Цветовые модели

С физической точки зрения цвет — это набор определённых длин волн, отражённых от предмета или пропущенных сквозь прозрачный предмет. С развитием компьютерных технологий, появилась необходимость объективных способов описания и обработки цвета.

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветов получаются смешением каких-либо других. Например, сочетание красного и синего даёт пурпурный цвет, синего и зелёного — голубой. Таким образом, путём смешения из небольшого количества простых цветов, можно получить множество сложных (составных). Поэтому для описания цвета используется подход — разложение его на простые составляющие.

Теоретические проблемы, затронутые выше, в настоящее время решены в определенной степени тем, что в компьютерных технологиях используется цветовые модели.

Цветовая модель (или цветовое пространство) — это способ описания цвета с помощью количественных характеристик. В этом случае не только становится возможным сравнивать отдельные цвета и их оттенки между собой, но и использовать их в цифровых технологиях.

В цветовой модели (пространстве) каждому цвету можно поставить в соответствие строго определенную точку. Таким образом, цветовая модель — это геометрическое представление, основанное на системе координатных осей и принятого масштаба.

Однако цвет, как сложное физическое и психофизиологическое явление, не укладывается в единственную и простую модель, поэтому создано несколько моделей, исходя из разных практических требований. В цифровых технологиях используются, в основном две модели: RGB, CMYK.

Цветовая модель RGB

Множество цветов видны за счет излучения света определенных длин волн. К излучаемым цветам относятся белый свет, цвета на экране телевизора, монитора, кино, проектора и т. д. Цветов огромное количество, но из них выделено только три, которые считаются основными (первичными): это — красный, зеленый и синий (рис. 3).

Рис. 3 . Цветовая модель RGB

Перечисленные цвета совпадают с теми цветами, которые упоминались при обсуждении основ физиологии зрения.

При смешении двух основных цветов результат осветляется: из смешения красного и зеленого получается желтый, из смешения зеленого и синего — голубой, синий и красный дают пурпурный. Если смешиваются все три цвета, образуется белый цвет. Поэтому такие цвета называются аддитивными.

Модель, которую мы рассматриваем, называется RGB по первым буквам английских слов Red (Красный), Green (Зеленый) и Blue (Синий).

Поскольку в модели используется три независимых значения, ее можно представить в виде трехмерной системы координат.

Каждая координата отражает вклад одной из составляющих в результирующий цвет.

В результате получается некий куб, внутри которого и "находятся" все цвета, образуя цветовое пространство модели RGB. Любой цвет, который можно выразить в цифровом виде, входит в пределы этого пространства (рис. 4).

Рис. 4. Цветовой куб

Объем такого куба (количество цифровых цветов) легко рассчитать: поскольку на каждой оси можно отложить 256 значений, то 256 в кубе (или 2 в двадцать четвертой степени) дает число 16 777 216.

Это означает, что в цветовой модели RGB можно описать более 16 миллионов цветов, но использование цветовой модели RGB вовсе не гарантирует,

что такое количество цветов может быть обеспечено на экране или на оттисках. В определенном смысле это число — скорее предельная (потенциальная) возможность.

Замечание

Следует отметить, что у аддитивной модели синтеза цвета существуют ограничения. В частности, не удается с помощью физически реализуемых источников основных цветов получить голубой цвет (как в теории — путем смешения синей и зеленой составляющих), на экране монитора он создается с некоторыми техническими ухищрениями. Кроме того, любой получаемый цвет находится в сильной зависимости от вида и состояния применяемых источников. Одинаковые числовые параметры цвета на различных экранах будут выглядеть по-разному. И, по сути дела, модель RGB — это цветовое пространство какого-то конкретного устройства, например сканера или монитора.

Цветовая модель CMYK

К отражаемым цветам относятся цвета, которые сами не излучают, а используют белый свет, вычитая из него определенные цвета. Такие цвета называются субтрактивными ("вычитательными"), поскольку они остаются после вычитания основных аддитивных.

Основных субтрактивных цветов будет три: голубой, пурпурный, желтый (рис. 5).

Рис. 5. Цветовая модель CMYK

Перечисленные цвета составляют так называемую полиграфическую триаду. Эти цвета поглощают красную, зеленую и синюю составляющие белого цвета. При этом большая часть видимого цветового спектра может быть репродуцирована на бумаге. Каждому пикселю в CMYK-изображении присваиваются значения, определяющие процентное содержание триадных красок.

При смешениях двух субтрактивных составляющих результирующий цвет затемняется, а при смешении всех трех должен получиться черный цвет. При полном отсутствии краски остается белый цвет.

Следует отметить, что существует проблема, именуемая "баланс по серому цвету" (невозможно создать нейтральный серый, используя равные площади голубой, пурпурной и желтой растровой точки).

Для компенсации этих и других недостатков в число основных красок была добавлена черная краска (она позволяет получить чистый насыщенный черный цвет и нейтральные тона).

Именно эта краска добавила последнюю букву в название модели CMYK.

С — это Cyan (голубой), М — это Magenta (пурпурный), Y - Yellow (желтый), К — это BlacK (Черный), т. е. от слова взята не первая, а последняя буква. По другой версии: буква «К» — это сокращение от слова Key ("ключевой", "основной", "контурный"), поскольку черный цвет играет основную роль в обеспечении резкости печати.