Przestrzenie barw

Atrybuty barwy Barwę można scharakteryzować trzema atrybutami: odcień, kolor, walor - nadaje barwie jej nazwę, a określa go odpowiednia długość fali elektromagnetycznej z zakresu od około 380 do 780 nm, nasycenie - uzyskiwane jest poprzez zmieszanie promieniowania barwnego z wiązką światła białego; zmieniając ilość światła białego uzyskujemy wrażenie tego samego koloru ale rozjaśnionego lub przyciemnionego, jasność, jaskrawość, natężenie - odpowiada wrażeniu słabszego lub mocniejszego strumienia swiatła które nie wpływa na zmianę koloru ani nasycenia.

Atrybuty barwy

Barwy proste i zasadnicze Barwę wywołaną promieniowaniem o ściśle określonej długości fali nazywamy barwą prostą (widmowa, spektralna, monochromatyczna). Barwami prostymi są kolejne barwy tęczy fioletowa - fale o długości 380-450 nm, niebieska - fale o długości 450-490 nm, zielona - fale o długości 490-560 nm, żółta - fale o długości 560-590 nm, pomarańczowa - fale o długości 590-630 nm, czerwona - fale o długości 630-780 nm.

Rozkład barw w spektrum

Barwy achromatyczne

Barwy złożone i mieszanie barw Barwa złożona jest efektem mieszania różnych barw chromatycznych. Wyróżnia się mieszanie addytywne, sumujące promieniowania poszczególnych barw oraz mieszanie subtraktywne (odejmujace), polegające na wchłanianiu składowych barw. Wypadkowa addytywnego mieszania barw dąży do barwy achromatycznej - bieli. Natomiast wypadkowa subtraktywnego mieszania barw prowadzi do drugiej barwy achromatycznej - czerni.

Barwy złożone i mieszanie barw

Barwy złożone i mieszanie barw

Barwy podstawowe i dopełniajace

Barwy podstawowe i dopełniajace

Prawa Grassmanna W 1853 roku Grassmann Hermann Gunther sformułował trzy prawa składania (mieszania) barw odbieranych wizualnie za pomoca oka: 1. dowolną barwę można otrzymać za pomocą trzech barw podstawowych, 2. przy dowolnej ciągłej zmianie promieniowania barwa zmienia się w sposób ciągły, 3. przy składaniu 2 promieniowań barwa wypadkowa zależy tylko od barw składowych. Prawa Grassmanna mają podstawowe znaczenie technice pomiarów i analizie barw oraz w kolorymetrii.

Temperatura barwowa Temperatura barwowa jest parametrem stosowany do opisu rozkładu natężenia promieniowania świetlnego emitowanego przez dane ciało. Skala temperatury barwowej jest przydatna do charakteryzowania achromatycznych źródeł światła (umownie białych). Temperaturę barwową określa się w Kelwinach. Standardowe swiatło białe ma temperaturę barwową 6774K.

Przykładowe temperatury barwowe bezchmurne niebo latem 10.000K - 20.000K, bezchmurne niebo zimą 8.000K - 10.000K, wschód słonca latem 4.600K - 4.880K, zachód słońca zimą 2.600K - 2.800K, niebo zachmurzone 6.800K - 7.000K, mgła 7.500K - 8.500K, elektronowa lampa błyskowa 5.400 - 6.000K, żarówka halogenowa 1.000W 3.200K, lampa naftowa 1.900K, świeca parafinowa 1.800K.

Metameryzm Zgodnie z trójskładnikową teorią wrażenia barwy, wprowadzoną przez Younga-Helmholtza, wrażenie barwy nie zawsze musi być adekwatne do rozkładu widmowego światła. Prowadzi to do zjawiska metameryzmu, gdy różne grupy czopków, odpowiedzialnych w siatkówce oka za odbiór wrażeń barwnych, zostają pobudzone w różnych proporcjach, a mimo to wrażenie barwy jest identyczne. Metameryzm nabiera szczególnego znaczenia przy zmianie oświetlenia i często występuje np. podczas oceny ilustracji wydrukowanych farbami o różnych współczynnikach odbicia. Stad dążenie producentów farb do uzyskania produktów o stałych współczynnikach odbicia niezależnie od temperatury barwowej oświetlenia.

Przestrzeń CIE xyz Opracowana w 1931 r. przez Międzynarodową Komisję ds.. Oświetlenia Pozwala w jednoznaczny sposób definiować każdą barwę, postrzeganą przez oko ludzkie, wykorzystując do tego trzy współrzędne

Przestrzeń CIE xyz Przestrzeń ta zawiera się w krzywoliniowym stożku, którego oś pionowa, zwana luminacją, używana jest jako miara atrybutu jasność Przekrój płaszczyzną prostopadłą do osi luminacji wyznacza wykres chromatyczności, tzw. trójkąt chromatyczności lub krzywoliniowy trójkąt Maxwella

Przestrzeń CIE xyz Wykres zawiera na granicy swej części krzywoliniowej wszystkie barwy widma światła białego (tzw barwy proste - są one nasycone) Odcinek prostoliniowy od 380 do 780 nm tworzy tzw. barwy purpury, nie należące do widma światła białego lecz powstałe przez zmieszanie w różnych proporcjach świateł: fioletowego 380 nm i czerwonego 780 nm Barwy proste i purpury tworzą barwy czyste

Trójkąt Maxwella

Wewnątrz trójkąta leżą barwy nienasycone, np Wewnątrz trójkąta leżą barwy nienasycone, np. R= λ 700 nm, G= λ 546,1 nm, B=λ435, 8 nm Środek wykresu chromatyczności jest bielą o współrzędnych x=0.333, y=0.333 Wewnątrz trójkąta definiowane są 2 atrybuty barwy: kolor (zmienia się wraz z kątem obrotu wokół środka), nasycenie (zmienia się wzdłuż linii prostych, przechodzących przez środek)

Kierunki zmian atrybutów

Z modelu CIE xyz wyprowadzone zostały wszystkie inne modele, oparte na przestrzeni CIE, np.. CIE La*b*, CIE Lu*v*, HSB, HSL, HSV

CIE La*b* Najważniejszy w rozumieniu zagadnień grafiki komputerowej Opisywane barwy mieszczą się w elipsoidzie o trzech prostopadłych osiach Barwy zawarte w kuli CIE La*b* tworzą najszerszą gamę barw opracowaną matematycznie

CIE La*b* Model ten jest matematyczną transformacją współrzędnych CIE xyz w celu łatwego wyliczania odległości dwóch barw w przestrzeni Barwy z modeli nie opartych na CIE xyz są zawsze zawarte wewnątrz modelu Lab

La*b* jest modelem niezależnym od urządzeń wejścia/wyjścia

HSB (hue, saturation, brightnes) Model addytywny Kolor opisywany jest w stopniach (360 wartości atrybutu ) Nasycenie i jasność: opisywane są w procentach lub jako 256 poziomów Możliwe do uzyskania ok.. 3,7 mln barw do 23 592 960 barw

RGB Oparty na trzech addytywnych barwach (model addytywny) pierwszorzędowych świateł: Red, Green, Blue Typowy model do interpretowania i manipulowania barwami na monitorach, skanerach, aparatach cyfrowych itp..

RGB Barwy zawarte są w sześcianie o trzech osiach, odpowiadających barwom pierwszorzędowych świateł, wzdłuż których wzrasta poziom ich jasności w punkcie wierzchołkowym trzech osi znajduje się czerń Możliwośc zdefiniowania ok.. 16,8 mln barw

RGB

CMYK Model subtraktywny Wykorzystuje barwy podstawowych pigmentów (farb, tonerów) W celu otrzymania różnych poziomów jasności barw techniką reprodukcji CMYK, stosuje się raster Model ma postać sześcianu

CMYK

Kanały RGB i CMYK

Porównanie zakresu typowych modeli barw

Porównanie zakresu reprodukowania barw przez różne urządzenia i techniki druku