Назовите способы получения цветных изображений

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЦВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Системы ЦТ по принципу передачи и воспроизведения цветов разделяются на 2 класса:последовательные (поочередные) и одновременные.

Последовательные системы. Принцип действия такой системы, представленной на рис.5.3, заключается в последовательной передаче цветных полей, строк или элементов.

Рис. 5.3. Схема последовательной система ЦТВ

Зрительно она отличается от черно-белой наличием дисков с цветными фильтрами на передающем и приемном концах. С помощью вращающегося диска с тремя цветными светофильтрами изображение превращается в последовательное чередование отдельно красного, синего и зеленого, а на приемном конце опять проходит через такой же диск. При синфазном вращении дисков зритель видит три цветных изображения и благодаря инерционности восприятия возникает впечатление изображения в натуральных цветах. Для незаметности мельканий необходимо, чтобы смена всех трех цветных изображений прошла за время смены кадра, т.е. требуется в 3 раза повысить частоты развертки и ширину спектра сигнала. Недостатки: — несовместимость с вещательной системой черно-белого ТВ из-за разности параметров развертки и ширины спектра сигнала;

— при быстром перемещении объектов на изображении появляется цветная «бахрома», т.к. следующие друг за другом изображения в трех основных цветах оказываются не совмещенными;

— применение дисков со светофильтрами ограничивает размеры экрана кинескопа.

Основным достоинством последовательного способаявляется простота передающего и приемного оконечных устройств, в связи с чем, он нашел применение в замкнутых прикладных ТВ системах.

Одновременная система. В общем случае может быть создана путем механического соединения трех стандартных черно-белых ТВ систем как показано нарис. 5.4.

Рис. 5.4. Схема одновременной системы ЦТВ

Разложение светового потока на 3 составляющих обычно производится специальной цветоделительной системой, содержащей светофильтры на дихроичных зеркалах, отражающих одну часть спектра и практически без потерь пропуская остальную часть. Так дихроичное зеркало 1 отражает синюю часть светового потока на «синюю» трубку и пропускает остальную часть излучения. Зеркало 2 отражает красную составляющую и пропускает зеленуюна «зеленую» трубку. Далее полученные от 3 трубок видеосигналы по 3 каналам связи (КС) передаются на приемное устройство, где 3 цветоделенных изображения при помощи аналогичных дихроичных зеркал совмещаются в одно.

Данный способ передачи и воспроизведения основных цветов требует точного оптического и электрического совмещения трех растров передающих и приемных трубок, так как нарушение совмещения может привести к потере четкости и появлению цветовых окантовок.

ЦВЕТОПЕРЕДАЧА В ТВ

При выборе параметров отдельных звеньев ЦТ системы важно установить, к какому идеалу верности цветовоспроизведения следует стремиться. Существует три критерия верности:

1. физический – когда одинаковы спектральные составы и мощности излучений;

2. физиологический – когда зрительные ощущения от оригинала и репродукции идентичны;

3. психологический – когда изображение оценивается как высококачественное.

В ТВ стремиться к физической точности нет смысла, т.к. одинаковые ощущения цвета могут быть получены при воздействии излучения разного состава, физиологическую точность мы не получим, т.к. из-за выбора треугольника основных цветов мы не можем воспроизвести часть реальных цветов, и диапазон воспроизводимых яркостей не может быть столь велик, как яркости реально существующих объектов. Поэтому при разработке вещательных систем ЦТ имеют в виду, что ТВ изображение имеет меньшие размеры деталей, чем объекты, заключено в ограничивающую рамку, яркость фона обычно мала. При этих условиях надо учитывать адаптацию глаза и относительность наших зрительных ощущений, что позволяет не воспроизводить абсолютное значение яркостей, а сохранить лишь соотношения между яркостями отдельных элементов и их цветности. Необходимо отметить, что требование точного воспроизведения цветности выполнимо лишь для цветов, лежащих внутри треугольника основных цветов. Колориметрические требования справедливы для однородно окрашенных полей, воспринимаемых углом зрения 2 0 . При переходе к меньшим углам зрения цветовые свойства глаза существенно меняются. Так при уменьшении размеров деталей до 10-25’ их цвета воспринимаются как смесь оранжевого и голубого. Полная потеря восприятия цвета происходит при углах зрения 6-10.Учитывая, что ТВ изображение воспринимается в пределах угла ясного зрения (12-15 0 ), детали меньшие, чем 4-6 элементов, могут воспроизводиться в черно-белом виде.

Основные цвета приемного устройства определяются спектральными характеристиками люминофоров. Характеристики люминофоров, принятых в европейской и американской системах ЦТ, несколько различны. Так американский треугольник имеет большую гамму воспроизводимых цветов, но меньшую светоотдачу зеленого люминофора примерно в 3-3,5 раза, однако, оба они не воспроизводят всех цветов. Это касается главным образом оттенков зеленых и голубых цветов, но это обстоятельство не играет большой роли, т.к. на глаз это не очень заметно.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЕЩАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ЦТВ

К вещательным системам ЦТВ предъявляются следующие требования:

1. Совместимость с системой черно-белого ТВ, под которой понимается возможность приема без помех черно-белым приемником ЦТ программ в черно-белом виде. Этот принцип обеспечивает возможность одновременного функционирования цветных и черно-белых приемников. В связи с этим при разработке принципов построения систем ЦТВ должны быть учтены параметры стандартов черно-белого ТВ. Основные параметры – это частота строчной и кадровой разверток и полоса частот, занимаемая спектром.

2. Высокое качество цветовоспроизведения, которое оценивается степенью соответствия ТВ изображения оригиналу. Это означает, что цветность каждого элемента изображения не должна отличаться от соответствующего элемента оригинала, а отношение яркостей соответствующих элементов изображения и оригинала является величиной постоянной для всех передаваемых цветностей.

3. Относительная простота цветного ТВ приемника при его надежности при его экономической доступности.

4. Перспективность ЦТВ системы с точки зрения ее дальнейшего развития, включающее повышение качества преобразования, обработки и передачи изображения, а также передачу зрителю дополнительной информации с выводом ее на ТВ экран.

5. Совместимость стандартов для обеспечения возможности обмена программами с другими странами.

Источник

Принципы создания цветного изображения.

В статье об истории возникновения цветной фотографии, говорилось, что физические принципы передачи цветов были заложены в работах Исаака Ньютона и Джеймса Максвелла и базировались они на трехкомпонентности цветового зрения человека.
Подобно тому, как любой цвет, воспринимаемый глазом человека определяется соотношением возникающих в глазу уровней нервного возбуждения всего лишь трех типов рецепторов, так и в цветной фотографии, для того , чтобы воспроизвести разнообразные цвета, оказывается достаточным использовать только три приемника лучистой энергии, различающихся по своей спектральной чувствительности.
Принципы создания цветного изображения в фотографии предусматривают на первом этапе разделение оптического изображения на три составляющие, соответствующие зонам чувствительности трех приемников световой энергии. Этот процесс называется цветоделением, или анализом цвета, а соответствующие этим зонам изображения объекта называются цветоделенными, т. е. разделенными по цвету. Следующим этапом является переходный или градационный. При этом регистрируются оптические плотности каждого из цветоделенных изображений. При этом создаются три в принципе черно-белых изображения. Заключительным этапом является синтез цвета. В этом процессе оптические плотности цветоделенных изображений управляют в трех цветовых зонах интенсивностью света, т. е. Для каждой из них строится свое монохромное (одного спектрального цвета) изображение. Затем совмещение этих трех изображений создает полноцветное воспроизведение объекта съемки.
Здесь начинаются некоторые особенности построения цветного изображения. Способов синтеза или смешивания отдельных цветов, полученных при цветоделении, существуют несколько. Самые распространенные — это аддитивный и субтрактивный.

Способы синтеза цветного изображения в фотографии.

Аддитивный метод ( по английски Add – добавлять, суммировать ) цветной фотографии.

При аддитивном методе образование цветного изображения происходит путем оптического смешения трех цветовых составляющих светового излучения, каждая из которых получена за аддитивным светофильтром, пропускающим свет только в одной трети видимого спектра, соответствующей одному из трех основных цветов: красному, зеленому и синему.
По английскому написанию этих цветов такая цветовая модель получила название: RGB.
R ( Red ) — красный;
G ( Green ) — зеленый;
B ( Blue ) — синий, голубой.
По системе RGB происходит смешение цветов в источниках, излучающих свет — в осветительных приборах, в телевизорах, мониторах.

Цветовая модель RGB.

При оптическом смешении цветов, излучаемых цветными источниками света возникают такие цвета:
зеленый + красный — желтый;
зеленый + синий — голубой;
красный + синий — пурпурный.
Смешение всех цветов в этой модели дает белый свет, а отсутствие всех трех цветов — черный.
При аддитивном методе цветной фотографии совмещение цветоделенных изображений происходит на общем экране, куда каждое из них проецируется отдельно.
Но существуют методы, когда цветоделенные изображения располагаются в одной плоскости. Такими являются растровые и линзорастровые процессы. Растровый слой состоит из красных, зеленых и синих элементов размером от 0,01 до 0,1 мм, действующих как элементарные светофильтры. В контакте с растром находится светочувствительный слой. Светофильтры растра избирательно пропускают экспонирующий свет в каждой точке изображения, построенного объективом на поверхности растрового слоя. Световой поток , достигающий светочувствительной фотографической эмульсии, зависит от цвета оптического изображения в каждой точке.
Так, например, если какая-либо малая деталь оптического изображения является синей, то эмульсия будет засвечена только под синим светофильтром растра.
Растровый фотографический материал после экспонирования проявляется в черно-белом проявителе по способу обращения. В результате в фотографическом слое образуется позитивное изображение.
Если далее рассматривать растровую пластинку в проходящем белос свете, то позитивное серебряное изображение будет экранировать цветовые элементы растра избирательно. В участках изображения, соответствующих красному, синему и зеленому цветам объекта, мы увидим соответственно красный, синий и зеленый цвета, т. к. для каждого из участков остальные элементы растра экранируются позитивным изображением объекта.
В этом случае цветосмешение происходит потому, что размеры отдельных светофильтров растра меньше величины, разрешаемой глазом и сливаются воедино.
Однако, не все цвета можно получить по аддитивной модели.
В статье о создании цветной фотографии говорилось о том казусе, который произошел с физиком Форбсом, в лаборатории которого работал Джеймс Максвелл (который считается автором первого в истории цветного фотоснимка). Форбс использовал цветовой круг, вращая его с большой скоростью для изучения процессов смешения цветов. Он пытался на основе синего и желтого цветов получить зеленый цвет, но получил розовый! Выяснилось, что цвета красящих пигментов глаз человека воспринимает по другому, чем цвет светящихся объектов. Дело в том, что мы видим не только падающий свет, но и отраженный от поверхностей объектов.

Субтрактивный (от англ. subtract – вычитать ) метод цветной фотографии.

В этом методе используются цвета дополнительные к основным при RGB-модели.
Для получения цвета с помощью красителей на бумажной или иной поверхности используют тройку основных цветов, которая носит название CMYK по английскому написанию основных цветов:
C (Cyan) — голубой;
M (Magenta ) — пурпурный;
Y ( Yellow ) — желтый.
В принципе этих цветов должно хватить для образования любого цвета, но оказывается, что при смешении всех трех основных цветов черный цвет по практическим причинам не получается, а получается грязно-серый коричневатого оттенка. Это объясняется неидеальностью цветов красящих пигментов. Поэтому в данную систему включают еще и черный цвет, который получается специальным пигментом, например, сажей. И этот цвет называют ключевым:
K ( Key, Black ) — черный.

Цветовая модель CMYK.

Смешение основных цветов дает следующие цвета:
пурпурный + голубой — синий, ( с оттенком фиолетового, что зависит от пропорции смешиваемых цветов );
пурпурный + желтый — красный, ( может быть преобразован в оранжевый или розовый путем изменения соотношения входящих составляющих);
желтый + голубой — зеленый, ( может быть преобразован как в салатовый, так и в изумрудный при использовании тех же первичных цветов ).
В этой системе смешение всех цветов дает черный цвет, а их полное отсутствие — белый (цвет бумаги).
Субтрактивная цветовая модель ( от англ. substract- вычитать) заключается в том, что при отражении световых лучей от цветового красителя (пигмента ) из белого света вычитаются цветовые составляющие, которые поглощаются, а не отражаются. При этом образующие цвета имеют длину волны отраженного света, а не поглощенного. При освещении каждый из трех основных цветов поглощает дополняющий его цвет: голубой поглощает красный, пурпурный — зеленый, желтый — синий. Например, если увеличить количество желтой краски, то интенсивность синего цвета в изображении уменьшится. В результате поглощения голубого и пурпурного цветов образуется желтый. Таким образом, можно сказать, что желтый цвет является результатом вычитания из отраженного света голубого и пурпурного. При поглощении красного и отражении синего и зеленого цветов мы видим объект как голубой. Если поглощается зеленый цвет и отражается синий и красный создается пурпурный цвет.

Субтрактивная цветовая модель, применяемая для получения цветных изображений на белой поверхности. Эта модель используется в большинстве устройств вывода, таких как лазерные и струйные принтеры, когда для получения твердых копий краски наносятся на белую бумагу. Также эта модель используется в цветных многослойных фотопленках.

Кроме цветовых моделей RGB и CMYK существуют и другие. Дело в том, что эти модели аппаратно-зависимые, т. е. Они зависят от свойств и настроек использующих их устройств: дисплеев, принтеров и т. д.

Цветовые модели LAB и HSB.

Имеют распространение и другие цветовые модели, среди которых наиболее распространены модели LAB ((L – по-английски luminance, light – светлота, a – величина красной/зеленой составляющей, b – величина желтой/синей составляющей), и HSB (Hue — цветовой тон, Saturation – насыщенность, Brightntss – яркость) которые являются аппаратно-независимыми и могут правильно воспроизводиться всеми устройствами: фотоаппаратами, принтерами, сканерами, мониторами. Эти модели в отличие от RGB и CMYK являются перцепционными, т. е. базирующимися на восприятии цвета человеческим глазом.

Цветовая модель HSB.

Цветовая модель LAB.

Строго говоря разные цветовые модели неодинаково передают одни и те же цвета. Это можно видеть на рис.:

Сравнение светового охвата RGB и CMYK моделей.

Все многообразие цветов, создаваемых той или иной цветовой моделью носит название цветового охвата. Самый широкий цветовой охват включает в себя все воспринимаемые глазом цвета называется натуральным. В сравнении с ним охват цветовой модели RGB несколько меньше, а модели CMYK еще меньше.

Сравнение цветового охвата разных моделей и устройств.

Источник