Wie kann Farbinterpolation in verschiedenen Farbräumen das physikalische Mischen von Farben genau simulieren?

Interpolieren von Farben in einem Farbraum

In verschiedenen künstlerischen und gestalterischen Kontexten besteht häufig die Notwendigkeit, verschiedene Farben zu mischen oder zu interpolieren, um ein Farbraum zu schaffen gewünschten Farbton. Während die digitale Farbmischung für emittierende Farben, wie sie beispielsweise auf RGB-Bildschirmen angezeigt werden, unkompliziert ist, stellt die Simulation der Mischung physikalischer Farben besondere Herausforderungen dar.

Traditionelle Farbmischung beruht auf Absorption, bei der Pigmente selektiv bestimmte Lichtwellenlängen absorbieren. Wenn blaue und gelbe Farben gemischt werden, wird die resultierende Farbe durch die Absorptionseigenschaften jedes Pigments bestimmt. Blaue Farbe absorbiert rotes und grünes Licht, während gelbe Farbe blaues Licht absorbiert. In einem perfekten Szenario würde dieser Absorptionsprozess zu einer dunklen oder schlammigen Farbe und nicht zu einem leuchtenden Grün führen.

In der Praxis weichen physikalische Pigmente jedoch von den idealen Absorptionseigenschaften ab, was zu einer Vielzahl möglicher Ergebnisse führt beim Mischen von Farben. Um dieser Komplexität zu begegnen, haben Forscher Farbmodelle entwickelt, die das Verhalten physikalischer Farben genauer darstellen. Ein solches Modell ist das subtraktive Farbmischungsmodell.

Subtraktive Farbmischung

Subtraktive Farbmischung wird verwendet, um das Verhalten physikalischer Pigmente zu simulieren, insbesondere bei der Arbeit mit subtraktiven Farben Systeme wie Farben, Farbstoffe und Tinten. In diesem Modell wird das Ergebnis der Mischung zweier Farben durch Subtraktion der Absorptionsfaktoren jedes Pigments von einer weißen Lichtquelle bestimmt.

Beim Mischen von blauen und gelben Pigmenten absorbiert das blaue Pigment beispielsweise rotes und grünes Licht , während das gelbe Pigment blaues Licht absorbiert. Die resultierende Farbe ist ein schlammiges Grün, das das verbleibende Licht darstellt, das von keinem der Pigmente absorbiert wurde.

Interpolation im Farbraum

Subtraktive Farbmischung dagegen Da es sich um eine realistische Darstellung des physikalischen Farbmischens handelt, kann die Simulation rechnerisch komplex sein. Daher werden häufig alternative Methoden verwendet, um Farben in einem Farbraum wie RGB oder HLS zu interpolieren.

Bei der Interpolation im RGB-Farbraum werden die einzelnen Farbkomponenten (Rot, Grün und Blau) zwischen zwei gegebenen Farben gemischt Farben. Dieser Ansatz ist unkompliziert, kann aber zu Farben führen, die die physikalische Farbmischung nicht genau widerspiegeln.

Interpolation im HLS-Farbraum hingegen beinhaltet das Mischen der Farbton-, Helligkeits- und Sättigungskomponenten zweier gegebener Farben. Diese Methode bietet mehr Flexibilität und liefert intuitivere Ergebnisse beim Mischen verschiedener Farben, einschließlich Zwischentönen von Grün beim Mischen von Blau und Gelb.

Beispielimplementierung

Der folgende Python-Code Das Snippet demonstriert die Farbinterpolation mithilfe des HLS-Farbraums:

import colorsys

def average_colors(rgb1, rgb2):
    h1, l1, s1 = colorsys.rgb_to_hls(rgb1[0]/255., rgb1[1]/255., rgb1[2]/255.)
    h2, l2, s2 = colorsys.rgb_to_hls(rgb2[0]/255., rgb2[1]/255., rgb2[2]/255.)
    s = 0.5 * (s1 + s2)
    l = 0.5 * (l1 + l2)
    x = cos(2*pi*h1) + cos(2*pi*h2)
    y = sin(2*pi*h1) + sin(2*pi*h2)
    if x != 0.0 or y != 0.0:
        h = atan2(y, x) / (2*pi)
    else:
        h = 0.0
        s = 0.0
    r, g, b = colorsys.hls_to_rgb(h, l, s)
    return (int(r*255.), int(g*255.), int(b*255.))

print(average_colors((255,255,0),(0,0,255)))
print(average_colors((255,255,0),(0,255,255)))

Diese Implementierung demonstriert die Interpolation von Blau (0,0,255) und Gelb (255,255,0) mithilfe des HLS-Farbraums, was zu Grüntönen führt.

Es ist wichtig, dies zu beachten Die Methode und andere Farbinterpolationstechniken emulieren das physikalische Mischen von Farben nicht vollständig. Sie bieten jedoch eine praktische Möglichkeit, realistisch aussehende Farbübergänge in einer digitalen Umgebung zu erzeugen.

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