Почему RGB-модель нравится компьютеру?

В графических пакетах цветовая модель RGB используется для создания цветов

изображения на экране монитора, основными элементами которого являются три элект- ронных прожектора и экран с нанесенными на него тремя разными люминофорами (рис. 3.6, /). Точно так же, как и зрительные пигменты трех типов колбочек, эти люминофоры имеют разные спектральные характеристики. Но в отличие от глаза они не поглощают, а излучают свет. Один люминофор под действием попадающего на него электронного луча излучает красный цвет, другой — зеленый и третий — синий.

Мельчайший элемент изображения, воспроизводимый компьютером, называется пикселом (pixel от pixture element). При работе с низким разрешением отдельные пикселы не видны. Однако если вы будете рассматривать белый экран включенного монитора через лупу, то увидите, что он состоит из множества отдельных точек красного, зеленого и синего цветов, объединенных в RGB-элементы в виде триад основных точек. Цвет каждого из воспроизводимых кинескопом пикселов (RGB-элементов изображения) получается в результате смешивания красного, синего и зеленого цветов входящих в него трех люминофорных точек. При просмотре изображения на экране с некоторого расстояния эти цветовые составляющие RGB-элементов.

Для назначения цвета и яркости точек, формирующих изображение монитора, нужно задать значения интенсивностей для каждой из составляющих RGB-элемента (пиксела). В этом процессе значения интенсивностей используются для управления мощностью трех электронных прожекторов, возбуждающих свечение соответствующего типа люминофора. В то же время число градаций интенсивности определяет цветовое разрешение, или, иначе, глубину цвета, которые характеризуют максимальное

Рис. 6.21. 1 - возбуждение поверхности монитора с помощью электронного пучка трех типов фосфоров; 2 - триады пикселов красного, зеленого и синего цветов.

количество воспроизводимых цветов. На рис. 6.22 приведена схема формирования 24- битового цвета, обеспечивающая возможность воспроизведения 256 × 256 × 256 = 16,7 млн. цветов.

Последние версии профессиональных графических редакторов (таких, как, например, CorelDRAW 9, Corel Photo-Paint 9, Photoshop 5.5) наряду со стандартной 8- битовой глубиной цвета поддерживают 16-битовую глубину цвета, которая позволяет воспроизводить 65 536 оттенков серого.

Рис. 6.22. Каждый из трех цветовых компонентов RGB - триады может принимать одно из 256 дискретных значений - от максимальной интенсивности (255) до нулевой, соответствующей черному цвету

На рис. 6.23 приведена иллюстрация получения с помощью аддитивного синтеза шести (из 16,7 млн.) цветов. Как уже упоминалось ранее, в случае, когда все три цветовые компоненты имеют максимальную интенсивность, результирующий цвет кажется белым. Если все компоненты имеют нулевую интенсивность, то результирующий цвет — чистый черный.

Рис. 6.23. Пример. Формирование 6 из 16,7 млн. возможных цветов путем вариации интенсивностей каждой из трех компонентов R, G и B цветовой модели rgb.

Ограничения RGB-модели

Несмотря на то что цветовая модель RGB достаточно проста и наглядна, при ее

практическом применении возникают две серьезные проблемы:

• ограничение цветового охвата

Первая проблема связана с тем, что цвет, возникающий в результате смешения цветовых составляющих RGB элемента, зависит от типа люминофора. А поскольку в технологии производства современных кинескопов находят применение разные типы люминофоров, то установка одних и тех же интенсивностей электронных лучей в случае различных люминофоров приведет к синтезу разного цвета. Например, если на электронный блок монитора подать определенную тройку RGB-значений, скажем R = 98, G = 127 и В = 201, то нельзя однозначно сказать, каков будет результат смешивания. Эти значения всего лишь задают интенсивности возбуждения трех люминофоров одного элемента изображения. Какой получится при этом цвет, зависит от спектрального состава излучаемого люминофором света. Поэтому в случае аддитивного синтеза для однозначного определения цвета наряду с установкой триады значений интенсивностей необходимо знать спектральную характеристику люминофора.

Существуют и другие причины, приводящие к аппаратной зависимости RGB-мо- дели даже для мониторов, выпускаемых одним и тем же производителем. Это связано, в частности, с тем, что в процессе эксплуатации происходит старение люминофора и изменение эмиссионных характеристик электронных прожекторов. Для устранения (или по крайней мере минимизации) зависимости RGB-модели от аппаратных средств используются различные устройства и программы градуировки. Цветовой охват (color gamut) — это диапазон цветов, который может различать человек или воспроизводить устройство независимо от механизма получения цвета (излучения или отражения).

Ограниченность цветового охвата объясняется тем, что с помощью аддитивного синтеза принципиально невозможно получить все цвета видимого спектра (это доказано теоретически!). В частности, некоторые цвета, такие как чистый голубой или чистый желтый, не могут быть точно воссозданы на экране. Но несмотря на то, что человеческий глаз способен различать цветов больше, чем монитор, RGB-модели вполне достаточно для

создания цветов и оттенков, необходимых для воспроизводства фотореалистических изображений на экране вашего компьютера.

SRGB — стандартизированный вариант RGB-цветового пространства

Как вы уже, очевидно, поняли, главный недостаток RGB-модели заключается в ее

размытости. Это обусловлено тем, что на практике RGB-модель характеризует цветовое пространство конкретного устройства, например монитора или сканера.

Нужен какой-то общий знаменатель.

Тем не менее любое RGB-пространство можно сделать стандартным. Для этого

надо всего лишь однозначно определить его. Например, в Photoshop 5 предлагается целых девять заранее определенных вариантов, важное место среди которых занимает стандартное цветовое пространство для Интернета — sRGB (так называемое standard RGB

— стандартное  RGB).  По  инициативе  двух  фирм  —  Microsoft  и  HP  —  оно

стандартизировано и соответствует цветовому пространству типичного монитора VGA низшего класса. Сегодня это пространство является альтернативой системам управления цветом, использующим 1СС, предназначенные для описания цветового охвата устройств, которые входят в состав настольных издательских систем. В отличие от последних для пользователя Интернета важны простота и компактность файлов. Вряд ли вам понравится получать по сети двухмегабайтный (и даже двухкилобайтный) профиль с каждой картинкой (хотя спецификация ICC 1:1998-09 позволяет встраивать профили даже в изображения в формате GIF). Идея стандартного RGB-пространства настольно привлекательна, что даже Adobe Systems включила его в состав своих продуктов. Например, Photoshop 5.0 открывает RGB-файлы, не содержащие ICC-профиля, как sRGB.