クールな配色の虎の巻。コンピュータグラフィックスで色を表示するGIMPの原則を描画する方法

コンピュータグラフィックスの色。

色を扱う場合、次の概念が使用されます：色深度（色解像度とも呼ばれます）とカラーモデル。
画像ピクセルの色をエンコードするために、異なる数のビットを割り当てることができます。これにより、画面に同時に表示できる色の数が決まります。カラーバイナリコードが長いほど、図面で使用できる色が多くなります。色深度 1ピクセルの色をエンコードするために使用されるビット数です。 2色（白黒）画像をエンコードするには、各ピクセルの色表現ごとに1ビットを割り当てるだけで十分です。 1バイトの割り当てにより、256の異なる色合いをエンコードできます。 2バイト（16ビット）では、65536の異なる色を定義できます。このモードはハイカラーと呼ばれます。カラーエンコーディングに3バイト（24ビット）を使用すると、1650万色を同時に表示できます。このモードはトゥルーカラーと呼ばれます。色深度は、画像が保存されるファイルのサイズを決定します。

自然界の色はめったに単純ではありません。ほとんどの色合いは、原色を混合することによって形成されます。カラーシェードをその構成要素に分割する方法は、カラーモデル。カラーモデルにはさまざまな種類がありますが、コンピュータグラフィックスでは、原則として3つまでしか使用されていません。これらのモデルは、RGB、CMYK、HSBという名前で知られています。

1.RGBカラーモデル。

最も理解しやすく明白なモデルはRGBです。このモデルでは、モニターと家庭用テレビが機能します。すべての色は、次の3つの主要コンポーネントで構成されていると見なされます。赤（赤）、緑（緑）、青（青）。これらの色はプライマリと呼ばれます。

また、ある成分を別の成分に重ね合わせると、全体の色の明るさが増すと考えられています。 3つの成分の組み合わせにより、高輝度で白くなる傾向のある中間色（灰色）が得られます。これは、モニター画面で観察するものに対応しているため、このモデルは、画面に表示するための画像を作成するときに常に使用されます。画像がグラフィックエディタでコンピュータ処理される場合は、このモデルでも表示される必要があります。
構成成分の明るさを合計して新しい色相を得る方法を加法法。モニター、スライドプロジェクターなど、透過光（「スルー」）でカラー画像を表示するすべての場所で使用されます。明るさが低いほど、色合いが暗くなることは容易に推測できます。したがって、加法モデルでは、コンポーネント（0,0,0）の値がゼロである中心点は黒です（モニター画面にグローがありません）。白い色は、コンポーネントの最大値（255、255、255）に対応しています。 RGBモデルは加法であり、そのコンポーネント：赤（255.0.0）、緑（0.255.0）、および青（0.0.255）は呼び出されます原色.

2.CMYKカラーモデル。

このモデルは、スクリーンではなく、印刷された画像を準備するために使用されます。それらは、透過光ではなく反射光で見られるという点で異なります。紙に配置されるインクが多いほど、吸収する光が多くなり、反射が少なくなります。 3原色の組み合わせはほとんどすべての入射光を吸収し、側面から見ると画像はほとんど黒く見えます。 RGBモデルとは異なり、ペイントの量を増やすと、視覚的な明るさが増すのではなく、減ります。

したがって、印刷画像の作成には、加法（合計）モデルではなく、加法（合計）モデルが使用されます。サブトラクティブ（サブトラクティブ）モデル。このモデルの色成分は原色ではありませんが、白から原色を差し引いたものです。
青い=白-赤=緑+青（0.255.255）
パープル（ライラック）（マゼンタ）=白-緑=赤+青（255.0.255）
黄色=白-青=赤+緑（255.255.0）
これらの3色は呼ばれます追加原色を白に引き立たせるからです。
印刷の大きな難しさは黒色です。理論的には、3つの基本色または追加の色を組み合わせることで取得できますが、実際には結果は使用できません。したがって、4番目のコンポーネントがCMYKカラーモデルに追加されました- ブラック。このシステムは、名前の文字K（blackK）によって彼に義務付けられています。

印刷所では、カラー画像はいくつかのステップで印刷されます。シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのプリントを順番に紙に貼り付けることで、フルカラーのイラストが得られます。したがって、コンピュータで取得された完成画像は、印刷前に単色画像の4つのコンポーネントに分割されます。このプロセスは色分解と呼ばれます。最新のグラフィックエディタには、この操作を実行する手段があります。
RGBモデルとは異なり、中央のドットは白です（白い紙に染料はありません）。 4つ目は、3つの色座標（黒のペイントの強度）に追加されました。黒の軸は孤立しているように見えますが、それは理にかなっています。黒にカラーコンポーネントを追加しても、黒になります。青、シャモア、黄色の鉛筆またはフェルトペンを手に取ると、誰でもCMYKモデルの色の追加を確認できます。紙に青と黄色を混ぜると、緑、ライラック、黄色-赤などになります。 3色すべてを混合すると、不確定な暗い色が得られます。したがって、このモデルでは、黒も追加で必要でした。

3.HSBカラーモデル。

一部のグラフィックエディタでは、HSBカラーモデルを操作できます。 RGBモデルがコンピューターに最も便利であり、CMYKモデルが印刷所に適している場合、HSBモデルは人にとって最も便利です。シンプルで直感的です。 HSBモデルには、次の3つのコンポーネントもあります。色相（色相）, 彩度（彩度）と色の明るさ（明るさ）。これらの3つのコンポーネントを調整することにより、他のモデルと同じ数の任意の色を取得できます。色の色相は、スペクトルパレットの色の数を示します。色の彩度は、その強度を特徴づけます。色が高いほど、色は「きれい」になります。色の明るさは、特定の色に黒を追加するかどうかによって異なります。黒が多いほど、色の明るさは低くなります。 HSBカラーモデルは、既製の画像の処理ではなく、自分で作成することに重点を置いているグラフィックエディタでの使用に便利です。さまざまなアーティストのツール（ブラシ、ペン、フェルトペン、鉛筆）、ペイントマテリアル（水彩、ガッシュ、オイル、インク、木炭、パステル）、キャンバスマテリアル（キャンバス、段ボール、ライスペーパー、等。）。独自のアートワークを作成する場合は、HSBモデルで作業すると便利です。作業の最後に、画面または印刷イラストとして使用するかどうかに応じて、RGBモデルまたはCMYKモデルに変換できます。色の値は、円の中心から出てくるベクトルとして選択されます。中央の点は白（ニュートラル）色に対応し、周囲の点は純粋な色に対応します。ベクトルの方向によって色相が決まり、HSBモデルでは角度の角度で指定されます。ベクトルの長さによって、色の彩度が決まります。色の濃さは別の軸に設定され、そのゼロ点は黒です。

色の概念

色-物理学と生理学の両方にとって非常に難しい問題。それは心理生理学的性質と身体的性質の両方を持っています。色の知覚は、光の物理的特性、つまり電磁エネルギー、物理的物質との相互作用、および人間の視覚系によるそれらの解釈に依存します。言い換えれば、オブジェクトの色は、オブジェクト自体だけでなく、オブジェクトを照らす光源と人間の視覚システムにも依存します。さらに、光を反射するオブジェクト（ボード、紙）もあれば、光を透過させるオブジェクト（ガラス、水）もあります。青い光だけを反射する表面が赤い光で照らされると、それは黒く見えます。同様に、緑色の光源を赤色光のみを透過するガラスを通して見ると、それも黒色に見えます。

最も単純なのは アクロマティック 色、すなわち白黒のテレビ画面に表示されるようなものです。この場合、白い光源の光の80％以上を無彩色に反射するオブジェクトは白く見え、3％未満は黒く見えます。そのような色の唯一の属性は、強度または量です。黒を0、白を1と定義することで、強度をスカラー値にマッピングできます。

知覚される光に任意の不等量の波長が含まれている場合、それはと呼ばれます クロマチック .

そのような色の主観的な説明では、通常、 3つの量 、色相、彩度、明るさなど。色調赤、緑、黄色などの色を区別できます。（これが主な色の特徴です）。飽和純度を特徴づける、すなわち特定の色が白色光で弱くなる（希釈、明るくなる）度合い。ピンクと赤、エメラルドグリーンと明るい緑などを区別できます。つまり、彩度は、色がどの程度柔らかく見えるか、または鮮明に見えるかを判断するために使用されます。。輝度色相と彩度（色の強度（パワー））に依存しない要因としての強度の概念を反映しています。

通常、きれいではないことがわかります単色色が、それらの混合物。光の3成分理論は、網膜の中心部に3種類の色に敏感な錐体があるという仮定に基づいています。 1つ目は緑、2つ目は赤、3つ目は青を認識します。目の相対感度は、緑で最大、青で最小です。 3種類の錐体すべてが同じレベルのエネルギーの明るさにさらされると、光は白く見えます。白の感覚は、他の2つの色の線形結合でない限り、任意の3つの色を混合することによって取得できます。 これらの色はプライマリと呼ばれます。 .

人間の目は約35万色を区別することができます。この数は、多くの実験の結果として得られました。約128色の色調がはっきりと区別できます。彩度だけが変化すると、視覚系はそれほど多くの色を区別できなくなります。16（黄色の場合）から23（赤と紫の場合）のような色を区別できます。

したがって、次の属性を使用して色を特徴付けます。

· 色調 。発光スペクトルの主波長によって決定できます。色を区別することができます。

· 飽和またはトーンの純度。白の存在の割合で表されます。完全に純粋な色では、白い混合物はありません。例えば、純赤に一定の割合で白を加えると、淡い淡い赤色になります。

· 輝度 。それはエネルギー、光放射の強度によって決定されます。知覚される光の量を表します。

これらの3つの属性を使用すると、すべての色と色合いを説明できます。正確に3つの属性があるという事実は、色の3次元特性の現れの1つです。

ほとんどの人は色を区別することができ、コンピュータグラフィックスに関係する人は、色だけでなく、微妙な色合いの違いもはっきりと感じるはずです。これは非常に重要です。なぜなら、それは大量の情報を運ぶ色であり、形状、質量、または各体を決定する他のパラメーターのいずれよりも重要性が決して劣っていないからです。

特定の色の外観に影響を与える要因：

§ 光源;

§周囲のオブジェクトに関する情報。

§ あなたの目;

適切に選択された色は、目的の画像に注意を引くことも、画像から遠ざけることもできます。これは、人が見る色に応じて、無意識のうちに目に見える物体の第一印象を形成するさまざまな感情を持っているという事実によって説明されます。

コンピュータグラフィックスの色は、次の理由で必要です。

§オブジェクトに関する特定の情報を伝達します。たとえば、木は夏は緑、秋は黄色になります。白黒写真では、他のいくつかの追加の事実がこれを示さない限り、一年の時期を決定することはほとんど不可能です。

§オブジェクトを区別するために色も必要です。

§その助けを借りて、画像の一部を前面に出し、他の部分を背景に取り込むことができます。つまり、重要な-構成-中心に焦点を合わせることができます。

§色を使用してサイズを大きくすることなく、画像の詳細を伝えることができます。

§2次元グラフィックス、つまりモニターに表示されるグラフィックスでは、3次元がないため、ボリュームが模倣（送信）されるのは、色または色合いの助けを借りて行われます。

§色は視聴者の注意を引くために使用され、カラフルで興味深い画像を作成します。

すべてのコンピューター画像は、幾何学的な寸法と解像度（1インチあたりのドット数）に加えて、その中で使用できる色の最大数によって特徴付けられます。特定の種類の画像で使用できる色の最大数は、色深度と呼ばれます。

フルカラーに加えて、さまざまな色深度の画像のタイプがあります-白黒の線、グレースケール、インデックスカラー。一部のタイプの画像の色深度は同じですが、カラーモデルが異なります。

さまざまな長さと振幅の電磁波の流れ。複雑な光学システムである人間の目は、約350〜780nmの波長範囲でこれらの波を知覚します。光は、たとえば照明器具からの光源から直接知覚されるか、オブジェクトの表面から反射されるか、透明および半透明のオブジェクトを通過するときに屈折するかのいずれかで知覚されます。色は、目の目に見える色を決定する波長であるため、目によるさまざまな長さの電磁波の知覚の特徴です。波のエネルギー（振幅の2乗に比例）を決定する振幅は、色の明るさの原因となります。したがって、色の概念そのものが、人間の環境の「視覚」の特徴です。

米。 2.1。

イチジクに 2.1は人間の目の概略図です。網膜の表面にある光受容体は、光受容体として機能します。レンズは画像を形成する一種のレンズであり、虹彩は横隔膜の役割を果たし、目に透過する光の量を調節します。目の敏感な細胞は、異なる波長の波に対して異なる反応を示します。強度光は目に影響を与える光のエネルギーの尺度であり、輝度目によるこの効果の知覚の尺度です。目の分光感度の積分曲線を図1に示します。 2.2; それ 国際照明委員会（CIE、またはCIE-Comission International de l "Eclairage）の標準曲線.

光受容体には、桿体と錐体の2種類があります。スティックは非常に敏感で、暗い場所でも機能します。それらは波長の影響を受けないため、色を「区別」しません。それどころか、錐体は狭いスペクトル曲線と「区別する」色を持っています。桿体は1種類しかなく、錐体は3種類に分けられ、それぞれが特定の波長範囲（長波長、中波長、短波長）に敏感です。感度も異なります。

イチジクに 2.3は、3つのタイプすべてのコーン感度曲線を示しています。緑のスペクトルの色を知覚する錐体が最も感度が高く、「赤」の錐体はわずかに弱く、「青」の錐体ははるかに弱いことがわかります。

米。 2.2。

米。 2.3。

したがって、関数が特定の光源からの光放射のスペクトル分解（図2.4）、つまり波長全体にわたる強度の分布を特徴付ける場合、3種類の錐体が脳に信号を送信します（赤、緑、青）、そのパワーは積分比によって決定されます

どこ

-対応するタイプの錐体の感度関数。

米。 2.4。

知覚される光がほぼ等しい量のすべての可視波長を含む場合、それはと呼ばれます アクロマティックそして、最大の強度では白として、より低い強度では-灰色の陰影として知覚されます。 0から1の範囲の反射光の強度を考慮すると、ゼロ値は黒に対応するので便利です。光に不均等な比率の波長が含まれている場合、それは クロマチック。光を反射する物体は、狭い範囲の波長の光を反射または透過する場合、着色されていると認識されます。同様に、光源が狭い範囲の波長の波を放射する場合、光源は色付きとして認識されます。着色された表面を着色された光源で照らすと、非常にさまざまな色の効果を得ることができます。

このセクションで：

コンピュータグラフィックスの放出および反射光。

モニター画面での色合いの形成。

画像を印刷するときの色合いの形成。

コンピューターの画面やプリンターで再現できる色合いを表現するために、特別なツールが開発されました。 カラーモデル （また カラーシステム）。 それらをコンピュータグラフィックスに正常に適用するには、次のことを行う必要があります。

各カラーモデルの特徴を理解する

さまざまなカラーモデルを使用して特定の色を識別できる

さまざまなグラフィックプログラムがカラーコーディングの問題をどのように解決するかを理解する

モニターに表示される色調を印刷で正確に再現することが難しい理由を理解してください。

オブジェクトは光を放出または反射するため、オブジェクトが表示されます。

光 - 電磁放射。

色は、人間の目に放射線が及ぼす影響を特徴づけます。したがって、目の網膜に当たる光線は、色の感覚を生み出します。

放出された光 - 太陽、電球、モニター画面などの光源から出る光です。

反射光 - これは、オブジェクトの表面で「跳ね返った」光です。これは、光源ではないオブジェクトを見るときに表示されるものです。

光源から目に直接向かう放出された光は、それが作成されたすべての色を保持します。しかし、この光は物体から反射すると変化する可能性があります（図1）。

米。 1。光の放出、反射、吸収

太陽や他の光源と同様に、モニターは発光します。画像が印刷されている紙は光を反射します。色は放射の過程と反射ギャップで得られるので、それを説明するための2つの反対の方法があります。 加法混色と減法混色のシステム。

加法カラーシステム

動作中のモニターやテレビの画面を近くから見ると（拡大鏡を使用するとさらに良くなります）、赤（赤）、緑（緑）、青（青）の小さな点がたくさん見られます。色。事実、画面の表面には何千もの燐光カラードットがあり、高速で電子が衝突します。カラードットは、電子ビームにさらされると発光します。これらのドットは非常に小さいため（直径約0.3 mm）、隣接するマルチカラーのドットが結合して、他のすべての色と色合いを形成します。たとえば、次のようになります。

赤+緑=黄色、

赤+青=マゼンタ、

緑+青=シアン、

赤+緑+青=白。

コンピュータは、画面の各ポイントから放出される光の量を正確に制御できます。したがって、色付きのドットの輝きの強さを変更することで、さまざまな色合いを作成できます。

したがって、加法（追加-添付）色は、赤、緑、青の3つの原色の光線を組み合わせ（合計）することによって得られます。それぞれの強度が100％に達すると、白が得られます。 3色すべてがない場合、黒になります。コンピューターモニターで使用される加法カラーシステムは、一般にRGBと呼ばれます。

ほとんどの画像作成および編集プログラムでは、ユーザーは、赤、緑、および青のコンポーネントを使用して、（提案されたパレットに加えて）独自の色を生成することができます。原則として、グラフィックプログラムでは、256色の赤、256色の緑、256色の青から必要な色を組み合わせることができます。簡単に計算できるように、256 x 256 x 256 = 1670万色。異なるプログラムで任意の色合いを設定するためのダイアログボックスの外観は異なる場合があります。

したがって、ユーザーは組み込みのパレットから既製の色を選択するか、次の範囲の入力フィールドに赤、緑、青の色成分のR、G、Bの値を入力して独自の色相を作成できます0から255。

CorelDRAWで！ RGBカラーモデルは、ゼロ点が黒に対応する3次元座標系として追加で表されます。座標軸は原色に対応し、0〜255の範囲の3つの座標のそれぞれは、結果の色相に対する1つまたは別の原色の「寄与」を反映しています。座標系の軸に沿ってポインタ（「スライダー」）を移動すると、入力フィールドの値の変更に影響します。その逆も同様です。座標の原点とすべてのコンポーネントが最大の輝度レベルを持つポイントを結ぶ対角線上に、黒から白までの灰色の色合いがあります（灰色の色合いは、3つのコンポーネントすべての輝度レベルの等しい値で取得されます）。

紙は発光しないので、カラーモデル RGB印刷ページに画像を作成するために使用することはできません。

減法混色システム

印刷中、光は一枚の紙に反射します。したがって、グラフィックイメージの印刷には、反射光で機能するカラーシステム（減法混色のカラーシステム（減算））が使用されます。

白は虹のすべての色で構成されています。単純なプリズムに光のビームを通過させると、それはカラースペクトルに分解されます。赤、オレンジ、黄、緑、シアン、藍、紫が可視スペクトルの光を構成しています。白い紙は照らされるとすべての色を反射しますが、色紙は一部の色を吸収して残りの色を反射します。たとえば、白い光で照らされた赤い紙は、赤以外のすべての色を吸収するため、正確に赤く見えます。青で照らされた同じ赤い紙は、青を吸収するため、黒く見えます。

減法混色のシステムでは、主な色はシアン（シアン）、マゼンタ（マゼンタ）、イエロー（イエロー）です。それらのそれぞれは、印刷されたページに当たる白色光から特定の色を吸収（減算）します。黒、赤、緑、青を作成するために3つの原色を使用する方法は次のとおりです。

シアン+マゼンタ+イエロー=ブラック、

シアン+マゼンタ=青、

黄色+マゼンタ=赤、

黄色+青=緑。

原色を混ぜることによって 異なる比率白い紙に、さまざまな色合いを作成できます。

白は、3つの原色がすべて欠落している場合に得られます。シアン、マゼンタ、イエローの割合が高いと黒になります。より正確には、理論的には黒色になるはずですが、実際には、印刷インクのいくつかの機能により、3つの原色すべてが混ざり合うと、汚れた茶色の色調になります。したがって、画像を印刷するときに、より多くの黒色インクが追加されます。 (黒).

減法混色システムは省略されます CMYK（との混同を避けるため青い, 指示する黒文字が使用されています に）。

4色印刷プロセスは2つの段階に分けることができます。

1.元の図面に基づいて、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4つのコンポーネントイメージを作成します。

2.これらの各画像を同じ用紙に1枚ずつ印刷します。

カラー画像の4つのコンポーネントへの分離は、特別な色分解プログラムによって実行されます。プリンターが（黒インクを追加せずに）CMYシステムを使用した場合、RGBシステムからCMYシステムへの画像の変換は非常に簡単です：CMYシステムのカラー値は単にシステムの反転値です RGB. 「カラーサークル」図（図2）は、RGBモデルとCMYモデルの原色の関係を示しています。赤と緑の混合物は、黄色、黄色と青-緑、赤と青-紫などを与えます。

したがって、図の各三角形の色。 2は、それに隣接する三角形の色の合計として定義されます。ただし、黒インクを追加する必要があるため、変換プロセスははるかに困難になります。ポイントの色が色の混合によって決定された場合 RGB, その後、新しいシステムでは、値の混合によって決定できます CMYプラスいくつかの黒を含みます。 RGBシステムデータをシステムに変換するには CMYK色分解プログラムは、いくつかの数学演算を使用します。 RGBシステムのピクセルが純粋な赤色（100％R、0％G、0％B）の場合、システム内 CMYKマゼンタとイエローの値が等しい必要があります（0％C、100％M、100％Y、0％K）。

たとえば、次の表に、モデルを使用したいくつかの色の説明を示します。 RGBと CMYK（色の成分の変化の範囲-0から255まで）。

表1

単色領域の代わりに、色分解プログラムが個々のドットから画面を作成し、これらのドット画面を互いにわずかに回転させて、異なる色のドットが互いに重ならないように並べて配置することが重要です。

互いに近くにある異なる色の小さな点は、一緒に融合しているように見えます。これは私たちの目が結果として生じる色をどのように知覚するかです。

したがって、RGBシステムは放出された光で動作し、 CMYK-反映されます。モニターで受信した画像をプリンターで印刷する必要がある場合は、特別なプログラムが1つのカラーシステムを別のカラーシステムに変換します。しかし、システムでは RGBと CMYK花を手に入れる性質は異なります。したがって、モニターに表示される色を印刷時に正確に再現することは非常に困難です。通常、同じ色を印刷した場合よりも、画面上で色がわずかに明るく表示されます。

カラーモデルで作成できる色のセット全体は、 色の範囲. 範囲を超えるRGB範囲 CMYK. これは、画面上で作成された色が常に印刷で再現されるとは限らないことを意味します。したがって、一部のグラフィックプログラムは範囲警告サインを提供します。 RGBモデルで作成された色が範囲外の場合に表示されます。 CMYK.

プログラムがあります（たとえば、 コーレルドロー！とアドビフォー を買いに行く), RGBシステムだけでなく、カラーでも画面上に描画を作成できます CMYK. システムに任意の色を作成するには CMYK RGBモデルで作業するときと同じ方法で、各原色のパーセンテージを指定する必要があります。次に、画面を見ると、ユーザーは印刷時に図面がどのように表示されるかを確認できます。

色相-彩度-明るさシステム

カラーシステム RGBと CMYKハードウェア（コンピューターモニターと印刷インク）によって課せられる制限に基づいています。色をより直感的に説明する方法は、色をトーンとして表現することです。 (色相), 飽和 (飽和) と明るさ (輝度). このカラーシステムの略語は HSB. 調子 - 特定の色合い：赤、黄、緑、マゼンタなど。飽和ネス色の「純度」を特徴づけます。彩度を下げることで、白で「希釈」します。輝度同じことは、特定の色に追加される黒い絵の具の量によって異なります。黒が少ないほど、色の明るさが増します。コンピュータモニターに表示するには、システム HSB RGBに変換され、プリンターで印刷するために-システムに CMYK. 0〜255の範囲のH、S、およびB入力フィールドに色相、彩度、明るさの値を入力することで、任意の色を作成できます。