6.2. Цветовые модели

При работе на компьютере мы воспринимаем цвет посредством монитора. Подавляющая часть мониторов работает в цветовой модели RGB, небольшая часть – монохромные: работают с одним цветом (как правило, зеленым или серым). И лишь несколько мониторов имеют специализированное назначение – позволяют работать, например, либо в полиграфической цветовой модели CMY(K), либо в RGB – с учетом освещения помещения, где стоит монитор, и условий его эксплуатации. Существует несколько цветовых моделей. Большая часть из них реализована в компьютере.

Цветовая модель – способ описания элементов изображения в цифровом виде. Возможности воспроизведения цвета в рамках той или иной модели характеризуются цветовым пространством или гаммой цветов.

Цветовое пространство – это полный набор всех возможных цветов.

Гамма цветов – это все оттенки цвета, которые могут быть представлены в рамках заданной цветовой модели, подмножество цветового пространства.

Основными цветовыми моделями являются Bitmap, Grayscale, Indexed, RGB, HLS (HSB), CIE Lab, CMY(K).

Цветовая модель Bitmap (битовое – черно‑белое изображение). Каждая точка изображения в этой цветовой модели может быть либо белой, либо черной. Графические файлы на печати имеют вид гравюры. Для вывода изображения на экран применяют редко.

Цветовая модель Grayscale (256 градаций серого цвета). Одна из трех (две другие – RGB и CMY(K)) самых распространенных цветовых моделей. Для передачи полутонов используется 256 градаций серого цвета. Глаз человека может различить максимум 76 оттенков (градаций) серого цвета. Из них только шесть градаций могут увидеть все: это 0, 20, 40, 60, 80 и 100 % от черного цвета.

Цветовая модель Duotone (Дуплекс). Применяют для подготовки черно‑белых фотографий к высококачественной печати. При печати дуплексных изображений используют две, иногда три (триплекс) или четыре (квадруплекс) краски. Это позволяет, сохранив внешний вид черно‑белой фотографии, добиться лучшей контрастности и лучшей передачи полутонов.

Цветовая модель Indexed (Индексированные цвета). Упрощенный вариант цветовой модели RGB, в которой каждая точка изображения может иметь только один из 256 цветовых оттенков изображения в индексированных цветах. Indexed Color применяют только для отображения на экране компьютера или мобильного телефона. Графический файл с индексированным цветом невелик по размеру, и его можно быстро передать по сети, например по Internet, поэтому данная цветовая модель стала основной для виртуальной реальности.

Цветовая модель RGB. Трехканальная цветовая модель; является естественной для излучающих устройств (сканеров, мониторов и др.) и наиболее оптимально воспринимается человеком.

Модель RGB описывает излучаемые цвета. Она основана на трех базовых цветах: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue). Остальные цвета складываются из яркостей трех составляющих цветов, поэтому модель называют аддитивной. Если при сложении двух лучей основных цветов результат светлее составляющих, то цвета такого типа называют аддитивными (складываемыми). Базовые цвета называют компонентами или каналами RGB.

RGB – аппаратно‑зависимая цветовая модель. Когда цвет в модели RGB отображается на экране монитора, значение компонентов зависит от напряжения, подаваемого на электронно‑лучевую трубку. Качество воспроизведения того или иного цвета зависит от характеристик устройства. На цвет, который вы увидите, будут влиять оттенки люминофора, его яркость и пр. Цвета, имеющие одни и те же характеристики, будут выглядеть по‑разному на двух разных мониторах.

Достоинства модели RGB:

– «генетическое» родство с электронной аппаратурой (например, сканером или монитором);

– широкий цветовой охват (отображение многообразия цветов, близкое к возможностям человеческого зрения);

– доступность многих процедур обработки изображения (фильтров) в программах растровой графики;

– небольшой (по сравнению с моделью CMY(K)) объем, занимаемый изображением в оперативной памяти компьютера и на диске.

Недостатки модели RGB:

– коррелированность цветовых каналов (при увеличении яркости одного канала другие уменьшают ее);

– возможность ошибки при представлении цветов на экране монитора.

Цветовая модель CMY(K). Четырехканальная цветовая модель; является естественной для отражающих поверхностей: листов бумаги, тканей и других окружающих нас предметов, цвет которых наиболее оптимально воспринимается нашим глазом.

CMY(K) – субтрактивная (вычитаемая) модель. Она описывает поглощаемые цвета, использующие белый свет, вычитая из него определенные участки спектра, которые получаются путем вычитания из белого аддитивных цветов модели RGB.

Основные цвета модели CMY(K) – голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow), дополнительный черный (ЫасК). Голубой цвет получается путем вычитания из белого цвета красного, пурпурный – зеленого, желтый – синего.

В полиграфии в основном используют цветовую модель CMY(K), применяют ее и в цветных принтерах. Кроме того, смешивание всех цветов модели CMY на самом деле дает не черный, а грязно‑коричневый цвет. Поэтому для усовершенствования модели CMY в нее был введен дополнительный цвет – черный – ключевой цвет при печати. Таким образом, модель CMY(K) – четырехканальная.

Модели RGB и CMY(K) конвертируются одна в другую. У CMY(K) цветовой охват более узкий, чем у RGB, она не может адекватно передать оттенки ярко‑синего, зеленого, оранжевого. Поэтому при конвертации из RGB в CMY(K) часть цветов теряется. Это необходимо учитывать при работе в графических редакторах.

CMY(K) – аппаратно‑зависимая цветовая модель. Цвет здесь зависит от типографских красок, качества бумаги и особенностей печатного процесса. Поэтому основная задача при работе с цветными изображениями – получение предсказуемого цвета. Для этого используют дополнительную краску – черную. Ее задача – усилить поглощение света в темных областях, сделать их максимально черными, т. е. увеличить тоновый диапазон печати. Неидеальная «противоположность» красок приводит к тому, что для получения серых нейтральных оттенков необходимо накладывать триадные краски не в равных пропорциях, как в случае с RGB, а с избытком голубого (Cyan). Обычно голубого (Cyan) требуется на 15–20 % больше, чем пурпурного (Magenta) и желтого (Yellow). Это наглядно видно в графике настройки печатных красок Ink SetUp в Photoshop.

Достоинства модели CMY(K):

– независимость каналов (изменение процента любого из цветов не влияет на остальные);

– это «родная» модель для триадной печати, только ее понимают растровые процессоры – RIP'bi выводных устройств (не деленные RGB изображения на пленках могут выйти серыми и только на черной фотоформе).

Недостатки модели CMY(K):

– узкий цветовой охват обусловлен несовершенством пигментов и отражающими свойствами бумаги;

– неточное отображение цветов CMY(K) на мониторе;

– многие фильтры растровых программ в этой модели не работают;

– требуется на 30 % больший объем памяти по сравнению с моделью RGB.

Цветовая модель Lab Color. CIE Lab – аппаратно‑независимая цветовая математическая модель. Это означает, что разработанные в ее рамках цвета будут выглядеть одинаково как на экране, так и при печати вне зависимости от типа устройства воспроизведения. Основная особенность этой модели состоит в том, что информация о цвете и яркости разделена. Для вывода изображений на печать или экран модель Lab применяют редко, зато широко используют как основную цветовую модель в программах обработки графических изображений, например, таких, как Photoshop.

Цветовая модель Lab специально разработана для получения предсказуемых цветов. Благодаря универсальности и точному отображению реальных цветов Lab используют для взаимного преобразования различных моделей воспроизведения цвета. Хотя Lab соответствует особенностям восприятия цвета глазом человека, человек не способен воспринять всю цветовую гамму в этой модели.

Lab – трехканальная модель. Цвет в ней определяется светлотой (яркостью) и двумя хроматическими компонентами: параметром а, изменяющимся в диапазоне от зеленого до красного, и параметром Ь, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого. Яркость в Lab полностью отделена от цвета, что делает модель удобной для регулирования контраста, резкости и других тоновых характеристик. Цветовой охват очень широк: включает RGB, CMY(K) и другие цвета, не представленные в этих двух моделях. Очевидно, что при конвертации в Lab все цвета сохраняются.

Цветовая модель Lab очень важна для дизайна. Именно ее применяют при переводе изображения из одной цветовой модели в другую, между устройствами и даже между различными платформами. Кроме того, именно в этой модели удобнее всего проводить некоторые операции по улучшению качества изображения.

Достоинство модели Lab Color – информация о цвете и информация о яркости разделены и являются независимыми, что дает возможность изменять тоновые градационные характеристики изображения, не затрагивая цветовых.

Недостаток модели Lab Color – высокая концентрация цветовой информации в середине осей а и Ь, что затрудняет тонкую коррекцию цвета с помощью градационных кривых.

Цветовая модель HSB. В этой цветовой модели, основанной на физическом восприятии цветовой информации человеческим глазом, цвет задается с помощью трех каналов: Hue – цветовой тон (оттенок); Saturation – насыщенность и Brightness – яркость.

Оттенок. Задает цвет, отражающийся от объекта или излучаемый самим объектом. Конкретный цвет задается в градусах, что определяет его расположение на стандартном цветовом круге. Значение, определяющее положение цвета в спектре, характеризуется положением на цветовом круге и определяется величиной угла – от 0 до 359°. Например, для красного цвета (R) – угол 0°, желтого (Y) – 60°, зеленого (G) – 120°, голубого (С) – 180°, синего (В) – 240° и пурпурного (М) – 300°. В цветовой модели HSB все одинаково насыщенные цвета располагаются на концентрических окружностях, и чем ближе они находятся к центру круга, тем все более «разбеленными» получаются цвета. В самом центре цветового круга любой цвет становится белым.

Насыщенность. Параметр управления цветом; чистота оттенка цвета в диапазоне от серого до хроматичного. Насыщенность определяет активность данного оттенка. Изменяется в пределах от 0 до 100 %. При нулевом значении параметра любой оттенок представляет собой просто серый нейтральный цвет. При 100 % достигается максимальная насыщенность цвета в данной точке.

Яркость. Яркость цвета по шкале от черного до белого на мониторе пользователя. Измеряется в процентах: от 0 до 100. Нулевая яркость – это черный цвет; при 0 % цвет точки будет черным, при 100 % – белым.

HSB – трехканальная цветовая модель. Любой цвет в ней получается добавлением к основному спектру серого цвета. Описание цветов не совсем соответствует цветам, воспринимаемым глазом. Дело в том, что глаз воспринимает цвета как имеющие различную яркость, например спектральный зеленый имеет большую яркость, чем спектральный синий. В HSB же все цвета основного спектра (канала тона) обладают 100 %‑й яркостью. Но в издательско‑полиграфических процессах, колориметрии и других областях дизайна она является одной из основных, так как позволяет очень точно передать цвета для окраски отражающих поверхностей.

Прямая поддержка этой цветовой модели в подавляющем большинстве графических редакторов отсутствует, т. е. в HSB нельзя редактировать или создавать изображения, но существует ряд фильтров и приемов воздействия на изображение. Например, функция меню Adobe Photoshop Image‑Adjust‑Hue/'Saturation позволяет удобно изменить тон или оттенок изображения (как всего, так и отдельных цветов) или же повысить насыщенность изображения, просто увеличивая значение параметра Saturation.

HSB – аппаратно‑независимая цветовая модель, является базовой для ряда аналогичных моделей, которые отличаются системой координат или имеют ряд других особенностей.

Цветовая модель YCC. Имеет три базовых компонента: яркостный и два хроматических. Поскольку глаз более чувствителен к яркостям, чем к цвету, половина цветовой информации отбрасывается при сканировании: на каждые два пикселя приходится только одно значение хроматических компонентов. Разработана специалистами Kodak и во многом аналогична модели Lab. В основном используют для вывода видеоизображений.