V prvnφ Φßsti Φlßnku o prßci s barvami v poΦφtaΦovΘ grafice jsme se zab²vali n∞kolika jednoduch²mi barevn²mi modely, zam∞°en²mi na konkrΘtnφ technickß za°φzenφ.
SkuteΦn∞, nap°φklad v modelu RGB mßme na mysli t°i reßlnΘ sv∞telnΘ zdroje, kterΘ spolu vytvß°ejφ jistou paletu barev. Ne vÜechny barvy vÜak lze p°edstavit pomocφ t°φ fixovan²ch sv∞teln²ch zdroj∙. Podobn∞ p°i barevnΘm tisku je otßzkou, proΦ mnohΘ z barev nejsou po vytiÜt∞nφ sytΘ. Pro popis vÜech viditeln²ch barev slou₧φ profesionßlnφ barevn² model CIE. Zkratka CIE znamenß Commission Internationale de l'╔clairage, tj. Mezinßrodnφ komise pro osv∞tlenφ (MKO).
Barva
D°φve ne₧ se modelu CIE budeme podrobn∞ji v∞novat, bylo by vhodnΘ definovat pojem "barva". Barva je v²sledkem recepce elektromagnetickΘho zß°enφ o r∙znΘ vlnovΘ dΘlce lidsk²m okem (a nßsledn∞ mozkem). Ve zjednoduÜenΘ podob∞ je spektrum elektromagnetickΘho zß°enφ viditelnΘ lidsk²m okem znßzorn∞no na obr. 1. Hranice zrakovΘho vjemu se p°itom u r∙zn²ch jedinc∙ pohybuje mezi 300 - 400 nm na fialovΘm a 700 - 800 nm na ΦervenΘm konci viditelnΘho spektra. Na obrßzku jsou uvedeny pr∙m∞rnΘ hodnoty (350 - 750 nm).
Sv∞telnΘ paprsky (elektromagnetickΘ vlny le₧φcφ ve viditelnΘm spektru) dopadajφ na sφtnici a aktivujφ receptory t°φ typ∙. Prvnφ typ receptor∙ nejlΘpe reaguje na vlny o dΘlce p°ibli₧n∞ 440 nm (tyto receptory jsou nejcitliv∞jÜφ na modrou barvu), druh² typ na vlny o dΘlce 550 nm (zelenß Φßst spektra), t°etφ typ je nejcitliv∞jÜφ na zß°enφ o vlnovΘ dΘlce kolem 600 nm (Φervenß barva; obr. 2).
Zß°enφ o libovolnΘ dΘlce viditelnΘho spektra tedy aktivuje hned n∞kolik typ∙ receptor∙ a stupe≥ jejich vzruÜenosti mozek p°evßdφ na vjem p°φsluÜnΘ barvy. Jde vÜak o to, ₧e tΘm∞° vÜechny p°irozenΘ sv∞telnΘ zdroje vyza°ujφ nikoli jednu vlnovou dΘlku, ale vlny o r∙znΘ dΘlce. Jsou-li slo₧ky zß°enφ rozlo₧eny ve spektru rovnom∞rn∞, vidφ pozorovatel Üedou (p°i znaΦnΘ intenzit∞ pak bφlou) barvu. Pokud urΦitß slo₧ka (dΘlka vlny) v zß°enφ dominuje, je pozorovatel schopen specifikovat dominantnφ barvu, a Φφm intenzivn∞ji je vyza°ovßno sv∞tlo jinΘ frekvence, tφm sv∞tlejÜφ v²slednß barva je (obr. 3).
Ve v²Üe uveden²ch rovnicφch p°edstavujφ slo₧ky X, Y a Z elementßrnφ barvy urΦitΘho barevnΘho aditivnφho systΘmu (nap°. RGB).
Barevn² prostor
V barevnΘm prostoru, definovanΘm t°emi sou°adnicemi, lze tedy ka₧dou barvu p°edstavit jako vektor a souΦet barev jako vektorov² souΦet v²chozφch barev. SystΘm barevn²ch sou°adnic p°itom nemusφ b²t bezpodmφneΦn∞ obdΘlnφkov² (obr. 4).
Vra¥me se nynφ ke klasickΘmu modelu RGB. Proto₧e se sv∞tlost barvy m∞nφ ·m∞rn∞ r∙stu hodnoty sou°adnic R, G a B, jsou v²sledkem °ezu krychle rovinou x + y + z = 1 (v naÜem p°φpad∞ R + G + B = 1) vÜechny barvy, jejich₧ souΦet slo₧ek je roven 1, tj. barvy stejnΘ sv∞tlosti (obr. 5).
Jak u₧ bylo °eΦeno, velkß ·hlop°φΦka krychle p°edstavuje "Üedou Φßru", na nφ₧ le₧φ body, kterΘ nemajφ barevn² t≤n (achromatickΘ body). Se zv∞tÜujφcφ se vzdßlenostφ od achromatickΘho bodu k okraji °ezu se sytost barvy zvyÜuje. Pokud zvolφme t°i libovolnΘ barvy R'G'B' le₧φcφ uvnit° °ezu, je z°ejmΘ, ₧e ve srovnßnφ s vrcholy °ezu je jejich sytost ni₧Üφ, nebo¥ jsou blφ₧e achromatickΘmu bodu. Volbou t∞chto t°φ barev (mΘn∞ sytΘ ΦervenΘ, zelenΘ a modrΘ) a sestrojenφm novΘ sou°adnicovΘ soustavy R'G'B' na t∞chto barvßch m∙₧eme pomocφ aditivnφho mφchßnφ zφskat jakoukoli kombinaci barev R'G'B' (obr. 6). Z·₧φme tφm vÜak barevnou paletu, nebo¥ barvy le₧φcφ mimo tento nov² troj·helnφk ji₧ nelze p°edstavit pomocφ aditivnφho sklßdßnφ R'G'B'.
Jin²mi slovy, slo₧enφm mΘn∞ syt²ch barev nelze docφlit syt∞jÜφch barev - sice by to umo₧nila (v matematice) zßpornß hodnota jednΘ ze sou°adnic roviny R'G'B', to je vÜak technicky nemo₧nΘ (neexistuje sv∞teln² zdroj, kter² by vyza°oval zßpornou slo₧ku jakΘkoli barvy). PodstatnΘ je to, ₧e ani kdy₧ za sou°adnice barev zvolφme jakΘkoli t°i barvy sluneΦnφho spektra (a ty jsou, jak znßmo, nejsyt∞jÜφ), nedocφlφme jejich prost°ednictvφm celΘ °ady reßln²ch viditeln²ch barev. I kdy₧ zvolφme nap°φklad "Φervenou osu" prochßzejφcφ barvou, kterß odpovφdß vlnovΘ dΘlce 700 nm, "zelenΘ ose" bude odpovφdat barva o vlnovΘ dΘlce 546,1 nm a "modrΘ ose" barva o vlnovΘ dΘlce 435,8 nm (jde o "nejtypiΦt∞jÜφ" barvy RGB, stanovenΘ tΘ₧ Mezinßrodnφ komisφ pro osv∞tlenφ CIE v r. 1931), nelze jejich pomocφ n∞kter²ch barev (nap°. sytΘ mod°i) docφlit.
K dosa₧enφ popisu vÜech viditeln²ch barev pomocφ aditivnφho modelu byl podniknut pokus opaΦn² k tomu, kter² je znßzorn∞n na obr. 6. Od reßlnΘho systΘmu RGB se p°eÜlo nikoli k mΘn∞ syt²m, n²br₧ k syt∞jÜφm barvßm R'G'B', co₧ vedlo k vyu₧itφ barev, je₧ se v p°φrod∞ sice nevyskytujφ, jsou vÜak "syt∞jÜφ" ne₧ spektrßlnφ barvy. Tyto neexistujφcφ teoretickΘ barvy s "koncentrovanou" sytostφ byly oznaΦeny jednoduÜe jako X, Y a Z. V novΘm sou°adnicovΘm systΘmu se tak zaΦala m∞°it poloha jednotliv²ch barev odpovφdajφcφch barvßm duhy (barvy sluneΦnφho spektra). V²sledek vidφme na obr. 7.
Takto vzniklß "podkova", sahajφcφ od fialovΘho konce k ΦervenΘmu konci spektra, urΦuje polohu nejen vÜech spektrßlnφch barev, ale i vÜech barev, jich₧ lze docφlit kombinacemi reßln²ch spektrßlnφch barev, tj. vÜech viditeln²ch barev. (Nezapome≥me na jedno omezenφ: V uva₧ovanΘ rovin∞ X + Y + Z = 1 le₧φ vÜechny barvy stejnΘ sv∞tlosti; pro barvy jinΘ sv∞tlosti je nutno u₧φt jinΘho rovnob∞₧nΘho °ezu krychlφ XYZ.) Jeliko₧ (na zßklad∞ Grassmanov²ch zßkon∙) je XYZ vektorovß rovina, le₧φ vÜechny barevnΘ t≤ny zφskanΘ souΦtem barev C1 a C2 na spojnici bod∙ C1 a C2. VÜechny viditelnΘ barvy tedy budou le₧et v oblasti ohraniΦenΘ zmφn∞nou podkovou (obr. 8), kterß se naz²vß locus barev. OkrajovΘ body podkovy jsou spojeny p°φmkou, na nφ₧ le₧φ barvy zφskanΘ smφchßnφm ΦervenΘ a fialovΘ ( jde tu o purpurovΘ barvy, a proto se p°φmka naz²vß "purpurovß Φßra"). Uprost°ed locu le₧φ achromatick² bod - v tomto mφst∞ je locus protnut Üedou ·hlop°φΦkou krychle XYZ.
Proto₧e vÜechny barvy le₧φ v rovin∞ X + Y + Z = 1, lze tuto rovinu s vyu₧itφm transformacφ x = X/(X +Y + Z) a y = Y/(X + Y + Z) promφtnout do roviny xy. V²sledkem je 2D obrazec - locus barev - v sou°adnicφch xy, oznaΦovan² jako chromatick² diagram CIE (obr. 9). Pro pohodln∞jÜφ prßci s barvami lze tedy u₧φvat nikoli t°i sou°adnice X, Y a Z, n²br₧ jen dv∞, x a y. Uve∩me n∞kterΘ vlastnosti locu barev (obr. 10):
a) Spojφme-li ·seΦkou body urΦujφcφ barvu C1 a C2, pak vÜechny barvy le₧φcφ na ·seΦce [C1,C2] zφskßme souΦtem barev C1 a C2.
b) Jsou-li dßny t°i barvy C1, C2 a C3, lze libovolnou barvu le₧φcφ uvnit° troj·helnφku [C1C2C3] zφskat souΦtem t∞chto barev, tj. barvu C zφskßme pomocφ Ükßly barev C1C2C3.
c) Spojenφm bφlΘho bodu W se spektrßlnφ (Φistou) barvou C vznikne ·seΦka, na nφ₧ le₧φ vÜechny barvy vyznaΦujφcφ se p°φsluÜn²m barevn²m t≤nem a r∙znou mφrou sytosti.
d) Spojenφm bodu urΦujφcφho jistou barvu C s bφl²m bodem W a nalezenφm bodu le₧φcφho "proporcionßln∞" na tΘto p°φmce vznikß komplementßrnφ (dopl≥ujφcφ) barva Ck. SouΦet barev C a Ck dßvß v₧dy Üedou (Φi bφlou) barvu.
e) Le₧φ-li libovoln² bod C vn∞ barevnΘho rozsahu (gamutu) danΘho urΦit²m konkrΘtnφm systΘmem (RGB), pak jemu nejbli₧Üφ bod le₧φcφ v troj·helnφku RGB je jeho aproximacφ Cr (Cr - reßlnß barva, kterou lze vytvo°it pomocφ danΘho systΘmu RGB). Cr je mΘn∞ sytß ne₧ C, ale ze vÜech barev troj·helnφku RGB je k nφ nejblφ₧e.
f) ╚ßra oh°evu Planckova radißtoru, znßzorn∞nß v locu barev.
Zßv∞r
V²Üe uveden² model CIE byl v r. 1931 schvßlen Mezinßrodnφm v²borem pro osv∞tlenφ. Je fyzikßln∞ p°esn², p°esto vÜak p°i °eÜenφ °ady konkrΘtnφch ·kol∙ co do pou₧itφ nepraktick². Jednφm z jeho nedostatk∙ je to, ₧e v urΦit²ch oblastech locu se barva p°i zm∞n∞ sou°adnic m∞nφ rychleji ne₧ v oblastech jin²ch. Proto se v praxi pou₧φvß modifikace danΘho modelu, barevn² formßt L*a*b, schvßlen² CIE v roce 1978. V tomto modelu oznaΦuje L sv∞tlost (lightness) a sou°adnice a, b znaΦφ sou°adnicovΘ osy: a osu "Φervenß-zelenß" (-a zelenß, +a Φervenß), b osu "₧lutß-modrß" (-b modrß, +b ₧lutß). V tomto barevnΘm modelu se p°i zm∞n∞ sou°adnice barva m∞nφ rovnom∞rn∞.
