النموذج الملون هو نموذج رياضي مجرد يصف الطريقة التي يمكن بها تمثيل الألوان كمجموعة من الأرقام ، وعادةً ما تكون ثلاثة أو أربعة قيم أو مكونات ألوان. عندما يكون هذا النموذج مرتبطًا بوصف دقيق لكيفية تفسير المكونات (ظروف العرض ، وما إلى ذلك) ، تسمى مجموعة الألوان الناتجة مساحة اللون. يصف هذا القسم الطرق التي يمكن من خلالها تصميم رؤية اللون البشري.

مساحة اللون Tristimulus
يمكن للمرء أن يصور هذه المساحة كمنطقة في الفضاء الإقليدي ثلاثي الأبعاد إذا حدد المرء المحورين x و y و z مع المحفزات للطول الموجي الطويل (L) ، والطول الموجي المتوسط ​​(M) ، والطول الموجي القصير (S مستقبلات الضوء. يتطابق الأصل ، (S ، M ، L) = (0،0،0) ، باللون الأسود. الأبيض لا يوجد لديه موقف واضح في هذا المخطط ؛ بدلاً من ذلك يتم تعريفه وفقًا لدرجة حرارة اللون أو توازن اللون الأبيض حسب الرغبة أو حسب توفر الإضاءة المحيطة. مساحة اللون البشري هي مخروط على شكل أحزمة الحصان كما هو موضح هنا (انظر أيضًا الرسم التوضيحي اللوني CIE أدناه) ، وتمتد من الأصل إلى ، من حيث المبدأ ، اللانهاية. من الناحية العملية ، ستكون مستقبلات اللون البشرية مشبعة أو قد تتعرض للتلف عند شدة الضوء العالية للغاية ، ولكن مثل هذا السلوك ليس جزءًا من فراغ اللون CIE ، ولا هو إدراك اللون المتغير عند مستويات الإضاءة المنخفضة (انظر: منحنى Kruithof). توجد أكثر الألوان تشبعًا في الحافة الخارجية للمنطقة ، مع إزالة ألوان أكثر إشراقًا من الأصل. بقدر ما نشعر بالقلق الردود من المستقبلات في العين ، لا يوجد شيء مثل الضوء “البني” أو “الرمادية”. تشير أسماء الألوان الأخيرة إلى الضوء البرتقالي والأبيض على التوالي ، مع كثافة أقل من الضوء من المناطق المحيطة. يمكن للمرء أن يلاحظ ذلك من خلال مشاهدة شاشة جهاز عرض ضوئي أثناء الاجتماع: يرى أحد الحروف السوداء على خلفية بيضاء ، على الرغم من أن “الأسود” لم يصبح في الواقع أغمق من الشاشة البيضاء التي يتم عرضها قبل أن يكون جهاز العرض تشغيل. لم تصبح المناطق “السوداء” أكثر قتامة في الواقع ولكنها تظهر “سوداء” نسبة إلى كثافة اللون “الأبيض” المسقطة على الشاشة من حولها. انظر أيضا ثبات اللون.

إن الفضاء الثلاثي الإنساني لديه خاصية أن الخلط الإضافي للألوان يتوافق مع إضافة المتجهات في هذا الفضاء. هذا يجعل من السهل ، على سبيل المثال ، وصف الألوان الممكنة (التدرج اللوني) التي يمكن بناؤها من الانتخابات التمهيدية الحمراء والخضراء والزرقاء في شاشة الكمبيوتر.

CIE XYZ مساحة اللون
واحدة من أول مساحات الألوان المحددة رياضيا هي الفضاء الملون CIE XYZ (المعروف أيضا باسم الفضاء الملون CIE 1931) ، الذي تم إنشاؤه من قبل اللجنة الدولية للإضاءة في عام 1931. تم قياس هذه البيانات للمراقبين البشريين ومجال الرؤية من الدرجة الثانية. في عام 1964 ، تم نشر البيانات التكميلية لمجال الرؤية من 10 درجات.

لاحظ أن منحنيات الحساسية المجدولة لها قدر معين من التعسفي فيها. يمكن قياس أشكال منحنيات الحساسية الفردية X و Y و Z بدقة معقولة. ومع ذلك ، فإن دالة اللمعان بشكل عام (والتي هي في الواقع مجموع مرجح لهذه المنحنيات الثلاثة) هي ذاتية ، حيث أنها تتضمن سؤال شخص اختبار ما إذا كان هناك مصدران للضوء لهما نفس السطوع ، حتى وإن كانا بألوان مختلفة تمامًا. على نفس المنوال ، يتم اختيار المقادير النسبية للمنحنيات X و Y و Z بشكل تعسفي لإنتاج مساحات متساوية تحت المنحنيات. يمكن للمرء أيضا تحديد مساحة لون صالحة مع منحنى حساسية X لديه ضعف السعة. هذه المساحة اللونية الجديدة سيكون لها شكل مختلف. يتم قياس منحنيات الحساسية في الفضاء الملون CIE 1931 و 1964 xyz لتكون مساحات متساوية تحت المنحنيات.

في بعض الأحيان يتم تمثيل ألوان XYZ من خلال إحداثيات النصوع ، Y ، و chromaticity x و y ، المحددة بواسطة:

 and 
رياضيا ، x و y هي إحداثيات إسقاطية وألوان الرسم البياني اللوني تحتل منطقة من المستوى الإسقاطي الحقيقي. نظرًا لأن منحنيات حساسية CIE لها مساحات متساوية تحت المنحنيات ، يتوافق الضوء مع طيف الطاقة المسطحة مع النقطة (x، y) = (0.333،0.333).

يتم الحصول على قيم X و Y و Z من خلال دمج منتج طيف حزمة الضوء ووظائف مطابقة اللون المنشورة.

نموذج لون RGB
تستخدم الوسائط التي تنقل الضوء (مثل التلفاز) خلط ألوان مضافة مع ألوان أساسية من الأحمر والأخضر والأزرق ، كل منها يحفز أحد الأنواع الثلاثة لمستقبلات اللون في العين مع أقل تحفيز ممكن من الاثنين الآخرين. وهذا ما يسمى مساحة اللون “RGB”. تغطي مخاليط الضوء لهذه الألوان الأساسية جزءًا كبيرًا من فضاء اللون البشري ، وبالتالي تنتج جزءًا كبيرًا من تجارب الألوان البشرية. هذا هو السبب في أن أجهزة التلفزيون الملون أو شاشات الكمبيوتر الملونة تحتاج فقط إلى إنتاج مزيج من الضوء الأحمر والأخضر والأزرق. انظر الاضافيه اللون.

يمكن استخدام الألوان الأساسية الأخرى من حيث المبدأ ، ولكن مع الأحمر والأخضر والأزرق يمكن التقاط أكبر جزء من مساحة اللون البشري. لسوء الحظ ، لا يوجد إجماع دقيق فيما يتعلق بالمواضع الموجودة في الرسم البياني اللوني للألوان الحمراء والخضراء والزرقاء ، لذلك فإن نفس قيم RGB يمكن أن تؤدي إلى ألوان مختلفة قليلاً على الشاشات المختلفة.

Related Post

تمثيل HSV و HSL
مع إدراك أن هندسة نموذج RGB لا تتماشى مع صفات صنع الألوان المعترف بها في الرؤية البشرية ، طور باحثو رسومات الكومبيوتر شكلين بديلين لكل من RGB و HSV و HSL (تدرج اللون ، التشبع ، القيمة ، الصبغة ، التشبع ، الخفة) ، أواخر 1970s. تحسن HSV و HSL على تمثيل مكعب الألوان لـ RGB عن طريق ترتيب ألوان كل تدرج في شريحة شعاعية ، حول محور مركزي من الألوان المحايدة التي تتراوح من الأسود في الأسفل إلى الأبيض في الأعلى. ثم تكمن الألوان المشبعة بالكامل لكل لون في دائرة ، عجلة ألوان.

توزع HSV نفسها على خليط الطلاء ، مع أبعاد التشبع والقيمة التي تشبه مخاليط الطلاء بألوان زاهية مع الأبيض والأسود على التوالي. تحاول HSL أن تشبه المزيد من نماذج الألوان الإدراكية مثل NCS أو Munsell. يضع الألوان المشبعة بالكامل في دائرة من الخفة ½ ، بحيث تشير الخفة 1 دائمًا إلى اللون الأبيض ، بينما تشير الخفة 0 دائمًا إلى اللون الأسود.

يستخدم كلا من HSV و HSL على نطاق واسع في رسومات الكمبيوتر ، وخاصةً جامعي الألوان في برامج تحرير الصور. يمكن حساب التحول الرياضي من RGB إلى HSV أو HSL في الوقت الحقيقي ، حتى على أجهزة الكمبيوتر في السبعينات ، وهناك رسم سهل الفهم بين الألوان في أي من هذه المسافات وتجلياتها على جهاز RGB مادية.

نموذج لون CMYK
من الممكن تحقيق مجموعة كبيرة من الألوان التي يراها البشر من خلال الجمع بين الأصباغ السماوية والأرجواني والأصفر الشفافة على سطح أبيض. هذه هي الألوان الأساسية المطروحة. في كثير من الأحيان يتم إضافة حبر رابع ، أسود ، لتحسين إنتاج بعض الألوان الداكنة. وهذا ما يسمى مساحة اللون “CMY” أو “CMYK”.

يمتص الحبر السماوي الضوء الأحمر ولكنه ينقل اللونين الأخضر والأزرق ، حيث يمتص الحبر الأرجواني الضوء الأخضر ولكنه ينقل اللونين الأحمر والأزرق ، ويمتص الحبر الأصفر الضوء الأزرق ولكنه ينقل اللون الأحمر والأخضر. تعكس الركيزة البيضاء الضوء المرسل إلى المشاهد. لأن في الواقع العملي فإن أحبار CMY المناسبة للطباعة تعكس أيضاً القليل من الألوان ، مما يجعل مستحيلاً أسوداً عميقاً ومحايداً ، فإن عنصر K (الحبر الأسود) ، الذي يُطبع عادةً في الماضي ، مطلوب للتعويض عن أوجه القصور. كما أن استخدام حبر أسود منفصل يتم إجراؤه اقتصاديًا عند توقع وجود الكثير من المحتوى الأسود ، على سبيل المثال ، في الوسائط النصية ، لتقليل الاستخدام المتزامن للأحبار الثلاثة الملونة. فالأصباغ المستخدمة في المطبوعات والصور الملونة الملونة هي أكثر شفافية بشكل مثالي ، لذلك لا يحتاج عادة إلى عنصر K أو يستخدم في تلك الوسائط.

أنظمة الألوان
هناك أنواع مختلفة من أنظمة الألوان التي تصنف الألوان وتحلل آثارها. نظام الألوان الأمريكي Munsell الذي ابتكره ألبرت هـ. مونسيل هو تصنيف مشهور ينظم ألوانًا مختلفة إلى مادة صلبة بالألوان تعتمد على اللون والتشبع والقيمة. وتشمل أنظمة الألوان المهمة الأخرى نظام الألوان الطبيعية السويدي (NCS) ، والجمعية البصرية لأمريكا (Uniform Color Space) (OSA-UCS) ، والنظام الهنغاري Coloroid الذي طورته أنتال نيميسيكس من جامعة بودابست للتكنولوجيا والاقتصاد. من هذه ، يعتمد NCS على نموذج ألوان معالجة الخصم ، في حين أن Munsell ، و OSA-UCS و Coloroid يحاولان تصميم نموذج التوحيد. تختلف أنظمة Pantone المطابقة للألوان التجارية من American Pantone والنظم الألمانية RAL عن الأنظمة السابقة ، حيث لا تستند فضاءات ألوانها إلى نموذج لون أساسي.

استخدامات أخرى من “نموذج اللون”

نماذج آلية رؤية اللون
ونستخدم أيضًا “نموذجًا لونيًا” للإشارة إلى نموذج أو آلية للرؤية اللونية لشرح كيفية معالجة إشارات اللون من المخاريط المرئية إلى الخلايا العقدية. من أجل البساطة ، نسمي هذه النماذج نماذج آلية الألوان. نماذج آلية الألوان الكلاسيكية هي نموذج Young-Helmholtz ثلاثي الألوان ونموذج Hering المنافس للعملية. على الرغم من أن هاتين النظريتين كانا يعتقدان في البداية أنهما على خلاف ، إلا أنه تبين فيما بعد أن الآليات المسؤولة عن الخصم اللوني تتلقى إشارات من الأنواع الثلاثة للأقماع ومعالجتها على مستوى أكثر تعقيدًا.

تطور الفقاريات لرؤية اللون
كانت حيوانات الفقاريات عبارة عن رباعي المنشأ. كانوا يمتلكون أربعة أنواع من المخاريط – المخاريط الطويلة والمتوسطة والطول الموجي والأقماع الحساسة للأشعة فوق البنفسجية. اليوم ، الأسماك ، الزواحف والطيور كلها رباعي اللسان. فقدت الثدييات المشيمية كلا المخاريط المتوسطة والقصيرة الطول الموجي. وبالتالي ، فإن معظم الثدييات ليس لها رؤية ألوان معقدة – فهي ذات لونين ، ولكنها حساسة للأشعة فوق البنفسجية ، على الرغم من أنها لا تستطيع رؤية ألوانها. إن رؤية الألوان ثلاثية الألوان هي إحدى البدايات التطورية الحديثة التي تطورت لأول مرة في السلف المشترك لرئيسيات العالم القديم. تطورت رؤيتنا للون ثلاثي الألوان من خلال الازدواج في الأوبسين الحساس الطويل الموجي ، الموجود على الكروموسوم X. واحدة من هذه النسخ تطورت لتكون حساسة للضوء الأخضر وتشكل opsin منتصف الطول الموجي لدينا. في الوقت نفسه ، تطورت opsin الموجي القصير لدينا من opsin فوق البنفسجية من أسلافنا الفقاريات والثدييات.

يحدث عمى اللون الأحمر والأخضر بسبب وجود نسختين من جينات الأوبسين الحمراء والخضراء على مقربة من الكروموسوم X. بسبب إعادة التركيب المتكررة خلال الانقسام الاختزالي ، يمكن إعادة ترتيب أزواج الجينات هذه بسهولة ، مما يخلق نسخًا من الجينات التي ليس لها حساسية طيفية مميزة.

Share