Geum.ru

I теоретический курс компьютерной графики

Вид материалаДокументы
Глава 1.2 Цветовые модели и типы растровых изображений
Модель RGB
Цветовые модели CMY и CMYK
Черно-белое изображение
Подобный материал:
1   2   3   4   5

Глава 1.2 Цветовые модели и типы растровых изображений

Цветовой охват


Число существующих цветов, вообще говоря, безгранично. Некоторые устройства, к которым можно отнести и человеческие глаза, способны воспринимать цвета. Другие устройства способны воспроизводить цвета. Однако делают они это по-разному. Чело­веческий глаз не способен воспринять цвета ультрафиолетового и инфракрасного диапазона, однако то, что он воспринимает, все равно гораздо больше, чем может передать экран монитора, оф­сетная печать или фотоснимок (см. рис. 1.5). Их цветовой охват — диапазон цветов, которые могут быть воспроизведены, зафикси­рованы или описаны каким-либо образом, — меньше, чем цвето­вой охват человеческого глаза:



Рис. 1.5. Цветовые охваты человеческого глаза, монитора (RGB) и цветного печатающего устройства (CMYK)

Из-за разницы в цветовых охватах различных устройств для передачи и получения изображений создано несколько цветовых моделей. Многообразие было предусмотрено вследствие того, что ни одна из цветовых моделей не является идеальной. На экране монитора нельзя точно передать чистый голубой и чистый желтый цвета, а при печати совсем не передаются цвета, составляющие которых имеют очень низкую плотность. Существующие цвето­вые модели используются для ВМИМОСМЗН между устройствами с различными цветовыми охватами.

Модель RGB


RGB — сокращение английских слов Красный (Red), Зеленый (Green), Синий (Blue). Эта модель предназначена для описания излучаемых цветов. Базовые компоненты модели основаны на трех лучах — красном, синем и зеленом, т.к. человеческое вос­приятие цвета основано именно на них. Вся остальная палитра создается путем смешения трех основных цветов в различных со­отношениях. Следует отметить, что при сложении двух основных цветов полученный цвет будет светлее, чем базовые составляю­щие. С другой стороны, белый цвет и оттенки серого создаются путем смешения трех базовых цветов в равной степени, но с раз­личной насыщенностью (см. рис. 1.6). Цвета такой модели называют аддитивными. Изображения на экране монитора, а также получаемые методом сканирования кодируются в модели RGB.



Рис. 1.6. Цветовая модель RGB

Цветовое пространство модели иногда представляют в виде цветового куба (см. рис. 1.7).



Рис. 1.7. Представление модели RGB в графическом виде

По осям откладываются значения цветовых каналов, каж­дый из которых может принимать значения от нуля (свет от­сутствует) до 255 (наибольшая яркость света). Внутри куба со­держатся все цвета модели. В точке начала отсчета координат­ных осей все значения каналов равны нулю (черный цвет), а в противоположной точке максимальные значения каналов при смешении образуют белый цвет. Если две эти точки соединить отрезком, то на этом отрезке будет располагаться шкала оттен­ков от черного к белому — серая шкала. Три вершины куба дают три чистых исходных цвета. В свою очередь, каждая из трех дру­гих вершин между ними дает чистый, смешанный из двух основ­ных, цвет. Каждый цветовой канал и серая шкала имеют 256 гра-1ЛЦИЙ серого.

Цветовые модели CMY и CMYK


Модель CMY предназначена для описания отраженных цветов. Цвета этой модели основаны на вычитании части спектра падающего света (белого) и называются субтрактивными. При смешении двух основных цветов результат окажется темнее любого из исходных, поскольку каждый из цветов поглощает свою часть спектра (см. рис. 1.8). Каналы CMY представляют собой остаток вычитания основных RGB-компонентов из белого цвета (как известно, белый цвет состоит из полного спектра цветов). При этом остаются следующие цвета: Cyan — голубой (белый цвет минус красный), Magenta — пурпурный (белый минус зеле­ный), Yellow — желтый (белый минус синий).



Рис. 1.8. Модель CMY

В качестве усовершенствования этой модели появилась модель CMYK, которая была создана для описания процесса полноцветной печати, к примеру, на цветном принтере. Пурпурная, голубая и желтая краски последовательно наносятся на бумагу в различ­ных пропорциях. Головка принтера устроена таким образом, что позволяет использовать эти цвета (полиграфическую триаду) од­новременно и за один проход по бумаге. Нанесенные на одно ме­сто основные цвета смешиваются, образуя требуемые оттенки. Однако черный цвет получить методом смешения трех основных цветов не удастся, т.к. вместо черного получится скорее серо-коричневый цвет. Для получения чистого черного и оттенков се­рого в модель CMY был добавлен новый компонент — черный цвет. В цветовой модели CMYK — это и есть буква К (BlacK). Таким образом, CMYK — четырехканальная цветовая модель (см. рис. 1.9).

Модель CMYK предназначена для описания печатных изобра­жений. Ее цветовой охват значительно ниже, чем у RGB, так как модель CMYK описывает отраженные цвета, интенсивность кото­рых всегда меньше, чем у излучающих. Рассматривать CMYK можно как производную модели CMY. Пространство этой модели аналогично пространству модели RGB, только с перемещением начала координат.



Рис. 1.9. Представление модели CMYK в виде цветового куба

Смешение всех трех компонентов при максимальных значени­ях дает черный цвет. С другой стороны, при полном отсутствии краски и, соответственно, нулевых значениях основных компо­нентов получится белый цвет. Применительно к CMYK белый цвет следует воспринимать как белую бумагу. При смешивании основных компонентов с равными значениями получаются оттен­ки серого цвета и образуется серая шкала.

Эта цветовая модель имеет несколько особенностей, из-за которых переход в нее может создать некоторые проблемы. Дело в том, что цветовой охват CMYK недостаточно велик и перевод в эту модель из модели RGB может привести к некото­рым искажениям цветопередачи. Часть цветов из охвата модели RGB не может быть передана на бумаге, вследствие чего не входит в охват модели CMYK. Эта модель имеет проблемы с передачей ярко-голубых, синих, зеленых и оранжевых цветов. При конвертировании эти цвета приводятся к наиболее близ­ким к ним в модели CMYK.

Хотя в CMYK и не редактируют изображение, однако, если оно готовится к печати, то часто возникает необходимость про­смотреть соответствие цветов изображения цветовому охвату модели. Каждый раз, когда возникает такая необходимость, перевод изображения в CMYK и обратно в RGB с большой долей вероят­ное ги приведет к ухудшению качества изображения. Поэтому,

IM '' п. 1лкпи шпможность, нужно прибегать к дополнительным
«|>. например и I'lmloshop — это функция просмотра изо-

брмсвНИЯ и МОДвЛИ CMYK без m-йствительного перевода в эту модель.

Как и модель RGB, модель CMYK является аппаратно-зависимой. Это означает, что при работе с различными устройствами вывода и печати изображения (например, мониторами и цвет­ными принтерами) одно и то же графическое изображение будет выглядеть по-разному. Следует также иметь в виду, что по­лучаемый цвет зависит не только от значений базовых состав­ляющих, но и от параметров устройств: свойств используемой бумаги, особенностей принтеров, свойств люминофора у монито­ров от различных фирм-производителей, наличия аппаратного цветового контроля монитора, а также свойств видеокарты.

В процессе работы по подготовке и выводу на печать изобра­жения участвуют устройства, работающие как в модели RGB, так и CMYK. К первым можно отнести мониторы, сканеры и цифро­вые камеры, а ко вторым — цветные принтеры и фотонаборные автоматы. Поскольку цветовые охваты этих устройств различаются, необходимые преобразования из одной модели в другую сопря­жены с неизбежными искажениями цветов и оттенков. Поэтому для достижения предсказуемого цвета была создана специальная система цветокоррекции — программа, цель которой заключается в достижении одинаковых цветов для всех этапов работы с изо­бражениями, начиная сканированием и заканчивая выводом на печать.

Цветовая модель Lab

Цветовая модель Lab, являющаяся аппаратно-независимой моделью, основана на человеческом восприятии цвета. При оди­наковой интенсивности глаз человека воспринимает зеленый цвет лучей наиболее ярким, несколько менее ярким — красный цвет и еще более темным — синий. Необходимо иметь в виду, что яр­кость является характеристикой восприятия, а не самого цвета.

Любой цвет в модели Lab определяется яркостью (Ligthness) и двумя хроматическими компонентами — параметром а, изме­няющимся в пределах от зеленого до красного, и параметром Ь, изменяющимся от синего до желтого. Яркость в модели Lab полностью отделена от цвета, что делает модель удобной для регули­ровки контраста, резкости и других тоновых характеристик изо­бражения. Эта модель является трехканальной. Ее цветовой охват соответствует цветовому охвату обычного человеческого глаза, а также включает охваты всех других цветовых моделей. Этот факт позволяет переводить изображение в формат Lab из, например, RGB и обратно без изменения цвета и потери качества изображе­ния, что является несомненным преимуществом данной цветовой модели.

Черно-белое изображение


Самый примитивный тип изображения — монохромное изо­бражение, каждая точка которого может быть окрашена либо только черным, либо только белым цветом. Монохромные изо­бражения требуют очень мало памяти для хранения и вывода ин­формации. Конвертировать в черно-белое изображение можно любой полутоновый рисунок. Однако таким образом можно со­хранять не все типы изображений. Рисунок тушью, сохраненный в виде монохромного изображения, при высоких разрешениях будет выглядеть очень реалистично, поскольку тушь имеет очень одно­родный черный цвет (см. рис. 1.10).



Полутоновое изображение

Полутоновое изображение получило свое название из-за то­го, что представлено в виде полутонов — 256 оттенков серого: от черного (0) до белого (255). Это так называемая серая шка­ла. Она имеет 256 градаций яркости, которых вполне достаточ­но, чтобы корректно отобразить в виде полутонового изобра­жения черно-белую фотографию или карандашный рисунок. Необходимо заметить, что карандашный рисунок является не черным, а серым, причем градации серого зависят от нажима. Таким образом, это типичный представитель полутонового изображения, поэтому сохранить его в виде монохромного изо­бражения было бы неправильно.



Рис. 1.11. Полутоновое изображение и его увеличенный фрагмент

Как монохромное, так и полутоновое изображение, в от­личие от остальных типов изображения, имеет один канал (см. рис. 1.11). Редактируя этот канал, можно редактировать все изображение. Для полноцветного изображения каждый цве­товой канал является полутоновым изображением, только вме­сто оттенков серого отбражается распределение базового цвета. При наложении таких каналов с базовыми цветами создается изображение, состоящее из смешанных цветов.

Плашечные цвета

Цветная печать обычно производится последовательным на­ложением четырех базовых красок — голубой, пурпурной, желтой и черной. Если рассматривать иллюстрацию в цветном журнале через лупу, можно увидеть, что она состоит из переплетающегося узора точек разных цветов. Глаз человека воспринимает вместо разноцветных точек реалистичное изображение — происходит своего рода оптический обман. Следует заметить, что реального смешения красок не происходит.

Однако есть и другой способ печати. Можно изготовить краску нужного цвета, а затем положить ее на бумагу в соответствии с печатной формой. Таким образом будет получен требуемый цвет и его оттенки. Цвета, печатаемые заранее смешанными красками, называют плошечными. Иногда их называют простыми, а триад-ные цвета — составными. Плашечные цвета стали использоваться в полиграфии гораздо раньше триадных. На первый взгляд, этот способ является устаревшим и непродуктивным — ведь триада может передать любой оттенок в рамках CMYK, а плашечная краска — лишь плашечный цвет и его оттенки. Но у такого спосо­ба печати есть несколько достоинств, которые делают его широко применяемым и сейчас:
  • если в иллюстрации не нужно применять много цветов, плашечный способ очень экономичен. Визитки, бланки, газеты и даже иллюстрированные журналы вполне можно печатать лишь одним-двумя дополнительными к черному цветам»-;
  • когда один и тот же цвет применяется в рисунке с разной насыщенностью и яркостью, с помощью плашечного цвета достигается отличный эффект весьма скромными средствами. Так можно печатать тонированные изображения;
  • дополнительной возможностью тонирования являются дуплексы, т.е. когда полутоновое изображение печатается двумя или более плашечными цветами. Этим способом можно достичь огромного числа оттенков и интересных изобразительных эффектов;
  • плашечные цвета очень точные. Поскольку плашечный цвет выбирается дизайнером заранее по каталогу, его используют для получения точного цвета;
  • использование плашечных цветов вместо триады облегчает совмещение, поскольку количество печатных формснижается с четырех до двух. Чем меньше компонентов, тем меньше вероятность того, что цвета на отпечатке лягут не на положенные им места;
  • при печати плашечным цветом даже на оборудовании не самого высокого класса удается достичь отличного качества графики и тонированных фотографий;
  • плашечные краски могут выходить далеко за пределы цве­тового охвата CMYK. Это металлизированные краски всех видов, флуоресцирующие, а также очень яркие и, на­оборот, пастельные тона. Если использовать в цветном изображении дополнительную форму для плашечного цвета (серебро, позолота), то изобразительные возможно­сти сильно возрастают.

Выпуск плашечных и триадных красок для полиграфии — важная производственная отрасль. Чтобы все участники процесса выпуска цветной продукции могли договориться между собой, необходимо не просто описать цвет, а иметь его образец. Фирмы, выпускающие краски, создают каталоги своей продукции. Наибо­лее известным каталогом цветов является Pantone Matching System. В этом каталоге содержатся образцы всех цветов PAN-TONE для матовой и глянцевой бумаги, специальные цвета (ме­таллизированные и флуоресцентные краски). Поскольку перевод плашечных цветов в триадные — довольно частый случай в поли­графической практике, в каталоге имеются триадные эквиваленты плашечных цветов. При этом все цвета в нем нанесены именно красками, поставляемыми заказчику. Каталоги стандартных цве­тов широко распространены во всем мире и в странах СНГ. Для разных целей используются различные издания. PANTONE — не единственный каталог красок, так, TOYO — каталог цветов, наи­более распространенных в Японии, FOCOLTONE содержит 763 триадных цвета и др. Цвета для электронных публикаций также стандартизированы, например, палитры System для Windows и Ma­cintosh или палитра WebSafe, используемая для сети Internet.