A. BEVEZETÉS

Mi a szín?

- a szem - agy komplex reakciója az elektromágneses spektrum látható tartományába eső elektromágneses sugárzásra, melyet köznapi szóval "fénynek" neveznek

- az ember általában a 400-700 nm hullámhossz tartományba eső napsugárzást érzékeli (1 nm = 10-9 m)

- ez a tartomány hatféle, az ibolyától a vörösig terjedő "spektrális" szín sorozatával megjeleníthető

- egyes színek, mint pl. a vörös, a spektrum szélesebb sávját foglalják el, mint mások (pl. a sárga)

- a színek zöme ezen színek eltérő arányú keverékei, míg néhány szín (mint pl. a fluoreszkáló rózsaszín) "nem spektrális" szín, mert a többiből nem lehet előállítani

Mi adja a tárgy színét?

- a látható tárgyak többségének színe az alábbiak eredménye:

- a fényforrás spektrális tulajdonságai, azaz a fényforrásból származó fényt alkotó hullámhosszakhoz tartozó fény mennyisége

- a tárgy mennyire képes a különböző hullámhosszúságú fényt visszaverni, amelyet grafikusan gyakran spektrális fényvisszaverési görbével ábrázolnak

- a szem csapjainak érzékenysége a különböző hullámhosszakra

- a színek előállításához a monitor három, különböző színnel világító pontot (foszfor) használ - vöröset, zöldet és kéket

- a foszforok spektrális kibocsátásának tulajdonságai és az általuk kibocsátott fényre reagáló szem érzékenysége szabja meg, hogy milyen színt látunk

- valamely eszköz színskálája az általa előállítható színtartomány

- általában elmondható, hogy a különféle eszközök és hordozók (pl. monitor vagy papír) színskálájának megfeleltetése elég bonyolult, a színek megjelenése más eszközön ill. hordozón eltérhet

B. A SZÍNLÁTÁS ÖSSZETEVŐI

- a szem retináján lévő érzékelők eltérő spektrális érzékenysége biztosítja a színlátást

- Maxwell trikromatikus színlátás elmélete azon a tényen alapul, hogy a retina b, c és q jelzésű csapjai elsősorban a kék, zöld és vörös színre érzékenyek

- a látott szín annak függvénye, hogy mennyi a csapokra eső kék, zöld és vörös fény; a csapok, és a csak fényerősségre érzékeny pálcikák alkotják a retinát

- a pálcikákról és a csapokról a vizuális jelet, úgy látszik, nem négy különböző típusú idegszál továbbítja, hanem inkább a kapcsolódó idegsejtek, amelyek a szálban három különböző jelet állítanak elő

- más elmélet szerint (opponent process) ezek a jelek négy "pólus" színt állítanak elő, s ezek a kék, zöld, sárga és a vörös

- a többi szín ezen négy maximálisan megkülönböztethető "pólus" keveréke

- a színállandóság látórendszerünk azon képessége, hogy képes alkalmazkodni a különböző fényerősségű fényforrásokhoz, és a tárgy színei ugyanazok maradnak

- pl. a síelő néhány másodperc múlva újra fehérnek és zöldnek látja a havat és fát, miután felvette a védőszemüveget

- pl. a monitoron a színek ugyanazok maradnak, ha csökkentjük a fényességet

- a Polaroidról ismert, Edwin Land-féle retinex elmélet szerint a színállandóságot az magyarázza, hogy szemünk nem fényképezőgéphez hasonlít, mert nem csak hullámhosszak alapján látunk

- agyunk a tárgy színét nem elszigetelten határozza meg, hanem folyamatosan összehasonlítja környezetével és állandóan igazodik a fényforrás erősségéhez, hogy a szín ugyanolyan maradjon

- a színek érzékelési dimenziói azt a három alapvető módot írják le, ahogy a színváltozatokat, azaz a különféle színeket látjuk:

1. árnyalat - a szín jellemzője, miáltal egy terület az átellenes "pólus" színhez hasonlít (vörös, sárga, zöld és kék) vagy bármely két "pólus" szín keveréke

2. fényesség - valamely terület fényessége egy hasonló területű fehér felület fényességéhez képest

3. telítettség - valamely terület színessége egy hasonló területű fehér felület fényességéhez képest - a szín erőssége vagy gyengesége

C. SZÍNMÉRÉS

- a fénymérők, spektrofotométerek olyan eszközök, amelyek a tárgyról visszaverődő, vagy általa kibocsátott fény mérésére szolgálnak és amelyek adatokat szolgáltatnak a színek fizikai meghatározásához

- a spektrofotométer olyan eszköz, amely érzékeli a látható fényt - legyen az egy felületről visszaverődő, vagy a monitor által kibocsátott - ismert "fehér pont", a fényt spektrum színekre bontja, és a hullámhossz kis intervallumaiban vizsgálja a fénymennyiséget egy szabvány fényforráshoz képest

- a hullámhosszak intervallumai szerinti fénymennyiséget grafikus vagy digitális formában rögzíti, amely alkalmas a szín osztályozási rendszerében való további használatra

D. FIZIKAI SZÍN MEGHATÁROZÁSI RENDSZEREK

- az optikában alkalmazott színmeghatározási módszerek

CIE

- Commission International de l`Eclairage színrendszere

- széles körben elterjedt

- spektrofotometriai alapon lehetővé teszi a szín pontos numerikus meghatározását

- numerikus módszer a színeknek egy szabványhoz való viszonyításához és a színek közötti különbségek meghatározásához

- a színeket (x, y, Y) koordinátákkal adják meg, amely egy adott helyet jelöl a színdiagramon

- ábrázoljuk a szín és a fényforrás (x, y) koordinátáját, majd összekötve őket a vonalat meghosszabbítjuk a diagram széléig - ezáltal megkapjuk a szín uralkodó hullámhosszát, az árnyalat mérőszámát

- a diagramon a fényforrás és a szín közötti vonal hossza, valamint a fényforrástól a színen keresztül a diagram széléig húzott vonal hosszának hányadosa definiálja a szín tisztaságát, amely elvileg a telítettséggel analóg

- az Y koordináta megadja a szín luminozitását, amely a fényesség matematikai megfelelője

- a CIE rendszer igazi természetét leginkább egy háromdimenziós ábra szemlélteti, amely a négyszínes nyomtatásban (kolor) és monitoron egy hatszögletű kristályhoz hasonlít, amelynek a csúcsai feketék és fehérek

- minden plotterrel, monitorral stb. előállítható szín a fenti színtest belsejébe esik, ez általában a CIE szín-terének csak egy részét foglalja magába

Egységes szín-terek

- egyforma koordináta különbség azonosan érzékelhető

- kívánatos, hogy a színsorokat fizikai színméréssel határozzuk meg

- a CIE (x, y, Y) rendszer nem egységes szín-tér, de a kapcsolódó CIE (L, u, v) színtér igen

- az (L, u, v) az (x, y, Y) koordináták nem-lineáris transzformációja

E. AZ ÉRZÉKELT SZÍN MEGHATÁROZÁSI RENDSZEREK

A Munsell-féle színrendszer

- más, mint a CIE, mert a látási tapasztalaton alapul, ezáltal határoz meg azonos megjelenési lépcsőket az árnyalatban, értékben (érzékelt fényesség) és telítettségben

- valamely felület színét egy már kinyomtatott színmintával való vizuális összevetéssel határozza meg

- a színeket 0-100-ig osztályozza árnyalat, 0-10-ig érték, és 0-20 között telítettség szerint

- komplex matematikai eljárások léteznek a CIE és a Munsell-féle színek megfeleltetésére

- a kartogram- és sűrűség térképeken ábrázolt felületre vonatkozó mennyiségi adatok színskálájának kialakításához gyakran a Munsell-féle érték- és/vagy telítettségi lépcsőket veszik alapul, míg a minőségi adatokat gyakran a Munsell-féle árnyalatsorozattal ábrázolják

F. KÉPERNYŐ SZÍN MEGHATÁROZÁSI RENDSZEREK

- a színes monitorok működési elve alapvetően más, mint a színes nyomdagépeké, printereké vagy plottereké

- a vörös, zöld és kék (RGB) színű foszfor atomok elektronjai egy mozgó elektronsugár segítségével magasabb energiaszintre gerjednek, és csak a megfelelő hullámhosszak fotonjait bocsátják ki, amint visszatértek eredeti állapotukba a sugár továbbhaladása után

- a monitor képernyőjét hármas oszlopokba és sorokba rendezett több százezer apró vörös, zöld és kék pont (foszfor) alkotja

RGB rendszer

- az RGB rendszer áll legközelebb a monitorok fizikai működéséhez, mert a színeket a vörös, zöld és kék szín mennyisége határozza meg, és ezek közvetlenül lefordíthatók mindhárom színű foszforhoz elektronsugár erősségére

- a rendszer egy kockával szemléltethető, amelynek tengelyei vörös, zöld és kék színűek

- a kocka nyolc csúcsának színei: fehér, fekete, vörös, sárga, zöld, cián, kék és magenta

- minden lehetséges RGB kombináció a kocka belsejében található

- a kockán belüli, ténylegesen megjeleníthető színek száma a monitor, illetve a grafikus kártya által megjeleníthető bitsíkok mennyiségétől függ

- pl. számos kártya (EGA, VGA) 4 bitsíkkal rendelkezik normál üzemmódban, 3-at használ a színekre, 1-et a fényességre - a 3 szín kiadja az RGB kocka nyolc csúcsát

- a 24 bites meghajtók több, mint 16 millió féle (224) színt adnak pixelenként, úgy, hogy a vörös, zöld és kék szín 256 (28) szinttel rendelkezik, és ezeknek minden kombinációja is lehetséges

- (0,0,0) megfelel a feketének, (255, 255, 255) a fehérnek, és a 254 közbeeső hármas alkotja kocka átlóján végigfutó szürke skálát

- a fehér-sárga [(255, 255, 255)-(255,255,0)], a fehér-magenta és a fehér-cián kockaélek, valamint a fehértől a vörösig, zöldig és kékig futó átlós sorok képezik a színárnyalatokat

- az ellentétes "pólus" színek és ezek keverékei könnyen meghatározhatók, mert az RGB összetevői között sima az átmenet

- pl. a kék (0, 0, 255) és a zöld (0, 255, 0) között 254 fokozat különíthető el, amennyiben a vörös 0 marad, a zöldet egyesével növeljük, a kéket pedig egyesével csökkentjük

HLS rendszer

- a HLS rendszert a Tektronix fejlesztette ki, hogy a színátmenetek kiválasztását a festékek, illetve árnyalatok kiválasztására egyszerűsítse

- egyenes tengelyű kettős kúp mutatja a fokozatos színátmenetet, amely azonos az RGB kocka fekete-fehér átlójával

- az árnyalatokat szögértékekkel határozzák meg, amely a 0° -nál kékkel kezdődik, és az idom kerülete mentén halad ugyanolyan sorrendben, mint a CIE színdiagramon, csak a határvonalat az óramutató járásával ellentétesen forgatjuk el

- a fényesség és a telítettség 0 és 1 közötti érték

- az egyes árnyalatok háromszög alakú metszete úgy is felfogható, mint az RGB kockából kivágott sík, amelyet HLS háromszöggé torzítottak

- az átalakítás lineáris, ezért a HLS értékek egyszerű egyenletek segítségével átalakíthatók RGB értékekké, és fordítva

HVC (árnyalat, érték, telítettség) rendszer

- a Tektronix éveken át fejlesztette ki az alapvetően a Munsell-féle osztályozáshoz hasonló színosztályozó rendszerét, s ennek lett a végterméke a HVC rendszer

- több ezer RGB kombinációt vizsgáltak meg spektrofotométerrel, mindegyikre meghatározták a CIE szín koordinátát, minden (x, y, Y) koordinátát átszámítottak a megfelelő (L, u, v) koordinátákká, és ebben az egységes szín-térben azonos lépcsőket határoztak meg az árnyalatban, értékben, telítettségben

- nagyon hasonlít a Munsell-féle rendszerre - szabálytalan tömb, amelyben egy függőleges tengely képezi az értékskálát

- az árnyalat a tengely körül 0° -tól 360° -ig terjed, a vörös értéke 0°

- a tömb minden egyes függőleges metszete az adott árnyalat valamilyen érték-telítettség kombinációját mutatja

- a HVC-RGB átalakítás sokkal nehezebb, mint a HLS-RGB megfeleltetés, és végrehajtása több száz utasításból álló számítógépes programot igényel

forrás: www.gisfigyelo.geocentrum.hu