت اطمینان درک یک شی از طرح ریزی آن است. هیچ طرحی وجود ندارد که به یک اندازه برای همه کارها مناسب باشد. برجستگی هندسی صفحه نوعی برآمدگی بر روی سطح صاف با خطوط مستقیم است. برآمدگی های هندسی صفحه مرکزی و موازی هستند. اگر مرکز برجستگی در فاصله محدودی از صفحه برآمدگی باشد، آنگاه یک برآمدگی مرکزی است. اگر مرکز برآمدگی تا بی نهایت حذف شود، چنین برآمدگی موازی است. برجستگی های مرکزی از یک تا سه نقطه ناپدید شدن دارند. نقطه ناپدید شدن نقطه تلاقی برجستگی های مرکزی همه خطوط موازی است که با صفحه طرح ریزی موازی نیستند.

رنگ در گرافیک کامپیوتری

هنگام کار با رنگ، از مفاهیم زیر استفاده می شود: عمق رنگ (همچنین وضوح رنگ نیز نامیده می شود) و مدل رنگ.
تعداد بیت های متفاوتی را می توان برای رمزگذاری رنگ پیکسل تصویر اختصاص داد. این تعیین می کند که چند رنگ می تواند همزمان روی صفحه نمایش داده شود. هر چه کد رنگ باینری طولانی تر باشد، رنگ های بیشتری را می توان در طراحی استفاده کرد. عمق رنگتعداد بیت هایی است که برای رمزگذاری رنگ یک پیکسل استفاده می شود. برای رمزگذاری یک تصویر دو رنگ (سیاه و سفید) کافی است یک بیت برای نمایش رنگ هر پیکسل اختصاص دهید. تخصیص یک بایت به شما امکان می دهد 256 رنگ مختلف را رمزگذاری کنید. دو بایت (16 بیت) به شما امکان می دهد 65536 رنگ مختلف را تعریف کنید. این حالت High Color نام دارد. اگر از سه بایت (24 بیت) برای رمزگذاری رنگ استفاده شود، 16.5 میلیون رنگ می توانند به طور همزمان نمایش داده شوند. این حالت True Color نام دارد. اندازه فایلی که تصویر در آن ذخیره می شود به عمق رنگ بستگی دارد.

رنگ ها در طبیعت به ندرت ساده هستند. بیشتر سایه های رنگی از ترکیب رنگ های اصلی تشکیل می شوند. روش تفکیک سایه رنگ به اجزای تشکیل دهنده آن نامیده می شود مدل رنگ. انواع مختلفی از مدل های رنگی وجود دارد، اما گرافیک کامپیوتری معمولاً از سه مدل بیشتر استفاده نمی کند. این مدل ها با نام های RGB، CMYK، HSB شناخته می شوند.

1. مدل رنگ RGB.

ساده ترین و واضح ترین مدل RGB است. این مدل با مانیتور و تلویزیون خانگی کار می کند. هر رنگی از سه جزء اصلی در نظر گرفته می شود: قرمز (قرمز)، سبز (سبز) و آبی (آبی). به این رنگ ها اولیه می گویند.

همچنین اعتقاد بر این است که وقتی یک جزء روی دیگری قرار می گیرد، روشنایی کل رنگ افزایش می یابد. ترکیب این سه جزء یک رنگ خنثی (خاکستری) می دهد که در روشنایی بالا به سمت سفید متمایل می شود. این مطابق با چیزی است که روی صفحه نمایشگر می بینیم، بنابراین این مدل همیشه هنگام تهیه تصویری که برای بازتولید روی صفحه نمایش داده می شود استفاده می شود. اگر تصویر در یک ویرایشگر گرافیکی تحت پردازش کامپیوتری قرار می گیرد، باید در این مدل نیز ارائه شود.
روش به دست آوردن سایه جدید با جمع روشنایی اجزای تشکیل دهنده نامیده می شود روش افزایشی. هر جا که یک تصویر رنگی در نور عبوری ("از طریق انتقال") مشاهده می شود استفاده می شود: در مانیتورها، پروژکتورهای اسلاید و غیره. حدس زدن اینکه هر چه روشنایی کمتر باشد، سایه تیره تر است، دشوار نیست. بنابراین، در مدل افزودنی، نقطه مرکزی که دارای مقادیر مولفه صفر (0،0،0) است، رنگ مشکی دارد (بدون درخشش صفحه نمایش مانیتور). رنگ سفید با حداکثر مقادیر اجزاء (255، 255، 255) مطابقت دارد. مدل RGB افزودنی است و اجزای آن: قرمز (255,0,0)، سبز (0,255,0) و آبی (0,0,255) نامیده می شوند. رنگهای اصلی.

2. مدل رنگ CMYK.

این مدل برای تهیه تصاویر چاپ شده به جای تصاویر صفحه نمایش استفاده می شود. تفاوت آنها در این است که نه در نور عبوری، بلکه در نور بازتابیده دیده می شوند. هر چه جوهر بیشتری روی کاغذ می گذارید، نور بیشتری جذب می کند و بازتابش کمتر می شود. ترکیب سه رنگ اصلی تقریباً تمام نور فرودی را جذب می کند و از بیرون تصویر تقریباً سیاه به نظر می رسد. برخلاف مدل RGB، افزایش مقدار رنگ منجر به افزایش روشنایی بصری نمی شود، بلکه منجر به کاهش می شود.

بنابراین برای تهیه تصاویر چاپی از مدل افزودنی (جمع بندی) استفاده نمی شود بلکه مدل تفریقی (کاهشی).. اجزای رنگی این مدل رنگ های اصلی نیستند، بلکه آنهایی هستند که از کم کردن رنگ های اصلی از سفید به دست می آیند:
آبی (فیروزه ای)= سفید - قرمز = سبز + آبی (0,255,255)
بنفش (یاسی) (سرخابی)= سفید - سبز = قرمز + آبی (255,0,255)
رنگ زرد= سفید - آبی = قرمز + سبز (255,255,0)
به این سه رنگ می گویند اضافی، زیرا آنها مکمل رنگ های اصلی با سفید هستند.
یک مشکل قابل توجه در چاپ رنگ سیاه است. از نظر تئوری، می توان آن را با ترکیب سه رنگ اصلی یا اضافی به دست آورد، اما در عمل نتیجه نامناسب است. بنابراین، جزء چهارم به مدل رنگی CMYK اضافه شده است - سیاه. این سیستم حرف K در نام خود (blacK) را مدیون اوست.

در چاپخانه ها تصاویر رنگی در چند مرحله چاپ می شوند. با قرار دادن چاپ های فیروزه ای، سرخابی، زرد و مشکی به نوبه خود روی کاغذ، تصویری تمام رنگی به دست می آید. بنابراین، تصویر نهایی به دست آمده در رایانه قبل از چاپ به چهار جزء یک تصویر تک رنگ تقسیم می شود. این فرآیند جداسازی رنگ نامیده می شود. ویرایشگرهای گرافیکی مدرن ابزارهایی برای انجام این عملیات دارند.
برخلاف مدل RGB، نقطه مرکزی سفید است (بدون رنگ روی کاغذ سفید). به سه مختصات رنگ چهارمی اضافه شده است - شدت رنگ سیاه. محور سیاه جدا به نظر می رسد، اما این منطقی است: افزودن اجزای رنگی به سیاه همچنان باعث سیاهی می شود. هر کسی می‌تواند اضافه شدن رنگ‌ها را در مدل CMYK با برداشتن مدادهای آبی، خاکستری و زرد یا قلم‌های نمدی بررسی کند. مخلوط آبی و زرد روی کاغذ باعث ایجاد سبز، بنفش و زرد قرمز و غیره می شود. هنگامی که هر سه رنگ با هم مخلوط می شوند، نتیجه یک رنگ تیره نامشخص است. بنابراین در این مدل رنگ مشکی نیز مورد نیاز بود.

3. مدل رنگ HSB.

برخی از ویرایشگرهای گرافیکی به شما اجازه می دهند با مدل رنگی HSB کار کنید. اگر مدل RGB برای رایانه‌ها راحت‌تر است و مدل CMYK برای چاپخانه‌ها راحت‌تر است، مدل HSB برای انسان راحت‌تر است. این ساده و شهودی است. مدل HSB همچنین دارای سه جزء است: رنگ رنگ (Hue), اشباع رنگ (اشباع)و روشنایی رنگ (روشنایی). با تنظیم این سه مولفه، می توانید به همان اندازه که در مدل های دیگر رنگ سفارشی ایجاد کنید. رنگ یک رنگ تعداد یک رنگ را در پالت طیفی نشان می دهد. اشباع رنگ شدت آن را مشخص می کند - هر چه بیشتر باشد، رنگ "خالص تر" است. روشنایی یک رنگ بستگی به افزودن رنگ سیاه به یک رنگ مشخص دارد - هر چه بیشتر باشد، روشنایی رنگ کمتر است. مدل رنگی HSB برای استفاده در آن دسته از ویرایشگرهای گرافیکی مناسب است که بر روی پردازش تصاویر آماده تمرکز ندارند، بلکه روی ایجاد آنها با دستان خود تمرکز دارند. برنامه‌هایی وجود دارند که به شما امکان می‌دهند ابزارهای مختلف هنرمند (برس، خودکار، قلم‌های نمدی، مداد)، مواد رنگی (آبرنگ، گواش، روغن، جوهر، زغال، پاستل) و مواد بوم (بوم، مقوا، کاغذ برنج، و...) را شبیه‌سازی کنید. و غیره.). هنگام ایجاد اثر هنری خود، کار در مدل HSB راحت است و پس از اتمام، بسته به اینکه به عنوان تصویر صفحه نمایش یا چاپ شده استفاده شود، می توان آن را به مدل RGB یا CMYK تبدیل کرد. مقدار رنگ به عنوان بردار امتداد یافته از مرکز دایره انتخاب می شود. نقطه در مرکز نشان دهنده رنگ سفید (خنثی) و نقاط اطراف محیط نشان دهنده رنگ های خالص است. جهت وکتور سایه رنگ را تعیین می کند و در مدل HSB به صورت درجات زاویه ای مشخص می شود. طول بردار میزان اشباع رنگ را تعیین می کند. روشنایی رنگ در یک محور جداگانه تنظیم می شود که نقطه صفر آن سیاه است.

رنگ در گرافیک کامپیوتری

رنگ یک مشکل بسیار پیچیده هم برای فیزیک و هم برای فیزیولوژی است، زیرا هم ماهیت روانی و هم فیزیکی دارد. درک رنگ به خواص فیزیکی نور، یعنی انرژی الکترومغناطیسی، برهمکنش آن با مواد فیزیکی و همچنین به تفسیر آنها توسط سیستم بینایی انسان بستگی دارد. به عبارت دیگر، رنگ یک جسم نه تنها به خود جسم، بلکه به منبع نوری که جسم را روشن می کند و به سیستم بینایی انسان نیز بستگی دارد. علاوه بر این، برخی از اشیاء نور را منعکس می کنند (تخته، کاغذ)، در حالی که برخی دیگر آن را منتقل می کنند (شیشه، آب). اگر سطحی که فقط نور آبی را منعکس می کند با نور قرمز روشن شود، سیاه به نظر می رسد. به همین ترتیب، اگر منبع نور سبز از طریق شیشه ای که فقط نور قرمز را از خود عبور می دهد مشاهده شود، آن نیز سیاه به نظر می رسد.

ساده ترین رنگ، رنگ آکروماتیک است، یعنی رنگی که روی صفحه تلویزیون سیاه و سفید می بینیم. در این حالت، اجسامی که بیش از 80 درصد نور را از یک منبع سفید به صورت آکروماتیک منعکس می کنند، سفید و کمتر از 3 درصد آن سیاه به نظر می رسند. مقادیر متوسط ​​سایه های مختلف خاکستری را ایجاد می کند. تنها ویژگی چنین رنگی شدت یا کمیت است. شدت را می توان با یک مقدار اسکالر مرتبط کرد و سیاه را 0 و سفید را 1 تعریف کرد. سپس مقدار 0.5 با میانگین رنگ خاکستری مطابقت دارد.

اگر نور درک شده دارای طول موج هایی در مقادیر نابرابر دلخواه باشد، آن را رنگی می نامند. هنگام توصیف ذهنی چنین رنگی، معمولاً از سه مقدار استفاده می شود: رنگ، اشباع و روشنایی. رنگ به شما امکان می دهد رنگ هایی مانند قرمز، سبز، زرد و غیره را تشخیص دهید. اشباع، خلوص را مشخص می کند، به عنوان مثال، درجه ای که یک رنگ مشخص شده توسط نور سفید ضعیف می شود (رقیق می شود)، و به شما این امکان را می دهد که صورتی از قرمز، زمردی را از قرمز تشخیص دهید. سبز روشن و غیره. به عبارت دیگر، اشباع در مورد نرمی یا خشن بودن یک رنگ قضاوت می کند. سبکی ایده شدت را به عنوان عاملی مستقل از رنگ و اشباع منعکس می کند.

معمولاً رنگ های تک رنگ خالص وجود ندارد، بلکه مخلوطی از آنها وجود دارد. نظریه سه جزئی نور بر این فرض استوار است که سه نوع مخروط حساس به رنگ در قسمت مرکزی شبکیه وجود دارد. اولی سبز، دومی قرمز و سومی آبی را درک می کند. حساسیت نسبی چشم برای رنگ سبز حداکثر و برای آبی حداقل است. اگر هر سه نوع مخروط در معرض یک سطح روشنایی پرانرژی قرار گیرند، نور سفید به نظر می رسد. احساس سفیدی را می توان با مخلوط کردن هر سه رنگ به دست آورد، به شرطی که هیچ یک از آنها ترکیبی خطی از دو رنگ دیگر نباشد. به این رنگ ها اولیه می گویند.

چشم انسان قادر است حدود 350000 رنگ مختلف را تشخیص دهد. این عدد در نتیجه آزمایش های متعدد به دست آمد. تقریباً 128 تن رنگ به وضوح قابل مشاهده است. اگر فقط اشباع تغییر کند، سیستم بینایی دیگر قادر به تشخیص این همه رنگ نیست: ما می توانیم از 16 (برای زرد) تا 23 (برای قرمز و بنفش) چنین رنگی را تشخیص دهیم. نتایج تجربی در قوانین گراسمن خلاصه شده است:

• چشم به سه محرک مختلف واکنش نشان می دهد که ماهیت سه بعدی رنگ را تایید می کند. محرک ها را می توان به عنوان مثال، طول موج غالب (پس زمینه رنگ)، خلوص (اشباع) و روشنایی (سبک بودن) یا رنگ های قرمز، سبز و آبی در نظر گرفت.
• چهار رنگ همیشه به صورت خطی وابسته هستند، یعنی cC = rR + gG + bB، که در آن c، r، g، b برابر با 0 نیستند. بنابراین، برای مخلوطی از دو رنگ برابری (cC)1 + (cC)2 = (rR)1 + (rR)2 + (gG)1 + (gG)2 + (bB)1 + (lbB)2. اگر رنگ C1 برابر با رنگ C و رنگ C2 برابر با رنگ C باشد، بدون در نظر گرفتن ساختار طیف انرژی c، C1، C2، رنگ C1 برابر با رنگ C2 است.
• در مخلوطی از سه رنگ، اگر یکی به طور مداوم تغییر کند و بقیه ثابت بمانند، رنگ مخلوط به طور مداوم تغییر می کند، یعنی فضای رنگی سه بعدی پیوسته است.

سیستم رنگ کاهشی CMY برای سطوح بازتابنده مانند جوهرهای چاپ، فیلم ها و صفحه های غیر درخشان استفاده می شود.

سیستم رنگ افزودنی RGB برای سطوح درخشان مانند صفحه نمایش CRT یا لامپ های رنگی مفید است.

بر اساس مطالب کتاب Y. Tikhomirov "برنامه نویسی گرافیک سه بعدی"

رنگ در سیستم های چند رسانه ای می تواند به عنوان کد یا به عنوان ابزار طراحی استفاده شود. کد رنگی برای جداسازی انواع مختلف اطلاعات نمایش داده شده بر روی صفحه استفاده می شود. به عنوان مثال، پیام های هشدار سیستم عامل معمولا در پس زمینه قرمز نمایش داده می شود.

به عنوان یک ابزار طراحی، از رنگ برای جلب توجه، تأثیر روانی بر کاربر استفاده می شود: ایجاد یک روحیه خاص، برانگیختن احساسات مناسب، متعادل کردن صفحه نمایش و صرفاً برای تزئین.

هنگام کار با رنگ، طراحان از ابزار خاصی استفاده می کنند - دایره رنگی، که روابط بین رنگ های مختلف را نشان می دهد و ارتباط آنها را با یکدیگر نشان می دهد. با استفاده از چرخه رنگ، می توانید رنگ هایی را انتخاب کنید که به خوبی با یکدیگر ترکیب شده و از وحدت سبک سند ایجاد شده اطمینان حاصل کنند. رنگ های چرخه رنگ به صورت زیر مرتب شده اند: قرمز 0 درجه. زرد - 60؛ سبز - 120; فیروزه ای - 180؛ آبی - 240; سرخابی - 360.

ماهیت رنگ توسط I. Newton و M.V آشکار شد. لومونوسوف آزمایشات آنها در اتاقی تاریک انجام شد که در دیوار آن شکافی بریده شده بود که پرتوی نور خورشید از آن نفوذ می کرد. در مسیر این تیر یک منشور شیشه ای تعبیه شده بود. با عبور از منشور، پرتو خورشید به اجزای آن تجزیه شد: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش که می‌توان آن را روی صفحه مشاهده کرد. صفحه را کنار می‌کشند، منشور شیشه‌ای دوم را در جای آن قرار می‌دهند، به سمت اول می‌چرخند و دوباره پرتو سفیدی از آن روی صفحه بیرون می‌آید. این ثابت کرد که رنگ سفید از تعداد زیادی رنگ دیگر تشکیل شده است. با قرار دادن نوارهای کاغذی بین منشورها، محققان شروع به همپوشانی رنگ‌های جداگانه کردند و مشاهده کردند که چگونه رنگ پرتو در خروجی منشور دوم تغییر می‌کند. بنابراین، مشخص شد که رنگ های مختلف از نظر قابلیت های یکسان نیستند. گروه‌هایی از رنگ‌های اصلی شناسایی شدند که با اختلاط آنها می‌توان رنگ‌های دیگری را به دست آورد. گروه متشکل از رنگ های قرمز (قرمز)، سبز (سبز) و آبی (آبی) بیشترین پتانسیل را داشتند. نام این گروه از حروف اول نام انگلیسی این گل ها گرفته شده است. RGB. اختلاط این رنگ ها در نسبت های مختلف این امکان را فراهم می کند تا هر سایه رنگ دیگری از جمله سفید را به دست آوریم. این گروه از رنگ‌ها متعاقباً در تولید تلویزیون‌های رنگی و مانیتورهای رایانه‌های الکترونیکی تبدیل به یکی از اصلی‌ترین آنها شدند.

گروه دیگری از رنگ های اصلی قابلیت های مشابهی دارند: CMYK - سییان، معامل، Yزرد، سیاه ک(آبی یا فیروزه ای؛ گیلاسی یا بنفش یا زرشکی؛ زرد؛ و مشکی). این گروه از رنگ ها در چاپ و در بین هنرمندان رواج زیادی یافته است. همچنین در دستگاه های خروجی اطلاعات از رایانه اصلی است - چاپگرهای رنگی، به عنوان مثال، گروه CMYK را می توان از RGB به دست آورد، زیرا قرمز و سبز در غیاب آبی به صورت زرد، سبز و آبی در عدم وجود رنگ قرمز فیروزه ای، قرمز و آبی در غیاب سبز سرخابی هستند و عدم وجود کامل همه رنگ ها سیاه است.

سه رنگ چاپ اصلی: فیروزه ای، سرخابی و زرد ( CMY، بدون مشکی) در واقع وارث سه رنگ اصلی نقاشی (آبی، قرمز و زرد) است. تغییر سایه دو مورد اول به دلیل ترکیب شیمیایی متفاوت جوهرهای چاپ با جوهرهای هنری است، اما اصل اختلاط یکسان است. جوهرهای هنری و چاپی، علیرغم خودکفایی اعلام شده، نمی توانند سایه های بسیار زیادی ارائه دهند. بنابراین، هنرمندان از جوهرهای اضافی مبتنی بر رنگدانه های خالص استفاده می کنند و چاپگرها حداقل جوهر سیاه را اضافه می کنند (رنگ سیاه در دستگاه های خروجی کامپیوتر به ترتیب به دلیل عدم وجود R، G و B یا C، M و Y تشکیل می شود).

رنگ هایی که از ترکیب رنگ های اصلی به دست می آیند، مشتق نامیده می شوند. رنگ هایی که در مقابل یکدیگر در چرخه رنگ قرار دارند، رنگ های مکمل نامیده می شوند.

گاهی در طراحی گرافیک از مدل های رنگی دیگری استفاده می شود که بر اساس ترکیب رنگ های اصلی نیستند، مثلاً مدل H.S.B.- رنگ، اشباع، روشنایی یا HSL- رنگ، اشباع، سبکی (روشنایی). روشنایی معمولاً درجه نزدیکی یک رنگ مشخص به سفید یا سیاه نامیده می شود. به عنوان درصد سیاه یا سفیدی که با یک رنگ مشخص مخلوط شده است اندازه گیری می شود. (غربالگری عبارت است از اختلاط یک تن خالص با رنگ مشکی. برای مثال، رنگ آبی حاوی 40% مشکی دارای روشنایی دو برابر همان رنگ آبی حاوی 80% سیاه است).

رنگ (رنگ) میزان تفاوت یک رنگ داده شده با رنگ های دیگر را تعیین می کند. با اندازه زاویه بر حسب درجه روی چرخ رنگ تعیین می شود.

اشباع اندازه گیری شدت یک رنگ است. هر چه میزان اشباع بیشتر باشد، رنگ زنده تر به نظر می رسد. با اشباع کم، رنگ تیره و کدر به نظر می رسد. اشباع (و همچنین روشنایی و روشنایی) به صورت درصد اندازه گیری می شود. اشباع 100% رنگ خالص را مشخص می کند. اشباع 0% سفید، سیاه یا خاکستری را مشخص می کند.

با ایجاد ترکیبی از سایه های مختلف و تغییر درخشندگی و اشباع آنها، می توانید تنها با استفاده از چند رنگ به افکت های متنوعی برسید.

سیستم HSB (HSL) یک مزیت مهم نسبت به سایر سیستم ها دارد: با ماهیت رنگ سازگارتر است و با مدل درک رنگ انسان مطابقت دارد. بسیاری از سایه ها را می توان به سرعت و به راحتی در HSB یا HSL تولید کرد و سپس به RGB یا CMYK تبدیل کرد.

بر اساس تأثیر احساسی آنها، بیشتر رنگ ها را می توان به یکی از دو دسته تقسیم کرد - رنگ های گرم یا سرد.

رنگ های گرم جلوه حرکت به سمت بیننده را ایجاد می کنند، نزدیک تر به نظر می رسند، توجه را به خود جلب می کنند و جلوه ای هیجان انگیز دارند. اینها شامل رنگ های قرمز، نارنجی، زرد است.

صداهای سرد به نظر می رسد که عقب نشینی می کنند، حس حرکت را از بیننده ایجاد می کنند، می توانند احساس بیگانگی و انزوا را ایجاد کنند، اما همچنین می توانند آرامش و تشویق کنند. رنگ های سرد شامل آبی، نیلی و بنفش است.

سبز یک رنگ خنثی است.

جلوه حرکت ایجاد شده توسط رنگ های گرم و سرد اغلب توسط طراحان هنگام انتخاب سایه های سرد برای پس زمینه و سایه های گرم برای اشیاء واقع در پیش زمینه استفاده می شود. در اسنادی که تن های گرم غالب است، می توان از رنگ های سرد برای ایجاد برجسته و افزایش کنتراست استفاده کرد و بالعکس. با استفاده از سایه های سرد، می توانید بر بیهودگی، ظرافت یا شدت انتشار تأکید کنید. رنگ های عمیق و گرم محرک هستند یا حس صمیمیت را منتقل می کنند.

همچنین باید در نظر داشت که رنگ پس‌زمینه می‌تواند سایه رنگ اصلی و تاثیری که ایجاد می‌کند را تغییر دهد.

اما رنگ ها تنوع بسیار زیادی دارند: رنگ های سرد انواع گرم دارند و رنگ های گرم انواع سرد دارند. بنابراین، انتخاب رنگ ها یک فرآیند خلاقانه است که در آن هیچ توصیه روشنی وجود ندارد.

هنگام استفاده از کدهای رنگی (به اصطلاح "راهنماهای بصری")، باید در نظر داشت که یک فرد آموزش ندیده نمی تواند بیش از هفت کد را به خاطر بسپارد. بنابراین، شما نباید با استفاده از کدهای رنگی دلسرد شوید. علاوه بر این، کدگذاری رنگ باید سازگار باشد - در یک سند، یک سیستم اطلاعات الکترونیکی، کدهای رنگی یکسان باید برای نشان دادن پدیده ها و فرآیندهای مشابه استفاده شود.

ترکیب رنگ های مختلف به شدت بر خوانایی متن تاثیر می گذارد. متن و پس زمینه باید با یکدیگر تضاد داشته باشند. هرچه کنتراست قوی تر باشد، متن بهتر خوانده می شود. علاوه بر متن سیاه استاندارد روی پس‌زمینه سفید، ترکیب‌های خوب شامل متن سیاه روی پس‌زمینه زرد و متن نارنجی در پس‌زمینه سفید است.

رنگ یک ابزار طراحی بسیار قدرتمند است که به جلب توجه، هدایت چشم در جهت درست و حفظ علاقه کاربر کمک می کند. اما طرح رنگی به هیچ وجه نباید توجه کاربر را از محتوای اصلی منحرف کند یا با آن در تضاد باشد.

فیلم های باکیفیت هالیوود قابلیت نمایش همزمان حدود 20 میلیون رنگ مختلف را بر روی صفحه نمایش می دهند. ویژگی پیکسل که دارای طول 1 بایت است، به شما امکان می دهد 256 رنگ مختلف را رمزگذاری کنید (VGA - Video Graphic Array استاندارد). ویژگی کارت 15 بیتی SVGA (Super VGA) اجازه می دهد تا 32768 رنگ به طور همزمان نمایش داده شود (5 بیت برای هر کدگذاری رنگ - 32 سایه مختلف برای قرمز، آبی و سبز، یعنی 32 رنگ. × 32× 32 = 32768). ویژگی 24 بیتی کارت های گرافیک ویژه (سیلیکون گرافیک، ایندی R4000، تارگا و غیره) به شما امکان نمایش همزمان را می دهد.

256× 256× 256 = 16777216 رنگ.

اینها قابلیت هایی هستند که توسط آداپتورهای نمایشگر (کارت های ویدئویی) ارائه می شوند. اما برای اینکه همزمان این تعداد رنگ را روی صفحه نمایش دهید، باید حداقل یک پیکسل برای هر رنگ روی صفحه داشته باشید. و با وضوح استاندارد، صفحه نمایش مانیتور حاوی 640 است × 480 = 307200 پیکسل. دستیابی به رنگ های بیشتر در چنین صفحه ای از نظر فیزیکی غیرممکن است.

اگر آداپتور به شما اجازه می دهد با کدگذاری رنگی 24 بیتی کار کنید، اما صفحه نمایشگر نمی تواند رنگ های زیادی را درک کند، باید با آن کار کنید. جعبه رنگ نقاشی- مجموعه ای محدود از رنگ ها مطابق با قابلیت های صفحه نمایش. رنگ های روی پالت قابل تغییر هستند. اما باید به خاطر داشته باشید که هنگام بازی بر روی رایانه دیگری، اگر پالت متفاوتی در جدول رنگ آن رایانه بارگذاری شود، ممکن است رنگ ها مخدوش شوند.

مشکلات مربوط به پالت ها هنگام دستیابی به رندر رنگی صحیح گرافیک رایانه ای در رایانه های مختلف (به عنوان مثال، هنگام استفاده از سیستم چندرسانه ای ایجاد شده در WWW) ایجاد می شود. اگر تصویری حاوی میلیون ها رنگ دارید، برای رندر صحیح رنگ در شرایط WWW باید تعداد رنگ ها را به 256 کاهش دهید.

اینترنت هنوز از مدل رنگ Index Color استفاده می کند که بر اساس اصل رنگ 8 بیتی عمل می کند. با ایجاد یک پالت رنگ کار می کند. تمام سایه های موجود در فایل به 256 گزینه ممکن تقسیم می شوند که به هر کدام یک عدد اختصاص داده شده است. سپس، بر اساس پالت رنگ به دست آمده، جدولی ساخته می شود که در آن به هر شماره سلول یک سایه رنگ در مقادیر RGB اختصاص داده می شود.

کاهش رنگ با استفاده از عملیات دیترینگ انجام می شود. کلیشه رنگی فرآیند تغییر مقدار رنگ هر پیکسل با استفاده از یک الگوریتم خاص به نزدیکترین مقدار رنگ از پالت موجود (تثبیت شده) است.