Компютърна графика Създаване на реалистични тримерни изображения – цветови модели гл.ас. д-р инж. М. Иванова Технически университет - София

Цветови модели В компютърната графика се използват няколко цветови модела, тъй като няма един, който да отразява всички характеристики на цвета

В компютърната графика се използват няколко цветови модела, тъй като няма един, който да отразява всички характеристики на цвета

Цветови модели Светлината възприемана от човешкото око е под формата на електромагнитни вълни в тесен честотен спектър 400 nm-700nm : Червен цвят = 4.3 x 10 14 Hz (700nm) Виолетов цвят = 7.5 x 10 14 Hz (400nm)

Светлината възприемана от човешкото око е под формата на електромагнитни вълни в тесен честотен спектър 400 nm-700nm :

Червен цвят = 4.3 x 10 14 Hz (700nm)

Виолетов цвят = 7.5 x 10 14 Hz (400nm)

Цветови модели Светлинните източници излъчват всички честоти от видимия спектър, затова идващата светлина се възприема като бяла Комбинацията от отразените честоти се възприема като цвят на обекта Честотите не са с еднакъв интензитет Честотата с максимален интензитет – доминираща честота и определя цвета

Светлинните източници излъчват всички честоти от видимия спектър, затова идващата светлина се възприема като бяла

Комбинацията от отразените честоти се възприема като цвят на обекта

Честотите не са с еднакъв интензитет

Честотата с максимален интензитет – доминираща честота и определя цвета

Цветови модели Други характеристики на цвета: Яркост – свързва се с интензивността на светлината Наситеност – израз на чистотата на светлината, зависи от отношението между доминиращата и останалите честоти

Други характеристики на цвета:

Яркост – свързва се с интензивността на светлината

Наситеност – израз на чистотата на светлината, зависи от отношението между доминиращата и останалите честоти

Цветови модели Наситеност= E D /E W Ако E D =E W – наситеността е 0 Ако E W =0 – наситеността е 100% Източник на бяла светлина Светлина с доминираща честота

Наситеност= E D /E W

Ако E D =E W – наситеността е 0

Ако E W =0 – наситеността е 100%

Цветови модели Два цвята, които при комбинация, генерират бяла светлина, се наричат противоположни или допълващи се

Два цвята, които при комбинация, генерират бяла светлина, се наричат противоположни или допълващи се

Цветови модели Цветовите модели използват три цвята, наречени основни, при комбинирането на които се получава цветовата палитра на модела Съществува международен стандарт ( CIE) , използващ три основни абстрактни цвята X, Y, Z , чрез които се представят останалите цветове: x=x/(x+y+z); y=y/(x+y+z); z=z/(x+y+z);

Цветовите модели използват три цвята, наречени основни, при комбинирането на които се получава цветовата палитра на модела

Съществува международен стандарт ( CIE) , използващ три основни абстрактни цвята X, Y, Z , чрез които се представят останалите цветове:

x=x/(x+y+z); y=y/(x+y+z); z=z/(x+y+z);

CIE (Commission Internationale d’Eclairage) стандарт x ~ R y ~ G z ~ B Цветови модели

CIE (Commission Internationale d’Eclairage) стандарт

Международна стандартна цветова диаграма x + y + z = 1 x = X / ( X + Y + Z ) y = Y / ( X + Y + Z ) z = Z / ( X + Y + Z ) Цветови модели z y x

Международна стандартна цветова диаграма

Цветови модели x+y+z=1 – това дава възможност всички цветове да бъдат представени в стандартна двумерна цветова диаграма С Точката С – стандартна апроксимирана слънчева светлина

x+y+z=1 – това дава възможност всички цветове да бъдат представени в стандартна двумерна цветова диаграма

Цветови модели Определяне на доминиращата честота и наситеността С С1 С2 Изчисляване на доминираща честота и наситеността: Доминираща честота – определя се в точката С2 Наситеност = СС1/СС2

Определяне на доминиращата честота и наситеността

Изчисляване на доминираща честота и наситеността:

Доминираща честота – определя се в точката С2

Наситеност = СС1/СС2

Цветови модели Представяне на допълващите се цветове С С1 С2 Допълващите се цветове лежат върху правата С1СС2 Бяла светлина=СС1/СС2

Представяне на допълващите се цветове

Допълващите се цветове лежат върху правата С1СС2

Бяла светлина=СС1/СС2

Цветови модели Определяне на доминиращата честота за “неспектрални” цветове Неспектрални цветове – не може да бъде определена доминираща честота Такъв е цветът в точка С1 Тогава за доминираща честота се приема С2, наречена допълваща доминираща честота С С1 С2

Определяне на доминиращата честота за “неспектрални” цветове

Неспектрални цветове – не може да бъде определена доминираща честота

Такъв е цветът в точка С1

Тогава за доминираща честота се приема С2, наречена допълваща доминираща честота

Неспектрален модел Цветови модели

Цветови модели Определяне на цветовете, които могат да бъдат получени при използване на два или три основни цвята При два основни цвята С1 и С2 – получават се цветовете лежащи върху правата С1С2 При три основни цвята С3С4С5 - получават се цветовете лежащи вътре в триъгълника С3С4С5 Не съществуват три основни цвята за получаване на всички останали С3 С1 С2 С4 С5

Определяне на цветовете, които могат да бъдат получени при използване на два или три основни цвята

При два основни цвята С1 и С2 – получават се цветовете лежащи върху правата С1С2

При три основни цвята С3С4С5 - получават се цветовете лежащи вътре в триъгълника С3С4С5

Не съществуват три основни цвята за получаване на всички останали

Цветови модели Цветовите модели се разделят на: A паратно ориентирани RGB (red green blue) CMY (cyan magenta yellow) Потребителски ориентирани HSV (hue saturation value) HLS (hue lightness saturation)

Цветовите модели се разделят на:

A паратно ориентирани

RGB (red green blue)

CMY (cyan magenta yellow)

Потребителски ориентирани

HSV (hue saturation value)

HLS (hue lightness saturation)

Цветови модели А. Спектър на електромагнитните вълни В. Спектрална декомпозиция А. Око В. Ретина С. Възприемане на светлината RGB (red green blue) модел

RGB (red green blue) модел

Три типа колбички : L или R , чувствителни към червена светлина (610 nm) M или G , чувствителни към зелена светлина (560 nm) S или B , чувствителни към синя светлина (430 nm) Цветната слепота е резултат от липсващ тип колбички Цветови модели RGB (red green blue) модел

Три типа колбички :

L или R , чувствителни към червена светлина (610 nm)

M или G , чувствителни към зелена светлина (560 nm)

S или B , чувствителни към синя светлина (430 nm)

Цветната слепота е резултат от липсващ тип колбички

RGB (red green blue) модел

Рецептори за цвят в окото Цветови модели 600 550 450 500 650 400 700 Wavelength λ ( nm ) Relative sensitivity 0.0 1.0

Рецептори за цвят в окото

Адитивни основни цветове : ( r , g , b ) – производните цветове се получават чрез сумиране (0,1,0) (1,0,0) (1,1,0) green red yellow Цветови модели

Адитивни основни цветове : ( r , g , b ) – производните цветове се получават чрез сумиране Цветови модели (0,1,0) green (0,1,1) cyan (0,0,1 ) blue

Адитивни основни цветове : ( r , g , b ) – производните цветове се получават чрез сумиране red Цветови модели (1,0,1) (0,0,1 ) (1,0,0) magenta blue

Адитивни основни цветове : ( r , g , b ) – производните цветове се получават чрез сумиране Цветови модели (1,0,1) (0,0,1 ) (0,1,0) (0,1,1) (1,0,0) (1,1,0) magenta blue cyan green red yellow white (1,1,1)

Адитивни цветове (RGB) Субтрактивни цветове (CMYK) Цветови модели

RGB (red green blue) модел Цветови модели

RGB (red green blue) модел

(0,0,1 ) blue (1,0,1) magenta (0,1,1) cyan (0,1,0) green (1,1,0) yellow (1,0,0) red white (1,1,1) (0,0,0) black Цветови модели RGB (red green blue) модел gray

RGB (red green blue) модел

Цветови модели RGB (red green blue) модел (0,0,1 ) blue (1,0,1) magenta (0,1,1) cyan (0,1,0) green (1,1,0) yellow (1,0,0) red (1,1,1) white

RGB (red green blue) модел

Допълващи се цветове – добавяне на сиво Цветови модели RGB (red green blue) модел (0,0,1 ) blue magenta (0,1,1) cyan (1,1,1) white (1,0,1) (0,1,0) green ( 1,1,0 ) yellow (1,0,0) red

RGB (red green blue) модел

Цветови модели RGB (red green blue) модел

RGB (red green blue) модел

CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел Използва се за процеси, при които се описват цветовите аспекти на отразената светлина Процесът е субтрактивен Цветови модели

CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел

Използва се за процеси, при които се описват цветовите аспекти на отразената светлина

Процесът е субтрактивен

Превръщането от RGB в CMY се извършва, като от белия цвят се извади съответния основен цвят: Това е полезно, например при лазерните принтери Ако се постави цвят cyan върху страницата , то цветът cyan напълно ще се отразява, а червеният цвят ще се поглъща Цветови модели CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел

Превръщането от RGB в CMY се извършва, като от белия цвят се извади съответния основен цвят:

Това е полезно, например при лазерните принтери

Ако се постави цвят cyan върху страницата , то цветът cyan напълно ще се отразява, а червеният цвят ще се поглъща

CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел

Цветови модели CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел (1,1,0) yellow (1,0,1) magenta (1,0,0) red black

CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел

Цветови модели CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел (1,1,0) yellow (0,1,0) green (0,1,1) cyan

CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел

Цветови модели CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел (1,0,1) magenta (0,0,1 ) b l ue (0,1,1) cyan

CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел

Цветови модели CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел (1,1,0) yellow (0,1,0) green (0,1,1) cyan (0,0,1 ) blue (1,0,1) magenta (1,0,0) red black (0,0,0) black

CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел

Цветови модели CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел

CMY (cyan magenta yellow – синьо-зелен пурпурен жълт ) модел

Потребителски ориентиран модел (интуитивен) Цветовете се получават като към доминиращия цвят се добавя бяло или черно Цветови модели HSV (hue saturation value – цветови тон насищане яркост ) модел

Потребителски ориентиран модел (интуитивен)

Цветовете се получават като към доминиращия цвят се добавя бяло или черно

HSV (hue saturation value – цветови тон насищане яркост ) модел

Цветови модели HSV (hue saturation value – цветови тон насищане яркост ) модел

HSV (hue saturation value – цветови тон насищане яркост ) модел

Цветови модели HSV (hue saturation value – цветови тон насищане яркост ) модел Насищането се измерва по хоризонталната ос

HSV (hue saturation value – цветови тон насищане яркост ) модел

Насищането се измерва по хоризонталната ос

Цветови модели HSV (hue saturation value – цветови тон насищане яркост ) модел 120 ˚ 0 ˚ V S H 1.0 0.0 240 ˚ yellow green cyan red magenta blue black

HSV (hue saturation value – цветови тон насищане яркост ) модел

H = Hue S = Saturation V = Value (or brightness) Value Saturation Hue Цветови модели HSV (hue saturation value – цветови тон насищане яркост ) модел

H = Hue

S = Saturation

V = Value (or brightness)

HSV (hue saturation value – цветови тон насищане яркост ) модел

Цветови модели HLS (hue lightness saturation – цветови тон светлост насищане ) модел Светлостта се изменя от 0 до 1 Чисти цветове се получават при L=0,5 1.0 S L 0 ˚ 0.0 H white black red

HLS (hue lightness saturation – цветови тон светлост насищане ) модел

Светлостта се изменя от 0 до 1

Чисти цветове се получават при L=0,5