Mô hình màu: Là một chỉ số kỹthuật của một hệ tọa độ màu ba chiều và tập các màu nhỏ thành phần có thể trông thấy đƣợc trong hệ thống tọa độ màu thuộc một gam màu đặc trƣng
Mục đích của mô hình màu: Cho phép các chỉ số kỹ thuật quy ƣớc của một số loại màu sắc thích hợp với các màu sắc của một số gam màu khác
Ba mô hình mầu định hướng phần cứng được sử dụng rộng rãi là:
+ RGB: Dùng với các màn hình CRT + YIQ: Trong hệ thống tivi màu băng tần rộng + CYM: Sử dụng cho một số thiết bị in màu
6.3.1. Mô hình màu RGB
Hệ màu RGB mô tả màu sắc bằng ba thành phần Red, Green, Blue trong một
mô hình gọi là "không gian màu". Không gian này đƣợc minh họa bằng một khối lập phương với các trục chính R, G, B.
Hình 6.9. Mô hình không gian màu RGB
Mỗi màu trong không gian RGB đều đƣợc biểu diễn nhƣ là một vector thông qua ba vector cơ sở là Red, Green, Blue. Do đó, ứng với các tổ hợp khác nhau của ba màu này sẽ cho ta một màu mới.
Trong hình lập phương mỗi màu gốc (Red, Green, Blue) được đặt vào góc đối diện với các màu bù nó. (Hai màu bù nhau là hai màu mà khi kết hợp tạo thành màu trắng hay xám (grey). Nhƣ vậy Red đối diện với Cyan, Green đối diện với Magenta, Blue đối diện với Yellow. Giá trị xám nằm trên đường chéo nối các đỉnh (0,0,0) và (1,1,1) của hình lập phương. Thường các trục R, G, B được chuẩn hóa. Khi kết hợp hai màu lại với nhau thì màu sinh ra có vector bằng tổng các vector thành phần.
Gam màu đƣợc thể hiện trong hệ màu RGB đƣợc xác định bằng những đặc tính của hiện tƣợng phát quang của các chất phốt pho trong màn hình CRT.
190
Hai màn hình CRT với hai loại chất phốt pho khác nhau sẽ cho ra các gam màu khác nhau. Sự biến đổi màu đƣợc định rõ trong gam màu của một CRT khác. Chúng ta có thể thay đổi gam màu của một CRT này sang một CRT khác thông qua các ma trận chuyển đổi M1và M2 từ không gian RGB của từng màn hình tới không gian màu (X, X, Z).
Công thức biến đổi:
𝑋𝑌
𝑍
=
𝑋𝑟 𝑋𝑔 𝑋𝑏
𝑌𝑟 𝑌𝑔 𝑌𝑏
𝑍𝑟 𝑍𝑔 𝑍𝑏
.
𝐺𝑅 𝐵 Với 𝑋𝑟, 𝑋𝑔, 𝑋𝑏 là các trọng số tương ứng với các màu trong hệ RGB của màn hình. Tương tự Y, Z. Việc xác định M là hệ số chọn màu thông qua ma trận 3×3 của các trọng số trên. Chúng ta viết lại công thức nhƣ sau:
𝑋𝑌 𝑍
=M 𝑅
𝐺𝐵 Với M1 và M2 là những ma trận hệ số, sự biến đổi qua lại giữa gam màu của hai màn hình theo CIE đƣợc mô tả bằng M2-1* M1. Điều đó có nghĩa là việc biến đổi
đó thông qua RGB của màn hình một tới RGB của màn hình hai.
Nếu màu C1 là gam màu của một hình nhƣng không là gam màu của màn hình hai, màu tương ứng C2=M2* M1 sẽ bên ngoài khối lập phương đơn vị .
Các sắc độ màu cho mỗi mẫu phốt pho RGB luôn có sẵn nhƣ là thông số kỹ thuật kỹ thuật của công nghệ CRT. Nếu không các thiếtbị so màu cũng có thể đƣợc sử dụng để
đo trực tiếp cá giá trị mẫu tọa độ màu, hay một thiết bị đo quang phổ cũng nhƣ có thể đƣợc sử dụng để đo P(λ) và sau đó chúng có thể đƣợc biến đổi thành tọa độ màu bằng các phương trình (*)(**)(***)
k= 100
𝑃(𝜆)𝑦 𝜆dλ (*) x= 𝑋
(𝑋+𝑌+𝑍) ; y= 𝑌
(𝑋+𝑌+𝑍) ; z= 𝑍
(𝑋+𝑌+𝑍) (**) x=𝑥
𝑦Y , y=Y , z=1−𝑥−𝑦
𝑦 Y (***) Biểu thị các tọa độ thông qua (Xr, Yr) cho màu đỏ (Xg, Yg) cho màu xanh và (Xb,Yb) cho màu lam và xác định Crnhƣ sau:
Cr = Xr+ Yr + Zr
Chúng ta có thể tính cho màu đỏ gốc theo:
191
Xr= Xr /( Xr+ Yr + Zr) = Xr/Cr = xr* Cr
Yr= Yr /( Xr+ Yr + Zr) = Yr/Cr =yr* Cr
Zr= Zr /( Xr+ Yr + Zr) = Zr/Cr =𝑧𝑟* Cr
Với cách xác định tương tự cho Cg và Cb phương trình có thể được viết như sau:
𝑋𝑌
𝑍
=
𝑥𝑟 ∗ 𝐶𝑟 𝑥𝑔𝐶𝑔 𝑥𝑏𝐶𝑏
𝑦𝑟 ∗ 𝐶𝑟 𝑦𝑔𝐶𝑔 𝑦𝑏𝐶𝑏
(1− 𝑥𝑟 − 𝑦𝑟)𝐶𝑟 (1− 𝑥𝑔 − 𝑦𝑔)𝐶𝑔 (1− 𝑥𝑏 − 𝑦𝑏)𝐶𝑏
.
𝑅𝐺 𝐵
Các ẩn số Cr, Cg, Cb có thể đƣợc tìm bằng hai cách
Cách thứ nhất: Những thể sáng Yr , Yg và Yb của màu đỏ, màu lam sáng nhất
có thể được đo với một quang kế chất lượng cao. Những thước đo này thể sáng này có thể đƣợc kết hợp với các đại lƣợng yr, yg, yb đã biết để tính giá trị
Cr=Yr /yr Cg=Yg /yg Cb= Yb / yb
Cách thứ hai:
𝑋𝑤
𝑌𝑤
𝑍𝑤 =
𝑥𝑟 𝑥𝑔 𝑥𝑏
𝑦𝑟 𝑦𝑔 𝑦𝑏
(1− 𝑥𝑟 − 𝑦𝑟) (1− 𝑥𝑔 − 𝑦𝑔) (1− 𝑥𝑏 − 𝑦𝑏)
.
𝑅𝐺 𝐵
𝑋𝑤=𝑥𝑤 𝑌𝑤
𝑦𝑤 𝑍𝑤=𝑧𝑤 𝑌𝑤
𝑦𝑤
Ƣu điểm:
Không gian RGB là chuẩn công nghiệp cho các thao tác đồ họa máy tính. Các thao tác màu sắc có thể đƣợc tính toán trên các không gian màu khác nhƣng cuối cùng cần phải chuyển về không gian RGB để có thể hiển thị trên màn hình (do thiết
kế của phần cứng dựa trên mô hình RGB).
Có thể chuyển đổi qua lại giữa không gian RGB với các không gian màu khác nhƣ CIE, CMY, HSL, HSV ...
Các thao tác tính toán trên không gian RGB thường đơn giản hơn.
Nhƣợc điểm:
Các giá trị R,G,B của một màu là khác nhau đối với các màn hình khác nhau : Nghĩa là các giá trị R,G,B của một màu trên màn hình màu này sẽ không sinh ra đúng màu đó trên một màn hình khác.
Sự mô tả các màu trong thế giới thực đối với không gian RGB còn nhiều hạn chế bởi vì không gian RGB không hoàn toàn phù hợp với sự cảm nhận màu sắc của
192
con người. Hai điểm phân biệt trong không gian RGB, với mắt người có thể hoặc không thể là thể hiện của hai màu khác nhau
6.3.2.Mô hình màu CMY
Hình 6.10. Mô hình màu CMY
Là phần bù tương ứng cho các màu đỏ, lục, lam và chúng được sử dụng như những bộ lọc loại trừ các màu này từ ánh sáng trắng. Vì vậy CMY còn đƣợc gọi là các phần bù loại trừ của màu gốc
Tập hợp màu thành phần biểu diễn trong hệ tọa độ Đề-các cho mô hình màu CMY giống nhƣ mô hình màu RGB ngoại trừ màu trắng đƣợc thay thế màu đen ở tại nguồn sáng
Các màu thường được tạo thành bằng cách loại bỏ hoặc được bù từ ánh sáng trắng hơn là đƣợc thêm vào những màu tối
Khi xem xét các thiết bị in màu trên giấy, chẳng hạn nhƣ in tĩnh điện hay in phun. Khi bề mặt giấy đƣợc bao phủ bởi lớp mực màu xanh tím, sẽ không có tia màu
đỏ phản chiếu từ bề mặt đó. Màu xanh tím đã loại bỏ phần màu đỏ phản xạ khi có tia sáng trắng, mà bản chất là tổng hợp của ba màu đỏ, lục và lam
Vì thế ta có thể coi màu cyan là màu trắng trừ đi màu đỏ và đó cũng là màu lam cộng màu lục. Tương tự như vậy ta có màu đỏ thẫm (magenta) hấp thụ màu lục, vì thế nó tương đương với màu đỏ cộng màu lam. Và cuối cùng màu vàng hấp thụ màu lam sẽ bằng màu đỏcộng với lục
𝑀𝐶
𝑌
= 1
1 1
− 𝑅
𝐺𝐵 Khi bề mặt của thực thể đƣợc bao phủ bởi xanh tím và vàng, chúng sẽ hấp thụ hết các phần màu đỏ và xanh lam của bề mặt.
193
Khi đó chỉ tồn tại duy nhất màu lục bị phản xạ từ sự chiếu sáng của ánh sáng trắng . Trong trường hợp khi bề mặt được bao phủ bởi cả ba màu xanh tím, vàng và đỏ thẫm, hiện tƣợng hấp thụ xảy ra cả trên ba màu đỏ , lục và lam, do đó là màu đen sẽ là màu của bề mặt.
Những mối liên hệ này có thể được mô tả bởi phương trình sau:
Vector đơn vị cột RGB miêu tả cho màu trắng và CMY miêu tả cho màu đen
Sự biến đổi từ RGB thành CMY là:
𝑀𝐶
𝑌
= 1
1
1
− 𝑅
𝐵𝐺 Một mô hình màu tương tự , CMYK, sử dụng thêm màu đen( viết tắt là K) như màu thứ tƣ, đƣợc sử dụng trong quá trình in bốn màu của việc in ấn trong một số thiết
bị in ấn
Với các chỉ số kỹ thuật CMY quy định, màu đen đƣợc sử dụng để thay thế cho các vị trí có thành phần ngang bằng theo C, M, Y. Mối quan hệ đƣợc viết theo công thức sau:
K= min(C, M, Y)
C=C-K;
M=M-K;
Y=Y-k;
6.3.3. Mô hình màu YIQ
YIQ là sự thay đổi của RGB thông qua khả năng truyền phát và tính tương thích
YIQ sử dụng hệ tọa độ đề các 3 chiều với tập các thành phần nhìn thấy đƣợc biểu diễn như một khối đa diện lồi trong khối lập phương RGB
Sự biến đổi RGB thành YIQ
𝑌𝐼
𝑄 = 0.299 0.587 0.114
0.596 −0.275 −0.321 0.212 −0.523 0.311
− 𝑅
𝐺𝐵
Những đại lƣợng hàng đầu tiên phản ánh mối liên hệ quan trọng của màu lục và màu đỏ và mốiliên hệ không quan trọng của màu sáng lam.