Цветовые модели и их представление - HSB, Lab, CMYK, RGB, sRGB и Adobe RGB. Модель HSB (Цветовой круг)

Материал из Техническое зрение

В главе $2$ мы уже писали о том, что цветные цифровые изображения представляют собой совокупность трех цветовых плоскостей, каждая из которых характеризует одну независимую составляющую цвета, представленную в том же формате, что и обычное $8$-битное полутоновое изображение. Следовательно, все описанные процедуры обработки полутоновых изображений

Цветовая модель RGB

в яркостной области могут быть обобщены и на случай обработки цветных изображений. Специфика же здесь связана прежде всего с различными цветовыми моделями, позволяющими по-разному работать с разными цветовыми и другими составляющими изображения.

Назначение цветовой модели - дать средства описания цвета в пределах некоторого цветового охвата. Наиболее часто в компьютерном зрении используются модели RGB, CMY, YUV, YCbCr, HSV.

Цветовая модель RGB.

RGB (Red, Green, Blue - красный, зеленый, синий) - аппаратно-ориентированная модель, используемая в дисплеях для аддитивного формирования оттенков самосветящихся объектов (пикселов экрана). Система координат RGB - куб с началом отсчета $\langle 0,0,0 \rangle$, соответствующим черному цвету (рис. 4). Максимальное значение RGB - $\langle 255,255,255 \rangle$ соответствует белому цвету. В модели RGB не разделены яркостная и оттеночная компоненты цвета, здесь легко указать яркости для одного из основных цветов, но затруднительно указать оттенок с требуемым цветовым тоном (например, телесным) и насыщенностью.

Цветовая модель HSV

Цветовая модель HSV.

Цветовая модель HSV (Hue, Saturation, Value - цветовой тон, насыщенность, мера яркости) - модель, ориентированная на человека и обеспечивающая возможность явного задания требуемого оттенка цвета. Среди прочих используемых в настоящее время моделей, эта модель отражает физические свойства цвета и наиболее точно соответствует способу восприятия цвета человеческим глазом. Оттенок цвета (H) ассоциируется в человеческом сознании с обусловленностью окраски предмета определенным типом пигмента, краски, красителя. Составляющая Н - это длина световой волны, отраженной или прошедшей через объект. Данная составляющая является объективной и отражает физическую сущность цвета. Насыщенность (S) характеризует степень, силу, уровень выражения оттенка цвета. Этот атрибут в человеческом сознании связан с количеством (концентрацией) пигмента, краски, красителя. Насыщенность позволяет оценить, насколько "глубоким" и "чистым" является данный цвет, то есть как он отличается от ахроматического. Она определяет соотношение серого цвета и выбранного оттенка и выражается в долях от $0$ (серый) до $1$ (полностью насыщенный). Мера яркости (V) характеризует относительную освещенность или затемненность цвета (интенсивность цвета), поэтому она измеряется в диапазоне от 0 (черный) до 1 (белый). При увеличении яркости цвет становится более светлым (белым). Составляющая V является нелинейной, что близко соответствует восприятию человеком светлых и темных цветов. Две последние составляющие являются субъективно определяемыми, так как отражают психологические особенности восприятия цвета.

Подпространство, определяемое данной моделью, соответствует проекции цветового пространства на главную диагональ RGB-куба в направлении от белого к черному и являет собой перевернутый шестигранный конус (рис. 5). По вертикальной оси конуса задается V - мера яркости. Значению $\rm{V} = 0$ соответствует вершина конуса, значению $\rm{V}=1$ - основание конуса; цвета при этом наиболее интенсивны. Цветовой тон H задается углом, отсчитываемым вокруг вертикальной оси. В частности, $0$ ° - чистый красный цвет (Red), $60$° - желтый (Yellow), $120$° - зеленый (Green), $180$° - голубой (Cyan), $240$° - синий (Blue), $300$ ° - пурпурный (Magenta), то есть дополнительные цвета расположены друг против друга (отличаются на $180$°). Насыщенность S определяет, насколько близок цвет к "чистому" пигменту и меняется от $0$ на вертикальной оси V до 1 на боковых гранях шестигранного конуса. Точка $\rm{V} = 0$, в которой находится вершина конуса, соответствует черному цвету. Значение S при этом может быть любым в диапазоне $0$ - $1$. Точка с координатами $\rm{V} = 1$, $\rm{S} = 0$ - центр основания конуса, соответствует белому цвету. Промежуточные значения координаты V при $\rm{S} = 0$, то есть на оси конуса, соответствуют серым цветам. Если $\rm{S} = 0$, то значение оттенка H считается неопределенным.

Цветовая модель HSV может быть получена из модели RGB следующим образом: $$ {\rm H}_1 =\arccos \left({\frac{\frac{1}{2}\left[ {\left({{\rm R}-{\rm G}} \right)+\left({{\rm R}-{\rm B}} \right)} \right]}{\sqrt {\left({{\rm R} - {\rm G}} \right)^2+\left({{\rm R}-{\rm B}} \right) \left({{\rm G} - {\rm B}} \right)} }} \right), \quad {\rm H} = \begin{cases} {\rm H}_1, & {\rm if} {\rm B} \le {\rm G}, \cr 360° - {\rm H}_1, & {\rm if} {\rm B} > {\rm G}, \cr \end{cases} $$ $$ {\rm S} = \frac {\max \left({{\rm R}, {\rm G}, {\rm B}} \right) - \min \left({{\rm R}, {\rm G}, {\rm B}}\right)} {\max \left({{\rm R}, {\rm G}, {\rm B}} \right)}, \quad {\rm V} = \frac{\max \left({{\rm R}, {\rm G}, {\rm B}} \right)}{255}. $$ Данное преобразование является нелинейным, что затрудняет его практическое использование. Аппроксимация преобразования линейными зависимостями существенно упрощает алгоритм перевода из RGB в HSV и обеспечивает высокую вычислительную эффективность. Цветовая модель HSV является наиболее удобным представлением цветных изображений для их цветовой сегментации.

Цветовая модель YUV.

Остановимся также на цветовом пространстве YUV, которое широко применяется в телевещании и соответственно пришло на компьютер вместе с MPEG-форматом. Дело в том, что глаз человека наиболее чувствителен к яркости изображения и несколько менее - к цветности.

Если аддитивные составляющие RGB-сигнала представить в виде яркости (Y) и двух различных составляющих сигнала цветности (U и V) по формулам $$ \mbox{Y} = 0,299 \mbox{R} + 0,587 \mbox{G} + 0,114 \mbox{B}, $$ $$ \mbox{U} = 0,493 (\mbox{B} - \mbox{Y}), $$ $$ \mbox{V} = 0,877 (\mbox{R} - \mbox{Y}), $$ то U в таком соотношении выражает различия между синей и желтой составляющими цветного изображения, а V - между красной и зеленой компонентами цветного изображения. Известно, что глаз человека легче различает градации яркости и оттенки зеленого, поэтому U и V можно отображать с меньшей точностью, что способно существенно уменьшить количество информации, сохраняемой при сжатии. Таким образом, используя особенности человеческого зрения, еще до того, как будет применяться компрессия данных, мы можем получить выигрыш только за счет перехода к другому цветовому пространству. Поэтому, когда говорят, например, что сжатие в MPEG осуществляется с коэффициентом $100:1$ и более, часто забывают, что часть информации была "потеряна" уже при переходе к другому цветовому пространству.

Формат кодирования YUV $4:1:1$ отличается от $4:2:2$ способом дискретизации сигнала, которая вычисляется для конкретного канала как произведение базовой частоты цифрового кодирования на соответствующий коэффициент: например, на $4$ отсчета для канала Y берется по одному отсчету для каждого из цветоразностных каналов.

Цветовая сегментация изображения.

Цветовая сегментация обычно производится по предварительно построенной модели распределения цвета искомого объекта в


Взаимное соотношение компонент H и S на изображениях кожи	Взаимное соотношение компонент H и V на изображениях кожи

цветовом пространстве HSV. Рассмотрим работу процедуры подобного рода на примере задачи сегментации на изображении лица человека на основе цветовых характеристик человеческой кожи.

Построение модели рассматривается как задача поиска группы кластеров, соответствующих оттенкам кожи. Структура и параметры модели формируются путем обработки изображений участков кожи, выделенных вручную. Распределение, отражающее соотношение параметров цвета H и S, получено в данном примере в результате обработки порядка $900$ изображений фрагментов кожи размерами $3\times 3$ пиксела (рис. \refFigure{3_1_6}).

Как видно, "трубки" распределений $\langle$H, S$\rangle$ и $\langle$H, V$\rangle$, характеризующие оттенки кожи, являются достаточно компактными в цветовом пространстве и составляют группу первичных признаков на этапе построения модели. "Трубки" распределений $\langle$H, S$\rangle$ и $\langle$H, V$\rangle$ могут быть разделены на подобласти, образующие группы $\it{кластеров}$ (компактных множеств точек). На этапе сегментации каждому пикселу изображения ставится в соответствие вектор параметров цвета $\langle$H, S, V$\rangle$ и проверяется принадлежность параметров цвета к одному из кластеров модели кожи. Область изображения кожи формируется из пикселов, параметры которых вошли в один из кластеров. На рис. 8 - 10 приведены результаты работы алгоритма цветовой пиксельной сегментации лиц с различными оттенками кожи.

Аналогичным образом получено распределение, отражающее соотношение параметров цвета H и V (рис. 7).

После того как на изображении выделены пикселы, цвет которых соответствует оттенкам кожи, производится слияние выделенных пикселов в систему кластеров по

Пример цветовой пиксельной сегментации кожи

Пример работы алгоритма обнаружения лиц

мере близости их местоположения. Далее производится комплексная проверка кластеров для выявления кластеров, действительно являющихся лицами. Правило, которому должен отвечать фрагмент изображения, на котором присутствует лицо, достаточно очевидно: лицо обычно должно быть симметрично относительно вертикальной оси. На рис. 11 показан пример работы алгоритма обнаружения лиц на цветных изображениях. Фрагменты изображения с обнаруженными лицами выделены рамкой.

Любой цвет в модели HSB определяется совим цветовым тоном (Hue) — собственно цветом, насыщенностью (Saturation) — процентом добавления у цвету белой краски и яркостью (Brightness) — процентом добавления черной краской.

Спектральные цвета или цветовые тона располагаются по краю цветового круга и характеризуются положением на нем, которое определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360°. Эти цвета обладают максимальной (100%) насыщенностью (S) и яркостью (B). Насыщенность изменяется по радиусу круга от 0 (в центре) до 100% (на краях). При значении насыщенности 0% любой цвет становится белым.

Яркость — параметр, определяющий освещенность или затемненность. Все цвета цветового круга имеют максимальную яркость (100%) вне зависимости от тона. Уменьшение яркости цвета означает его затемнение. Для отображения этого на модели добавляется новая координата, направленная вниз, на ней откладываются значения яркости от 100% до 0%. В результате получается цилиндр, который получается из серии кругов с уменьшающейся яркостью, нижний слой — черный.

Если в поля S и B ввести максимальное значение 100%, а в поле H — минимальное жначение 0°, то получится чистый красный цвет солнечного спектра. Этому же цвету соответствует красной цвет модели RGB, его код (255,0,0), что указывает на взаимосвязь этих моделей друг с другом.

Если затем в поле H увеличивать значение угла с шагом 20°, будут получаться цвета в том порядке, как они расположены в спектре: красный сменится оранжевым, оранжевый желтым, желтый зеленым и т. д. Угол 60° дает желтый цвет (255,255,0), 120° — зеленый цвет (0,255,0), 180° — голубой цвет (255,0,255), 240° — синий цвет (0,0,255) и т. д.

Чтобы получить розовый цвет (на языке модели HSB блеклый розовый), нужно в поле H ввести значение 0°, а насыщенность (S) понизить, например до 50%, задав максимальное значение яркости (B).

Серый цвет для модели HSB — это сведенные к нулю цветовой тон (H) и насыщенность (S) с яркостью (B) меньше 100%. Пример значений для светло-серого цвета: H = 0, S = 0, B = 80%; для темно-серого цвета: H = 0, S = 0, B = 40%.

Белый цвет задается так: H = 0, S = 0, B = 100%, а чтобы получить черный цвет, достаточно снизить до нуля значение яркости при любых значенях тона и насыщенности.

Мы воспринимаем окружающий мир с помощью различных факторов, один из которых — это цвет. Открывает человек глаза и видит разные цвета, а если нужно об этих цветах рассказать другому человеку, то можно сказать что-то вроде «штаны у него как спелый лимон» или «глаза у нее как ясное небо» и человеку в принципе понятно какого цвета штаны и глаза, даже если он их не видит.

То есть передать информацию о цвете от человека человеку, никакого труда не составляет. А если цветовой информацией должны оперировать не люди, а какие-нибудь технические устройства, тут вариант «глаза как ясное небо» не пойдет. Нужно какое-то иное описание цвета, понятное этим устройствам (мониторы, принтеры, фотоаппараты и т. д.). Как раз для этого и нужны цветовые модели.

Типы цветовых моделей

Существует немало цветовых моделей, наиболее часто используемые можно разделить на три группы:

аппаратно-зависимые — цветовые модели данной группы описываю цвет применительно к конкретному, цветовоспроизводящему устройству (например монитору), - RGB, CMYK
аппаратно-независимые — эта группа цветовых моделей для того, чтобы дать однозначную информацию о цвете - XYZ, Lab
психологические — эти модели основываются на особенностях восприятия человека - HSB, HSV, HSL

Рассмотрим по отдельности некоторые, часто используемые, цветовые модели.

Данная цветовая модель описывает цвет источника света (сюда можно отнести например экран монитора или телевизора). Из огромного множества цветов, в качестве основных (первичных) было выделено три цвета: красный (B ed), зеленый (G reen), синий (B lue). Первые буквы названий основных цветов образовали название цветовой модели RGB.

Когда смешиваются два основных цвета, получившийся цвет осветляется: красный и зеленый дают желтый, зеленый и синий дают голубой, из синего и красного получится пурпурный. Если смешать все три основных цвета, образуется белый. Такие цвета называются аддитивными.

Эту модель можно представить в виде трехмерной системы координат, где каждая отражает значение одного из основных цветов в диапазоне от нуля до максимума. Получился куб, внутри которого находятся все цвета, образующие цветовое пространство RGB.

Важные точки и линии модели RGB

Начало координат: в этой точке значения всех основных цветов равны нулю, излучение отсутствует, т. е. это - точка черного цвета.
В ближайшей к зрителю точке все составляющие имеют максимальное значение, это значит максимальное свечение - точка белого цвета.
На линии, соединяющей эти точки (по диагонали куба), расположены оттенки серого цвета: от черного к белому. Этот диапазон иначе называют серой шкалой (Grayscale).
Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Плюс этой модели состоит в том, что она описывает все 16 миллионов цветов, а минус в том, что при печати часть (самые яркие и насыщенные) этих цветов потеряется.

Так как RGB аппаратно-завиисмая модель, то одна и та же картинка на разных мониторах может отличаться по цвету, например потому что экраны этих мониторов сделаны по разным технологиям или мониторы по разному настроены.

Если предыдущая модель описывает светящиеся цвета, то CMYK наоборот, для описания цветов отраженных. Еще они называются субтрактивными («вычитательными»), потому что они остаются после вычитания основных аддитивных. Так как цветов для вычитания у нас три, то и основных субтрактивных цветов тоже будет три: голубой (C yan), пурпурный (M agenta), желтый (Y ellow).

Три основных цвета модели CMYK, называют полиграфической триадой. Печатая этими красками, происходит поглощение красной, зеленой и синей составляющих. В изображении CMYK каждый пиксель имеет значение процентного содержания триадных красок.

Когда смешиваем две субтрактивных краски, то результирующий цвет затемняется, а если смешать три, то должен получиться черный цвет. При нулевом значении всех красок получаем белый цвет. А когда значения всех составляющих равны - получаем серый цвет.

На деле получается, что если смешать три краски при максимальных значениях, вместо глубокого черного цвета у нас получится скорее грязный темно-коричневый. Это происходит потому, что полиграфические краски не идеальны и не могут отразить весь цветовой диапазон.

Что бы компенсировать эту проблему к этой триаде добавили четвертую краску черного цвета, она и добавила последнюю букву в названии цветовой модели С - C yan (Голубой), М - M agenta (Пурпурный), Y - Y ellow (Желтый), К - blacK (Черный). Все краски обычно обозначаются начальной буквой названия, но черную обозначили последней буквой, Почему? .

Как и RGB, CMYK тоже модель аппаратно-зависимая. Зависит конечный результат от краски, от типа бумаги, от печатной машины, от особенностей технологии печати. Поэтому одно и то же изображение в разных типографиях может быть напечатанным по разному.

Цветовая модель HSB

Если вышеописанные модели соединить в одну, то результат можно изобразить в виде цветового круга, где основные цвета моделей RGB и CMY расположены в следующей зависимости: каждый цвет находится напротив комплементарного цвета, его дополняющего и между цветами, с помощью которых он образован.

Чтобы усилить какой-то цвет, нужно ослабить цвет находящийся напротив (дополняющий). Например, чтобы усилить желтый, нужно ослабить синий.

Для описания цвета в данной модели есть три параметра H ue (оттенок) - показывает положение цвета на цветовом круге и обозначается величиной угла от 0 до 360 градусов, S aturation (насыщенность) - определяет чистоту цвета (уменьшение насыщенности похоже на добавлене белого цвета в исходный цвет), B rightness (яркость) - показывает освещенность или затененность цвета (уменьшение яркости похоже на добавление черной краски). Первые буквы в названии этих параметров и дали название цветовой модели.

Модель HSB хорошо согласуется с человеческим восприятием: цветовой тон - длина волны света, насыщенность - интенсивность волны, а яркость - количество света.

Минусом модели HSB является необходимость конвертировать ее в RGB для отображения на экране монитора или в CMYK для печати.

Эту модель создала Международная комиссия по освещению для того, чтобы уйти от недостатков предыдущих моделей. Было необходимо создать аппаратно независимую модель для определения цвета независящую от параметров устройства.

В модели Lab цвет представлен тремя параметрами:

L — светлота
a — хроматический компонент в диапазоне от зеленого до красного
b — хроматический компонент в диапазоне от синего до желтого

При переводе цвета из какой-нибудь модели в Lab, все цвета сохраняются, так как пространство Lab самое большое. Поэтому данное пространство используют как посредника при конвертации цвета из одной модели в другую.

Цветовая модель Grayscale

Самое простое и понятное пространство используется для отображения черно-белого изображения. Цвет в данной модели описывается всего одним параметром. Значение параметра может быть в градациях (от 0 до 256) или в процентах (от 0% до 100%). Минимальное значение соответствует белому цвету, а максимальное — черному.

Индексные цвета

Вряд ли допечатнику придется работать с индексными цветами, но знать что это такое, не помешает.

Итак, когда-то давно, на заре компьютерных технологий, компьютеры могли отображать на экране не больше 256 цветов одновременно, а до этого 64 и 16 цветов. Исходя из таких условий был придуман индексный способ кодирования цвета. Каждый цвет, содержащийся в изображении, получил порядковый номер, с помощью этого номера описывался цвет всех пикселов, имеющих соответствующий цвет. Но у разных изображение наборы цветов разные и по этому пришлось в каждой картинке хранить свой набор цветов (набор цветов назвали — цветовая таблица).

Современные компьютеры (даже самые простые) способны отображать на экране 16,8 млн цветов, поэтому нет особой необходимости в использовании индексных цветов. Но с развитием интернета эта модель вновь используется. Все потому, что такой файл может иметь гораздо меньший размер.

Другой метод создания цвета (модель HSB) заключается в выборе основного цвета из непрерывного цветового ряда (Hue - оттенок) с последующей настройкой насыщенности (Saturation) и яркости (Brightness). Насыщенность регулируется изменением содержания в цвете белой компоненты, а яркость - черной. Модель HSB является вариантом модели RGB и также базируется на использовании базовых цветов. Из всех используемых в настоящее время моделей эта модель наиболее точно соответствует способу восприятия цвета человеческим глазом.

Цветовая модель HSB является наиболее простой для понимания. Она равно применима и для аддитивных, и для субтрактивных цветов. HSB - это трехканальная модель цвета, так как представлена тремя компонентами (тон, насыщенность и яркость). Спектральные цвета располагаются на цветовом круге. Цветовой тон характеризуется положением на цветовом круге (построен на основе цветового круга Манселла) и определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360 градусов. По краю цветового круга располагаются максимально насыщенные цвета (100 %), а по мере перемещения к центру круга их насыщенность уменьшается до минимума (0 %). Цвет с уменьшением насыщенности осветляется, как будто к нему прибавляют белую краску. При значении насыщенности 0 % в центре круга любой цвет становится белым. Все цвета цветового круга имеют максимальную яркость (100 %) и ярче уже быть не могут (рис. 3.8).

Рисунок 3.8. Цветовая модель HSB

Яркость можно уменьшить на отдельной оси, называемой ахроматической, при этом нулевая (нижняя) точка оси соответствует черному цвету.

Существуют хроматические и ахроматические цвета (рис. 3.9). К ахроматическим цветам относятся: белый, черный и вся шкала серых между ними. Они не имеют цветового тона. К хроматическим цветам относятся все остальные цвета, отличные от белого, серого или черного.

Рисунок 3.9. Хроматические (слева) и ахроматические (справа) цвета

Степень хроматичности цвета определяется насыщенностью (степенью удаленности цвета от серого той же светлоты). Цвета с максимальной насыщенностью - спектральные цвета. Минимальная насыщенность дает полную ахроматику (отсутствие цветового тона). Чем ниже насыщенность, тем более серым выглядит цвет. При нулевой насыщенности цвет становится серым.

Модель HSB охватывает все известные значения реальных цветов, поэтому ее используют при создании изображений на компьютере с имитацией приемов работы и инструментария художников. Яркость - это параметр цвета, характеризующий освещенность или затемненность цвета. Она определяется степенью отражения от физической поверхности, на которую падает свет. Чем выше яркость, тем светлее цвет. Яркость показывает величину черного оттенка, добавленного к цвету, что делает его более темным. Таким образом, цветовой тон является эквивалентом длины волны света, насыщенность - интенсивности волны, а яркость - общего количества света.

Помимо цветового тона, насыщенности и яркости, при работе с цветом важной характеристикой изображения является контраст. Это понятие относится к яркостному соотношению между светлыми и темными областями изображения. При повышении контраста светлые области становятся еще светлее, а темные - еще темнее. При понижении контраста разница в тоне между более светлыми и более темными областями уменьшается. Один и тот же цвет воспринимается по-разному в зависимости от соседних цветов. Поэтому различают контраст цветового тона, контраст светлости и контраст цветности.

Модель HLS (Hue - оттенок, Lightness - осветление, Saturation - насыщенность) является вариантом модели HSB. В этих моделях цветовые параметры оттенок и насыщенность являются общими. Различие состоит в замене нелинейного компонента Brightness (яркость) на линейный компонент Lightness (интенсивность), который изменяется в диапазоне от 0 до 100 процентов.

Цветовые модели CIE XYZ и CIE L*a*b

Международной комиссией по освещению (CIE) были разработаны цветовые модели CIE XYZ и CIE L*a*b. Достоинством этих моделей является независимость от способа производства цвета, в их системе измерения можно описывать как субтрактивные цвета печати, так и аддитивные цвета, излучаемые монитором. Поэтому эти модели используются для того чтобы определять аппаратно независимые цвета, которые могут правильно воспроизводиться устройствами любого типа - сканерами, мониторами или принтерами.

CIE разработала цветовую систему XYZ , называемую также «нормальной цветовой системой». Эта система часто представляется в виде двухмерного графика, который более или менее похож на парус (рис. 3.10).

Рисунок 3.10. Цветовая модель CIE XYZ

Красные компоненты цвета вытянуты вдоль оси Х координатной плоскости, а зеленые компоненты цвета вытянуты вдоль оси Y. При таком способе представления каждому цвету соответствует определенная точка на координатной плоскости. Спектральная чистота цветов уменьшается по мере перемещения по координатной плоскости влево. Но в этой модели не учитывается яркость.

В 1920 году была разработана цветовая пространственная модель CIE L*a*b* (Communication Internationale de I"Eclairage - международная комиссия по совещанию; L, a, b - обозначения осей координат в этой системе). CIE L*a*b* представляет собой улучшенную цветовую модель CIE XYZ. L*a*b* - трехканальная цветовая модель. Любой цвет данной модели определяется светлотой (L) и двумя хроматическими компонентами: параметром a, который изменяется в диапазоне от зеленого до красного, и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого (рис. 3.11).

Рисунок 3.11. Цветовая модель CIEL*a*b*

Система является аппаратно независимой и потому часто применяется для переноса данных между устройствами. Цветовой охват модели CIE Lab значительно превосходит возможности мониторов и печатных устройств, поэтому перед выводом изображения, представленного в этой модели, его приходится преобразовывать. Данная модель была разработана для согласования цветных фотохимических процессов с полиграфическими.

По сравнению с цветовой моделью XYZ цвета CIE L*a*b* более совместимы с цветами, воспринимаемыми человеческим глазом. Модель CIE L*a*b* используется некоторыми программами (например, Adobe Photoshop) в качестве модели-посредника при любом конвертировании из модели в модель, а также при конвертировании цветного изображения в оттенки серого.

В основе многих инструментов Photoshop работающих с цветом лежи модель HSB без ясного представления о её устройстве трудно настроить качественный рабочий процесс по обработки изображений. Внесению ясности в этот вопрос посвящена эта статья.

Цветовая модель HSB

Я уже обращался к теме устройства цветовой модели HSB, когда говорил о коррекции цвета с помощью « ». Между тем появилась необходимость остановиться на этой теме более подробно в связи с намечающимся выходом серии статьей посвященных коррекции цвета с первой из которых можете познакомиться здесь. Ибо большинство работающих с цветом «инструментов» имеют в своей основе именно эту цветовую модель.

И так, приступим: HSB аббревиатура английских слов Hue, Saturation, Brightness в переводе на русский Тон, Насыщенность и Яркость — три координаты этой цветовой модели. Определимся с этими понятиями дабы избежать разночтений в дальнейшем:

Тон – собственно цвет, его выбор в данной цветовой модели 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 — 360о красный цвет.

Насыщенность – интенсивность выбранного (хроматического) цвета, то есть отличие от равного ему по яркости (ахроматического) серого цвета. В HSB определяется расстоянием в процентах от цента круга 0% нейтрально серый цвет до 100% край круга – наиболее насыщенный «чистый цвет».

Яркость – параметр определяющий количество света, отраженного от объекта, окрашенного в определённый цвет. Измеряется в процентном отношении. 0% минимальное отражение, любой цвет с минимальной яркостью становится чёрным. 100% максимальное отражение — белый цвет.

Оперируя этими определениями легко графически представить цветовую модель HSB в виде цилиндра в качестве высоты которого выступает яркость (B), радиус — насыщенность (S) и длина окружности тон (H).

Палитра выбора цвета (Color Picker) в Photoshop

Вооружившись этими понятиями обратимся к палитре выбора цвета в Photoshop, наиболее наглядно иллюстрирующую принцип выбора цвета. Вызвать которую можно двойным киком по полю цвета в палитре инструментов.

Клацнув верхний квадрат получаем возможность вызова палитры для изменения цвета переднего плана, нижний соответственно позволит изменить цвет фона.

Подробно познакомиться с устройством этой палитры вы можете, используя «волшебную» кнопку F1 во время работы с программой.

Первое на что обращаешь внимание открытии Color Picker — большое квадратное поле, которое представляет собой ничто иное как срез уже знакомого цилиндра от центра до края.

Передвигая мишень выбора внутри этого поля по вертикали, мы регулируем яркостную составляющую. Двигая её по горизонтали — изменяем значение насыщенности. При этом сам цвет никак не меняется, — за этот параметр отвечает радужная полоса с права.

Она представляет собой разрезанный и выпрямленный по красному цвету, который является началом отсчета (0о), цветовой круг. Ползунки, находящиеся с двух сторон полосы, позволяют менять угол поворота по цветовому кругу, несмотря на то что передвигаются они вверх-вниз, тем самым указывая нужный цвет.

Можно «прогуляться» по цветовому кругу, установив максимальные значения для большей наглядности, насыщенности и яркости S, B -100% менять только значения для угла поворота (Н) выбранный «чистый», цвет будет показан в верхней части окошка просмотра.

Чтобы получить нейтрально серый 50% цвет нужно значение насыщенности снизить до 0% яркость установить в 50%. значения тона при этом не играют никакой роли

Поработайте с этой палитрой изменяйте параметры HSB посмотрите, что происходит с цветом. Переключитесь на параметр насыщенности S установив чек бокс на него, посмотрите как изменится окно выбора и полоса тона, мало того изменятся и их назначения, проделайте ту же операцию с яркостью.

Ориентируйтесь на изменения параметров в полях HSB при перемещении мишени и ползунков, это поможет понять, что происходит с цветом. Через небольшое время, проведённое за этими экспериментами вы сможете уяснить для себя как взаимодействуют параметры Hue, Saturation, Brightness и какой вклад делает каждый из них в формировании цвета.

Эти знания помогут вам в работе с цветом в фотошопе так как движки и ползунки отвечающие за изменения тона насыщенности и яркости встречаются во многих инструментах программы. Столкнувшись с ними во время работы, вы будете представлять каких изменений стоит ожидать на картинке корректируя тот или иной параметр. На этом я заканчиваю надеюсь статься была полезна для вас.