Цвет сплошной

Параллельное сравнение нескольких различных цветовых тел для цветовых моделей HSL , HSV и RGB . Возможные формы включают кубы , цилиндры , конусы , сферы , пирамиды , бипирамиды , биконусы и неправильные формы.

Художники долго смешивали цвета , комбинируя относительно яркие пигменты с черным и белым. Смеси с белым называются оттенками , смеси с черным — оттенками , а смеси с обоими — тонами . См. Оттенки и оттенки . ^[1]

Цветовая гамма всей цветовой гаммы человеческого глаза (оптимальная цветовая гамма), построенная в цветовом пространстве CIE L* u* v* с D65 точкой белого . Поскольку он приблизительно однороден по восприятию , он имеет неправильную, а не сферическую форму. Обратите внимание, что у него есть два острых края: один с теплыми цветами, а другой с холодными.

Цветовое тело — это трехмерное представление цветового пространства или модели , и его можно рассматривать как аналог, например, одномерного цветового круга , который отображает переменную оттенка (сходство с красным, желтым, зеленым, синим). , пурпурный и т. д.); или двумерная диаграмма цветности (также известная как цветовой треугольник ), которая отображает переменные оттенка и спектральной чистоты . Добавленное пространственное измерение позволяет цветному телу отображать три измерения цвета: яркость (градации света и темноты, оттенки или тени ), оттенок и красочность , что позволяет твердому телу изображать все мыслимые цвета в организованной трехмерной структуре.

Организация

Вертикальные сечения различных цветных тел сферической формы.
Филиппа Отто Рунге Цветной шар .
Альберта Генри Манселла Цветовая сфера .
Йоханнеса Иттена Цветовая сфера
Сферическая система координат (для сравнения).

Каждый из разных теоретиков цвета разработал уникальные цветные тела. Многие из них имеют форму сферы , тогда как другие представляют собой искривленные трехмерные эллипсоидные фигуры — эти вариации призваны более четко выразить некоторые аспекты соотношения цветов. Цветовые сферы, задуманные Филиппом Отто Рунге и Йоханнесом Иттеном, являются типичными примерами и прототипами для многих других цветных сплошных схем. ^[2]

Как и в цветовом круге, в большинстве цветовых тел контрастные (или дополняющие друг друга) оттенки расположены друг напротив друга. Двигаясь к центральной оси, цвета становятся все менее и менее насыщенными, пока все цвета не сойдутся на центральной оси в нейтральный серый. При вертикальном перемещении по цветовому телу цвета становятся светлее (кверху) и темнее (книзу). На верхнем полюсе все оттенки встречаются в белом; на нижнем полюсе все оттенки встречаются в черном.

Таким образом, вертикальная ось цветного тела серая по всей длине, от черного внизу до белого вверху, это оттенки серого . Все чистые (насыщенные) оттенки расположены на поверхности твердого тела, варьируя от светлого до темного по цвету твердого тела. Все цвета, которые в той или иной степени ненасыщены (то есть могут содержать как черный, так и белый цвета в разных количествах), составляют внутреннюю часть твердого тела, также различаясь по яркости сверху вниз.

Внешний вид цветовой сферы Альберта Генри Манселла , 1900 год. На самом деле это рисунок физической модели, которая была изготовлена и продана.

Внутреннее сечение цветовой сферы и цветового дерева Манселла, 1915 год. Манселл был первым известным человеком, который разделил оттенок, значение и цветность на воспринимаемые однородные и независимые измерения, и он был первым, кто систематически иллюстрировал цвета в трехмерном пространстве. ^[3]

(цветная сфера) Филиппа Отто Рунге » « Фарбенкугель , 1810 год, показывающий поверхность сферы (два верхних изображения), а также горизонтальное и вертикальное сечения (два нижних изображения).

Цветная сфера Йоханнеса Иттена , 1919–20. Гораздо более четкое изображение его модели появляется в «Искусстве цвета» (1961), которое не может быть воспроизведено здесь по соображениям авторского права.

Цветная сфера, созданная Джесси Хенселем из соленого теста, 2011 год.

Срез сферы Хензеля, демонстрирующий некоторые ненасыщенные цвета.

Оптимальный цвет твердого вещества

Оптимальное цветовое тело, Рёша – МакАдама цветовое тело , или просто видимая гамма , представляет собой тип цветового тела, которое содержит все цвета, которые способен видеть человек . Оптимальное цветовое тело ограничено множеством всех оптимальных цветов. ^[4]

Спектр излучения или отражения цвета — это количество света каждой длины волны, которое он излучает или отражает, пропорционально заданному максимуму, который имеет значение 1 (100%). Если спектр излучения или отражения цвета равен 0 (0%) или 1 (100%) по всему видимому спектру и он имеет не более двух переходов между 0 и 1 или 1 и 0, то это оптимальный вариант. цвет. При нынешнем состоянии технологий мы не можем производить какой-либо материал или пигмент с такими свойствами. ^[5]

Таким образом, возможны два типа спектра «оптимального цвета»: либо переход идет от нуля на обоих концах спектра к единице в середине, как показано на изображении справа, либо он идет от единицы на концах к нулю на середина. Первый тип создает цвета, которые похожи на спектральные цвета и примерно соответствуют подковообразной части диаграммы цветности CIE xy ( спектральный локус ), но обычно являются более хроматическими , хотя и менее спектрально чистыми. Второй тип дает цвета, которые похожи (но, как правило, более хроматичны и менее спектрально чисты, чем) цветам на прямой линии на диаграмме цветности CIE xy (« линия пурпурного цвета »), что приводит к пурпурным или пурпурным цветам.

В оптимальных цветных телах цвета видимого спектра теоретически являются черными, поскольку их спектр излучения или отражения равен 1 (100%) только на одной длине волны и 0 на всех других бесконечных видимых длинах волн, которые существуют, что означает, что они имеют яркость 0 по отношению к белому, а также будет иметь 0 цветности, но, естественно, 100% спектральную чистоту. Вкратце: в оптимальных цветных телах спектральные цвета эквивалентны черному (0% светлоты, 0 цветности), но имеют полную спектральную чистоту (они расположены в подковообразном спектральном локусе диаграммы цветности). ^[6]

В линейных цветовых пространствах, содержащих все цвета, видимые человеком, таких как LMS или CIE 1931 XYZ , набор полулиний , которые начинаются в начале координат (черный, (0, 0, 0)) и проходят через все точки, представляющие цвета видимого спектра и часть плоскости, проходящая через фиолетовую полулинию и красную полулинию (оба конца видимого спектра), образуют «конус спектра». Черная точка (координаты (0, 0, 0)) оптимального цветного тела (и только черная точка) касается «конуса спектра», а белая точка ((1, 1, 1)) (только белая точка) касается «перевернутого конуса спектра», причем «перевернутый конус спектра» симметричен « конусу спектра» относительно средней серой точки ((0,5, 0,5, 0,5)). Это означает, что в линейных цветовых пространствах оптимальное цветовое тело центрально симметрично. ^[6]

В большинстве цветовых пространств поверхность оптимального цветового тела гладкая, за исключением двух точек (черной и белой); и два острых края: « теплый » край, который переходит от черного к красному, оранжевому, желтому и белому; и «холодный» край, который переходит от черного к синему, к голубому и к белому. Это связано со следующим: если часть спектра излучения или отражения цвета спектрально красная (которая расположена на одном конце спектра), она будет восприниматься как черная. Если увеличить размер части общего излучения или отражения, охватывающей теперь от красного конца спектра до желтых длин волн, она будет восприниматься как красная. Если часть расширить еще больше, охватив зеленые длины волн, она будет восприниматься как оранжевая или желтая. Если его расширить еще больше, он будет охватывать больше длин волн, чем желтый полухром , приближаясь к белому, пока не будет достигнут полный спектр излучения или отражения. Описанный процесс называется «кумуляцией». Кумуляцию можно начать с любого конца видимого спектра (мы только что описали кумуляцию, начиная с красного конца спектра, создавая «теплый» острый край), кумуляция, начиная с фиолетового конца спектра, порождает «холодный» резкий край. край. ^[6]

Оптимальный сплошной цвет, сплошной цвет Рёша-Макадама или видимая гамма, построенные в цветовом пространстве CIE 1931 , с D65 точкой белого . Обратите внимание на центральную симметрию твердого тела и два острых края: один с теплыми цветами, другой с холодными.

Максимальное количество цветов насыщенности, полухромов или полноцветов.

Каждый оттенок имеет максимальный цвет насыщенности, также известный как максимальная точка цветности, полухром или полноцвет; нет цветов этого оттенка с более высокой насыщенностью. Это самые хроматические и яркие цвета, которые мы можем видеть. Хотя на данный момент мы не можем их производить, это цвета, которые должны находиться в идеальном цветовом круге. назвал их полухромными или полноцветными . Немецкий химик и философ Вильгельм Оствальд в начале 20 века ^[6]^[7]

Если B — дополнительная длина волны к длине волны A, то прямая линия, соединяющая A и B, проходит через ахроматическую ось в линейном цветовом пространстве, таком как LMS или CIE 1931 XYZ. Если спектр излучения или отражения цвета равен 1 (100%) для всех длин волн между A и B и 0 для всех длин волн другой половины цветового пространства, то этот цвет является цветом максимальной цветности, полухромным, или полноцветные (это объяснение, почему их назвали полухромами ). Таким образом, цвета с максимальной насыщенностью являются разновидностью оптимального цвета. ^[6]^[7]

Как уже объяснялось, полноцветные изображения далеки от монохроматических. Если спектральную чистоту максимального цвета цветности увеличить, его цветность уменьшится, потому что он приблизится к видимому спектру, следовательно, он приблизится к черному. ^[6]

В воспринимаемо однородных цветовых пространствах яркость полных цветов варьируется от примерно 30% в фиолетово-синих оттенках до примерно 90% в желтоватых оттенках. Цветность каждой максимальной точки цветности также варьируется в зависимости от оттенка; в оптимальных цветных телах, построенных в единых по восприятию цветовых пространствах, полухромы, такие как красный, зеленый, синий, фиолетовый и пурпурный , имеют высокую цветность, в то время как полухромы, такие как желтый, оранжевый и голубой, имеют немного более низкую цветность.

В цветовых сферах и цветовом пространстве HSL максимальные цвета цветности расположены вокруг экватора на периферии цветовой сферы. Это делает цветные тела сферической формы по своей сути неперцепционно однородными , поскольку они подразумевают, что все полные цвета имеют яркость 50%, тогда как, как их воспринимает человек, существуют полные цвета с яркостью от примерно 30% до примерно 90%. . Воспринимаемое однородное цветное тело имеет неправильную форму. ^[8]^[9]

История идеи оптимального цветного тела

В начале 20-го века промышленный спрос на контролируемый способ описания цветов и новую возможность измерения спектров света положил начало интенсивным исследованиям математического описания цветов.

Идею оптимальных цветов ввел балтийский немецкий химик Вильгельм Оствальд . Эрвин Шредингер показал в своей статье 1919 года Theorie der Pigmente von größter Leuchtkraft (Теория пигментов с высочайшей светимостью). ^[5] что наиболее насыщенные цвета, которые могут быть созданы с заданной общей отражательной способностью, генерируются поверхностями, имеющими либо нулевую, либо полную отражательную способность на любой заданной длине волны, а спектр отражательной способности должен иметь не более двух переходов между нулевым и полным.

Работу Шредингера продолжили Дэвид МакАдам и Зигфрид Рёш [ Викиданные ] . ^[10] МакАдам был первым, кто рассчитал точные координаты выбранных точек на границе оптимального цветового тела в цветовом пространстве CIE 1931 года для уровней яркости от Y = 10 до 95 с шагом 10 единиц. Это позволило ему нарисовать оптимальное цветное тело с приемлемой степенью точности. Благодаря его достижениям граница оптимального цветного тела получила название предела МакАдама (1935).

На современных компьютерах можно с большой точностью рассчитать оптимальное цветовое тело за считанные секунды. Обычно вычисляется только предел МакАдама (оптимальные цвета, граница сплошного цвета оптимального цвета), поскольку все остальные (неоптимальные) цвета существуют внутри границы.

Пределы Макадама для источника света CIE FL4 в CIE xyY

Объем цвета

Цветовой объем — это набор всех доступных цветов со всеми доступными оттенками , насыщенностью , яркостью и яркостью . ^[11]^[12] Это результат 2D- цветового пространства или 2D- цветовой гаммы (которая представляет цветность ) в сочетании с динамическим диапазоном . ^[13]^[14]^[15]

Этот термин использовался для описания SDR более высокого цветового объема HDR, чем ( т.е. пиковая яркость не менее 1000 кд/м2). ² выше, чем у SDR 100 кд/м ² ограничение и более широкая цветовая гамма, чем у Rec. 709 / sRGB ). ^[11]^[13]^[16]^[17]^[18]

Гамма sRGB CIE проецируется в xyY цветовом пространстве .

Использование

Цветное сплошное изображение также можно использовать для четкой визуализации объема или гаммы экрана, принтера, человеческого глаза и т. д., поскольку оно дает больше информации о яркости, чем обычно используемая диаграмма цветности, в которой отсутствует измерение яркости.

Художники и искусствоведы считают, что цветовое тело является полезным средством организации трех переменных цвета — оттенка, яркости (или значения) и насыщенности (или цветности), как это моделируется в HCL и цветовых моделях HSL , — в единой схеме. , используя его как вспомогательное средство в композиции и анализе изобразительного искусства.

См. также

Ссылки

^ Левковиц и Герман (1993)
^ Йоханнес Иттен, «Искусство цвета», 1961. Пер. Эрнст Ван Хааген. Нью-Йорк: Издательская корпорация Рейнхольд, 1966. ISBN 0-442-24038-4 .
^ Куени (2002), с. 21
^ Пералес, Эстер; Мора Эстеван, Тереза; Викейра Перес, Валентин; из Феса — Долорес; Гилаберт Перес, Эдуардо Хосе; Мартинес-Верду, Франсиско М. (2005). «Новый алгоритм расчета пределов МакАдама для любого коэффициента яркости, угла оттенка и источника света» . Институциональный репозиторий Университета Аликанте .
^ Jump up to: ^а ^б Шрёдингер, Эрвин (1919). «Теория пигментов наибольшей светимости» . Анналы физики . 367 (15): 603–622. Бибкод : 1920АнП...367..603С . дои : 10.1002/andp.19203671504 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Кендеринк, Ян; ван Доорн, Андреа Дж.; Гегенфуртнер, Карл (2021). «Цвета RGB и экологическая оптика» . Границы в информатике .
^ Jump up to: ^а ^б Либерини, Симоне; Рицци, Алессандро (2022). «Цветовые пространства Манселла и Оствальда: сравнение в области окрашивания волос» . Исследование и применение цвета .
^ http://www.huevaluechroma.com/081.php
^ Манселл (1912), с. 239
^ Ли, Сянь-Че (2005). «18.7: Теоретическая цветовая гамма» . Введение в науку о цветных изображениях . Издательство Кембриджского университета . п. 468. ИСБН 1-139-44455-7 . Проверено 22 сентября 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б «HPA Tech Retreat 2014 – День 4» . 20 февраля 2014. Архивировано из оригинала 1 ноября 2014 года . Проверено 25 апреля 2021 г.
^ «Цветовая громкость телевизоров: DCI-P3 и Rec. 2020» . RTINGS.com . Проверено 25 апреля 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Цветовая громкость: что это такое и почему это важно для телевидения» . news.samsung.com . Проверено 31 января 2021 г.
^ «Цветовая громкость телевизора: вы должны знать это о преемнике цветового пространства» . Журнал «Домашний кинотеатр» . 18 июля 2020 г. Проверено 25 апреля 2021 г.
^ «Объем цвета: измерение и понимание того, что это значит – ReferenceHT» . 11 апреля 2017 года . Проверено 25 апреля 2021 г.
^ «BT.2100: Значения параметров изображения для телевидения с расширенным динамическим диапазоном для использования в производстве и международном обмене программами» . www.itu.int . Проверено 25 апреля 2021 г.
^ «BT.1886: Эталонная электрооптическая передаточная функция для плоских дисплеев, используемых в студийном производстве HDTV» . www.itu.int . Проверено 25 апреля 2021 г.
^ «BT.2020: Значения параметров для систем телевидения сверхвысокой четкости для производства и международного обмена программами» . www.itu.int . Проверено 25 апреля 2021 г.

Внешние ссылки

Цветовая сфера Рунге (Java-апплет работает не во всех веб-браузерах)

[Levkowitz-1] Левковиц и Герман (1993)

[2] Йоханнес Иттен, «Искусство цвета», 1961. Пер. Эрнст Ван Хааген. Нью-Йорк: Издательская корпорация Рейнхольд, 1966. ISBN 0-442-24038-4 .

[3] Куени (2002), с. 21

[new-4] Пералес, Эстер; Мора Эстеван, Тереза; Викейра Перес, Валентин; из Феса — Долорес; Гилаберт Перес, Эдуардо Хосе; Мартинес-Верду, Франсиско М. (2005). «Новый алгоритм расчета пределов МакАдама для любого коэффициента яркости, угла оттенка и источника света» . Институциональный репозиторий Университета Аликанте .

[sch-5] Jump up to: ^а ^б Шрёдингер, Эрвин (1919). «Теория пигментов наибольшей светимости» . Анналы физики . 367 (15): 603–622. Бибкод : 1920АнП...367..603С . дои : 10.1002/andp.19203671504 .

[thi-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Кендеринк, Ян; ван Доорн, Андреа Дж.; Гегенфуртнер, Карл (2021). «Цвета RGB и экологическая оптика» . Границы в информатике .

[Ost-7] Jump up to: ^а ^б Либерини, Симоне; Рицци, Алессандро (2022). «Цветовые пространства Манселла и Оствальда: сравнение в области окрашивания волос» . Исследование и применение цвета .

[8] ttp://www.huevaluechroma.com/081.php

[9] Манселл (1912), с. 239

[lee-10] Ли, Сянь-Че (2005). «18.7: Теоретическая цветовая гамма» . Введение в науку о цветных изображениях . Издательство Кембриджского университета . п. 468. ИСБН 1-139-44455-7 . Проверено 22 сентября 2022 г.

[:0-11] Jump up to: ^а ^б «HPA Tech Retreat 2014 – День 4» . 20 февраля 2014. Архивировано из оригинала 1 ноября 2014 года . Проверено 25 апреля 2021 г.

[12] «Цветовая громкость телевизоров: DCI-P3 и Rec. 2020» . RTINGS.com . Проверено 25 апреля 2021 г.

[:1-13] Jump up to: ^а ^б «Цветовая громкость: что это такое и почему это важно для телевидения» . news.samsung.com . Проверено 31 января 2021 г.

[14] «Цветовая громкость телевизора: вы должны знать это о преемнике цветового пространства» . Журнал «Домашний кинотеатр» . 18 июля 2020 г. Проверено 25 апреля 2021 г.

[15] «Объем цвета: измерение и понимание того, что это значит – ReferenceHT» . 11 апреля 2017 года . Проверено 25 апреля 2021 г.

[16] «BT.2100: Значения параметров изображения для телевидения с расширенным динамическим диапазоном для использования в производстве и международном обмене программами» . www.itu.int . Проверено 25 апреля 2021 г.

[17] «BT.1886: Эталонная электрооптическая передаточная функция для плоских дисплеев, используемых в студийном производстве HDTV» . www.itu.int . Проверено 25 апреля 2021 г.

[18] «BT.2020: Значения параметров для систем телевидения сверхвысокой четкости для производства и международного обмена программами» . www.itu.int . Проверено 25 апреля 2021 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]