CSC Visualization Group

Värijärjestelmistä

Kappaleen tai pinnan väri määräytyy sen ominaisuudesta heijastaa tai lähettää tiettyjä aallonpituuksia.

Kuva 1 Heijastuminen valon aallonpituuden funktiona vähentävässä värijärjestelmässä

Kirkkaus, sävy ja puhtaus

Värien luokittelemiseksi riittää kolme fysikaalista ja fysiologista parametria: kirkkaus, sävy ja puhtaus.

Kirkkaus (brigthness; käytetään valoa lähettävälle kappaleelle) tai vaaleus (lightness, value; käytetään heijastavalle kappaleelle) kuvaa värin vaaleus- tai tummuusastetta. Sävy (hue) vastaa valon (dominoivaa eli hallitsevaa) aallonpituutta , joka ei välttämättä ole se aallonpituus, jossa intensiteetti I(λ) Puhtaus eli kylläisyys (saturation, chroma, exitation purity) kertoo, kuinka paljon muita aallonpituuksia keskimäärin (eli dominoivien aallonpituuksien taustana valkoista valoa) on värin intensiteettijakaumassa mukana.

Tärkeimmät värit

Ihminen erottaa:

Pääsävyt:

Sävyttömät värit:

CIE-väristandardi

Tärkein tällä hetkellä käytössä oleva väristandardi on kansainvälisen valaistuskomission (Commission Internationale de l'Èclairage, CIE) vuonna 1931 vahvistama XYZ-värikoordinaatistojärjestelmä.

CIE-värimalli

RGB- ja CMY-kolmivärimallit

Tärkeimmät laiteriippuvat kolmivärimallit ovat näytöissä ja videokamerossa käytetty additiivinen RGB ja tulostuslaitteissa käytetty vähentävä CMY, jotka ovat toistensa komplementteja eli vastavärimalleja.

RGB (Red, Green, Blue; punainen, vihreä, sininen) on summaava värijärjestelmä, jota käytetään monitoreissa. CMY (Cyan, Magenta, Yellow; syaani eli sinivihreä, magenta eli violetti, keltainen) on tulostuslaitteissa käytetty vähentävä värijärjestelmä. Kummassakin järjestelmässä väri määritellään kolmella kunkin perusvärin intensiteettiä kuvaavalla arvolla. Kumpikaan ei tuota aivan kaikkia mahdollisia värejä, mutta toisaalta kumpikin on usein käytännön tarpeisiin riittävä.

RGB- ja CMY-värimallit

HSV-värijärjestelmät

HSV (HSB) ja HLS-järjestelmiä, joissa väri määritellään sävyn, saturaation ja valoisuuden tai kirkkauden perusteella. Näissä värijärjestelmissä sävyt ovat ympyrässä valoisuusasteikon ympärillä allaolevan kuvan mukaisesti.

Bittitasot

Tietokoneessa kukin väri(signaali) koodataan eli koordinaatin arvo kvantitetaan pieneksi (kokonais)luvuksi, jonka esittämiseen käytetään sopiva määrä bittejä. Bittitasot tarkoittavat värikuvan yhden pikselin värin esittämiseen käytettävissä olevien bittien lukumäärää. Tavallisimmat käytetyt bittimäärät ovat 1 (mustavalkoinen), 2, 4, tai 8 (paletti), 15 tai 16 (HiColor) tai 24 tai 32 (TrueColor).

Tavallisimmissa näyttölaitteissa on nykyisin pikseliä kohti kahdeksan tai neljä bittiä, jotka indeksoivat pikselin värin määräävää värikarttaa eli palettia, jolloin pikselin arvoa vastaava väri haetaan käytetystä paletista indeksoimalla palettia pikselin arvolla, Kahdeksalla bitillä saadaan 256 eri väriä tai harmaasävyä.

Esimerkiksi RGB-järjestelmän kutakin kolmea väriä kohti voi olla kahdeksan bittiä, jolloin pikselin värin määräytymiseen tarvitaan 24 bittiä. Tällöin kuvassa voi olla 16 777 216 ( = 2**24 ) eri väriä. Tämä on täysin riittävä määrä, koska ihmisen silmä ei erota näinkään montaa eri sävyä.

Esimerkiksi 24-bittisessä järjestelmässä perusvärien määrittelyt ovat seuraavat:

 
Taulukko 1 Tärkeimpien värien RGB-, CMY-, ja HLS-arvot
-------------------------------------------------------- 
väri      R    G    B      C    M     Y     H°    L%    S%
-------------------------------------------------------- 

musta     0    0    0    255  255   255     *     0     *


punainen 255   0    0      0  255   255     0    50   100


vihreä    0  255    0    255    0   255   120    50   100


sininen   0    0  255    255  255     0   240    50   100


keltainen 255 255   0      0    0   255    60    50   100


magenta  255   0  255      0  255     0   300    50   100


syaani    0  255  255    255    0     0   180    50   100


valkoinen 255 255 255      0    0     0     *   100     *


ruskea   165   42  42     90  213   213     0    40    60
--------------------------------------------------------
Tarkemmin eri värijärjestelmistä voi lukea esimerkiksi teoksista: Foley, van Dam, Feiner, Hughes: Computer Graphics, Addison-Wesley, 1990, Wyszecki, Stiles: Color Science, Wiley, 1982 ja Seppo Rihlamo: Värioppi, Rakennustieto Oy, 1992.

Lähde: CSC:n Visualisointikurssi