Техника смешения цветов — Время электроники
Одним из преимуществ светодиодов является их способность генерировать излучение разного цвета, что открывает новые возможности, например, для приложений по декоративному освещению. Смешение цветов является очень важной возможностью, обеспечивающей генерацию дополнительного цвета путем комбинирования базовых цветов. В статье рассматриваются методы смешения цветов, основанные на выбранной модели, и способы их практического применения. Статья представляет собой перевод [1].
Цветовое смешение и цветовое пространство стимулов
Основные цвета не являются фундаментальным свойством света, а их выбор определяется свойствами человеческого глаза или техническими параметрами систем цветовоспроизведения. Сетчатка глаза человека имеет три вида рецепторов света, ответственных за цветное зрение. Предполагается, что основные цвета полностью независимы друг от друга, а их сочетание образует тот или иной цвет. Каждый вид колбочек глаза реагирует на определенный диапазон видимого спектра.
В технике цветовоспроизведения используются разные цветовые модели смешения цветов. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. При моделировании минимизируется сложность представления и число переменных, а область представления максимально увеличивается.
Цветовое пространство можно описать тремя переменными: RGB (Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий), HSB (Hue, Saturation, Brightness — оттенок, насыщенность, яркость), HSV (Hue, Saturation, Value — тон, насыщенность, значение) или с помощью других моделей, например Lab или xyY.
Цветовые стимулы обозначаются как Q, R, G, B и A, где Q — произвольный цветовой стимул, а R, G, B и A (Amber — янтарь) соответствуют основным стимулам, выбранным для экспериментов по определению цветов.
Цветовое соответствие между заданным стимулом Q и аддитивным смешением основных стимулов R, G, B и A, представленных в соответствующих количествах, определяется векторным уравнением:
Q = RQR + GQG + BQB + .
. . . + AQA. (1)
Таким образом, в многомерном пространстве цветовой стимул Q представлен суммой элементарных стимулов R, G, B и A, а скалярные сомножители RQ, GQ, BQ и AQ, измеренные в соответствующих единицах данных основных стимулов R, G, B, А, определяют значения (весовые коэффициенты) суммарного вектора Q.
Геометрическое представление уравнения (1) в линейном многомерном пространстве показано на рисунке 1. Единичные векторы R, G, B, А представляют элементарные стимулы, задающие пространство. Они имеют общее начало координат и ориентированы в четырех разных направлениях.
Рис. 1. Многомерное цветовое пространство |
Начало координат вектора Q то же, что и у R, G, B, A. Эти четыре компонента располагаются вдоль осей R, G, B и A, а их длина определяется значениями RQ, GQ, BQ и AQ.
Направление и длина суммарного вектора Q задается уравнением (1). Алгоритм смешения цветов вычисляет эти значения, чтобы определить величину Q.
Смешение цветов
На рисунке 2 представлена диаграмма цветности CIE 1931. На ней изображены три основных цвета светодиодов — красный, зеленый и синий. При смешении в определенном соотношении двух основных цветов, например красного и синего, все промежуточные цвета отображаются точками отрезка, соединяющего эти основные цвета.
Рис. 2. Диаграмма цветности CIE |
Любой цвет, полученный в результате смешения этих трех источников основных цветов, находится внутри треугольника (см. рис. 2), определяющего всю цветовую гамму. Однако в стандарте CIE 1931 цветовое распределение не является однородным. По этой причине линейное преобразование не позволяет определить пропорцию основных цветов, участвующих в создании требуемого дополнительного цвета.
Алгоритм смешения цветов
В приложениях по смешиванию цветов используемые величины определены в виде координат цветности CIE. Программа преобразует их в соответствующие значения для каждого светодиодного канала. Эти коэффициенты представляют собой ту долю светового потока светодиода, на которую он ослабляется. Световой поток светодиода контролируется с помощью схемы регулировки величины тока. Таким образом, цвета светодиодов смешиваются в установленной пропорции, позволяя получить требуемый цвет.
Многоканальное смешение цветов
В модели трехканального цветового смешения CIE 1931 все возможные комбинации цвета отображаются значениями, находящимися в треугольной области (см. рис. 2). Эта модель цветового представления обеспечивает широкий диапазон уникальных цветов и высокое разрешение.
Четырехканальное представление цвета основано на принципе суперпозиции и на трехканальной модели цветового смешения. В этой модели цветовые точки четырех светодиодов, отображенные на диаграмме цветового пространства, образуют четыре треугольных области (см.
Рис. 3. Принцип суперпозиции в четырехканальной модели цветового смешения |
Данный метод легко распространяется на систему, состоящую более чем из четырех светодиодов. На рисунке 3 изображены следующие четыре треугольника: (R, G, B), (R, A, B), (R, G, A) и (G, A, B).
Каждый из них определяет коэффициент регулирования (диммирования) с помощью трехканальных функций цветового смешения. Два из этих четырех треугольников определяют неотрицательные коэффициенты, а два других — один или все отрицательные коэффициенты. Эти два треугольника определяют недействительные значения и потому не рассматриваются. Приложение использует массивы данных только со всеми положительными значениями коэффициентов.
В случае с Р2, по крайней мере, одно значение отрицательное.
Рис. 4. Положительные и отрицательные коэффициенты светового потока |
Для получения требуемого цвета складываются две положительные величины с учетом весовых коэффициентов. Если величина отрицательна, это значит, что требуемый цвет не находится в гамме и его нельзя получить с помощью основных цветов.
Реализация алгоритма смешения цветов
Программное обеспечение использует цветовое пространство модели CIE 1931 для получения входных данных о цвете. Каждая конкретная точка в этой модели представлена тремя значениями — (x, y, Y). Координаты х и y представляют собой тон и насыщенность, соответственно. Значения тона откладываются на одной из координатных осей цветового пространства CIE 1931. Значения насыщенности образуют вторую координатную ось. Третье значение вектора (x, y, Y) определяет световой поток, выраженный в люменах.
На рисунке 5 показана структурная схема реализации алгоритма цветового смешения на основе семейства 8-разрядных микроконтроллеров PowerPSoC компании Cypress. Он обеспечивает до четырех независимых каналов драйверов постоянного тока с гистерезисным управлением. В его состав входят периферийные аналоговые и цифровые модули, оперирующие с напряжением 7–32 В, и 1-А встроенный силовой MOSFET.
Рис. 5. Структурная схема реализации алгоритма смешения цветов с помощью микроконтроллера PowerPSoC компании Cypress |
Реализация четырехканального цветового смешения основана на трехканальной модели. На первом этапе этого алгоритма создается матрица. Затем определяется обратная матрица, которая умножается на Ymix — величину суммарного светового потока.
Этапы данного процесса иллюстрируются на рисунке 6.
Рис. 6. Схема последовательности операций в трехканальном алгоритме цветового смешения |
Значения Y, полученные в результате операции умножения, представляют собой величину светового потока каждого соответствующего светодиода, которая используется для получения необходимого цвета и светового потока.
Кроме того, устанавливается, не превышает ли какое-либо произведение Y максимального значения светового потока каждого из трех светодиодов, т.е. не слишком ли большая величина Ymix. В таком случае приложение уменьшает значения таким образом, чтобы для запрашиваемой координаты (x, y) генерировался максимально возможный световой поток.
На рисунке 7 показаны этапы расчета с помощью четырехканального алгоритма цветового смешения.
Рис. 7. Схема последовательности операций в четырехканальной модели цветового смешения. Обозначения TRI1–TRI4 соответствуют четырем триплетам (R, G, B), (R, A, B), (R, G, A) и (G, A, B |
Алгоритм трехканального представления реализуется для определения коэффициентов диммирования для каждого из треугольников. Треугольники определяются для расчета TRx. Если какой-либо один из трех расчетных коэффициентов отрицателен, решение считается недействительным. Если оно действительно, в памяти приложения сохраняются три полученных коэффициента. После расчета двух из трех наборов действительных коэффициентов необходимость в работе с другими треугольниками отпадает.
Шесть сохраненных в памяти значений коэффициентов диммирования светового потока складываются, определяя четыре величины для четырех светодиодов системы. Эта значения масштабируются в соответствии с требуемым разрешением, после чего процесс работа алгоритма прекращается.
Наконец, эти четыре значения коэффициентов используются в качестве входных данных внешних и внутренних драйверов, которые управляют яркостью светодиодов с помощью тока, в каждом канале. Если три из четырех решений недействительны, значит, необходимый цвет отсутствует в цветовой гамме.
Для исправления этой ошибки можно сохранить прежний цвет, отключить светодиод и т.д. Трехканальный и четырехканальный алгоритмы используются в системах с большим количеством светодиодов, а также в широком ряду светотехнических приложений.
Литература
1. Anshul Gulati. Understand the Science Behind Color Mixing//www.eetimes.com.
Топография и черчение » Blog Archiv » Субтрактивное смешение цветов
Рис. 91. Схема субтрактивного смешения цветов (а), принципиальная схема субтрактивного смешения цветов (б)
Смешением субтрактивного типа, или вычитательным смешением называется образование новых цветов путем последовательного поглощения различных цветовых лучей падающего света.
Именно этим объясняется получение новых цветов при смешении красок, так как каждая краска поглощает лучи определенного состава; на глаз будут действовать лишь непоглощенные цветные лучи.
Рассмотрим пример, поясняющий субтрактивное смешение (рис. 91, а).
Если через желтое стекло смотреть на обычный белый свет, он покажется нам желтым, так как в слое стекла поглотились лучи синей части спектра, а прошедшие сквозь стекло лучи красной и зеленой частей спектра, действуя на глаза суммарно, производят впечатление желтого цвета. Если на пути этих лучей поставить еще одно цветное стекло, например пурпурное, будет вычитаться еще одна часть цветных лучей (в пурпурном задержатся лучи зеленой части спектра), и мы увидим оранжево-красный цвет. Если теперь на пути этих красных лучей поставить поглощающий их фильтр голубого цвета, мы увидим через все три стекла черный цвет, так как все лучи падающего света будут последовательно поглощены.
Так же, в принципе, объясняется получение новых цветов при наложении друг на друга прозрачных красок (лессировка).
В случае с красками, которые всегда представляют собой мутные среды, общий цвет будет зависеть и от очередности наложения слоев краски (рис. 92).
Практическое применение смещения субтрактивного типа очень широко. Это различные виды изобразительного искусства, цветная фотография и цветное кино, цветная полиграфическая печать, малярное дело и т. д. Смешение красок при оформлении карт, а также при их издании происходит также по принципу субтрактивного смешения. Правда, образование новых цветов путем перекрытия цветных сеток при печатании карт объясняется обоими видами смешения цветов как аддитивным
(в местах, где краски не наложены друг на друга), так и субтрактивным. Это же происходит и при цветной растровой печати: в светлых местах изображения точки разных цветов могут не накладываться друг на друга, и в этих местах общий цвет получается по законам аддитивного смешения.
При работе с красками следует учитывать их избирательные свойства и принципиальную схему субтрактивного смешения (см.
рис. 91, б). Применяя указанную на схеме триаду красок— пурпурную, голубую и желтую можно, накладывая их друг на друга в разных пропорциях, получить множество разных цветов.
Указанная триада красок широко применяется при издании цветных репродукций с картин и фотографий (так называемая трехцветка), но приходится добавлять четвертую краску, например коричневую или серую, так как три прозрачные краски практически не дают достаточно черного цвета. Трехкрасочная печать широко применяется при издании карт. Этот способ позволяет получить экономический эффект за счет сокращения числа красок, а также и повысить качество издания карт.
Принципиально процесс трехкрасочной печати многоцветных оригиналов заключается в следующем – Многоцветный оригинал, чтобы копии с него можно было отпечатать в три краски, фотографируют последовательно с тремя разными цветными светофильтрами, получая для каждой краски свой негатив. На негативе, с которого будет изготовляться печатная форма для желтой краски, места, соответствующие желтому цвету на оригинале, должны быть прозрачными.
Такой негатив получают фотографированием через фиолетово-синий фильтр, задерживающий желтые лучи. Негатив для голубой краски получают через оранжево-красный фильтр, для пурпурной—через зеленый.
Идеально каждая краска триады должна полностью пропускать лучи двух основных зон спектра и поглощать лучи третьей зоны. Поэтому желтую краску часто называют «минус синяя», пурпурную — «минус зеленая», голубую — «минус красная». Фильтр же должен пропускать лучи одной зоны — те, которые поглощаются соответствующей краской.
Трехкрасочная репродукция оригиналов осложняется тем, что реальные фильтры и особенно реальные краски существенно отличаются по своим избирательным свойствам от идеальных, т. е. имеют иные спектральные характеристики. На рис. 93 наглядно видно, что в идеальном случае кривая фильтра дополняет кривую соответствующей краски до получения кривой, соответствующей белому цвету, т. е. цвета краски и фильтра являются взаимно дополнительными.
Кривые же реальных красок и фильтров в той или иной степени захватывают соседние зоны, они, кроме того, показывают, что и внутри каждой зоны интенсивность отражения (пропускания) по спектру разная. Вследствие этого подобрать комплект красок и фильтров для трехкрасочной репродукции таким образом, чтобы цветопередача получилась совершенно правильной, практически невозможно. Поэтому в процессе репродукции для исправления цветопередачи применяется цветоделительная ретушь негативов или так называемый метод маскирования. В настоящее время широкое распространение получают электронные методы цветоделения— цветокорректирования.
Рис. 92. Схемы, поясняющие влияние очередности изложения красочных слоев (для лессировочных красок)
Рис. 93. Кривые спектральной характеристики: а — идеальных фильтров и красок для трехкрасочной репродукции; б — реальных фильтров и красок
Таблица смешивания цветов— Etsy.de
Etsy больше не поддерживает старые версии вашего веб-браузера, чтобы обеспечить безопасность пользовательских данных.
Пожалуйста, обновите до последней версии.
Воспользуйтесь всеми преимуществами нашего сайта, включив JavaScript.
Найдите что-нибудь памятное, присоединяйтесь к сообществу, делающему добро.
( 120 релевантных результатов, с рекламой Продавцы, желающие расширить свой бизнес и привлечь больше заинтересованных покупателей, могут использовать рекламную платформу Etsy для продвижения своих товаров. Вы увидите результаты объявлений, основанные на таких факторах, как релевантность и сумма, которую продавцы платят за клик. Узнать больше. )
Таблица смешивания цветов: Удивительные сочетания
Привет и добро пожаловать в радостный мир кружащихся цветов вместе! Меня зовут Лилли, и сегодня я буду вашим учителем.
Мы начнем с основных комбинаций основных цветов, а затем усложнимся, добавив вторичные цвета и промежуточные или третичные цвета вместе в красивую диаграмму смешивания цветов, чтобы ответить на такие сложные вопросы, как: «Что дает красный и зеленый?» Приготовьтесь к некоторым сюрпризам.
Неправильные представления о цвете
Несмотря на то, что я несколько десятилетий работал художником и учителем, только недавно я понял, как много мне еще предстоит узнать о смешивании цветов. Большинство из нас учили основам еще в начальной школе, рисуя пальцами: основными цветами являются красный, желтый и синий , и они образуют все остальные цвета, и их нельзя получить путем смешивания любых других цветов, верно?
Вот основных цветовых сочетания правил, которые мы выучили вместе с этим: Красный и желтый дают оранжевый. Красный и синий дают фиолетовый. Синий и желтый дают зеленый. Все три основных цвета (или цвета) вместе дают либо черный, либо коричневый цвет, в зависимости от соотношения.
Полегче, а? Не так быстро.
Голубой, пурпурный и желтый?!
Да, для старомодного смешивания красок основными цветами являются красный, желтый и синий. Однако, если мы действительно углубимся в науку печати и рисования (модель CYMK), основными цветами будут голубой (ярко-синий), пурпурный (розовато-красный) и желтый, которые образуют субтрактивную модель смешения цветов. в котором пигменты поглощают свет, и все три вместе дают черный цвет. Часть того, почему зеленый цвет на моей иллюстрации выше выглядит таким грязным, заключается в том, что синий, который я использовал, был недостаточно голубым — он слишком темный.
Таблица смешивания основных цветов.Комбинации субтрактивных и аддитивных цветов
Готовы к еще более безумным вещам? В мире света и экранов основными цветами являются красный, синий и ЗЕЛЕНЫЙ (модель RGB ), а все три цвета вместе составляют БЕЛЫЙ! Что?! Да, верно — в царстве света используется аддитивная модель сочетания цветов, которая отражает, а не поглощает свет, поскольку производит эффект, противоположный субтрактивной модели: таким образом получается белый цвет вместо черного.
О боже.
Не беспокойтесь…
Теперь, когда у нас есть эта научная основа, позвольте мне вернуть вас к удобству старомодного смешивания цветов в модели RYB, потому что эта таблица смешивания цветов содержит все основных сочетания красок. . Как вы видите на моей прекрасной иллюстрации выше, красный и оранжевый дают красновато-оранжевый, а красный и фиолетовый — пурпурный.
Синий и зеленый дают бирюзовый, а синий и фиолетовый — глубокий голубовато-фиолетовый или фиолетовый. Зеленый и желтый дают шартрез, а желтый и оранжевый — янтарный. Все это яркие и приятные промежуточные цвета, образованные аналогичными цветами рядом друг с другом на цветовом круге.
Конкретные оттенки зависят от пропорций и оттенков, которые вы выбираете в качестве ингредиентов. А как насчет более сложных цветовых комбинаций , таких как «Что дает оранжевый и синий?» Давайте выясним это с помощью углубленных исследований.