Přípravy VIKBB11 pracovní verze. Přednáška 1 barvy.

Transkript

1 Přípravy VIKBB11 pracovní verze. Přednáška 1 barvy. Světlo se šíří rychlostí 300tis. km/s. Jak se světlo vlastně chová? Albert Einstein v roce 1905 popsal dualitu částice a vlnění, která se vztahuje k tomu, že podle Einsteina lze hmotu popsat buď jako částici nebo vlnění v závislosti na uspořádání experimentu a způsobu pozorování (probádáno?). Takže někdy pro nás světlo bude mít vlastnosti částice (fotony, vystřelená kulka) i vlnění (kámen do vody) a to pro to abychom mohli vysvětlit a popsat některé jeho vlastnosti. Světlo (a teď samozřejmě mluvím o viditelném) je jen podmnožinou elektromagnetického záření. Když se podíváme na celé spektrum elektromagnetického záření, tak vidíme, že jen tenhle úzký proužek je viditelné světlo. A čím se jednotlivá záření liší? Vlnovou délkou: právě budeme využívat vlnových vlastností světla. Zmiňovanou vlnovou délku a frekvenci. Obě veličiny spolu souvisí. Když se vrátíme k tomu příkladu s kamenem tak vzdálenost mezi dvěma body se stejnými hodnotami se nazývá vlnová délka. No čím větší je vlnová délka tím menší je frekvence, jakožto počet opakování za jednotku času. Obrázek animace z Cinemy s vlněním. Takže vlnová délka nm je pro vnímání barev důležitá. Všimněte si, že v tom obrázku není nikde bílá barva. Ve skutečnosti totiž bílé světlo obsahuje všechny barvy viditelného spektra (jinak řečeno bílé světlo je složeno ze všech vlnových délek v té viditelné oblasti). Ještě malá odbočka: důkaz můžeme provést hranolem, nebo i jednoduchým pozorováním duhy (různé vlnové délky se různě lámou). Pro zajímavost: Ptáci vnímají i část spektra směrem k ultrafialovému záření. Pomáhá jim to v orientaci, vidí slunce i při zatažené obloze, protože UV proniká částečně i mraky. Had zase má možnost vidět směrem na druhou stranu do infračerveného spektra. (IR vyzařují teplokrevní živočichové kořist) Světlo (elmag.zář) prochází různými materiály (sklo na oknech) a dopadá na ostatní předměty a odráží se od nich (zrcadlo ale i obyčejný stůl a tady se používá druhá vlastnost světla jako částice). Barva mění. Čím je to způsobeno? Když světlo prochází nějakým prostředím, které pohlcuje některé části toho viditelného spektra nebo když se odráží jen část elmag. zář., dostáváme určitý odstín barvy. Předmět má barvu = tu nejméně pohlcuje a nejvíce odráží. Zelené sklíčko tak nedělá nic jiného než že do určité míry pohlcuje všechny barvy kromě zelené. Barvy můžeme skládat a rozkládat. Když složíme světlo všech různých vlnových délek ale pozor: stejné intenzity, dostaneme bílé světlo. To ale dostaneme i v případě, že složíme jen tři takzvané

2 základní barvy: červenou, modrou a zelenou ale opět stejné intenzity (RGB, primární barvy). Tento model skládání barev se nazývá RGB aditivní. Zkusíme si to v programu Gimp. Pusťte ho a klikněte na ten obrázek s dvěma překrytými barevnými čtverci. Otevře se dialog barev. Zaměříme se na RGB a podíváme se když přidáváme intenzitu jednotlivých RGB barev, jak se mění výsledná barva podle toho, jak přidáváme jednotlivé složky RGB. všechny na maximum bílá, všechny na nule černá, všechny stejné odstín šedé. Přesně na tom principu funguje monitor. Zblízka, když se zadíváte, tak uvidíte tři tečky RGB u sebe a každá svítí různou intenzitou. Když jsou všechny zhasnuté, je tam černá, když rozsvícené je tam bílá. Když například svítí jen RG a B ne, je to žlutá atd. Ještě jedna poznámka, RGB se nazývají primární barvy a další tři barvy vzniklé smícháním RG GB BR se nazývají sekundární. Když jsme probírali sčítání barev, můžeme teď zvážit obrácený postup odečítání. Představte si že máte bílý papír, ten odráží všechny vlnové délky tedy barvy. Co když ho teď počmárám fixkami VŠECH barev, jakou barvu dostanu? Černou, dojde k pohlcení všech barev a zbyde černá. Tenhle model pohlcování je přirozenější např. Když malujete obraz barvičkami nebo když něco tisknete na tiskárně. Tam je k základním barvám (kterými jsou v tomto případě CMY, viz ukázka ve slidech) přidána ještě černá abychom neplýtvali všemi třemi na tisknutí černého textu kterého se tiskne nejvíce. Když tedy budete kupovat tiskárnu, uvidíte náplně pojmenované CMY(K). RGB i CMY můžeme reprezentovat barevnou krychlí, x,y,z osy odpovídají RGB hodnotám od min do max. Pomocí primárních a sekundárních barev se dají zadefinovat i barvy terciální jako kombinace primární a sekundární barvy. Další modely: problém je když vidíte někde nějakou barvu tak asi těžko tipnete kolik R, kolik G a kolik B ta barva obsahuje. Proto existují nějaké intuitivnější modely. O každé barvě jste vpohodě schopni říct, že to je modrá a že je sytá nebo bledá. A to jsou přesně HSV, HLS modely. Jedná se jen o přeuspořádání těch barev do nějaké vhodné formy příklad: mapování RGB krychle do HSV kuželu. V případě HSV kuželu kužel má podstavu tam jsou po obvodu syté barvy, směrem ke středu ubývá sytost. Směrem ke špičce zase ubývá hodnota až k černé ve špičce. Gimp: můžeme si zkusit v gimpu, tam je HSV opět pomocí tří posuvníků nebo intuitivněji: na okraji odstín, sytost a hodnota viz obrázek.

3 Mezinárodní komise CIE už v r stanovila na základě nějaké série experimentů tři základní x,y,z složky virtuální barvy jejichž kombinací lze vytvořit libovolnou barvu spektra. Pomocí x,y,z je vyjádřen tzv. chromatický diagram. Potom x,y,z bereme jako váhy, tzn. že např. x se vezme 0.2, y 0.4 a na z zbývá 0.4, x+y+z je rovno jedné. To umožňuje vzít jen x,y a vytvořit dvojrozměrný diagram třetí hodnota je pak vždy dána. Intenzita se ignoruje, abyste nehledali černou :-). Spektrální barvy (barvy duhy) se tedy nacházejí na obvodu diagramu, zatímco nespektrální barvy (nejsou ve viditelném spektru) se nacházejí uvnitř diagramu jakožto kombinace spektrálních barev. Podmožinu těchto barev je vyznačený trojúhelník to je množina, kterou dokáže zobrazit monitor před vámi a stačí to. Říká se tomu gamut monitoru. Gamut: mapování barevného prostoru do barevného modelu (např do RGB) Možná ještě uslyšíte o modelu RYB, který byť není matematicky přesný se ještě používá hlavně mezi umělci, tím se už nebudeme zabývat.

4 Obraz dopadá na sítnici přes čočku, je obrácený, dochází k převrácení v mozku. Na sítnici jsou dva druhy receptorů tyčinky a čípky (130mil vs 7mil). Tyčinky jsou citlivé na světlo s nízkou intenzitou což je výhodné pro vidění za šera tyčinky jsou jen jednoho typu proto jsme schopni rozeznat pomocí jich jen odstíny šedi to je jasné, za šera přestáváme vidět barvy. Kdežto čípky máme tři druhy, pro základní barvy. Je tedy možné pomocí toho jak které zaznamenají různou intenzitu rekonstruovat konkrétní barvy. Rozmístění na sítnici ale není rovnoměrné. Místo s největším počtem se nazývá žlutá skvrna, kdežto místo bez receptorů (kabely vedou vrchem) se nazývá slepá skvrna (pokus). Stejně jako není rovnoměrné rozmístění čípků na sítnici, není stejný ani počet čípků pro jednotlivé barvy. Čípků zachycujících modrou část spektra je výrazně méně. Proto je lidské oko nejméně citlivé na různé odstíny modři a je naopak nejcitlivější na odstíny žluto-zelené barvy. Už jsme si říkaly, že různá zvířata vidí různé části spektra. Totéž samozřejmě platí i pro umělé oči. CCD čipy vidí i značnou část infračerveného spektra, aby toto neovlivňovalo výsledný obraz musí se použít filtry. Pro zajímavost: Na (alespoň starých) kamerách je možné zachytit infračervené světlo z ovladačů, např. na televizi, kvůli nedostatečnému filtrování. Ty receptory se také snadno unaví pokus se žlutou vlajkou jak se tam po dlouhém zírání na urč. barvu něco objeví tzv. afterimage.

5 Další vlastnost je množství čípků pro jednotlivé barvy. Nejvíce jich je pro zelenou barvu, nejméně pro modrou, oko je tedy nejméně citlivé na modrou barvu. Ještě odbočka k vnímání světla. Jsou dvě hlavní teorie, obě jsou ale urč. způsobem nedostatečné. První uvažuje přenos tří signálů pro každou barvu a složení. Existují ale i experimenty, kde lidé s chybějícím jedním typem receptorů jsou schopni vidět bílou což by nebylo možné. Další možností je skládání podle násl. schématu Argumenty, že neexistuje nažloutlá modř. Vnímání světla má ještě jednu zvláštnost. Lidské oko nevnímá přírůstek intenzity světla lineárně. Co to znamená? Znamená to, že když je tma a posvítím vám do oka baterkou a zvýším tak intenzitu světla dopadající do oka o x, subjektivní pocit bude větší než když toto udělám za přímého slunce opět se zvýšením intenzity o x. Tady na tom grafu vidíte, že se jedná o logaritmickou křivku. Pro používání v počítači bychom chtěli lineární průběh, té linearizaci se říká gama korekce. Problém se zaostřováním a lomem světla na čočce. Musíme proto volit vhodné kombinace barev aby oko nemuselo pořád přeostřovat.

6 Barvy achromatické= odstíny šedi,černá a bílá/ chromatické= ostatní. Nejdůležitější věc vůbec je vliv okolí. Barvy jsou ovlivňovány i okolními barvami. Barva dostává nádech okolí. Podobně Machovy proužky. Kontrast se jeví větší než je. No a od tolika teorie se dostáváme k tomu, jak vlastně připravovat vhodné barvy. Vhodnou pomůckou je takzvaný kruhový diagram, možná se s ním ještě setkáme v nějakých programech. Začneme s prázdným kruhem. Podél jeho obvodu proložíme H=hue=odstín složkou v HSL modelu. Tak dostaneme na obvod kruhu všechny odstíny s maximální sytostí. Směrem ke středu pak budeme měnit druhou složku v HSL S sytost. Hodnotu V ignorujeme, tohle je jen podstava kuželu v úplném HSV. Na obvodu mají tedy barvy největší sytost která směrem ke středu klesá. Odstín vždy na přímce spojující střed a urč. bod na kružnici je stejný, ale mění se sytost s tím, že u středu je sytost nejnižší. Využít se dá například toho, že když dvě barvy a,b spojíme přímkou a vezmeme střed, získáme barvu, která vznikne smícháním a,b, jen ale s menší sytostí. Takže je vidět, že smícháním červené se zelenou vznikne žlutá ale menší sytost.

7 Teď k pravidlům estetiky barev jak spolu jednotivé barvy ladí. První typ barevné harmonie se nazývá komplementárnost. Komplementární barvy nemají společnou žádnou složku, takže například modrá a červená, zelená a červená, cyan a červená. Posunutá komplementárnost. Částečný překryv zde je, nicméně pořád jsou barvy hodně odlišné. Zrovna v tomto případě červená+zelená pozor na barevné vady. Triáda poskytuje opět o něco menší kontrast ale přesto velmi výrazný. Hodně se také používá. Analogické barvy působí spolu pěkně, neupoutávají pozornost, elegantní design. Tady už na rozdíl od předchozích neplatí, že střed (těžiště) těch barev spadá do středu = bílá barva. Monochromatické barvy liší se jen sytostí, od urč. bodu v kruh. diagramu směrem ke středu, obdobně jako předchozí příklad Ukázky v Color scheme designeru, HEX notace barev.