Цветовые режимы

Цветовые режимы представляют собой практическую реализацию рассмотренных выше цветовых моделей. В большинстве графических программ только три цветовые модели — RGB, CMYK и Lab — имеют одноименные цвето­вые режимы. Вместе с тем в них широко представлены режимы с ограниченной цветовой палитрой.

Наиболее широким (и практически идентичным) охватом цветовых режимов ха­рактеризуются программы Adobe Photoshop и Corel PHOTO-PAINT.

Режим черно-белой графики

Художники и разработчики программного обеспечения иногда называют этот ре­жим монохромной графикой, растровой графикой (bitmap art), или графикой с одно­битовым разрешением.

Для отображения черно-белого изображения используются только два типа ячеек: черные и белые (рис. 5.34). Поэтому для запоминания каждого пикселя требуется только 1 бит памяти компьютера. Областям исходного изображения, имеющим промежуточные оттенки, назначаются черные или белые пиксели, поскольку дру­гих оттенков для этой модели не предусмотрено. В качестве аналога бинарного узла вы можете представить лампочку, которая может находиться только в одном из двух состояний: вкл или выкл. При такой кодировке цвет пикселя также может принимать только одно из двух состояний: черный или белый.

Рис. 5.34. Интерпретация двоичной 1-битовой информации

Этот режим можно использовать для работы с черно-белыми изображениями, по­лученными сканированием черно-белых чертежей и гравюр, а также иногда при выводе цветных изображений на черно-белую печать.

Остановимся на назначении и особенностях организации каждого из перечислен­ных типов монохромных изображений.

Line Art (Гравюра)

Этот вид монохромного черно-белого изображения характеризуется высоким кон­трастом изображения, что связано с отсутствием полутонов. При конвертирова­нии в этот тип изображения все цветные пикселы, формирующие изображение, преобразуются только в черные и белые. В качестве критерия такого преобразования используется настраиваемый параметр Threshold (Порог). Цвета, яркость которых ниже установленного порогового значения, преобразуют­ся в черный цвет. В противном случае происходит преобразование в белый цвет.

Методы, основанные на алгоритмах формирования случайных узоров

В современных графических программах для эмуляции оттенков серого широко используются алгоритмы, основу которых составляет генерация случайных узоров на базе наборов черных и белых пикселов.

Ordered (Упорядоченный)

В отличие от рассмотренной выше группы методов в этом варианте для эмуляции оттенков серого используются фиксированные растровые узоры. Поэтому данный метод имеет достаточно высокое быстродействие.

Метод Cardinality-Distribution

Данный метод создает текстуроподобное изображение путем анализа и преобра­зования атрибутов каждого пиксела изображения.

Halftone(Полутон)

Такой способ реализации изображения базируется на специфике восприятия изоб­ражения человеческим глазом, для которого область изображения, заполненная крупными точками, ассоциируется с более темными тонами и, наоборот, область, заполненная точками меньшего размера, воспринимается как более светлая. Ре­жим Halftone поддерживается большинством принтеров.

Полутоновые изображения представляют собой однобитовые изображения с не­прерывным тоном, которые реализуются с помощью конгломерата точек разного размера и формы.

В полученном таким образом изображении оттенки серого имитируются точками разного размера, внесенными в специальный шаблон, форму которого можно вы­брать из раскрывающегося списка Screen type (Тип растра).

Режим Grayscale (Градации серого)

Использование режима Grayscale (Градации серого) позволяет увеличить информа­ционную емкость изображения за счет повышения цветового разрешения каждого пиксела. Поскольку в этом режиме на каждый пиксел выделяется до 8 бит, то тре­буется иная форма организации информации по сравнению с ранее рассмотрен­ными однобитовыми монохромными режимами. Если, как уже отмечалось, режим Черно-белая графика может быть сравним с элементарной математикой, в которой основной элемент графического изображения — пиксел — может принимать толь­ко два состояния: включен и выключен, то режим Градации серого — это высшая математика, позволяющая оперировать с комбинацией до 256 оттенков, обеспечи­вая более высокое тоновое разрешение изображения.

Это связано с тем, что устройства, использующие двоичную математику, сводят все многообразие явлений к комбинации вариантов, количество которых равно числу 2 в соответствующей степени. Для пиксела с 4-битовым разрешением число возможных вариантов составит 2⁴, что соответствует 16 комбинациям. В случае 8-битового разрешения это число возрастет до 2⁸, или 256 комбинаций. Именно такое количество оттенков может быть реализовано при сканировании изображения в режиме Оттенки серого большинством непрофессиональных скане­ров. Растровые редакторы воспринимают полученное в этом режиме цифровое изображение в виде одноцветного (монохромного) канала, содержащего 256 раз­личных уровней яркости.

Для организации информации в режиме Градации серого используется один цвето­вой канал, который при работе с Corel PHOTO-PAINT называется серым кана­лом, а с Adobe Photoshop — альфа-каналом.

Напомним, что канал — это изображение, сформированное в режиме Градации серого. Следует подчеркнуть, что понятие канала является очень важным средством, используемым при редактировании изображений с помощью растровых редакто­ров. Более подробно вопросы организации и использования цветовых каналов бу­дут рассмотрены далее в разделе этой главы «Режим RGB Color» и в главах, посвя­щенных знакомству с работой растровых редакторов.

С технической точки зрения монохромное изображение, содержащее гамму из 256 оттенков серого, перекрывает весь диапазон оттенков от черного до белого, создавая непрерывную для глаза шкалу. Поэтому для получения монохромного изображения, близкого к оригиналу, при сканировании изображения можно ис­пользовать режим

Градации серого.

Последние версии профессиональных редакторов, включая Adobe Photoshop и Corel PHOTO-PAINT, наряду со стандартной 8-битовой глубиной цвета полу­тоновых изображений поддерживает 16-битовую глубину цвета, которая позволя­ет воспроизводить 65 536 оттенков серого.

Художественная ценность черно-белого изображения определяется композицией и световой контрастностью. Многие прекрасные цветные изображения плохо смотрятся при преобразовании их в черно-белые из-за одинаковой световой тонально­сти разных цветов. Для получения хороших результатов в режиме Градации серого нужно использовать монохромный источник с высокой контрастностью.

Режим Duotone (Дуплекс)

Дуплекс — это 8-разрядный цветовой режим, использующий 256 оттенков не более четырех цветовых тонов.

Фактически дуплексную цветовую модель можно рассматривать как изображение в цветовой модели Grayscale, улучшенное с помощью дополнительных цветов (от одного до четырех). В дуплексном цветовом режиме изображение состоит из 256 оттенков одной (Monotone, тоновое), двух (Duotone, двухтоновый дуплекс), трех (Tritone, тритон) или четырех (Quadtone, квадртон) красок.

Двухтоновый вариант данной цветовой модели широко распространен в полиграфии.

Здесь в качестве дуплекса используется модифицированное изображение в градаци­ях серого, отпечатанное с помощью красок двух цветов - как правило, черного и ак­центирующего цвета, хотя могут использоваться любые другие два цвета. В общем случае этот термин относится также к дуплексам с тремя и четырьмя красками.

Использование двух красок вместо четырех значительно сокращает расходы на печать, обеспечивая вместе с тем широкий диапазон выбираемых оттенков. Дуп­лекс идеален для добавления акцентирующего цвета к фотографии или расшире­ния тонального диапазона красителей.

Этот режим можно использовать для того, чтобы придавать цветность черно-бе­лым изображениям либо создавать интересные эффекты с помощью различных параметров тонирования.

Режим RGB Color

Данный режим часто называют RGB-цветом. Он наиболее удобен для редактиро­вания изображений на экране компьютера, так как обеспечивает цветовое разре­шение 24 бит/пиксел. Это позволяет использовать для реализации цветных циф­ровых изображений палитру из 16,7 млн цветов.

На жаргоне программистов цветовую модель RGB называют естественным ще­глом (true color), так как 16 млн цветов, доступных при такой глубине цвета, доста­точно для представления всех различимых человеческим глазом оттенков.

Очевидно, что для источников изображения, имеющих ограниченную цветовую палитру, такое количество цветовых оттенков может оказаться избыточным.

Назначение каналов

Канал — это 8-разрядный монохромный вариант изображе­ния, содержащий информацию об этом изображении. В программах растровой гра­фики применяются каналы двух типов: каналы выделения (называемые также аль­фа-каналами) и цветовые.

Цветовые каналы генерируются в растровых редакторах автоматически при созданий или открытий изображения. У каждого компонента цветовой моделиизображения имеется свой цветовой канал. Напри­мер, у RGB-изображения три раздельных цветовых канала — красный (Red), зеле­ный (Green) и синий (Blue) — по одному для каждого цветового компонента. При открытии нового (пустого) изображения с белым цветом фона каждый из каналов заполнен соответствующим однородным цветом максимальной интенсивности (255), объединение которых в составной канал и дает белый цвет.

Рис. 5.35. Назначение каналов.

Каналы несут информацию о том, сколько красного, зеленого или синего цвета должно содержаться в каждом пикселе изображения для образования соответству­ющего цвета. Каждый канал имеет 8-битовое разрешение и позволяет воспроизво­дить 256 градаций яркости. В результате комбинации трех основных (аддитивных) цветов, каждый из которых воспроизводит 256 градаций интенсивности, удается получить палитру из 16,7 млн. цветов (256³). Такое громадное количество цвето­вых тонов обеспечивает большой простор для экспериментов с редактируемым изображением. Когда цветовые каналы сливаются, в полученном составном изоб­ражении воспроизводится весь диапазон цветов исходного изображения.

Так как каналы представляют собой монохромные изображения, с ними можно работать точно так же, как и с любым полутоновым изображением. Например, при увеличении яркости красного канала в RGB-изображении с помощью фильтра Brightness-Contrast-Intensity (Яркость-Контрастность-Интенсивность) увеличивается уровень красного цвета в составном изображении.

Лекция 6. Методы и алгоритмы построения сложных трехмерных объектов

Понятие “трехмерная” графика в настоящее время можно считать наиболее распростра­ненным для обозначения темы, которая будет рассмотрена ниже (в литературе это название часто сокращается до "ЗD-графики"). Однако необходимо заметить, что такое название неточное, так как речь пойдет о создании изображения на плоскости, а не в объеме. Действительно трехмерные средства отображения пока что недостаточно широко распространены.