Главная > Математика > Геометрическое моделирование
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

9.9. Описание цвета

Свет и его восприятие человеком представляют собой сложные явления, которые изучены пока не полностью. Из экспериментальных исследований известно, что свет с длиной волны из определенной части спектра воспринимаются глазом в виде света, определенного цвета. Воспринимаемый цвет зависит от источника света, от свойств поверхности объекта и от зрительной системы человека.

Рис. 9.9.1

Так, если объект освещен красным светом, а его поверхность отражает только синий свет, то объект будет казаться черным. Зависимость воспринимаемой глазом интенсивности света от зрительной системы человека показана на рис. 9.9.1.

Яркость круглых областей внутри двух квадратов одинакова, но круг на светлом фоне кажется более темным, чем такой же круг на темном фоне. Это явление называется одновременным контрастом.

Подобное явление существует и при восприятии цветных изображений. В зависимости от цвета и яркости окружения цветные области могут иметь разный оттенок (казаться меняющими цвет). Кроме того, границы областей постоянной интенсивности кажутся более яркими, чем центральная часть областей. Это явление называется эффектом полос Маха.

Для получения цветных изображений используется представление света в виде трех компонент. Это представление основано на физиологической трехкомпонентной теории цвета, в соответствии с которой в сетчатке глаза имеется три типа колбочек и пик чувствительности каждого из этих типов приходится либо на красный, либо на зеленый, либо на синий цвета. Чувствительность глаза не одинакова к разным цветам: наибольшая она для зеленого цвета, наименьшая — для синего цвета. Кроме того, глаз воспринимает не абсолютное значение интенсивности того или иного цвета, а ее относительное значение. Следовательно, линейное распределение уровней интенсивности приходящего света в зрительной системе человека становится логарифмическим. Все сказанное показывает, что в результате моделирования иногда можно получить не ту цветовую гамму, которая ожидалась.

Интенсивность падающего света будем представлять в виде красной, зеленой и синей компоненты. Положим, что в белом цвете все три компоненты имеют равные интенсивности (хотя области красного, зеленого и синего цвета видимой части спектра не являются равными). Такая цветовая модель является аддитивной системой смешивания цветов и называется RGB моделью (Red, Green, Blue). Перечисленные цвета являются основными цветами данной модели. Соответствующими дополнительными цветами являются бирюзовый (Cyan), розовый (Magenta) и желтый (Yellow). Если основной цвет сложить в равной пропорции с его дополнительным цветом, то получим белый цвет. Таким образом, бирюзовый цвет можно представить в виде суммы зеленого и синего цветов, розовый цвет можно представить в виде суммы синего и красного цветов, желтый цвет можно представить в виде суммы красного и зеленого цветов. Остальные оттенки получаются в виде смешения основных цветов в различных (неравных) пропорциях. Эта модель не единственная, но она наиболее распространена, так как представление света в виде взвешенной суммы красного, зеленого и синего цветов согласуется с экспериментальными данными и легко реализуема.

В соответствии с RGB моделью интенсивность падающего и отраженного объектом света должна быть представлена в виде суммы интенсивностей красного, зеленого и синего цветов

(9.9.1)

Интенсивность каждого цвета определяется по одной из приведенных формул, в которой каждая цветовая компонента описывается своими коэффициентами, например,

(9.9.2)

Значения интенсивностей должны быть нормированы при . Варьируя направлением падающего света и значениями коэффициентов диффузного отражения, зеркального отражения и пропускания для разных компонент света, можно подобрать желаемое изображение объекта. Если источников света несколько, то каждый из них должен быть учтен в формулах (9.9.2) соответствующими слагаемыми.

Существуют другие физиологические теории зрения, например, теория дополнительных цветов, а также другие цветовые модели, например, модель CMY, где основными цветами являются бирюзовый, розовый и желтый, а красный, зеленый и синий цвета являются дополнительными. Такая модель является субтрактивной системой смешивания основных цветов.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление