Bilgisayar renk kodlaması

Kodlama bilgisayarın renk gösterilmesi veya baskı için sözleşmelerin dizi bilgisayar aygıtı görüntüsünün renk yerine, siyah ve beyaz . Kodlama, ek trikrom renk sentezine dayanmaktadır .

Çevresel düzeyde, görüntü her zaman matristir ve her piksel için bir üçlü değerler ( kırmızı, yeşil, mavi ) tanımlarız . Dosyalar, görüntüyü bu değerlerin bir dizisi biçiminde , muhtemelen sıkıştırılmış halde veya vektör biçiminde , yani bir raster görüntünün yeniden oluşturulmasını mümkün kılan talimatlar biçiminde kaydedebilir . İkinci durumda, renk, parametrelerle ( renk tonu, doygunluk, ışık ) vektör biçiminde de kaydedilebilir .

Modüller, görüntü düzenleme programlarında, renklerin kullanıcı tarafından bu parametre setlerinden biri veya diğeriyle belirlenmesine ve değiştirilmesine izin verir.

Prensipler

Soru, rengi görüntülemek için ne kadar bilgiye ihtiyaç olduğu konusunda ortaya çıkar. En iyi durumda, birkaç düzine gri seviyeyi ayırt edebiliriz. Tek baytlık kodlama 256 seviyeye izin verir; pratiktir ve görsel olarak farklı griler elde etmenin bir farktan daha fazlasını alacağına eminiz. Yarım bayt ile yalnızca 16 gölgemiz olur ki bu yeterli değildir; 4 ile 8 arasındaki ara bit sayısı, tüm işlemleri karmaşık hale getirir.

Her bir ana renk kanalı (kırmızı, yeşil, mavi) için aynı nedenler geçerli olduğundan , bunlara birer bayt atanabilir. Her kanal için bir bayt ile 16 milyondan fazla renk kodu elde edilir.

Renkleri ayırt etme kabiliyetinin kaba bir tahmini, yaklaşık 15 ila 20.000 tanımlanabilir renk tonu verir; Renk ayrım eşiği referans alınarak en iyi inceleme koşullarında yarım milyon renge ulaşılır. Bu renkler arasında bazıları ekran ve yazıcı gamının dışındadır ; ancak bileşenlerin büyüklüğü (kırmızı, yeşil, mavi) olarak ifade edilen ayrım eşiğinin büyüklüğü renkler arasında tekdüze dağılmamıştır, böylece değerler aralığının renklerin sayısına göre bölünmesi ayırt edilebilir yeterli olmaz. Öte yandan, kod ve ekran arasında, rengi temsil eden değerler birkaç katsayı ile çarpılarak, kodun beyazının beyaz üretmesini ve grilerin nötr ve doğru dağılmasını sağlamayı mümkün kılar. Bu kontrast ve gama ayarlamaları , bilgisayarda veya çevre birimde arka planda yapılır.

Ancak, gözün görebildiğinden otuz kat daha fazla rengi kodlayarak, yeterli bilgiye sahip olduğumuzdan emin olabiliriz, böylece her kanalın 256 olası değerinden yalnızca 1 veya 2'si kadar farklılık gösteren iki kod, mükemmel bir belirsiz renk.

Piksel başına bit sayısı

Özellikle MS-DOS altında kullanılan eski VESA 10Eh, 111h, 114h, 117h ve 11Ah grafik modları , 16 bit pikselin RGB kodlamasını gerçekleştirir. 0'dan 4'e kadar olan bitler , 32 mavi değeri, 5'den 10'a kadar olanları , 64 yeşil düzeyi , parlaklığın ana unsurunu ve bu 11'den 15'e kadar olan kod 32 kırmızı değerlerini verir . Çoğu bilgisayar, grafik kartı izin verdiğinde bu ekran modunun kullanılmasına hala izin verir.

Bu bit sayısı 65.536 renkle sonuçlanır, bu da iki komşu renk arasındaki geçişin her zaman duyarsız olması için yeterli değildir, özellikle de metnin okunmasını kolaylaştırmak için zıt ekran ayarlarıyla. Ek olarak, sistem bayt olmayan değerleri ayırmalıdır. Bilgisayarların ve ekranların performansı arttıkça, üreticiler kanal başına bir bayt veya 24 bit renk kodlamasına geçtiler.

Paletler

(Eski) veya iletim kanalı (Web) hızı bilgisayarların güç dosyaların boyutunu, bir sınırlaması durumunda yazışmalar tablo o özdeş biçimde adlandırılan, ressamlar , palet mümkün 8 bit renkleri kayıt yapar , 256 R , G , B değerleriyle eşleşen bir dizinin indeksleridir . Bu işlem, sıkıştırılmamış bir görüntünün dosya boyutunu 3'e böler. Grafik yazılımı, bir görüntü için en uygun paleti hesaplayabilir ve bu görüntüye ekleyebilir. Paletin boyutu olan 768 bayt (3 kere 256) genellikle ihmal edilebilir düzeydedir. Yazılım ayrıca ara renklerin oluşturulmasını tarama yoluyla hesaplar .

Bilgisayarlar ayrıca varsayılan bir palet sundu . Bu palet standartlaştırılmadı. Bununla birlikte, " web paleti " olarak adlandırılan belirli bir paletin (İngilizce " güvenli web paleti " veya " güvenlik paleti " ) tercih edilmesini gerektiren bir tür HTML standardının varlığıyla bağlantılı belirli bir fikir birliği vardı : gerçekte, neredeyse tüm web tarayıcıları, üç RGB bileşeni 51: 0, 51, 102, 153, 204 veya 255'in 6 × 6 × 6 veya 216 renk veren 6 katından biri olabilen bu palete saygı duyuyordu . HTML dosyaları, bu paletteki renkleri İngilizce olarak geleneksel bir adla çağırabilir.

Palet, ne olursa olsun, genellikle kullanıcıya bir renk döşeme şeklinde gelir.

Renk sıkıştırma

Dosyaların boyutunu minimum kalite kaybıyla azaltmayı amaçlayan işlemler, tabii ki piksel başına 24 biti korumaz, oysa 18 bit, bir gözlemcinin en iyi şekilde ayırt edebileceği yarım milyon rengi kodlamak için yeterlidir. koşullar. Bu azalmayı sağlamak için yazılım , renkli televizyonda yapıldığı gibi ilerler . YCbCr renk alanıyla üçlü (kırmızı, yeşil, mavi) üçlü (parlaklık, mavi fark, kırmızı fark) dönüştürürler . Sekiz bit parlaklığı kodlar; Chroma için sekiz bit daha, her kanal için dört bit ile 65.536 renge ulaşıyoruz, bu da tahmin edilen tanımlanabilir renk sayısından daha fazla. Dönüşüm matrisleri ve karşılık gelen tablolar, renkler arasındaki uygunluğu ve renk farklılıklarına görsel duyarlılığı iyileştirmeye yardımcı olur.

JPEG sıkıştırması için, parlaklık değeri tamamen sıkıştırma modüllerine iletilir; krominans iki renk farkı değerlerini aglomere olur, alt örnek olduğu; kodlanmış renklerin sayısını azaltarak nicelendirilebilir.

Algısal kodlama

Raster görüntü veya vektör görüntü düzenleme yazılımında , kullanıcının renkleri seçmesi ve değiştirmesi gerekir. Bir degradedeki bir gölgeyi gösterebilir, bir imlecin konumunu değiştirebilir, sayısal bir değer ekleyebilir. Her durumda, düz bir yüzey olan ekranın iki boyutu varken rengin üç parametresi vardır.

Renkli gösterimin başlangıcından itibaren, renk algısı, ton, doygunluk ve parlaklık büyüklüklerinin düzenlediği bir renk uzayında , değerlerin küpüne (kırmızı, yeşil Mavi ). Temel olarak iki varyant vardır, TSV ve TSL . Ton, doygunluk ve açıklık veya değer değerleri ondalık sayılarla verilir, bu da bir bayt üzerindeki tam sayılardaki değerlerle (kırmızı, yeşil, mavi) tam ve tersine çevrilebilir bir dönüşüme izin verir.

Ölçeklenebilir Vektör Grafikleri (SVG) gibi vektör görüntü dosyaları, diğer grafik nesneleri gibi bu renk tanımlarını destekler. Bu , HTML sayfalarının ve yazılmış belgelerin Basamaklı Stil Sayfaları ( (tr) Basamaklı Stil Sayfaları , CSS) düzeni için de aynıdır .

Şeffaflık

Bilgisayarlar 16 bitlik baytları işlerken renkleri 24 bit üzerinde kodlamaya olan ilgi oldukça orta düzeydedir . Kullanılmayan bir bayt kaldı.

Resim düzenleme yazılımında, genellikle çizgi film celsi gibi resimlerden ve fonlardan ayrı çalışmak yararlıdır . Bunun mümkün olabilmesi için şeffaflığın her pikselde belirtilmesi gerekir. Katmanın (veya katmanın ) şeffaf mı yoksa opak mı olduğunu yalnızca bir bit ile belirtebiliriz . Bir baytta bir şeffaflık değeri atamak, tüm karıştırmaya izin verir. Bu değer genellikle α ( alfa ) olarak adlandırılır . Bir pikselin oluşturulması, katmanların değerlerinin çarpılarak ve yinelemeli olarak eklenmesiyle elde edilir . Her bileşen (kırmızı, yeşil, mavi) için, oluşturulan değer, (1 - α) artı alt katmanların oluşturma değeri ile çarpılan üst katmanın değerine eşittir, α ile çarpılır.

Bilgisayarların bilgi işlem gücündeki artış, ayrı ayrı iletilen birkaç görüntüyü birleştirmeyi mümkün kılmıştır. Bu şekilde, bir arka plan yalnızca bir kez iletilebilir ve ardından ona hareketli bir parça eklenebilir. Alfa kanalı HTML 4 ve MPEG-4 video görüntüleri yer almaktadır

Detaylar

Bir pikselin kodlanması 32 bit üzerinde yapılabilir, bunun 24 biti rengi kodlamak için kullanılır, kalan 8 bit:

ya kullanılmamış;
ya temsillerle ( OpenGL , DirectX ) ve / veya alfa kanalı adı verilen bir saydamlık bilgisini kodlamasına izin veren ( PNG gibi ) görüntü formatlarıyla .

Yazının ilk bölümünde sadece 24 bit renk kodlamasıyla ilgileneceğiz . Bu nedenle verilen açıklamalar yalnızca 32 bitlik renk temsiline değil, aynı zamanda 24 bit gösterime de karşılık gelecektir.

Bir rengin 24 biti 3 çarpı 8 bite bölünür:

8 bit birincil kırmızı tona ayrılmıştır ;
8 bit, birincil yeşil tona ayrılmıştır ;
8 bit, birincil renk mavisine ayrılmıştır .

8 bitlik bir dizi, 0 ile $V max = 255$ arasında bir tamsayının kodlanmasını mümkün kılar : aslında, 2 8 , 256'ya eşittir. Sonuç olarak, bir pikselin kırmızı bileşeninin değeri, 256 farklı seviyeye göre (değişen 0, kırmızı yok, 255, maksimum kırmızı yoğunluk). Yeşil ve mavi olmak üzere diğer 2 ana bileşen için de aynıdır.

Misal: Karşıdaki kare

, RGB özellikleri aşağıdaki gibi tek tip renkteki piksellerden oluşur:

kırmızı bileşen: 251 veya ikili kodlamada (8 bit üzerinde) 11111011 ;
yeşil bileşen: 208 veya 11010000 ;
mavi bileşen: 151, yani 10010111 .

Bu rengin 24 bitlik ikili kodlaması bu nedenle aşağıdaki gibidir:

11111011 11010000 10010111 .

Bilgisayar ekranında sunulan bir görüntüde görülebilecekleri gibi iki ana renk temsili ailesi vardır: İlkeleri henüz tanımlanmış olan RGB trikrom kodlama (veya İngilizce RGB) ve algısal Hue ışık doygunluğunu (veya içinde HSL) kodlama . İngilizce) renk algılarının sanatsal ve psikofiziksel sınıflandırmalarına dayanmaktadır.

RGB kodlaması , bilgisayar çevre birimlerinde renk üretmenin fiziksel yollarına karşılık gelir : girişte (renkli tarayıcı, dijital kamera, video kamera vb.) Ve çıktıda (renkli ekran, yazıcı, dört renkli işlem, renkli fotokopi makinesi, vb.) .

Kodlama STL insan operatör için tasarlanmıştır, bunların görme özelliği için uygundur.

HSL Açıklama Şablonları, bilgisayar renk kodlaması için uygun olan basitleştirilmiş parametrelere sahiptir ve RGB'den HSL'ye ve geri hızlı dönüşüme izin verir.

Misal:

Öyleyse şimdi algısal grubun kodlamalarından biri olan HSL kodlamasının (HSL) 3 bileşeninin, daha önce seçilen rengin ifade edilen değerlerinin ne olduğunu görelim (oldukça sık olduğu gibi ) 0 ile 240 arasında değişen bir ölçeğe göre:

Bileşen T einte: 23;
bileşen S atürasyonu: 222;
L uminosity bileşeni : 189.

Renk Seçim Araçları

Bir renk seçim aracı genellikle en az 4 bölümden oluşur:

Biri kare, diğeri küçük tarafına dikilmiş dar dikdörtgen olmak üzere 2 görsel seçim parçası,
1 görsel ekran bölümü (seçilen renkle doldurulmuş küçük dikdörtgen) ve son olarak
Hem veren 1, sadece dijital kısım HSL ve RGB bileşeni , operatör tarafından seçilen rengin.

Bir renk seçicinin nasıl çalıştığını anlamak için, mevcut tüm renkleri aşağıdaki biçimde görselleştirmek uygundur:

üzerine siyah renkli bir N noktası, beyaz renkli bir O noktası yerleştirilmiş dikey bir eksen düşünün;
bu 2 uç nokta arasında, ara noktalar, uygun ara parlaklığın gri gölgesiyle renklendirilecektir (normal doğrusal ölçek): örneğin, şekildeki G noktası orta griye (parlaklıkta ) karşılık gelir ; $L = {\ frac {L _ {{max}}} {2}} \$
O'dan geçen yatay düzlemde, daha sonra tüm saf renk tonlarını, yani maksimum parlaklık ve maksimum doygunluğu taşıyan bir daire çizilir . $(VS)\,$ $L _ {{max}} \,$ $S _ {{max}} \,$
Bilgisayar ekranlarında bulunan diğer tüm renkler, daha önce açıklanan renk tonları arasında orta düzeydedir (siyah, beyaz, gri tonlamalı ve saf renk aralığı). Bu nedenle hepsi , aşağıdaki şekilde gösterilen üç aşamadaki renklendirmeye karşılık gelen, içinden geçen NO ekseni konisinin içine yerleştirilecektir ( ek geometrik açıklamalar için bu şekle tıklayın ): $(VS)\,$

Bu nedenle bir renk seçimi, bu renk konisinin içinde (veya üzerinde) bulunan bir noktanın tanımlanmasından ibarettir .

Her durumda, bir rengin bileşenlerine göre tanımlanması Ton doygunluğu parlaklığı , operatör tarafından zorunlu olarak 2 adımda gerçekleştirilmesi gereken üçlü bir seçim gerektirir:

İlk renk seçici durumunda: operatör, seçim karesinin T ve S 2 bileşeninin seçimini temsil ettiğini, seçim dikdörtgeni ise L bileşeninin seçimini temsil ettiğini bilmelidir.İki yöntem mevcuttur: önce seçebilir karenin 2 boyutlu uzayında bir renk noktası (istenen rengin T ve S bileşenlerini tanımlar), ardından dikdörtgende seçilen rengin L bileşeninin seviyesini seçin. Operatör ayrıca ters yönde de ilerleyebilir: önce seçim dikdörtgeninde bir parlaklık L seçin, ardından seçim karesinde T ve S bileşenlerini seçin. Her iki yöntemde de kare her zaman aynı olan renkleri sunar. dikdörtgende seçilen parlaklık L; Dikdörtgene gelince, gerçekte aynı yükseklikte iki yarım dikdörtgenin üst üste binmesiyle oluşur: üstteki dikdörtgen belirli bir parçanın renklerini içerirken, alttaki dikdörtgen parçanın renklerini içerir ; söz konusu nokta, bu iki yarım dikdörtgen için aynıdır ve seçilen karede bulunan renklerle aynı olan ve aynı olan S ve L bileşenlerine sahiptir. ÖP0{\ displaystyle OP_ {0}} $OP_ {0}$ DEĞİLP0{\ displaystyle NP_ {0}} $NP_ {0}$ P0{\ displaystyle P_ {0}} $P_ {0}$
- İlk yöntemde nokta , seçim karesine tıklanarak hemen seçilir ve ikinci seçimden sonra (dikdörtgende) belirtilen son renk, nokta ile aynı S ve L bileşenlerine sahip olması gereken bir P noktasına karşılık gelir , çünkü kareye tıklama (dolayısıyla seçimi ), dikdörtgende görünen renkleri hemen değiştirir, bunlar nokta ile aynı S ve L bileşenlerine sahiptir . $P_ {0}$ $P_ {0}$ $P_ {0}$ $P_ {0}$
- İkinci yöntemde, birinci seçim , renk konisi üzerinde bir noktayı değil , NO ekseninde bulunan bir gri noktanınki olan belirli bir Lüminozitesini belirtir ; İlk tıklamadan sonra karede görünen renklere gelince (dikdörtgende), hepsi bu nokta ile aynı parlaklığa L sahiptir ve ikinci tıklama ile temsil edilen seçim (seçim karesinde) S ve L bileşenlerini düzeltir. bu, zaten seçilmiş olan L bileşeniyle ilişkili olarak, aranan rengin tanımını tamamlar. $P_ {0}$ $R \,$ $R$
- Her iki yöntemde de, seçim karesinde temsil edilen renkler kullanıcının seçimlerinden bağımsızdır çünkü bunlar her zaman GO ekseni konisinin ve tepe noktasının (C) içinden geçen renklerine karşılık gelir ve seçim karesi n ', Bu koninin yüzeyi: karenin alt kenarı tek bir renge, yani G noktasının rengine (% 50 parlaklıkta gri) karşılık gelir ve karenin üst kenarı, yer alan dairenin (doygunluk ) renklerine karşılık gelir . bu koninin ve renk konisinin kesişimi . $G \,$ $S = S _ {{maks}} \,$
İkinci renk seçici durumunda, ilkeler daha basittir (ancak kullanım her zaman daha pratik değildir…). Renkleri değişmez ve doygun olan, renkleri çemberin (C) kenarları olan tercih edilen dikdörtgen genellikle önce kullanılır ve T tonunun değerini düzeltir. Bu ilk tıklama, seçilen karede bulunan renkleri hemen değiştirir. bu daha sonra tonu T'ye eşit olan tüm renkleri sunar. Bu karedeki bir noktanın seçimi, S ve L bileşenlerinin değerlerini sabitler. Operatör seçiminden tamamen memnun değilse, tıklayarak onu iyileştirebilir. yine dikdörtgende vb. Karede bulunan renklere karşılık gelen renk konilerinin noktalarının, belirli bir üçgen NOQ, Q, daire (C) üzerinde bulunan bir noktadır. Bu nedenle, seçilen kare, bu üçgenin deformasyonudur: Karenin alt kenarı, N noktası (siyah nokta) olan tek bir renge karşılık gelir ve karenin üst kenarı, karenin (doygunluk ) renklerine karşılık gelir . daire (C). $S = S _ {{maks}} \$
Genellikle, operatör ilk seferinde doğru rengi seçmeyi başaramaz ve elindeki seçici ne olursa olsun (Microsoft veya PhotoShop veya diğer), bu nedenle genellikle art arda ve dönüşümlü olarak dikdörtgene bir tıklama ve karede bir tıklama kullanır. . Sayısal değerlere gelince ( HSL veya RGB ), her seçim tıklaması durumunda uygun şekilde güncellenir. Operatör ayrıca bu bileşenlerin belirli bir değerini doğrudan girerek zorlayabilir.

Gölgelerin gradyanı

Renk gradyanlarının hesaplanmasında, ara renkleri hesaplamak için enterpolasyon yapılacak miktarların seçimi, renklerin farklı tonlara sahip olması nedeniyle, render işlemini önemli ölçüde değiştirir . En belirgin varyasyon, tamamlayıcı renkler arasındaki gradyanda görülür:

Kırmızı , yeşil , mavi değerlerin enterpolasyonu , tamamlayıcıların eşit şekilde karıştırılmasından geçer ve bu da bir gri verir.
Renk tonu , doygunluk , ışık değerleriyle enterpolasyon ilerlemenin yönünü belirtmelidir ve kromatik dairenin çevresinden geçer.

Ayrıca görün

Kaynakça

İlgili Makaleler

Dış bağlantılar

(tr) Dijital Renk Yönetimi Üzerine Bir İnceleme

Notlar ve referanslar

Robert Sève , Renk bilimi: Fiziksel ve algısal yönler , Marsilya, Chalagam,2009, s. 229.
(in) " Video Electronics Standards Association " , üzerinde http://www.petesqbsite.com/ ,22 Ekim 1991(erişim tarihi 3 Mart 2017 )
" VESA DOS altında 1.2 fonksiyonlar " , üzerinde www-evasion.imag.fr (erişilen Mart 3, 2017 )
Kırmızı, yeşil, mavi bileşenler kolorimetrik değerlerle doğrusal olarak ilişkili olmadığından, parlaklık terimi burada kolorimetride bir anlama sahip değildir .
Alfa birleştirmeye bakın
(inç) John Watkinson , MPEG El Kitabı: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 , Focal Press,2004, 2 nci baskı. , 435 s. ( ISBN 978-0-240-80578-8 , çevrimiçi okuyun ) , s. 24sq ve diğerleri.