Цветовой режим изображения RGB относится к представлению цветных изображений с использованием цветовой модели RGB (красный, зеленый, синий). В изображениях RGB каждому пикселю назначается значение интенсивности для красного, зеленого и синего цветов. Комбинируя различные интенсивности красного, зеленого и синего цветов, можно представить широкий спектр цветов. RGB — это аддитивная цветовая модель, то есть сочетание красного, зеленого и синего света создает другие цвета. RGB — наиболее широко используемая цветовая модель для цифровых изображений, видео и компьютерной графики.
Цветовая модель RGB основана на том, как человеческое зрение воспринимает цвет. Сетчатка глаза содержит три типа цветовых рецепторов (колбочек), которые реагируют на красный, зеленый и синий свет. Модель RGB объединяет эти три основных цвета света с различной интенсивностью для получения широкого спектра цветов.
Цветовую модель RGB можно представить в виде трехмерного куба с красным, зеленым и синим вдоль осей x, y и z. Черный представлен началом координат (0,0,0), а белый представлен максимальными значениями (1,1,1). Комбинация всех трех основных цветов с максимальной интенсивностью дает белый цвет. Изменение интенсивности каждого основного цвета от 0 до 1 позволяет получить миллионы возможных цветовых комбинаций.
В цветном изображении RGB каждому пикселю назначаются значения интенсивности красного, зеленого и синего цветов. Они известны как цветовые каналы. Каждый канал имеет длину 8 бит, что допускает целочисленные значения интенсивности от 0 до 255.
С тремя 8-битными каналами изображения RGB могут представлять до 16 миллионов возможных цветов. Для пикселя (x,y) значение красного канала равно R(x,y), зеленого канала — G(x,y), а синего канала — B(x,y). Комбинация этих значений дает фактический цвет.
| Канал | Бит на пиксель | Диапазон интенсивности |
|---|---|---|
| Красный | 8 | 0 – 255 |
| Зеленый | 8 | 0 – 255 |
| Синий | 8 | 0 – 255 |
Существует несколько ключевых преимуществ, которые делают RGB хорошо подходящим для представления цифровых изображений:
– Аддитивное смешивание цветов – Объединение красного, зеленого и Синий свет создает широкую гамму цветов. Это соответствует тому, как работает человеческое зрение.
– Совместимость с дисплеями. Компьютерные дисплеи воспроизводят цвета, излучая различные уровни красного, зеленого и синего света. RGB напрямую сопоставляется с оборудованием дисплея.
– Совместимость с датчиками. Датчики изображений цифровых камер определяют уровни красного, зеленого и синего света. RGB соответствует тому, как захватываются данные цифрового изображения.
– Широкое цветовое представление. 8 бит на канал (всего 24 бита) позволяют представлять миллионы цветов.
– Простой формат. Формат данных RGB прост и поддерживается повсеместно.
– Хранение без потерь. RGB не теряет точности цветопередачи для изображений с высокой глубиной цвета.
На дисплее компьютера значение пикселя RGB необходимо преобразовать в фактическое излучение красного, зеленого и синего света. ЖК-дисплеи содержат сотни тысяч отдельных субпикселей, каждый из которых излучает один основной цвет — красный, зеленый или синий.
Объединяя излучения соседних субпикселей, можно получить широкий спектр цветов. Например, для отображения значения пикселя RGB R=200, G=100, B=50 красные субпиксели устанавливаются на интенсивность 200/255, зеленые — на 100/255, а синие — на 50/255. Световые излучения смешиваются в глазу, создавая желаемый цвет.
Глубина цвета или битовая глубина изображения RGB определяет, сколько различных цветов оно может представить. Стандартный RGB использует 8 бит на канал, что в общей сложности составляет 24 бита на пиксель. Это позволяет отображать около 16 миллионов возможных цветов.
Более высокая битовая глубина позволяет более точно управлять градациями цвета:
| Битовая глубина | Цвета |
|---|---|
| 8 бит (всего 24) | 16 миллионов |
| 10 бит (всего 30) | 1 миллиард |
| 12 бит (всего 36) | 68 миллиардов |
| 14 бит (всего 42) | 4 триллиона |
| 16 бит (всего 48) | 281 триллион |
Более высокая битовая глубина уменьшает артефакты цветовых полос в градиентах и улучшает общую точность цветопередачи. Однако более высокая битовая глубина также увеличивает размер файла. Для большинства целей 8-битный или 10-битный RGB обеспечивает достаточное качество цвета. Профессиональные приложения для редактирования фотографий и видео могут использовать 12-битный, 14-битный или 16-битный RGB.
Существуют различные стандартные форматы файлов, которые могут хранить изображения RGB:
– JPEG – использует сжатие с потерями, оптимизированное для фотографий. Очень распространено в Интернете.
– PNG – сжатие без потерь. Сохраняет все данные RGB. Полезно для диаграмм и значков.
– TIFF – гибкий формат без потерь. Может хранить RGB с высокой битовой глубиной. Используется в фотографии/издательском деле.
– RAW – форматы без потерь с цифровых камер. Сохраняет необработанные данные датчика RGB.
– BMP – Несжатый формат RGB, распространенный в Windows. Большие размеры файлов.
Большинство форматов, отличных от RAW, указывают sRGB в качестве стандартного цветового пространства RGB. sRGB призван соответствовать типичным возможностям домашнего/офисного дисплея. Форматы RAW содержат данные датчика RGB, не затронутые настройками цветового пространства.
Чтобы поддерживать точность цветопередачи на разных устройствах, изображения RGB должны использовать цветовой профиль ICC. Он определяет точное цветовое пространство RGB и гамма-кривую, предназначенные для изображения.
С помощью профиля ICC программное обеспечение может выполнять точные преобразования управления цветом в цветовое пространство RGB дисплея. Это обеспечивает максимально согласованную передачу цветов на разных мониторах.
Работа в правильно определенных цветовых пространствах, таких как sRGB или Adobe RGB, со встроенными профилями ICC важна для управления представлением RGB. Использование только непрофилированного устройства RGB часто приводит к несогласованному цвету.
Хотя RGB подходит для отображения изображений на экране, печатный материал использует цветовую модель CMYK (голубой, пурпурный, желтый, черный). Эта модель работает, поглощая, а не испуская свет.
При подготовке изображений RGB к печати их необходимо преобразовать в CMYK. Это преобразование может уменьшить общую цветовую гамму, поскольку некоторые цвета RGB выходят за пределы диапазона печати. Правильное управление цветом помогает минимизировать цветовые сдвиги во время этого процесса.
RGB имеет некоторые недостатки по сравнению с другими цветовыми моделями:
– Неравномерность восприятия – цветовое пространство RGB не соответствует человеческому визуальному восприятию. Похожие значения RGB могут выглядеть совершенно разными. Другие модели, такие как CIELAB, нацелены на создание перцептивно однородных цветовых пространств.
– Перекрывающиеся каналы – Красный, зеленый и синий каналы не полностью независимы. Например, добавление красного и зеленого дает желтый. Это усложняет редактирование каналов. В таких моделях, как CMYK и HSL, цветовые компоненты не перекрываются.
– Противоречивое смешивание – Равное увеличение всех каналов RGB, как ни странно, дает белый, а не серый. Модели HSL и HSV более точно соответствуют тому, как художники смешивают краски.
Несмотря на эти недостатки, простая природа и широкое использование RGB делают ее прагматичным выбором для большинства приложений цифровой обработки изображений.
Некоторые распространенные варианты использования и применения цветовой модели RGB включают в себя:
– Компьютерные дисплеи – Все дисплейное оборудование по своей сути является RGB. Это родной и оптимальный формат.
– Цифровые камеры – Датчики изображения обнаруживают красный, зеленый и синий свет. Форматы изображений RAW хранят данные RGB.
– Видео – Цифровое кодирование видео основано на форматах пикселей RGB, таких как YUV.
– Веб-графика – RGB является стандартной цветовой моделью для JPEG, PNG, GIF и других форматов веб-изображений.
– Настольные издательские системы – Изображения и графика RGB включены в программное обеспечение для верстки страниц.
– Приложения и программное обеспечение – Почти все приложения используют RGB для экранной графики и обработки изображений.
– Светодиодное освещение – Светодиоды RGB сочетают красный, зеленый и синий цвета для создания красочных световых эффектов.
– Цифровые вывески – Светодиодные панели RGB и видеостены используются для рекламных дисплеев.
RGB является доминирующей цветовой моделью для цифровой обработки изображений и отображения. Представляя пиксели с красными, зелеными и синими компонентами, она может воспроизводить широкий спектр цветов. Простота RGB, широкое распространение и прямая совместимость с оборудованием дисплея делают его прагматичным выбором, несмотря на некоторые недостатки восприятия по сравнению с другими цветовыми моделями. Тщательное управление цветом гарантирует, что RGB обеспечивает согласованное и надежное представление цвета на различных устройствах и носителях. В обозримом будущем RGB продолжит оставаться ведущей цветовой моделью для цифровой фотографии, обработки изображений, видео и компьютерной графики.