Отображение цвета матрицей фотоаппарата.

Опубликовано:Инструменты фотографа., Цифровая фотография|Tags: матрица фотоаппарата|By: Алексей Макеев|14/02/20133 комментария

{lang: ‘ru’}

Продолжаю рассмотрение устройства фотоаппарата, начатое ранее и устройство светочувствительной матрицы. В предыдущих статьях рассматривалась физика работы светочувствительных элементов – пикселей. Но ничего не говорилось о том, как получается цветное изображение.

Каким образом матрица воспринимает цвет?

Элементы матрицы воспринимают свет независимо от цвета одинаково. Элемент воспринимает интенсивность света (яркость).

Для того, чтобы матрица стала восприимчивой к цвету необходимо расщеплять свет на составляющие и воспроизводить их отдельно. Как известно белый свет содержит в себе все цвета. Если расщепить белый свет с помощью призмы, можно получить цветной спектр. Так вот из всех цветов можно выделить основные, их называют линейно независимыми. Эти цвета невозможно получить, смешивая между собой другие, зато наоборот смешивая эти основные цвета можно получить все остальные цвета.

Известно, что достаточно иметь три основных цвета для построения всей гаммы цветов. В зависимости от того какие цвета выбираются основными, различают цветовые модели.

Цветовые модели.

Одной из наиболее распространенных цветовых моделей является RGB-модель ( Red – красный, Green – зеленый, Blue — синий). А принцип смешивания основных цветов называют аддитивным ( с суммированием цветов, когда интенсивности каждого из основных цветов суммируются для получения результирующего).

RGB-модель используется для отображения светящихся объектов, таких как экран телевизора, мониторы компьютеров.

Другая не менее распространенная цветовая модель — это CMYK-модель. В ее основу положены следующие цвета: Cyan — голубой, Magenta – пурпурный, Yellow – желтый. В принципе этих трех цветов достаточно для получения всех цветов. Черный цвет должен получаться (так же, как и белый в RGB-модели) путем смешивания всех основных цветов. Однако на практике идеально черный цвет получить путем смешивания всех основных цветов не удается, в лучшем случае можно получить грязно-коричневый цвет. Это вызвано тем, что красители идеально чистых основных цветов получить не возможно. Поэтому к этой модели добавляют еще черный — Key (ключевой) цвет. Кроме того для получения черного цвета в этой модели потребовалось бы в три раза больше красителей, в то же время имеются природные красители уже достаточно черного цвета, такие, как сажа.

Рис.1. Цветовые модели RGB и CMYK.

CMYK-модель широко используется в полиграфии. При печати цветных изображений используется 4 печатные машины, каждая печатает свой цвет. Эта модель в отличие от RGB-модели является не суммирующей, а цветоразностной. При ее воспроизведении используется т. н. субтрактивный синтез. Дело в том, что рассматривая изображение на бумаге мы видим отраженные лучи света. При отражении от бумаги часть света поглощается, а часть отражается. Так вот поглощаются как раз цвета основные для RGB-модели, а отражаются т. н. дополнительные. Так желтый цвет — дополнительный к синему, пурпурный — дополнительный к зеленому, голубой — к красному. В этой модели цвета определяются путем вычитания из белого определенных участков цветового спектра, поэтому она и называется цветоразностной.

Эти две модели несколько отличаются друг от друга по степени передачи цветов. Цветовой моделью CMYK воспроизводится меньший диапазон цветов, чем RGB-моделью. Если ввести понятие цветового охвата, то его условно можно изобразить, см. рис.2.

Рис.2. А – цветовой охват человеческого глаза, В – охват цветного монитора, С – охват при цветной печати.

Вернемся к матрице. Для создания матрицы, чувствительной к цветам над пикселями располагаются светофильтры трех цветов, каждый из которых пропускает только свет своего основного цвета. Пиксел воспринимает монохроматический (только одного цвета) свет. Вообще ПЗС-элемент матрицы чувствителен ко всем цветам почти одинаково. Он воспринимает яркость света, интенсивность светового потока. Далее нужно сигналы от этих пикселов, каждый по своему каналу передать на выход, а при воспроизведении цвета смешать по определенному закону. Так делается в телевизоре, где мы имеем три луча в электронно-лучевой трубке, каждый из которых попадает на люминофор своего цвета.

Светофильтры располагаются над пикселами, создавая своеобразную мозаику. Схема расположения светофильтров носит название мозаичных светофильтров.