2.2.1. Системи управління кольором

У основі сучасних систем управління кольором лежать дві базові концепції: калібрування і профілізація. Калібрування - це зміна поведінки пристрою відповідно до деяких визнаних стандартів. Профілізація полягає у вимірюванні характеристик пристрою відображення і збереженні отриманих даних. Це, по суті справи, реєстрація фактичного положення справ, ніякої настройки пристрою при цьому не виконується. Калібрування і профілізація знаходяться відносно додаткового взаємозв'язку. Так, не має сенсу реєструвати пристрій, який не відрізняється стабільністю і стійкою поведінкою при відтворенні кольору.

Профілізація і калібрування були відомі задовго до появи комп'ютерних систем управління кольором. Вони використовувалися для настройки високоякісних барабанних сканерів, друкуючих пристроїв, призначених для отримання пробних кольорових відтиснень і ін. Тільки з появою систем управління кольором були розроблені і прийняті загальні стандарти, що дають єдиний фундамент процедурам настройки і вимірювання кольору. Чехарді із спеціалізованими фірмовими форматами було покладене край в 1995 році, коли фірма Apple оголосила про створення вбудованої в операційне середовище системи управління кольором Colorsync 2. Фірма запропонувала новий стандарт запису профайлов і зробила його відкритим. Формат виявився вдалим і був стандартізован міжнародним консорціумом по світлу (International Color Consortium, ICC). Розробка прийнята співтовариством розробників програмного і технічного забезпечення і в даний час всі системи управління кольором грунтуються на профілях ICC.

Профілізація і калібрування технічних пристроїв - це здорові ідеї, але вони виявляються непрацездатними без належної системної організації. Програмно-апаратне середовище, об'єднуюче засоби управління кольором в комп'ютерній графіці, називається системою управління кольором, і часто її позначають абревіатурою CMS (Color Management System). Існує декілька систем такого вигляду, серед яких можна виділити двох явних лідерів. На платформі Windows це Image Color Management (ICM), на платформі Macintosh - Color Sync.

Всі системи CMS (див. мал. 2.11) включають три основні складові:

Базовий колірний простір системи. Апаратно-незалежний спосіб опису квітів, вільний від обмежень і особливостей класів і типів технічних пристроїв. Це свого роду спільний знаменник, до якому} приводяться колірні простори окремих технічних пристроїв, що входять в технологічний ланцюжок підготовки кольорових публікацій. У останніх CMS ці функції виконують CIE Lab або CIE XYZ. Базовий простір - це важлива теоретична складова будь-якої системи управління кольором. Для рядового користувача вона не має прикладного значення, оскільки є повністю закритою.

Механізм узгодження квітів. Сукупність програмних засобів, що виконують перетворення між різними апаратно-залежними колірними моделями. Іноді цю важливу частину системи управління кольором називають методом узгодження квітів і позначають абревіатурою СММ (Color Matching Metod).

Профілі пристроїв (профайли). Профілем називається файл, який зберігає інформацію про колірний обхват пристрою і використовуваної в нім колірної моделі. Якщо відомі профілі всіх пристроїв, зв'язаних в технологічний ланцюжок, то з'являється можливість для узгодження їх колірних обхватів. Базові принципи (але не реалізація) такого узгодження дуже прості. Треба подавити всі відтінки, які не можуть бути відтворені хоч би одним пристроєм технологічного ланцюжка. Всі кольори, що реалізовуються, повинні бути синтезовані так, щоб забезпечити найвищу якість їх відтворення в даному технологічному середовищі.

Створення профілю сканера

В принципі можливе успішне управління кольором при роботі з сканером, що не калібрується, або цифровою камерою, але для цього потрібне виконання декількох обов'язкових умов. Ретельно відкалібрований монітор професійного рівня, коректне цветовоспріятіє оператора і стабільні технічні характеристики всіх пристроїв, що входять в технологічний ланцюжок, - це мінімальні вимоги, без виконання яких всякі розмови про точний колір є профанацією.

Схема створення профілю сканера або цифрової камери дуже проста. Для цього потрібно оцифрувати друкарський зразок і порівняти результати з еталонними даними, які отримані обчисленнями або в результаті вимірювань точними приладами. Як друкарський зразок зазвичай використовуються спеціальні колірні мішені It8, визнані стандартами міжнародною організацією за кольором. Це віддрукована колекція еталонних квітів, числові координати яких отримали точну попередню оцінку. Існує три основні види мішеней: It8.7/1 - для прозорих оригіналів, It8.7/12 - для непрозорих оригіналів і It8.7/3 - для калібрування друкарських пристроїв. В розділі, присвяченою скануванню, приведені приклади таких мішеней (див. мал. 1.3) виробництва фірм Corel і Kodak. Еталон стандарту It8.7/3 відрізняється від еталонів сканування великою кількістю колірних зразків і їх спеціальним розташуванням. Результати колірних вимірювань еталонів зазвичай зберігаються в числовому вигляді на діськетке або компакт-диску. Для створення профілю потрібно порівняти результати сканування мішені з еталонних заздалегідь набутих значень колірних координат. За наслідками порівняння спеціальне програмне забезпечення будує шуканий профіль приладу. Існує безліч програм для створення профілів, орієнтованих на самі різні категорії користувачів і цифрових пристроїв. Так, до цього класу відносяться Magic Match фірми UMAX, Scanopen, AGFA Colortune і ін.

Робота з утилітами профілізації не представляє ніяких складнощів і доступна навіть для новачка в цій області. Велика частина обчислень виконується програмами автоматично, від користувача потрібно правильно розташувати мішень на склі сканера, ретельно вирівняти її і запустити процедуру сканування.

Процедура профілізації позбавляється всякого сенсу, якщо обробка еталону і штатні сеанси сканування виконуватимуться з різними установками (градаційними кривими, рівнями яскравості і ін.). З цієї причини оцифрування еталону слід проводити в тих умовах, які будуть робочими в більшості випадків практичного сканування.

На перший погляд описана схема калібрування не має недоліків. Уважніший аналіз розкриває декілька слабких місць цієї процедури. По-перше, колірні мішені з часом старіють. Відхилення квітів від стандарту може бути непомітне при поверхневому візуальному огляді, але для системи прецизійного цветовоспроїзведенія має значення навіть якнайлегший дрейф параметрів.

По-друге, не існує таких промислових технологій, які дозволяли створювати продукти з абсолютно ідентичними технічними характеристиками. Поліграфія відрізняється, скажімо, від мікроелектроніки або лазерної техніки значно великими виробничими допусками, тому друкарські версії колірних мішеней відрізняються один від одного. Вимірювати кожен екземпляр мішені п створювати для неї файл данних- це дуже марнотратна затія. Зазвичай виробники роблять один файл вимірювань на цілу партію мішеней. Розмір партії залежить від виробника і може досягати десятків тисяч зразків. Щоб ліквідовувати це джерело колірної погрішності, в комплект постачання деяких типів сканерів вищого класу разом з друкарськими еталонами входять спеціальні прібори- спектрофотометри, призначені для вимірювання колірних координат.

Створеним профілем є файл з розширенням .icз. Для зберігання цього типу даних відводиться спеціальна тека. На платформі Windows профілі загального призначення зберігаються зазвичай в каталозі каталог\system32\spool\drivers\color. Щоб використовувати профіль, слід активізувати відповідний режим в програмі управління скануванням. В результаті в кожне зображення, створене сканером, будуть упроваджені дані підключеного профілю, що коректують.

У цьому розділі мова йшла тільки про техніку створення профілів для сканерів. Популярні у наш час цифрові камери по своєму технічному пристрою дуже схожі на ці прилади, але працюють у відмінних навколишніх умовах. Якщо для будь-якого типу сканерів джерело світла строго фіксоване (їм є лампа приладу), то зйомка цифровими камерами може виконуватися практично в будь-яких умовах освітлення. Все це робить теоретично бездоганну схему створення профілю практично непридатною для цифрових камер.

Значення колірних координат в системі RGB або CMYK - це математична абстракція, яка здатна дати точний опис кольору тільки на ідеальному вихідному пристрої. Уявна визначеність колірних координат розсипається при спробі її прямого застосування на практиці. Реальна цифрова техніка далека від досконалості, тому результати відображення одного кольору на різних пристроях можуть значно відрізнятися один від одного.

Для забезпечення однозначності відображення кольору на різних пристроях використовують системи управління кольором. Щоб вирішити цю задачу, система CMS повинна знати, як цифровий пристрій бачить, відображає або друкує колір. Якщо система має в своєму розпорядженні відомості про особливості сканера, монітора або принтера, які використовуються в даній проектній ситуації, то вона може внести необхідні коректування і забезпечити узгоджене відображення квітів по всьому технологічному ланцюжку.

Профілі є основним джерелом даних про особливості цветовоспроїзведенія конкретних технічних пристроїв. Найпростіший спосіб передачі цій інформації - це впровадження профілю безпосередньо в графічний файл зображення. Ця операція не міняє вид зображення. Додатки, які не можуть працювати з профілями, просто ігнорують дані цього типу. Для систем управління кольором упроваджений профіль дає зведення про правила інтерпретації колірних координат зображення.

У всіх випадках, коли система CMS виконує перетворення колірних координат, вона використовує дані двох профілів - початкового і цільового. Перший упроваджений в зображення і описує особливості його батьківського пристрою, наприклад сканера або монітора. Цільовий профіль відноситься до приймаючого або вивідного пристрою, наприклад іншому монітору або принтеру.

Після оцифрування кольорового зображення в растровий редактор, наприклад Photoshop, буде переданий значний масив RGB-данных. Щоб редактор правильно інтерпретував ці дані, йому слід повідомити зведення про властивості сканера, який був використаний в даній ситуації. Ці відомості доставляє профіль пристрою. Щоб друкарська версія зображення відповідала оригіналу, потрібно використовувати профіль вибраного пристрою друку, наприклад принтера, як цільовий. Обидва профілі повідомляють CMS ключову інформацію для того, що перекодувало інформації про світло. Спочатку CMS за профілем сканера відновить дійсні RGB-значения оригіналу, а потім, використовуючи профіль принтера, переведе їх в шукані CMYK-величины.

Описана процедура є серцевиною будь-якої системи управління кольором. Її аналогія з перекладом з однієї мови на іншій настільки очевидна, що в рідкісній статті або книзі, присвяченій цьому предмету, не згадується про це порівняння. Основна функція CMS - це переклад з мови одного технічного пристрою на мову іншого. У будь-якому перекладі неминучі спрощення і вилучення; є вони і в роботі CMS.

Кожен технічний пристрій здатний відтворити фіксований діапазон квітів. Цей діапазон називається колірним обхватом, гаммою або простором. Наприклад, в колірний простір будь-якого монітора не входять фарби, насиченість яких перевищує свічення зерен люмінофора. Звичайний чотириколірний принтер не здатний друкувати кольору типу «металік» і так далі Кольори початкового простору, які неможливо відобразити в цільовому просторі, називаються квітами «поза гаммою» (out of gamut). Для таких тонів повинна бути знайдена відповідна заміна. У стандарті, що описує профілі ICC, розглядаються чотири методи імітації квітів, лежачих поза гаммою.

Perceptual Intent (Перетворення перцепції). Цей метод заснований на стисненні початкового колірного простору до розмірів цільового. Стиснення виконується так, щоб були збережені початковий вид зображення і загальні колірні відносини оригіналу. Яскравість і насиченість перетворюваних квітів можуть трохи змінитися. Цей метод перетворення застосовується в тих випадках, коли велика кількість квітів, що виходять за межі цільового простору. Він дає добрі результати для фотографічних зображень з широкою колірною гаммою.

Saturation Intent (Перетворення із збереженням насиченості). Це перетворення виконує відображення початкового простору в цільове. Пріоритет віддається збереженню відносної насиченості квітів, при цьому відтінки можуть випробовувати незначні зміни. Даний метод перетворення дає добрі результати для ділової графіки, плакатів, географічних карт і інших зображень, виконаних в обмеженій колірній палітрі.

Relative Colorimetric Intent (Перетворення по відносній колориметрії). При перетворенні колірного простору по цьому методу початковий білий колір відображається в білий колір цільового простору. Ця операція є моделлю для решти всіх початкових квітів, які перетворяться в цільових подібно до білої крапки. Кольори поза гаммою підганяються до найближчого відтінку цільового простору. Метод дає добрі результати для зображень з невеликим числом відтінків, лежачих поза гаммою.

Absolute Colorimetric Intent (Перетворення по абсолютній колориметрії). Метод залишає всі кольори, що виходять за межі цільового простору, без змін. Це перетворення зберігає цілісність образу за рахунок консервації відносин між квітами. Якщо цільовий простір має менші розміри, то деякі початкові кольори можуть стати однаковими. Метод дає добрі результати, якщо в початковий профіль занесена коректна інформація про білу крапку.

Отже, для роботи системи CMS потрібно надати їй дані про початковий і цільовий профіль і вибрати метод перетворення. Будь-яке перетворення колірного простору пов'язане з неминучими втратами. Їх причинами можуть бути неспівпадання розмірів колірних просторів, округлення числових даних, можлива передіськретізация, накопичення погрішностей і ін. Щоб мінімізувати втрати, Photoshop використовує декілька відмінний від загальноприйнятого підхід до управління кольором. Замість лінійного перетворення колірних просторів, яке веде до деградації зображення, в редакторові вводиться єдиний апаратно-незалежний робочий простір в координатах RGB.