Χρωματικά μοντέλα και Χρωματικοί Χώροι





Το ορατό φως, οι ακτίνες γάμα, η υπέρυθρη ακτινοβολία κλπ είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας η οποία ταξιδεύει σε κυματοειδή μορφή. Το μήκος κύματος των κυμάτων της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας μετριέται σε nanometers (nm), 1nm ισούται με 1 δισεκατομμυριοστό του ενός μέτρο. Το μήκος κύματος του ορατού φωτός είναι από τα 400nm (βιολετί χρώμα) έως τα 7000nm (κόκκινο χρώμα)


Το χρώμα που βλέπουμε σε ένα αντικείμενο είναι το χρώμα του ορατού φωτός που αντανακλάτε από αυτό. Τα υπόλοιπα απορροφούνται από την επιφάνεια του. Όταν συμβαίνει αυτό αντιλαμβανόμαστε το μαύρο χρώμα, ενώ όταν αντανακλώνται όλα, το λευκό.



Στους υπολογιστές σήμερα κυριαρχεί το χρώμα, ο έλεγχος του είναι λοιπόν απαραίτητος.


Στην καθημερινή ζωή τα χρώματα είναι υποκειμενικά για παράδειγμα το κόκκινο κάθε άνθρωπος το αντιλαμβάνεται σε διαφορετική απόχρωση χωρίς να μπορεί να το περιγράψει με ακρίβεια.



Τα χρωματικά μοντέλα λοιπόν έχουν σκοπό να συνδέσουν τα χρώματα με μεταβλητές ή αριθμούς έτσι ώστε να περιγραφεί κάθε χρώμα με ακρίβεια. Οι χρωματικοί χώροι είναι οι βάσεις της διαχείρισης του χρώματος. Περιλαμβάνουν ομάδες διαφορετικών χρωμάτων τα οποία περιγράφονται από χρωματικά μοντέλα. Οι ομάδες αυτές μπορεί να βασίζονται σε ορισμένα βασικά χρώματα από τον συνδυασμό των οποίων σε συγκεκριμένες ποσότητες προκύπτουν τα υπόλοιπα ή να βασίζονται σε μεταβλητές τις οποίες χρησιμοποιούν χρωματικά μοντέλα. Θα εξετάσουμε τα πιο σημαντικά χρωματικά μοντέλα.


Το χρωματικό μοντέλο RGB


Στο χρωματικό μοντέλο υπάρχουν 3 βασικά χρώματα το κόκκινο (RED-R) το πράσινο (GREEN-G) και το μπλε (BLUE-B). Ο χρωματικός χώρος RGB καλύπτει ένα αρκετά μεγάλο μέρος του ορατού φάσματος. Όλα τα χρώματα του χώρου αυτού καθορίζονται από τρεις μεταβλητές με τιμές 0-255 οι οποίες συμβολίζουν την ένταση του κάθε βασικού χρώματος με πρώτη την τιμή για το κόκκινο μετά την τιμή για το πράσινο και τέλος για το μπλε. Στην εικόνα το κόκκινο έχει τιμή 255,0,0 το πράσινο 0,255,0 το μπλε 0,0,255. Το RGB είναι ένα προσθετικό μοντέλο. Πάντα δημιουργούμε χρώμα ξεκινώντας από το μαύρο (0,0,0). Όταν τα βασικά του χρώματα προστεθούν σε ίσες αναλογίες στην μέγιστη τιμή τους τότε δημιουργούν το λευκό =255,255,255.
Το μοντέλο RGB χρησιμοποιείτε σε όλες τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούν αυτά τα βασικά χρώματα για την απεικόνιση χρωμάτων όπως τα μόνιτορ των υπολογιστών οι αισθητήρες των σαρωτών (scanner) και ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών αλλά και κάθε άλλη συσκευή που στηρίζεται στην ίδια αρχή λειτουργίας.

Το χρωματικό μοντέλο CMY ή CMYK


Το χρωματικό μοντέλο CMY είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με τις εκτυπώσεις. Υπάρχουν 3 βασικά χρώματα το κυανό το ματζέντα και το κίτρινο οι συνδυασμοί των οποίων δημιουργούν όλα τα άλλα χρώματα. Όπως φαίνετε και στο σχήμα ο συνδυασμός των τριών δημιουργεί το μαύρο χρώμα. Αυτό όμως στην πράξη δεν επαληθεύεται και στην πραγματικότητα το χρώμα που προέκυπτε στις εκτυπώσεις ήταν μεταξύ σκούρου καφέ και μαύρου. Έτσι για να επιτύχουμε έντονα γεμάτα μαύρα προστέθηκε και το μαύρο χρώμα στο μοντέλο που τελικά έγινε CMYK όπου
C = Cyan, M=Magenta,Y=Yellow, K=Key (black). Οι τιμές που μπορούν να δοθούν είναι 0%-100%. Στο CMYK τα διάφορα χρώματα προκύπτουν αναμειγνύοντας τα βασικά χρώματα στο λευκό χαρτί. Το λευκό χρώμα όμως περιέχει όλο το χρωματικό φάσμα. Όταν εκτυπώνεται ένα συγκεκριμένο χρώμα στην πραγματικότητα αφαιρούνται κάποια μήκη κύματος από το λευκό για αυτό ονομάζεται αφαιρετικό μοντέλο.
Ο χρωματικός χώρος CMYK περιέχει λιγότερες αποχρώσεις από τον RGB. Οι περισσότερες αποχρώσεις CMYK είναι μέσα στον RGB με κάποιες εξαιρέσεις στις περιοχές των κυανών και κίτρινων.


Το χρωματικό μοντέλο CIE L*a*b*



Στις αρχές του 20ου αιώνα ένας διεθνής οργανισμός the Commission International de L'Eclairage (CIE), δημιούργησε ένα διεθνές πρότυπο με στόχο να μπορεί να μετρηθεί κάθε χρώμα του ορατού φάσματος με βάση την αντιληπτική ικανότητα του ανθρώπινου ματιού και όχι με πιθανά μέσα στα οποία απεικονίζεται ή εκτυπώνεται. Το 1976 έγινε αναθεώρηση του CIE. Το χρωματικό μοντέλο που προέκυψε με βάση αυτή είναι το CIE L*a*b*. Στηρίζεται στην αρχή ότι ένα χρώμα δεν μπορεί να είναι συγχρόνως πράσινο και κόκκινο ή κίτρινο και μπλε. Έχει τρεις μεταβλητές μία για την φωτεινότητα (luminance) και δύο για χρωματικές τιμές. Έτσι το L* συμβολίζει την φωτεινότητα το a* την τιμή από πράσινο έως κόκκινο και το b* από κίτρινο έως μπλε. Όπως βλέπουμε ο χρωματικός χώρος RGB περιλαμβάνεται μέσα στον CIE L*a*b*.


Το χρωματικό μοντέλο HSV


Το χρωματικό μοντέλο HSV είναι πιο ανθρώπινο με την έννοια ότι οι μεταβλητές του μοιάζουν να απαντούν σε ερωτήσεις όπως τι χρώμα είναι; Είναι έντονο; Είναι σκούρο ή ανοιχτό; Έτσι ο χρήστης αντί να υπολογίζει τιμές RGB, έχει τρεις μεταβλητές την χροιά – Hue που συμβολίζεται με Η, τον κορεσμό – Saturation που συμβολίζεται με S και την τιμή της φωτεινότητας – Value που συμβολίζεται με V. Η χροιά μπορεί να έχει τιμές 0-360ο και υποδεικνύει μια θέση σε ένα περίγραμμα που περιλαμβάνει όλες τις χροιές ξεκινώντας από το κόκκινο και φτάνει διαδοχικά μέχρι το βιολετί. Ο κορεσμός έχει τιμές 0-100% και η φωτεινότητα 0-100%.

Το χρωματικό μοντέλο Indexed Color


 Όπως φαίνεται και από το όνομα του περιέχει συγκεκριμένη παλέτα χρωμάτων που μπορεί να φτάνει μέχρι 256 διαφορετικά χρώματα.


Η χρήση του είναι πολύ συγκεκριμένη και έχει να κάνει με περιπτώσεις όπου τα αρχεία μας πρέπει να είναι περιορισμένου όγκου, όπως αρχεία για το δυαδίκτιο. Το πιο συνηθισμένο είναι να μετατρέπουμε σε Indexed Color αρχεία RGB.




Κατά την μετατροπή πρέπει το λογισμικό που χρησιμοποιούμε να μας δίνει την επιλογή να διαλέξουμε την παλέτα των χρωμάτων που θα χρησιμοποιήσουμε.

Υπάρχουν τυποποιημένες παλέτες αλλά και παλέτες που δημιουργούνται με βάση τα χρώματα που έχουν οι εκάστοτε εικόνες μας ώστε να έχουμε πιο καλό αποτέλεσμα. Φυσικά σε καμία περίπτωση δεν έχουμε πραγματικό χρώμα.

 Μια κλασσική τυποποιημένη παλέτα είναι η web-safe η οποία περιέχει 216 χρώματα επιλεγμένα έτσι ώστε να εμφανίζονται σωστά από του εξερευνητές – browsers του δυαδικτίου.