70505 Image29 (10)

Szkoła Konstruktorów

Rys. O

i

A jeśli chodzi o zadanie 118, oto parę słów komentarza: do precyzyjnego pomiaru barwy należałoby zbadać skład widmowy (spektralny) światła. Pełne widmo światła widzialnego jest zobrazowane na rysunku 8. Rysunek 9 pokazuje trzy przykłady rozkładu widmowego światła wytwarzanego przez różne świetlówki Philipsa. Jednak pomiar rozkładu widmowego oraz temperatury barwowej światła nie jest sprawą prostą i nie tędy droga do rozwiązania 118 zadania Szkoły. Trzeba zastosować jakiś sposób uproszczony. W komputerach, aparatach cyfrowych, kamerach, skanerach, ild. zazwyczaj posługujemy się tzw. modelem koloru RGB. Przykładowo monitor i ekran telewizora zawierają maleńkie elementy świecące w kolorach RGB (czerwonym, zielonym i niebieskim) - jest to tak zwana addytywna metoda uzyskiwania barw - polega na dodawaniu w' potrzebnych proporcjach światła w kolorach RGB. Oznacza to, że kolor można określić, podając trzy liczby wskazujące na „udział”, czyli jasność składowych „barw podstawowych” R, G, B (czerwonej, zielonej i niebieskiej). Potoczne określenie mówi, że mieszając w odpowiednich proporcjach światło o kolorach RGB, można uzyskać dowolny odcień. Ściśle biorąc, nie jest to prawdą - rysunek 10 pokazuje w uproszczeniu cały zakres kolorów widzianych przez człowieka (na obrzeżach barwnego pola podane są długości fali poszczególnych „czystych” kolorów) oraz trójkąt pokazujący zakres barw, które dane urządzenie z systemem RGB może wytworzyć (np. monitor) albo prawidłowo przetworzyć na liczby (np. skaner, aparat fotograficzny). W zależności od luminoforów w monitorze oraz filtrów

		w
400	OtiO	600	700

Rys. 8

barwnych w monitorach LCD oraz skanerach, aparatach i kamerach, te zakresy dla poszczególnych urządzeń są różne i właśnie to sygnalizuje rysunek 10. Podobny problem będzie z miernikiem światła, który światłu o barwie spoza zaznaczonego trójkąta przypisze barwę leżącą gdzieś na brzegu tego trójkąta. Są to jednak w sumie niezbyt wielkie różnice i generalnie sposób z trzema kolorami podstawowymi RGB jest bardzo dobry.

Rysunek 11 pokazuje tak zwane koło kolorów z zaznaczonymi barwami podstawowymi. Warto pamiętać, że:

R+G = żółty

R+B = purpura (magenta)

G-B = turkusowy (cyjan)

R+G+B = biały

W przypadku badania koloru powieiz.chni przedmiotów jest odrobinę inaczej. Nie świecą one własnym światłem, a tylko odbijają światło otoczenia. Trzeba wiedzieć, że w tym wypadku o wszystkim decyduje, jakie składniki światła są odbijane przez przedmiot, a jakie pochłaniane. Jeśli przedmiot pochłania wszystkie składniki światła, to ma kolor czarny, a jeśli odbija wszystkie - ma kolor biały. Jeżeli odbija światło koloru czerwonego, a inne pochłania, to mówimy, iż przedmiot ma kolor czerwony. Jeśli przykładowo odbija światło czerwone i zielone, a pochłania niebieskie, to przedmiot ma kolor żółty.

Jes; tu jednak jeden ważny problem, którego nie uwzględniło wielu uczestników'. Otóż w komputerze zazwyczaj mamy do czynienia z tak zwanym 24-bitow\>m kolorem RGB. Oznacza to, że jasność każdego z kolorów podstawowych określa liczba 8-bitowa, czyli liczba z zakresu 0 (czerń) do 255 (maksymalna jasność). Teoretycznie daje to zawrotną liczbę odcieni równą 256 do potęgi trzeciej, czyli ponad 16 milionów 777 tysięcy odcieni. Niestety, ta ogromna liczba tylko na pozór pozwoli odzwierciedlić całą naszą „świetlną rzeczywistość”. Na pozór, ponieważ problemem jest maksymalna jasność danego koloru, której w komputerze odpowiada liczba 255

(maksymalna jasność wszystkich trzech składowych RGB daje kolor biały) Jaka jest t; „maksymalna jasność”? Otóż na ekranie monitora „maksymalna jasność” wcale nie jest duża. Świecący na biało ekran zw'ykle nie razi. Jego jasność jest nieporównanie mniejsza od jasności żarówki czy blasku oświetlonej słońcem kartki.

I właśnie tu leży główny problem zadania 118: w realnym świecie mamy do czynienia z ogromną rozpiętością jasności. Nasze oko dobrze radzi sobie zarówno w' jaskrawym świetle, jak i w półmroku. Przykładowo widzimy niebieskie jasne niebo, niebieski samochód i pozostający gdzieś w cieniu niebieski kwiat. Nie poradzą sobie z tym aparaty fotograficzne, a dowód tego mamy na zdjęciach, na monitorze czy odbitce, gdzie niebieski jest tylko samochód, a niebo często jest „wypalone” - całkowicie białe, natomiast niebieski kwiat w cieniu całkowicie czarny I właśnie tu jest problem jak określać kolory przy różnej jasności światła?

Tymczasem wielu uczestników przyjęło zbyt uproszczone założenie i nie uwzględniło tak ogromnych różnic jasności obiektów naszego realnego świata, zarówno świecących własnym światłem, jak też światłem odbitym. Koledzy ci założyli, że jeśli układ ma rozróżnić tylko kilka kolorów, to wystarczą przetworniki rozróżniające tylko kilka poziomów jasności.

34 Maj2006 Elektronika dla Wszystkich