Компьютерная графика в курсе "Основы цветоведения"

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА В КУРСЕ «ОСНОВЫ ЦВЕТОВЕДЕНИЯ»

А.А. Павлова, Е.М. Крысинская

Московский педагогический государственный университет

Курс «Графике и дизайна» органично объединяет теоретические основы композиции, цветоведения, традиционные графические технологии и компьютерную графику. Цвет и цветовосприятие играет огромную роль в жизни человека. Цвет - это мощный изобразительный инструмент. Поэтому мы выносим раздел цветоведения за рамки раздела «Композиция», хотя понятие композиции в искусстве и дизайне всеобъемлюще и включает в себя все, в том числе и цвет. Но цвет настолько важен, что мы рассматриваем его отдельно.

Цвет служит средством общения. Условия жизни и исторический опыт меняют или добавляют новые значения цветам, например, появилось политическое значение цветов. Символика цвета многое значит в жизни и творчестве людей, она дает возможность выразить без слов чувства и мысли, передать информацию.

При изучении курса (раздела) «Основы цветоведения» у студентов специализации «Графика и дизайн» факультета технологии и предпринимательства Московского педагогического государственного университета (МПГУ) мы использовали иллюстративный материал и специальные задания различного уровня сложности для выработки навыков применения, полученных знаний на практике. Компьютерная графика является удобным инструментом для выполнения практических заданий и подготовки дидактического материала. Легкость и простота освоения ее средств, быстрое получение результата, широкие возможности корректировки и внесения исправлений позволяют студентам не только быстро и эффективно выполнять тестовые задания, но и создавать интересные творческие работы. Но при всех достоинствах компьютерная графика не может заменить традиционную графику, она призвана ее дополнить. Оптимально на наш взгляд сочетание заданий «ручной» и компьютерной графики, при выполнении большой части заданий на компьютере.

Законы композиции являются универсальными как для «ручной», так и для компьютерной графики, но применение компьютерной графики для изучения основ цветоведения требует дополнительных сведений об особенностях представления цвета на компьютере. Для этого мы используем плакаты и компьютерный слайд-фильм «Цвет», созданный в программе Macromedia Flash MX (рис. 1). Разделы фильма: «Основы цветоведения», «Восприятие цвета» и «Цвет в компьютерной графике». Представление материалов в двух видах мы считаем необходимым, так как цвет на мониторе и на принтере имеет свои особенности.

Несмотря на долгую историю изучения цвета, до сих пор нет достаточно строгого определения этого понятия. Существует несколько десятков цветовых моделей, от цветовой модели Бартоломмео делла Порта (Bartolommeo della Porta) (1593 г.) до новой модели цифрового цвета куба - COLORCUBE (1998 г.).

Первую содержательную теорию цвета разработал Томас Юнг, развитую в дальнейшем Германом фон Гельмгольцем. Он исходил из хорошо известного факта трехкомпонентности цветового зрения. Эту гипотезу впервые выдвинул еще М.В. Ломоносов. Многие ученые строили свои цветовые модели на основе трех основных цветов, в том числе Гёте. Но Юнг искал объяснение этому факту не в природе света, а в физиологии человека.

Согласно теории Юнга - Гельмгольца, существует три типа цветочувствительных рецепторов (колбочек), которые отвечают соответственно на красный, зеленый и синий (или фиолетовый) цвета, а ощущения всех остальных цветов спектра возникают при смешении сигналов этих трех рецепторных систем [1].

Рис. 2. Цветовой круг Геринга по А. Харду:

R - красный, YR - желто-красный,

V - желтый, GV - зелено-желтый,

G - зеленый, BG-- сине-зеленый, В - синий.

Немецкий физиолог Эвальд Геринг в 1874 году выдвинул гипотезу, что в цветовом ощущении и восприятии участвуют три пары процессов, которым соответствуют ощущения белого/черного, зеленого/красного, синего/желтого. При этом на каждую пару процесса приходилось два антагонистичных процесса противоположных, положительных и отрицательных, реакций нервных клеток. По теории Геринга эти процессы - ассимиляция и диссимиляция. Кроме того Геринг построил свою теорию на предположении существования двух каналов хроматического восприятия (красный-зеленый, желтый-синий) и одного канала ахроматического цвета (белый-черный) [8]. Поэтому теорию Геринга называют еще теорией оппонентных цветовых пар (рис. 2).

Рис. 3. Двенадцатичастный цветовой круг

модель компьютерный цветовой круг

Гёте выделил три основных (первичных) цвета: красный, желтый и синий и три вторичных, полученных смешиванием первичных: оранжевый, зеленый и фиолетовый. Более развернутая модель - двенадцатичастный цветовой круг (рис. 3) содержит не только основные и вторичные, но и третичные цвета.

Характеристики цвета относятся к области физики и представляют собой качественно и количественно измеряемые световые стимулы, способные вызывать в организме человека физиологические процессы и через них - различные психические, эмоциональные реакции. Основными характеристиками цвета являются: светлота, цветовой тон, насыщенность и интенсивность, чистота цвета, температура цвета [3].

В 1905 г. американский ученый Манселл предложил свою цветовую систему, названную цветовой системой Манселла, определяющую три атрибута цвета: цветовой тон (hue), цветность (chroma) и величину или яркость (value). Цветовой тон у Менселла делится на пять основных цветов: красный, желтый, зеленый, синий, и пурпурный. Кроме того, каждый цвет имеет 10 градаций. Величина яркости или темноты цвета, определяется в 11 шагов от белого до черного. Цветность, то есть мера насыщенности (или чистоты цвета) разбита на 15 степеней.

В эпоху цифровых технологий возникла необходимость числового задания цвета, для этого необходимо было определить систему координат, в которой можно было бы задать координаты любого цвета. Для построения этих систем использовались уже известные модели. В основе всех их лежит принцип троичности цветовых характеристик. Но основные цвета при разных технологиях передачи цвета разные.

Рис. 4. Цветовой охват.

На схеме представлены: красная линия - охват сканера, синяя - охват монитора, зеленая - охват принтера.

Различные устройства ввода и вывода графической информации имеют разные особенности представления цвета и разные спектры воспроизводимых цветов. Это легко понять взглянув на схему цветового охвата (рис. 4). Цветовым охватом цветовой модели называют множество цветовых тонов и оттенков, получаемых при смешении основных цветов модели. Все цветовое поле - это возможности восприятия глаза -совершенного устройства ввода графической информации. Наибольший охват у сканирующих устройств, меньший у мониторов, еще меньший у печатающих устройств, хотя легко заметить, что охваты эти не совпадают и постоянно изменяются.

Ахроматические цвета составляют две цветовых модели: штриховое изображение и полутоновое изображение. Bitmap (Битовая карта) - черно-белое (штриховое) изображение, на каждый пиксел (точку) которого отводится 1 бит, которым можно закодировать только два состояния - 0 или 1 - два цвета: черный или белый. В этой модели нет полутонов, только два цвета. Основное устройство, использующее данную цветовую модель, - это факс.

Полутоновое изображение - Grayscale (градации серого), каждая точка закодирован 8-ью битами (1 байт) и характеризуется значением яркости. Получается 256 градаций серого - серая шкала от 0 (черный) до 255 (белый). Такого числа оттенков вполне достаточно, чтобы отобразить черно-белую фотографию. Эта модель используется в черно-белых принтерах, а также служит основой для других цветовых моделей.

Индексированный цвет (Indexed Color) - это наборы цветов (от 2 до 256), из которых можно выбрать необходимый цвет. Преимуществом ограниченных цветовых палитр является то, что они занимают гораздо меньше памяти, чем полные системы RGB и CMYK. Эта модель часто используется для представления изображений в Интернете.

Существуют два основных набора хроматических цифровых цветов: аддитивные первичные цвета (красный, зеленый и синий - RGB) и субтрактивные первичные цвета (голубой, пурпурный и желтый - CMYK). Мы используем аддитивные первичные цвета при испускании цвета, когда свет проходит через объект, как и тогда, когда образ высвечивается на экране телевизора или монитора компьютера. Шкала аддитивных цветов подобна серой от 0 (черный) до 255 (максимальная интенсивность цвета). По этой модели работают телевизоры и мониторы. Субтрактивные первичные цвета мы используем для отраженного цвета, когда свет отражается от объекта, типа печатной страницы или фотографии. Пигменты, такие как печатающие чернила, работают отражением некоторых длин волн света и поглощением, или субтракцией (вычитанием) остальных. Измеряется в процентах (количестве краски) от 0% (белый) до 100% (максимальная интенсивность цвета). К субтрактивным первичным цветам добавляют черный, для достижения чистого черного цвета, а иногда еще два дополнительных цвета (оранжевый и зеленый или светло-голубой и светло-пурпурный) для расширения цветового охвата.

Теория Эвальда Геринга стала основой при создании математических моделей цветового пространства Хантером (Lбв) и Скофильдом (Lab). Скофильд впервые ввел в терминологию акроним Lab. Модель CIE L*a*b (CIE - Международная комиссия по освещению - Commission Internationale de L'Eclairage) (рис. 5). Трехмерная цветовая модель CIE L*a*b* во многом похожа на модели цветового пространства.

Трехмерная цветовая модель CIE L*a*b* во многом похожа на модели цветового пространства. Таких моделей три: HSL (Hue/Saturation/Lightness - Цветовой тон/Насыщенность/Светлота), HSB (Hue/Saturation/Brightness - Цветовой тон/Насыщенность/Яркость) и HCL (Hue/Chroma/Luminance - Цветовой тон/Цветность/Светимость) (рис. 6).

Построение цветовых моделей подчиняется одним и тем же законам, как в традиционной графике, так и в компьютерной, основные характеристики цвета используются и при построении компьютерных цветовых моделей. По теории цветовосприятия Юнга-Гельмгольца, раскладывающей белый свет на основные цвета, строится цветовая компьютерная модель RGB (красный-зеленый-синий). По законам цветовых моделей, выделяющих три основных цвета для живописного изображения на плоскости, строится модель CMYK (голубой-пурпурный-желтый-черный). На принципах цветовых теорий Геринга, Манселла и других объемных моделей строятся компьютерная цветовая модель CIE L*a*b и модели цветового пространства HSL, HSB (см. таблицу 1).

Таблица 1. Сопоставление исторических цветовых теорий и компьютерных цветовых моделей

Роль цвета в жизни человека определила интерес к изучению его аспектов различными науками. Природу цвета и света изучает физика и химия, его воздействие на организм человека и животных изучает биология, цветовосприятие и психологическое воздействие цвета на психику человека изучает психология. Цветоведение, изучая цветовые модели, характеристики и гармонии, применяет знания многих других наук. Свойства материалов, влияющие на их цвет и восприятие, физические свойства цвета и света, психологическое и физиологическое воздействие цвета на человека, культурологическое и религиозное символическое значение цвета - все это является знаниями, необходимыми для изучения и грамотного использования цвета [4,5].

Литература

1. Юнг Т. О теории света и цветов // Классики физической науки. М., 1989.

2. Тихонов В. Цвет и парадигма // Компью Принт. №6, 2002.

3. Мазепа Л.Я. Колористика - эстетика тонов // Имиджелогия. Как нравиться людям. Под ред. В.М. Шепеля. М.: Народное образование, 2002.

4. Иттен И. Искусство цвета (перевод с немецкого). М.: Д. Аронов, 2000.

5. Иттен И. Основы цвета (перевод с немецкого). М.: 2000.

Размещено на Allbest.ru