Виды цветовых палитр в компьютере

Обновлено: 23.01.2025

Цвет на экране получается при суммировании лучей трёх основных цветов — красного, зелёного и синего. Если интенсивность каждого из них достигает \(100\), то получается белый цвет. Минимальная интенсивность трёх базовых цветов даёт чёрный цвет.

Для описания каждого составляющего цвета требуется \(1\) байт (\(8\) бит) памяти, а чтобы описать один цвет, требуется \(3\) байта, т.е. \(24\) бита, памяти.

Для кодирования одного цвета пикселя определяется длина двоичного кода, которая называется глубиной цвета . Рассчитать глубину цвета можно по формуле: N = 2 i , где N —количество цветов в палитре, i — глубина цвета. Интенсивность каждого из трёх цветов — это один байт (т.е. число в диапазоне от \(0\) до \(255\)), т.е. каждая составляющая может принимать \(256\) значений. Таким образом, с использованием трёх составляющих можно описать \(256⋅256⋅256 = 16777216 \)различных цветовых оттенков, а, значит, модель RGB имеет приблизительно \(16,7\) миллионов различных цветов.
Таким количеством цветов определяется, в основном, палитра современного монитора.

При печати изображений на принтерах используется цветовая модель, основными красками в которой являются голубая (Cyan), пурпурная (Magenta) и жёлтая (Yellow).

Чтобы получить чёрный цвет, в цветовую модель был включен компонент чистого чёрного цвета (BlacK). Так получается четырёхцветная модель, называемая CMYK .

Область применения цветовой модели CMYK — полноцветная печать. Именно с этой моделью работает большинство устройств печати.

Из-за несоответствия цветовых моделей часто возникает ситуация, когда цвет, который нужно напечатать, не может быть воспроизведен с помощью модели CMYK (например, золотой или серебряный). В этом случае применяются краски Pantone.

Все файлы, предназначенные для вывода в типографии, должны быть конвертированы в CMYK . Этот процесс называется цветоделением .

При просмотре CMYK -изображения на экране монитора одни и те же цвета могут восприниматься немного иначе, чем при просмотре RGB -изображения.

В модели CMYK невозможно отобразить очень яркие цвета модели RGB , модель RGB , в свою очередь, не способна передать тёмные густые оттенки модели CMYK , поскольку природа цвета разная.

Отображение цвета на экране монитора часто меняется и зависит от особенностей освещения, температуры монитора и цвета окружающих предметов. Кроме того, многие цвета, видимые в реальной жизни, не могут быть выведены при печати, не все цвета, отображаемые на экране, могут быть напечатаны, а некоторые цвета печати не видны на экране монитора.

Цвет – один из факторов нашего восприятия светового излучения. Считалось, что белый свет – самый простой. Опыты Ньютона это опровергли. Ньютон пропустил белый свет через призму, в результате чего тот разложился на 7 составляющих (7 цветов радуги). При обратном процессе (т.е. пропускании набора различных цветов через другую призму) снова получался белый цвет.

Видимый нами свет – это лишь небольшой диапазон спектра электромагнитного излучения.

Белый цвет можно представить смесью всех цветов радуги. Иными словами, спектр белого является непрерывным и равномерным – в нем присутствуют излучения всех длин волн видимого диапазона. Можно предположить, что, если измерить интенсивность света, испускаемого или отраженного от объекта, во всех видимых длинах волн, то мы полностью определим цвет этого объекта.

Однако в реальности такое измерение не предсказывает визуальное представление объекта. Таким образом, можно определить только те оптические свойства, которые влияют на наблюдаемый цвет:

Цветовой тон . Можно определить преобладающей длиной волны в спектре излучения. Цветовой тон позволяет отличить один цвет от другого.
Яркость . Определяется энергией, интенсивностью светового излучения. Выражает количество воспринимаемого света.
Насыщенность (чистота тона) . Выражается долей присутствия белого цвета. В идеально чистом цвете примесь белого отсутствует.

Поэтому для описания цвета вводится понятие цветовой модели - как способа представления большого количества цветов посредством разложения его на простые составляющие. Для описания цветовых моделей существуют 2 системы цветности:

аддитивная : аддитивный синтез цвета предполагает получение цвета смешением излучений. В аддитивном синтезе под белым цветом мы понимаем смешение основных излучений в максимальном количестве, а чёрный цвет - полное отсутствие излучений.
субтрактивная : при субтрактивном синтезе компоненты излучения попадают в глаз не напрямую, а преобразуясь оптической средой - при отражении окрашенной поверхностью. Ее окраска выполняет функцию преобразователя энергии излучения источника света. Отражаясь от нее или проходя насквозь, одни лучи ослабляются сильнее, другие слабее.

В основе одной из наиболее распространенных цветовых моделей, называемой RGB моделью, лежит воспроизведение любого цвета путем сложения трех основных цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Каждый канал - R, G или B имеется свой отдельный параметр, указывающий на количество соответствующей компоненты в конечном цвете. Основные цвета разбиваются на оттенки по яркости (от темного к светлому), и каждой градации яркости присваивается цифровое значение (например, самой темной – 0, самой светлой – 255).

В модели RGB цвет можно представить в виде вектора в трехмерной системе координат с началом отсчета в точке (0,0,0). Внутри полученного куба и «находятся» все цвета, образуя цветовое пространство.

Начало координат: в этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует (черный цвет) R-0 G-0 B-0
Точка, ближайшая к зрителю: в этой точке все составляющие имеют максимальное значение (белый цвет) R-255 G-255 B-255
На линии, соединяющей предыдущие две точки (по диагонали), располагаются серые оттенки: от черного до белого (серая шкала, обычно — 256 градаций). Это происходит потому, что все три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от нуля до максимального значения
Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Несмотря на неполный охват, стандарт RGB в настоящее время принят практических для всех излучающих устройств графического вывода (телевизоры, мониторы, плазменные панели и др.)

Цветовая модель CMY(K)

Модель CMY использует также три основных цвета: Cyan (голубой), Magenta (пурпурный, или малиновый) и Yellow (желтый). Эти цвета описывают отраженный от белой бумаги свет трех основных цветов RGB модели. Цвета являются прямо противоположными красному, синему и зеленому, т.е. голубой полностью поглощает красный, пурпурный - зеленый, а желтый - синий. Например, соединение в равных долях всех трех красок CMY в одной точке приведет к тому, что весь белый свет не будет отражен, а следовательно, цвет окажется черным. А вот одновременно и в равной пропорции нанесенные всевозможные пары из тройки CMY дадут нам основные цвета RGB. Цветовая модель CMY является основной в полиграфии. В цветных принтерах также применяется данная модель. Но для, что для того, чтобы распечатать чёрный цвет, необходимо большое количество краски и кроме того смешание всех цветов модели CMY на самом деле даст не чёрный, а грязно-коричневый цвет. Поэтому, для усовершенствования модели CMY, в неё был введён дополнительный цвет - чёрный. Он является ключевым цветом при печати, поэтому последняя буква в названии модели - K (Key - ключевой), а не B (Black). Таким образом, модель CMYK является четырёхканальной. В этом заключается ещё одно отличие её от RGB.
Цвета модели CMY являются дополнительными к цветам RGB. Дополнительный цвет - цвет, дополняющий данный до белого. Так, например, дополнительный для красного цвета – голубой; для зеленого – пурпурный; для синего - желтый
Каждое из чисел, определяющее цвет в CMYK, представляет собой процент краски данного цвета, составляющей цветовую комбинацию, а точнее, размер точки растра, выводимой на фотонаборном аппарате на плёнке данного цвета (или прямо на печатной форме в случае с CTP ). Например, для получения цвета «хаки» следует смешать 30 частей голубой краски, 45 — пурпурной, 80 — жёлтой и 5 — чёрной. Это можно обозначить следующим образом: (30,45,80,5)

Начало координат: при полном отсутствии краски (нулевые значения составляющих) получится белый цвет (белая бумага) C-0 M-0 Y-0 K-0
Точка, ближайшая к зрителю: при смешении максимальных значений всех трех компонентов должен получиться черный цвет. C-100 M-100 Y-100 K-100
Линия, соединяющая предыдущие две точки (по диагонали). Смешение равных значений трех компонентов даст оттенки серого.
Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Рассмотренные модели ориентированы на работу с цветопередающей аппаратурой и для некоторых людей неудобны, в реальности человек воспринимает цвет по-другому. Поэтому модель HSV опирается на интуитивные понятия тона насыщенности и яркости.

В цветовом пространстве модели HSV ( Hue - тон , Saturation - насыщенность , Value - количество света ), используется цилиндрическая система координат, а множество допустимых цветов представляет собой шестигранный конус, поставленный на вершину.

Основание конуса представляет яркие цвета и соответствует V = 1. Однако цвета основания V = 1 не имеют одинаковой воспринимаемой интенсивности. Тон ( H ) измеряется углом, отсчитываемым вокруг вертикальной оси OV . При этом красному цвету соответствует угол 0°, зелёному – угол 120° и т. д. Цвета, взаимно дополняющие друг друга до белого, находятся напротив один другого, т. е. их тона отличаются на 180°. Величина S изменяется от 0 на оси OV до 1 на гранях конуса.

Конус имеет единичную высоту (V = 1) и основание, расположенное в начале координат. В основании конуса величины H и S смысла не имеют. Белому цвету соответствует пара S = 1, V = 1. Ось OV (S = 0) соответствует ахроматическим цветам (серым тонам).

Процесс добавления белого цвета к заданному можно представить как уменьшение насыщенности S, а процесс добавления чёрного цвета – как уменьшение яркости V. Основанию шестигранного конуса соответствует проекция RGB куба вдоль его главной диагонали.

В компьютерной графике палитра — ограниченный набор цветов, который позволяет отобразить графическая система компьютера. Синоним: индексированные цвета.

Содержание

Принцип действия

Из широкого цветового пространства выбираются любые N цветов, и их координаты (обычно: R, G и B) хранятся в специальной таблице — палитре. Данные растровой графики, использующие палитру, представляют собой массив, где хранятся номера (индексы) цветов в палитре.

Палитровая графика позволяет совместить широкий цветовой охват изображения с невысоким расходом памяти.

Принцип хранения палитрового изображения; перекрашивание с помощью замены палитры

Палитровые видеорежимы

Как правило, палитру можно изменять независимо от кадрового буфера. Если каким-то образом на экран попала картинка в неправильной палитре, возникает специфический видеоэффект.

Чтобы вывести на 256-цветный экран изображение, в котором более чем 256 цветов, требуется построить палитру, приближающую потребные цвета. Качественное построение 256-цветной палитры может занимать довольно много времени (до нескольких секунд на компьютерах того времени). Поэтому там, где требуется скорость (веб, игры, воспроизведение видео) палитра жёстко задаётся в графических данных, а не строится динамически.

Палитровые спецэффекты

Тот факт, что палитру можно менять независимо от кадрового буфера, широко применяется в видеоиграх для получения очень быстрых спецэффектов. Вот (не исчерпывающий) список игр с подобными видеоэффектами.

Сравнение с HighColor и TrueColor

Малый расход памяти.
Быстрые палитровые спецэффекты.

Неполный набор цветов.
Построение оптимальной палитры для полноцветного изображения может потребовать больших вычислительных ресурсов.

Палитровые файлы

Палитровые, или индексированные файлы — графические файлы, устроенные аналогичным образом. Аналогично палитровым видеорежимам, заменой палитры можно перекрашивать объекты (например, в компьютерной игре встречаются автомобили шести цветов, при этом в файлах данных хранится одна картинка автомобиля с шестью палитрами). См. Цифровое изображение.

Палитровые видеорежимы практически не применяются с современными компьютерными мониторами. Тем не менее, палитровые графические файлы всё ещё активно используются.

Если используется 256 (или меньше) разных цветов, палитровый рисунок может быть подвергнут более сильному сжатию без потерь качества, нежели полноцветный.
Уменьшение количества цветов — разновидность сжатия с потерями.

Прозрачный цвет

В палитровом файле один или несколько цветов могут быть сделаны прозрачными. При отрисовке таких файлов пиксели полностью прозрачного цвета не рисуются, и на их месте остаётся фон.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Палитра (компьютерная графика)" в других словарях:

Цветовая палитра — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей. Цветовая па … Википедия

Полутоновое изображение — это изображение, имеющее множество значений тона, и их непрерывное, плавное изменение. Примерами полутоновых изображений могут быть рисунки, картины, выполненные красками, фотографии. Содержание 1 Цифровое растровое полутоновое изображение … Википедия

Колористический паспорт — Содержание 1 Колористический паспорт 2 История 3 Компьютеризация паспортов … Википедия

Полноцветное изображение — Глубина цвета битовое изображение 8 битная шкала серого 8 битный цвет 15/16 bit: Highcolor 24 bit: Truecolor 30/36/48 bit: Deep Color См. также Цветовая модель RGB Цветовая модель CMYK Цветовая палитра Видимое излучение Цвета в Web (Цвета HTML) … Википедия

Это некоторые типичные программные палитры, но в такой системе можно сделать любой выбор.

Каждая палитра представлена массивом цветовых пятен. Версия размером в один пиксель отображается под каждой палитрой, чтобы упростить сравнение размеров палитр.

Эти элементы иллюстрируют глубину цвета и распределение цветов любой данной палитры, а образец изображения показывает, как выбор цвета таких палитр может представлять реальные изображения.

СОДЕРЖАНИЕ

Специфика системы

16-цветная палитра по умолчанию для Microsoft Windows и IBM OS / 2

Используется этими платформами в качестве палитры с примерно обратной совместимостью для текстовых режимов CGA, EGA и VGA, но с цветами, расположенными в другом порядке. Также это палитра по умолчанию для 16 цветных значков.

Соответствующие индексы в этой палитре:

Стандартная 20-цветная палитра Microsoft Windows

В 256-цветном режиме есть четыре дополнительных стандартных цвета Windows, всего двадцать зарезервированных системой цветов; таким образом, система оставляет 236 индексов палитры свободными для использования приложениями. Записи системного цвета в таблице палитры из 256 цветов - это первые десять плюс последние десять. В любом случае дополнительные системные цвета, похоже, не добавляют резкой цветовой насыщенности: это всего лишь промежуточные оттенки сероватых цветов.

Полная 20-цветная системная палитра Windows:

16-цветная палитра по умолчанию для Apple Macintosh

Когда Apple Computer представила Macintosh II в 1987 году, эта 16-цветная палитра была включена в Систему 4.1 .

Палитра по умолчанию для ОС RISC

В Acorn RISC OS 2.x и 3.x предусмотрена 16-цветная палитра:

RGB-схемы

6 уровней RGB

Имея шесть уровней для каждой начальной школы, с 6³ = 216 комбинациями. Индекс может быть адресован как (36 × R) + (6 × G) + B, со всеми значениями R, G и B в диапазоне от 0 до 5. Задуманный как однородный куб RGB, он дает шесть истинно серых оттенков. Кроме того, есть место для еще 40 цветов, поэтому операционные системы или программы могут добавлять дополнительные цвета.

Системы, которые используют эту программную палитру:

6-7-6 уровней RGB

Эта палитра состоит из шести уровней для красного и синего основных цветов и семи уровней для основного зеленого цвета, что дает 6 × 7 × 6 = 252 комбинации. Индекс может быть адресован как (42 × R) + (6 × G) + B, со значениями R и B в диапазоне от 0 до 5 и G в диапазоне от 0 до 6. Тот же случай, что и первый, но с добавленным уровнем зеленого из-за большей чувствительности нормального человеческого глаза к этой частоте.

Он не обеспечивает истинных оттенков серого, но остальные индексы можно заполнить четырьмя промежуточными оттенками серого. В любом случае для другого цвета места мало.

Эта палитра состоит из шести уровней для красного, восьми уровней для зеленого и пяти уровней для синих основных цветов, что дает 6 × 8 × 5 = 240 комбинаций. Индекс может быть адресован как (40 × R) + (5 × G) + B, где R находится в диапазоне от 0 до 5, G от 0 до 7 и B от 0 до 4. Уровни выбираются в зависимости от чувствительности нормального человеческий глаз к каждому основному цвету.

Кроме того, он не дает истинных оттенков серого. Остальные индексы можно заполнить шестнадцатью промежуточными оттенками серого или другими фиксированными цветами. На самом деле, это самая лучшая сбалансированный RGB мастер программного обеспечения палитра, компромисс между устройством RGB , основанным в чувствительности человеческого глаза и достаточной оставшиеся записях палитры для других целей.

Другое распространенное использование программных палитр

Палитры оттенков серого

Используется, например, для отображения изображений TIFF или JPEG с чистым оттенком серого .

Палитры цветовых градиентов

Палитры, состоящие из непрерывного цветового градиента от самых темных до самых светлых произвольных оттенков. Пиксельные данные обрабатываются так, как если бы они были оттенками серого, но таблица цветов играет с цветовыми комбинациями RGB, а не только с серым. Отношение между исходной яркостью и отображаемой может варьироваться, но масштаб освещения сохраняется во всех записях палитры.

Одним из очень распространенных случаев использования таких палитр является палитра тонов сепии , которая придает изображению старомодный и состаренный вид (слева). Другой пример градиента, основанный на синих оттенках, представлен здесь (справа), но можно использовать любой оттенок или смешивание оттенков. Многие сотовые телефоны со встроенными камерами позволяют делать цветные фотографии с помощью этой техники.

Все 256 цветов в палитрах цветовых градиентов (пример)

Желтый	Темный	Яркий
красный	Темный	Яркий
Синий	Темный	Яркий
Зеленый	Темный	Яркий
Фуксия	Темный	Яркий

Адаптивные палитры

Палитры ложных цветов

Произвольные цветовые шкалы градиента, обычно 256 оттенков, не имеющие отношения к реальным цветам данного изображения. Они используются для искусственной окраски изображения в оттенках серого, чтобы выявить детали и / или сопоставить значения уровня пикселей с величинами некоторой физической величины ( потенциал , температура , высота и т. Д.)

Обратите внимание, что в приведенном выше примере новые детали можно увидеть как синий поверх пурпурного в темных областях фона исходной фотографии.

Существует множество палитр искусственных цветов , некоторые из них стандартизированы и используются в основном в научных целях: астрономия и радиоастрономия , спутниковая съемка суши , термография , исследование материалов, томография и магнитно-резонансная томография в медицине и т. Д.

Читайте также: