Файл: Мультимедиа технологии.pdf

75
4.6 Цветовые модели
Мы воспринимаем окружающий мир с помощью различных факторов, один из которых – это цвет. Открывает человек глаза и видит разные цвета, а если нужно об этих цветах рассказать другому человеку, то можно сказать что-то вроде «штаны у него как спелый лимон» или «глаза у нее как ясное небо» и человеку в принципе понятно какого цвета штаны и глаза, даже если он их не видит.
То есть передать информацию о цвете от человека человеку, никакого труда не составляет. А если цветовой информацией должны оперировать не люди, а какие-нибудь технические устройства, тут вариант «глаза как ясное небо» не пойдет. Нужно какое-то иное описание цвета, понятное этим устройствам (мониторы, принтеры, фотоаппараты и т. д.). Как раз для этого и нужны цветовые модели.
Цветовая модель – термин, обозначающий абстрактную модель описания представления цветов в виде кортежей чисел, обычно из трех или четырех значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Вместе с методом интерпретации этих данных множество цветов цветовой модели определяет цветовое пространство.
Типы цветовых моделей
Существует немало цветовых моделей, наиболее часто используемые можно разделить на три группы:

аппаратно-зависимые – цветовые модели данной группы описываю цвет применительно к конкретному, цветовоспроизводящему устройству
(например монитору), – RGB, CMYK;

аппаратно-независимые – эта группа цветовых моделей для того, чтобы дать однозначную информацию о цвете – XYZ, Lab;

психологические – эти модели основываются на особенностях восприятия человека –HSB, HSV, HSL.
Основные системы цветопередачи – это RGB, CMYK и HSB.

76
4.7 Цветовая модель RGB
RGB – аббревиатура английских слов Red, Green, Blue – красный, зеленый, синий. Аддитивная (Add, англ. – добавлять) цветовая модель, как правило, служащая для вывода изображения на экраны мониторов и другие электронные устройства. Как видно из названия – состоит из синего, красного и зеленого цветов, которые образуют все промежуточные. Обладает большим цветовым охватом.
Цветовая модель RGB предполагает, что вся палитра складывается из светящихся точек. Это значит, что на бумаге невозможно изобразить цвет в цветовой модели RGB, так как бумага поглощает цвет, а не светится.
Исходный цвет можно получить, если прибавить к несветящейся – или изначально черной – поверхности проценты от каждого из ключевых цветов.
RGB-цвет получается в результате смешения красного, синего и зеленого в разных пропорциях: каждый оттенок можно описать тремя числами, обозначающими яркость трех основных цветов.
Рис. 4.13 – Цветовая модель RGB
Эту модель можно представить в виде трехмерной системы координат, где каждая отражает значение одного из основных цветов в диапазоне от нуля до максимума. Получился куб, внутри которого находятся все цвета, образующие цветовое пространство RGB.

77
Рис. 4.14 Представление модели RGB
Важные точки и линии модели RGB:
 начало координат: в этой точке значения всех основных цветов равны нулю, излучение отсутствует, т. е. это – точка черного цвета;
 в ближайшей к зрителю точке все составляющие имеют максимальное значение, это значит максимальное свечение – точка белого цвета;
 на линии, соединяющей эти точки (по диагонали куба), расположены оттенки серого цвета: от черного к белому. Этот диапазон иначе называют серой шкалой (Grayscale);
 три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.
Формула определения цвета:
Color = R+G+B, где цвета меняются max
0
R
R 

; max
0
G
G 

; max
0
B
B 

Каждый цвет может изменять значение от 0 до 256 (или в 16-ричной системе счисления от 0 до FF), а при умножении 256 х 256 х 256 мы получаем 16777 216 различных цветов.
Для передачи информации о 256 состояниях нужен 1 байт.

78
Для передачи информации 16 777 216 состояниях нужно 3 байта.
Как выглядит цветовая модель RGB?
Представьте, что мы направили лучи красного, зеленого и синего цветов в одну точку на белой стене. В центре получится белое пятно, интенсивность цветов в этой точке достигает 100 %. В местах, где лучи соприкасаются, вы увидите новые оттенки:
 зеленый+синий – голубой (Cian);
 синий+ красный – пурпурный (Magenta);
 красный+зеленый –желтый (Yellow).
Красный и голубой – взаимно дополняемые цвета. Нельзя изменить красный цвет не затронув голубой.
Плюс этой модели состоит в том, что она описывает все 16 миллионов цветов, а минус в том, что при печати часть (самые яркие и насыщенные) этих цветов потеряется.
Изображения в RGB используются для показа на экране монитора. При создании цветов, предназначенных для просмотра в браузерах, как основа используется та же цветовая модель RGB.
Так как RGB аппаратно-зависимая модель, то одна и та же картинка на разных мониторах может отличаться по цвету, например, потому что экраны этих мониторов сделаны по разным технологиям или мониторы по-разному настроены.
Рис.4.15 Таблица формирования цветов

79
4.8 Цветовая модель CMYK
Если предыдущая модель описывает светящиеся цвета, то CMYK наоборот, для описания цветов отраженных. Еще они называются субтрактивными («вычитательными»), потому что они остаются после вычи- тания основных аддитивных. Так как цветов для вычитания у нас три, то и основных субтрактивных цветов тоже будет три: голубой (Cyan), пурпурный
(Magenta), желтый (Yellow).
Рис. 4.16 Цветовая модель CMYK
Три основных цвета модели CMYK, называют полиграфической триадой. Печатая этими красками, происходит поглощение красной, зеленой и синей составляющих. В изображении CMYK каждый пиксель имеет значение процентного содержания триадных красок.
Цвета палитры можно определить с помощью формулы:
Цвет = С=M+Y
Когда смешиваем две субтрактивных краски, то результирующий цвет затемняется, а если смешать три, то должен получиться черный цвет. При нулевом значении всех красок получаем белый цвет. А когда значения всех составляющих равны – получаем серый цвет.

80
Рис. 4.17 Представление модели CMYK
На деле получается, что, если смешать три краски при максимальных значениях, вместо глубокого черного цвета у нас получится скорее грязный темно-коричневый. Это происходит потому, что полиграфические краски не идеальны и не могут отразить весь цветовой диапазон.
Что бы компенсировать эту проблему к этой триаде добавили четвертую краску черного цвета, она и добавила последнюю букву в названии цветовой модели

81
Версия вторая
По второй версии, «K» – это сокращение от слова ключевой в англоязычных странах термином key plate обозначается печатная форма для черной краски, которая печатается, поверх заранее напечатанных трех предыдущих красок, последней.
Версия третья
Согласно другой версии, «К» от немецкого слова Kontur. Данная версия подтверждается еще и тем, что многие старые типографские монтажники так и называют пленку черной краски – контур, контурная.
Как и RGB, CMYK тоже модель аппаратно-зависимая. Зависит конечный результат от краски, от типа бумаги, от печатной машины, от особенностей технологии печати. Поэтому одно и то же изображение в разных типографиях может быть напечатанным по-разному.
Цветовая модель RGB имеет по многим тонам цвета более широкий цветовой охват, чем типичный охват цветов CMYK, поэтому иногда изображения, замечательно выглядевшие в RGB, значительно тускнеют и гаснут в CMYK.
Рис. 4.18 Цветовые модели CMYK и RGB
Преобразование RGB -> SMYK
CMYK.C=255-RGB.R
CMYK.M=255-RGB.G

82
CMYK.Y=255-RGB.B
CMYK.K=Min(CMYK.C, CMYK.M, CMYK.Y)
Рис. 4.19 Пример перевода из модели RGB в CMYK
Несоответствие цветового диапазона RGB и CMYK
Хотя модели RGB и CMYK связаны друг с другом, 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).
В силу того, что цветные красители имеют худшие характеристики по сравнению с люминофорами (экран монитора), цветовая модель CMYK имеет более узкий цветовой диапазон по сравнению с RGB-моделью.
Так, она не может воспроизводить яркие насыщенные цвета. Об экранных цветах, которые невозможно точно воссоздать при печати, говорят, что они лежат вне цветового охвата CMYK-модели. Несоответствие цветовых диапазонов представляет серьезную проблему.
Для предотвращения подобной ситуации разработчиками графических программ

83 предусмотрен комплекс специальных средств. Наиболее простые основаны на выявлении и коррекции несоответствующих цветов непосредственно в процессе редактирования:
 редактирование изображения в формате CMYK-модели; полученное в этом случае изображение будет соответствовать наблюдаемому на мониторе;
 использование таких CMYK-ориентированных палитр, как Pantone или Trumatch; содержащиеся в них цвета описываются в компонентах
CMYK-модели и поэтому адекватно отображаются при печати;
 средства индикации, имеющиеся в программах (в программе
Photoshop значок в палитре Color или команда «Настройка цветопробы»
(ProofSetup) меню «Вид»).
4.9 Цветовая модель HSB
Если вышеописанные модели соединить в одну, то результат можно изобразить в виде цветового круга, где основные цвета моделей RGB и CMY расположены в следующей зависимости: каждый цвет находится напротив комплементарного цвета, его дополняющего и между цветами, с помощью которых он образован.
Рис. 4.20 Цветовая модель HSB

84
Чтобы усилить какой-то цвет, нужно ослабить цвет, находящийся напротив (дополняющий). Например, чтобы усилить желтый, нужно ослабить синий.
Рис. 4.21 Представление модели HSB
Для описания цвета в данной модели есть три параметра Hue (оттенок)
– показывает положение цвета на цветовом круге и обозначается величиной угла от 0 до 360 градусов, Saturation (насыщенность) – определяет чистоту цвета (уменьшение насыщенности похоже на добавлене белого цвета в исходный цвет), Brightness (яркость) – показывает освещенность или затененность цвета (уменьшение яркости похоже на добавление черной краски). Первые буквы в названии этих параметров и дали название цветовой модели.
Модель HSB хорошо согласуется с человеческим восприятием: цветовой тон – длина волны света, насыщенность – интенсивность волны, а яркость – количество света.
Минусом модели HSB является необходимость конвертировать ее в
RGB для отображения на экране монитора или в CMYK для печати.
4.10 Цветовая модель Lab
Эту модель создала Международная комиссия по освещению для того, чтобы уйти от недостатков предыдущих моделей. Было необходимо создать

85 аппаратно независимую модель для определения цвета независящую от параметров устройства.
Рис. 4.22 Представление модели Lab
В модели Lab цвет представлен тремя параметрами:

L – светлота;

a – хроматический компонент в диапазоне от зеленого до красного;

b – хроматический компонент в диапазоне от синего до желтого.
При переводе цвета из какой-нибудь модели в Lab, все цвета сохраняются, так как пространство Lab самое большое. Поэтому данное пространство используют как посредника при конвертации цвета из одной модели в другую.
4.11 Цветовая модель Grayscale
Самое простое и понятное пространство используется для отображения. Может быть в градациях (от 0 до 256) или в процентах (от 0% до 100 % белого изображения. Цвет в данной модели описывается всего одним параметром). Минимальное значение соответствует белому цвету, а максимальное – черному.