Основы цветоделения
Человеческий разум на протяжении многих столетий придумывал различные цветовые модели. Уже более трехсот лет назад английский физик Исаак Ньютон открыл, что свет, кажущийся бесцветным, можно с помощью куска стекла (призмы) разложить на множество лучей различного цвета. На этом феномене природы и основываются все цветовые модели, использующие разные составляющие цвета.
Количество цветов, вообще говоря, бесконечно. Существует, к примеру, стереотип: семь цветов радуги; однако в радуге содержатся ВСЕ цвета: она начинается из инфракрасного диапазона с одного края, и уходит в ультрафиолетовый на другом, содержа все возможные градации в промежутке (правда, нужно учесть, что каждый оттенок цвета может вдобавок иметь ещё и разную яркость).
Цвета переходят друг в друга, смешиваются и порождают новые. Белый цвет является смешением всех цветов – на них-то белый свет солнца и разлагается в радуге. Существуют так называемые дополнительные цвета – именно их мы видим на цветной негативной плёнке вместо настоящих; если направить на одно и то же место два луча дополнительных цветов, мы получим нейтральный белый – они дополнят друг друга до белого. То же самое произойдёт, если направить в одно место синий, зелёный и красный лучи; собственно, именно это и происходит сейчас: вы читаете это с монитора, на котором цвет каждого пикселя определяется этими тремя составляющими в разных пропорциях.
Способности различных устройств, мониторов ли, принтеров ли, воспроизводить цвет ограничены их техническим устройством. К примеру, принтер печатает на бумаге, и самый яркий цвет, который он может выдать, это сам цвет бумаги, а любая краска, наносимая на неё, будет темнее. У мониторов проблемы состоят в физических свойствах электронно-лучевых трубок либо матриц; у последних, плюс ко всему, до сих пор существует проблема изменения яркости и цвета изображения в зависимости от угла зрения. Есть некоторые цвета, которые можно напечатать, но трудно воспроизвести на мониторе, к примеру напечатанный качественной краской чистый жёлтый, однако чаще всего происходит наоборот – цвет можно показать на мониторе, но нельзя точно напечатать, к примеру очень многие оттенки голубого и синего. Мониторы сами по себе воспроизводят разные диапазоны цветов. Ну и, конечно, сам человеческий глаз некоторые цвета воспринимает лучше других. Чтобы учесть все нюансы, придумали различные цветовые модели. При отображении изображения на мониторах используется цветовая модель RGB, в полиграфии чаще всего применяют модель CMYK.
Модель rgb
Эта модель описывает излучаемые цвета. Она основана на трех основных (базовых) цветах с длинами волн: 700,0 нм — красный (Red), 546,1 нм -зеленый (Green) и 435,8 нм — синий (Blue). Модель RGB образована от английских и немецких слов: red, rot -красный, green, gran — зеленый, blue, blau — синий, голубой. Остальные цвета получаются сочетанием базовых. Цвета такого смешанного типа называются аддитивными.
Система RGB адекватна цветовому восприятию человеческого глаза, рецепторы которого тоже настроены на красный, зеленый и синий цвета. Остальные цвета воспринимаются как смешение трех основных цветов в различных пропорциях.
Сочетание зеленого и красного дает желтый цвет, сочетание зеленого и синего — голубой, а сочетание всех трех цветов — белый. В компьютерных технологиях канал изображения кодируется одним байтом. В модели RGB -три канала: красный, синий и зеленый, т. е. RGB — трехканальная цветовая модель. Каждый канал может принимать значения от 0 до 255. Это объясняется тем, что байт состоит из восьми битов, а бит может принимать 2 значения, итого 28 = 256. В RGB, например, у красного цвета может быть 256 градаций: от чисто красного до черного. Таким образом, можно подсчитать, что в модели RGB содержится всего 2563 или 16 777 216 цветов.
Итак, в соответствии с формулой RGB каждый цвет представлен смешением красного, зелёного и синего с разной яркостью и в разных пропорциях. 256 градаций яркости каждого из них в сумме дают почти 17 миллионов вариантов цветов, покрывая практически весь спектр, который может различить человеческий глаз, и куда более широкий, чем спектр цветов, которые может показать монитор компьютера или напечатать печатающее устройство.
Файл может содержать избыточную информацию, потенциально храня более 65000 градаций каждого из цветов. Больше красок вы от этого не увидите, но расчёты при преобразовании цветов друг в друга в этом случае будут производиться намного точнее, что теоретически благоприятно сказывается на качестве финальной картинки.
Обратите внимание на галерею фотографа начала ХХ века Прокудина-Горского. Он цветные, хотя цветных фотопластинок тогда не было, не говоря уже о плёнке. Каждый снимок делался на чёрно-белые пластинки три раза, через красный, синий и зелёный фильтры, а потом через эти же фильтры снимки проецировались на экран, создавая полноцветное изображение. Когда мы загружаем RGB изображение в Photoshop, мы можем видеть три цветовых канала – три разных по тональности чёрно-белых изображения, которые создают одно цветное практически так же, как эти чёрно-белые фотопластинки, отснятые через разные фильтры.