Кодирование графической информации с помощью ПК

Страницы истории

В середине 50-х годов для больших ЭВМ, которые применялись в научных и военных исследованиях, впервые в графическом виде было реализовано представление данных. В настоящее время широко используются технологии обработки графической информации с помощью ПК. Графический интерфейс пользователя стал стандартом общепринятым для ПО разных классов, начиная с операционных систем. Вероятно, это связано со свойством человеческой психики: наглядность способствует более быстрому пониманию.

Широкое применение получила специальная область информатики, которая изучает методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, - компьютерная графика. Без нее трудно представить уже не только компьютерный, но и вполне материальный мир, так как визуализация данных применяется во многих сферах человеческой деятельности. В качестве примера можно привести опытно-конструкторские разработки, медицину (компьютерная томография), научные исследования и др.

Особенно интенсивно технология обработки графической информации с помощью компьютера стала развиваться в 80-х годах. Графическую информацию можно представлять в двух формах: аналоговой или дискретной. Живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно - это пример аналогового представления, а изображение, напечатанное при помощи струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета - это дискретное представление.

Цветовые модели

Считается, что наш человеческий глаз способен различать около 16 млн. оттенков цвета. Но как объяснить компьютеру, что один объект красного цвета, а другой розового? В чем между ними разница, так хорошо различимая нами на глаз. Для формального описания цвета придумано несколько цветовых моделей и соответствующих им способов кодирования.

Цветовая модель RGB

Название происходит от трех базовых цветов, используемых в модели — Red, Green, Blue. Эта цветовая модель описывает способ получения цвета на экране монитора или телевизора — устройств на основе электронно-лучевой трубки. Эта модель аддитивная (цвет получается при сложении точек трех базовых цветов, каждая своей яркости). Яркость каждого базового цвета может принимать значения от 0 до 255 (256 значений), таким образом, модель позволяет кодировать 2563 или около 16,7 млн цветов.

Файл:Фионин RGB.gif Цветовая модель RGB

Эти тройки базовых точек (светящиеся точки) расположены очень близко друг к другу, так что каждая тройка сливается для нас в большую точку определенного цвета. Чем ярче цветная точка (красная, зеленая, синяя), тем большее количество этого цвета добавится к результирующей (тройной) точке^

• если яркость всех трех базовых цветов минимальна (равна нулю), получается черная точка;
• если яркость всех трех цветов максимальна (255), при их сложении получается белая точка;
• если яркость каждого базового цвета одинакова, получается серая точка (чем больше значение яркостей, тем светлее);
• точка какого-нибудь красивого, сочного цвета получается в том случае, если при смешении одного (или двух) цветов гораздо меньше, чем двух (одного) других. Например, сиреневый цвет получается, если мы возьмем по максимуму красного и синего цветов и не возьмем зеленого, а желтый цвет — достигается смешением красного и зеленого.

Устройства ввода графической информации (сканер, цифровая камера) и устройство вывода (монитор) работают именно в этой модели.

Цветовая модель CMYK

Окрашенные несветящиеся объекты поглощают часть спектра белого света, освещающего их, и отражают оставшееся излучение. Цвета, которые используют белый свет, вычитая из него определенные участки спектра, называются субтрактивными ("вычитательными"). Для их описания используется субтрактивная модель CMY (Cyan, Magenta, Yellow).

В этой модели основные цвета образуются путем вычитания из белого цвета основных аддитивных цветов модели RGB. Понятно, что в таком случае и основных субтрактивных цветов будет три, тем более, что они уже упоминались: голубой (белый минус красный), пурпурный (белый минус зеленый), желтый (белый минус синий). Данная модель — основная модель полиграфии. Пурпурный, голубой, желтый цвета составляют так называемую полиграфическую триаду, и при печати этими красками большая часть видимого цветового спектра может быть воспроизведена на бумаге.

Для улучшения качества отпечатка в число основных полиграфических красок (и в модель) внесена черная. Именно она добавила последнюю букву в название модели CMYK, хотя и не совсем обычно: С - это Cyan (Голубой), М - это Magenta (Пурпурный), Y - Yellow (Желтый). Черный компонент сокращается до буквы К, поскольку эта краска является главной, ключевой (Key) в процессе цветной печати. Число компонентов увеличилось до четырех. Как и для модели RGB, количество каждого компонента может быть выражено в процентах или градациях от 0 до 255, но для кодирования цвета одного пикселя потребуется 32 бита (4 байта).

Файл:Фионин CMYK.gifЦветовая модель CMYK

Цветовое пространство CMYK - многомерное цветовое пространство, образуемое голубой, пурпурной, желтой и черной составляющими цвета. Как правило, эта система используется в устройствах массовой цветной печати.

Модели RGB и CMYK связаны между собой. Но взаимные переходы между моделями друг в друга (конвертирование) никогда не происходят без потерь.