Конспект учебного занятия на тему «Модели цвета RGB и CMYK. Получение цвета. Глубина цвета»

ПЛАН-КОНСПЕКТ

учебного занятия кружка «Фото видеостудия»

руководитель кружка – педагог дополнительного образования М.Ю. Павлова

Тема учебного занятия: «Модели цвета RGB и CMYK. Получение цвета. Глубина цвета»

Цели учебного занятия:

- освоить принцип формирования цвета с помощью модели цветаRGB;

- освоить принцип формирования цвета с помощью модели цвета CMYK;

- познакомиться с аддитивным и субтрактивным методами получения цветов;

- познакомиться с понятием глубины цвета.

Задачи учебного занятия:

Образовательная:

- познакомить обучающихся с моделями цвета RGB и CMYK, механизмом получение цвета и его глубиной;

- закрепить полученные знания в процессе выполнения практического задания.

Развивающая: (например)

- развивать творческие способности обучающихся;

- развивать внимание, наблюдательность;

- развивать умение оперировать ранее полученными знаниями, анализировать, сравнивать, оценивать качество выполненной работы;

- развивать умение работать самостоятельно и в группе.

Воспитательная: (например)

- воспитывать взаимопомощь, чувство ответственности, исполнительность, аккуратность, развивать навыки самостоятельной работы.

Тип занятия: комбинированный.

Формы работы: индивидуальная и групповая.

Методы работы: объяснительно-иллюстративный, практический.

Методические приемы обучения: словесный, наглядный.

Оборудование: фотоаппарат Canon 77D, объектив Canon 24-105 mm, смартфоны, доска, мел.

План занятия

1. Организационный момент

2. Актуализация знаний

3. Изложение нового материала

4. Подведение итогов учебного занятия

Ход занятия

1. Организационная часть:

Приветствие, подготовка к работе на занятии, проверка присутствующих, инструктаж по технике безопасности.

1. Актуализация знаний: Объявление темы занятия. Повторение прошлых тем.

1. Изложение нового материала:

Модели цвета RGB и CMYK. Получение цвета. Глубина цвета

Принципы создания цветного изображения в фотографии предусматривают на первом этапе разделение оптического изображения на три составляющие, соответствующие зонам чувствительности трех приемников световой энергии. Этот процесс называется цветоделением, или анализом цвета, а соответствующие этим зонам изображения объекта называются цветоделенными, т. е. разделенными по цвету. Следующим этапом является переходный или градационный. При этом регистрируются оптические плотности каждого из цветоделенных изображений. При этом создаются три в принципе черно-белых изображения. Заключительным этапом является синтез цвета. В этом процессе оптические плотности цветоделенных изображений управляют в трех цветовых зонах интенсивностью света, т. е. Для каждой из них строится свое монохромное (одного спектрального цвета) изображение. Затем совмещение этих трех изображений создает полноцветное воспроизведение объекта съемки.
Здесь начинаются некоторые особенности построения цветного изображения. Способов синтеза или смешивания отдельных цветов, полученных при цветоделении, существуют несколько. Самые распространенные — это аддитивный и субтрактивный.

Цветовые модели.

У цвета есть три основные характеристики: цветовой тон, яркость и насыщенность.

Цветовой тон– позволяет идентифицировать цвета как красный, желтый, зеленый, синий или промежуточный между двумя соседними парами этих цветов. Разница в цветовых тонах зависит от длины волны света.

Яркость– характеризует относительную светлость цвета. Она определяется степенью отражения поверхности, на которую падает свет. Чем выше яркость, тем светлее цвет.

Насыщенность– характеризует отличия данного цвета от бесцветного (серого цвета) с той же степенью яркости. Чем ниже насыщенность, тем более «серым» выглядит цвет. При нулевой насыщенности цвет становится серым.

Для описания излучаемого и отраженного цвета используются различные математические модели. Их называют цветовыми моделями. Цветовые модели являются средствами количественного описания цвета и различия его оттенков. В каждой модели определенный диапазон цветов представляют в виде трехмерного пространства. В этом пространстве каждый цвет существует в виде набора числовых координат, где каждому цвету можно поставить в соответствие строго определенную точку. Этот метод дает возможность обмена цветовой информацией между цифровой техникой и программным обеспечением.

Существует множество цветовых моделей, но все они принадлежат к одному из трех типов:

- аддитивные(основанные на сложении цветов);

- субтрактивные(основанные на вычитании цветов);

- психологические(основанные на восприятии человеком).

При регистрации, обработке и подготовке к печати изображений используются три цветовые модели RGB,CMYKиCIE Lab.

RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, как правило описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения. В российской терминологии изредка можно встретить сокращение КЗС (красный, зелёный, синий).

Выбор основных цветов ни как не связан с особенностями физиологии восприятия цвета сетчаткой глаза, но основан на эффекте метамерии свойственному глазу человека. Цветовая модель RGB находит широкое применение в науке и технике.

Получение цвета

Аддитивной модель называется потому, что цвета получаются путём добавления их при смешивании (англ. addition) к чёрному цвету. Если цвет экрана, освещённого цветным прожектором, обозначается в RGB как (r₁, g₁, b₁), а цвет того же экрана, освещённого другим прожектором, — (r₂, g₂, b₂), то при освещении двумя прожекторами цвет экрана будет обозначаться как (r₁+r₂, g₁+g₂, b₁+b₂).

Изображение в данной цветовой модели состоит из трёх каналов. При смешении основных цветов (основными цветами считаются красный, зелёный и синий) — например, синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M magenta), при смешении зеленого (G) и красного (R) — жёлтый (Y yellow), при смешении зеленого (G) и синего (B) — циановый (С cyan). При смешении всех трёх цветовых компонентов мы получаем белый цвет (W).

В телевизорах и мониторах применяются три электронные пушки и три типа люминофоров, (Светодиодов или светофильтров) для соответственно красного, зелёного и синего каналов.

Цветовая модель RGB имеет по многим тонам цвета более широкий цветовой охват (может представить более насыщенные цвета), чем типичный охват цветов CMYK, поэтому иногда изображения, контрастно выглядящие в RGB системе, значительно тускнеют в CMYK.

Чтобы сформировать цвет с помощью RGB модели, три цветных световых луча: красный, зеленый и синий (основные цвета) должны быть сведены в одной точке экрана (например эмиссией от черного экрана, или отражением от белого экрана). Каждый из трех лучей называют компонентом полученного цвета, и каждый из них может иметь произвольную интенсивность, от полностью отсутствующей до полностью входящей в смеси.

В модели цвета RGB, три цветовых луча сведённых вместе, создают ощущение того или иного заключительного цвета.

Нулевая интенсивность для каждого компонента даёт самый темный цвет (чёрный цвет), а полная интенсивность каждого дает ощущение белого цвета; естественность этого белого зависит от первичных источников света и если они должным образом уравновешены, то в результате получим - нейтральный чисто-белый цвет. При различной интенсивности составляющих компонентов, в результате возможно получить оттенки серого цвета, более темные или более светлые. Если интенсивность компонентов разная, то в результате получим оттенки различных цветов, более или менее насыщенных.

Вторичный цвет может быть сформирован суммой двух первичных цветов равной интенсивности, например: циан — зелёный+синий, фуксин - красный+голубой, и желтый - красный+зелёный. Каждый вторичный цвет - дополнение одного первичного цвета; при смешивании первичного цвета и его дополнительного вторичного цвета результатом будет ощущение — белого цвета (голубой и красный цвета, фуксин и зеленый, желтый и синий).

Сама модель цвета RGB не определяет то, что называется красным, зеленым, и синим в колориметрии, таким образом результаты смешивания цветов не определены как абсолютные, но они относительные по отношению к первичным цветам.

Аддитивная цветовая модель RGB

Основной недостаток RGB-модели заключается в ее аппаратной зависимой. Это обусловлено тем, что на практике RGB-модель характеризует цветовое пространство конкретного устройства, например фотоаппарата или монитора. Тем не менее, любое RGB-пространство можно сделать стандартным, однозначно определив его. Наиболее распространенными стандартными реализациями модели RGB являются (рис. 45):

sRGB(standard RGB) – стандартное цветовое пространство для Интернета соответствует цветовому пространству типичного монитора VGA низшего класса. Сегодня это пространство является альтернативой системам управления цветом, использующим ICC-профили. sRGB-модель используется для создания web-изображений или печати на недорогих струйных принтерах, из-за недостаточно широкого диапазона значений в зеленой и голубой частях спектра она не подходит для фотопечати профессионального качества;

Adobe RGB(стандартизировано Adobe Systems в 1998) – основано на одном из стандартов телевидения высокой четкости (HDTV). Модель имеет больший цветовой охват, по сравнению сsRGBи используется для регистрации изображений, удовлетворяющих требованиям высококачественной фотопечати.

Цветовая модель CMYK (C – от англ. cyan – голубой, M – от англ. magenta – пурпурный, Y – от англ. yellow – желтый, K – черный) – субтрактивная цветовая модель, которая описывает реальные красители, используемые в полиграфическом производстве (офсетная печать, цифровая фотопечать, краски, пластик, ткань и др.). В данной модели основными цветами являются цвета образующиеся вычитанием из белого основных цветов модели RGB. Три первичных цвета RGB при смешивании образуют белый цвет, а три первичных цвета CMY при смешивании образуют черный цвет (определение основано на поглощающих свойствах чернил).

Получение модели CMY из RGB

Цвета, использующие белый свет (белая бумага), вычитая из него определенные участки спектра называются субтрактивными: когда краситель или пигмент поглощает красный и отражает зеленый и синий свет, мы видим голубой. Когда он поглощает зеленый и отражает синий и красный, мы видим пурпурный. Когда он поглощает синий и отражает красный и зеленый, мы видим желтый.

Голубой, пурпурный и желтый являются тремя первичными цветами (рис. 42), используемыми в субтрактивном смешении. Теоретически, при смешивании 100% каждого из трех первичных субтрактивных цветов: голубого, пурпурного и желтого должен получаться черный цвет. Однако примеси в чернилах не позволяют получить чистый черный цвет. По этой причине в полиграфии к этим трем цветам добавляют черный. В результате получается система их четырех цветов. Данная модель также является аппаратно-зависимой.

Диапазон представления цветов в CMYK уже, чем в RGB, поэтому при преобразовании данных из RGB в CMYK происходит потеря цветовой информации. Многие цвета, которые видны на мониторе, не могут быть воспроизведены красками на фотоотпечатке и наоборот.

Субтрактивная цветовая модель CMYK

Данные RGB и CMYK являются аппаратными данными, не несущими информации о цветовых ощущениях без привязки к конкретному аппарату. При преобразовании мы определяем для значений модели RGB или CMYK, реализованной в данном конкретном аппарате, цветовые координаты в цветовой координатной системе CIE L*a*b*. Преобразование цвета из одного цветового пространства в другое влечет за собой потерю цветовой информации. Необходимо четко различать цветовые модели и цветовые координатные системы: в первом случае речь идет о способе воспроизведения цветовых ощущений, а во втором – об измерении этих ощущений.

Диаграмма цветности CIE Lab: L – яркость; a – от зеленого до красного; b – от синего до желтого

Задача достоверной передачи цвета сводится к построению профилей устройств. Для профилей устройств был разработан универсальный формат, получивший название ICC. Каждое устройство, задействованное в полиграфическом процессе (фотоаппарат, сканер, монитор, принтер и т.д.) имеет свою таблицу цветовых описаний – ICC-профиль. При профилировании устройств их уникальные цветовые диапазоны сравниваются со стандартным эталонным пространством. Эти профили могут быть интегрированы в файл изображения.

Глубина цвета

Для цифровой фотографии одним из важнейших параметров является глубина цвета. Ее часто называют и глубиной пикселя, или битовым разрешением. Под этим термином подразумевается величина, которая характеризует количество бит информации, содержащейся в пикселе картинки. Т.е. это количество оттенков, соответствующих каждому пикселю изображения.

Общие сведения

Глубина цвета - это максимальное число оттенков цвета, которое только может содержать в себе изображение. Это количество измеряется в битах (число двоичных бит, определяющих цвет каждого пикселя и оттенка в изображении). К примеру, один пиксель, глубина цвета которого равна 1 бит, может принимать два значения: белый и черный. И чем большее значение будет иметь глубина цвета, тем многообразнее будет изображение, включающее в себя множество цветов и оттенков. Также она отвечает за точность передачи изображения. Тут все обстоит аналогичным образом: чем выше, тем лучше. Еще один пример: рисунок формата GIF с глубиной цвета, равной 8 битам, будет содержать в себе 256 цветов, в то время как изображение формата JPEG с глубиной 24 бита будет включать в себя 16 миллионов цветов.

Возьмем изображение с глубиной цвета 1 бит, в нем будут только два цвета, белый и черный. В изображении в 2 бита будет четыре оттенка: черный, белый, два оттенка серого. Белый и черный цвета всегда присутствуют в изображении, независимо от глубины цвета. Если глубина цвета увеличивается на единицу, число оттенков удваивается. Чем большую глубину цвета поддерживает фотоаппарат, тем больше оттенков доступно для каждого пикселя изображения. Другими словами, чем больше битовая глубина, тем точнее и детальнее само изображение.

Какая бывает глубина цвета изображений?

Глубина пикселя может варьироваться от 1 до 48 битов. С битовой глубиной пикселя = 1 возможно лишь 2 цвета (белый и черный) и 21 допустимое состояние. Если глубина пикселя будет равна 8, то возможных состояний будет уже больше на 7, а количество оттенков – 256.

С большей глубиной цвета (36 или 48 битов) позволяют снимать в формате RAW профессиональные фотокамеры. Иногда именно поэтому многие фотографы предпочитают делать снимки именно а RAW.

Но наиболее распространенным показателем глубины цвета является все же 24 бита – это стандартные фотоснимки обычных фотоаппаратов в формате JPG, они вполне передают все детали и нюансы изображения. Недаром 24-битные изображения имеют название «TruColor», т.е. «настоящий цвет».

Существуют также 16 битные фотографии. Их еще называют «HighColor». Они передают оттенки, к которым наиболее восприимчив глаз человека.

На что влияет глубина цвета?

Во-первых, как понятно из вышесказанного, от глубины цвета зависит качество цветопередачи и, соответственно, качество самой фотографии. Оптимальным показателем глубины цвета является 24 бита, которого и придерживается большинство обычных фотографов.

Во-вторых, нужно помнить, что объем файла с изображением во многом зависит как от размеров картинки, так и от глубины цвета. Чем больше битовое разрешение изображения, тем больше будет объем его файла и его вес. Следовательно, нужно заранее подумать об обеспечении фотоаппарата картой памяти достаточного объема.

Почему 8-битные изображения выглядят так же, как 16-битные?

При преобразовании 16-битного изображения в 8-битное вы не увидите разницы. Тогда зачем использовать 16-бит? Всё дело в плавности редактирования. При работе с кривыми или другими инструментами вы получите больше шагов коррекции тонов и цветов. Переходы будут плавней в 16 бит. Поэтому, даже если разница не может быть изначально заметна, переход к меньшей битовой глубине цвета может стать серьезной проблемой позже, при редактировании изображения.

Подведем итоги

Глубина цвета - количество оттенков одного цвета, которое устройство, контактирующее с изображениями, способно воспроизвести или создать. Данный параметр отвечает за плавность перехода оттенков в изображениях. Все цифровые изображения кодируются посредством единиц и нулей. Ноль - единица - белый. Хранятся и содержатся они в памяти, измеряющейся в байтах. Один байт содержит в себе 8 бит, в которых и обозначается глубина цвета. Для фотоаппаратов существует еще одно определение -глубина цвета матрицы. Это показатель, определяющий то, насколько полные и глубокие изображения в плане оттенков и цветов способен производить фотоаппарат, а точнее его матрица. Благодаря высокому значению данного параметра фотографии получаются объемными и плавными.

1. Подведение итогов занятия: Обмен мнениями: выполнена ли цель учебного занятия? Что нового узнали на занятии? Что было сложно для понимания? Учащиеся обмениваются друг с другом и педагогом мнениями с точки зрения полученных знаний и применения их в практической работе с фотоаппаратом (смартфоном).