Barva na mapách Tvorba tematických map podzim 2010 Voženílek (1999), Čerba (2006), Friedmannová (2000), Kaňok (1999), Pratt (2001) Barva Patří mezi optické vlastnosti kartografického znaku důležitý prostředník mezi mapou a uživatelem funkce: nositel informace; přehlednost, estetika, rozlišitelnost kvantita i kvalita pro používání barev na mapách neexistují téměř žádné obecné platné standardy, ale pouze doporučení z hlediska uživatele neexistuje jen jedna správná cesta, subjektivita Opakování barevné modely 1. založené na fyziologii lidského oka (RGB, CMYK) 2. kolorimetrické, založené na fyzikálním měření spektrální odrazivosti (Chromatický diagram CIE) 3. komplementární, založené na percepčních experimentech, užívající dvojice komplementárních barev 4. psychologické a psychofyzikální (HSV) aditivní X subtraktivní pigmentové X světelné barvy (míchání paprsků X pigmentů) založené na vyzařování světla X na odrazu světla primární barvy pro RGB = sekundární barvy CMYK a naopak jednotková krychle myšlenková transformace barevného spektra a jeho změn do fyzicky existujícího tělesa Y M W podrobnosti viz. Friedmannová, 2000 Black C R Blue G barevný model RGB (Čerba 2006) barevný model CMYK (Čerba 2006) kódování barev RGB v 8 bitové kódování Red (255,0,0) Green Blue Cyan Magenta Yellow Black White www hexadecimální zápis kódu barev rgb (195, 217, 255) rgb (76%, 85%, 100%) #C3D9FF bezpečné barvy jen 00, 33, 66, 99, cc, ff 1
216 webově bezpečných barev Blue Cyan Magenta White Green Red Yellow výchozí pro modely typu HSV -hue -saturation (vzdálenost do středu) -value, lightness, intensity (podél osy B-W) barevný model HSV (Čerba 2006) Komplementární barvy smísením dvou primárních barev vzniká sekundární, jejíž doplňkem je ta primární, která v míchané barvě chybí. R + B = M komplementární k G B + G = C komplementární k R R + G = Y komplementární k B obdobně pro CMY Malířské míšení barev primárními barvami jsou: R B Y R + B = fialová komplementární k Y B + Y = zelená komplementární k R Y + R = oranžová komplementární k B komplementární barvou k modré je tedy žlutá i oranžová komplementární barvy položené vedle sebe se zvýrazňují každá barva má snahu zabarvovat své okolí komplementární barvou vedle ploch se sytou barvou nesmí být bílá plocha vhodné zabarvení pozadí mapového pole apod. 2
pokus s vlajkou Parametry barvy tón, odstín (hue) vlastnost barevného vjemu charakterizovaná vlnovou délkou, označovaná názvem barvy umístění barvy ve spektrální řadě pestré chromatické spektrální barvy nepestré achromatické bílá, černá a odstíny šedi sytost, čistota (saturation) vlastnost barevného vjemu, který určuje jeho rozdílnost od vjemu nepestré barvy, jež se mu nejvíce podobá je mírou toho, jak mnoho se určitá barva jeví odlišnou od šedé vyjadřuje rozdílnost vjemu barvy chromatické od vjemu barvy achromatické syté x bledé Jas, světlost (Intensity, Value, Lightness) udává relativní čistotu barvy definován jako vlastnost vjemu svítící plochy, která umožňuje, aby vjem barvy byl vyhodnocen stejně jako vjem achromatické barvy v rozsahu od velmi tmavé až do velmi jasné světlé x tmavé Jak správně používat barvu na mapách? Rozšíření barevných map zlevnění barevného tisku a barevné prezentace prudké rozšíření barevných map technologická podpora tiskárny, plottery, dataprojektory, scannery, digitální fotoaparáty velké množství technologických postupů, nejistý výsledek při tisku či prezentaci (rozdílný gamut, typ tiskárny resp. dataprojektoru) 3
Volba správné barvy výběr barev pro mapu je jedna z nejdůležitějších fází při tvorbě mapy může ovlivnit přijetí či odmítnutí kartografického díla uživateli používáním nevhodných barev a kombinací lze znehodnotit kvalitní mapu správná volba barev dokáže zvýšit úroveň mapy zejm. čitelnost a srozumitelnost při rozhodování laika o kvalitě kartografického produktu se z 46% podílí vizuální stránka mapy, vnímání barev hraje významnou roli Chyby při používání barev: neúmyslné způsobené neznalostí, nejčastěji chyby v barevných škálách úmyslné někdy souvisí s propagandou, ideologií, reklamou zboží důvody chyb: snadná dostupnost SW pro tvorbu tematických map komerční grafici upřednostňují estetické hledisko před srozumitelností mapy uživatelé preferují barevné mapy na úkor srozumitelnosti a správnosti Psychologické působení barev vjem hloubky lidské oko vnímá každý barevný tón jinou intenzitou zelenou nebo modrou barvu nejlépe člověk čte z kratší vzdálenosti, zatímco purpurová je viditelná na velkou vzdálenost jsou-li modrá, oranžová a purpurová současně ve stejné vzdálenosti od pozorovatele, jeví se modrá nejvzdálenější a purpurová nejbližší barvy s kratší vlnovou délkou se zdají být hlubší než barvy s delší vlnovou délkou využití v barevných stupnicích, pro zvýraznění jevu od nehlubší: purpurová, fialová, červená, oranžová, zelenavě modrá, žlutá, modrá, zelená pocit tepla červená, oranžová, žlutá zelená, modrá, fialová stačí přimíchat bílé barvy a i žlutá může být studená Optická váha barev není u všech barev stejná závisí na tónu, jasu i sytosti výraznější barvy jsou tmavé a syté nejnižší váhu má bílá a žlutá nejvyšší váhu má fialová, červená a černá nespektrální barvy (hnědá) nelze jednoznačně zařadit použití rozdělení na teplé a studené - klimatické mapy vojenské mapy různá optická váha barev v ploše se dá vyrovnat použitím rastrů, u bodů a linií změnou rozměrů optickou váhou lze odlišit významné objekty od méně významných čím intenzivnější barevný odstín, tím na menší ploše může být použit 4
Příklady působení barev evropskoamerická kulturní oblast muži upřednostňují oranžovou před žlutou a modrou před červenou ženy naopak preferují červenou a žlutou předškolní děti mají rády syté, jasné barvy ekonomicky dobře situovaní lidé středního věku dávají přednost pastelovým tónům Lidé se vztahem k přírodě mají v oblibě stupnici žlutá-zelená-hnědá nejméně oblíbená je žlutozelená barva?? Závislost vnímání barev (nejen) na pohlaví Odlišná genetická výbava žen a mužů muži chromozom X a Y ženy dva chromozomy X V X chromozomech se nachází genetická výbava pro čípky, které umožňují rozeznávání barev, žena má více druhů čípků než muž rozeznává více barevných odstínů navíc existují 3 typy čípků α citlivé hlavně na modrou β citlivé hlavně na zelenou γ citlivé hlavně na červenou α čípky jsou méně citlivější než β a γ, modrou rozlišujeme nejhůře, zelenou nejlépe Závislost vnímání barev na kultuře a životních podmínkách životní podmínky Inuité dokáží rozeznat větší množství odstínů bílé a šedé obyvatelé pouští zase více odstínů okrové a žluté příslušníci kmene Berinno (Papua Nová Guinea) rozeznávají pět odstínů mezi modrou a zelenou Kulturní podmínky, jazyk angličtina má jedenáct slov pro základní barvy Maďaři používají dva různé výrazy pro červenou barvu Jazyk indiánského kmene Navajo má jedno slovo pro zelenou i modrou, zatímco pro černou existují dva výrazy 5
Červená Modrá Zelená Žlutá při pohledu na červenou barvu roste krevní tlak, puls i intenzita dýchání pro velké množství různorodých významů je červená velice kontroverzní barvou, která ne na všechny lidi působí pozitivně obecně: červenou lze použít pro zdůraznění některých informací naprosto nevhodné je červené pozadí uklidňující dojem ovšem nejhorší z hlediska citlivosti lidského oka, velký rozptyl opět uklidňující dojem vhodná pro kombinaci s jinými barvami, protože představuje střed mezi teplými a studenými barvami někdy evokuje neprofesionalitu její efekt (poutavost) velice silně závisí na okolních barvách a barvě pozadí Černá Vazba barev a symbolů Optické barevné klamy působí neutrálně v případě barevné stupnice černá, šedá nebo bílá reprezentují objekty s chybějícími daty některé barvy jsou přímo vázané na konkrétní symboly, přičemž vazba symbol barva má konkrétní, ustálený význam barvoslepost stejná barva znaku, který je umístěn na různě barevném podkladě, může být různě rozlišena a jinak identifikována z legendy mapy, kde je znak na bílém nebo světlém podkladě, nutnost používat i jiné parametry znaku než barvu jev kontrastu znaky provedené na světlém podkladě se jeví jako tmavší než stejné znaky na tmavém podkladě, platí jak pro achromatické, tak pro chromatické barvy Barevná aberace barvy se jeví v různých rovinách, vjem hloubky černé znaky na červeném podkladě se jeví blíže než bílé na stejném podkladě Laterální přizpůsobování jsou-li dvě barvy stejného barevného tónu, avšak znatelně rozdílné sytosti položeny blízko sebe, nastává tendence u barvy menší sytosti přibrat odlišný barevný tón červená způsobí, že světle růžová se stane modrozelenou, modrá způsobí, že světle modrá bude vypadat nažloutle apod. Zdánlivé odstíny jsou doplňkovými barvami, které by při smíchání se sousedními barvami vytvořily barvu bílou 6
Pravidlo používání barev na mapách: KVANTITU znázorňujeme zejména pomocí jasu a sytosti, tón v případě, že jde o škálu KVALITU pomocí tónu Barevná stupnice škála (jakákoliv dokonale uspořádaná posloupnost barev nebo tónů) změna sytosti jedné barvy plynulý přechod z jedné barvy do druhé, resp. další Pásová kvalitativní schémata pro případ, že ve skupině dat existují taková, které tvoří větší skupiny jevy ve skupině označujeme různými variantami jedné barvy (např. znázornění převládající dřeviny v lesích, kdy jednotlivé druhy jehličnatých stromů budou označeny různými odstíny modré, zatímco listnaté odstíny zelené pravidlo, že podobné jevy mají znázorňovat podobné barevné tóny Kvantitativní škály Jevy sekvenční (konvergentní) hodnoty se pohybují od počátečního (nulového) bodu pouze jedním směrem nezaměstnanost v okresech ČR Jevy divergentní (tzv. polární, dvoukoncová data) hodnoty rostou na obě strany teplota vzduchu, přirozený přírůstek / úbytek V kartografii se nejvíce užívají: jednotónové škály (pouze změna sytosti či jasu jedné barvy) dvoutónové škály plynulý přechod z jedné barvy do druhé (např. žlutá - zelená) škály s více úseky jednotónových stupnic každý tón znázorňuje určitý rozsah hodnot, přechody mezi tóny znamenají významný předěl, práh daného jevu Hypsometrická škála přes své hojné užívání nebyla nikdy standardizována existuje řada modifikací záleží většinou na národních zvyklostech, národním stylu mapy pro některé uživatele může být zavádějící např: bílá pro nejvyšší partie evokuje sníh, polární oblasti, které jsou často v nížinách zelená pro nížiny vyvolává představu lesů a pastvin Voženílek, 2001, Čerba 2006 7
(podle Čerby, 2005) Problémy spojené s volbou barev Xeroxový efekt při převodu mapy do černobílé podoby (kopírování, posílání faxem) mohou dva odlišné barevné tóny (často se jedná o červenou a modrou barvu) vytvořit stejný odstín šedé barvy, čímž se mapa stane téměř nečitelnou může být používán i úmyslně, jako jakási primitivní ochrana před kopírováním kartografického díla při tvorbě mapy je vhodné brát v úvahu možnost černobílé reprodukce a s tím ohledem vybírat barvy, respektive nahradit barvy šrafováním tiráž by měla obsahovat informaci o tom, zda originál mapy byl vytvořen v barevné nebo černobílé podobě Problém mají s barevným kartografickým dílem i úplně nebo částečně barvoslepí uživatelé (u barevného vidění trpí zhruba 10% populace) je vhodné pečlivě vybírat vhodné barevné odstíny, především s ohledem na vysoký kontrast Stereoskopický efekt - způsobuje zhoršenou čitelnost barevné kombinace červená-modrá Nevhodné kombinace barev: žluté písmo - bílé pozadí, purpurové písmo - černé pozadí nebo modré písmo - černé pozadí Při tvorbě textových popisek na mapu bychom měli ctít zásadu, že písmo nemá ležet na hranici dvou výrazně kontrastních podkladů Problémy spojené s PC prostředím Počet barev podporovaných OS 8 bitové = 256 barev 16 bitové = 65 000 barev 24 bitové = 16 000 000 barev 32 bitové = 4 000 000 000 barev α kanál Rozdíl v kalibraci a druhu monitoru (LCD vs. CRT) 216 tzv. webově bezpečných barev Formáty a konverze mezi nimi BMP (Microsoft Windows Bitmap) Nejjednodušší formát pro ukládání rastrové grafiky Vytvořen Microsoftem, později modifikován IBM Naprostá jednoduchost a dobrá dokumentovatelnost, bez patentové ochrany Ukládáno po jednotlivých pixelech Kolik bitů je potřeba záleží na počtu barev: 2 barvy (1 bit na pixel), 16 barev (4 bity), 256 barev (8 bitů), 65 536 (16 bitů), 16.7 miliónu barev (24 bitů) Většinou bez komprese, proto se v praxi více používají jiné formáty 8
GIF (The Graphic Interchange Format) vyvinut společností Compuserve v roce 1989 bitmapová (rastrová) grafika skládající se z převážně jednoduchých čárových objektů a ne příliš velkého počtu barev 8-mi bitová grafika (max. 256 barev kombinace hodnot 0 a 1) umožňuje průsvitnost ale jen v novější verzi GIF89a kromě toho existuje ještě interlaced GIF89a ( prokládaný zobrazí celý v horší kvalitě a postupně se zaostřuje) bezztrátová komprese nejlepší kompresní poměr je při množství jednobarevných řádků může obsahovat i několik obrázků animovaný GIF přípona.gif ; obrázek se GIF (The Graphic Interchange Format) JPEG (The Join Photographics Expert Group) 1990 standardizován ISO, od r. 1991 hojně používán určen pro fotografie a obrázky se značným množstvím barev a odstínů 24-bitová grafika (16 mil. barev) ukládá všechny informace v RGB prostoru (8-bitů každá složka) používá ztrátovou kompresi komprese rozmazává hrany nepodporuje průsvitnost ani animace přípona.jpg, nebo.jpeg JPEG (The Joint Photographics Expert Group) PNG (The Portable Network Graphics) jediný oficiální formát pro bitmapovou grafiku na Webu doporučení W3C z roku 1996 podporuje až 32 bitovou grafiku lepší podpora transparence a více typů prokládání považován proto za nástupce GIFu několik možností komprese nepodporuje animace (umí odvozenina MNG nepodporuje IE) dříve takřka žádná podpora u webových prohlížečů přípona.png PNG (The Portable Network Graphics) 9
Srovnání komprese GIF, JPEG, PNG GIF (většina platí i pro PNG) - čím méně barev, tím menší velikost obrázku - komprese je nejúčinnější při co nejvíce spojitých jednobarevných plochách JPEG - v praxi raději používejte 216 barev místo 256 - optimizéry (jako např. Adobe Photoshop, GIMP, ) - nikdy nepoužívejte vícenásobné ukládání ztráta kvality - nepoužívejte pro mapy - optimizéry (jako např. Adobe Photoshop, GIMP, ) TIFF (Tag Image File Format) Neoficiální standard pro ukládání rastrových snímků určených pro tisk Společnost Aldus 1986, snaha o jednotný formát pro skenery v 80. letech Jako jeden z mála umožňuje vícestránkové soubory (tzn. i fax, apod.) Existuje i varianta GeoTIFF (de facto TIFF + TFW) Mnoho variant není TIFF jako TIFF (32-bit CMYK vs. 24-bit RGB, atd.) Možnost využití LZW komprese (bezztrátová) Barevné rozlišení 1 24 bit Maximální velikost bitmapy: 4 294967 295 x 4 294 967 295 pixelů PDF (Portable Document Format) Ukládání dokumentů (text i obrázky) nezávisle na HW a SW Kombinace vektorové a rastrové informace Nutný prohlížeč nejznámějším je Adobe Reader 1. července 2008 deklarován jako standard ISO 32000-1:2008 Založeno na jazyce PostScript, ale automaticky využívá kompresi Existuje i 3D PDF PDF (Portable Document Format) 10