На этом шаге мы рассмотрим особенности представления цветов в других моделях.
Для решения проблемы отрицательных коэффициентов, которая имеет место для модели RGB, в 1931 году Международной Комиссией по Освещению (CIE) была принятая колориметрическая система XYZ (рисунок 1), называемую также нормальной цветовой системой. Эта система часто представляется в виде двумерного графика, который более или менее похож на парус.
Рис.1. Цветовой график для модели МКО XYZ
В системе МКО XYZ в качестве основных цветов были приняты также три цвета, однако они являются условными, нереальными.
Красные компоненты цвета вытянуты вдоль оси Х координатной плоскости (горизонтально), а зеленые компоненты цвета — вдоль оси Y (вертикально). 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.
Рассмотренные ранее цветовые модели так или иначе используют смешивание некоторых основных цветов. Теперь рассмотрим цветовую модель, которую можно отнести к иному, альтернативному типу.
В модели HSV цвет описывается следующими параметрами - цветовой тон Н (hue), насыщенность S (saturation), яркость, светлота V (value). Значение Н измеряется в градусах от 0 до 360, поскольку здесь цвета радуги располагаются по кругу в таком порядке - красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый (известна поговорка "каждый охотник желает знать, где сидят фазаны"). Значения S и V находятся в диапазоне (0...1).
Приведем примеры кодирования цветов для модели HSV (рисунок 2).
Рис.2. Модель HSV
При S=0 (то есть на оси V) - серые тона. Значение V=0 соответствует черному цвету. Белый цвет кодируется как S=0, V=l. Цвета, расположенные по кругу напротив друг друга, то есть отличающиеся по Н на 180 градусов, являются дополнительными. Задание цвета с помощью параметров HSV достаточно часто используется в графических системах, причем обычно показывается развертка конуса.
Существуют и другие цветовые модели, построенные аналогично HSV, например, модель HLS (Hue, Lighting, Saturation) также использует цветовой конус.
Все вышеперечисленные цветовые модели описывают цвет тремя параметрами. Они описывают цвет в достаточно широком диапазоне. Теперь рассмотрим цветовую модель, в которой цвет задается одним числом, но уже для ограниченного диапазона цветов (оттенков).
На практике часто используются черно-белые (серые) полутоновые изображения. Серые цвета в модели RGB описываются одинаковыми значениями компонентов, то есть ri= gi= bi. Таким образом, для серых изображений нет необходимости использовать тройки чисел - достаточно и одного числа. Это позволяет упростить цветовую модель. Каждая градация определяется яркостью Y. Значение Y=0 соответствует черному цвету, максимальное значение Y - белому.
В качестве примера рассмотрим преобразование цветных изображений, представленных в системе RGB, в градации серого (подобно тому, как показываются цветные фильмы на черно-белом экране телевизора). Для этого можно воспользоваться соотношением
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114В,
Еще один пример использования различных цветовых моделей. При записи цветных фотографий в графический файл формата JPEG выполняется преобразование из модели RGB в модель (Y, Сb, Сr). Это используется для дальнейшего сжатия объемов информации растрового изображения. При чтении файлов JPEG выполняется обратное преобразование в RGB.
Разнообразие моделей обусловлено различными областями их использования. Каждая из цветовых моделей была разработана для эффективного выполнения отдельных операций: ввода изображений, визуализации на экране, печати на бумаге, обработки изображений, сохранения в файлах, колориметрических расчетов и измерений. Преобразование одной модели в другую может привести к искажению цветов изображения.
На следующем шаге мы рассмотрим кодирование цвета.
