Цвет является одним из ключевых элементов графических изображений. Для того чтобы успешно работать с графикой, необходимо разобраться в природе цвета и основных свойствах.
Что же такое цвет? Лучи света падают на поверхность предмета. В зависимости от свойств предмета часть лучей, обладающая определенной длиной волны, поглощается его поверхностью, другая же часть лучей отражается. Эти отраженные лучи воспринимаются светочувствительными клетками глаза человека, сигнал поступает в зрительный центр мозга, где и формируется ощущение цвета
Цвет — чрезвычайно сложная проблема как для физики, так и для физиологии, т. к. он имеет как психофизиологическую, так и физическую природу. Цвет предмета зависит не только от самого предмета, но также и от источника света, освещающего предмет, и от системы человеческого видения. Более того, одни предметы отражают свет (доска, бумага), а другие его пропускают (стекло, вода).
Самым простым является ахроматический цвет, т.е. такой, какой мы видим на экране черно-белого телевизора. Единственным атрибутом такого цвета является интенсивность.
При субъективном описании цвета обычно используют три величины (основные характеристики цвета): цветовой тон, насыщенность и яркость. Цветовой тон позволяет различать цвета, такие как красный, зеленый, желтый и т. д. Насыщенность характеризует чистоту, т. е. степень ослабления (разбавления) данного цвета ахроматическим светом. Яркость характеризует положение цвета на шкале от белого к черному.
Человеческий глаз способен различать около 350 000 различных цветов. Это число получено в результате многочисленных опытов. Четко различимы примерно 128 цветовых тонов.
Классификация цветов
В компьютерной графике применяются две системы смешивания основных цветов: аддитивная — красный, зеленый, синий (RGB) и субтрактивная — голубой, пурпурный, желтый (CMYK). Цвета одной системы являются дополнительными к цветам другой: голубой — к красному, пурпурный — к зеленому, а желтый — к синему.
Субтрактивная система цветов CMYK применяется для отражающих поверхностей, например, типографских красок, пленок и несветящихся экранов.
Аддитивная цветовая система RGB удобна для светящихся поверхностей, например, экранов или цветовых ламп.
Система аддитивных цветов
Если с близкого расстояния (а ещё лучше с помощью лупы) посмотреть на экран работающего монитора или телевизора, то нетрудно увидеть множество мельчайших точек красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue) цветов. Дело в том, что на поверхности экрана расположены тысячи фосфоресцирующих цветовых точек, которые бомбардируются электронами с большой скоростью. Так как размеры этих точек очень малы (около 0, 3 мм в диаметре), соседние разноцветные точки сливаются, формируя все другие цвета и оттенки, например:
красный + зелёный = жёлтый,
красный + синий = пурпурный,
зелёный + синий = голубой,
красный + зелёный + синий = белый. Компьютер может точно управлять количеством света, излучаемого через каждую точку экрана. Поэтому, изменяя интенсивность свечения цветных точек, можно создать большое многообразие оттенков.
Таким образом, аддитивный цвет получается при объединении лучей трёх основных цветов — красного, зелёного и синего. Если интенсивность каждого из них достигает 100%, то получается белый цвет. Отсутствие всех трёх цветов даёт чёрный цвет. Систему аддитивных цветов, используемую в компьютерных мониторах, принято обозначать аббревиатурой RGB.
Система субтрактивных цветов
В процессе печати свет отражается от лиcта бумаги. Поэтому для печати графических изображений используется система цветов, работающая с отраженным светом — система субтрактивных цветов.
Белый цвет состоит из всех цветов радуги. Если пропустить луч света через простую призму, он разложится в цветной спектр. Красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый цвета образуют видимый спектр света. Белая бумага при освещении отражает все цвета.
В системе субтрактивных цветов основными являются голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и жёлтый (Yellow). Каждый из них поглощает (вычитает) определённые цвета из белого света, падающего на печатаемую страницу. Вот как три основных цвета могут быть использованы для получения чёрного, красного, зелёного и синего цветов:
голубой + пурпурный + жёлтый = чёрный,
голубой + пурпурный, = синий,
жёлтый + пурпурный = красный,
жёлтый + голубой = зелёный. Смешивая основные цвета в разных пропорциях на белой бумаге, можно создать большое многообразие оттенков.
Систему субтрактивных цветов обозначают аббревиатурой CMYK
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.
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.
Цветовая модель
Путем смещения простых цветов, можно получить множество сложных. Поэтому для описания цвета вводится понятие цветовой модели, как способа представления большого количества цветов посредством разложения его на простые составляющие.
Цветовая модель изображения определяет количество используемых цветов, а так же способ их представления. Выбор той или иной модели зависит от того, для каких целей готовится изображение.
BITMAP (битовая карта)
Пиксели изображения окрашиваются всего в два цвета: черный и белый, и имеют всего один канал — черный. Каждый пиксель занимает 1 бит: изображение даже с очень высоким разрешением занимает очень мало места на диске.
В фотошопе чтобы преобразовать изображение в битовый режим, его необходимо сначала преобразовать в режим градации серого. При работе с изображениями в данном режиме многие операции редактирования становятся недоступны.
GRAYSCALE (градации серого)
Изображение состоит из двух оттенков черного цвета. Каждому пикселю присваивается значение оттенка цвета (от 0 — белый до 255 — черный). Глубина цвета 8 бит.
DUOTON (дуплекс) — полутоновое изображение, напечатанное ограниченным количеством красителей (1-4). Дуплексные изображения создаются на базе полутоновых.
RGB COLOR (цветовая модель RGB) — по первым буквам английских слов Red (Красный), Green (Зеленый), Blue (Синий) — аппаратнозависимая
Эта модель представляется в виде трехмерной системы координат. Каждая координата отражает вклад соответствующей составляющей в конкретный цвет в диапазоне от нуля до максимального значения. В результате получается некий куб, внутри которого и «находятся» все цвета, образуя цветовое пространство.
Для описания каждого цвета используется величина яркости ( 255 — белый/яркий, 0-черный).
Цветовая модель используется для изображений, предназначенных для просмотра на экране.
CMYK COLOR (цветова модель CMYK) — апцаратнозависимая
Цветова модель базируется на субтрактивном синтезе. Цвет пикселя в модели CMYK представлен процентной величиной каждого из отражаемых базовых цветов: голубой, пурпурный и желтый. Они образуют полиграфическую триаду и называются триадными. Для описания каждого цвета используется величина: 0 — белый 255 — насыщенный.
LAB COLOR (цветовая модель LAB) создавалась как аппаратнонезависимая модель. В этой модели присутствует компонент, отвечающий за яркость цвета (от1 до 100), и два компонента, формирующих цвет: а (от пурпурного до зеленого), б (от синего дожелтого).
Данная цв. модель используется как переходная (при конвертировании из одной модели в другую). Кроме того, может быть использована для тоновой и цветовой коррекции изображения.
Источник: lektsia.com
Аддитивная цветовая модель RGB (активного отображения)
Вкратце история системы RGB такова: Томас Юнг (1773—1829) взял три фонаря и приспособил к ним красный, зеленый и синий светофильтры. Так были получены источники света соответствующих цветов. Направив на белый экран свет этих трех источников, ученый получил такое вот изображение.
На экране свет от источников давал цветные круги. В местах пересечения кругов наблюдалось смешивание цветов. Желтый цвет получался смешиванием красного и зеленого, голубой — смесь зеленого и синего, пурпурный — синего и красного, а белый цвет образовывался смешением всех трех основных цветов. Некоторое время спустя, Джемс Максвелл (1831—1879) изготовил первый колориметр, с помощью которого человек мог зрительно сравнивать монохроматический цвет и цвет смешивания в заданной пропорции компонент RGB, Регулируя яркость каждой из смешиваемых компонент, можно добиться уравнивания цветов смеси и монохроматического излучения. • Это описывается следующим образом: Ц = rR + gG + bB,
где r, g и b — количество соответствующих основных цветов.
Соотношение коэффициентов r, g и b Максвелл наглядно показал с помощью треугольника, впоследствии названного его именем. Треугольник Максвелла является равносторонним, в его вершинах располагаются основные цвета — R, G и В (рис. 1.22). Из заданной точки проводятся линии, перпендикулярные сторонам треугольника.
Длина каждой линии и показывает соответствующую величину коэффициента r, g или b. Одинаковые значения r=g=b имеют место в центре треугольника и соответствуют белому цвету. Следует также отметить, что некоторый цвет может изображаться как внутренней точкой такого треугольника, так и точкой, лежащей за его пределами. В последнем случае это соответствует отрицательному значению соответствующего цветового коэффициента. Сумма коэффициентов равна высоте треугольника, а при высоте, равной единице, — r+g+b = 1.
В качестве основных цветов Максвелл использовал излучения с такими длинами волн — 630, 528 и 457 нм.
К настоящему времени система RGB является официальным стандартом. Решением Международной Комиссии по Освещению — МКО (CIE — Commision International de l’Eclairage) в 1931 году были стандартизованы основные цвета, которые было рекомендовано использовать в качестве R, G и В. Это монохроматические цвета светового излучения с длинами волн соответственно: R— 700 нм; G — 546.1 нм; В —435.8 нм.
Красный цвет получается с помощью лампы накаливания с фильтром. Дня получения чистых зеленого и синего цветов используется ртутная лампа, Также стандартизировано значение светового потока для каждого основного цвета.
Еще одним важным параметром для системы RGB является цвет, получаемый смешением трех компонент в равных количествах. Это белый цвет. Оказывается, что для того, чтобы смешиванием компонент R, G и В получить белый цвет, яркости соответствующих источников не должны быть равны друг другу, а находиться в пропорции LR:LG:LB=1: 4.5907: 0.0601,
Если расчеты цвета производятся для источников излучения с одинаковой яркостью, то указанное соотношение яркостей можно учесть соответствующими масштабными коэффициентами.
Теперь рассмотрим другие аспекты. Цвет, создаваемый смешиванием трех основных компонент, можно представить вектором в трехмерной системе координат R, G и В, изображенной на рис. 1.23. Черному цвету соответствует центр координат — точка (0, 0, 0). Белый цвет выражается максимальным значением компонент. Пусть это максимальное значение вдоль каждой оси равно единице.
Тогда белый цвет — это вектор (1, 1, 1). Точки, лежащие на диагонали куба от черного к белому, соответствуют равным значениям: Ri = Gi = Вi. Это градации серого — их можно считать белым цветом различной яркости. Вообще говоря, если все компоненты вектора (r, g, b) умножить на одинаковый коэффициент (k = 0. 1), то цвет (kr, kg, kb) сохраняется, изменяется только яркость. Поэтому, для анализа цвета важно соотношение компонент. Если в цветовом уравнении
Ц = rR+gG+bB
разделить коэффициенты r, g и b на их сумму:
то можно записать такое цветовое уравнение: Ц = r’R + g’G + b’B.
Это уравнение выражает векторы цвета (r’, g’, b’), лежащие в единичной плоскости r’+g’+b’ = 1. Иными словами, мы перешли от куба к треугольнику Максвелла.
В ходе колориметрических экспериментов были определены коэффициенты (r’, g’, b’), соответствующие чистым монохроматическим цветам. Простейший колориметр можно представить как призму из белого гипса, грани которой освещают источниками света. На левую грань направлен источник чистого монохроматического излучения, а правая грань освещается смесью трех источников RGB. Наблюдатель видит одновременно две грани, что позволяет фиксировать равенство цветов (рис. 1.24).
Результаты экспериментов можно изобразить графически (рис. 1.25),
Как видим, коэффициенты r’, g’, b’ могут быть и положительными, и отрицательными. Что это означает? То, что некоторые монохроматические цвета не могут быть представлены суммой компонент R, G и В. Но как отнять то, чего нет? Для уравнивания цвета пришлось добавить к монохроматическому излучению одну из компонент R, G или В. Например, если монохроматическое излучение для некоторого значения разбавлялось красным, то это можно выразить так:
Ц(l) + r'(l) R = g'(l) G + b(l)В.
Как оказалось, ни один цвет монохроматического излучения (за исключением самих цветов R, G и В не может быть представлен только положительными значениями коэффициентов смешивания. Это наглядно можно изобразить с помощью цветового графика, построенного на основе треугольника Максвелла (рис. 1.26). Верхняя часть кривой линии соответствует чистым монохроматическим цветам, а нижняя линия— от 380 до 780 нм— представляет так называемые пурпурные цвета (смесь синего и красного), которые не являются монохроматическими. Точки, лежащие внутри контура кривой, соответствуют реальным цветам, а вне этого контура — нереальным цветам.
Точки внутри треугольника соответствуют неотрицательным значениям коэффициентов r’, g’ и b’ и представляют цвета, которые можно получить смешиванием компонент RGB.
Таким образом, система RGB имеет неполный цветовой охват — некоторые насыщенные цвета не могут быть представлены смесью указанных трех компонент. В первую очередь, это цвета от зеленого до синего, включая все оттенки голубого — они соответствуют левой ветви кривой цветового графика.
Цветовой график (охват) RGB
Еще раз подчеркнем, что речь здесь идет о насыщенных цветах, поскольку, например, ненасыщенные голубые цвета смешиванием компонент RGB получить можно. Несмотря на неполный охват, система RGB широко используется в настоящее время — в первую очередь, в цветных телевизорах и дисплеях компьютеров. Отсутствие некоторых оттенков цвета не слишком заметно.
Еще одним фактором, способствующим популярности системы RGB, является ее наглядность — основные цвета находятся в трех четко различимых участках видимого спектра.
Кроме того, одной из гипотез, объясняющих цветовое зрение человека, является трехкомпонентная теория, которая утверждает, что в зрительной системе человека есть три типа светочувствительных элементов. Один тип элементов реагирует на зеленый, другой тип — на красный, а третий тип — на синий цвет. Такая гипотеза высказывалась еще Ломоносовым, ее обоснованием занимались многие ученые, начиная с Т. Юнга. Впрочем, трехкомпонентная теория не является единственной теорией цветового зрения человека.
· белый контур отражает диапазон фотографической эмульсии различного назначения;
· красный пунктирный контур — пространство sRGB, приблизительно соответствующее гамме большинства распространённых мониторов, являющиеся, по сути, стандартом представления графики в сети Интернет;
· чёрный сплошной контур — пространство Adobe RGB, включающее цвета, воспроизводимые на печатных машинах, но с использованием первичных цветов;
· синий сплошной контур соответствует высококачественной офсетной печати;
· синий пунктирный контур отражает охват обычного бытового принтера
Цветовая модель CMY (отражения)
Для того чтобы разобраться с поглощением цветов, рассмотрим рис. 1,28.
Используется для описания цвета при получении изображений на устройствах, которые реализуют принцип поглощения (вычитания) цветов. В первую очередь она используется в устройствах, которые печатают на бумаге. Название данной модели составлено из названий основных субтрактивных цветов — голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) и желтого (Yellow) (рис. 1.27).
Нанесение желтой краски на белую бумагу означает, что поглощается отраженный синий цвет. Голубая краска поглощает красный цвет, пурпурная краска — зеленый.
Комбинирование красок позволяет получить цвета, которые остались — зеленый, красный, синий и черный. Черный цвет соответствует поглощению всех цветов при отражении (рис. 1.29).
На практике добиться черного смешиванием сложно из-за неидеальности красок, поэтому в принтерах используют еще и краску черного цвета (black). Тогда модель называется CMYK.
Необходимо также отметить, что указанное выше вычитание цветов CMY обеспечивают только водорастворимые краски.
В табл. представлены некоторые цвета в моделях RGB и CMY.
| Модель RGB | модель CMY | ||||
| R | G | B | C | M | Y |
| Красный | |||||
| Желтый | |||||
| Ярко-зеленый | |||||
| Голубой | |||||
| Синий | |||||
| Пурпурный | |||||
| Черный | |||||
| Белый |
Соотношение для перекодирования цвета из модели CMY в RGB
Здесь считается, что компоненты кодируются числами в диапазоне от 0 до 1.
Для иного диапазона чисел можно записать соответствующие соотношения.
Цветовая калибровка сканера, принтера и дисплея по цифровому и бумажному
цвето-яркостному клину. Сначала сканер, потом принтер, потом дисплей – индивидуальные цветовые профили.
1. берется цифровая фотография с полным цветовых охватом и ее идеальная бумажная копия
2. выводится на экран дисплея и вручную (или используя специальное оборудование) корректируется «цветовой профиль дисплея» для соответствия изображению и бумажной копии
3. бумажная копия сканируется и спецпрограммной результат сравнивается с цифровой фотографией и корректируется «цветовой профиль сканера»
4. цифровая фотография печатается, распечатка сканируется и спецпрограмма сравнивает результат и корректирует «цветовой профиль принтера»
Источник: poisk-ru.ru
Блог
Даже вполне опытные дизайнеры постоянно сталкиваются с проблемой отличия между цветами изображения на мониторе компьютера и на бумаге.
Нередко приходится долго и нудно разъяснять недоверчивому заказчику почему один и тот же цвет выглядит по-разному на сайте и на визитке.
Иногда никакие разъяснения не помогают. Клиент продолжает тыкать пальцем в экран компьютера, требуя, чтобы везде был «вооооот такой» цвет…
Скажу вам заранее, что добиться стопроцентного соответствия цветов экрана и полиграфии практически нереально, но можно здорово сократить эти расхождения, заранее зная все ограничения, возникающие при печати и, таким образом, прогнозируя результат.
Для того, чтобы понять причину этого несоответствия надо знать, как и каким образом мы воспринимаем цвета
Почему, например, белый лист мы видим именно белым? Что на это влияет?
Дело в том, что одни предметы и их цвета — излучают свет, а другие его отражают.
Излучаемый свет — это свет, который исходит из какого-либо активного источника: лампочки, экрана монитора, телевизора.
Отражаемый свет — это свет, который «отскакивает» от поверхности объекта, отражается от него.
Белый лист мы видим белым именно потому, что он отражает все цвета, и ни одного не поглощает. Например, если его осветить зелёным или синим светом, то он приобретет цвет соответствующего освещения.
А вот если вы возьмете лист синей бумаги и осветите его белым светом, лист так и будет выглядеть синим, потому что он поглощает все цвета, кроме синего.
Зная эти нехитрые принципы, мы можем назвать два способа синтеза цвета:
Аддитивные цвета (от англ. add — добавлять)
В этой модели мы образуем белый цвет, заполняя черное пространство разными смешанными цветами т.е. идем от чёрного к белому. За основу здесь берется полное отсутствие света (темнота, черный монитор компьютера, экран телевизора и т.д)
Монитор компьютера создает цвет непосредственно излучением света и использует, таким образом, систему цветов RGB.
Эти цвета всегда выглядят ярче, насыщеннее и контрастнее цветов печати.
Система RGB адекватна цветовому восприятию человеческого глаза, рецепторы которого тоже настроены на красный, зеленый и синий цвета.
Субстрактивные цвета (от англ. substract- вычитать)
В этой модели мы получаем любой цвет, вычитая другие цвета из общего луча отражаемого света, т.е. здесь происходит обратный процесс: от белого цвета к черному. Система субтрактивных цветов работает с отраженным светом, например, от листа бумаги.
Такой способ цветообразования действует при работе с физическими пигментными красками, в живописи или в полиграфии. За точку отсчета здесь берется белый лист бумаги. Чем больше красок мы смешиваем на листе, тем темнее полученный результат.
В системе субтрактивных цветов основными являются голубой, пурпурный и желтый цвета (CMY) — противоположные красному, зеленому и синему. Когда эти цвета смешиваются на белой бумаге в равной пропорции, получается черный цвет. Точнее, предполагается, что должен получиться черный цвет.
В действительности типографские краски поглощают свет не полностью и поэтому комбинация трех основных цветов выглядит темно-коричневой. Чтобы это исправить в полиграфии добавляют немного черной краски. Систему цветов, основанную на таком процессе четырехцветной печати, принято обозначать аббревиатурой CMYK.
Цвета CMYK всегда будут выглядеть менее яркими и насыщенными, чем цвета экрана RGB.
Источник: creativshik.com