Temat

Modele barw

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

Klasy VII i VIII

II. Programowanie i rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem komputera i innych urządzeń cyfrowych. Uczeń:

3) korzystając z aplikacji komputerowych, przygotowuje dokumenty i prezentacje, także w chmurze, na pożytek rozwiązywanych problemów i własnych prac z różnych dziedzin (przedmiotów), dostosowuje format i wygląd opracowań do ich treści i przeznaczenia, wykazując się przy tym umiejętnościami:

a) tworzenia estetycznych kompozycji graficznych: tworzy kolaże, wykonuje zdjęcia i poddaje je obróbce zgodnie z przeznaczeniem, nagrywa krótkie filmy oraz poddaje je podstawowej obróbce cyfrowej.

Czas

45 minut

Cel ogólny

Definiowanie modeli barw.

Cele szczegółowe

1. Opisywanie modeli barw.

2. Rozróżnianie przeznaczenia modeli barw.

Efekty uczenia

Uczeń:

- rozróżnia modele barw,

- stosuje model barw zgodnie z jego przeznaczeniem.

Metody kształcenia

1. Dyskusja.

2. Uczenie się przez obserwację.

Formy pracy

1. Praca indywidualna.

2. Praca z całą klasą.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

Nauczyciel prosi uczniów, aby odpowiedzieli na kilka pytań, moderuje krótką dyskusję:

- Czym jest barwa?
- Czy każdy człowiek widzi barwy tak samo?
- Czy barwa i kolor to to samo?

Barwa to wrażenia zmysłowe człowieka, gdy do jego oka trafia mieszanina fal elektromagnetycznych z zakresu widzialnego światła. Ludzie niekoniecznie widzą barwy tak samo. Komórki siatkówki w oku odpowiedzialne za rozróżnianie kolorów są wrażliwe na światło dzięki specyficznym białkom, które je budują. Białka te nie są u wszystkich identyczne, z czego wynika, że widzimy świat w różnych odcieniach. Np. to, co dla jednej osoby jest fioletowe, dla drugiej może być różowe. Dochodzą jeszcze różnice w odbiorze barw u płci; mężczyźni zazwyczaj widzą mniej odcieni niż kobiety. Istnieją również wady wzroku związane z rozpoznawaniem kolorów.

Realizacja lekcji

Z komputerową analizą obrazu mamy do czynienia na co dzień. Przykładem mogą być zdjęcia satelitarne powszechnie dostępne w internecie. Komputerowe przetwarzanie obrazu znalazło również zastosowanie w medycynie – diagnostyka obrazowa (np. badania USG), filmach i grach komputerowych – efekty specjalne. System informatyczny musi jak najlepiej oddać całą paletę barw otaczającego nas świata, dobrać sposób wyświetlania obrazu, nasycenie, kontrast, jasność, przezroczystość kolorów, aby obraz był dla nas jak najbardziej czytelny i zrozumiały.

Polecenie 1

Zastanów się, w jakich dziedzinach życia pojawiają się barwy. Np. w fizyce – rozszczepianie światła białego w pryzmacie. Odszukaj przykłady w internecie.

Model barw RYB.
Zapewne każdy z nas bawił się mieszaniem farb. Stąd wiemy, że podstawowymi barwami są kolory: żółty, czerwony i niebieski. Jest to jeden z pierwszych modeli przestrzeni barw, złożony z barwy R – red, Y – yellow oraz B – blue. Został on opisany przez Isaaca Newtona w optyce.

[Ilustracja 1]

W informatyce również są zestawy barw podstawowych, nazywamy je modelami barw. Modele te z jednej strony służą do jak najlepszego odwzorowania naturalnych kolorów, z drugiej zaś umożliwiają łatwe zastosowanie do konkretnych celów oraz konwersję między sobą. Powstają rozwiązania zastępcze i znacznie uproszczone, które znajdują zastosowanie podczas wyświetlania i przetwarzania obrazu.

Najczęściej mamy do czynienia z wyświetlaniem obrazu na urządzeniach elektronicznych i z wydrukami.

Model RGB.
Z Ilu urządzeń wyświetlających obraz dzisiaj korzystaliśmy?
Za wyświetlanie kolorowego obrazu na telefonach, smartfonach, tabletach, komputerach, telewizorach itp. odpowiada model barw RGB.
Trójchromatyczna teoria widzenia (trzy barwy składowe) stała się podstawą do stworzenia modelu RGB. Teoria ta zakłada, że każdą barwę możemy uzyskać, mieszając barwy składowe: R – red, G – green, B –  blue. Zwróć uwagę, że model ten związany jest ze światłem emitowanym.

[Ilustracja 2]

Każdy z trzech kolorów może być zapisany na 256 sposobów (wartości od 0 do 255) w 1 B (bajcie) pamięci komputera. Jeżeli przemnożysz te liczby przez siebie, otrzymasz 16 777 216 możliwych kolorów w palecie barw. Aby zapisać tak uzyskany, dowolny kolor palety, potrzebujesz 3 bajty pamięci komputera.  W tej konwencji kolor zapisany za pomocą samych zer [0, 0, 0] będzie kolorem czarnym. Natomiast każda z barw w pełnym nasyceniu [255, 255, 255] odda barwę białą.

Model barw CMY.
Model CMY, podobnie jak RGB, powstał przy wykorzystaniu teorii trzech barw, według której możemy otrzymać dowolny kolor, mieszając trzy barwy: C – cyan, M – magenta, Y – yellow.

[Ilustracja 3]

Polecenie 2

Otwórz aplet geogebry, na symulacji możesz sprawdzić, jak uzyskać nową barwę w modelach RGB i CMY. Spróbuj uzyskać dokładnie taki sam odcień koloru pomarańczowego i fioletowego w obu modelach barw.

[Geogebra aplet]

Model barw CMYK.
Model CMYK jest powszechnie stosowany w druku. Do trzech barw znanych z modelu CMY dodano barwę czarną (K). K jest to ostatnią literą słowa black. Zdecydowano się na taki zapis, by nie mylić się z barwą Blue z modelu RGB. Modele CMY i CMYK imitują światło odbite, w przeciwieństwie do RGB.

Poniżej możesz zaobserwować różnice w wyświetlaniu na ekranie zdjęcia w modelu RGB (po lewej) i CMYK (po prawej).

[Ilustracja 4]

Model barw HSV.
Edytory grafiki rastrowej proponują wykorzystanie modelu kolorów HSV, ponieważ definiuje on kolory najbardziej zbliżone do kolorów widzianych przez człowieka.

Polecenie 3

Otwórz program graficzny zainstalowany na twoim komputerze. Odszukaj w ustawieniach miejsce, gdzie możesz przestawić model wyświetlania barw. Sprawdź, ile takich modeli masz dostępnych.

Formaty plików graficznych a modele barw:

- Pliki GIF mają niewielkie możliwości, jeżeli chodzi zapisywanie palety kolorów. Każdy piksel obrazu może być opisany tylko przez jeden z 256 kolorów palety. Z tego powodu nie nadają się do zapisywania gradientów.
- Pliki JPG przeznaczone są głównie do zapisu fotografii. Obsługują pełną paletę kolorów. Format JPG pozwala na pełen zapis palet kolorów RGB i CMYK.
- Pliki PNG obsługują pełną paletę kolorów i przezroczystość. Format PNG obsługuje tryb RGB i jest zalecany do zapisu grafiki na strony www.

Polecenie 4

W programie do grafiki rastrowej otwórz zdjęcie przez siebie zrobione. Zobacz, czy możesz zmienić kolory na tym zdjęciu, poprawić jego jasność i kontrast. Zapisz swoją pracę w formatach: JPG, PNG oraz GIF. Porównaj jakość otrzymanych obrazów.

Podsumowanie lekcji

Model RGB dotyczy obrazów, które będziemy oglądać ekranie, natomiast model CMYK dotyczy obrazów, które zostaną wydrukowane.