Fejezet TOC
Könyv TOC
Címlap

A képalapú digitalizálás elmélete és gyakorlata a könyvtárakban

2. A digitalizálás elmélete: képelmélet


Tartalom

2. A digitalizálás elmélete: képelmélet

2.1 A képek tulajdonságai

2.2 A szín tulajdonságai

2.2.1 Mi a szín?

2.2.1.1 Kísérlet a színfogalom értelmezésére
2.2.1.1.1 A spektrum
2.2.1.2 A tárgyak színe
2.2.1.2.1 A környezet hatása a színekre
2.2.1.2.2 Az érzékelők

2.2.2 Színkeverés

2.2.2.1 Additív színkeverés
2.2.2.2 Szubtraktív színkeverés

2.2.3 Színábrázolás

2.2.3.1 Színkörök
2.2.3.1.1 RGB-színkör
2.2.3.1.2 CYM-színkör
2.2.3.1.3 RYB-színkör

2.2.4 Színterek

2.2.4.1 Gamut
2.2.4.2 Eszközfüggő színterek
2.2.4.2.1 Az RGB színtér
2.2.4.2.2 A CMY(K) színtér
2.2.4.2.3 HSL, HSV, HSB
2.2.4.3 Eszközfüggetlen színterek
2.2.4.3.1 LAB, CIELAB
2.2.4.3.2 XYZ (CIE 1931)
2.2.4.3.3 Színmintákon alapuló színterek: PANTONE

2.2.5 Digitális színábrázolás

2.2.5.1 Az ICC-profil

2.2.6 Színmélység

2.2.6.1 Színábrázolási technikák
2.2.6.1.1 Indexelt színek

2.3 Egyéb képi tulajdonságok

2.3.1 Árnyalati terjedelem

2.3.2 Kontraszt és élesség

2.3.3 Zaj

2.4 Befejezés


2. A digitalizálás elmélete: képelmélet

2.1 A képek tulajdonságai

Ebben a fejezetben a képeknek azokat a legjellemzőbb tulajdonságait tekintjük át, amelyek meghatározzák azok főbb minőségi paramétereit; mérhetővé, összehasonlíthatóvá és szabványosíthatóvá téve azokat. A képek készítésénél és az utómunkálatoknál ezeket a jellemzőket vesszük figyelembe, illetve módosítjuk; ezért van szükség az alapvető ismeretek és meghatározások összefoglalására. Ezek az információk nem helyettesítik a valódi színelméleti, grafikai vagy fényképészeti ismereteket, hanem segítséget nyújtanak az elinduláshoz a téma megismerése irányában.

A „képelmélet” tárgykörét jelen kontextusban úgy értelmezzük, mint a képek és digitális képek általános jellemzőinek világát. Ebben a fejezetben a téma ezen rétegét közelítjük meg. Egyes fogalmakat, melyek a képi alapú digitalizálás egészen konkrét módszertani mozzanatait képviselik, a digitalizálás gyakorlatával foglalkozó fejezetben tárgyalunk majd.

Ld. még: 3.3

2.2 A szín tulajdonságai

2.2.1 Mi a szín?

A képeket – legyen szó analóg vagy digitális képekről – látszólag nagyon egyszerű a színek szempontjából jellemezni. Kézenfekvő tulajdonságok a „színes” vagy „fekete-fehér”, közel ennyire elfogadott a képek hangulatát „hideg”-ként vagy „meleg” tónusúként jellemezni, és a képet jellemző színértékek összhangja – vagy annak hiánya – alapján értékelhető egy kép egyes esztétikai szempontok szerint. A képekről ezen kívül számos egyéb megállapítás fogalmazható meg szubjektív preferenciák alapján. A színekkel az embernek természetes kapcsolata van, az azokkal kapcsolatos érzetek kialakulásához nem szükségesek tanult ismeretek. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a szín maga könnyen értelmezhető fogalom lenne. Ha a fizika szempontjából vizsgáljuk a kérdést, azt látjuk, hogy ennek épp az ellenkezője igaz: a szín az egyik legnehezebben megmagyarázható természeti jelenség, mivel sosem különíthető el önmagában, hanem mindig több tényező találkozásának eredménye.

Az, hogy az embert körülvevő világ mennyi színt tartalmaz, azt elsősorban biológiai felépítésünk határozza meg. A bennünket körülvevő tárgyak színe nem állandó és objektív érték, hanem függ az azt felfogó élőlény – vagy eszköz – szenzorikus felépítésétől, a beeső fény tulajdonságaitól, a percepció közegének egyéb jellemzőitől, ezen kívül számos egyéb környezeti jellemzőtől. A természettudományos szempontokon kívül a színeknek művelődéstörténetileg releváns fejlődését figyelhetjük meg: az emberi művészetnek és kultúrtörténetnek voltak nagyon színes, illetve kevésbé színes korszakai. A mai kor emberét a színek rendkívüli változatossága veszi körül, mivel a modern nyomdatechnika, majd később az audiovizuális technológia rohamos fejlődése mindennapossá tette életünkben a színgazdag képek kavalkádját. Egy évszázaddal ezelőtt, illetve korábban a természetközeli színkörnyezet dominált, ami az ember alkotta színvilághoz képest összességében sokkal kisebb intenzitású. Ez nem azt jelenti, hogy megváltozott volna a színérzékelés módja, de – miután a színek és színkezelés iránti attitűdöknek kulturális meghatározói is vannak – ezek a változások befolyásolhatják a képekkel kapcsolatos percepciós folyamatokat.

A reprodukciós célú képalkotás, mint például a könyvtári digitalizálás, előtérbe hozta a színek iráni érzékenység bizonyos aspektusait. Az ilyen képalkotás kapcsán a gyakran elhangzó kritika, hogy a másolat színei meg sem közelítik az „eredeti” színeit, mondván, hogy „a kék nem olyan »kék«, a piros nem az a »piros« stb.” Ez az elvárás a színhelyességet kéri számon a reprodukciótól. Az esetek nagy részében jogos lehet a kritika, de fontos szem előtt tartani, hogy mind analóg tárgy, mind digitális objektum esetében tényezők egész sora határozza meg, milyennek látjuk a színeket.

Egy térbeli, szabad szemmel nézett tárgy esetében ezek a tényezők lehetnek:

Egy digitális objektum esetében pedig lehet:

A színhelyesség tehát nehezen biztosítható, mert a színeknek nemcsak reprodukálása, de érzékelése is bonyolult folyamat, amelynek során a szemlélők gyakran csak benyomásaikra, emlékeikre, saját színélményeikre hagyatkoznak.

Ebből következik, hogy a színhelyesség mérésére nehezen állíthatunk fel objektív kritériumokat, amennyiben a digitalizálásról van szó. A színhelyesség beállítására vannak technikai eszközök – például az úgynevezett „targetek” szkennerekhez, monitorokhoz – de azok sem nélkülözhetik a beállító személyes közreműködését.

Szakirodalom:

2.2.1.1 Kísérlet a színfogalom értelmezésére
A teljes hullámspektrum

A teljes hullámspektrum

2.2.1.1.1 A spektrum

A szubjektív, illetve egyedi meghatározottságoktól elvonatkoztatva a szín nem más, mint a látható tartományba eső elektromágneses hullámok – azaz a fény – által kiváltott érzet, amelyet befolyásolnak egyrészt magának a fénynek a tulajdonságai, másrészt pedig az, hogy az egyes tárgyak hogyan viselkednek az azokat érő hullámokkal szemben. Míg általában az adott tárgyak színéről beszélünk, addig a szín maga a fény tulajdonsága, amelyet modulál a felület, a közeg és a fizikai állapot, amellyel a fény érintkezik.

Az elektromágneses hullámok ember által vizuálisan érzékelhető szegmense az optikai spektrum, azaz a 380 és 750 nm hullámhossz közötti tartomány (400–790 THz). Ez a sáv közel az összes, ember által felfogható színt tartalmazza. Hogy ezen belül a spektrum mely szegmensét érzékeljük – azaz milyen színűnek látjuk az adott tárgyat –, az attól függ, hogy az adott felületről milyen jellemzőjű hullámok érkeznek vissza hozzánk.

A látható spektrum fogalma alapján tehát meghatározható, hogy mi a fény, de fontos, hogy a látható spektrumot ne korlátozzuk az ember által érzékelhető tartományra. Földünk számos állatfaja esetében ez sokkal szélesebb, bizonyos fajok képesek például a 380 nm alatti – az infravörös – vagy a 780 nm fölötti – ultraibolya – tartomány érzékelésére is. Az infravörös tartományban látnak például egyes kígyófajok, valamint néhány éjszaka vadászó állat; az ultraibolya színek érzékelésére pedig képesek egyes madárfajok, ilyen például a hullámos papagáj. Azt is fontos megjegyezni, hogy számos emlősfaj – például a kutya – az embernél sokkal kevesebb szín érzékelésére képes.

Az ember által látható spektrum Forrás: http://www.jiscdigitalmedia.ac.uk/images/nano.gif

Az ember által látható spektrum a teljes spektrumhoz képest. [FORRÁS]

A fény önmagában eredményez színérzetet, annak függvényében, hogy

A fény eredetére nézve lehet:

A fény színének másik jellemzője a szín hőmérséklete, ennek mértékegysége a Kelvin (K). Az alábbi táblázatban láthatjuk az összefüggést a fény hőmérséklete és a szín között:

Fényforrás és színhőmérséklet
Gyertyaláng 2000 K Red colour
Napkelte, napnyugta 2500 K Pale red colour
Háztartási villanyégő 3000 K Very pale red colour
Déli napsütés (ambiens) 5500 K White colour
Vaku 6000 K Very pale blue colour
Borult ég 7500 K Pale blue colour
Derült ég 12000 K Blue colour

Részletesebben:

FORRÁS: JISC Digital Media

A fény hőmérséklete – és az azzal járó szín – befolyásolja azt is, hogy milyen színűnek tűnnek az objektumok, amelyek a fény útjába esnek. Ha tábortűznél vagy gyertyafénynél vaku nélkül fotózunk, az így keletkezett képen a látható tárgyak vöröses árnyalatot kapnak. Ez a fényforrás – jelen esetben a tűz – hőmérsékletéből ered, de természetes látásunk kompenzálja az ilyen színhatásokat. A fényképezőgép érzékelőjébe ez a funkció nincs beleépítve, ezért – ha csak nincs külön beállítva – azt fogja rögzíteni, amit ténylegesen felfog. Ugyanezért tapasztalható, hogy villanófénynél (pl. vaku, stroboszkóp) a tárgyak hideg, kékes árnyalatot kapnak, és ez a vakuval készült amatőr fotókon általában meg is őrződik. (Ezt a hibát professzionális fotósok tudják kompenzálni.)

A digitalizáláshoz használt fény optimális hőmérséklete 5500 K körül van, mivel ezen a hőfokon „fehér” a fény színe, így nem változtatja meg a tárgyak természetesen érzékelt árnyalatát.

Színtartományok

Színtartományok. [FORRÁS: WikiPedia]

Szakirodalom:

2.2.1.2 A tárgyak színe

Mint arra fentebb kitértünk, az érzékelt színek eredete az érintett tárgyak és a fény közötti kölcsönhatás: most ezt a jelenséget vizsgáljuk meg közelebbről. Új közeg határán – például egy tárgy felületéhez érve – a fény egy része visszaverődik, egy része elnyelődik. A visszavert fény iránya függ a felület tulajdonságaitól. Az egyenetlen felületek a fényt szórtan (diffúzan) verik vissza, míg a tükröző felületek szabályosan, a visszaverődés törvényének megfelelően (Huygens-elv).

A színek meghatározásánál a kiinduló pont a fény, adott esetben a fehér fény, mivel – bolygónk környezeti viszonyainak megfelelően a napsugárzásból származó, teljes intenzitású fény jellemzőihez alkalmazkodva – színlátásunk is a fehér fényből indul ki.

A színek megértéséhez az egyik legegyszerűbb kísérlet Isaac Newtontól származik. Lényege, hogy a fehér fénynyaláb útjába prizmát helyezünk. Az első felülethez – a prizma a megvilágítás felőli oldalhoz – érve a fehér fény színes nyalábokra bomlik, majd a második felületet elhagyva a vöröstől az ibolyáig terjedő „szivárvány” – más néven spektrum – jelenik meg. Az így előállt jelenség megfigyelésekor hat árnyalat különböztethető meg: vörös – narancs – zöld – sárga – kék – ibolya. A kezdő – vörös – árnyalatok képviselik a spektrum nagyobb hullámhosszú értékét, a kékes árnyalatok felé haladva a hullámhossz csökken.

A színérzékelés a mindennapi életben a beállított kísérleti szituációhoz hasonlóan jön létre: a fény és a felületek találkoznak, kölcsönhatásuk határozza meg a hullámok további jellemzőit, ezek eljutnak a szemhez vagy a mesterséges szenzorokhoz. A tárgyak színét pedig alapvetően az határozza meg, hogy azok a beeső fényből milyen hullámhosszúakat nyelnek el, vagy vernek vissza. Tehát egy objektumot azért látunk pirosnak, mert a 700 nm körüli hullámhosszú elektromágneses hullámokból többet ver vissza, mint másokból.

A tárgyakról mindig részben visszaverődnek, részben szóródnak, illetve elnyelődnek hullámok. Nem beszélhetünk tehát olyan tárgyról, amely minden fényt elnyel, azaz nincsen abszolút fekete színű tárgy. Legfeljebb a csillagászatból ismert „fekete lyukak” közelítik meg a tényleges „fekete” fogalmát. Fekete szín mindennapi világunkban nem létezik, amit feketének látunk, az csak azt megközelítő tulajdonságú színfogalomra vetített absztrakció. A fekete szín valójában nem is lehetne „látható”, hiszen az abszolút fekete felület nem verhet vissza fényt, így az érzékelőnkhöz nem jutna el belőle semmi.

Optikai tulajdonságaik alapján megkülönböztetünk áttetsző, nem áttetsző, fényvisszaverő, fényforrásként viselkedő felületeket, illetve ezek kombinációit.

A digitalizálandó tárgyak optikai tulajdonságai nagy mértékben befolyásolják a digitalizálás módját és hogy milyen digitalizáló eszközt használjunk.

2.2.1.2.1 A környezet hatása a színekre

Fentebb beláttuk, hogy egy fényforrás színhőmérséklete milyen hatással van a színekre. Azonban nem kizárólag a fény színe befolyásolja, hogy milyen színt érzékelnek az érzékelők, ahhoz a környezet is nagy mértékben hozzájárul. Az alábbiakban néhány ábra segítségével mutatjuk be, hogy a környezet színei miként befolyásolják színérzetünket:

Figyeljük meg, hogy a környező színek hogyan módosítják a szürke kör és négyzet hatását! Ugyanazt a szürke árnyalatot látjuk? Erről meggyőződhetünk, ha megnyitjuk őket egy képszerkesztő szoftverrel, és lemérjük a színek árnyalatait.

Példa: A két, narancssárga foltot tartalmazó négyzet közül melyik a sötétebb?

A két, narancssárga foltot tartalmazó négyzet közül melyik a sötétebb?

2.2.1.2.2 Az érzékelők

A színeket a természetben szerves, a színreprodukálásban pedig mesterséges fényérzékelők (receptorok) fogják fel. A tudomány jelen állása szerint az emberi színérzékelés az úgynevezett trikromatikus („háromszín”) rendszeren alapul, amely szerint az emberi szemben lévő retinán három különböző hullámhossz felfogására alkalmas érzékelő (ún. „csap”) van. Ezek egy része a látható spektrumból a vörös, mások a zöld, megint mások a kék szín érzékelését végzik.

Az emberi szem érzékelői

Az emberi szem érzékelői. [FORRÁS]

A emberi látás fontos jellemzője továbbá a színállandóság. Ez a jelenség az emberi agy általánosító képességének eredménye, és lehetővé teszi, hogy az egyes színeket a különböző környezeti hatásokat – pl. árnyék, fényforrás színe, tükröződés – kompenzálva mindig azonosítani tudjuk. A színállandóság fogalmát nem ajánlatos összekeverni a színhelyességgel.

A szkennerekbe és digitális fényképezőgépekbe épített érzékelők az emberi látást elősegítő apparátus egyszerűsített modelljei.

2.2.2 Színkeverés

Jelenleg kétféle módszer létezik arra, hogy színes képélményt közvetítsünk. Ha színezett fényt irányítunk az arra alkalmas felületekre, akkor a kívánt kép a fénynyaláb végpontján fog kirajzolódni, ez a vetítés. Ilyen például, amikor diavetítőt, projektort használunk, de így működnek a különböző képernyők is. A másik megoldás, ha az adott felületet vonjuk be a megfelelő színeket képviselő anyaggal, ilyenkor a felületről visszaverődő fény függvényében értelmezhetők a színek. Ilyenkor pigmentált (visszavert) színmegjelenítést használunk, például a nyomtatás, falfestés esetén, de ide értendő a színes képzőművészeti alkotások – például a festmények – létrehozása is.

A színek létrehozásához kétféle színábrázolási modellt használunk:

2.2.2.1 Additív színkeverés

Amint az előző pontban láttuk, a fehér fény összetevőire bontható. Ha a monokromatikus színeket (piros, zöld, kék) egymásra vetítjük, akkor fehér fényt kapunk. Ezt a színkeverési eljárást nevezik additív, vagy összeadó színkeverésnek. Az additív színkeverés alapszínei: a piros (Red – R), a zöld (Green – G) és a kék (Blue – B) (RGB).

Az additív színkeverés működése úgy érthető meg, ha az alábbi modellre nézve azt próbáljuk elképzelni, hogy a kör belseje felé haladva az egymásra vetülő árnyalatok egyre közelítenek a fehérhez, tehát additív viselkedéssel egyre többet adnak a színhez, míg a középpontban elérik a fehéret, amely – mint azt fentebb láttuk – , minden színt „tartalmaz”. Figyeljük meg azt is, hogy az ábra peremén elhelyezkedő „fény nélküli” terület „fekete”.

Hozzáadó színkeverés

Hozzáadó (additív) színkeverés.
[FORRÁS: Richard Keyes: Color Theory. The Mechanics of Color. (DVD film) The Gnomon Workshop, 2008.]

Additív színkeverési eljárást használnak a vetítés-jellegű megjelenítésben: képernyőkön, projektorokon, színházi világításban, illetve a szkennerekben. Ezért is tekinthető „fény-alapú” színmodellnek.

2.2.2.2 Szubtraktív színkeverés

A szubtraktív, vagy kivonó színkeverés a másodlagos színekből – cián (Cian – C), a bíbor (Magenta – M) és a sárga (Yellow – Y) – indul ki (CMY). Ezeket a színeket egymásra vetítve a modell belseje felé haladva csökkenő értékeket látunk – ezért is hívják a modellt szubtraktívnak, azaz kivonónak. Az alábbi ábrán megfigyelhetjük, hogy ilyenkor a kiinduló színeket összekeverve „fekete” színt kapunk. A háttér fehér színe azt jelzi, hogy az elmélet a fehér fényből kivont színeken alapul.

Kivonó színkeverés

Kivonó (szubtraktív) színkeverés.
[FORRÁS: Richard Keyes: Color Theory. The Mechanics of Color. (DVD film) The Gnomon Workshop, 2008.]

Szubtraktív színkeverési eljárást használnak a nyomdákban, a számítógépes nyomtatókban, és „reflektív” modellnek is nevezik, mivel itt nem a fehérre vetített, hanem a különböző felületek által visszavert fény a színforrás.

Az additív és szubtraktív színkeverési elméletek és módszerek a látható spektrum színeinek előállítására vonatkoznak, vagyis nem két külön spektrum színeit írják le. Jól mutatja, hogy az egyik színtér két alapszínének keverésével a másik színtér egyik alapszínét kapjuk:

Az additív színkeverés alapszíneit használó színteret RGB színtérnek, a szubtraktív színkeverés alapszíneit használó színteret pedig CMY színtérnek nevezzük. A színtereket másként színmodellnek is mondják.

Szakirodalom:

2.2.3 Színábrázolás

A színek közötti kapcsolat ábrázolására, és az egyes színárnyalatok osztályozására számos kísérlet történt az emberi kultúra történetében. Az egyszerűbb, sematikus modellek – ilyenek például a színkörök – általában három elsődleges színből kiindulva rendszerezik az árnyalatokat. Egy 12 színes színkör például 3 elsődleges szín keverékéből kap további 3 másodlagos színt, majd azok érintkezéséből kapjuk a harmadlagos – kiegészítő – színeket:

Első-, másod- és harmadrendű színek: RGB, CMY FORRÁS

cián (•) + kék (•) = azúr (•)
kék (•) + magenta (•) = lila (•)
magenta (•) + vörös (•) = rózsaszín (•)
vörös (•) + sárga (•) = narancssárga (•)
sárga (•) + zöld (•) = chartreuse (•)
zöld (•) + cián (•) = spring green (•)

Első-, másod- és harmadrendű színek: RYB FORRÁS

vörös (•) + narancssárga (•) = vermilion (•)
narancssárga (•) + narancssárga (•) = amber (•)
sárga (•) + zöld (•) = chartreuse (•)
zöld (•) + kék (•) = aquamarine (•)
kék (•) + lila (•) = indigó (•)
lila (•) + vörös (•) = violet red (•)

(A félkövérrel szedett színek pontos magyar megnevezését nem sikerült azonosítani.)

Ugyanennek az ábrázolása színkörben:

12 árnyalatos színkör

12 árnyalatos színkör [FORRÁS: WikiPedia]

A színek ábrázolására használt egyszerű modell a színkör, amelyre a tudománytörténet során számos variáció született. A színkörök elvont modellek, amelyek a mai modern színábrázolási rendszerek alapját képezik. Találkozhatunk velük a képszerkesztő szoftverek paletta-dialógusaiban, és a kisiskolások által használt festékkészleteket is az alapvető színkörök elemeiből állítják össze. Emellett egyéb klasszifikációs módszerek is hivatkoznak a színkörökre, amelyek a színek közötti további összefüggéseket boncolgatják.

Eszerint például a fenti ábrán látható a 12 árnyalatos színkörben egymással átellenes pontokon található színek az úgynevezett „komplementer színek”. Egymás mellett ezeket a színeket erősen kontrasztosnak érzékeljük, összekeverve viszont semlegesítik egymást, kölcsönösen elvesztik színtelítettségüket, és szürke színt eredményeznek.

A színábrázolás ezen egyszerűbb példája szintén Newton kísérlete alapján érthető meg. A prizma átvilágítása során létrejövő spektrumban hat fő színárnyalatot különböztetünk meg: vörös, narancs, sárga, zöld, kék, ibolya. Newton további kísérletekkel megállapította, hogy vannak olyan színek, amelyek nem bonthatók további színekre. Ezek az ún. homogén, vagy monokromatikus színek: a vörös (R – Red), a zöld (G – Green) és a kék (B – Blue). Az adott modellben ezek az elsődleges színek. Két monokromatikus szín összeadásával jönnek létre a következő színek: a sárga (Y – yellow), cián (C – cyan) és a bíbor (M – magenta), amelyek itt másodlagos színek. A fentebb látott „képletet” megismételve:

Fontos megjegyezni, hogy a vörös (R), zöld (G) és kék (B) elsődleges színek egyben az additív, míg a sárga (Y), cián (C) és a bíbor (M) a szubtraktív színkeverés elsődleges színei. A két különböző kontextusban kicsit mást jelent az „elsődleges” kifejezés.

2.2.3.1 Színkörök
2.2.3.1.1 RGB-színkör

Az RGB-színtér (Newton kísérlete), illetve az additív színkeverés rendszere alapján készül. Ez az egyik „leghidegebb” színmodell, annyiban, hogy a árnyalatainak nagy része tartozik az általában – pszichésen – hidegnek értékelt árnyalatokhoz. Az emberi szem is ebben az RGB-színsémában lát, de sokkal több csapot tartalmaz a vöröses (magas hullámhosszú) fény érzékelésére, mint a zöld és kék tartományokra, ezért nem látjuk „hidegnek ”a világot.

Elsődleges színek: vörös - zöld - kék (RGB)

RGB-színkör

RGB-színkör [FORRÁS: Color Glossary]

2.2.3.1.2 CYM-színkör

A szubtraktív színkeverés rendszere alapján jött létre. A reflektív színreprodukcióban – például nyomtatásnál – ezzel tudjuk visszaadni a legtöbb önálló színt.

Elsődleges színek: sárga - cián - magenta (CYM)

CMY-színkör

CMY-színkör [FORRÁS: Color Glossary]

2.2.3.1.3 RYB-színkör

A művészeti oktatásban használják, és részben a szubtraktív színkeverésre épül.

Elsődleges színek: vörös - sárga - kék (RYB)

RYB-színkör

RYB-színkör [FORRÁS: Color Glossary]

Az egyes színkörök a színek használatának különböző területeihez alkalmazkodnak, ezért más-más árnyalatokat definiálnak. A különböző megoldások nem jobbak vagy rosszabbak a másiknál, egyszerűen egy adott funkcionalitásra korlátozódnak. A színkörök tulajdonképpen a színek teljes világát leíró rendszerek egyszerűbb reprezentációi, amelyek pusztán a színkeverés és az árnyalat paraméterei alapján, sematikus képet adnak. A színekkel foglalkozó technológiáknak és az azokat támogató szabványoknak ennél mélyebbre kell menniük, több szempontot kell figyelembe venniük a pontos színmeghatározáshoz: így jutunk el a színterekig.

2.2.4 Színterek

A színterek olyan rendszerek, amelyek az árnyalatok nagy számának osztályozására és ábrázolására képesek. Ehhez azonban a fentebb ismertetett modelleknél sokszor differenciáltabb szempontrendszerek bevezetésére van szükség. A már ismertetett színkör is felfogható színtérként, de a különböző szakterületek általában ennél komplexebb modellekkel dolgoznak.

A színek meghatározásához figyelembe vett értékek általában három dimenzió szerint ábrázolt – azaz tulajdonképp térbeli – rendszerben adják meg a szín koordinátáit, ezért is nevezik ezt a modell-típust színtérnek.

2.2.4.1 Gamut

Az egyes színtereket különböző igényekhez igazodva, különböző funkcionalitásokkal hozták létre, azzal a céllal, hogy az adott felhasználási területen belül a lehető legtöbb árnyalatot magukba foglalják. Az egy adott színtér által kifejezett színek összességét hívják úgy, hogy gamut. Egyetlen színtér sem képes a spektrum összes színét azonosítani, és értelemszerűen különbségek vannak az egyes színterek gamut-terjedelme között is.

2.2.4.2 Eszközfüggő színterek

A fentebb tárgyalt additív, illetve szubtraktív színkeverési modellek egyben színtereket is képviselnek, elnevezésük – kiinduló színeik alapján – RGB (additív) és CMYK (szubtraktív). Ezeket a színtereket eszközfüggőnek nevezzük, mivel valamely eszköz, illetve technológia színmegjelenítését írják le.

2.2.4.2.1 Az RGB színtér

Ennek a színtérnek az eredete nem szorul magyarázatra az RGB-színkeverés és az egyszerűbb RGB-színkör ismeretében. Az RGB-rendszer ábrázolása lehetséges úgy, hogy egy fehér felületre három, az RGB-séma elsődleges színeit kibocsátó fényforrást irányítunk. Az egyes árnyalatok a három színforrás fényerejének szimultán csökkentésével, illetve növelésével jeleníthetők meg. A színtér gamut-terjedelme attól függ, hogyan kalibrálható a fényerősség.

A modell sematikus, térbeli ábrázolása egy kocka segítségével lehetséges, ahol is a test magassága, szélessége és mélysége képvisel egy-egy elsődleges színt, vagy ahogy az ilyen modellekben nevezik, színcsatornát.

RGB kocka. FORRÁS: http://en.wikipedia.org/wiki/File:RGB_farbwuerfel.jpg

RGB kocka [FORRÁS].

Az RGB színek az internetes szín-disztribúció színei. A legtöbb digitális kép, amelyet online publikálunk, ezt a színteret használja, és általában ez a képi alapú digitalizálás kiinduló rendszere is. Az RGB színek emellett beépültek a web-grafikai technológia alapkészletébe is: a három színcsatorna relatív értékét decimális vagy hexadecimális számrendszerben ábrázolva megadható a színek egyedi számazonosítója, amelyet egy weboldal forrásába ágyazva, hozzávetőlegesen az adott szín fog megjelenni a képernyőn.

Azért fontos hozzátenni, hogy „hozzávetőlegesen”, mert egy adott RGB színkód esetén különböző megjelenítési környezetben (pl. más monitor, más böngésző) nem feltétlenül fogjuk pontosan ugyanazt a színt látni, mivel a színtér gamutja erősen korlátozott. Az RGB színtér tehát nagyon egyszerűen használható a mindennapi webes kommunikációban, de precíziós feladatokhoz nem javasolt.

Az RGB színtér valójában több színtér összefoglaló neve, számos változat készült, ezek közül számunkra fontosabb az Adobe RGB, illetve az sRGB rendszerek. Mindkettő nagyobb részletességű, mint az eredeti RGB-modell.

Az RGB színtérről még annyit érdemes megjegyezni, hogy ez a színábrázolás áll legközelebb ahhoz, ahogyan az emberi szem látja a világot. A mi szemünk tehát „vetített” technológiával működik, és a színektől az ezzel járó színmechanizmusokat várja el.

Ha megnézzük Maxfield Parrish (1870-1966) alább látható képét, könnyen lehetséges, – attól függetlenül, hogy szubjektíve a képet „szépnek” vagy „ízléstelennek” találjuk –, hogy egyfajta bizonytalanságot vált ki belőlünk a kép, valami természetellenest látunk benne, de nem biztos, hogy meg tudjuk mondani, mit.

Maxfield Parrish: Hunt Farm (1948) FORRÁS: http://www.artrenewal.org/pages/artwork.php?artworkid=2757&size=large

Maxfield Parrish: Hunt Farm. (1948) Hood Museum of Art, Dartmouth College (New Hampshire, USA) [FORRÁS].

A festményen látható tárgyakat a szemlélő háta mögül jövő, vörös színű alkonyati napfény világítja meg. A ház, az égbolt és az előtér színei nagyjából rendben vannak, de ilyen intenzitású és árnyalatú fény a középtérben látható zöldeket valójában barnára színezné. Természetes színlátásunk alapján öntudatlanul ezt várnánk, ezért kelthet bennünk feszültséget a festmény „természetellenes” színvilága.

2.2.4.2.2 A CMY(K) színtér

A CMY színséma felhasználási területe az úgynevezett reflektív média, amely színezett felületeket jelent, és amelyeknél a színérzetet a felületről visszaverődő fény váltja ki. Ilyen a nyomtatás, festészet és grafika színkezelése. Elsődleges színei a cián (Cyan), magenta/bíbor (Magenta) és sárga (Yellow). A CMY-sémán alapuló színtér elterjedt neve CMYK.

Ez utóbbinál magyarázatra szorul a negyedik, „K” rövidítés, mivel a színtér alapjául szolgáló színkeverési eljárás csak három színből (CYM) indul ki. A „K” az úgynevezett Key Color, azaz „kulcsszín”, ami mindig a nyomtatás során használt legjellemzőbb szín, többnyire a fekete. Ez a fekete rendszerint nem a CMY-eljárás során kikevert fekete szín, hanem a többi színtől függetlenül állítják elő, mivel a nyomdatechnikában a fekete kikeverése az alapszínekből nem mindig sikeres, és általában költséges is. Fentebb már volt róla szó, hogy a fekete nem „szín”, hanem a tárgyak színmentes állapota. A fekete színkeveréses előállítása során sosem 100 százalékban fekete színt kapunk, hanem azt megközelítő, nagyon sötét árnyalatokat. A „legfeketébb” fekete a nyomdászatban az úgynevezett „Rich Black” („dús fekete”) szín.

A színek két színtér (RGB és CMYK) közötti megfeleltetése nem problémamentes. Figyeljük meg az alábbi ábrát! Ugyanazokat a színeket látjuk RGB és CMYK színtérben ábrázolva?

A színek eltérése RGB és CMYK színtérben

A színek eltérése RGB és CMYK színtérben. [FORRÁS]

Az alábbi ábrán láthatjuk, hogy a teljes színspektrum árnyalatai hogyan ábrázolhatók RGB-ben és CMYK-ban. A színes kör maga a látható színtér. A fekete körvonal mutatja, hogy az RGB színtér mekkora területet képes leképezni. A sárga vonal pedig a CMYK-val ábrázolható területet jelzi.

A színek eltérése RGB és CMYK színtérben

RGB és CMYK színtér.
[FORRÁS: Énekes Ferenc: Kiadványszerkesztés 3. Illusztráció. Budapest, 2002. 290. p.]

2.2.4.2.3 HSL, HSV, HSB

Egy adott szín – a fenti meghatározások fényében – elvont fizikai fogalom, amely minden környezeti befolyástól függetlenül érzékelhető az adott hullámtartományban. A színek esetében azonban nem csupán magát a „kéket” vagy „sárgát” látjuk, hanem az adott színfogalomnak egyéb tényezőkön alapuló árnyalatát. A szín tehát relatív érték, amelynek meghatározásához több, egymással összefüggő tényezőt kell figyelembe venni. Annak pontosabb körülírására, hogy az adott árnyalatok hol helyezkednek el a színek skáláján belül, a következő értékeket használhatjuk:

Hue: árnyalat – ami által egy terület az átellenes pólus színhez hasonlít (vörös, sárga, zöld és kék), vagy bármely két „pólus” szín keveréke. Amikor általában színről beszélünk, akkor valójában erre az értékre utalunk.

Saturation: telítettség, intenzitás – valamely terület színessége egy hasonló területű fehér felület fényességéhez képest – a szín erőssége vagy gyengesége.

Lightness: világosság – valamely terület fényessége egy hasonló területű fehér felület fényességéhez képest. Ez az érték teszi lehetővé, hogy a hétköznapi életben olyan relatív értékekről beszéljünk, mint például „világoskék” a „kék”-hez képest. A kék szín adott árnyalatának növelhetjük a fényességét, de a szín változatlanul, egyértelműen kék marad. A „Lightness” helyett gyakran használják a jelen kontextusban hasonló jelentésű „Value” („érték”), illetve „Brightness” („fényesség”) kifejezéseket is.

A fenti tulajdonságok összességét használja a HSL (HSV, HSB) színtér, amely nevét a tulajdonságok angol nevének (Hue - Saturation - Lightness/Value/Brightness) rövidítései után kapta. A HSV, HSL, HSB az RGB színtér továbbfejlesztett változata, három dimenziós hengerként leképezhető modellben ábrázolja a színeket.

HSV színhenger. FORRÁS: http://en.wikipedia.org/wiki/File:HSV_cylinder.png

HSV színhenger FORRÁS

A henger kerülete a teljes RGB színkört képviseli, vagyis az „árnyalat” paramétert, a középpontból kiinduló sugár mentén belülről kifelé nő a szín telítettsége, a függőleges tengely pedig alulról felfelé növekvő fényerőt (itt: „value”) ábrázol.

A HSV modell nagyon hasonlít a HSL-hez, a különbség az, hogy a „világosság” („Lightness”) tulajdonság helyett az „érték” („Value”) fogalmát használja. A modellnek további változata a HSB, amely a „fényerő” („Brightness”) tulajdonsággal operál.

A HSL/HSV modellek a mindennapi számítógépes színkezelés ideális színterei, abban az esetben, ha a kimenet sosem hagyja el a vetített médiumot, azaz a képernyőt. Reflektív célú felhasználásra (pl. nyomtatás) nemigen alkalmasak, és a precíziós számítógépes grafika (pl. egyes CAD alkalmazások, illetve számítógépes diagnosztika) területeihez sem elég pontosak.

Ezzel a színtérrel a leggyakrabban a képszerkesztő szoftverek színkorrekciós dialógusaiban találkozunk. Az itt elérhető opciók az alapszíneket képviselő színcsatornák értékeinek, illetve egyéb paraméterek (fényesség, telítettség stb.) módosítása. A HSL/HSV színkezelés által megadott paraméterek matematikai reprezentációjával sokkal pontosabban hivatkozhatunk az egyes színekre. Az alábbi táblázat azt ábrázolja, hogyan csökkenthető a fényerő 25 százalékos lépésekben, a tiszta kék szín példáján bemutatva:

#0000FF

#0000BF

#000080

#000040

#000000

A HSL/HSV-színekre is hivatkozhatunk hexadecimális vagy decimális értékek megadásával. Ezekkel a web-szerkesztés (pl. HTML, CSS3) szabványaiban is közvetlenül tudjuk definiálni a megjelenítendő színeket (ld. alább).

A színterek részletes tárgyalása nem része ennek az útmutatónak. Ezért ehelyütt csak említés szintjén foglalkozunk a további fontosabb példákkal.

2.2.4.3 Eszközfüggetlen színterek

Az eszközfüggő színterek mellett a színelmélet és a gyakorlati színhasználat számára is szükség van olyan rendszerekre, amelyek képesek a színek eszközöktől és funkcionalitástól független leírására. Ilyenek a CIE (Commission Internationale de l'EclairageInternational Commission on IlluminationNemzetközi Világítástechnikai Bizottság), a szín- és fénymérés szabványaival foglalkozó nemzetközi testület által definiált főbb színterek.

2.2.4.3.1 LAB, CIELAB

A modell három dimenziója:

A modell egy gömb alakú testben ábrázolja a színeket, az adott színeknek a gömbtesten belüli távolsága a közöttük fennálló percepciós különbséggel arányos.

A LAB színmódot főleg professzionális fotóretusálásnál használják.

CIE Lab modell, 1976

CIE Lab modell, 1976.
[FORRÁS: Énekes Ferenc: Kiadványszerkesztés 3. Illusztráció. Budapest, 2002. 289. p.]

2.2.4.3.2 XYZ (CIE 1931)

Ez a modell a fényesség paramétere nélkül, két dimenzióban ábrázolja a színeket. A vízszintes tengely a vörös, a függőleges a zöldes árnyalatok felé halad. Az origó közelében a színek veszítenek intenzitásukból. Az XYZ rendszerben az egyes árnyalatoknak állandó, meghatározott helyük van.

XYZ színmodell

XYZ színmodell.
[FORRÁS: Énekes Ferenc: Kiadványszerkesztés 3. Illusztráció. Budapest, 2002. 289. p.]

2.2.4.3.3 Színmintákon alapuló színterek: PANTONE

Néhány olyan rendszer is létezik, amely a festékgyártás és a nyomdatechnikai igényekhez igazodva speciális színtereket ír le. Ezek nagy pontosságú szabványok, amelyekkel általában a professzionális nyomdaiparban, grafikában illetve egyes belsőépítészeti technológiákban találkozunk. Az egyik ilyen legelterjedtebb modell a Pantone.

A Pantone színeket direkt (spot) színeknek nevezik, és azonosító számmal látják el őket, ez a Pantone Matching System (PMS) szám. A Pantone rendszer színrepertoárja változatosságában meghaladja a CYM-t, és nem három elsődleges színre épülő színkeverési metodikára épül, hanem 15 pigment keverékeiből állnak elő az egyedi színek. Törvényben előírt, rögzített színárnyalatokat (például az egyenruhák színét) gyakran a Pantone színtér PMS-számával adják meg.

Az alábbi ábrán egy grafikai szoftver színkeverési dialógusát látjuk Pantone módban. A párbeszédpanel nem a jól ismert (RGB, CMYK, HLS) színterek szerint épül fel, hanem minden színt a neve (pl. Pantone© 8322 C; Pantone Red 032 U stb.) azonosít.

A PANTONE színek

A PANTONE színek

Színminta-alapú további rendszerek például: TOYO, FOCOLTONE, TRUMATCH.

2.2.5 Digitális színábrázolás

Az RGB színmódokban a számítógépes színábrázolásban mindegyik színcsatornán levő szín 8 biten (1 byte) tárolódik:

Ez összesen 256 árnyalat megkülönböztetését teszi lehetővé egy színcsatornán. Három színcsatornán tehát 2563, vagyis 16 777 216 szín ábrázolása lehetséges. A CMYK rendszer négy színcsatornával dolgozik, tehát kézenfekvőnek látszik, hogy az ábrázolható színek száma jóval több lenne. Azonban – amint láttuk – a valóságban a CMYK színtérben lényegesen kevesebb szín jeleníthető meg. Az alábbi ábrán láthatjuk, hogy a színtérben kiválasztott (fekete körrel jelzett) szín, hogyan írható le a különböző színrendszerekben (HSB, LAB, RGB, CMYK)

Számítógépes színkódolás

Számítógépes színkódolás

Az RGB, illetve HSL/HSV/HSB színtereknél már volt szó a színek egyszerű, számszerű azonosítókon alapuló meghatározásáról. Ennek legelterjedtebb példája az, ahogy a weboldalak formai leíró nyelvei (például a HTML vagy a CSS) hivatkoznak az egyes színekre. Ezek az úgynevezett színkódok. A HTML színkódokat megadhatjuk decimális (0;0;255), illetve hexadecimális azonosítókkal (#0000FF). Ezekkel az kódokkal a kék színt jelöltük meg. A HTML nyelv érti továbbá a színek név szerinti azonosítását is, (jelen példánknál ez a „blue”, kék alapszín), továbbá a CSS nyelv használ rövidített hexadecimális azonosítókat is, a kék színnél például a „00f”.

Néhány szín RGB-kódja a HTML-ben:

Angol színnévRGB decimális kódRGB hexadecimális kódMinta
CornflowerBlue100;149;2376495ED### SAMPLE ###
DarkSlateBlue72;61;139483D8B### SAMPLE ###
DarkTurquoise0;206;20900CED1### SAMPLE ###
DeepSkyBlue0;191;25500BFFF### SAMPLE ###
DeepSkyBlue10;191;25500BFFF### SAMPLE ###
DeepSkyBlue20;178;23800B2EE### SAMPLE ###
DeepSkyBlue30;154;205009ACD### SAMPLE ###
DeepSkyBlue40;104;13900688B### SAMPLE ###
DodgerBlue30;144;2551E90FF### SAMPLE ###
DodgerBlue130;144;2551E90FF### SAMPLE ###
DodgerBlue228;134;2381C86EE### SAMPLE ###
DodgerBlue324;116;2051874CD### SAMPLE ###
DodgerBlue416;78;139104E8B### SAMPLE ###

A HSL/HSV/HSB színek a színtérben hivatkozott tulajdonságok (Hue, Saturation, Lightness/Value/Brightness) értékeire hivatkozva azonosítják a színeket, az RGB-hez hasonló, három komponensű számsorral. Itt csak az első szám hivatkozik magára színárnyalatra („Hue”), ami itt szintén skálázható érték, a második két értéket („Saturation”, „Lightness/Value”) pedig törtszámként, illetve százalékos arányban kapjuk meg. A fenti példát követve a kék alapszín azonosítója: hsl(240, 100%, 50%).

Ezekkel az azonosítókkal főleg kép-optimalizálás közben, a színkorrekciós opcióknál fogunk találkozni munkánk során, valamint web-szerkesztésnél, mivel a CSS3-szabvány már képes a HSL/HSV számok közvetlen értelmezésére.

A CMYK színtér azonosítói az RGB-hez hasonlóan a négy fő színcsatornát reprezentálják négytagú azonosítóval, ebben a sorrendben: C(%), M(%), Y(%), K(%). Itt azonban nem abszolút, hanem mindenhol százalékos értéket kapnak az árnyalatok, ami a CMYK színkeveréses színelőállítását modellálja. A „blue” (RGB „kék” alapszíne) ebben a rendszerben így néz ki: cmyk(100%, 100%, 0%, 0%), ami könnyen belátható, mivel a színelméletből tudjuk, a kék (az RGB elsődleges, jelen színtér másodlagos színe) két CYMK elsődleges szín, a cián (C) és a bíbor (M) közvetlen keveréke, ezért ezt a két árnyalatot teljes értékében tartalmazza, a másik kettőből pedig semmit.

2.2.5.1 Az ICC-profil

Amikor digitális képekkel dolgozunk, az egyik fontos kérdés, hogy melyik színteret választjuk. Ilyenkor a színtérre inkább más, elterjedtebb kifejezést használunk, ez színkezelés vagy színmód. Digitalizálás során általában valamelyik RGB-színkezelésben meghatározott színnel van dolgunk. Szükség lehet arra, hogy ezt megváltoztassuk, és például CYMK színmódban folytassuk a kép szerkesztését, mert nyomtatott kiadványban akarjuk elhelyezni. A két színkezelés közötti konverzió azért lehetséges, mert mindkét színtérnek van úgynevezett ICC-profil leképezése, ami alapján az egyes árnyalatok megfeleltethetők más színterek adott színeinek – amennyiben azok esetében is rendelkezésre áll az ICC-profil.

Az ICC-profil nevét az International Color Consortium után kapta, 1993 óta ez a testület felelős a különböző színterek közötti szabványos kommunikációért.

Ld. még: 3.2.2.3

A képi fájlformátumokról később lesz szó, de itt érdemes megjegyezni, hogy az egyes formátumok elbírálásánál fontos kritérium, hogy az adott specifikáció hogyan kezeli az ICC-profilokat, és milyen profilok kezelésére képes. Azt is fontos tudni, hogy az egyes színterek közötti váltásnál nem garantálható, hogy ugyanaz az árnyalat elérhető lesz a célprofilban, mint a kiindulóban.

Egy adott kép színprofilját a komolyabb képszerkesztő szoftverekben módosíthatjuk (a példán Adobe Photoshop 10.0.1 verzió). A legördülő listán láthatjuk, hogy az ICC-profilok mellett a telepített önálló megjelenítő eszközök – nyomtatók, monitorok – színmodelljeit is kiválaszthatjuk.

Profil hozzárendelése egyedi képekhez

Profil hozzárendelése egyedi képekhez

Jelen esetben a példaként használt, eredetileg RGB színterű fotót Wide Gamut RGB színtérbe konvertáljuk. Nézzük meg a különbséget:

sRGB

sRGB

Wide Gamut RGB

Wide Gamut RGB

Az alábbi ábrán az Adobe Photoshop (10.0.1 verzió) színbeállítási dialógusát láthatjuk. Ezek a beállítások nem egyes képekre vonatkoznak, hanem a munkafolyamataink egészére. Itt határozható meg, hogy az egyes célokra milyen színmodell használatát tekinti alapértelmezettnek a program. Látható, hogy külön modell választható a webes (RGB), a nyomdai (CMYK), a szürkeárnyalatos és a direkt színes felhasználásra. Az előre beállított séma nevéből (pl. „Általános felhasználás Európában” láthatjuk, hogy ezt a döntést nem pusztán funkcionális, hanem lokális tényezők is befolyásolják; nyilván az alapján, hogy az adott régióban általában melyik szabvány a konvencionálisan elfogadott.

Színbeállítások a Photoshopban (10.0.1): Általános felhasználás

Színbeállítások a Photoshopban (10.0.1): Általános felhasználás

Színbeállítások a Photoshopban (10.0.1): Webes megjelentetés

Színbeállítások a Photoshopban (10.0.1): Webes megjelentetés

Szakirodalom:

2.2.6 Színmélység

A színmélységet a képpontokat definiáló bitek számával adják meg. Ennek módjára nincs sok variáció, mert a gyakorlatban kialakultak bizonyos szabványok; a kép lehet 1, 8, 16, 24 vagy 48 bites, ahol is a színmélység az egy pixelen megjelenő színt leíró bitek száma.

A nagyobb színmélység nagyobb ábrázolható színtartományt eredményez. Másik következménye a nagyobb fájlméret.

Igényes digitalizáló berendezések és szoftverek egy-egy színcsatornán képesek 256 árnyalatnál több színárnyalatot is megkülönböztetni. Legjellemzőbb ezek közül a 48 bites színmélység. A nagyobb bemeneti színmélység nem jelenti azt, hogy a megjelenítési lehetőségeink (monitor, nyomtatás) is a 24 bites színmélységnél többet tudnának kezelni. A 24 bitnél nagyobb színmélység a képfeldolgozó munkafolyamatokban hasznos.

Az 1 bites képek két színt tartalmaznak, ezek a fekete-fehér képek.

1 bit színmélységű kép

1 bit színmélységű kép

A 8 bit színmélységű képeket általában 256 szürkeárnyalat (grayscale) megkülönböztetésére használják.

8 bit színmélységű szürkeárnyalatos (grayscale) kép

8 bit színmélységű szürkeárnyalatos (grayscale) kép

A fenti két színmélységet a könyvtári digitalizálásban ma már legfeljebb a feldolgozott állományoknál szabad használni, bevitelnél nem.

A 24 bit színmélységű képek a valóságos színek megjelenítésére szolgálnak. (True Color)

24 bit színmélységű kép

24 bit színmélységű kép

Ld. még: 3.3.3

2.2.6.1 Színábrázolási technikák

A színek ábrázolására két jelentősebb technikát használnak a számítástechnikában.

2.2.6.1.1 Indexelt színek

Indexelt színkezelés esetében a színinformációkat az úgynevezett palettában tárolják. Egy adott pixel színét a paletta egy színével határozzák meg. Az indexelt színkezelés célja, hogy a színinformációk minél kisebb helyet foglaljanak el a tárolóegységeken, illetve a számítógépek memóriájában.

Indexelt színkezelés sematikus ábrája

Indexelt színkezelés sematikus ábrája

2, 128, 256 színt tartalmazó paletta 24 bit színmélységű kép alapján

2, 128, 256 színt tartalmazó paletta 24 bit színmélységű kép alapján

Az alábbi táblázat a fenti képből készült palettás változatokat mutatja a fájlméret összefüggésében:

Színek számaBitek számaMéret (Kb)
2136
42101
83178
164252
325300
646337
1287342
2568348

Az indexelt színkezelés csak viszonylag kisszámú szín esetén vezet gazdaságos eredményre. Nagyobb színárnyalatszám esetében a színinformáció közvetlenül a pixelekhez van rendelve. Léteznek 8, 12, 16, 18, 24 bites direkt színkezelő rendszerek.

Ezek közül igen elterjedt a 16 bites szín ábrázolására alkalmas színrendszer. A három színcsatornán a következő színmélységben tárolja a színeket:

Ennek megfelelően az ábrázolható színek száma: 256 × 256 × 256 = 16 777 216

2.3 Egyéb képi tulajdonságok

2.3.1 Árnyalati terjedelem

Az árnyalati terjedelem a mérhető fényerősség legalacsonyabb és legmagasabb értéke közötti arány adott képen belül. Más szempontból úgy is értelmezhető, mint az elnyelt és visszavert fény aránya.

Ez az érték a képeket önállóan is jellemzi. Egy nyomtatott fotó sötét és világos határértékei közötti távolság kisebb, mint például egy diaképen. A színes filmnegatív terjedelme általában még ennél is nagyobb. Az eredeti képek saját árnyalati terjedelme mellett azonban a képi digitalizálásnál külön tényezőnek számítanak a beviteli eszköz által érzékelhető árnyalati határértékek. Más általános értékek jellemzik a digitális fényképezőgépeket, mások a szkennereket és megint mások az emberi szemet.

Példaképpen gondoljunk arra, hogy egy digitális kivetítőn megjelenítve a papír fehérségénél világosabb árnyalatot nemigen tudunk érzékelni, mert a szemünk árnyalati terjedelme addig tart. Az árnyalati terjedelem – más néven denzitás vagy optikai denzitás – fogalma nagyon nehezen körülhatárolható. A digitális képfeldolgozás világában különböző terjedelmeket kell összehangolnunk. (Fontos megjegyezni, hogy az angol „optical density” fogalmat a biokémiában is használják, más jelentéssel.)

Az árnyalati terjedelem formálisan a következő gondolatmenettel írható le.

A beérkező fényt a tárgyak felülete részben visszaveri, részben elnyeli, részben átereszti. A teljes intenzitás egészére nézve az a három fenti eshetőség között szóródik szét. A beeső fény (A, „accident light”) teljes intenzitására (I0) nézve tehát az elnyelt fény (A „absorbed”) aránya:

A = IA/I0

a visszavert (R „reflected”) fény aránya

R = IR/I0

az áteresztett (T, „transmitted”) fény aránya

T = IT/I0

Ezen hányadosok együttesen adják ki a beérkező fény intenzitását, tehát

A + R + T = 1

Az áteresztett fény mennyisége – a felület adott pontján – az érintkező felület áteresztő-képességétől függ. Angolul ez az opacity, ami egészen pontosan „átlátszatlanságot” jelent – a latin opacus melléknévből –, de magyarul gyakran „átlátszóságnak” nevezzük. Az egyszerűség kedvéért itt az „opacitás” kifejezést fogjuk használni.

Az opacitás a felület adott pontján az áteresztett fény (T) reciproka, azaz:

O = 1/T

Tehát minél magasabb a közeg opacitása, annál kisebb lesz az áteresztett fény aránya:

Fényáteresztő-képesség Átmenő fény aránya Opacitás
(„átlátszó/atlanság”)
Szín
1 100% 1
0,1 10% 10
0,01 1% 100
0,001 0,1% 1.000
0,0001 0,01% 10.000
0,00001 0,001% 100.000

Az opacitás és fényáteresztés kapcsolata. [FORRÁS.]

A fenti táblázatban az 1-es opacitással jellemzett közeg a fényt 100 százalékban átengedte (azaz átlátszó volt, mintha egy tiszta üveglapot helyeztünk volna szkenner levilágító-felületére); a 100-zal jelzett értéknél csak tízezrelékét (ez egy átlátszatlan tárgyat jelent).

A denzitás (D) az opacitással függ össze. Matematikai módszerrel annak logaritmusával számíthatjuk ki:

D = logO

A denzitást jellemző skála a következő táblázatból érthető meg:

Fényáteresztő-képesség Áteresztett fény aránya Opacitás
(„átlátszó/atlanság”)
Denzitás Szín
1 100% 1 0  border=
0,1 10% 10 1  border=
0,01 1% 100 2  border=
0,001 0,1% 1.000 3  border=
0,0001 0,01% 10.000 4  border=

Miután a denzitás értéke logaritmus-alapon számolódik, vegyük figyelembe, hogy minden fok az értékskálán az előző érték tízszeresét jelenti a beengedett fény tekintetében, tehát itt exponenciális növekedéssel számolunk.

Az eddigiekben mindig egy adott pont vagy heterogén felület értékeiről beszélünk. Egy teljes képre vonatkoztatva azonban az adott területeket más és más értékek fogják jellemezni, ezért a képeknek nem denzitása (árnyalata), hanem határértékek által meghatározott árnyalati terjedelme van.

Egy napsütötte tájat ábrázoló képen az eget, a felhőket, esetleg a vízfelületen megcsillanó fényt ábrázoló területek engedik át a legtöbb fényt, ezek képviselik a minimális denzitást (Dmin). A kép árnyékos területei sokkal kisebb arányban engedik át a fényt, ez a denzitás maximuma a képen belül (Dmax). A legsötétebb pont értéke elméletileg 4 („abszolút fekete”) lehet, a legvilágosabb pedig 0 („abszolút fehér”). A kettő különbsége

D = Dmax-Dmin

a kép denzitása (D). A gyakorlatban azonban ez az érték mindig nagyobb, mint 0, és kisebb, mint 4, mivel nincsen abszolút fehér és fekete.

Átlagos értékeket alapul véve legyen például:

Dmin = 1, Dmax = 2,5.

a kép teljes árnyalati terjedelmét a határértékekből számoljuk ki:

D = Dmax - Dmin.

Tehát:

D = 2,5 - 1 = 1,5.

Példa:

2,6-os árnyalati terjedelem modellje

2,6-os árnyalati terjedelem modellje

Közel 4-es árnyalati terjedelem modellje

Közel 4-es árnyalati terjedelem modellje

Árnyalati terjedelme nemcsak a képeknek, hanem az azokat érzékelő optikai eszközöknek is van. Néhány jellegzetesebb átlagos érték:

Az árnyalati terjedelem fogalma továbbá jól értelmezhető, ha a mostanában – egyelőre kísérleti jelleggel – terjedő High Dynamic Range (HDR) fényképezés fogalmára gondolunk.

A HDR fotók úgy keletkeznek, hogy ugyanarról a tárgyról több fotót készítenek, többféle blendeértékkel. Mivel a fotózás pillanatában beengedett fény mennyiségét a blende értéke szabályozza, ez az ugyanazon részleteket ábrázoló területeken más-más denzitást eredményez a különböző felvételeken.

Az így készült képeket intelligens szerkesztővel (pl. Photometrics Pro) egy képpé szinkronizálva szinte természetellenes részletgazdagságú, sötét területeken is részletes fotókat kapunk.

Ld. még: 3.3.4

Szakirodalom:

2.3.2 Kontraszt és élesség

A látvány elsődleges vizuális tulajdonsága a kontraszt. Amikor tárgyak egy csoportja a látóterünkbe kerül, az első lépés az, hogy agyunk elkezdi kielemezni a vizuálisan eltérő területeket, mégpedig az egyes területek „fényességének” (brightness) összehasonlításával. A különböző fényességű területek rajzolják ki a tárgyak látható formáját, térbeli jellemzőit, az árnyékokat, a különböző területek színének érzékelése csak ezután jön.

A kontraszt a látványon alapuló érzékelés legfontosabb eleme. Színek nélkül – ha nehezen is – de elboldogulunk vizuálisan a világban, kontraszt nélkül már tulajdonképpen nem, vagy nagyon rosszul látnánk.

Az emberi szem fokozottan érzékeny a különböző fényességű területek észlelésére, hajlamos azt a tényleges színkülönbségnél jobban hangsúlyozni. Ha ugyanazon szín különböző árnyalatait teszik elénk érintkező sávokban, akkor úgy látjuk hogy az egyes csíkok a határoknál sötétebbek, illetve világosabbak, attól függően, hogy a világosabb, illetve sötétebb árnyalattal szomszédosak. Emiatt látjuk úgy, hogy az egyes árnyalat-csíkok térbeli görbülettel rendelkeznek. Ez azonban csak illúzió, amit a tudomány „Mach-sáv”-nak nevez.

Mach-sávok

A Mach-sávok
[FORRÁS: Richard Keyes: Color Theory. The Mechanics of Color. (DVD film) The Gnomon Workshop, 2008.]

A kontraszt kifejezésére alább használt példában a HSB (Hue-Saturation-Brightness) színmodellt használjuk, egy két színt tartalmazó képen.

Példa a kontraszt mértékére a fényerő (brightness) változtatásával.

A két árnyalat fényerejének (brightness) változtatásával jelentősen változik (csökken a második képen, majd nő a harmadikon) a kép kontrasztossága.
(A képre kattintva a tejes színinformációt tartalmazó változat nyílik meg.)

A felső kép értékei:

A második képen a fényerő értékei: baloldalt: 100; jobboldalt 90. A kép így alig kontrasztos. A harmadik képen az értékek: baloldalt: 165; jobboldalt 10. Ez a kép nagyon kontrasztos.

A kontraszt mértéke számszerűsítve a világos és sötét színterület fényességének különbsége. Minél magasabb ez a szám, annál nagyobb a kontraszt. A fenti – nagyon leegyszerűsített – példán bemutatva:

Felső kép: 132-76 = 56
Középső kép: 100-90 = 10
Alsó kép: 165-10 = 155

A képek többségén nem csak két színárnyalat szerepel. Ilyenkor a kontraszt fogalma mindig az adott sziluettet meghatározó, érintkező árnyalatok között értődik, a kép egészére nézve pedig azok átlaga alapján.

Az élesség a képnek az egyik legfontosabb minőségi jellemzője, tehát általában rögzített látványnál beszélünk róla. Ennek ellenére a hétköznapi látással kapcsolatban is szó lehet róla: ha valaki „homályosan lát”, akkor gyakorlatilag arról van szó, hogy a alacsony élességű képet fog fel abból, ami a szeme előtt van, a különböző tulajdonságú területek határvonalai nem elég határozottak számára.

Az élesség az optikai leképzés, a képalkotás minőségére utaló adat, ami két különböző tónusú vagy színű terület közötti határvonalat jellemzi. Akkor éles a rögzített kép, ha az eredeti egy pontjáról érkező fénysugarakat a reprodukálás során egy pontban képezzük le. Minél inkább elkülönülnek egymástól az egyes elemi képpontok, annál jobb élességről beszélhetünk.

Az élesség és kontraszt nagyon közeli fogalmak, nem is könnyű feladat értelmezni a kettő közötti különbséget.

Az alábbi festmény – mint az impresszionisták munkái általában – tudatosan összemossa a különböző színű, illetve textúrájú területek határait. A kép célja nem a látható objektumok formájának és vizuális tulajdonságainak visszaadása, hanem bizonyos benyomások ébresztése a szemlélőben. A képen a kontrasztok egybemosódnak, élességről pedig nem is beszélhetünk – művészi alkotásról lévén szó, nem is értelmes ezekről szót ejteni, ezt most csak a példa kedvéért tesszük. Mivel ezt a festményt nézve a kirajzolódó határok segítsége nélkül kell értelmeznünk a látványt, öntudatlanul is a megszokottól eltérő módon fogjuk feldolgozni az információkat, és ez is hozzájárul az élményhez, amit a kép nyújt. Az információ eljut hozzánk, de agyunknak jobban „meg kell dolgozni érte”, mintha megszokott, kontrasztos képet látnánk.

William Merritt Chase (1849-1916): Prospect Park. (1886.) FORRÁS: http://artmight.com/Artists/Chase-William-Merrit/chase-william-merritt-prospect-park-139873p.html/%28mode%29/search/%28keyword%29/andy+park

William Merritt Chase (1849-1916): Prospect Park. (1886.) FORRÁS

Ennek ellenpéldája Caravaggio alábbi képe. Mint a művész képein általában, ezen is nagyon kevés árnyalat szerepel, a képi tartalmat az élesen elkülönülő, különböző fényességű területek közvetítik.

Caravaggio: Dávid Góliát fejével. (1609-1610.) Galleria Borghese, Róma. FORRÁS: http://www.museum.hu/museum/temporary_hu.php?IDT=4907&ID=77

Caravaggio: Dávid Góliát fejével. (1609-1610.) Galleria Borghese, Róma. FORRÁS

A kontraszt és az élesség különösen fontos tényező a digitalizálásban is. Az előbbi impresszionista festményt megnézve is belátható, hogy a mindennapi életben képesek vagyunk értelmezni kevéssé kontrasztos (például szándékosan összezavaró, homályos vagy alulexponált) képeket, mert elvonatkozató képességünk, valóságismeretünk és személyes emlékeink elegendő információt nyújtanak ahhoz, hogy például egy rosszul sikerült fotográfián is felismerjük közeli ismerősünk arcát. A digitális képeket azonban nem mindig mi, humán szemlélők értelmezzük, hanem gyakran gépi intelligencia dolgozza fel azokat. A legegyszerűbb példa erre az optikai karakterfelismerés, amely során szoftver próbálja felismerni az egyes betűformákat a digitalizált képen. A szoftver ilyenkor egy többé-kevésbé behatárolt betűképhez hasonlítja a képen látható foltokat, és ha a szöveg nem különül el eléggé a hordozó háttérszínétől, akkor a kép feldolgozhatatlan lesz, mert a számítógépek egyelőre nem rendelkeznek elég absztrakciós képességgel ahhoz, hogy egy alig kiemelkedő formához egy betű elvont képét társítsák.

2.3.3 Zaj

A zaj – jelen esetben a képi zaj – általában akkor jelenik meg a képen, amikor a reprodukálás (fényképezés, szkennelés) közben olyan kontrasztok, illetve élek jelennek meg, amelyek az ábrázolt tárgyaknak eredetileg nem valódi tulajdonságai. Ilyen például, ha a szkenner belsejében vagy a fényképezőgép objektívje és a fotózott tárgy között szálló porszemcsékről visszaverődő fény egyenetlen, morzsaszerű textúrát ad a képnek. Ez a textúra valójában gyakran a közbeeső levegő vizuális tulajdonságait képviseli, de azt általában nem akarjuk rögzíteni – kivéve esetleg a vizuális művészeti alkotásokban –, így a képen a szándékolt látvány értelmezését zavaró, felesleges információ, azaz „zaj” jön létre.

Zaj a képfeldolgozás alkalmával is keletkezhet, amennyiben képkorrekció során túlságosan magas élesség-értéket állítunk be. Ez esetben a legkisebb terjedelmű és kis kontrasztú területek is éleket kapnak, és a kép fokozottan „szemcsés” lesz.

Ld. még: 3.4.3.7

2.4 Befejezés

Az eddigiekben elméleti szempontból tekintettük át a képi tulajdonságokat. A következő fejezetben arról lesz szó, hogy miként hozzuk létre a digitális képeket, és hogyan módosítjuk azok tulajdonságait.