ФЭНДОМ


HueScale

Шкала оттенков — Hue

Zvetnay sistema Mansella

Рис.1. Система цвета Манселла. Она показывает: образование цветого тела вращения, состоящего из кругов: оттенков по ценности 5, насыщенностей цвета 6; нейтральные ценности от 0 до 10 и насыщенности цвета фиолетовых-синих (5PB) по ценности 5.

HSV (или HSB)(англ. Hue, Saturation, ValueТон, Насыщенность, (значение или яркость)Яркость) (англ. Hue, Saturation, Brightnessоттенок, насыщенность, яркость) — цветовая модель, в которой координатами цвета являются:
  • Hue — цветовой тон, (например, красный, зелёный или сине-голубой). Варьируется в пределах 0—360°, однако иногда приводится к диапазону 0—100 или 0—1.
  • Saturation — насыщенность. Варьируется в пределах 0—100 или 0—1. Чем больше этот параметр, тем «чище» цвет, поэтому этот параметр иногда называют чистотой цвета. А чем ближе этот параметр к нулю, тем ближе цвет к нейтральному серому.
  • Value (значение цвета) или Brightness — Яркость (цвета). Также задаётся в пределах 0—100 и 0—1.

Модель была создана Элви Реем Смитом, одним из основателей Pixar, в 1978 году. Она является нелинейным преобразованием модели RGB.

Цвет, представленный в HSV, зависит от устройства, на которое он будет выведен, так как HSV — преобразование модели RGB, которая тоже зависит от устройства. Для получения кода цвета, не зависящего от устройства, используется модель Lab.

Следует отметить, что HSV (цветовая модель) и HSL (цветовая модель) — две разные цветовые модели.

Все цветовые модели имеют чисто прикладное применение в обыденной жизни человека и при проведении работ с цветным зрением и зрением вообще необходимо учитывать явления метамерии — когда цвета воспринимаются и оцениваются разными людьми одинаково, хотя воспроизводятся с использованием различных эталонов для сравнения, коррекции, аттестации. При этом, один и то же цвет предмета при различном освещении визуально воспринимается как другой. Так, в полиграфии, фотографии, живописи и др. областях используются различные красители, краски, которыми создают изображения близкие к оригиналам, т.к. часто почти невозможно отличить оригинал от копии. Тем более при работе с вопросами цветного зрения (см. Цветное зрение), когда при воздействии на зрительную систему лучами видимого спектра света определяется работа фоторецепторов сетчатки глаза — колбочек, палочек, ганглиозных клеток ipRGC.

Трёхмерные визуализации пространства HSV Править

Цилиндр Править

HSV cylinder

Цилиндр

Простейший способ отобразить HSV в трёхмерное пространство — воспользоваться цилиндрической системой координат по типу модели Манселла (см. рис.1). Здесь координата H определяется полярным углом, S — радиус-вектором, а VZ-координатой. То есть, оттенок изменяется при движении вдоль окружности цилиндра, насыщенность — вдоль радиуса, а яркость — вдоль высоты. Несмотря на «математическую» точность, у такой модели есть существенный недостаток: на практике количество различимых глазом уровней насыщенности и оттенков уменьшается при приближении яркости (V) к нулю (то есть, на оттенках, близких к чёрному). Также на малых S и V появляются существенные ошибки округления при переводе RGB в HSV и наоборот. Поэтому чаще применяется коническая модель.

Конус Править

HSV cone

Коническое представление модели

Другой способ визуализации цветового пространства — конус. Как и в цилиндре, оттенок изменяется по окружности конуса. Насыщенность цвета возрастает с отдалением от оси конуса, а яркость — с приближением к его основанию. Иногда вместо конуса используется шестиугольная правильная пирамида.

Оба этих способа являются удобной трёхмерной иллюстрацией пространства HSV. Но из-за трёхмерности они в прикладном ПО не применяются.

Визуализация HSV в прикладном ПО Править

Модель HSV часто используется в программах компьютерной графики, так как удобна для человека. Ниже указаны способы «разворачивания» трёхмерного пространства HSV на двухмерный экран компьютера.

Цветовой круг Править

HSV-Slider

Цветовой круг в прикладном ПО

Эта визуализация состоит из цветового круга (то есть, поперечного сечения цилиндра) и движка яркости (высоты цилиндра). Эта визуализация получила широкую известность по первым версиям ПО компании Corel. На данный момент применяется чрезвычайно редко, чаще используют кольцевую модель («а-ля Macromedia»)

Цветовое кольцо Править

Triangulo HSV

Цветовое кольцо с осями H, S и V

HSV clr wheel

Поворачивающееся кольцо

Оттенок представляется в виде радужного кольца, а насыщенность и значение цвета выбираются при помощи вписанного в это кольцо треугольника. Его вертикальная ось, как правило, регулирует насыщенность, а горизонтальная позволяет изменять значение цвета. Таким образом, для выбора цвета нужно сначала указать оттенок, а потом выбрать нужный цвет из треугольника.

Изменение одного компонента Править

Hsv Saturation Chart

Три уровня яркости при увеличивающейся насыщенности

Hsv Value Chart

Три уровня насыщенности при увеличивающейся яркости

На этих двух диаграммах показываются цвета, различающиеся только одним компонентом.

Матрица соседних оттенков Править

Hueborhood

3×3×3

Различие близких цветов можно отобразить другим путём — показать рядом несколько цветов, ненамного отличающихся своими компонентами. На рисунке справа показано 27 близких оттенков оранжевого, отсортированных по яркости и располагающихся по спирали. Квадратики в центре показывают те же цвета, но отсортированные в более линейном порядке.

HSV и восприятие цвета Править

Barns grand tetons HSV separation

Изображение и его отдельные компоненты — H, S, V. На разных участках изображения можно проследить изменения компонент

Часто художники предпочитают использовать HSV вместо других моделей, таких как RGB и CMYK, потому что они считают, что устройство HSV ближе к человеческому восприятию цветов. RGB и CMYK определяют цвет как комбинацию основных цветов (красного, зелёного и синего или жёлтого, розового, голубого и чёрного соответственно), в то время как компоненты цвета в HSV отображают информацию о цвете в более привычной человеку форме: Что это за цвет? Насколько он насыщенный? Насколько он светлый или тёмный? Цветовое пространство HSL представляет цвет похожим и даже, возможно, более интуитивно понятным образом, чем HSV.

Преобразования цветовых компонентов между моделями Править

RGB → HSV Править

HSV-RGB-comparison.svg

Иллюстрация, демонстрирующая отношение между RGB и HSV

Считаем, что:

$ \begin{align}H & \in \left[ 0, 360 \right) \\S,V,R,G,B & \in \left[ 0, 1 \right]\end{align} $

Пусть $ MAX $ — максимальное значение из $ R $, $ G $ и $ B $, а $ MIN $ — минимальное из них.

$ H = \begin{cases} \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \end{cases} $ $ 0, $ если $ MAX = MIN $
$ 60 \times \frac{G - B}{MAX - MIN} + 0, $ если $ MAX = R~ $ и $ G \ge B $
$ 60 \times \frac{G - B}{MAX - MIN} + 360, $ если $ MAX = R~ $ и $ G < B $
$ 60 \times \frac{B - R}{MAX - MIN} + 120, $ если $ MAX = G $
$ 60 \times \frac{R - G}{MAX - MIN} + 240, $ если $ MAX = B $
$ S = \begin{cases} \\ \\ \end{cases} $ $ 0, $ если $ MAX = 0, $
иначе $ 1 - \frac {MIN} {MAX} $

$ V = MAX \, $

HSV → RGB Править

$ H_i = $ $ \left\lfloor { H \over 60 } \right\rfloor\mod 6 $
$ f = $ $ { H \over 60 } - \left\lfloor { H \over 60 } \right\rfloor $
$ p = $ $ V ( 1 - S ) \, $
$ q = $ $ V ( 1 - f S ) \, $
$ t = $ $ V ( 1 - ( 1 - f ) S ) \, $
если $ H_i = 0 \rightarrow $ $ R = V, $ $ G = t, $ $ B = p $
если $ H_i = 1 \rightarrow $ $ R = q, $ $ G = V, $ $ B = p $
если $ H_i = 2 \rightarrow $ $ R = p, $ $ G = V, $ $ B = t $
если $ H_i = 3 \rightarrow $ $ R = p, $ $ G = q, $ $ B = V $
если $ H_i = 4 \rightarrow $ $ R = t, $ $ G = p, $ $ B = V $
если $ H_i = 5 \rightarrow $ $ R = V, $ $ G = p, $ $ B = q $

В компьютерной графике компоненты S и V принято представлять целым числом от 0 до 255 (в окне выбора цветов в Microsoft Windows — от 0 до 240) вместо вещественного от 0 до 1. При целочисленном кодировании для каждого цвета в HSV есть соответствующий цвет в RGB. Однако обратное утверждение не является верным: некоторые цвета в RGB нельзя выразить в HSV так, чтобы значение каждого компонента было целым. Фактически, при таком кодировании доступна только $ \frac{1}{256} $ часть цветового пространства RGB.

Комплементарные цвета Править

Два цвета называются комплементарными, если при смешивании их в равной пропорции получается чистый серый цвет. Если задан один цвет ($ H $, $ S $, $ V $), то обязательно существует комплементарный ему цвет ($ H' $, $ S' $, $ V' $). Поскольку результирующий цвет должен быть серым, его насыщенность (S) должна быть равна 0. Таким образом,

$ H^\prime = $ $ \begin{cases}H - 180, & \mbox{if } H \ge 180 \\H + 180, & \mbox{if } H < 180 \end{cases} $
$ S^\prime = $ $ {VS \over V(S - 1) + 1} $
$ V^\prime = $ $ V(S - 1) + 1 $

См. также Править

Цветовые модели
HLSColorSpace
RGB (цветовая модель)  • CMYK  • XYZ (цветовая модель)  • HSV (цветовая модель)  • HSL и HSV (цветовые модели)  • RYB  • LAB  • PMS (Пантон)  • LMS  • Манселла  • NCS  • RAL  • YUV  • YCbCr  • YPbPr  • YDbDr  • YIQ