Маленькие точки различных цветов, близко расположенные друг к другу, кажутся сливающимися вместе. Именно так наши глаза воспринимают результирующий цвет

Таким образом, система RGB работает с излучаемым светом, а CMYK - с отражённым. Если необходимо распечатать на принтере изображение, полученное на мониторе, специальная программа выполняет преобразование одной системы цветов в другую. Но в системах RGB и CMYK различна природа получения цветов. Поэтому цвет, который мы видим на мониторе, достаточно трудно точно повторить при печати. Обычно на экране цвет выглядит несколько ярче по сравнению с тем же самым цветом, выведенным на печать.

Рисунок 89 – Цветоделение в системах RGB, CMY и CMYK

 

Всё множество цветов, которые могут быть созданы в цветовой модели, называется цветовым диапазоном. Диапазон RGB шире диапазона CMYK. Это означает, что цвета, созданные на экране, не всегда можно воспроизвести при печати. Поэтому в некоторых графических программах предусмотрены диапазонные предостерегающие указатели. Они появляются в том случае, если цвет, созданный в модели RGB, выходит за рамки диапазона CMYK. В Adobe PhotoShop в виде предупреждающего указателя используется маленький восклицательный знак (рисунок ниже). Когда появляется подобное предостережение, можно просто щёлкнуть на нём левой кнопкой мыши, тем самым заставив Adobe PhotoShop заменить данный цвет на ближайший по спектру цвет из модели CMYK.

Рисунок 90 – Цветоделение в системах RGB, CMY и CMYK

 

Существуют программы (например, CorelDraw и Adobe PhotoShop), которые позволяют создавать на экране рисунки не только в системе RGB, но и в цветах CMYK. Для создания произвольного цвета в системе CMYK необходимо указать процентное содержание каждого основного цвета аналогично тому, как это делается при работе с RGB -моделью. Тогда, глядя на экран, пользователь сможет увидеть, как рисунок будет выглядеть при печати.

 

 

6.3 Формулы CMY – RGB

Для перехода из модели CMY в модель CMYK иногда используют следующее соотношение:

K = min(C, M, Y);
C = C - K;
M = M - K;
Y = Y - K.

Соотношения преобразования RGB в CMY и CMY в CMYK -модель верны лишь в том случае, когда спектральные кривые отражения для базовых цветов не пересекаются. Поэтому в общем случае можно сказать, что существуют цвета, описываемые в RGB -модели, но не описываемые в CMYK -модели.

Существует также модель CMYK256, которая используется для более точной передачи оттенков при качественной печати изображений.

Как связаны между собой модели RGB и CMYK?
Цветовые модели RGB и CMYK теоретически являются дополнительными друг к другу, а их пространства частично перекрываются, - по крайней мере, в первом приближении. Смесь одинакового количества краски голубого, пурпурного и желтого цветов должна давать нейтральные серые тона. При максимальном и одинаковом количестве базовых красок в одном участке изображения на оттиске должен получаться черный цвет. Необходимо заметить, что черный цвет это цвет дополнительный к белому в цветовой модели RGB - "максимальное излучение - отсутствие излучения как носителя цвета", а, следовательно, и цвет - черный. При отсутствии света все предметы, хотя и окрашены, видятся черными.

Однако смесь максимально интенсивных по цвету базовых триадных красок CMY при смешении в одинаковых количествах дает не черный цвет, а грязно-коричневый, и связано это с наличием примесей в реальных печатных красках. Так как печатные краски реальные, а не идеальные, то голубая краска обычно имеет избыток синего, а пурпурная и желтая - избыток красного цвета. В результате серое полутоновое изображение, непосредственно преобразованное из RGB в CMY, после печати на оттиске приобретает красный или пурпурный оттенок.

Для решения этой проблемы при синтезе серого (черного) цвета на оттиске к трем цветным краскам триады добавляют четвертую - черную краску. Черный цвет является ключевым цветом (К), который добавляют к голубому, пурпурному и желтому для получения более четких, глубоких черных тонов и оттенков. Отсюда и буква "К" в аббревиатуре CMYK от английского слова "Key" - ключ (как уже было отмечено).
Конечно, добавление четвертого, черного, цвета искажает уравнение преобразования RGB в CMYK, усложняя процесс достижения цветового соответствия между RGB и CMYK.
В любом случае, на какие бы ухищрения и уточнения мы не шли, как бы не старались и как бы страстно этого не желали, однозначного соответствия между этими двумя цветовыми пространствами не существует.

Многие приятные для глаза цвета, которые видны на мониторе, не могут быть воспроизведены красками на оттиске по указанным выше фундаментальным отличиям между цветом источников и окрашенных поверхностей и сред.

Поэтому в ходе преобразования производится автоматический пересчет, позволяющий учесть то обстоятельство, что (опять-таки из-за примесей в красках) для получения нейтрального серого цвета голубая краска должна наноситься на оттиск в большем количестве, чем пурпурная и желтая. Это и есть знаменитый контрольный параметр печати " баланс по серому" в полиграфических технологиях.

Рисунок 91 – Преобразование цвета из системы RGB в CMYK

Поэтому при преобразовании цифрового изображения из модели RGB в CMYK отмечается сдвиг цвета к голубому. Точное значение сдвига зависит от используемых при печатании триад красок и типа бумаги, а также от технологии печати (листовая, рулонная, печать "по сухому" или "по сырому", если речь идет об офсетной печати).

Наконец, последняя проблема, которую следует учитывать при преобразовании реального цвета из модели RGB в модель CMYK. Она связана с тем, что цветовое пространство является зависимым от индивидуальных особенностей устройства, в котором оно воспроизведено и в котором синтезируется цвет- RGB от монитора как устройства и от материалов (люминофоров), создающий цвет и CMYK от печатной машины, красок и запечатываемого материала.

Как каждый монитор и сканер воспроизводит цвет RGB немного по-своему, точно так каждый тип цветного принтера, станка для печати пробных оттисков или печатной машины, печатающей тираж издания, воспроизводит цвет, немного отличающийся от других аналогичных устройств, работающих в модели CMYK.

Аппаратная зависимость для устройств, работающих на основе моделей RGB и CMYK, отчасти объясняет и то, почему калибровка и управление цветом столь важны для профессионалов в области полиграфических технологий, работающих с цветными изображениями.

Как мы уже показали, модели RGB и CMYK связаны друг с другом. Однако при каждом переходе из одной модели в другую конвертирование данных сопровождается потерями, так как цветовой охват у двух моделей разный. Снижение этих потерь требует выполнения сложных калибровок всех аппаратных средств издательских компьютерных систем перед работой с цветными изображениями. Калибровать необходимо сканеры (они осуществляют ввод изображения), мониторы (по ним судят о цвете и корректируют его) и выводное устройство (оно создает, цветопробу, фотоформы или печатные формы при подготовке издания к печати). Необходима также отладка (калибровка) полиграфического оборудования для процесса печатания - рамы экспонирования, процессора обработки формных пластин и самой печатной машины, выполняющей печатание.

Почему в полиграфии для синтеза цвета на оттиске не используют краски цветов модели RGB? Один из наиболее каверзных вопросов для студентов-полиграфистов: почему для синтеза цвета на оттиске не используют краски цветов модели RGB, несмотря на явное превосходство охвата и на то, что глаз человека воспринимает красный, зеленый и синий как первичные цвета?

Прежде всего, потому, что, если на оттиске имеются только красная, зеленая и синяя краски, то, как получить желтый цвет? А оранжевый?

Наши глаза реагируют на красный, зеленый и синий цвет. Краска на бумаге используется только для того, чтобы управлять светом. Пурпурная краска на оттиске, например, используется для управления количеством зеленого света, отражающегося от белой бумаги. Чем больше пурпурной краски на оттиске, тем меньше зеленого света. В то же время пурпурная краска на оттиске мало влияет (или вообще не влияет) на красный или синий свет, пропуская их почти полностью.

Таким образом, каждая краска печатного процесса используется для управления одной из первичных составляющих света. Проблема использования, например, красной краски в печати в том, что она управляет двумя составляющими. Красная краска поглощает как синий, так и зеленый свет. Ее использование сделало бы невозможным воспроизведение цветов, образующихся при отсутствии одной составляющей. Мы видим, например, желтый цвет, когда от бумаги оттиска отражается красный и зеленый свет.
Короче говоря, ответ таков: для синтеза цвета на оттиске используют голубую, пурпурную и желтую краски, поскольку с их помощью можно получить красный, зеленый и синий цвета, тогда как с помощью красной, зеленой и синей красок нельзя получить голубой, пурпурный или желтый цвет.

 

6.4 Система HSL (HLS, HIS, HSI)

Введена в 1978 году. Цветовая система HSL, также называемая HLS, HSI, HIS обозначает:

Hue - цветовой тон, или тип цвета (например, красный, синий или жёлтый). Тон варьируется от 0 до 360º в большинстве приложений, каждое значение соответствует одному цвету: 0º - красный, 45º - оттенок оранжевого и 55º - оттенок жёлтого.
Saturation - насыщенность, или вариация цвета в зависимости от его светлоты. Насыщенность варьируется от 0 до 100% (начиная с 0% от центра чёрно-белой оси и возрастая до значения 100% на периферии).
Lightness (синонимы Luminance, Luminosity, Intensity) - светлота, яркость, светимость, сила цвета. Варьируется от 0 до 100% (от чёрного к белому).

Цветовое тело представляет собой двойной конус, в основании котoрого лежит круг чистых цветов (максимум тона), вершины конуса - чёрная внизу (L = 0%) и белая вверху (L = 100%).

 

Рисунок 92 – иллюстрации цветового тела HSL

Рисунок 93 - деление цветового тела HSL по секторам:

Преимущества системы HSL
1) симметричность;
2) цветовые значения не округлены;
3) логичность (нет бессмысленной чёрной оси);
4) равноудалённость цветов в цветовой палитре;
5) правильная теория цвета - в центре находится нейтральный серый.

 

Цветовые тела моделей HSL, HSV и им подобых (учитывающие яркость и насыщенность) образованы с помощью геометрических стратегий из куба RGB.

 

Рисунок 94 - Схемы преобразования куба RGB в модели HSL и HSV:

 

 

6.5 Цветовая модель HSB.

Если две вышеописанные модели представить в виде единой модели, то по­мучится усеченный вариант цветового круга, в котором цвета располагаются и известном еще со школы порядке: красный (R), желтый (Y), зеленый (G), голубой (C), синий (В) (рис. 6).

Рисунок 95 - Цветовой круг

На цветовом круге основные цвета моделей RGB и CMY находят­ся в такой зависимости: каждый цвет расположен напротив дополняющего его (комплементарного) цвета; при этом он находится между цветами, с по­мощью которых он получен. Например, сложение зеленого и красного цве­тов дает желтый.

Чтобы усилить какой-либо цвет, нужно ослабить дополняющий его цвет (расположенный напротив него на цветовом круге). Например, чтобы изме­нить общее цветовое решение в сторону голубых тонов, следует снизить в нем содержание красного цвета.

По краю этого цветового круга располагаются так называемые спектральные цвета или цветовые тона (Hue), которые определяются длиной световой волны, отраженной от непрозрачного объекта или прошедшей через про­зрачный объект. Цветовой тон характеризуется положением на цветовом круге и определяется величиной угла в диапазоне от 0 до 360 градусов. Эти цвета обладают максимальной насыщенностью, т. е. синий цвет еще синее быть уже не может.

Следующим параметром является насыщенность цвета (Saturation) — это параметр цвета, определяющий его чистоту.

Уменьшение насыщенности цвета означает его разбеливание. Цвет с уменьшением насыщенности становится пастельным, блеклым, размытым. На модели все одинаково насыщенные цвета располагаются на концентри­ческих окружностях, т. е. можно говорить об одинаковой насыщенности, например, зеленого и пурпурного цветов, и чем ближе к центру круга, тем псе более разбеленные цвета получаются. В самом центре любой цвет мак­симально разбеливается и становится белым цветом.

Работу с параметром насыщенности можно характеризовать как добавление в спектральный цвет определенного процента белой краски.

Еще одним параметром является яркость (Brightness) — это параметр цвета, определяющий освещенность или затененность цвета. Уменьшение ярко­сти цвета означает его зачернение.

Работу с параметром яркости можно характеризовать как добавление в спек­тральный цвет определенного процента черной краски.

В общем случае, любой цвет получается из спектрального цвета добавлени­ем определенного процента белой и черной красок, т. е. фактически серой краски.

Эта модель уже гораздо ближе к традиционному пониманию работы с цве­том. Можно определять сначала цветовой тон (Hue), а затем насыщенность (Saturation) и яркость (Brightness). Такая модель получила название по первым буквам приведенных выше английских слов — HSB.

Модель HSB неплохо согласуется с восприятием человека: цветовой тон яв­ляется эквивалентом длины волны света, насыщенность — интенсивности волны, а яркость — количеством света (рис. 7).

Недостатком этой модели является необходимость преобразовывать ее в мо­дель RGB для отображения на экране монитора или в модель CMYK для получения полиграфического оттиска.

Рисунок 96 - Модель HSB

 

Модель также может иметь название HSB (Hue, Saturation, Brightness).

Цветовые модели RGB, CMY и YIQ являются аппаратно–ориентированными. В отличии от них предложенная Элви Рэй Смитом в 1978 году модель HSV (Hue, Saturation, Value - тон, насыщенность, яркость) ориентирована на человека. В ее основу положены интуитивно понятные и применяемые художниками понятия разбела, оттенка и тона.

Цветовое пространство, определяемое моделью, представляет собой шестигранный конус. Основание конуса соответствует значению V = 1; цвета при этом имеют максимальную интенсивность. Плоскость с постоянным значением V представляет собой куб в пространстве RGB. Величина H выражается углом, отсчитанным от красного. Цвета идут в спектральном порядке и замыкаются пурпурным. Величина S меняется от нуля на оси конуса, до единицы на его гранях. Т.к. насыщенность измеряется относительно цветового охвата, задаваемого моделью, а не относительно графика XYZ, поэтому это не то же самое, что чистота.

Рисунок 97 - Цветовое пространство модели HSB в виде шестигранного конуса.

Рисунок 98 – Геометрическая модель системы HVS

 

Геометрическая модель системы HSV получается из следующих соображений. Если цветовой куб RGB спроецировать на плоскость, перпендикулярную диагонали, на которой в RGB -кубе расположены значения яркости (оттенки серого от черного до белого), то получается правильный шестиугольник с красным, желтым, зеленым, голубым, синим и пурпурным цветами в вершинах. При снижении насыщенности RGB цветов уменьшается размер и цветовой охват RGB -куба. При этом соответствующая шестиугольная проекция также будет меньше. Если проекции собрать вокруг оси яркости V, то получится перевернутый объемный шестигранный конус HSV, показанный на рисунке ниже.

Яркость V изменяется от 0 в вершине конуса (черный цвет) до 1 в середине основания конуса (белый цвет). На оси V расположены ахроматические цвета - оттенки серого. Насыщенность S определяется расстоянием до оси V. На ней насыщенность равна нулю, а на сторонах конуса - единице. Цветовой тон H определяется углом поворота оси S против часовой стрелки относительно оси, проходящей через красный цвет.

 

Рисунок 99 – Геометрическая модель системы HVS

Рисунок 100 – Геометрическая модель системы HVS. Различные виды

Рисунок 101– Цветовая система HSV

 

 

Цветовая система HSV соответствует тому, как составляют цвета художники. Чистым цветам соответствуют значения V=1 и S=1, разбелам - цвета с увеличенным содержанием белого, т.е. с меньшими значениями S. Система HSV удобна для выбора цветов, поэтому ее относят к цветовым системам, приближенным к человеческому восприятию (perception).

6.6 Визуализация HSV в прикладном ПО

Модель HSV часто используется в программах компьютерной графики, так как удобна для человека. Ниже указаны способы "разворачивания" трёхмерного пространства HSV на двухмерный экран компьютера.

Эта визуализация состоит из цветового круга (то есть, поперечного сечения цилиндра)идвижка яркости (высоты цилиндра). Эта визуализация получила широкую известность по первым версиям ПО компании Corel. На данный момент применяется чрезвычайно редко, чаще используют кольцевую модель ("а-ля Macromedia"):

Рисунок 102 – Цветовое кольцо

Оттенок (тон) представляется в виде радужного кольца, анасыщенность и значение (яркость) цвета выбираются при помощи вписанного в это кольцо треугольника. Его вертикальная ось, как правило, регулирует насыщенность, а горизонтальная позволяет изменять значение (яркость) цвета. Таким образом, для выбора цвета нужно сначала указать оттенок (тон), а потом выбрать нужный цвет из треугольника.

Рисунок 103 – Оттенок (тон) представляется в виде радужного кольца, анасыщенность и значение (яркость) цвета выбираются при помощи вписанного в это кольцо треугольника.