4-amaliy topshiriq mavzu: hsv va hls modellari. Tayyorladi

4-AMALIY TOPSHIRIQ
MAVZU: HSV va HLS modellari.
TAYYORLADI: Nizomiy nomidagi TDPU Professional ta'lim fakulteti 102-guruh talabasi Hamroqulov Nurbek Nabijonovich
Rang tanlash interfeysi ko'pincha asosiy ranglarning to'plamiga emas, balki intuitiv tushunchalarga asoslangan rang modelidan foydalanadi. E'tibor bering, intuitiv modeldagi ranglarning spektral rangi va turli xil soyalar, soyalar va ohanglarni olish uchun ushbu rangga qo'shilishi kerak bo'lgan oq va qora nisbatlarini tanlash orqali berilishi mumkin.
Ushbu modeldagi rang variantlari: rang (rang - H), to'yinganlik (S) va qiymat (qiymat - V). Ushbu uch o'lchovli rang maydonini tanishtirish uchun HSV parametrlari RGB kubining yo'nalishlari bilan bog'liq. Agar biz oqdan qora ranggacha (kelib chiqishi) diagonali bo'ylab kubga qarab turganimizni tasavvur qilsak, kubning shakli olti burchakli shaklga ega bo'ladi (3.5.4-rasm). Olti burchakli chiziqlar turli xil soyalarni anglatadi va u olti burchakli konusning asosi sifatida ishlatiladi (3.6.1-rasm). HSV makonida to'yinganlik gorizontal o'q bo'ylab o'lchanadi va V parametr qiymatlari olti burchakli markazdan o'tgan vertikal o'q bo'ylab o'lchanadi.
Rang vertikal o'qdan o'lchanadigan va 0e (qizil) dan 360 ° gacha o'zgargan burchak sifatida ifodalanadi. Olti burchakli uchlari 60 ° interval bilan ajratilgan. Sariq 60 °, yashil - 120 °, ko'k (qizilning teskarisi) - N \u003d 180 ° ga to'g'ri keladi. Umuman olganda, qo'shimcha ranglarning og'irligi 180 ° ga farq qiladi.
Shakl 3.6.1. HSV olti burchakli konus
Rangning tozaligini ko'rsatish uchun to'yinganlik parametri S ishlatiladi. Sof (spektral) rangning qiymati 5 \u003d 1,0 ga teng, S qiymatlari esa olti burchakli konusning markazida semiton shkalasiga (S \u003d 0) tushadi.
V ning qiymati konusning yuqori qismida (qora nuqta) 0 taglik tekisligida 1,0 gacha o'zgarib turadi, bu erda ranglar maksimal intensivlikka ega. Qachon V \u003d 1,0 va. S \u003d 1,0 bizda toza soyalar mavjud. Oq nuqta V \u003d 1.0 va S \u003d 0 parametr qiymatlariga mos keladi.
Ko'pgina foydalanuvchilar uchun ushbu rangni tanlash qulayroq ekanligini unutmang. Rang burchagini belgilaydigan sof rangni tanlashdan va V \u003d S \u003d 1.0 ni belgilab, mavjud rangga oq yoki qora rang qo'shib, kerakli rangni tasvirlaymiz. Qora qo'shilishi V qiymatini doimiy S qiymatida pasaytiradi, masalan, V, to'q ko'k rangni olish uchun S \u003d 1,0 va H \u003d 240 ° ga 0,4 ga qo'yishingiz kerak. Shunga o'xshab, agar siz tanlangan rangga oq rang qo'shishingiz kerak bo'lsa, S parametri doimiy V da pasayadi. Ochiq ko'k rangni 5 \u003d 0.3 va V \u003d 1.0, I \u003d 240 ° haroratda olish mumkin. Agar siz rangga ozgina oq va qora rang qo'shsangiz, bu V va S ning pasayishiga olib keladi, tavsiflangan modelning interfeysida HSV parametrini odatda slayderlar va rang g'ildiragi bo'lgan rang palitrasi yordamida tanlash mumkin.
Soyalarni, soyalarni, ohanglarni tanlash.
Shaklda ko'rsatilgan HSV piramidasining kesishish tekisligida. 3.6.2, ranglar soyalar, soyalar va ohanglarni tanlash uchun berilgan. Spektralga qora rang qo'shilishi
Shakl 3.6.2. Soyalar, soyalar va ohanglarni ko'rsatadigan HSV konusning bo'limlari
Konusning yon tomonidagi qora nuqta yo'nalishi bo'yicha V rang kamayadi. Shuning uchun turli xil soyalar S \u003d 1.0 va 0.0 ≤ V ≤ 1.0 bilan ifodalanadi. Spektral ranglarga oq rang qo'shilsa, parametr qiymatlari V \u003d 1.0 va 0 bo'lgan konusning bazasi tekisligi bo'ylab soyalar paydo bo'ladi.< S < 1,0. Для получения различных тонов к спектральным цветам прибавляется и черный, и белый цвет, что даст точки, лежащие в треугольном сечении конуса.
Inson ko'zlari 128 tonna va 130 ta soyani (to'yinganlik darajasi) ajrata oladi. Ularning har biri uchun siz tanlangan soyaga qarab bir nechta soyalarni (qiymatlarni) belgilashingiz mumkin. Sariq rang uchun 23 ta rangni ajratish mumkin, ko'k uchun bu raqam 16 bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, inson ko'zlari 128x 130x23 \u003d 382 720 ranglarni ajrata oladi. Ko'pgina grafik dasturlar uchun 128 ta soyalar etarli. 8 to'yinganlik darajasi va 16 qiymat. Ushbu parametrlar diapazoni bilan HSV modeli foydalanuvchiga 16 384 rangni taklif qiladi. Ushbu ranglarni saqlash uchun har bir piksel uchun 14 (yoki undan kam) bitli va rang kodlari jadvallaridan foydalanishingiz mumkin.
Bu erda katta harflar hech qanday rangga mos kelmaydi, ammo ohang (rang), to'yinganlik va yorqinlikni (Hue Saturation Brightness) ifodalaydi. 1978 yilda taklif qilingan. Barcha ranglar aylanada joylashtirilgan va ularning har biri o'z darajasiga ega, ya'ni jami 360 variant mavjud - H yorug'lik chastotasini aniqlaydi va 0 dan 360 darajagacha bo'lgan qiymatni oladi (qizil - 0, sariq - 60, yashil - 120 daraja va boshqalar), .e. undagi har qanday rang uning rangi (ohangi), to'yinganligi (ya'ni unga oq bo'yoq qo'shilishi) va yorqinligi bilan belgilanadi.
To'yinganlik tanlangan rang qanchalik aniq bo'lishini belgilaydi. 0 - kulrang, 100 - barcha mumkin bo'lgan variantlarning eng yorqin va eng toza.
Yorqinlik parametri umumiy tan olinganlarga mos keladi, ya'ni 0 qora rangga ega.
Ushbu rang modeli ilgari ko'rib chiqilgan RGB-ga qaraganda ancha yomonroq, chunki u atigi 3 million rang bilan ishlashga imkon beradi.
Ushbu model qurilmaga bog'liq va inson ko'zining idrokiga mos kelmaydi, chunki ko'z spektral ranglarni turli xil yorqinlikdagi ranglar sifatida qabul qiladi (ko'k qizildan quyuqroq ko'rinadi) va HSB modelida 100% yorqinlik ularning barchasiga taalluqlidir.
Doygunlik - bu uning tozaligini belgilaydigan rang parametridir. (Kulrang) aralashmalarning yo'qligi (egri sofligi) ushbu parametrga mos keladi. Rangning to'yinganligini kamaytirish uni oqartirishni anglatadi. To'yinganlikning pasayishi bilan rang pastel, xira, xiralashadi. Modelda barcha teng darajada to'yingan ranglar konsentrik doiralarda joylashgan, ya'ni biz bir xil to'yinganlik haqida gapirishimiz mumkin, masalan, yashil va binafsha ranglar, va doira markaziga qanchalik yaqin bo'lsa, tobora ko'proq oq ranglar olinadi. Markazda har qanday rang maksimal darajada oqlanadi, boshqacha qilib aytganda, oq rangga aylanadi.
To'yinganlik oq spektral rangga ma'lum bir foiz qo'shilishi bilan tavsiflanishi mumkin. Rangdagi oq tarkib qancha ko'p bo'lsa, to'yinganlik qiymati shunchalik past bo'ladi, shunchalik xira bo'ladi.
Yorqinlik - rangning yorqinligi yoki qorong'uligini belgilaydigan rang parametridir. Yorug'lik to'lqinining amplitudasi (balandligi) ushbu parametrga mos keladi. Rangning yorqinligini kamaytirish qorayishni anglatadi. Yorqinlik bilan ishlash spektral rangga qora siyohning ma'lum foizini qo'shish kabi tavsiflanishi mumkin. Rangdagi qora tarkib qanchalik yuqori bo'lsa, yorqinligi shunchalik past bo'ladi, rang qorong'i bo'ladi.
Yana bir model - Tektronix Corporation tomonidan ishlatiladigan HLS tizimi. Ushbu rang maydoni, shaklda ko'rsatilgan, er-xotin konus shaklida ko'rsatilgan. 3.7. Ushbu modeldagi uchta parametrga rang (rang - H), nashrida (engillik - L) va to'yinganlik (to'yinganlik - S) deyiladi.
Hue HSV modelidagi kabi bir xil ma'noga ega. U vertikal o'qga nisbatan burchakni o'rnatadi, bu spektral rangni belgilaydi. Ushbu modelda H \u003d 0e ko'k rangga mos keladi. Qolgan ranglar konusning perimetri atrofida HSV modelidagi kabi bir xil tartibda o'rnatiladi. Binafsharang 60-yillarga to'g'ri keladi, qizil - 120 ° va ko'k I \u003d 184) °. Ilgari bo'lgani kabi, qo'shimcha ranglar 180 ° burchak bilan ajratilgan. Ushbu modeldagi vertikal o'qga engillik (engillik - L) deyiladi. L \u003d 0 da biz qora rangga ega bo'lamiz, oq rang L \u003d 1.0 ga to'g'ri keladi. Yarim tosh qiymatlari L o'qi bo'ylab joylashgan va toza ranglar L \u003d 0,5 tekisligida yotadi.
Shakl 3.7. Ikkita konusli HLS
S to'yinganlik parametri yana rangning tozaligini to'ldiradi va uning qiymatlari 0 dan 1.0 gacha o'zgarib turadi, ranglar toza, buning uchun S \u003d 1,0 va L \u003d 0,5. 5 ga kamayishi bilan rangga ko'proq oq qo'shiladi. Yarim tovushli chiziqlar S \u003d 0 ga to'g'ri keladi.
Rangni belgilash uchun avval H rangning burchagi tanlanadi, so'ngra L va S parametrlarini tanlab, bu rangning ma'lum bir soyasi yoki ohangi olinadi, engil rang olish uchun L kattalashadi va quyuqroq L olish uchun kamayadi. S pasayganda, rangni tavsiflovchi fazoviy nuqta yarimtosh chizig'iga o'tadi.
Yorug'lik va yorqinlik o'rtasidagi farqni tushunish uchun - va HLS modelining qolgan qismi HSB modelidan farq qilmaydi - shunchaki bilishimiz kerakki, HSB asosiy modeli ob'ektning yorqinligini anglatadi (biz uni yorug'lik manbai sifatida olamiz) va HLS deb nomlangan birinchi modelning o'zgaruvchanligi ob'ektning yorqinligini (undan tushgan yorug'likning yorqinligini) hisobga oladi. Boshqacha qilib aytganda, OBMda "manba" Quyosh, HLSda esa oy ...
XYZ ranglar maydonining muhim kamchiliklaridan biri shundaki, u sezgir (vizual) bir xil emas va rang masofalarini hisoblashda foydalanilmaydi. Shu sababli, CIE (CIE) pertseptiv bir tekislikni yaratishda davom etdi. CIE qo'mitasining maqsadi bo'yoqlar, siyohlar, pigmentlar va boshqa bo'yoqlarni ishlab chiqaruvchilar uchun takrorlanadigan rang berish standartlari tizimini yaratish edi. Ushbu standartlarning eng muhim vazifasi universal sxemani taqdim etish bo'lib, uning doirasida ranglarni moslashtirish mumkin.
Natijada CIE Luv ranglar makoni yaratildi, bu "o'rtacha" ko'rish qobiliyatiga ega bo'lgan odamning ranglar farqini aniqlashga imkon beradi (ya'ni turli odamlar ranglar o'rtasidagi farqni boshqacha qabul qilishadi). L, u va v komponentlari tufayli fazo o'z nomini oldi. L parametr rangning yorqinligiga mos keladi, u yashildan qizil rangga o'tish uchun javobgardir (o'sib borgan sari) va v parametrining ortishi bilan ko'kdan binafsha rangga o'tish mavjud. Agar u va v 0 bo'lsa, unda L o'zgarsa, biz ranglarning gradyatsiyasini olamiz.
Ushbu rang maydoni ikki rangdagi farqni hisoblash uchun yaratilgan. CIE tadqiqotlari ko'plab odamlar bilan olib borildi va natijada Luv makoni yaratildi. O'lchovlar "yaxshi" sharoitda o'tkazildi (etarli yorug'lik va xira monoton fon); predmetning oldida ikkita rang bilan bo'yalgan ikkita varaq bor edi, va uning fikriga ko'ra, bu ranglar qancha farq qilishiga javob berish kerak edi. Haqiqiy tasvirlar bo'lsa, biz har doim ham yaxshi nurda bo'lmaganda (masalan, juda yorqin) ranglarning farqini yanada murakkab fonda topishimiz kerak. Ammo yoritish xonaga va kunning vaqtiga va sirt yorug'lik manbasiga qanchalik bog'liq.
RGB-dan Luv-ga o'tish quyidagicha. Avval R, G, B ni normallashtiramiz:
CIE Luv rang maydoni - bu doimiy bir hil CIE XYZ makonni o'zgartirish, quyidagi formulalar bilan tavsiflanadi:
Parametrlarni aniqlash uchun va oq nuqta tushunchasi kiritiladi. Oq nuqta - bu turli xil yorug'lik manbalari uchun oq standartni belgilaydigan rang parametrlari juftligi (x, y). CIE turli xil yorqinlikdagi yorug'lik manbalari uchun oq nuqta jadvalini tuzdi. Bunday holda, XYZ-dagi oq nuqta Y komponentining qiymati 100 ga normallashtiriladi (yuqoridagi formulalarda u normallashtirilgan Y komponentiga to'g'ri keladi). Parametrlar va oq nuqta uchun x va y qiymatlari ishlatilgan formulalar bo'yicha hisoblanadi.
Yuqorida aytib o'tilganidek, L komponentasi rangning yorqinligiga mos keladi va L formulasidan ko'rinib turibdiki, L kosmik Y komponentining kub ildiziga mutanosib. Biroq, ikkinchi darajali yorug'likdan kelib chiqadigan narsa odamning idrokiga ko'proq mos keladi degan fikr mavjud. Shunday qilib, masalan, Lab rang maydonida L parametr kvadrat ildiz yordamida hisoblanadi.
L, u, v miqdorlarining xususiyatlari haqida bir oz:
· L 0 dan 100 gacha o'zgaradi;
· U, v -200, 200 oralig'ida;
· U yashildan qizil rangga o'tish uchun javobgardir (u o'sib borishi bilan);
· V ko'kdan binafsha rangga o'tish uchun javobgardir (v o'sishi bilan);
· Agar u va v 0 bo'lsa, L o'zgarsa, biz kulrang rangga ega bo'lgan rasmga ega bo'lamiz.
Va nihoyat, biz bu bo'sh joyga ko'chib o'tishga harakat qilgan eng muhim narsa. Bizga ikkita rang beriladi - va. Ranglar orasidagi masofani qanday aniqlash mumkin, ya'ni odam ularning orasidagi farqni qancha sezadi? Ma'lum bo'lishicha, u Evklid normasi bilan o'rnatiladi
Ikkala rang orasidagi masofa bilan, ko'pchilik allaqachon farqni sezishmoqda, ammo bu hamma uchun ma'lum. Bu ushbu makonning asosiy afzalligi. Bu odamning ranglarni idrok etishini hisobga oladi va ranglar orasidagi farq juda oddiy formula bilan belgilanadi. Shuni ta'kidlash kerakki, ushbu formula ma'lum sharoitlarda qo'llaniladi: yoritish, fon aralashmasligi va chalg'itmasligi kerak.
CIE Luv rivojlanishi bilan bir vaqtda CIE Laboratoriyasining idrok etiladigan bir xil rang ranglari maydoni ham ishlab chiqildi. Ushbu ikkita modeldan CIE Lab modeli kengroq qo'llaniladi. Laboratoriya rang maydonining tuzilishi rang ham yashil, ham qizil, ham sariq va ko'k bo'lmasligi mumkin degan nazariyaga asoslanadi (3.8.1-rasm). Shu sababli, qizil / yashil va sariq / ko'k atributlarini tavsiflash uchun bir xil qiymatlardan foydalanish mumkin. XYZ makonidan laboratoriya maydoniga o'tish formulalari quyidagicha: Shakl 3.8.1. CIE Lab kosmosda ranglarning namoyishi Shakl 3.8.2. Laboratoriya maydoni standart kuzatuvchiga ko'rinadi.