نمودار رنگینگی برای ترکیب رنگ‌ها نیز مفید است‌، زیرا هر پاره خط راست که دو نقطه دلخواه از نمودار را به هم وصل کند‌، تمام رنگ‌های متفاوتی که می‌توان با ترکیب جمعی آن دو رنگ بدست آورد‌، را شامل می‌شود‌. برای مثال خط راستی را که از نقطه قرمز به نقطه سبز کشیده شده است و نمودار ۱- ۱- دیده می‌شود‌، در نظر بگیرید‌. اگر در رنگی نسبت نور قرمز به سبز بیشتر باشد‌، نقطه متناظر با آن رنگ روی پاره خط خواهد بود‌، اما به نقطه قرمز نزدیک‌تر است‌. به طور مشابه‌، خطی که از نقطه تساوی انرژی‌ها به نقطه دلخواهی روی مرز نمودار کشیده شود‌، تمام سایه‌های آن رنگ طیفی خاص را شامل می‌شود ‌]۳٫[

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

نمودار۱-۱- نمودار رنگینگی
تعمیم این روال به سه رنگ ساده است‌. برای تعیین محدوده رنگ‌هایی که می‌توان از هر سه رنگ معین شده در نمودار رنگینگی‌ بدست اورد‌، کافی است خطوطی بین آن یک نقطه رسم کنیم‌. حاصل یک مثلث است و هر رنگ درون این مثلث را می‌توان با ترکیب جمعی سه رنگ اولیه تولید کرد‌. یک مثلث دلخواه که رئوس آن سه نقطه رنگی ثابت در نمودار ۱ – ۱ باشند‌، نمی‌تواند تمام ناحیه رنگی را بپوشاند‌. مشاهده این موضوع به طور گرافیکی بر این نکته که نمی‌توان تنها با سه رنگ اولیه تمام رنگ‌ها را بدست آورد‌، تایید می‌کند ‌ ]۳ .[
۱-۵- مدل رنگی
برای نمایش تصویر‌ها و رنگ‌ها روی کاغذ و صفحه نمایش یا چاپ رنگ‌ها توسط چاپگر‌ها، مدل‌های رنگی متفاوتی تعریف شده است. مدل رنگی در واقع یک مدل ریاضی برای بیان رنگ براساس اعداد می باشد. معمولاً این سیستم به صورت سه عددی یا چهار عددی می باشد. ارائه مدل رنگی به همراه زاویه و شرایط دید، را فضای رنگی ^[۱۳]۱می‌نامند ]۴[.
هدف از یک مدل رنگی تسهیل در بیان یک رنگ بخصوص در وسایل تصویری نظیر نمایشگرها، چاپگرها، اسکنرها و دوربین ها می باشد. در اصل مدل رنگی یک محور مختصات سه بعدی می باشد که البته می‌توان سیستمهای مختصات مختلفی را از آنها نتیجه‌گیری کرد ]۵ .[
شرکتهای مختلف سازنده وسایل تصویری برای خود مدلهای رنگی مناسب را ابداع و استفاده می‌کنند. برای مثال، مدل رنگی RGB برای گرافیک کامپیوتری، نمایشگرهای رنگی و طیف وسیعی از دوربین‌های ویدیویی رنگی،YUV یا YCbCr برای سیستمهای ویدیویی، photoYCC برای سی‌دی‌های تصویری و فضای رنگ CMY برای پرینترهای رنگی، فضای رنگ YIQ برای استاندارد پخش تلویزیون رنگی و … استفاده می‌شوند. می توان توسط الگوریتمهای خاص، یک رنگ از یک مدل به مدل دیگر انتقال داد. برای اینکار از توابع مختلفی که عموما توسط شرکتهای ابداع کننده معرفی شده اند، استفاده می‌شود ]۴[.
۱-۶- مقادیر محرکه سه گانه
چشم انسان دارای سلولهایی است که به عنوان گیرنده نوری برای نورهای ناحیه مرئی با شدت متوسط و زیاد می‌باشد. این گیرنده‌های نوری دارای بیشینه حساسیت در طول موج کوتاه (این طول موج را با S نشان می دهیم که دارای محدوده ۴۴۰ – ۴۲۰ نانومتر می‌باشد)، طول موج متوسط (با M نشان داده که دارای محدوده ۵۳۰ – ۵۴۰ نانومتر است ) و طول موج بلند (L دارای طول موج ۵۶۰ تا ۵۸۰ نانومتر) می‌باشد. بنابراین مطابق شکل زیر، می‌توان سیستم رنگی چشم انسان را حاوی سه مقدار برای سه رنگ اولیه دانست. این سیستم رنگی سه مقداری، تحت نام فضای رنگی CIE 1931 شناخته می‌شود که هر رنگ با مختصات سه بعدی X, Y و Z مشخص می‌شود ]۴[.
اغلب سیستمها و مدلهای رنگی براساس مقدار سه گانه کار می‌کنند. از جمله متداولترین این سیستمهای رنگی می‌توان به CIE XYZ، RGB، CMYK، HSL، HIS و HSV اشاره کرد که کاربردهای گسترده‌ای در سیستمهای رنگی یافته‌اند ]۴[.
۱-۷- اصول مدلهای رنگی
۱-۷-۱- اصول مدل رنگی CIE XYZ
یکی از اولین مدل های رنگی که برای درک بهتر فضاهای رنگی ارائه شد، سیستم رنگی CIE 1931 XYZ بود. این سیستم در سال ۱۹۳۱ توسط کمیته بین المللی روشنایی ایجاد و معرفی گردید ]۴، ۶ .[ این مدل رنگی در پی آزمایشهای زیادی که در دهه ۱۹۲۰ میلادی توسط دیوید رایت ]۴[ و جان گولید ]۷[ به نتیجه رسید. در این سیستم، Y نشان دهنده مقدار روشنایی^[۱۴]۱، X و Z نشان دهنده مختصات در طیف رنگی می‌باشد.
در واقع می توان در این سیستم رنگی، X، Y و Z را معیاری از سه رنگ قرمز، سبز و آبی به عنوان رنگهای اولیه دانست. در این سیستم رنگی، دو منبع نوری با پارامترهای رنگی مختلف ممکن است دارای رنگ ظاهری یکسان باشند، این اثر را متامریزم^[۱۵]۱ می‌نامند ]۴[. به منظور برطرف کردن این پدیده در سیستم XYZ، یک مشاهده‌گر استاندارد تعریف می‌شود، مشاهده‌گری که در یک زاویه خاص به منبع تابش نگاه می‌کند. معمولاً از زاویه ۲ درجه در نظر گرفته می‌شود. به این سیستم رنگی با مشاهده‌گر استاندارد سیستم رنگی CIE 1931 2o گفته می‌شود. یک سیستم براساس زاویه ۱۰ درجه نیز معرفی شد که امروزه کاربرد چندان زیادی ندارد ]۷، ۴[.
۱-۷-۲- اصول مدل رنگی RGB (Red, Green and Blue)
مدل رنگی RGB یک مدل افزایشی می‌باشد که در آن سه رنگ اولیه قرمز، سبز و آبی با مقادیر مختلف با هم جمع می‌شوند تا رنگهای مختلف ایجاد شود. این سه پارامتر رنگی معادل طول موج‌های ۷۰۰، ۵۴۶ و۴۳۶ نانومتر می‌باشد. در این مدل رنگی، هر کدام از پارامترهای قرمز، سبز و آبی مقادیری از ۰ تا ۲۵۵ به خود می‌گیرد. نتیجه‌گیری اینکه در این مدل رنگی می‌توان به اندازه ۲۵۶ به توان سه عدد رنگ یعنی معادل ۱۶۷۷۷۲۱۶ رنگ را تولید کرد. در این مدل رنگی، رنگ مشکی وقتی به وجود می‌آید که هیچ پارامتر رنگی وجود نداشته باشد، یعنی وقتی که هر سه پارامتر رنگی صفر باشد. اما رنگ سفید وقتی حاصل می شود که مقدار این سه پارامتر ماکسیمم یعنی ۲۵۵ باشد ]۱[.
در نمودار ۱ – ۲ طیف رنگی حاوی سه طول موج معادل این سه پارامتر رنگی مشاهده می‌شود .
نمودار ۱- ۲- طیف رنگی RGB ]1[.
۱-۷-۳- اصول مدل رنگی CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black)
این مدل رنگی، یک مدل نتیجه شده از مدل رنگی RGB می ‌باشد. در واقع این مدل زیر گروه مدل مذکور می‌باشد. مدل CMYK یک مدل کاهشی (تفریقی) می‌باشد. این مدل عموماً برای ترکیب رنگها روی بستر کاغذ مناسب می‌باشد. بنابراین در سیستمهای چاپگر از این مدل استفاده می‌شود. برخلاف مدل RGB، در این مدل، رنگ سفید وقتی به وجود می‌آید که هر چهار پارامتر رنگی صفر باشند. همچنین رنگ مشکی وقتی حاصل می‌شود که تمام پارامترهای رنگی در مقدار بیشینه خود یعنی ۲۵۵ قرار داشته باشند. در شکل زیر تفاوت دو مدل رنگی RGB و CMYK مشاهده می‌شود ]۴، ۵، ۸[.
شکل ۱-۴- فضای رنگی RGB و CMYK ]5[
شکل۱- ۵- مقایسه سه سیستم XYZ (پهنای اصلی رنگی)، RGB (مثلث با خط پر) و CMYK (شکل خط چین) ]۶[.
مقایسه مدل رنگی RGB وCMYK:
۱- فایل‌های مدل رنگی RGB کوچکتر از مدل CMYK می‌باشد.
۲- محدوده رنگی مدل RGB بزرگتر از مدل CMYK می‌باشد.
۳- برای نمایش مانیتوری از مدل رنگی RGB و برای کار چاپ در انتها مدل آن به CMYK تبدیل می شود.
در یک مقایسه بین این مدل رنگی باید گفت، مدل رنگی RGB دارای پهنای رنگی بیشتری نسبت به CMYK می‌باشد ]۶[.
۱-۷-۴- اصول مدل رنگی HSL، HSI و HSV
دو فضای رنگی که بیشتر در دامنه پردازش تصویر برای پردازش رنگ به کار می‌روند، فضای رنگ HSI و HSV هستند. این دو مدل از مختصات هندسی استوانه‌ای پیروی می کند. (شکل ۱ – ۷ ) پارامتر^[۱۶]۱H مشخص کننده نوع رنگ است، این پارامتر برحسب زاویه، در صفر درجه، نشان دهنده رنگ قرمز، در ۱۲۰درجه نشان دهنده رنگ سبز و در ۲۴۰ درجه نشان دهنده رنگ آبی می‌باشد ]۴[.
شکل ۱- ۶- مدل رنگی HSL و HSV ]9[.
در هر کدام از دو مدل رنگی، در امتداد محور مرکزی از ته استوانه شدت رنگ کم بوده و تا بالای استوانه، شدت رنگ زیاد می‌شود، تا به بیشینه مقدار خود می‌رسد. در دیواره بیرونی استوانه، ترکیبی از سه رنگ اصلی قرمز، سبز و آبی و سه رنگ ثانویه یعنی cyan، قرمز و زرد مشاهده می‌شود. این رنگها به صورت خطی با هم ترکیب شده‌اند به طوری که می‌توان با مختصات سه عددی به یک رنگ خاص دست یافت ]۹[.
در هر دو سیستم HSL و HSV کمیت H یکسان تعریف و سازمان دهی شده‌اند. اما تعریف پارامتر S (اشباع یا saturation) در این دو سیستم با هم متفاوت می‌باشد. این دو سیستم دو مقدار مختصاتی متفاوت برای یک رنگ در فضای رنگی RGB به دست می دهند. H خاصیتی مربوط به حس بصری از اصل یک رنگ در فضایی مشابه می‌باشد، برای مثال وقتی به یک رنگ قرمز می‌گوییم (دارای طیف رنگی از قرمز کم رنگ تا پررنگ) تمام این رنگ‌ها دارای H یکسان می‌باشند ]۹[.
شکل۱- ۷- Hueدر فضای رنگی RGB ]9[. نمودار۱-۳- منحنیHو S در فضای رنگی RGB ]9[.
در طول رنگ آبی، H یکسان است، خط چین به سمت بالا در شکل ۱ – ۸، معادل قسمت پایینی منحنی H می باشد. اما با تغییر ساختار رنگی از آبی به زرد، یعنی ناحیه پایین روند در شکل ۱ – ۸، H یک صعود ناگهانی داشته و دوباره در طول ساختار رنگی زرد ثابت می ماند ]۹[.
اشباع که در شکل فوق با علامت S نشان داده شده است، نشان دهنده میزان پررنگی یا کم رنگی یک رنگ خاص می باشد. روی منحنی نشان داده شده در شکل فوق، مشاهده می کنید که پارامتر S با کم رنگ تر شدن رنگ، کاهش می یابد ]۹[.
فضای HSI نیز یک فضای ادراکی است این فضا از سه مولفه I معرف میزان نور،S درجه سفیدی یا اصطلاحا غلظت رنگ و H معرف طول موج (مانند قرمز،سبز یا آبی) رنگ است ]۵[.
۱-۸- تبدیل مدل‌های رنگی به یکدیگر
در سیستمهای تصویری به خصوص در روش اسکنومتری نیاز مبرم به تبدیل و استخراج مدلهای رنگی مختلف می‌باشد. پس از اسکن لکه نمونه ^[۱۷]۱و انتقال تصویر آن به رایانه، این لکه توسط برنامه نوشته شده در محیط ویژوال بیسیک ۶ (Vb 6) آنالیز و پارامترهای مختلف رنگی استخراج می‌شود.
۱-۸-۱- تبدیل لکه به پارامتر RGB
در سیستمهای کامپیوتری، پارامترهای رنگی به صورت اعداد صحیح بین ۰ تا ۲۵۵ ذخیره می‌شود. این سیستم که شامل ۲۵۶ مقدار می‌باشد، معادل عدد ۲۸ بوده بنابراین به آن سیستم ۸ بیتی گفته می‌شود که می‌تواند معادل ۱۶۷۷۷۲۱۶ رنگ مجزا را ایجاد کند. در سیستم رنگی RGB، هر رنگ را به صورت مختصات سه گانه (R, G, B) نشان می‌دهیم. برای مثال (۲۵۵، ۲۵۵، ۲۵۵) معادل رنگ سفید و (۰، ۰، ۰) معادل رنگ مشکی می‌باشد. هر رنگ دارای یک عدد منحصر به فرد بین ۰ تا ۱۶۷۷۷۲۱۶ می‌باشد که این عدد را با V نشان داده و به صورت زیر به دست می‌آوریم:
V = Point (spot area)
V = R + 256 G + 256² B
در محیط برنامه نویسی ویژوال بیسیک توسط دستور Point می‌توان عدد مورد نظر یعنی V را برای هر پیکسل به دست آورد. با داشتن V می‌توان توسط الگوریتم زیر، سه پارامتر رنگی R، G و B را استخراج کرد:
R = V Mod 256
G = ((V – R) Mod (256²)) / 256
B = (V – R – G * 256) / (256²)
در عبارات فوق، mod دستوری است که باقی مانده دو تقسیم را بر می‌گرداند.
۱-۸-۲- تبدیل RGB به CMYK
برای تبدیل رنگها از مدل RGB به CMYK مقدار روشنایی هر یک از رنگهای اصلی مدل RGB با ترکیبی از رنگهای اصلی مدل CMYK شبیه سازی می‌شود. البته بعضی از رنگهای RGB را نمی‌توان در مد CMYK نمایش داد و این رنگها به نزدیکترین رنگ مشابه تبدیل می‌شوند. در برنامه کامپیوتری که در گروه تحقیقاتی دکتر خواجه‌زاده توسط ایشان در محیط VB6 نوشته شده است، ابتدا هر لکه نمونه به مدل RGB تبدیل شده، سپس انتقالات از این مدل به سایر مدلها توسط الگوریتمهای استاندارد انجام گرفته است. برای تبدیل مقادیر رنگی از مدل RGB به CMYK، از الگوریتم زیر استفاده می‌کنیم ]۴[:

1. R’ = ۱ – (R / 255)