Dijital resim ve fotoğrafçılıkta renk teorisi

Işık yayılması ve Işık Yansıması

Belki daha önce böyle düşünmemiş olabilirsiniz ama fotoğrafçılık aslında ışığı yakalama işidir.

Işık iki türlü olabilir.

1)   Direkt olarak yayılan ışık: Güneş, lamba, bilgisayar monitörü gibi ışık kaynakları direkt olarak ışık yayarlar.

2)   Endirekt olarak yansıyan ışık: Işık kaynağı olmayan nesneler, ışık kaynaklarından kendi üzerlerine düşen ışığı yansıtırlar. Hatta bazı renkleri yansıtırken bazılarını da emerler. Biz de bu nesneleri yansıttıkları ışık sayesinde görürüz. Koyu nesneler kendi üzerlerine düzen ışığın büyük çoğunluğunu emerler. Açık renkli nesneler ise üzerlerine düşen ışığın büyük çoğunluğunu yansıtırlar.

Işığın elektromanyetik spektrum içerisindeki yerine bakacak olursak insan gözü ile görülebilen ışığın yaklaşık 400nm-700nm dalga boyu aralığında olduğunu söyleyebiliriz. Bunun frekans karşılığını bulmak için aşağıdaki formül kullanılır.

Şekil 1) Elektromanyetik Spektrum

c / λ = f  eşitliğinde c ışık hızı, λ dalga boyu ve f frekans olarak yerleştirildiğinde görülebilir ışığın yaklaşık 430THz (Tera Hertz) – 750THz arasında olduğu bulunur.

Görülebilir ışığın elektromanyetik spektrum içindeki yeri şekil1’de bulunmaktadır.

Renk modelleri

Görülebilir spektrumu biraz daha detaylı olarak ortaya koyarsak tüm renklerin hangi dalga boylarında bulunduğunu Şekil 2’de görmek mümkündür.

Şekil 2) Görülebilir spektrum.

Bu renkler temelde Mavi (B), Yeşil (G) ve Kırmızı (R) olarak yer almaktadır.

Toplamsal RGB modeli:

Işık kaynaklarından gelen renkler RGB modeli ile tanımlanır. Burada R=Red=Kırmızı, G=Green=Yeşil ve B=Blue=Mavi renk ana renkler olarak tanımlanır. Bu toplamsal ana renklerin (R,G;B) toplamı “BEYAZ” rengi vermektedir. 

Şekil 3) RGB toplamsal renkleri

Şekil 3’de Toplamsal renklerin üçünün birleşimi ile BEYAZ rengin oluştuğu ve diğer iki renklerin oluşturduğu ara renkler de görülmektedir.

İki temel rengin oluşturduğu ara renkler ise Şekil 2’deki kesişim noktalarında görülmektedir. Bu renkler;

Red+Green=Yellow           KIRMIZI(R)+YEŞİL(G)= SARI(Y)

Green+Blue=Cyan             YEŞİL(G)+MAVİ(B)=CAM GÖBEĞİ(C)

Red+ Blue=Magenta         KIRMIZI(R)+MAVİ=MOR(M)

LCD televizyonunuz veya monitörünüz de bir ışık kaynağıdır ve bu 3 temel rengi kullanarak diğer renkleri oluşturur. Televizyonunuzdaki her bir nokta (piksel) aslında 3 alt piksel içerir. Yani her bir noktanın içinde aslında 3 nokta vardır. Bu noktalardan biri kırmızı, diğeri yeşil ve diğeri de mavi rengi içerir.

Şekil 4) TV alt pikselleri

Bu üç rengin farklı oranlarda karışımı diğer renkleri oluşturur. Örnek olarak Şekil 4’de bulunan ilk piksel (sol üst köşedeki 3’lü grup) içerisinde 3 ana renk de bulunmaktadır. Bunun sonucu olarak belli bir uzaklıkta gözlerimiz alt pikselleri göremediği için bu 3 rengi tek bir piksel olarak algılar ve bu algılamanın sonucu da “Beyaz” renktir.

Çıkarımsal CMYk modeli:

Işığı yansıtan cisimlerden (ışık kaynağı olmayan) yansıyan ışıkların renkleri CMYk renk modeli ile tanımlanır. Bu modelde C=Cyan=Cam göbeği, M=Magenta=Mor, Y=Yellow=Sarı renk olarak tanımlanır. Bu modelde temel renkler CMY’dir. Bu çıkartımsal modelde temel renklerin (C,M;Y) birleşimi “k=Black=Siyah” rengi vermektedir.

Şekil 5) Çıkartımsal renk modeli.

Bu renk modeli yazıcı gibi baskı yapılan cihazlarda kullanılır. Zira beyaz kâğıdın üzerine renkleri basarken siyah rengi oluşturmak daha önemlidir.

LAB Renk Uzayı

Resimdeki renkleri oluşturan cihazlar ister ışık kaynağı olsun (tv veya monitör vb.) veya ışığı yansıtan baskı cihazları (printer vb.) olsun, hiçbir şekilde tüm görülebilen renkleri verememektedir. Görülebilir renklerin tamamı LAB renk uzayı ile tanımlanmaktadır. Standart RGB (sRGB, ve CMYk modelleri LAB renk uzayının sadece bir bölümünü kapsamaktadır. Adobe RGB her iki modelden daha fazla renk verebilecek durumda olmakla birlikte, yine de tüm görülebilir renkleri kapsamamaktadır. Şekil 6’da her bir modelin LAB uzayında hangi alanları kapsadığı görülmektedir.

LAB uzayının her bir köşesi bir ana rengi temsil eder. Bu köşelerdeki renkleri bir çember üzerine yerleştirirsek Şekil 7’deki renk tekerini elde ederiz.

Şekil 6) LAB Renk Uzayı

Renk tekerinde Kırmızı 0 derecede, Yeşil 120, Mavi 240 derecelik açılarda yer almaktadır. Bu açılar bize RGB modelini verirken ışık kaynaklarının renk modeli olduğu için monitör resmi ile işaretlenmiştir. Bu açıların tam ortası 60,180 ve 300 dereceler CMY modelini vermektedir. Işığı yansıtan cisimlerin renk modeli olduğundan yazıcı ikonu ile gösterilmiştir.

Şekil 7) Renk tekeri.

HSL Renk Modeli

Bu model H=Hue, S=Saturation ve L=Luminance olarak adlandırılır. Renk tekerini bir altıgen olarak çizersek, Şekil 8’de bulunan altıgeni elde etmiş oluruz.

Şekil 8) Renk tekerinin altıgen hali.

Altıgende ana ve ara renkler kendilerine ait olan açılarda görülmektedir. Bu modelde her bir renk Hue olarak adlandırılır. 120 derecedeki hue “Yeşil” renktir. Üç ana rengin birleşimi her zaman olduğu gibi “Beyaz” rengi vermektedir. Beyaz renk altıgenin merkezindedir ve %0 saturasyona (renk canlılığına veya doygunluğa) sahiptir. Canlılık arttıkça renk daha belirgin olur. Saf renkler %100 doygunluğa sahiptir.  Luminance veya Brightness olarak da adlandırılan parlaklık beyaz ile siyah arasındaki farkı belirlemektedir. Beyaz %100 parlaklığa sahipken, siyah %0 parlaklığa sahiptir. Diğer parlaklık tonlarında gri rengin çeşitli versiyonları bulunur.

HSL (veya HSB) modelini etkileyen üç parametre şekil 9’da gösterilmektedir.

Şekil 9) HSL renk modeli.

Televizyonlarda ve monitörlerde ışık yayan kaynak oldukları için RGB renklerinden beyaz renk oluşturulur. Fakat siyah rengi oluşturmak için kontrast ve parlaklık ayarları kullanılır. Bu nedenle siyah renk tam siyah olarak değil çok koyu gri olarak görülür. Kontrast oranı yüksek olan televizyonlarda siyah renk daha belirgin olur.

Renk Üretimi için kullanılabilecek bir araç

Bu araç ile sarı rengi oluşturabilmek için Hue=60 derece yapmak yeterlidir. Aşağıdaki araç ile “Hue” kutucuğuna 60 yazarsanız hue alanında imlecin sarı renk üzerinde durduğunu görürsünüz. Yani altıgende 60 derecelik açının olduğu yerdesiniz. Fakat sarının “Swatch” etiketli bölümde görülebilir olması için parlaklığın ve doygunluğun da arttırılması gerekir. Tam sarıyı elde etmek için Saturasyona 100 ve Parlaklığa da 100 verirsiniz. Bu durum HSB veya HSL modelini tarif etmektedir.

Aynı zamanda RGB modeline göre de sarı rengin karşılığı yan tarafta görülmektedir. Kırmızı renk ile yeşil rengin otomatik olarak maksimum düzeyde (255) mavinin ise hiç olmadığı (0) görülür. Bu da iki ana rengin birleşimi olarak sarının oluştuğunu göstermektedir. Hex alanında ise Kırmızı için 255 karşılığı olan FF, Yeşil için 255 karşılığı olan FF ve Mavi için 0 görülür. Bu rengin Hexadecimal karşılığı FFFF00 olarak bildirilir.

Bu aracı kullanarak HSL ve RGB modellerine göre renkleri oluşturmak mümkündür. 

Renkler için bir başka araç daha

Bu araç ile de RGB ve HSL modellerinde renkleri üretmek mümkün olabildiği gibi, seçtiğiniz renklere uygun olan veya kontra olan renkleri de üretebilmeniz mümkün. Bilhassa web tasarımı yapanlar için çok elverişli bir araç.