Векторная графика в пакете FreeHand 9.0



Цветовая модель HSB


Цветовая модель HSB возникла как попытка преодолеть аппаратную зависимость модели RGB. В модели HSB все цвета определяются тремя координатами: оттенком или цветовым тоном (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brightness). Название модели образовано по первым буквам английских названий цветовых координат.
Необходимо различать цветность и яркость света. Разделение характеристик позволяет упростить проблему корректного воспроизведения цветов на различных технических устройствах. Существует несколько систем, подобных HSB, в которых ярко- стная и цветовая характеристики рассматриваются отдельно, например, HSI, HLS, YUV. Во всех этих моделях цвет задается не как совокупность интенсивности трех цветов, а как комбинация значений цветового тона, насыщенности и интенсивности. В модели HSI используется тон (Hue), насыщенность (Saturation) и интенсивность (Intensity), в модели HLS — тон (Hue), насыщенность (Saturation) и светлота (Lightness). Модель YUV представляет собой вариант системы HSB и используется при передаче телевизионных сообщений в стандарте PAL.
FreeHand поддерживает систему HLS, но более распространенной в программах машинной графики является система HSB. Так как между моделями HSI, HLS, YUV и HSB нет принципиальных различий, рассмотрим их свойства на примере модели HSB.
Цветовым тоном, или оттенком (Hue), называется чистый цвет с определенной длиной волны.
Насыщенность (Saturation) описывает чистоту, или силу, цвета. Один и тот же тон может быть тусклым или насыщенным. Изменение насыщенности можно представить как разбавление чистого цвета серым. Насыщенность иногда называют хроматической гаммой. Все цвета естественного происхождения имеют низкую насыщенность, поэтому чистые тона выглядят слишком яркими, ненатуральными.
Яркость (Brightness) характеризует интенсивность, энергию цвета. Изменение яркости можно представить как смешение чистого тона и черного цвета. Большое содержание черного делает цвет затененным, неинтенсивным. С уменьшением доли черного цвета освещенность увеличивается. Черный цвет имеет нулевую яркость, а белый -абсолютную.
Воспользуемся геометрической аналогией для описания модели HSB.
Пусть цвета видимого спектра располагаются по кругу, как цифры на циферблате часов. Каждому оттенку соответствует точка на окружности. Чтобы указать положение спектрального цвета, достаточно задать угол поворота радиуса-вектора. В большинстве графических программ принято начинать отсчет от красного цвета и располагать основные и дополнительные цвета с приращением в 60 градусов (рис. 7-3). Величина насыщенности описывается как длина радиуса-вектора. Чем менее насыщенным является цвет, тем ближе к центру окружности располагается представляющая его точка. Центр круга соответствует черному цвету. Обычно насыщенность измеряется в процентах: минимальная насыщенность равна 0, максимальная - 100. Чтобы учесть в нашей модели яркость, надо добавить третью координату. Все цветовое пространство системы HSB можно представить в виде стопки цветовых кругов, каждый из которых соответствует своему значению яркости. Яркость в большинстве графических программ изменяют в процентах в диапазоне от 0 (минимальная) до 100 (максимальная).



7-3. Представление модели HSB

Система HSB удобна для пользователя. В ней можно синтезировать новые цвета и получать различные варианты заданного цвета, опираясь на интуицию. Например, мы знаем, что чистый синий цвет лежит на цветовом круге под углом 240 градусов. Если требуется сместить тон в сторону пурпурного оттенка, то для этого достаточно увеличить угол поворота. Цвет кажется слишком насыщенным? Решение известно. Надо сместить точку в радиальном направлении ближе к центру. Велика яркость? Уменьшаем соответствующую координату. Подобную стратегию синтеза цвета невозможно реализовать в системе RGB, поскольку трудно предвидеть последствия даже небольших изменений цветовых координат. Еще одним несомненным достоинством системы HSB является ее независимость от аппаратуры. Примерно такую оценку могли бы дать системе HSB пользователи и разработчики компьютерных программ.
Мнения физиков и инженеров-оптиков по поводу этой системы, видимо, будут отличаться от приведенных оценок. Система HSB является абстрактной. Это значит, что нет таких устройств, которые синтезируют цвет в этой системе. Не существует и
прямой процедуры измерения цветового тона и насыщенности. В любом методе ввода информации о цвете сначала измеряются красная, синяя и зеленая составляющие, которые потом пересчитываются в координаты HSB. Так как при вводе и выводе цвета система HSB привязана к системе RGB, то ее аппаратная независимость является пока умозрительным тезисом и не имеет большого практического значения.