Bilgisayar Grafiklerinde Renkler

İşlenecek Konular Bilgisayar Renklerine Giriş Renkler ve Renk Karışımları Renklerin Fiziksel Açıklamaları Renk Sistemleri Renk Sistemleri Karşılaştırması Bilgisayar Grafiklerinde Renklerin Kullanımı

1. Bilgisayar Renklerine Giriş Bilgisayar grafiklerinde renkler 3 ana konu başlık altında incelenebilir: Renklerin fiziksel anlamları Canlıların görsel algılayıcıları Kişisel değerlendirme 3

1.1 Renksiz ve Renkli Işık Bu konu şu şekilde 5 konu altında incelenebilir: Renksiz ışık Günlük hayatta kullandığımız ampüllerden çıkan ışıktır. Kromatic* Renkler Renge göre degişen, sıfırdan farklı olan doygunluk. Örneğin doyggunluk (saturaion) = 0 olursa resim siyah beyaz olur. Hücresel Grafikler için Renkler Rengin çoğaltılması (yeniden üretimi) Renklerin bilgisayar grafiklerinde kullanımı 4

1.2 Bilgisayar grafiklerinde renklerle çalışmak neden zordur? Bunun için birçok neden sıralanabilir. Şöyle ki: Gerçeğin fiziksel durumu ve ölçülmesinin zorluğu Örneğin RGB kodlama ne demektir? İnsanın renkleri seçimindeki algı ve estetik farklılıkları Örneğin parlak kırmızı renkteki bir oturma odası insan için olumsuz etki yaratabilir. Renk modelleri kullanicilara kolay renk secimi yapmayi saglar Yazdırılan renk ile monitördeki renk ile monitördeki renkler farklıdır. Bunları birbirine dönüştürmek için renk modelleri kullanılır. Resim renderlamak için sinyal işlemeye girmek için iyi bir başlangıçtır. 5

1.3 Renklerin Zorluğu Renkler, içerisinde fiziksel çizim, psikoloji, fizyoloji, resim ve grafik tasarım barındıran uçsuz bucaksız komplex bir konudur. Birçok teoriye göre, ölçüm teknikleri ve renkler için standartlar insan algısına göre uluslararası bir standart bulunamamıştır. Renk sadece objeye bağlı değildir. Aynı zamanda ışık kaynağından üzerine yansıyan ışığa, kendini çevreleyen alanın rengine ve insanın algılama sistemine (göz/beyin mekanizmasına) bağımlıdır. Yazdırılan renk ile monitördeki renk ile monitördeki renkler farklıdır. Bunları birbirine dönüştürmek için renk modelleri kullanılır. Bazı objeler ışığı yansıtır, bazıları ise geçirgendir. 6

1.4 Renksiz Işık Renksiz Işık Kromatik Işık Işığın niteliksek olarak parlaklığı ile ilgilidir. Gri seviyesi 0 ile 1 arasında değişir. Genellikle siyah beyaz televizyon veya görsel tablolarda (örneğin renksiz cep telefonu ekranı gibi) kullanılır. Kromatik Işık Renk geçişleri belli olmadan geçiş olan renkler için genellikle 64 ile 256 arası gri seviyesi olması gerekir. Örneğin program yükleme ekranlarındaki maviden beyaz a geçiş renkleri 16 bit gösteren bir ekranda geçişler belli olurken 24 veya 32bit gösteren ekranlarda bu geçiş daha yumuşak ve geçiş çizgileri belli olmadan gözükür. 7

1.5 Gamma Gamma, CRT monitörlerin non-lineerlik ölçüsü olarak adlandırılabilir. Gamma ifadesi yanlış olmasına rağmen genellikle resim datalarının non-lineerlik ölçüsü yerine kullanılır. Örneğin normal PC monitörlerinin gamma değeri 1.8, MAC monitörlerinin gamma değeri 2.2’ dir. Yani MAC de oluşturulmuş bir resim PC monitörlerinde daha koyu gözükürken, MAC monitörlerinin görüntü canlılığının en önemli sebeplerinden birisi budur. Gamma dan kaynaklanan problemlere değinecek olursak: Monitördeki veya kağıttaki renklerin farklı olması durumu. Aynı marka/model monitörlerinin farklı gamma zamanın değişikliği Uygun tasarım ve renk yazılımının kullanımı 8

1.5.1 Non-lineerliğin Dengelenmesi – Gamma Düzeltmesi Non-lineerlik durumu hem donanıma (monitöre) hem de insanın algılama sistemine bağlıdır. 256 tonun uygun şekilde dağıtılması Örneğin [0, 0.1] ve [0.9, 1.0] arasında 128 ton olmasına rağmen ilk değerde çok koyu bir renk görebilirken ikinci değerde beyaz a yakın renk görünebilmesine karşın arada 128 farklı ton bulunmaktadır. 0.1 ile 0.9 arasında da görünür bir alan oluşturabilmek mümkündür. Gamma değeri tahmin edilebilmelidir. CRT monitörlerin de çalışması non-lineerdir. LCD monitörlerinin çalışma prensibi CRT den farklıdır. Gözün hassaslık oranı vardır. 0.10 ile 0.11 arasındaki güç (intensity) farkı 0.50 ile 0.55 arasındaki fark gibi görünebilir. Yani insan bu şekilde algılayabilir. Bu algılama kişiden kişiye değişebilir. 9

1.6 Görüntüleme Ortamı Değerleri CRT monitörlerin gamma aralığı 50 ile 200 arası değişirken yoğunluk farklılıkları 400 ile 530 arası değişir. Fotoğraf baskılarının gamma değerleri 100 civarında iken güç farklılıkları 465 civarındadır. Fotoğraf slaytlarında (dia larda) gamma değeri 1000 civarında iken yoğunluk değeri 700 civarındadır. Kaplı siyah beyaz baskılı bir kağıdın gamma değeri 100 civarında iken yoğunluk değeri 465 civarındadır. Kaplı renkli baskılı bir kağıdın gamma değeri 50 civarında iken yoğunluk değeri 400 civarındadır. Siyah beyaz bir gazete kağıdının gamma değeri 10 civarında iken yoğunluk değeri 234 civarındadır. 10

1.7 Kromatik Renk Renk tonu (Hue) değeri; kırmızı, yeşil, sarı, mor ve yeşil gibi renkler arasındaki ton farklılıklarını belirtir. Doygunluk (Saturation) değeri; bir saf rengin, beyaz ya da gri tonları ile ne kadar karıştırıldığını gösteren bir değerdir. Örneğin kırmızı doygunluğu oldukça yüksektir ancak pembe renginin doygunluğu kırmızıya göre düşüktür çünkü pembe içine beyaz katılmış kırmızı renkten oluşur. Aynı şekilde saf mavi rengin doygunluğu en yüksek iken gökyüzü mavisinin doygunluğu saf maviye göre daha düşüktür. Ayrıca pastel renkler daha az canlı ve daha az yoğunluk (intensity) değerine sahip renklerdir. Canlılık (Lightness) değeri; nesnenin üzerine gelen ışığı yansıtabilme değeri ya da oranıdır. Parlaklık (Brightness) değeri; nesnenin kendi yaydığı ışık değeridir. Canlılık ile parlaklık arasında farkı şu şekilde açıklayabiliriz: Güneşin aydınlatma değeri parlaklık ile ölçülürken ay’ ın aydınlatma değeri canlılık ile ölçülmektedir. 11

2. Renk Karışımları B A A şeklinde ışık çeşitli filtrelerden geçerek renk değiştirmektedir. Bu durum çıkartmalı renk karışımını ifade eder. B şeklinde ise 3 ana renk tek bir yüzey üzerine direkt yansıtılarak renk değişimi elde edilmektedir. Bu durum eklemeli renk karşımını ifade eder. 12

2.1 Çıkartmalı (Subtractive) Karışım Çıkartmalı renk karışımında esas olan dalga boyları geçirgenliğidir. Yukarıdaki örnek üzerinden açıklama yapacak olursak; ilk filtre mavi renktedir ve sadece 420 ile 520 nanometre arası ışığı geçirir. İkinci filtre ise sarı renktedir ve bu filtre de sadece 480 ile 660 nanometre arası ışığı geçirir. Böylece her iki filtreden geçebilecek ışık dalga boyutu 480 ile 520 nanometre arasıdır ki bu da yeşil renge tekabül eder ve buraya bakan kişi gönderilen ışıktan sadece yeşil rengi görür. 13

2.2 Eklemeli (Additive) Karışım Eklemeli renk karışımı CRT monitörlerindeki RGB tabancasının renk karışımı mantığıyla çalışır. Şekildeki örnek üzerinden açıklayacak olursak sağ taraftaki projektörden yansıtılan sarı renk ile sol projektörden yansıtılan mavi ışık tek noktada birleşerek bir renk oluştururki bu rengin insan gözündeki retinaya yansıması gri renk tonu ile oluşur. 14

2.3 Tamamlayıcı Renkler (Tonlar) Tamamlayıcı renklerde karşılıklı iki rengin toplanarak birleştirilmesi sonucu gri renk oluşur. Yukarıdaki şekilden yola çıkacak olursak örneğin sarı ile mavi rengin birleşmesi bize gri rengi verecektir. NOT: CRT monitörlerde kırmızı ile yeşil rengin içine bir miktar sarı rengi karıştığı için bu monitörlerde kırmızı ile yeşil rengin toplamı tam gri rengi vermez. Biraz sarımtırak bir gri renk elde edilir. 16

2.4 Renk Kontrastı Fiziksel olarak aynı tona sahip gri renkler bulunduğu alandaki renkten etkilenerek farklı bir görünüş kazanabilir. Yukarıdaki örnekteki iki gri renk aynı tonda olmasına rağmen çevresindeki renk görünüşü değiştirmektedir. Mavi ton üzerinde bulunan gri renk sarı ton üzerindeki griden daha açık gözükmektedir. Oysa ki her iki gri renk de aynı tondadır. Bununla ilgili bir örneğe; http://www.cs.brown.edu/courses/cs092/VA10/HTML Adresinden ulaşılabilir. 17

2.5 Negative Afterimage 1 veya 2 dakika boyunca yukarıdaki resme gözünüzü ayırmaksızın sürekli bakın. Daha sonra boş bir yüzeye veya kağıdın üzerine bakın. Gözünüzü bir veya 2 kere kırptıktan sonra resimdeki çiçeğin orjinal renkleri ile göreceksiniz. 18

2.6 Renkleri İsimlendirmek Birçok ölçme/değerlendirme sistemleri çeşitli renk sistemlerine dayanır. Fakat bu sistemler için kesin olması gereken koşullar şunlardır: Standart bir ışık kaynağı altında değerlendirmek. Kişinin önyargılarından uzak bir değerlendirme yapmak. PANTONE Matching System yazıcı endüstrisinde kullanılan bir sistemdir. Munsell Color-Order System 3 boyutlu uzay içerisindeki örnek renklerden oluşur. Ton, canlılık ve doygunluk değerlerine sahiptir. Renkler, birbirleri arasında eşit uzaklık değerlerine sahiptir. 19

3. Renklerin Fiziksel Açıklamaları 3.1 Psikofiziksel Faktörler Bir rengin değeri, insanın yargısına, ışığa, ortamın boyutuna, onu kaplayan renge, ortamın ışıklandırmasına bağlıdır. Kolorimetre, rengin değerini fiziksel olarak ölçen cihaza denir. Algısal Terim Kolorimetre Terimi Ton Doygunluk Canlılık Parlaklık Baskın dalgaboyu Dalgaboyunun saflığı Luminance (Parlaklık) NOT: Ses ve görüntü işleme merkezlerimiz çok farklıdır. Her ikisi de sinyal işler ancak görüntü işlemede görünen görüntünün etkisi vardır. Örneğin mavi renkte yazılmış bir siyah yazısını bazı kişiler siyah derken bazıları mavi olarak okur. 20

3.2 Etkiye Tepki Tepki frekans eğrisini şu şekilde ifade edebiliriz: Dalga boyuna göre receptör hücrelerinin verdiği tepki Gelen ışığın dalgaboyuna verilecek tepki şu şekilde hesaplanır: Her iki eğri dalgaboyu göz önüne alınarak çarpılır; spectrumdan geçen stimulus miktarına ne kadar receptor un tepki verdiğinin hesaplanması 21

3.2 Etkiye Tepki 22 Gri alan receptörlerin görebildiği alanı belirtir. Tepki Eğrisi Gelen Işık Dağılımı Her iki fonksiyonun toplamı Gri alan receptörlerin görebildiği alanı belirtir. Tepki eğrisi bir filtre olarak düşünülebilir çünkü bu eğri dışındaki alan görülememektedir. Bu eğri ne kadar yüksek ise mesajın beyine iletilme hızı o kadar yüksek olmaktadır. Eğrinin alçak olması durumunda verilecek tepki de yavaş olmaktadır. 22

3.3 Metamerler Metamer: İki rengin aynı olmasına karşın frekanslarının farklı olması. Kırmızı renge verilen tepkinin eğrisi şu şekilde olmaktadır: İki ışık kaynağının renge yansıtılması sonucu metamer elde edilir: 23

3.3 Metamerler İki üçgen altında kalan kırmızı alan aynıdır. Yani 2. üçgen altında kalan alan içerisinde yer alan kırmızı alan diğer üçgenin eğrinin altındaki alanı ile aynı büyüklüğe sahiptir. Bu sebepten ötürü renkler fiziksel olarak farklı olmasına rağmen (farklı frekanslara sahip) insan gözüne ikisi de kırmızı gözükür. Bu durum metamer olarak açıklanır. Diğer Önemli noktalar: Eğer 2 insan farklı tepki eğrilerine sahip yani renklere farklı bakıyorsa o insanların metamerleri birbirinden farklıdır. Metamerler tamamen algısaldır, metamerik ışıklar arasındaki farklar sadece bilimsel ölçüm aletleri ile ölçülebilir Bir prizma ile 2 farklı metamerik ışığın farkı görülebilir 24

3.4 Enerji Dağılımları ve Metamerler İzgesel (spectral) renkler: Tek bir dalga boyuna sahip renklerdir. Örneğin lazer ışığı buna örnek gösterilebilir. İzgesel olmayan (non-spectral) renkler: Birden çok izgesel rengin kombinasyonundan oluşan renklerdir. Metamerler izgesel enerji dağılımına sahiptir ve böylece tek renk olarak gözükebilirler. Bir rengin duygusunu yaratan çok büyük sayıda metamerler vardır. 25

3.5 Kolorimetre Terimleri İzgesel dağılımların görsel efektleri 3 terim ile ifade edilebilir: Baskın dalgaboyu, saflık derecesi, parlaklık (luminance) Dominant dalgaboyu bize ton’ u gösterir ki şekilde bu e2 nin değişimi ile gözlenebilir Saflık ise, burada şu şekilde açıklanabilir: e1=e2 olur ise saflık %0 olacaktır (doygunluk değeri=0) e1=0 olur ise saflık %100 olacaktır (tam doygun hal durumu) Parlaklık toplam enerjiyi ifade eder ki bu da dağılım ve gözün tepki eğrisinin çarpımının integrali alınarak bulunabilir. 26

3.6 Renk Eşleştirme Tristumulus teorisine göre; saf olan kırmızı, mavi ve yeşil tonları eşleştirilerek tüm tonlar elde edilebilir. Renk eşleştirme fonksiyonları, yukarıdaki şekilde, 3 ana renk ile baskın dalgaboyuna sahip tüm renkleri oluşturmanın fonksiyonlarını göstermektedir. NOT: Bu grafikteki eğriler gözün verdiği tepki eğrisi değildir. Bu 3 ana renk karıştırılarak tüm renkler edilebilmesine larşın görüntü veren cihazlarda (örneğin CRT monitörler) sınırlı sayıda RGB tonuna sahip olduğu için tüm renkleri gösteremez. 27

3.7 CIE Uzayında Renk Eşleştirme CIE: Uluslararası l´Éclairage Komisyonu Kırmızı, Mavi ve Yeşil yerine X, Y ve Z kullanılır. X, Y ve Z renk eşleştirme fonksiyonları için: Y değeri parlaklığı ifade eder. X, Y ve Z RGB nin lineer kombinasyonudur. RGB ile XYZ arası dönüşüm matrixler yardımı ile yapılır. 28

3.8 CIE Uzayında RGB Paleti XYZ renk uzayına sahip bir renk paleti Bir monitörde görünebilen renk paleti yukarıdaki görünen tüm renklerin içinde daha küçük bir alana tekabül eder. 29

3.9 CIE Uzayının Renk Diagramı X+Y+Z=1 CIE Uzayının çeşitli açılardan görünümü Sol taraftaki görünüm: CIE Uzayına gömülü bir yüzeyi göstermektedir. Sağ üst köşedeli görünüm: Dikey olarak üssten görünüşü göstermektedir. Sağ alt köşedeki görünüm: Dikey olarak alttan görünümü göstermektedir. 30

3.10 CIE Renk Diagramı 31

3.11 CIE Renk Diagramının Kullanımı Baskın dalgaboyunu ve saflığı; 3 CIE parametresini eşleştirerek ölçmek mümkündür: Kolorimetre ile tristimulus un X, Y ve Z değerlerini ölçmek mümkündür Spectroradiometers ile tüm izgesel enerji dağılımlarını ve tristimulus değerlerini ölçmek mümkündür. İki renk birbirine eklendiğinde, eklenen renklerin doğrusu üzerinde yeni bir renk oluşur. A = tC + (1– t)B eşitliği bu oluşumu göstermektedir. AC/BC oranı A renginin saflığını göstermektedir. 32

3.12 Renklarin Tamamı (Gamuts) Kendimize göre iki nokta (renk noktası) belirleyip bu noktalara I ve J adını verelim. Bu 2 nokta arasına bir çizgi çekecek olursak bu çizgi üzerinde bu 2 nokta arasındaki renk değişimini görmek mümkün olur. Burada üçüncü bir K renk noktası daha belirleyip bunu I ve J noktaları ile birleştirecek olursak, bir rengin tüm varyasyonlarını görebileceğimiz bir IJK renk üçgeni elde etmiş oluruz. 33

3.13 Renklarin Tamamı (Gamuts) Yazıcı çıktısının Görülebilir renk aralığı Televizyonun Görülebilir renk aralığı Sinema filminin Görülebilir renk aralığı 34 Örnek için: http://www.cs.rit.edu/~ncs/color/a_chroma.html

4. Renk Sistemleri 4.1 Hücresel Grafikler İçin Renk Modelleri 35 Amaç: Renkleri bir skalada temsil etmek Bu skala görünen tüm kromatikliğin alt kümesi olduğu için, model tüm görünür renkleri içermeyecektir. 3D Koordinat alt sistemi, skalada görünen tüm renkleri içerir. Diğer modellere çevrilebilir. Örnek olarak RGB modeli örnek verilebilir ki bu konu birazdan anlatılacaktır. Donanımsal Modeller: RGB: CRT monitörlerde kullanılır YIQ: Televizyonlarda kullanılır. CMY: Renkli yazıcı baskısı için kullanılır. CMYK: Renkli yazıcı baskısı için kullanılır. Kullanıcı Bazlı Modeller HSV: (Hue, Saturation, Value; HSB olarak da adlandırılır.) Ton, Doygunluk, Parlaklık HLS: (Hue, Lightness, Saturation) Ton, Canlılık ve Doygunluk The Munsell System CIE Lab 35

4.2 RGB Renk Modeli RGB Renk Modeli (Gri renkler ana köşegen üzerindeki noktalarla belirtilmiştir.) Ana köşegen => Gri değerler Siyah koordinatları: (0,0,0) Beyaz koordinatları: (1,1,1) RGB renk skalası, CRT monitörlerin fosfor kromatikliği ile açıklanabilir. Monitörden monitöre değişebilir 36

4.2 RGB Renk Modeli 37 RGB renk skalalarının birbirine dönüşümü Dönüşüm işlemleri şu şekilde olur: Burada Xr, Xg ve Xb, elde edilmek istenen renk için RGB tonları ile çarpılan ağırlık matrisidir. Bu matris 3x3 lük bir M matrisi olarak tanımlanabilir. Bir monitörün renk skalasını CIE standartına çevirmek için, M1 ve M2 matrisleri kullanılır. M2-1M1 işlemi, 1. monitörün RGB formunu 2. monitörün RGB formuna öevirmek için kullanılabilir. 37

4.2 RGB Renk Modeli Bu çevirme işlemi sırasında; C1 1. monitörün renk skalasıdır fakat 2. monitörün renk skalası farklıdır. Bir dönüşüm uygulayacak olursak; C2 = M2-1 M1C1 Bu dönüşüm sonucunda çıkan değer, birim RGB kübünün dışındadır ve bundan dolayı grafik düzgün gösterilemez. Bu durumda şu çözümler uygulanabilir: Çözüm 1 RGB 0 ile 1 arası clamb edilir Basittir ancak renk ilişkilerinde çarpıklık ortaya çıkar Çözüm 2 Skala, 1. monitör üzerinde belirli bir ölçek ile sıkıştırılır. 38

4.3 CMY(K) Renk Modeli Genellikle ink-jet veya elektrostatik yazıcılarda kullanılan bir renk modelidir. Cyan, magenta ve sarı renkleri, kırmızı, yeşil ve mavinin tamamlayıcı renkleridir. Çıkarımsal birincilikler (subtractive primaries): Renkler genellikle, siyah üzerine ekleme yapılmaktan ziyade beyaz ışıktan çıkarım yapılarak elde edilir. Kartezyen koordinat sistemine sahiptir. Altkümesi birim küptür: Beyaz merkezdedir; siyah ise, (1,1,1) noktasındadır: Şekilde cyan, magenta ve sarı renkleri ile onların karışımları gösterilmiştir. 39

(C’,Y’ veya M’ değerlerinden birisi 0 olmalıdır.) 4.3 CMY(K) Renk Modeli Bazı yazıcılar CMY(K) sistemini kullanır ki buradaki K siyah renk anlamına gelmektedir. K değeri CMY değerlerinin toplamı yerine kullanılabilir: “Undercolor Removal” olarak da adlandırılır. Siyah renk açısından daha zengindir. Kağıt üstüne basılan mürekkep daha az olacağından yazdırma sonrası mürekkebin kuruması daha hızlı olur. İlk yaklaşım: Non-linner’ liğe uymalıdır: (C’,Y’ veya M’ değerlerinden birisi 0 olmalıdır.) 40

4.4 YIQ Renk Modeli TV yayınlarında, iletim verimliliğini arttırmak ve geriye doğru uyumluluğu sağlamak için RGB’ ye göre yeniden kodlanmıştır. Y değeri parlaklığı ifade eder. CIE sistemindeki Y ile aynı anlamdadır. I ve Q değeri renk değerlerini ifade eder. Sadece Y=0,3R+0,59G+0,11B olduğu durumda B/W monitörlerinde görüntülenir. Burada ağırlıklar, herbir birincil anahtar için göreli parlaklığı ifade eder. Beyaz noktanın C nin aydınlatıcısı olduğu varsayılır. Televizyondaki renklerin oluşturulması sırasında, bitişik renkler için Y değerleri farklıdır. YIQ için NTSC renk kodlaması: 41

4.5 HSV Renk Modeli Ton (hue), doygunluk (saturaion) ve rengin açıklık veya koyuluğunu belirleyen değer (value) ile ifade edilir. Silindirik koordinat sisteminin altıgen prizma (hexcone) şeklinde bir alt kümesidir. Şekilde tekil bir altıgen prizma (hexcone) olarak HSV renk modeli görülmektedir. Burada; V=1 düzlemi, RGB modelinin R=1, G=1, B=1 değerlerini içerir. 42

4.5 HSV Renk Modeli Artist’ in tint, shade, tone modeline sezgisel yaklaşım ile elde edilir: Saf kırmızı: H=0, S=1, V=1, saf pigmentler: (I,1,1) Tint: beyaz pigment ekleme = V sabit iken S yi azaltmaya eşittir. Shade: siyah pigment ekleme = S sabit iken V yi azaltmaya eşittir. Tones: S ve V yi aynı anda azaltmaya eşittir. V=1 düzleminde tüm renkler eşit parlaklıkta değildir. Tamamlayıcı renkler 180 derece zıt açılarda yer alır. Doygunluk değeri, model tarafından belirlenen renk skalasına bağlıdır. %100 doygunluk her zaman %100 saflığa eşit olmaz. HSV hexcone’ un tam olarak tepesinden bakıldığında RGB renk modelinin altıgen şeması gözükür. NOT: RGB nin lineer düzlemi ile HSV nin lineer düzlemi birbirine eşit değildir. Örneğin, RGB düzleminde yeşil renge doğru giden bir düzlem HSV de farklı bir renk ie sonuçlanabilir. 43

4.6 HLS Renk Modeli Ton, canlılık ve doygunluk değerlerinden oluşan renk modelidir. HSV modelindeki hexcone un taban tabana birleştirilmesi ile oluşan bir şekle sahiptir. 44

4.6 HLS Renk Modeli 45 En doygun tonlar S=1 ve L=0,5 noktalarındadır. Sliders veya dials için daha az çekicidir. Ne V ne de L değeri, YIQ daki Y değerini karşılayamaz. Konsept olarak bazı insanların beyaz noktaları görmesini kolaylaştırır. 45

5. Renk Sistemleri Karşılaştırması 5.1 Standart Renk Sistemlerindeki Problemler Algıya göre üniformdurlar C1 noktasındaki bir rengi bir C uzaklık kadar ötelediğimizde fark şu şekilde olur: C1*=C1+C C2 noktasındaki bir aynı C uzaklık birimi kadar ötelediğimizde fark şu şekilde olur: C2*=C2+C Burada iki durum arasında matematiksel olarak fark yoktur ancak gözün algıladığı renk değişimi çok daha farklıdır. Örneğin photoshop ta renk barından sadece birinin değişmesi ile aslında tek bir ton değişir ancak göz bunu diğer 2 tonun da değişiyormuş gibi algılar. İdeal bir uniform uzay elde etmek için: 2 rengi birbirinden eşit uzaklıkta tutulmalıdır. Öyle ki bir renk değiştiğinde diğer tonun değişmiyormuş gibi algılanması gerekir. Şimdiye kadarki renk sistemleri içerisinde Munsell in renk sistemi bizim algılaybildiğimiz ilk uniform renk sistemidir. 46

5.2 Munsell Sistemi Tamamen algısal verilerden oluşturulmuştur. CIE sistemine bir yaklaşım veya onun herhangi bir dönüşümü değildir. 3D uzay sisteminde algısal uniformdur. Örneğin parlak sarı, parlak maviden daha çok canlıdır fakat mavinin, sarıdan ayrılan birçok doygunluk (saturation) seviyesi (level) vardır. Bir parametredeki değişim tüm sistemde bir değişim olark algılanır. Tonlar bir daire üzerine yerleştirilmiştir. 20 derecelik bir açısal değişim her zaman bir ton farkına yol açmaktadır. Yani o an çemberin hangi noktasında olunursa olunsun 20 derece sağa veya sola gidilmesi sonucu bir renk tonu değişimi gözlenir. Yalnız bu değişim sonucunda doygunluk (saturaion) ve değeri (value) değişmez. Doygunluk değeri çemberin merkezinden ne kadar uzakta olduğu ile ilgilidir. Merkezden olan uzaklık her zaman aynı algıyı verir. Bu değerin değişmesi tonu ve değeri değiştirmez. Değer (resimde renk tonu, rengin açıklık veya koyuluğu) (value) değeri tabandan olan yükseklik ile ilgilidir. Dikey olarak hareket edildikçe tonlar değişir. Bu değerin değişmesi tonu ve doygunluğu değiştirmez. Yeni renk oluşturucular için grafik grup araştırmalarına temel teşkil eder. 47

5.3 CIE Laboratuarı CIE laboratuarı 1976 da objelerin yansıma ve transmissive* özelliklerinin ölçümü için kurulmuştur. 3 bileşeni vardır: L* : parlaklık a* : kırmızı / yeşil ekseni b* : sarı / mavi ekseni Matematiksel olarak uzay ve algısal uniform renk uzayı olarak ifade edilebilir. Beyaz renk = (Xn,Yn,Zn) Bu dönüşümler renk bölgelerinin aynı boyutlarda algılanmasını sağlar. 48

5.4 Renk Modellerinin Avantajları ve Dezavantajları RGB + Kartezyen koordinat sistemine sahiptir. + Doğrusaldır + Donanım tabanlıdır. + Tristimulus* tabanlıdır. - Bir rengin oluşturulması ve isimlendirilmesi zordur. - Renklerin farkedilebilir bir skalasını oluşturulmasına izin vermez. - Non-uniform’ dur: Eşit geometrik uzaklık olmasına karşın eşit bir algısal uzaklık yoktur. CIE + Tüm görülebilen renk uzayını kapsar. + İnsan algısına dayanır. + Doğrusaldır. + Tüm diğer uzayları içerir. - Non-uniform’ dur. Fakat birçok varyasyonları, örneğin CIE Laboratuarı, Munsell sistemine yakındır ki bunlar uniformdur. - Diagramının xy düzlemi parlaklığı (canlılığı) göstermez. HSV + RGB sistemine kolayca çevrilebilir. + Renkleri belirlemek kolaydır. -Doğrusal değildir. -Tüm renkleri kapsamaz. -Non-uniform’ dur. 49

6. Renklerin Bilgisayar Grafiklerinde Kullanımı Estetik kullanımlıdır: Bir ton ve ruhsal etki (mood) sağlar. Gerçekliği yükseltir (promote realism) Vurgulayıcıdır. Sayısal niceliklerin kodlanmasında kullanılır: Sıcaklığın belirtilmesinde kullanılır. (fiziksel haritalarda) Doğa üzerinde fiziksel haritanın çıkarılmasında renkler kullanılır. 50

6.1 Fonksiyonellik Dikkatsizce kullanımı tehlikelidir. Deneyimlere göre renklerin yanlış seçimi insan performansını 1/3 oranında düşürmektedir. Renklerin dekoratif kullanımı fonksiyonellik açısından işe yarar. Bu durum insanlar üzerinde test edilmiştir. Gerçek yargılara varılmasını kolaylaştırır. İnsanların varsayılanları geçersiz kılmasını sağlar. 51

6.2 Yaklaşım Renk harmonisi: Spesifikasyonlar: Kodlama: 52 Renkleri uygun metorlarla seçer, örneğin renk modellerinde çaprazlama yaparak. Renkleri, renk uuzayında düzlemler veya hexconelar ile sınırlar. Uzay renkleri eşit algısal uzaklıktadır. Açıklık-karanlık (light-dark) kontrastı, ton kontrastından daha önemlidir. Spesifikasyonlar: Örneğin bir harita çok az renk içeriyorsa, içlerinden bir renk arka fon rengi olarak kullanılır. Birçok rengin olduğu grafiklerde doğal arkafon (gri renk) kullanılır. Uyumsuz renkler birbirinden siyah ince bir çizgi ile ayrılmalıdır. Kodlama: Kodlama abartılır. Renk skalasını göster. Renkler tasarlanmamış anlamlar taşıyabilir. Parlak, doygunluğu tam renkler göze çarpar. Aynı renklere sahip elementler kullanıcıyı yanıltabilir. 52

6.3 Fizyolojik Kurallar Göz uzaydaki varyasyonlara hassastır. Güzel detaylar elde etmek için sadece renk değişimi değil parlaklıkta kullanılmalıdır. Mavi-siyah veya sarı-beyaz kombinasyonları göz için kötü kombinasyonlardır. Örneğin siyah fon üzerine yazı rengi için mavi ton kullanılmaz. Renk körleri, kırmızı ve yeşil tonları düşük doygunluk ve parlaklıkta farklı görebilir. Ufak objelerin renkleri 20-40 dakika arasında fark edilebilir. 53

6.3 Fizyolojik Kurallar Ufak objelerin renklerinin ayırt edilmesi zordur. Bir objenin renginin algılanmasını, o objenin bulunduğu ortamın rengi etkiler. Güçlü doygunluğa sahip renkler “after image” durumu ortaya çıkartabilir. Renkler, algılanan objenin boyutunu da büyük veya küçük gösterebilir: Kırmızı renkli objeler aynı boyuttaki yeşil renkli objelerden daha büyük gözükür. Renkler değişik kırılma açıları ile gözümüze gelirler ve bu da değişik derinlik hissi uyandırır. Örneğin kırmızı renk bize daha yakın gözükürken mavi renk bize daha uzak gözükür. Renkler ılımlı bir şekilde uygulanmalıdır, asılsız olmamalıdır. 54

7. Sonuç Bir ışığın karakterini tanımlamak için, sonsuz boutlu uzayda, ışık spektrumundan çıkan sonsuz genlikte bir dalgaboyu verisine ihtiyaç vardır. İnsan algısı, bazı yoğunluk (intensity) seviyeleri altında doğrusal olarak azalmaz. Kabul edilebilir makul seviyelerdeki ışık algılaması log-lineer’ dir, fakat görüntü lineer değildir. Bu da renk-tablo tasarımını etkiler. “Az olsun öz olsun” mantığı renkler için de geçerlidir. Aşırı renkli bir cismin algılanması daha sade renkli bir cismin algılanmasına göre daha zordur. 55