[an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive]

[an error occurred while processing this directive]

Основы
дизайна

1.6.3. Цветовые модели

В электронных приборах, дающих изображение посредством светящихся покрытий (люминофоров), все цвета получаются путем смешения трех основных цветов - красного, зеленого, синего - в разных пропорциях. При смешении двух основных цветов результат осветляется: красный + зеленый = желтый; зеленый + синий = голубой; синий + красный = пурпурный. Если смешиваются все три цвета в равных пропорциях, в результате образуется белый. Такие цвета называются аддитивными. [an error occurred while processing this directive]

Модель, описывающая синтез цветов аддитивным методом, называется RGB (Red, Green, Blue) (рис.19). В этой модели каждый из основных цветов представляет собой координату в 3-х мерном пространстве (рис. 20). Каждая координата может принимать 256 значений (от 0 до 255), т.е. компьютер может создать 256 оттенков каждого из основных цветов. Остальные цвета получаются путем смешивания полученных оттенков.

Рис. 19
RGB – модель синтеза цвета

Важно отметить особенные точки и линии этой модели:

  • начало координат: в этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует, это равносильно темноте, т.е. это точка черного цвета;
  • точка, ближайшая к зрителю: в этой точке все составляющие имеют максимальное значение, что дает белый цвет;
  • на линии, соединяющей эти точки по диагонали, располагаются серые оттенки: от черного до белого, т.к. все три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от 0 до максимального значения. Этот диапазон называют серой шкалой. Чаще всего используются 256 градаций серого;
  • три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Рис. 20.
Графическое представление модели RGB.

Комбинируя оттенки основных цветов, монитор способен создавать 256х256х256=16,7 млн цветов, которые образуют цветовое пространство модели RGB (рис. 21).

Рис. 21
Цветовое пространство модели RGB

Итак, в модели RGB цвета кодируются тремя целыми положительными числами в диапазоне от 0 до 255, которые представляют собой координаты в 3-мерном пространстве. Например, оранжевый цвет можно записать следующим образом (255, 204, 51). В компьютерной графике эти числа обычно переводят в 16-ричную систему и записывают подряд: #FFCC33.

Цвета, полученные из белого света путем вычитания него «лишних» цветов, называются субтрактивными. Основных субтрактивных цветов три: голубой, пурпурный, желтый.

Эти цвета составляют полиграфическую триаду. При печати этими цветами они поглощают красную, зеленую и синюю составляющие белого света таким образом, что большая часть видимого цветового спектра может быть репродуцирована на бумаге.

При смешениях двух субтрактивных составляющих результирующий цвет затемняется, а при смешении всех трех должен получиться черный цвет. При полном отсутствии краски остается белый цвет (белая бумага).

В итоге получается, что нулевые значения составляющих дают белый цвет, максимальные значения должны давать черный, их равные значения — оттенки серого, кроме того, имеются чистые субтрактивные цвета и их двойные сочетания.

Для описания субтрактивного синтеза цвета используется модель CMY: C - Cyan (голубой) , M - Magenta (пурпурный), Y - Yellow (желтый). В этой модели основные цвета получаются путем вычитания из белого цвета основных аддитивных цветов модели RGB. Понятно, что в таком случае и основных субтрактивных цветов тоже будет три: голубой (белый минус красный), пурпурный (белый минус зеленый), желтый (белый минус синий).

При смешении двух субтрактивных составляющих результирующий цвет затемняется (поглощено больше света, положено больше краски).

Модель CMY можно представить графически в виде системы координат, так же, как и модель RGB (Рис. 22). Но здесь координаты выражаются в процентах и изменяются от 0 % до 100 %.

Рис. 22.
Графическое представление модели CMY.

Таким образом, при смешении максимальных значений всех трех компонентов должен получиться черный цвет (ближайшая к зрителю вершина куба на рис. 22). При полном отсутствии краски (нулевые значения составляющих, начало координат) образуется белый цвет (белая бумага). Смешение равных значений трех компонентов дает оттенки серого (диагональ куба).

Но проблема заключается в том, что реальные полиграфические краски далеко не так идеальны, они имеют примеси, поэтому не могут перекрыть весь цветовой диапазон, а это приводит к тому, что трудно получить истинно черный цвет при смешении трех основных красок. Для компенсации этого недостатка в число основных полиграфических красок была внесена черная краска. Она добавила последнюю букву в название модели CMYK: C - Cyan (голубой) , M - Magenta (пурпурный), Y - Yellow (желтый), К - blасК (черный) (рис.23).

Рис. 23
CMYK - модель синтеза цвета

Каждый цвет в CMYK описывается совокупностью четырех чисел. Каждое из этих чисел представляет собой процент краски данного цвета, составляющей цветовую комбинацию. Пример: для получения темно-оранжевого цвета следует смешать 30% краски cyan, 45% краски magenta, 80% краски yellow и 5% цвета black. Этот цвет можно записать следующим образом: (30,45,80,5). Иногда пользуются таким обозначением: C30M45Y80K5.

Модели RGB и CMYK, хотя и связаны друг с другом, однако их взаимные переходы (конвертирование) не происходят без потерь. Цветовой охват у них разный. Речь идет о том, чтобы уменьшить потери до приемлемого уровня. Это вызывает необходимость очень сложных калибровок всех аппаратных частей, составляющих работу с цветом: сканера (осуществляет ввод изображения), монитора (по нему судят о цвете и корректируют его), выводного устройства (создает оригиналы для печати), печатного станка (выполняет конечную стадию).

Как бы качественно не было подготовлено изображение в RGB - оно на печати (после авто перевода в пространство печати) будет выглядеть на порядок хуже, подготовленного (откорректированного) изображения в нужном профиле CMYK.

Аппаратно независимые математические цветовые модели необходимость при работе с цветом в цифровом виде. Рассмотрим, к примеру, аппаратно независимую модель (HSB), где каждый цвет описан тремя основными значениями:

  • тон (Hue);
  • насыщенность (Saturation);
  • яркость (Brighness).

Модель HSB была разработана с целью обеспечения художника средствами интуитивного выбора цвета.

Тон - это цветовое имя в цветовом спектре.

Насыщенность - характеристика интенсивности цвета, т.е. количество белого в цвете. Цвет без содержания белого является высоко насыщенным. Уменьшение насыщенности цвета означает его разбеливание. Цвет с уменьшением насыщенности становится пастельным, блеклым, размытым. Работу с насыщенностью можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента белой краски.

Яркость - определяет, как много света содержит цвет (т.е. освещенность или затемненность цвета). Цвет, не содержащий яркости, - черный; со 100%-й яркостью - белый.

Некоторые программы используют различные вариации цветовой HSB-модели, например: HSL - где L - освещенность (lightness); HSV - где V - величина яркости (value).

Для количественной оценки тона, насыщенности и яркости используется световой круг или его модификация - цветовой квадрат (рис. 24). Если спектр свернуть в виде трубки, то полученная фигура будет носить название цветовой круг. С помощью цветового круга удобно подбирать цвета и манипулировать ими. Круг имеет два основных параметра - тон и насыщенность. Тон измеряется в градусах, как это ни звучит странно. Ноль и триста шестьдесят градусов соответствует красному цвету, от него и идет отсчет. Насыщенность обозначает видимую яркость, или интенсивность цвета.

Рис. 24
Цветовой круг и цветовой квадрат
А - тон; Б - насыщенность; В - яркость; Г - тон

Цветовой круг и цветовой квадрат А - тон; Б - насыщенность; В - яркость; Г - тон

Тон характеризуется положением на цветовом круге и определяется величиной угла c 0 до 359 градусов. Например, для красного цвета (R) угол - 0, желтый (Y) - 60, зеленый (G) - 120, голубой (C) - 180, синий (B) - 240 и пурпурный (M) - 300. В HSB цветовой модели все одинаково насыщенные цвета располагаются на концентрических окружностях и чем ближе к центру круга, тем все более разбеленные цвета получаются. В самом центре любой цвет становится белым цветом. Насыщенность обозначает видимую яркость, или интенсивность цвета. Насыщенность определяет количество серого цвета в оттенке, измеряется в процентах от 0% (серый) до 100% (полная насыщенность). На цветовом круге показано параметром Б (рис. 24), увеличиваясь от центра круга к краям.

Яркость зависит в основном от количества световых лучей, отраженных поверхностью данного цвета, что равно его яркости по отношению к другим цветам при данном освещении. Обычно измеряется в процентах от 0% (черный) до 100% (белый).

Графически модель HSB описывается при помощи цилиндрической системы координат (рис. 24а). В начале координат насыщенность равна нулю (ахроматический цвет - белый или серый) и яркость равна нулю (отсутствие света). Яркость увеличивается при движении вдоль оси «яркость» (вверх на рисунке), при этом точки, расположенные на оси, соответствуют серому цвету ( или белому при максимальной интенсивности). Насыщенность увеличивается при удалении от оси «яркость» вдоль радиуса окружности. Цвета изменяются при движении вдоль окружности, причем за начало отсчета принимается красный цвет (0 град.)

Рис. 24а
Графическое описание модели HSB

Модель HSB неплохо согласуется с восприятием человека: цветовой тон является эквивалентом длины волны света, насыщенность — интенсивности волны, яркость — количества света. Недостатком этой модели является необходимость преобразовывать ее в модель RGB для отображения на экране монитора или в модель CMYK для получения полиграфического оттиска.

Модель Lab была создана Международной комиссией по освещению (CIE) с целью преодоления существенных недостатков вышеизложенных моделей, в частности, она призвана стать аппаратно независимой моделью и определять цвета независимо от особенности устройства (монитора, принтера и т.д.).

Цветовой режим Lab пользуется тремя каналами, один из которых соответствует яркости (Luminosity), а два других - цветовым параметрам, обозначаемым буквами а и b. Канал a содержит цвета в диапазоне от темно-зеленого (низкая яркость) через серый (средняя яркость) до ярко-розового (высокая яркость). Канал b соответствует цветам от светло-синего (низкая яркость) через серый до ярко-желтого (высокая яркость). Яркость в модели Lab отделена от цвета. Это делает модель удобной для регулирования контраста, резкости и других тоновых характеристик изображения.

Независимость от конкретного устройства позволяет использовать режим Lab для редактирования любых изображений. Если изображение необходимо будет распечатать, режим Lab гарантирует нам, что при переходе к режиму CMYK цвета (за исключением не входящих в диапазон CMYK) не будут искажены. Некоторые программы при любом переходе от RGB к CMYK переводят изображение в режим Lab в качестве промежуточного этапа.

Модель Lab довольно сложна для практического освоения. Нам трудно решить, какой цвет «более синий», какой «более желтый». Поэтому цветовая коррекция Lab не распространена достаточно широко. Зато ценность этой модели как аппаратно-независимой имеет свое практическое применение в графических редакторах. Она служит ядром систем управления цветом и применяется (скрыто от пользователя) при каждом преобразовании цветовых моделей как промежуточная.

Выбор цветов в графическом программном продукте происходит посредством диалогового окна, называемого цветовой палитрой. На рис. 25 изображено окно выбора цвета одной из самых популярных сегодня программ обработки графических изображений Adobe Photoshop. В этом окне можно выбирать нужный цвет, просто щелкая мышкой, а можно воспользоваться и полями для ввода числовых значений, работая с одной из описанных выше цветовых моделей (именно так обычно и поступают профессиональные дизайнеры).

Рис. 25
Окно выбора цвета Adobe Photoshop

И еще одна проблема. Дело в том, что количество цветов, которое может быть передано на печатной странице, намного меньше того, что может быть создано на экране монитора. Отсюда еще одно определение: диапазон модели (цветовое пространство) - это цветовой спектр, обеспечиваемый цветовой моделью. В некоторых программах можно увидеть диапазонный предостерегающий указатель в виде восклицательного знака в треугольнике. Он говорит о том, что вы вышли за пределы печатного диапазона. Щелкнув по нему, можно заставить программу изменить цвет на ближайший по спектру, не выходящий за пределы диапазона. Итак, мы подошли к определению следующего понятия — индексированный цвет.

[an error occurred while processing this directive]

[an error occurred while processing this directive]

[an error occurred while processing this directive]

[an error occurred while processing this directive]