Лекция по теме "Цветовые режимы в компьютерной графике"
план-конспект занятия по теме

Лекция 1

Цветовые модели и режимы

§1 Свет и цвет

Для того, чтобы увидеть цвет нужны три вещи: источник света, объект и приемник излучения (наш глаз).

Свет представляет собой электромагнитное излучение, связанное с изменением электрического и магнитного поля. Иными словами, свет представляет собой энергию, а цвет это процесс взаимодействия этой энергии с веществом.

Свет имеет двойственную природу. Он обладает свойствами волны и частицы (фотона). Световая волна имеет гребни и впадины, как и любая речная волна. Расстояние между двумя гребнями называется длиной волны, расстояние между гребнем и впадиной – амплитудой.

Разные длины волн соответствуют различным цветам: цвет с большой длиной волны будет красным, с маленькой – фиолетовым.

Отсутствие света воспринимается как черный цвет; белый цвет, в свою очередь, содержит полный спектр в равных пропорциях.

Принято разделять спектр на семь цветов, но это деление, введенное Ньютоном, - чистая условность. Леонардо да Винчи считал, что основных цветов пять, М. Ломоносов положил начало трехкомпонентной теории цветового зрения. В соответствии с ней световые волны, длина которых соответствует красному, синему и зеленому цветам, составляют основу всех цветов в природе, поэтому красный, зеленый и синий - основные, первичные цвета. При наложении попарно трех первичных цветов образуются вторичные: голубой, пурпурный, желтый. Желтый цвет получается наложением красного и зеленого; первичный синий в формировании желтого не участвует, поэтому синий и желтый являются взаимодополняющими, комплементарными цветами. При освещении одуванчика синяя составляющая света поглощается цветком, а красная и зеленая отражаются, поэтому мы воспринимаем одуванчик желтым. При смешении всех первичных составляющих (красной, зеленой и синей) длины волн суммируются, и образуется белый цвет.

Следует заметить, что цвет и окраска предмета- понятия разные. Для изменения цвета на объект наносят краску. По сути, краска - это фильтр, который пропускает и отражает строго определенные лучи света, в результате чего и создается новый цвет объекта.

Окраска – это способность предмета отражать излучение в том или ином диапазоне длин волн.

Цвет является более широким понятием, включающим окраску и условия освещения.

§2 Свойства света и цвета

Свет бывает излученным и отраженным.

Излученный свет – свет, испускаемый активным источником.

Отраженный свет возникает при отражении предметами света, идущего от активного источника.

Свет, применительно к графике, характеризуется двумя параметрами: яркость и цветность.

Яркость (интенсивность) пропорциональна сумме энергий всех составляющих цветового спектра света.

Цветность связана с доминирующими длинами волн в спектре.

Ахроматические цвета (белый, серые и черный) характеризуются только яркостью.

Хроматические цвета (все кроме белого, серых и черного) требуют для своего описания задания и яркости и цветности.

Атрибуты цвета

У цвета есть три атрибута: цветовой тон, яркость и насыщенность.

Цветовой тон

Цветовой тон является таким атрибутом, который позволяет различать цвета как красный, желтый, зеленый, синий или как промежуточный между двумя соседними парами этих цветов. Разница в цветовых тонах в первую очередь зависит от длины волны света, попадающего в глаз.

Яркость

Яркость относится к относительной светлости или темноте цвета. Она определяется степенью отражения от физической поверхности, на которую падает свет. Чем выше яркость, тем светлее цвет.

Насыщенность

Насыщенность относится к тому, насколько живым выглядит цвет. Она измеряется в терминах отличия данного цвета от бесцветного (нейтрального) серого цвета с той же самой степенью яркости. Чем ниже насыщенность, тем более серым выглядит цвет. При нулевой насыщенности цвет становится серым.

Цветовая температура характеризует спектральный состав источника света.

Цветовая температура выражается в градусах по шкале Кельвина и базируется на воображаемом объекте, называемом черным телом.

Цветовая температура - это такая температура черного тела, при которой его энергетическая светимость равна энергетической светимости данного источника (например, лампы). Чем ниже цветовая температура, тем цвет ближе к красному; чем выше цветовая температура, тем цвет ближе к синему. Это объясняет, почему один и тот же красный элемент одежды будет выглядеть по разному на улице и внутри при люминесцентном освещении.

§3 Гармоничность сочетания цветов

Для определения гармоничного сочетания различных цветов пользуются цветовыми (колориметрическими) кругами.

Работая с компьютерной графикой и подбирая заливки для объектов, приходится перебирать множество различных вариантов. Цветовой шестисекторный колориметрический круг в этом случае почти незаменим. В его состав входят последовательно следующие цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий фиолетовый. По такому кругу легко ориентироваться в подборе гармоничных цветов: цвета, расположенные напротив друг друга являются гармоничными, а под углом 120о – допустимыми.

Сочетания цветов играют важную роль в создании гармоничных композиций. Одни цвета прекрасно сочетаются друг с другом, другие «режут» глаз, например, оранжевый и бордовый. Надо стремиться к созданию цветовых аккордов, гармонических созвучий, причем, каждый цвет должен поддерживать соседние, контрастно увеличивая их насыщенность, светлость или затемненность.

Рассмотрим широко используемый круг естественных цветов по Гете (Рис. 1).

Рисунок 1 а) Круг цветов по Гете

 б) цветовой круг первичных цветов

Обозначения цветов:

К – красный, С – синий, Ж – желтый,

Ф – фиолетовый, О - оранжевый, З – зеленый.

Сочетания цветов:

КО – красно-оранжевый, ЖЗ – желто-зеленый, СЗ – сине-зеленый, КФ – красно-фиолетовый.

Все существующие в полиграфии краски (не цвета!) образуются путем смешения всевозможных количественных сочетаний трех основных красок  - красной, синей и желтой. Исходя из этого, в круге представлены: треугольником КСЖ – первичные (основные) цвета. Перевернутым треугольником – ФОЗ – смешанные цвета первого порядка, а точками на окружности СЗ, СФ, КФ и т.д. – смешанные цвета второго порядка.

В практике цветовая окраска объектов оценивается следующим образом:

1. Основные цвета - это желтый, синий, красный, т.е. те, из которых теоретически могут быть составлены все остальные цвета. Смешение этих трех основных цветов в определенных отношениях всегда даст бесцветность, т.е. серый цвет.

2. Составные цвета первой степени - цвета, полученные смешением двух основных цветов. Это, например, оранжевый, получаемый от смешения желтого и красного; фиолетовый - получаемый от смешения красного и синего.

3. Составные цвета второй степени - цвета, образованные путем смешения составных цветов первой степени. Это, например, красно-бурый, получаемый от смешения оранжевого и фиолетового, серо-синий - от смешения фиолетового и зеленого; цвет охры - от смешения зеленого с оранжевым и т.д. «Естественный цветовой круг» Гете строится по вершинам равностороннего треугольника, на которых находятся основные цвета - желтый, синий и красный. В построенный по этим вершинам круг вписывается такой же равносторонний, но перевернутый треугольник. На вершинах второго треугольника располагаются составные цвета первой степени. Оба треугольника образуют вписанный шестиугольник.

На таком круге, на противоположных его точках, соединенных тонкими тройными диаметрам, будут, следовательно, взаимно противостоять два цвета, один из которых - основной и другой - составной первой степени. Эти цвета мы называем противоположными, или дополнительными цветами. Каждая цветовая пара противоположных состоит всегда из трех основных цветов.

Наличие такого цветового круга позволяет дать следующие рекомендации:

• контрастные сочетания дают цвета, расположенные друг против друга (например, Ф и Ж). Расположенные рядом, они взаимно усиливают друг друга, их сочетание гармонично;

• сочетания цветов, расположенных по углам основного либо перевернутого треугольника (например, С и Ж), менее гармонично;

• сочетание цветов, расположенных в круге под углом 90 градусов, целесообразно для подбора «цветовых аккордов» в два, три или четыре цвета (например, СФ и З или ЖО и З, или все вместе, или три из них).

• контрастные гармоничные сочетания дают цвета, находящиеся друг напротив друга (Ф, Ж).

• допустимые гармоничные сочетания составляют цвета, расположенные под углом 90 градусов.

Живя в постоянных полярностях, человек всем существом стремится к равновесию. Наш глаз, воспринимая цвет, стремится к тому же. Глаз требует компенсации. Концентрируясь на голубом цвете, получив от него сильное цветовое впечатление, он испытывает потребность восстановиться и вызывает к жизни противоположный голубому красный. Вот мы и увидели, как эти два цвета дополняют друг друга, и поняли, наконец, почему они дополнительные. По той же причине они оказались напротив друг друга в геометрии круга. Не мудрено - ведь геометрия не есть изобретение человека, но один из инструментов мировой гармонии, в которой все связано в единое целое. Смешиваясь, голубой и красный нейтрализуются до белого. И так каждая из трех пар. Напротив основного, элементарного цвета, всегда оказывается смесовый.

§4 Классификация цветов по их психологическому воздействию на человека

1. Стимулирующие (теплые) цвета, способствующие возбуждению и действующие как раздражители:

• красный - волевой, жизнеутверждающий;

• кармин - повелевающий, требующий;

• киноварь - подавляющий;

• оранжевый - теплый, уютный;

• желтый - контактирующий, лучезарный.

2. Дезинтегрирующие (холодные) цвета, приглушающие раздражение:

• фиолетовый - углубленный, тяжелый;

• синий - подчеркивает дистанцию;

• светло-синий - уводит в пространство, направляющий;

• сине-зеленый - подчеркивает движение, изменчивость.

3. Пастельные цвета, приглушающие чистые цвета:

• розовый - нежный, производящий впечатление некоторой таинственности;

• лиловый - замкнутый, изолированный;

• пастельно-зеленый - ласковый, мягкий;

• серовато-голубой - сдержанный.

4. Статичные цвета, способные уравновесить, успокоить, отвлечь от других возбуждающих цветов:

• чисто-зеленый - требовательный, освежающий;

• оливковый - успокаивающий, смягчающий;

• желто-зеленый - обновляющий, раскрепощающий;

• пурпурный - изысканный, претенциозный.

5. Цвета глухих тонов, которые не вызывают раздражение (серые); гасят его (белый); помогают сосредоточиться (черный).

6. Теплые темные тона (коричневые), стабилизирующие раздражение, действующие вяло, инертно:

• охра - смягчает рост раздражения;

• коричневый, землистый - стабилизирующий;

• темно-коричневый - смягчающий возбудимость.

7. Холодные темные цвета, изолирующие и подавляющие раздражение: темно-серые, черно-синие, темные - зелено-синие.

Надо иметь в виду, что цвета приобретают различный тон в зависимости от того, подходим ли мы к окрашенной поверхности сверху, снизу или со стороны. В случае, когда активен не один, а два цвета, мы можем из суммы этих цветов составить один цвет при условии, что они не дополнительны друг к другу, потому что у дополнительных цветов это соединение бесперспективно. Красный и желтый не дополнительны, следовательно, в их сумме будет проявляться активность, жизненность. Красный и зеленый могут взаимодействовать как означающие активность и пассивность одновременно и потому оба цвета создают впечатление беспокойства, мерцания при условии их одинаковой тональности и если они расположены рядом друг с другом. Рядом стоящие желтый и синий цвета полярно противоположны; один цвет лучезарен, другой "уводит" вглубь и как бы уходит за ним, что и создает впечатление подвижности.

Работая за компьютером, современные компьютерные художники следуют всем вышеизложенным правилам. Главное – получить на экране компьютера или на твердой копии именно тот цвет, тон, оттенок, светлость, которые требуются. Художник для этой цели традиционно смешивал краски на палитре, компьютер тоже позволяет смешивать цвета. При этом зачастую возникают специфические проблемы. Цвет на компьютере не всегда совпадает с природными красками. Не так то просто получить одинаковый цвет на экране, на распечатке цветного принтера и на типографском оттиске. Дело в том, что цвета на мониторе, на печатном листе и в природе созданы различными способами. Правильная передача цвета на всех этапах получения цветного изображения – очень сложная задача. Для корректной цветопередачи необходимо согласование всех этапов подготовки изображения. Таким образом, математическое описание цвета становится важным не только для ученых, но и для практической работы. Для однозначного определения цветов в различных цветовых средах существуют цветовые модели.

§ 5 Цветовые модели

Субъективность в восприятии цвета при обработке изображений крайне нежелательна. Для обеспечения одинакового восприятия одного итого же цвета видеомониторами, принтерами и сканерами разных фирм – изготовителей необходимо наличие объективных измерительных систем, позволяющих установить однозначное определение цветовых координат. Для этих целей разработаны специальные средства включающие:

• Цветовые модели

• Системы соответствия цветов

• Цветовые режимы

Цветовые модели

В основе создания цветовых моделей лежит использование универсальных языков, позволяющих реализовать способы точного описания цвета с помощью стандартных математических выражений.

В современных компьютерных программах манипуляции с цветом осуществляются с помощью цветовых моделей  и режимов.

Цветовые модели (или пространства) предоставляют средства для концептуального и количественного описания цвета.

Режим – это способ реализации определенной цветовой модели в рамках конкретной графической программы.

Понятие цветовой модели

Цветовые модели используются для математического описания определенных цветовых областей спектра. Большинство компьютерных цветовых моделей основано на использовании трех основных цветов, что соответствует восприятию цвета человеческим глазом.

 Каждому основному цвету присваивается определенное значение цифрового кода, после чего все остальные цвета определяются как комбинация основных цветов.

Независимо от того, что лежит в ее основе, любая модель должна удовлетворять трем требованиям:

1. реализовывать определения цвета некоторым стандартным способом, не зависящим от возможностей какого-либо конкретного устройства

2. точно воссоздавать диапазон воспроизводимых цветов, поскольку ни одно множество цветов не является бесконечным

3. учитывать механизм восприятия цвета – излучение или отражение

Типы цветовых моделей

Большинство графических пакетов позволяет оперировать широким кругом цветовых моделей, часть из которых создана для специальных целей, а другая для особых типов красок. Перечислим их:

• CMY • HLS

• CMYK • Lab

• RGB • YIQ

• HSB • YCC

По принципу действия перечисленные цветовые модели можно условно разбить на три класса:

• Аддитивные (RGB), основанные на сложении цветов

• Субтрактивные (CMY, CMYK), основу которых составляет операция вычитания цветов (субтрактивный синтез)

• Перцепционные (HSB, HLS, Lab, YCC), базирующиеся на восприятии

АДДИТИВНЫЕ ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ

Аддитивный цвет получается путем соединения лучей света разных цветов. В основе этого явления лежит тот факт, что большинство цветов видимого спектра могут быть получены путем смешивания в различных пропорциях трех основных цветовых компонент. Этими компонентами, которые в теории цвета называются первичными, являются красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue). При попарном смешивании первичных цветов образуются вторичные цвета: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow).

Базовыми цветами называют цвета, с помощью которых можно получить практически весь видимый спектр цветов.

Для получения новых цветов с помощью аддитивного синтеза можно использовать и различные комбинации из двух основных цветов, вариирование состава которых приводит к изменению результирующего цвета.

В графических пакетах цветовая модель RGB используется для создания цветов изображения на экране монитора, основными элементами которого являются три электронных прожектора и экран с нанесенными на него тремя разными люминофорами, имеющими различные спектральные характеристики. Один люминофор под действием падающего на него электронного луча излучает красный цвет, другой – зеленый, третий – синий.

При работе с низким разрешением отдельные пикселы не видны. Однако, если рассматривать белый экран включенного монитора через лупу, то можно увидеть, что он состоит из множества отдельных точек красного, зеленого и синего цветов, объединенных в RGB-элементы в виде триад основных точек. Цвет каждого из воспроизводимых кинескопом пикселов получается в результате смешения красного, синего и зеленого цветов входящих в него трех люминофорных точек. При просмотре изображения на экране с некоторого расстояния эти цветовые составляющие RGB-элементов сливаются, создавая иллюзию результирующего цвета.

Для назначения цвета и яркости точек, формирующих изображение монитора, нужно задать значения интенсивностей для каждой из составляющих RGB-элемента. В этом процессе значения интенсивностей используются для управления мощностью трех электронных прожекторов, возбуждающих свечение соответствующего типа люминофора. В тоже время число градаций интенсивности определяет цветовое разрешение или глубину цвета, которые характеризуют максимальное количество воспроизводимых цветов. Так при формировании 24-битового цвета обеспечивается возможность воспроизведения 256*256*256=16,7 млн цветов.

Ограничения RGB-модели

При применении RGB-модели возникают две проблемы:

• аппаратная зависимость;

• ограничение цветового охвата.

Первая проблема связана с тем, что цвет, возникающий в результате смешения цветовых составляющих RGB элемента, зависит от типа люминофора. А поскольку в технологии производства современных кинескопов находят применение разные типы люминофоров, то установка одних и тех же интенсивностей электронных лучей в случае различных люминофоров приведет к синтезу разного цвета. Значения, задаваемые при использовании данной модели всего лишь задают интенсивности возбуждения трех люминофоров одного элемента изображения. Какой получится при этом цвет, зависит от спектрального состава излучаемого люминофором света. Поэтому в случае аддитивного синтеза для однозначного определения цвета наряду с установкой триады значений интенсивностей необходимо знать спектральную характеристику люминофора.

Существуют и другие причины, приводящие к аппаратной зависимости RGB-модели даже для мониторов, выпускаемых одним и тем же производителем. Это связано, в частности, с тем, что в процессе эксплуатации происходит старение люминофора и изменение эмиссионных характеристик электронных прожекторов. Для устранения (или по крайней мере минимизации) зависимости RGB-модели от аппаратных средств используются различные устройства и программы градуировки.

Цветовой охват — это диапазон цветов, который может различать человек или воспроизводить устройство независимо от механизма получения цвета (излучения или отражения).

Ограниченность цветового охвата объясняется тем, что с помощью аддитивного синтеза принципиально невозможно получить все цвета видимого спектра. В частности, некоторые цвета, такие как чистый голубой или чистый желтый, не могут быть точно воссозданы на экране. Но, несмотря на то, что человеческий глаз способен различать цветов больше, чем монитор, RGB-модели вполне достаточно для создания цветов и оттенков, необходимых для воспроизводства фотореалистических изображений на экране вашего компьютера.

sRGB — стандартизированный вариант RGB-цветового пространства

Главный недостаток RGB-модели заключается в ее размытости. Это обусловлено тем, что на практике RGB-модель характеризует цветовое пространство конкретного устройства, например монитора или сканера. Нужен какой-то общий знаменатель.

Тем не менее, любое RGB-пространство можно сделать стандартным. Для этого надо всего лишь однозначно определить его. Например, стандартное цветовое пространство для Интернета — sRGB (так называемое standard RGB — стандартное RGB). По инициативе двух фирм — Microsoft и HP — оно стандартизировано и соответствует цветовому пространству типичного монитора VGA низшего класса. Сегодня это пространство является альтернативой системам управления цветом, использующим ICC-профили, предназначенные для описания цветового охвата устройств, которые входят в состав настольных издательских систем. В отличие от последних для пользователя Интернета важны простота и компактность файлов.

Можно выделить следующие варианты цветовых пространств RGB:

• Wide-Gamut RGB (RGB с расширенным диапазоном) — основано на чистых значениях для красного, зеленого и синего цветов, обладает очень широким охватом, который может быть представлен лишь в 48-разрядных файлах изображений;

• Adobe RGB (1998) — основано на одном из стандартов, предложенных для телевидения высокой четкости;

• sRGB — основано на цветовом диапазоне типичного монитора VGA низшего класса.

СУБТРАКТИВНЫЕ ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ

Для описания печатных цветов используется модель CMY, базирующаяся на субтрактивный цветах.

Субтрактивные цвета получаются вычитанием вторичных цветов из общего луча света. В этой системе белый цвет появляется как результата отсутствия всех цветов, тогда как их присутствие дает черный цвет.

Некоторые соотношения, связывающие аддитивные и субтрактивные цвета:

Зеленый+синий=голубой

Зеленый + красный=желтый

Красный+синий=пурпурный

Зеленый+синий+красный=белый

Голубой+желтый+пурпурный=черный

CMY и CMYK

Существуют две наиболее распространенные версии субтрактивной модели CMY и CMYK. Первая из них используется в том случае, когда изображение будет выводиться на черно-белом принтере. В ее основе лежит использование трех вторичных цветов (голубого, пурпурного и желтого). Теоретически при смешивании трех этих цветов в равной пропорции на белой бумаге получается черный цвет. Однако в реальном технологическом процессе получение черного цвета путем смешения трех основных цветов для бумаги неэффективно по трем причинам:

• Невозможно произвести идеально чистые пурпурные, голубые и желтые краски, поэтому цвет получается не чисто черным, а грязно-коричневым.

• На создание черного цвета с помощью модели CMY тратится в три раза больше краски.

• Любые цветные краски дороже обычных черных.

В силу перечисленных факторов при печати чистого черного цвета используется добавка дополнительной черной компоненты цвета. Что приводит к изменению названия цветовой модели: от CMY к CMYK.

Ограничения модели CMYK

CMYK-модель имеет те же два типа ограничений, что и RGB-модель:

• аппаратная зависимость

•  ограниченный цветовой диапазон.

В CMYK-модели также нельзя точно предсказать результирующий цвет только на базе численных значений ее отдельных компонентов. В этом смысле она является даже более аппаратно -зависимой моделью, чем RGB. Это связано с тем, что в ней имеется большее количество дестабилизирующих факторов, чем в RGB-модели. К ним в первую очередь можно отнести вариацию состава цветных красителей, используемых для создания печатных цветов. Цветовое ощущение определяется еще и типом применяемой бумаги, способом печати и, не в последнюю очередь, внешним освещением. Последнее неудивительно — ведь никакой объект не может отразить цвет, отсутствующий в источнике излучения.

В силу того что цветные красители имеют худшие характеристики по сравнению с люминофорами, цветовая модель CMYK имеет более узкий цветовой диапазон по сравнению с RGB-моделью. В частности, она не может воспроизводить яркие насыщенные цвета, а также ряд специфических цветов, таких, например, как металлический или золотистый.

Об экранных цветах, которые невозможно точно воссоздать при печати, говорят, что они лежат вне цветового охвата модели CMYK. В большинстве графических пакетов под такими цветами понимаются цвета, которые могут быть представлены в формате RGB или HSB, но при этом не имеют печатных аналогов в цветовом пространстве CMYK. Несоответствие цветовых диапазонов RGB- и CMYK-моделей представляет серьезную проблему. Судите сами: полученная вами на экране монитора в результате напряженной работы прекрасная картинка при распечатке вдруг превращается в унылое и блеклое подобие оригинала. Для предотвращения подобной ситуации разработчиками графических программ предусмотрен комплекс специальных средств:

• Наиболее простые основаны на выявлении и коррекции несоответствующих цветов непосредственно в процессе редактирования.

• Более кардинальные предназначены для расширения цветового пространства CMYK-модели.

• И, наконец, самый "продвинутый” — использование систем управления цветом — CMS

К первой группе средств, используемых при подготовке изображения для печати можно отнести следующие.

• Редактирование изображения в формате CMYK-модели. Хотя относительно целесообразности применения этого способа существуют прямо противоположные мнения, не вдаваясь в физические аспекты дискуссии, отметим, что полученное в этом случае при печати изображение будет соответствовать наблюдаемому на мониторе.

• Использование CMYK-ориентированных палитр, таких, например, 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 ряде пакетов, например в Adobe Photoshop или Corel PHOTO-PAINT, заложены возможности получения на экране информации, сигнализирующей о наличии в изображении цветов, не поддерживаемых триадой CMYK. Способ ее отображения зависит с вида используемых инструментальных средств.

Возможности расширения цветового охвата CMYK

И профессионалы в области полиграфии, занимающиеся подготовкой и изданием красочных буклетов по живописи, и специалисты в области рекламы, чьи доходы напрямую связаны с воздействием цветных публикаций на покупателя, уже давно имеют претензии к стандартной CMYK-модели из-за относительно узкого диапазона воспроизводимых ею цветов. С помощью четырехцветной печати можно воспроизвести достаточно реалистичные красные цвета, но невозможно добиться ярких розовых, синих, фиолетовых и многих других цветов. Но даже те цвета, которые хорошо воспроизводятся с помощью этой модели, часто оказываются недостаточно насыщенными. По этой причине на базе CMYK-модели разработан ряд новых технологий.

Технология HIFI Color

К настоящему времени создано несколько вариантов HIFI Color. Их общей чертой является расширение используемых при цветовой печати гаммы цветов за счет добавления новых цветов к четырем базовым цветам CMYK.

Одна из таких цветовых систем разработана фирмой Pantone. Ее компьютерный вариант PANTONE® HEXACHROME (TM) Colors впервые введен в интегрированный пакет CorelDRAW 7. Палитра базируется на цветовой модели CMYK, дополнительно к четырем цветам которой добавлены два новых цвета: зеленый (G) и оранжевый (О). Это позволяет существенно расширить диапазон воспроизводимых цветов при офсетной печати и заметно поднять качество цветопередачи.

Использование плашечных цветов

Плашечными (простыми, смесовыми) цветами называются цвета, которые воспроизводятся на бумаге готовыми смесовыми красками, созданными с помощью специальной технологии, базирующейся на использовании для каждого цвета соответствующего ему уникального красителя (чернил). Поскольку они в отличие от триадных (CMYK) цветов не прозрачны, то отражают свет поверхностным слоем. Это позволяет добиться воспроизведения очень ярких тонов и специальных эффектов типа металлизации и иризации (перелива оттенков при разных углах зрения). Плашечные краски используют вместо триадных (CMYK) красок или в добавление к ним. Несколько фирм занимаются производством таких цветов. Это в первую очередь Pantone, TRUMATCH и Focoltone.

Различие в механизмах формирования цветов в RGB- и CMY-моделях

Кто-то может удивиться, что с помощью всего четырех красок можно синтезировать на бумаге миллионы цветов. Другие, наоборот, не увидят здесь ничего необычного. Прежде чем попытаться разобраться с практической реализацией механизма субтрактивного синтеза цветов, давайте сначала познакомимся со структурой цветного отпечатка. Для этого вооружитесь лупой и посмотрите увеличенный фрагмент напечатанного изображения. Вы увидите, что он состоит из мельчайших прозрачных точек голубого, пурпурного, желтого и черного цветов, наложенных друг на друга. Однако в отличие от RGB-пикселов (напомним, что пиксел имеет фиксированный размер, но каждая цветовая компонента аддитивной модели может принимать до 256 цветовых градаций) точки, полученные с помощью CMYK-модели, могут быть окрашены только в один из четырех цветов (но размер отдельных точек может изменяться). Для получения светлых и темных тонов субтрактивных цветов используются соответственно точки маленьких или больших размеров.

Черно-белые фотографии известны как изображения с непрерывным тоном, потому что они обеспечивают плавные и непрерывные переходы оттенков серого. В черно-белых принтерах для печати изображения можно использовать только черные и белые цвета. Поэтому здесь для воспроизводства имеющегося диапазона тонов используется полутоновый растр, технология реализации которого состоит в варьировании размеров печатных точек.

Эту процедуру еще называют растрированием. Она позволяет представить диапазон градаций серого с помощью набора точек разной величины. Более темные тона задаются точками большего размера, а более светлые — точками меньшего размера.

Альтернативой традиционному растрированию является метод стохастического растрирования, в основе которого лежит механизм генерации случайных наборов точек. Этот метод обеспечивает более гладкие переходы, но требует для реализации более сложного алгоритма и большего времени.

Для создания полноцветного изображения используются четыре отдельные печатные формы (плашки) — по одной на каждый цвет.

Цвет, воспроизводимый при печати с помощью модели CMYK, в значительной степени определяется качеством бумаги. Так, мелованная бумага обеспечивает воспроизведение более широкого спектра цветов по сравнению с немелованной бумагой — на обычной бумаге цвета получаются более темными и приглушенными. Это обусловлено тем, что обычная бумага имеет более шероховатую поверхность, что приводит к дополнительному рассеиванию света.

ПЕРЦЕПЦИОННЫЕ ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ

Для дизайнеров, художников и фотографов основным инструментом индикации и воспроизведения цвета служит глаз. Используемые для описания технических устройств цветовые системы RGB и CMYK являются аппаратно-зависимыми. Это значит, что воспроизводимый или создаваемый с помощью них цвет определяется не только составляющими модели, но и зависит от характеристик устройства вывода.

Для устранения аппаратной зависимости был создан ряд так называемых перцепционных цветовых моделей. В их основу заложено раздельное определение яркости и цветности. Такой подход обеспечивает ряд преимуществ:

• Позволяет обращаться с цветами на интуитивно понятном уровне

• Значительно упрощает проблему согласования цветов, поскольку после установки значения яркости можно заняться настройкой цвета.

Прототипом всех цветовых моделей, использующих концепцию разделения яркости и цветности, является HSV-модель. К другим подобным системам относятся HSI, HSB, HSL и YUV. Общим для них является то, что цвет задается не в виде смеси трех основных цветов — красного, синего и зеленого, а определяется путем указания двух компонентов: цветности (цветового тона и насыщенности) и яркости.

Цветовая модель HSB

Модель HSB или ее ближайший аналог HSL представлены в большинстве современных графических пакетов. Из всех используемых в настоящее время моделей эта модель наиболее точно соответствует способу восприятия цветов человеческим глазом. Она позволяет описывать цвета интуитивно ясным способом.

В HSB-модели все цвета определяются с помощью комбинации трех базовых параметров:

• цветовой тон (Н);

• насыщенность(S);

• яркость (В).