2.12 Розрахунок яскравості, перетворення трикутника xyz у прямокутний. Особливі точки і площини простору xyz, діаграма кольору xyz

На рис. 2.23 наведено проекційно перетворений у рівносторонній трикутник хуz, що знаходиться в колірному просторі цієї системи. Сторона хz трикутника збігається з аліхною. При цьому координатна площина хОz є одночасно і площиною нульових яскравостей. Її як і лінію не яскравих кольорів називають аліхною. У зв'язку з тим що коефіцієнт L_Y=1, координата вершини в дорівнює яскравісній колориметричній одиниці В_Y=L_Y^.680 кд^.м^-2. Площина, рівнобіжна хОz і минаюча через точку в, є площина постійної яскравості, рівної В=680 кдм^-2. Між зазначеними площинами і паралельно їм розташовані площини постійних яскравостей, що знаходяться між У₀ і В_У (на рисунку не показані).

Проекція трикутника хуz (рис. 2.23) на площину хОу дає колірну діаграму ху (рис. 2.22). Вісь Ох – аліхна, а прямі, рівнобіжні їй, – лінії постійної яскравості (на рисунку не показані). Лінії постійної яскравості – сліди перетинання площини В=const із площиною хОу. Звідси, що лінії постійної яскравості рівнобіжні осі абсцис.

Рис. 2.23 – Колірний простір XYZ

Властивості графіка в загальному тотожні властивостям розглянутого графіка rg, з тією тільки різницею, що локус не виходить за межі першого квадрата площини.

Домінуючу довжину хвилі знаходять так само, як і по діаграмі rg.

Для визначення колориметричної чистоти кольору застосовують формули:

На діаграму ху, крім білої точки, наносять точки кольоровості стандартних колориметричних джерел А, В і С. Іноді ці точки з'єднують лінією, що називають лінією кольорових температур або локусом кольорових температур. Кольоровість будь-якого теплового джерела – точка на цій лінії.

2.13 Комп'ютерні моделі кольору

Найчастіше для роботи в графічних пакетах і для передачі даних застосовують колірні моделі RGB, CMYK, Lab. Іноді в процесі створення кольорів застосовують приблизний опис кольору HSB.

Щоб об'єктивно описати все різноманіття кольорів, було введено поняття колірних моделей, тобто математичний опис колірного простору. У теорії кольору існує декілька кольорових систем:

– модель НSВ,

– модель RGВ,

– модель CMYK,

– модель Lab.

Основними колірними моделями є RGB і CMYK.

Модель НSВ. Три параметри кольору є основою колірної моделі НSВ: колірний тон (Нuе), насиченість (Saturation), яскравість (Brightness). Ці параметри застосовують для виконання настроювань у кожному колірному режимі. Наприклад, для зміни яскравості, колірного тону та насиченості зображення.

Завдяки тому, що в основі моделі знаходиться колірне коло, у якому початок і кінець збігаються, колірний простір HSB має вигляд циліндру. Спектральні кольори розташовані за верхнім радіусом. До центра кола зменшується насиченість кольору. За висотою циліндра зменшується яскравість кольорів. Нижня площина циліндра – чорна. Кожний зріз циліндра – це спектральне коло зі зменшеною яскравістю. Сіра шкала – лінія, що поєднує середини верхньої і нижньої основ циліндра.

HSB у теперішній час застосовується тільки як допоміжна модель. Це обумовлено однією причиною: математично ця модель заснована на компонентах моделі RGB, що виражає кольори в моделі неточними, тому що RGB апаратно-залежна. Крім того, HSB невірно трактує яскравість пікселів. У цій моделі розрахунок випливає з того, що основні адитивні кольори мають однакову яскравість.

Модель RGВ. Модель RGВ – це природна колірна модель сканерів, моніторів, комп'ютерів, телевізорів. Це пояснюється тим, що систему застосовують для всіх зображень, видимих у минаючому або прямому світлі. Тобто, ця модель описує випромінені кольори. Вона адекватна колірному сприйняттю людського ока, рецептори якого теж «настроєні» на червоний, синій і зелений кольори.

У RGB-системі всі спектри кольорів виходять зі сполучення трьох основних кольорів: червоний (Red), зелений (Green) і синій (Blue), заданих з різним рівнем яскравості. Ця система є адитивною, тобто в ній виконуються правила додавання кольорів. Змішавши три базових кольори в різних пропорціях, можна одержати всі розмаїття відтінків. Базові кольори називають компонентами, або каналами. Суміш трьох основних кольорів при максимальній насиченості дає білий колір, а при нульовий – чорний. Червоний і зелений кольори утворюють жовтий, а зелений і синій – блакитний, синій і червоний дають пурпурний.

RGB – трьохканальна колірна модель. У моделі RGB кодує зображення сканер, відображає монітор і сприймає людське око, тому можна вважати її основною моделлю.

Модель RGB можна уявити у вигляді тривимірного куба, за трьома осями якого відкладаються значення компонентів. На початку координат усі складові дорівнюють нулю, випромінювання відсутнє (чорний колір). У точці, протилежної початку координат, усі складові мають максимальне значення (білий колір). На лінії, що поєднує ці точки за діагоналлю, три складові однакові та розташовуються в діапазоні від нуля до максимального значення. Вони утворюють сірі відтінки від чорного до білого – сіру шкалу. Три вершини куба відображають чисті вихідні кольори, інші три – подвійне змішання вихідних кольорів.

Кольори системи кодуються числами від 0 до 255 (255 – максимальне число, що записане одним байтом), інтерпритовані як інтенсивність кольору. Таким чином, повна кількість колірних відтінків, відображаємих у RGB-просторі, складає 16 581 375 (2²⁴). Саме в цій моделі найчастіше редагують зображення з високим дозволом. У комп'ютерній RGB-системі кожний основний колір може мати 256 градацій яскравості. Це пов'язано з особливостями обробки інформації в комп'ютері (256 градацій відповідають 8-бітовому режиму).

Модель RGB апаратно-залежна. Коли колір у моделі RGB відображається на екрані монітора, значення компонентів – це напруга, яка подана на кожну з променевих трубок. Результат залежить від характеристик пристрою. На колір впливають відтінки люмінофора, його яскравість та ін. Кольори, що мають ті самі характеристики, будуть виглядати по-різному на двох моніторах. При скануванні спостерігається та ж ситуація – той самий кольоровий оригінал при скануванні різними сканерами дає кольору з різними характеристиками.

Модель CMYK. Для друкування використовують модель CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key color – блакитний, пурпурний, жовтий, чорний). Кольори, описуємі моделлю CMYK, є поглинаючими і відбиваючими, що дозволяє максимально точно описати друкарські фарби. Збільшення кількості фарби приводить до зменшення яскравості кольору. Тому колірна модель CMYK, що використовується для відбитого кольору, називається субтрактивною.

Колірні моделі RGВ і CMYK теоретично доповнюють один одну, тобто суміш блакитного, пурпурного та жовтого кольорів повинна дати разом чистий чорний колір. На практиці при накладенні трьох складених кольорів одержують не чорний, а темно-коричневий відтінок. Причина цього – в недосконалості барвних пігментів і в папері.

Тому до тріадних кольорів додали четвертий – чорний (black або Key color). В абревіатурі CMYK чорний колір позначений буквою «К», а не «В». Можливо, це було зроблено для того, щоб не було плутанини із синім кольором (Вluе), або, щоб показати штучність введення чорного кольору. Є й інша думка: чорний колір називають ключовим кольором (Кеу color), тому що в принтерах він першим лягає на папір. Тому і позначається чорний колір буквою «К».

Білим у даному випадку є колір папера або того матеріалу, на який наноситися фарба. Насиченість кольору в системі CMYK вимірюють у відсотках, так що кожний колір має 100 градацій яскравості. Складені фарби, що застосовують у різних країнах, розрізняють за відтінками.

Модель CMYK має досить вузьке колірне охоплення (діапазон кольорів, відтворених тією або іншою колірною моделлю або тим чи іншим пристроєм), тобто багато відтінків кольору з високою насиченістю неможливо відтворити при друкуванні. Обумовлено не досконалістю тріадних фарб і властивостями папера, що відбиває. На моніторі модель CMYK відображається не зовсім точно, багато фільтрів растрових програм у цій моделі не працюють, а обсяг пам'яті потрібно на 30% більше, ніж у моделі RGВ.

Для розширення колірного охоплення застосовують кольороділення на шість фарб. Така модель називається НехаСhrom. У ній крім основних кольорів (Cyan, Magenta, Yellow, Key color) використовують додаткові – Green і Orange.

Модель Lab. Lab – трьохканальна колірна модель. Вона була створена Міжнародною комісією з висвітлення (СІЕ) з метою подолання істотних недоліків моделей RGВ, CMYK, НSВ, Lab – це абревіатура трьох компонентів: L (Lightness) – яскравість (освітленість), а – положення кольору в діапазоні від зеленого до червоного, і b – положення кольору від синього до жовтого. Модель Lab апаратно-незалежна і визначає кольори, не орієнтуючись на особливості пристрою (монітора, принтера, друкарської машини). Ця модель найбільш точно описує параметри кольору, бо має найширше охоплення. У ній інформація про колір і яскравість розділена і є незалежною. Такий розподіл дозволяє вільніше набудовувати тоновий діапазон, колірний баланс і коректувати окремі кольори зображення.

При будь-якому перетворенні з однієї моделі в іншу спочатку відбувається перетворення в модель Lab, за допомогою якої розраховуються кольори більшістю сканерів і систем керування кольором.

У процесі підготовки зображення необхідно конвертувати зображення з однієї моделі в іншу (сканер – RGB-пристрій; друкарський верстат – модель CMYK). Для зменшення втрати до певного рівня необхідно відкалібрувати всі апаратні засоби: сканер (відповідає за введення зображення), монітор (за ним судять про колір), вивідний пристрій (створює оригінали для друку), друкарський верстат (кінцева стадія друкування). Моделі RGB і CMYK пов'язані одна з одною, однак їх взаємні переходи одна до одної (конвертування) не відбуваються без втрат, бо дві ці моделі мають різне колірне охоплення. Калібрування лише трохи згладжує проблему. Крім того, RGB і CMYK апаратно-залежні. Щодо RGB, то залежно від люмінофора в моніторі розрізняють базові кольори. Точка білого кольору також залежить від монітора. Таким чином, на різних моніторах однакові зображення різні. Щодо CMYK, то розходження ще більше, тому що застосовують реальні типографські фарби.

Друкування здійснюють з: оригіналу, сканованого зображення і відбитку. При цьому відбитки дуже сильно розрізняються між собою. Колір двох відбитків однакового зображення, отриманих на різних принтерах, може бути зовсім різним.

Однієї з основних задач при роботі з кольоровими зображеннями є досягнення необхідного кольору. Для цього створена система керування кольором (CMS). Це програмна система, позначка якої – адекватна передача кольору на всіх етапах поліграфічного процесу (від сканера до друкарського верстата). У поліграфічний процес входять системи, що працюють на основі апаратно-залежних колірних моделях – RGB (сканер, монітор) і CMYK (фотоскладальна і друкарська машини). Це значити, що необхідно стандарт, з яким порівнюють кольори на всіх етапах процесу.

В якості стандарту застосовують колірну модель Lab. Вона створена як апаратно-незалежна і відповідає особливостям сприйняття кольору оком людини. Різні кольори даної моделі визначають яскравістю (L) і двома хроматичними компонентами: параметром а, що змінюється в діапазоні від зеленого до червоного, і параметром b, що змінюється в діапазоні від синього до жовтого. При зміні обидва хроматичних компонента проходять через сіру точку, розташовану в середині шкали. Параметри Lab змінюються від 0 до 255. Це також трьохканальна модель.

Яскравість у моделі Lab цілком відділена від кольору, тому ця модель зручна при регулюванні контрасту, різкості та інших тонових характеристик зображення. Колірне охоплення моделі Lab надзвичайно широке. Воно містить у собі охоплення всіх інших колірних моделей, застосовуємих у поліграфічному процесі.

Суть процесу керування кольором полягає в наступному: для кожного пристрою, що діє у процесі, створюється профіль, який описує його колірне охоплення. Зображення обробляється пристроєм вводу (сканером) і переводиться в колірну модель Lab. При цьому програма здійснює виправлення на особливості колірного охоплення сканера. Таким чином, отримують стандартні кольори зображення. Потім зображення передається пристрою вводу (монітору або принтеру). При виводі воно знову переводиться в колірну модель пристрою виводу для одержання результату, який є найбільш близьким до ідеального, що зберігається в Lab.

Колірна модель Lab дуже важлива для поліграфії. Цю модель застосовують при перекладі зображень з однієї колірної моделі в іншу, між пристроями і навіть між різними платформами. Lab є перекладачем, без якого взаємозв'язок систем, що застосовують у процесі підготовки кольорової публікації, неможливий.