3 Färg - Institutionen för data

Institutionen för Data- och Systemvetenskap
Aware Mustafa Taher, 2010
3 Färg
3.1 Ögats uppfattning
Våra ögon uppfattar färg genom att tolka olika våglängder av ljus. Vanligtvis uppfattar ett mänskligt öga
våglängder mellan 400nm till 700nm (detta refreras till som synligt ljus) och vi uppfattar dessa våglängder
genom två olika typer av synreceptorer:
Stavar: är ljuskänsliga pigment som möjligör uppfattning av svagt ljus (mörkerseende). Stavar har dock dålig
synskärpa (är dåliga på att uppfatta detaljrikedom) och de kan inte urskilja mellan olika färger. Detta medför
att vi har svårt att uppfatta färger i mörker.
Tappar: finns i tre olika typer av synceller som ger oss vårt färgseende. Färger uppfattas genom att de tre
typerna reagerar på olika våglängder av ljus, huvudsakligen: lång (560 - 580 nm), mellan (530 - 540 nm) och
kort (420 - 440nm). Dessa vågländer kan även refereras till som färgerna Röd (lång), Grön (mellan) och Blå
(kort) och de kallas primärfärger.
Nedan kan ni se en tabell på hur våra ögon uppfattar olika våglängder av ljus.
Färg
Röd
Orange
Gul
Grön
Blå
Violet
Våglängd (ljus)
~ 700 - 635 nm
~ 635 - 590 nm
~ 590 - 560 nm
~ 560 - 490 nm
~ 490 - 450 nm
~ 450 - 400 nm
Triva: Det uppskattas att ett mänskligt öga kan uppfatta runt tio miljoner olika färgnyanser vilket våra digitala system och enheter har anpassats efter.
Vid fel hos någon av tapptyperna bildas olika typer av färgblindhet.
De olika våglängderna av ljus som uppfattas av våra tappar (kort, mellan och lång) skrivs i engelskan
ut som S M L (Short, Medium and Long).
11
Institutionen för Data- och Systemvetenskap
Aware Mustafa Taher, 2010
3.2 Additiv färgblandning (RGB)
Enligt den trikromatiska färgteorin tolkas färger genom att våra olika tappar stimuleras till olika grader. Stimulans av samtliga tre typer (röd, grön och blå) uppfattas som vitt medan ingen stimulans uppfattas som svart.
När tapparna stimuleras olika uppfattar vi olika nyanser av färger. Detta fenomen nyttjas vid användning av
den additiva färgblandningsmodellen RGB (Red, Green, Blue) som är särskilt anpassad efter våran syn. I enlighet med den trikromatiska färgteorin utgår RGB-modellen från tre olika färgkanaler (en per primärfärg).
Dvs. att vid ingen styrka i någon av färgkanalerna får man svart medan full styrka på samtliga kanaler producerar vitt. Se bilden nedan för grafisk reprensentation av RGBmodellen.
Röd
(Full styrka)
Full styrka i samtliga färgkanaler: Vitt
Ingen styrka i någon färgkanal: Svart
Blå
(Full styrka)
Grön
(Full styrka)
RGB används främst vid hantering av digitala bilder eller vid projicerad bild via elektroniska enheter som
t ex. datorskärmar, tvn etc. Hur en bild uppfattas styrs bla. vid uppvisningstillfället. Information i bildfilen,
uppvisningsprogrammet och bildskärmen är faktorer som styr hur vi uppfattar en bild (exkludera subjektiva
värderingar).
Det finns flera olika standarder på RGB bla. “adobe RGB” eller den vanligare och bredare standarden “sRGB“
som står för “standard Red Green Blue”. Färgstandarden sRGB är anpassad efter normal kontors- och hemanvändning.
12
Institutionen för Data- och Systemvetenskap
Aware Mustafa Taher, 2010
3.3 Sub-pixlar
Inom datorgrafik är pixlar ofta ansedda som den
minsta relevanta beståndsdelen för att rita ut grafik
mot t ex. en bildskärm. Det finns dock en bakomliggande teknik för att producera färger på pixlar. Varje
pixel som projiceras mot t ex. en bildskärm är i sin
tur uppdelad i tre stycken s.k. sub-pixlar i färgerna
röd, grön och blå, detta i enlighet med den trikromatiska färgteorin. Då dessa sub-pixlar sitter tätt ihop,
uppfattar våra ögon kombinationen av dessa tre
sub-pixlar till en pixel med en färgnyans i enlighet
med den additiva färgmodell RGB.
Triva: Det finns olika tekniker för att producera sub-pixlar. Olika bildvisningsenheter kan således ha olika mönster på sina sub-pixlar.
3.4 Subtraktiv färgblandning (CMYK)
Subtraktiv färgblandning används främst vid hantering av utskrifter. Då färgen i en utskrift består av små
punkter av färgpigment avger inte utskriften något ljus i sig, utan ljus från en annan källa måste först träffa
utskriften innan ljuset kan studsa (reflektera) rätt färg till våra ögon. Detta till skillnad från t ex. en bildskärm
där varje pixel avger ljus som direkt kan uppfattas av våra ögon. I motsatts till RGB utgår CMYKs färgmodell
utifrån vitt som grund och genom att applicera färg närmare man sig mörkare toner.
CMYK står för: Cyan, Magenta, Yellow (Gul) och Key-Color (Nyckelfärg = Svart).
Som en subtraktiv färgmodell utgår CMYKs primära färger från RGBs sekundära färger, se nedan:
CMYK-Cyan är en blandning av RGB-blå och RGB-grön.
CMYK-Magenta är en blandning av RGB-blå och RGB-röd.
CMYK-Yellow är en blandning av RGB-Grön och RGB-röd.
Det finns kvalitétsskillnader mellan RGB och CMYK. RGB-standarden har bla. ett mycket högre färgspektrum
(se färgdjup) än CMYK-standarden. Se modellen på följande sida och jämför RGB färgerna i CMYK-modellen
mot RGB färgerna i RGB-modellen.
13
Institutionen för Data- och Systemvetenskap
Aware Mustafa Taher, 2010
Nedan kan ni se en grafisk reprensentation av CMYK-modellen.
Blå
(CMYK)
Cyan
(100%)
Key Color
(100%)
Magenta
(100%)
Grön
(CMYK)
Yellow
(100%)
Röd
(CMYK)
Triva: CMYKs färgvärden anges i procent till skillnad från RGB som ofta anges i värden som korrelerar med
bitvärden.
3.5 Färgdjup
I tidigare kapitel (1.1) nämner vi hur en byte (8bits) kan innehålla 256 olika värden. Inom digitala färgsammanhang kan en sådan värdestyp hanteras som antal färgnyanser i t ex. en bildfil. Denna värdestyp, dvs. antal
färger (blandning av färgnyanser) har benämningen färgdjup. Färgdjup har olika enhetsutryck men ett vanligt
förkommande begrepp är antal färger utryckt i bits. Exempel: 8bits färgdjup innebär 256 tillgängliga färger
och denna notation kan även hänvisas till som en palett med 256 olika färgnyanser.
Beroende på sammanhang kan 256 färgnyanser upplevas som otillräckligt, detta är särskild tydligt när man
försöker arbeta med s.k. ”fotorealistiska” bilder. Detta har att göra med att våra ögon vanligtvis kan uppfatta
upp till flera miljoner färgnyanser samtidigt. Därför har man anpassat våra system till att klara mer. En vanlig
standard är att man nyttjar: 8bits per färgkanal,enligt RGB-modellen, så att man får 24bits färgdjup. Detta
resulterar i “16 777 216” (224) möjliga färgnyanser och det är således tillräckligt för vad våra mänskliga ögon
klarar av.
14
Institutionen för Data- och Systemvetenskap
Aware Mustafa Taher, 2010
RGB
I bilden på följande kan ni se olika RGBvärden i 24bits.
R
G
B
R+G+B
CMYK
I bilden på följande kan ni se olika CMYKvärden angivet i procent.
C
M
Y
K
15