קולורימטריה

בפוסט הקודם סיפרתי על דרך לתיאור צבעים, ועל משמעויות השימוש במודל הHSV לעומת הRGB הידוע לכל. דיברתי על המגבלות של המודל הRGB ועל הסיבות לפופולריות על אף הבעיות.

אזכיר שכשדיברנו על מודל הHSV, הפרמטרים לבחירת (או הגדרת) צבע היו שלוש הערכים הבאים: גוון, רוויה, בהירות. ניתן להבין בנקל שרכיב הבהירות הוא הרכיב הפחות חשוב מבין השלושה להגדרת צבע. למעשה רכיב הבהירות הינו הרכיב החשוב מכל להבנת מרכיבי התמונה, אך לשם הבנת הצבע של פיקסל מסויים מספיק להגדיר את שני הערכים גוון ורוויה. אוקיי אני מבין שאיבדתי אתכם ברגע זה ממש... אבל לפני שתעשו את הצעד המחאתי (שזה מאוד פופולרי בימנו) של הפסקת הקריאה למעבר לדבר מה קליל יותר (החיים המודרניים כפו עלינו עדינות יתר בצורות המחאה המתאפשרות לנו - נסו לטרוק טלפון סלולרי באותה הצורה שניתן היה פעם עם טלפון עם שפופרת...) אסביר את דבריי כך שגם אני אבין על מה אני מדבר.

בטלויזיות האנלוגיות של פעם, כשרק המציאו את הטלוויזיה הצבעונית, הייתה בעייה גדולה. העשירים מביננו התחדשו בטלויזיה צבעונית, העניים נשארו עם מסכי שחור/לבן. על הבניין הייתה מותקנת אנטנה יחידה שקולטת את שידורי הערוץ הראשון וממנה ניזונים בעלי טלוויזיית הצבע כמו גם בעלי השחור/לבן. איך עושים ששני הצרכנים יהנו ולא יפריעו אחד לשני בשעה שכל המידע עובר על קו יחיד? כיצד נעביר את המידע כך שהטלוויזיות הישנות עדיין יעבדו (מבלי להוסיף להם איזשהו שבב או יכולת)? אם היו מעבירים את המידע במודל הRGB, היה צריך להחליף את כל טלוויזיות הש/ל בארץ וזה דבר שלא ייעשה. לכן החליטו ליישם את מודל השכבות. ממש כמו שפעם היו צלמי סטילס צובעים את תצלומיהם עם עפרונות צבעוניים. אפיק יחיד יוקצה לרכיב הבהירות בלבד. אפיק זה יהיה משותף לטלוויזיות הצבע והש/ל. רכיב הבהירות מספיק לקבלת תמונת ש/ל. השכבות הנוספות תהיינה אופציונליות. אלה הן שכבות הצבע שרק טלוויזיות צבעוניות מכירות ומבינות. שכבת הצבע על טלוויזיה צבעונית מתלבשת כמו שקף של צבע על תמונת ש/ל.שכבות הצבע הנ״ל, שניים במספר, מספרות לטלוויזיות הצבע לגבי השקף שעליהן להוסיף לתמונת השחור לבן על מנת לקבל תמונת צבע. למעשה אם נכמת את כמו האינפורמציה שהקצו לרכיבי הצבע, נופתע לגלות שהיא קטנה מאוד. אחד הדברים המפתיעים ביותר הוא שתוספת הצבע היא זניחה מבחינה הנדסית לערוץ השידור אך משמעותית מאוד לבני האדם מבחינה תפיסתית (כי אנחנו אוהבים לראות טלוויזיה צבעונית... נכון?)אז מהן שתי השכבות הנ״ל?בדרך כלל הם מוגדרים בתור C1 וC2, אבל זו לא חכמה גדולה לקרוא להם כך. בפעמים אחרות קוראים להם Cb וCr (יש פה חוסר דיוק קטן אך לא משמעותי להבנת הנושא - סלחו לי). למעשה מדובר בשיטת השידור העונה לשם YCbCr המוכרת כל כך ביציאות האחוריות של מכשירי הDVD.קיבלנו שני ערכי צבע, אותם ניתן לפרוס על תרשים דו ממדי. התרשים הבא נקרא תרשים הקולורימטריה. ניתן לומר שזהו תרשים הALL IN ONE בכל הנוגע לצבעים ועל כן הוא מאוד מפורסם בקרב צלמים כמו גם מהנדסים.

על התרשים נדבר בפוסט הבא...

תאוריית הצבע

לאחר תקופה ארוכה של מחסור זמן ואויר לנשימה החלטתי לפרסם מספר מאמרים קצרים הנוגעים באמנות הצילום מהפינה ההנדסית/מדעית. ישנם אלה שירימו גבה על ההחלטה הדרמטית, כי הרי אמנות והנדסה לא ממש הולכים יד ביד, אך אל חשש, כי הרי תשובתי מוכנה מראש. אם נקלף את מעטה האמנות מיצירת תצלום נקבל תהליך פיזיקלי של מדידת אור באורכי גל שונים.
פשטני? אכן כן.
פשוט? תקראו ותראו שכן.
מועיל לצלם חובב? לא בטוח.

חיוני לצלם מקצועי? נדמה לי שמדובר בחלק מהסילבוס החיוני ללימודי צילום.
מעניין? סופר מעניין.

מהו צבע?
המונח צבע מתייחס בשפת הרחוב לשלושה מרכיבים עיקריים (לא! אני לא הולך לדבר על צבעי היסוד...).
לשם המחשה בואו נשאל את אחד העם מהו צבעה של בננה בשלה והוא יענה - "צהוב בהיר". וצבע מלון בשל? יענה - "צהוב בהיר אבל קצת פחות צהוב מהבננה.. נו.. דהוי כזה..." קיבלנו את מה שרצינו. ננתח את התשובות:
1. צבע הבננה = (1) צהוב, (2) בהיר, (3) לא "דהוי כזה".
2. צבע המלון = (1) צהוב, (2) בהיר, (3) "דהוי כזה".

שלוש הפרטים הנ"ל הנם שלוש המרכיבים של צבע: גוון, בהירות, רוויה. יש להם גם שמות בלעז: גוון = HUE, בהירות = BRIGHTNESS, רוויה = SATURATION. לייצוג זה של צבעים קוראים HSB (או HSV כאשר V מסמל את המונח VALUE המחליף את המונח BRIGHTNESS - אל תשאלו אותי למה).

גוון - כשמו מדובר בקבוצת הצבעים בעלי אותו הגוון. גוון יכול להיות אדום, ירוק, כחול, צהוב, סגול וכו'. נשים לב שהגוון לבדו אינו מגדיר את הצבע.

בהירות - כמו ההבדל בין צבע הבננה (כפי שאנו רואים אותה) באור שמש לעומת אותה בננה בחושך. הגוון לא משתנה (מדובר באותה בננה) אבל כמות האור שמוחזרת ממנה דווקא כן משתנה. זאת המשמעות של בהירות - כמות הפוטונים.

רוויה - זהו המונח הקשה ביותר להבנה. למעשה האינטואיציה שלנו לא ממש מכירה את המונח הזה. ההסבר הטוב ביותר לטעמי הוא ההבדל בין "ירוק חזק" ל"ירוק דהוי" בשפת הסטייליסטים, או מידת האפרפרות. לפעמים מייחסים לצבעים עם רוויה חזקה את המינוח "צבע יותר חי" או Vivid Color.

תמונת חסרת רווייה, גוש חלב, 2011

תמונת רוויית רווייה, גוש חלב, 2011

כעת הגיע הזמן לדבר על "צבעי היסוד"

למה בחרתי דווקא בהגדרת הצבע עפ"י גוון, בהירות ורוויה ולא עפ"י השילוש הצבעוני הקדוש, ירוק, אדום, כחול (RGB) המפורסם? התשובה שלי פשוטה: למה לא? מי אמר שצבעי היסוד הם הצורה הנכונה להגדיר צבע? איך בכלל הגענו למצב בו אנו מתנדבים מרצוננו לערבב צבעים במחשבתנו (אדום + ירוק = צהוב, אדום + כחול = סגול) ולהסתבך עם חשבונות מדוייקים כאשר הפשטות שגורה בפינו בכל פעם שאנחנו מתארים צבע? אם נשאל שוב את אחד העם (מהדוגמא הקודמת) לגבי צבעה של בננה, לא סביר שיענה "קצת ירוק וקצת יותר אדום".

בנוסף, כמות הצבעים הניתנים לייצור ע"י צבעי היסוד הוא קטן ממרחב הצבעים הניתנים להרכבה בעזרת ייצוג הHSB. למעשה יש להבין שתוך כדי ערבוב של אדום, ירוק וכחול אנחנו לא ממש מנצלים את כל פוטנציאל הצבעים האפשריים.

בנוסף חשוב לציין שייצוג צבע ע"י RGB הוא ייצוג חיבורי (מלשון חיבור צבעים), בשעה שציירים, מדפסות ואפילו ילדים שמציירים עם טושים מערבבים צבעים בייצוג חיסורי (מלשון החסרת צבעים) של צהוב, סגול, ותכלת (YELLOW, MAGENTA, CYAN). למה? תעשו ניסוי, ונסו לייצור צבע צהוב בעזרת טוש ירוק וטוש אדום. כנראה שתעלו חרס.

אז למה בכל זאת RGB מולך לנו במחשבות?

ישנן שתי סיבות עיקריות לכך:

1. בהסתכלות פשטנית על העין האנושית - המבנה שלה דומה בצורת הפעולה לחיישן של מצלמה דיגיטלית (או שמא ראוי לומר את ההיפך - סנסורים נבנו בהשראת המבנה של העין האנושית). גם בעין האנושית קיימת "מטריצה" של תאים שכל אחת ואחת מהן משתייכת לאחת משלוש הקבוצות - קבוצה שמזהה את האדום, קבוצה שמזהה את הירוק ואחרונה חביבה שמזהה את הכחול. בהמשך תהליך קליטת הצבע, שלוש פרטי המידע מתחברים (או מתחסרים) ויוצרים את יכולתנו לזהות צבעים. למעשה מחקרים הראו שתאור זה אינו מדוייק לחלוטין אך ניתן בהחלט לתרץ את השימוש הנרחב במודל הRGB ע"י התיאור הזה מבלי שמישהו ימחה. לתיאור המדוייק (בכדי שלא יאשימו אותי בהפצת שקרים באיטרנט) כדאי לקרוא את הערכים Color Vision ו-Color Theory בויקיפדיה.

2. הסיבה השנייה והעיקרית לשימוש הנרחב בייצוג צבעים בעזרת צבעי היסוד (RGB) היא פשטות הנדסית. מדובר בפשרה מושכלת שבוצעה ע"י מהנדסים באמצע המאה הקודמת. זאת כיוון שקל היה לייצור אילומינציה (הקרנה) של צבעי היסוד (כי מדובר בצבעים כרומטיים טבעיים) על גבי מסך טלוויזיה, וניתן לייצור בעזרתם מספיק צבעים יפים מבלי שאדם כלשהו יזהה את השקר ויתלונן. בניגוד לצבעים אלה, למשל, את הצבע הסגול אי אפשר לייצור באמצעים אלקטרוניים פשוטים (כמו למשל לייזר - נסו למצוא סמן לייזר בצבע סגול) כלומר מדובר בצבע א-כרומטי.

כל זאת ועוד בפוסט הבא בנושא תפיסת הצבעים במצלמות דיגיטליות.