Дорогой дневник!

В прошлый раз я начала разбираться с цветом. Краткое содержание предыдущего поста: существуют цвета, которые нельзя получить, смешивая три базисных цвета (красный, зелёный, синий).

Сегодня я попробую рассказать, как получается диаграмма цветности =)

Нужно очень внимательно следить за рассуждениями. Прости, @Hyena , образование — это не всегда лёгкое вечернее чтиво =)

В общем, мы хотим составлять любые цвета из трёх базовых. Которые никак не могут быть получены друг из друга. Решено, что это красный, зелёный и синий (потому что в глазах у нас есть три типа клеток, которые как раз чувствуют красный, зелёный и синий цвета).

Раз эти цвета независимы друг от друга, то каждый цвет можно представить вектором, который равен сумме трёх других векторов:

Вот смотрите, у нас есть три независимые оси (R, G и B). Это три наших цвета. Если мы сложим немного зелёного, немного синего и немного красного, то получим вот такой интересный цвет. На графике это стрелочка цвета фуксии =)

Но рисовать вот такие трёхмерные диаграммы сложно, долго и непонятно. Поэтому смотрите, что делается. Отложим по единичке на каждой оси и нарисуем единичную плоскость (может она и не так называется, но это не сильно важно =) ):

А каждый цвет-вектор, который выходит из начала координат, будет втыкаться (проецироваться?) в нашу единичную плоскость. Таким образом на этой плоскости у нас будут все возможные варианты цветов, которые мы можем получить из трёх базовых.

Теперь вот этот единичный треугольник мы повернём так, чтобы он встал к нам "лицом":

Вот тут надо кое-что отметить и я не поленюсь процитировать:

Чтобы не путаться, отдельно выделим что координаты цвета — это положение конца вектора цвета в трёхмерной системе, и обозначаются они заглавными буквами (RGB), а координаты цветности — это положение точки цвета на плоской диаграмме цветностей, и обозначаются они строчными буквами (rg) и их достаточно двух.

Но используя равносторонний треугольник прям ОЧЕНЬ-ОЧЕНЬ неудобно записывать координаты цветности (ниже всё будет показано, не пугайся, дорогой дневник). Поэтому снова идём на хитрость. Выберем наши оси R, G и B так, чтобы единичная плоскость предстала прямоугольным треугольником. Сжимаем оси (которые были на первом рисунке) поближе друг к другу и получаем:

Тут картинка повёрнута, но так надо. У нас по оси икс (из прямого угла треугольника — направо) будет координата цветности r, а по оси игрек (из прямого угла треугольника — вверх) будет координата цветности g.

Теперь нарисуем в этом треугольнике все возможные цвета, которые можно получить из трёх базовых.

А ещё нарисуем область видимых реальных цветов (красная линия). И мы видим, что довольно-таки большая часть видимых цветов оказалась вне треугольника:

Вот эта красная кривая называется локус. А то место, где она заходит в левую часть графика (левее оси g) соответствует тем местам на графике в предыдущем посте, где компоненты цвета имели отрицательные координаты. Вот та картинка:

И последнее нехитрое действие, которое нужно будет сделать, это выбрать три вершины треугольника, который полностью охватит наш локус. Эти вершины будут соответствовать нереальным, несуществующим цветам, но мы строим модель =) поэтому просто нарисуем треуглоьник.

(тут был матан и я его выкинула =) )

Вот такой треугольник XYZ был выбран. Он расположен как можно ближе к локусу и полностью его закрывает.

Теперь сделаем из этого треугольника XYZ прямоугольный. Z поместим в начало координат. X расположим по оси икс, а Y — по оси игрек. И тогда наш локус примет вот такую форму:

ВНИМАНИЕ! ВНИМАНИЕ! Вот эта цветная область внутри локуса — это не тот цветной треугольник RGB, который мы строили выше. А все видимые человеком цвета. Но отображается условной раскраской, потому что монитор отобразить все цвета не может.

А обычный монитор отображает примерно вот такие цвета:

И наверняка многим людям, выбирающим себе монитор, знакомы подобные картинки.

Сложно. Долго. Не очень понятно. Но без этого никак, дорогой дневник, иначе так и останешься серостью.

Вот такие дела, дорогой дневник. С любовью, твоя Ксеня.

Дорогой дневник!

Решила я восполнить пробел в своём образовании =) Значится, разобраться со всеми этими jpeg, webp и прочими. Подойти к вопросу с точки зрения математики :-)

Ну начала с простого. Вот формат bmp. Битмап. Битовая карта. Каждая точка кодируется тремя байтами. Red, Green, Blue. Красный, зелёный, синий. У нас же в глазах три вида цветочувствительных клеток ("колбочек"), вот и получаем все видимые цвета смешением трёх компонентов =)

Три раза "ха"!!!!!!!!

Чем больше я читала, тем меньше понимала. И тем больше удивлялась.

Начнём с главного: в каком диапазоне мы видим? Есть картинка:

Длины волн мы видим, начиная примерно от 380 нм (фиолетовый) до 740 нм (красный). На границах диапазона чувствительность сильно падает. А максимум чувствительности лежит в области зелёных оттенков.

Видимо, это как-то связано с эволюцией: те, кто неправильно определял степень зелёного, кушал неправильные овощи и фрукты и умирал, не оставляя потомства =)

Дальше начинаются странности.

Как померять цвет? В астрономии используются спектрометры, но они определяют именно длину волны, а не воспринимаемый цвет.

Цвет — это ощущение. Ощущения измерять ещё не научились.

Ты же помнишь, дорогой дневник, спор о цвете платья?

Сначала решили замерять спектр каждого цвета. И оказалось, что один и тот же цвет может иметь разные спектры:

В приведённом выше примере оба спектра (красный и зелёный графики) соответствуют одному и тому же видимому цвету.

Не поленюсь процитировать:

Уже давно известно одно свойство лучей света (на самом деле, это особенность нашей зрительной системы): если смешать два разноцветных излучения, можно получить цвет, который будет совсем не похож на изначальные. Например, направив на белый лист бумаги в одну точку зелёный и красный свет определённых мощностей, можно получить чисто жёлтое пятно без примесей зелёных или красных оттенков. Добавив третье излучение, а к имеющимся двум лучше подойдёт синее (потому что его никак не получить смесью красного и зелёного), мы получим систему, которая позволит нам получать множество цветов.

Если визуально уравнять в таком приборе некое тестовое излучение, мы получим три показателя: интенсивность красного, зелёного и синего излучателей соответственно (как приложенное к лампам напряжение, например). То есть, при помощью нашего прибора (именуемого визуальным колориметром), который воспроизводит цвет, и нашей зрительной системы, нам удалось получить численные значения цвета некого излучения, к чему мы и стремились. Такие три значения часто именуют координатами цвета, потому что их удобно представить как координаты трёхмерного пространства.

Но задача казалось простой: определить координаты цвета в базисе красный-зелёный-синий. Взяли наблюдателя и посадили перед такой системой:

Наблюдатель крутит ручки и пытается подобрать такие значения трёх компонентов, чтобы полученный цвет по ощущениям совпадал с эталонным монохроматическим (т.е. с одной конкретной длиной волны) излучением.

Но получился, как говорят сейчас, небольшой факап =)

В ряде случаев, не удаётся уравнять определённые монохроматические излучения при таком эксперименте: тестовое поле при любом положении регуляторов трёх излучений остаётся более насыщенным чем используемая смесь. Но, в силу того, что целью эксперимента является получение координат цвета, а не его воспроизведение, исследователи пошли на хитрость: одно основное излучение прибора они смешали не с двумя другими, а направили его на нижнюю часть экрана, то есть смешали его с тестовым излучением

Далее уравнивание проводится как обычно, но количество того излучение, которое смешано с изучаемым, будет считаться отрицательным. Здесь можно провести аналогию со сменой знака при переносе числа в другую часть обычного уравнения: так как между двумя частями экрана колориметра установлено визуальное равенство, верхнюю его часть можно рассматривать как одну часть уравнения, а нижнюю — как другую.

И получились у учёных вот такие графики:

По оси Х отложены длины волн, а по оси Y — нужные количества трёх излучений необходимые для воспроизведения цвета, вызываемого соответствующей длиной волны. Негативные участки графиков соответствуют тем монохроматическим излучениям, которые не могут быть воспроизведены тремя используемыми в системе основными излучениями, и для их спецификации нужно прибегать к описанному выше ухищрению при уравнивании.

Система эта называется CIE RGB.

Для построения подобной системы можно выбрать любые другие три излучения (при этом помня, что никакое из них не должно воспроизводится смесью двух других), которые дадут нам другие удельные кривые. Выбранные в системе CIE RGB основные излучения воспроизводят большое число излучений спектра, а её удельные кривые получены с большой точностью и стандартизированы.

А про остальное я напишу позже. И красивые картинки-графики тоже будут.

(можно было добавить ещё коэффициентов и графиков, но и так уже слишком сложно написано)

Вот такие дела, дорогой дневник. С любовью, твоя Ксеня.