Тема 5. Визначення, використання, треппінг і керування кольорами Визначення кольорів Опис кольору

Колір – це синонім довжини хвилі свіфона у видимій області. Фізична величина кольору зв'язується з біологічним процесом кольорового зору. В оці людини є кольорочутливі елементи, які сприймають окремі компоненти кольору об'єктів. Потім у головному мозку дані обробляються і синтезується колір. У різних людей чутливість цих елементів різна. Обробка також здійснюється по-різному.

У виробництві поліграфічної продукції, при випуску фільмів і телепередач, взагалі скрізь, де кінцевий продукт має фарбування, необхідна відповідність цього кольору зразкам. У багатьох випадках до коректності передачі кольору висуваються тверді вимоги. Для застосування кольору у процесі роботи над зображеннями і публікаціями, необхідно його описати в цифровому вигляді, тобто кодувати, тому що тільки в цьому випадку програма графічного додатка зрозуміє, у який колір необхідно розфарбувати даний об'єкт.

Кодування кольору – дуже непроста задача. Існує декілька способів математичного опису кольору – колірні моделі. Опис кольору на основі колірної моделі засновано на наступному положенні: шляхом змішування декількох базових або основних кольорів можна одержати інші кольори (складені). Таким чином, колір можна математично описати як співвідношення базових компонентів (створити модель кольору).

Параметри кольору можуть бути виражені за допомогою багатьох колірних моделей залежно від того, які компоненти кольору є базовими. Найчастіше для роботи в графічних пакетах і для передачі даних застосовуються колірні моделі RGB, CMYK, Lab. Іноді в процесі створення кольорів застосовується приблизний опис кольору HSB.

Колірне охоплення

Діапазон кольорів, що може бути відтворений, зафіксований або описаний яким-небудь способом, називається колірним охопленням. Певне колірне охоплення мають електронно-променеві трубки моніторів і поліграфічні фарби (діапазон відтворених кольорів), колірні моделі (діапазон описаних кольорів) і людське око (діапазон сприйманих їм кольорів). Багато чого з того, що сприймає око, може передати монітор (на екрані не можна точно передати, наприклад, чистий блакитний і чистий жовтий кольори). Частину того, що передає монітор, можна надрукувати (наприклад, при поліграфічному виконанні зовсім не передаються кольори, що складають які мають дуже низьку щільність).

Кольори утворяться в природі по-різному. З одного боку, джерела свіфона (сонце, лампочки, екрани комп'ютерів і телевізорів) випромінюють свіфонві хвилі різної довжини, сприймані оком як кольорове свіфон. Потрапляючи на поверхні несвітлих предметів, свіфон частково поглинається, а частково відбивається. Відбите випромінювання сприймається оком як фарбування предметів. Таким чином, колір об'єкта виникає в результаті випромінювання або відображення. У першому і в другому випадку опис кольору об'єкта відрізняється, тобто для його опису застосовуються різні моделі кольору. Побачити і визначити колір, параметри моделей можна на палітрі Color (Колір).

Модель RGB

Ця модель описує випромінювані кольори. Модель RGB заснована на трьох базових кольорах – Red (Червоний), Green (Зелений), Blue (Синій). Інші кольори утворюються при змішуванні цих трьох основних. При додаванні (змішанні) двох променів основних кольорів результат свіфоніше складових. Кольори цього типу називаються адитивними.

При змішанні червоному і зеленого виходить жовтий, при змішанні зеленого і синього – блакитний, синій і червоний дають пурпурний. Це стосується кольорових променів свіфона, а не звичних відбитих кольорів. Змішання променів обов'язково дасть у результаті більш світлий промінь, ніж вихідні промені (підсилюється висвітлення). При змішуванні всіх трьох кольорів утвориться білий колір. Змішавши три базових кольори в різних пропорціях, можна одержати все різмаїття відтінків. Базові кольори називаються компонентами, або каналами. 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 з'єднує ці точки за діагоналлю, три складові однакові і 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.

Кількість кожного компонента RGB виражається або у відсотках (рідше), або числами від 0 до 255. Всього виходить 256 відтінків кожного компонента і 256 відтінків сірого.

На кожний канал зображення в пам'яті комп'ютера приділяється деяка кількість біт. Для монохромного досить 1 біта, у цьому випадку максимально можливе число кольорів 2 (21=2). Для опису напівтонового зображення необхідно 8 біт. 256 – максимально можливе число значень восьмибитного каналу (28=256). Цього досить, щоб передати відтінки сірого. Кожний канал повнокольорового зображення являє собою восьмибітне напівтонове зображення; максимальне число градацій каналу, таким чином, складає ті ж 256.

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 HSB

HSB – це дуже зручна в роботі модель. Вона, теоретично, описує як адитивні, так і субтрактивні кольори. Базові компоненти моделі – колірний тон (Hue), насиченість (Saturation), яскравість (Brightness).

Колірний тонхарактеризує положення енергетичного максимуму випромінювання в спектрі. Всі колірні тони часто графічно зображують у вигляді кола. Червоний колір прийнятий за нульове значення, положення інших кольорів характеризується величиною кута між даним тоном і червоним і може змінюватися в межах від 0 до 360. Для чистих спектральних кольорів колірний тон (Hue) є вичерпною характеристикою. Однак колір може бути прояснена (зменшена його насиченість) або затемнена (зменшена яскравість).

Насиченістьє мірою чистоти кольору. Чим ближче випромінювання до монохроматичного, тим вище його насиченість. Для чистих спектральних кольорів параметр Saturation має максимальне значення. Насиченість може змінюватися від максимуму (100 або 255 градацій) до нуля. Чим менше насиченість, тим свіфоніше колір. При нульовій насиченості чистий спектральний колір стає білим.

Яскравість характеризує енергію випромінювання. Спектральні кольори мають максимальну яскравість (100% або 255 градацій). При зниженні яскравості колір стає темніше. Якщо параметр Brightness дорівнює нулю, будь-який колір перетворюється в чорний. Зменшення яскравості кольору можна порівняти з додаванням до нього чорної фарби.

Оскільки в основі моделі знаходиться колірне коло, у якому початок і кінець збігаються, колірний простір HSB зручніше за все представити у виді циліндра. 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 з'єднує середини верхньої і нижньої основ циліндра.

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

PageMaker дозволяє створювати кольори в моделі HLS (Hue, Lightness, Saturation). HLS властиві всі ті ж переваги і недоліки, що і HSB. Якщо необхідно точний, уникайте використовувати ці колірні моделі.

Модель CMYK

Несвіфонві об'єкти поглинають частину спектра білого свіфона, яке висвітлює їх, і відбивають залишене випромінювання. Залежно від того, у якій області спектра відбувається поглинання, об'єкти відбивають різні кольори. Кольори утворюються відображенням частини спектра білого кольору називаються субтрактивними.

Для їх опису використовується модель СМУК. У цій моделі основні кольори утворюються шляхом розрахуванням з білого кольору основних адитивних кольорів моделі RGB. В такому випадку буде три основних субтрактивних кольори: блакитний (білі мінус червоний), пурпурний (білий мінус зелений), жовтий (білий мінус синій). При змішанні двох субтрактивних складових кінцевий колір затемнюється. Таким чином, при змішанні максимальних значень усіх трьох компонентів виходить чорний колір. При повній відсутності фарби (нульові значення складових) виходить білий колір (білий папір). Змішання трьох компонентів у рівних кількостях дає відтінки сірого. Модель СМУК являє собою куб аналогічно RGB з переміщеним початком координат.

Дана модель застосовується для друкування кольорових зображень. Пурпурний, блакитний, жовтий кольори складають поліграфічну тріаду. При друкуванні цими фарбами досить велика частина видимого колірного спектра може бути репродукована на папері. Модель CMYK апаратно-залежна, тому що при утворенні кольору застосовують фарби і папір. Залежно від їх властивостей колір, що має однакові характеристики, буде виглядати по-різному.

Опис кольору за допомогою СМУК приводить до виникнення декількох проблем:

1. Реальні фарби мають домішки і відтінки сторонніх кольорів. Змішання трьох основних фарб дає невизначений грязно-коричневий, а не чорний колір. Крім того, для одержання інтенсивного чорного необхідно нанести на папір велику кількість фарби кожного кольору. Це приведе до перезволоження папера, причому якість друку знизиться. Крім цього неекономно витрачається фарба. Для поліпшення якості відбитка в число основних поліграфічних фарб (і в модель) внесена чорна. Саме з цієї причини додана остання буква в назву моделі CMYK: С – Cyan (Блакитний), М – Magenta (Пурпурний), Y – Yellow (Жовтий), назва чорного компонента скорочено до букви К (Blac або Key – ключовий). Число компонентів (каналів) збільшується до чотирьох. CMYK – чотирьохканальна колірна модель. Як і для моделі RGB, кількість компонента може бути виражене в градаціях від 0 до 255 , рідше, у відсотках. Ілюстрації, що містять велику кількість кольорів, друкуються чотирма фарбами базових кольорів моделі CMYK. Кольори, що друкуються таким чином, називаються тріадними.

2. Інша проблема полягає у вузькості колірного охоплення CMYK. При друкування цим способом неможливо адекватно передати відтінки яскравих синіх, жовтогарячих, зеленого кольорів. Якщо зображення містить описані кольори, часто використовують інші колірні моделі, з великим числом компонентів. Колірне охоплення при друкування в шість фарб значно ширше.

Плашечні кольори

Для передачі особливих кольорів (пастельні тони, бронза, срібло) застосовується плашечний друк – крім базових чотирьох фарб, накладається п'ята (шоста, сьома та ін.). Відтінок цієї фарби підібрано заздалегідь, і він накладається там, де зустрічаються в публікації. Плашечні кольори забезпечують досить високу точність відтворення, тому застосовуються тоді, коли потрібно одержати дуже точний колір. Плашечні кольору інакше називають простими. Плашечні кольори широко застосовуються і для друкування публікацій, які містять невелику кількість (до чотирьох, включаючи чорний) окремих кольорів (візитки, бланки, прайс-аркуші, газети та ін.).

Розходження між шашковими і тріадними кольорами дуже істотно. Фарби для плашечних кольорів поставляються вже змішаними (в окремих банках), а тріадні кольори виходять змішанням фарб на аркуші відбитка. Відповідно, і в комп'ютерних видавничих системах фарби для плашечних кольорів обираються з каталогу, а триадні задаються пропорцією базових компонентів. За допомогою тріадних фарб можна передати будь-які кольори, а за допомогою плашечних – тільки відтінки їх власного кольору. З іншого боку, плашечні кольори забезпечують досить високу точність відтворення, тому використовуються коли потрібно одержати дуже точний колір. Плашечні кольору інакше називають простими.

Lab – апаратно-незалежна модель

У процесі підготовки зображення необхідно конвертувати зображення з однієї моделі в іншу (сканер – RGB-пристрій; при друкарський верстат – модель CMYK). Для зменшення втрати до прийнятного рівня необхідно вікалібрувати всі апаратні засоби: сканер (здійснює ввод зображення), монітор (за ним судять про колір), вивідний пристрій (створює оригінали для друку), друкарський верстат (кінцева стадія друкування). Моделі RGB і CMYK зв'язані один з одною, однак їх взаємні переходи одна до одної (конвертування) не відбуваються без втрат, оскільки 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 у моніторі будуть розрізнятися базові кольори. Точка білого також залежить від пристрою монітора. У результаті на різних моніторах однакові зображення виглядають по-різному. Щодо CMYK, то розходження ще більш відчутне, тому що застосовуються реальні типографські фарби.

З цього можна зробити друкування: оригінал, скановане зображення і відбиток можуть дуже сильно розрізнятися 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 передбачуваного кольору. Для цього створена система керування кольором (CMS). Це програмна система, мета якої – адекватна передача кольору на всіх етапах поліграфічного процесу (від сканера до друкарського верстата). В поліграфічний процес входять системи, що працюють на основі аппаратно-залежних колірних моделях – RGB (сканер, монітор) і CMYK (фотоскладальна і друкарська машини). Це значить, що необхідно стандарт, з яким порівнюють кольори на всіх етапах процесу.

В якості стандарта застосовується колірна модель Lab. Вона створена як апаратно-незалежна і відповідає особливостям сприйняття кольору оком людини. Різні кольори даної моделі визначається 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. Вона є трьохканальною. 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 ввода (монітору або принтеру). При виводі воно знову переводиться в колірну модель пристрою вивода для одержання результата, який є найбільш близьким до ідеального, що зберігається в Lab.

Колірна модель Lab дуже важлива для поліграфії. Саме вона застсовується 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 беруть участь у процесі підготовки кольорової публікації, неможливий.