Цветовые модели HSB (HSV)

Рассмотрены пор цветовые модели имеют один недостаток: основываясь на элементарных излучателях, они определяют произвольный цвет в терминах базовых цветов. Такое определение сводится к сложным математическим расчетам с применением спектральной теории и рядов Фурье и отнюдь не используют свойства самих цветов, определяются.

Существует целая система моделей, оперирующих с цветом на интуитивном уровне. Одна из них — система HSB (HSV) — использует понятие цветового тона (hue), насыщенности (saturation) и яркости (brightness) или интенсивности (value). Представим себе цилиндр. Движения вдоль оси цилиндра отвечать изменение интенсивности от нуля до максимума (изменение цвета от черного до белого через оттенки серого цвета). Выборочно части цветового цилиндра изображено на рисунке.

Тональность имеет круговую геометрическую интерпретацию, предложенную еще Ньютоном. Рассмотрим горизонтальный сечение цилиндра, перпендикулярное его оси. Вдоль окружности сечения разместим все цвета спектра. Цветовому тону тогда отвечать угол между осью и радиусом-вектором, проведенным в определенную точку круга. Третьим параметром является насыщенность (saturation) цвета. Максимум насыщенности имеет монохромный цвет, уменьшение насыщенности происходит путем перехода от монохромного до полихромного цвета постепенным добавлением других составляющих видимого спектра в равных долях. Уменьшению насыщенности соответствует движение в направлении центра круга вдоль его радиуса. Насыщенность цвета в центре круга равна нулю, что в зависимости от интенсивности цвета соответствует тому или иному оттенка серого цвета.

Система HSV удобна для управления цветом на интуитивном уровне, поскольку позволяет независимо менять каждый параметр цвета, а именно яркость, насыщенность и тон. Это значит, что есть возможность сделать произвольный тон более или менее ярким, более или менее насыщенным, а также перейти в соседние тона. В то же время изменение даже одного из параметров RGB приводит к гораздо более сложным изменениям в цветовом составе. Очень полезно выполнить самостоятельно несколько экспериментов с различными цветовыми моделями.

Дает аддитивный синтез все цвета видимого спектра? Этот вопрос был поставлен в связи с исследованием возможностей катодных излучающих трубок еще в 30-е годы Международной комиссией по освещенности (CIE — Commission International d’Eclairage). Ответ на этот вопрос отрицательный. Путем смешивания трех цветов получить все цвета технически невозможно. Было выбрано три монохромных излучателя, длины волн которых составляли соответственно 700,0; 546,1 и 435,8 нм. И была проведена большая серия экспериментов с сравнение синтезированных цветов с цветами выделенными из солнечного света.

Обозначим через R, G и B излучение трех основных цветов. Тогда задача сравнения цвета произвольного цветного излучателя C относится следующим образом: найти количества r основного цвета R, g — основного цвета G, b — основного цвета B, такие чтобы цвет C совпадало бы с цветом, выраженным линейной комбинацией
C = rR + gG + bB.

Сравнение цветов удовлетворяет свойства аддитивности, а именно: будем хранить цвета C1 = r1R + g1G + b1B и C2 = r2R + g2G + b2B. Тогда сумма двух цветов снова цвету с характеристиками C1 + C2 = r2R + g2G + b2B = (r + r1) R + (g + g1) G + (b + b1) B. Итак параметром каждого из трех цветов может быть любая линейная комбинация параметров этого цвета, а в предельном переходе -интеграл. Обозначим зависимость параметров основных цветов от длины волны через (), () и (). Рассмотрим излучатель, спектральное распределение частот которого задано функцией S (). Тогда числа, и, заданные интегралами тоже будут параметрами трех основных цветов для некоторого цвета C = R + G + B.