Треугольник как сумма цветовых моделей — шпаргалка для дизайнеров и рекламистов
Стефан Стефанов, канд. техн. наук, профессор Московского гуманитарного университета, директор департамента технологической поддержки компании «Полиграфические системы»КомпьюАрт 8'2006
Если тебе кажется, что все хорошо, значит, ты чего-то не замечаешь.
Неизвестный автор
Все применяемые в полиграфии и дизайне базовые цветовые пространства можно вместить в равностороннем треугольнике — своеобразной схеме, по которой можно проследить и гармонию цвета в природе. Для большей ясности определимся с некоторыми понятиями.
Цветовые пространства
Всем известно, что яблоки красные, небо голубое, а трава зеленая. Однако существует огромное количество сортов яблок, различающихся в том числе и по цвету, цвет неба меняется в зависимости от времени суток, а цвет травы определяется временем года и погодой. Очевидно, что для объектов природы характерно непостоянство цветового тона и огромные цветовые различия. Эти примеры показывают, насколько сложной является задача описания цвета в точных и универсальных терминах.
Сканирование, редактирование тона и цвета, вывод изображений на фотопленку и формную пластину и печать на бумаге были бы невозможны без универсальных «языков» цвета, без точного математического описания цвета.
Средства количественного описания цвета и цветовых различий предоставляют цветовые пространства (модели описания цвета).
Любая цветовая модель должна удовлетворять трем требованиям:
цвет в модели должен быть определен способом, не зависящим от возможностей какогото конкретного устройства;
модель должна точно и однозначно определять гамму (диапазон, цветовой охват) задаваемых цветов;
в модели должно учитываться, что гамма задаваемых цветов определяется особенностями восприятия света.
Существует множество различных моделей описания цвета, но все они принадлежат к одному из трех типов:
психологические — основанные на восприятии цвета человеком и связанные с особенностями его зрительной системы;
аддитивные — базирующиеся на сложении излучений отдельных зон спектра и связанные с источниками света;
субтрактивные — построенные на вычитании отдельных зон спектра при отражении или пропускании света и связанные с окрашенными поверхностями и средами.
При обработке изображений в процессе подготовки издания к печати имеют дело с тремя цветовыми моделями:
CIE Lab — психологическое цветовое пространство;
RGB — аддитивное цветовое пространство;
CMYK — субтрактивное цветовое пространство.
Аддитивное цветовое пространство и аддитивный синтез цвета
Цветовая модель RGB является «языком» цвета для электронных устройств ввода, преобразования и воспроизведения изображения, таких как сканеры, цифровые камеры и мониторы. В этих устройствах синтез цвета при создании изображения основан на излучении или пропускании света, а не на его отражении от подложки.
Цветовая модель RGB называется аддитивной моделью, потому что цвета в ней генерируются суммированием световых потоков. Таким образом, вторичные (синтезированные) цвета всегда имеют большую яркость, чем использованные для их получения основные цвета RGB — красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), так как энергия отдельных зон спектра суммируется. В модели RGB сумма красного, зеленого и синего цветов максимальной одинаковой интенсивности дает белый цвет. Сумма одинаковых значений красного, зеленого и синего дает нейтральные оттенки серого цвета, причем малые яркости основных цветов создают более темные серые тона, а большие — более светлые разбеленные тона.
Следует заметить, что цвета, генерированные одним устройством, могут заметно отличаться от цветов, которые воспроизведет другое устройство, и во многом зависят от цвета базовых источников света. Спектр излучателя так же индивидуален и уникален, как и отпечатки пальцев для человека.
Субтрактивное цветовое пространство и субтрактивный синтез цвета
Если вычесть один из основных цветов RGB из белого, то получится цвет, дополнительный к красному, зеленому или синему. Если вычесть красный, то зеленый и синий дадут голубой цвет (Cyan); если вычесть зеленый, то красный и синий дадут пурпур (Maqenta), а если вычесть синий, то красный и зеленый дадут желтый цвет (Yellow). Мы получили модель CMY (три из четырех компонентов модели CMYK (четвертый цвет — черный)), которая является основой синтеза цвета на полиграфическом оттиске.
В субтрактивной модели цвета, или, как ее чаще называют, модели CMYK, при смешивании двух или более базовых печатных красок дополнительные цвета на оттиске получаются посредством поглощения одних световых волн спектра белого света и отражения других. Так, голубая краска поглощает красный цвет и пропускает (отражает) зеленый и синий; пурпурная краска поглощает зеленый цвет и пропускает (отражает) красный и синий; желтая краска поглощает синий цвет и пропускает (отражает) красный и зеленый.
Если в аддитивной модели RGB световые потоки суммируются, производя более яркие цвета (в максимуме — белый), то в субтрактивной модели CMYK световые потоки вычитаются, генерируя более темные цвета (в максимуме — черный). Если учесть светонепроницаемость бумаги, которая скорее отражает свет, чем пропускает его, то становится понятно, почему такие яркие цвета в изображении на мониторе становятся темными и тусклыми в отпечатанной иллюстрации на полиграфическом оттиске.
Как связаны между собой модели RGB и CMYK
Цветовые модели RGB и CMYK теоретически идентичны друг другу, а их пространства полностью совпадают. Смесь одинакового количества краски голубого, пурпурного и желтого цветов должна давать нейтральные серые тона. При максимальном и одинаковом количестве базовых красок в одном участке изображения на оттиске должен получаться черный цвет. Необходимо заметить, что черный цвет — это цвет дополнительный к белому в цветовой модели RGB (белый — максимальное излучение, черный — отсутствие излучения). При отсутствии света все предметы, хотя и окрашены, видятся черными.
Однако смесь максимально интенсивных по цвету печатных красок CMY при смешении в одинаковых количествах дает не черный цвет, а грязнокоричневый. Связано это с тем, что пигменты реальных печатных красок имеют далекие от идеала спектральные характеристики.
Поскольку печатные краски реальные, а не идеальные, то цвет голубой краски обычно сдвинут в синюю область спектра, а пурпурной и желтой — в красную. В результате серое полутоновое изображение, преобразованное из RGB в CMY, после печати на оттиске приобретает красный или пурпурный оттенок.
Для решения этой проблемы при синтезе серого (черного) цвета на оттиске к трем цветным краскам триады добавляют четвертую — черную краску.
Черный цвет является ключевым (К — от англ. key, то есть «ключ») и позволяет получать более четкие, глубокие черные тона и оттенки. Отсюда и буква «К» в аббревиатуре CMYK.
Конечно, добавление четвертого, черного цвета искажает уравнение преобразования RGB в CMYK, усложняя процесс достижения цветового соответствия между RGB и CMYK.
В любом случае, на какие бы ухищрения и уточнения мы ни шли, как бы ни старались и как бы страстно этого ни желали, однозначного соответствия между этими двумя цветовыми пространствами не существует.
Многие приятные для глаза цвета, которые видны на мониторе, не могут быть воспроизведены красками на оттиске в силу вышеназванных фундаментальных отличий между цветом источников и окрашенных поверхностей и сред. Поэтому в ходе преобразования производится автоматический пересчет, позволяющий учесть то обстоятельство, что (опятьтаки изза примесей в красках) для получения нейтрального серого цвета голубая краска должна наноситься на оттиск в большем количестве, чем пурпурная и желтая. Точные значения параметров цветоделения зависят от используемых при печатании триад красок и типа бумаги, а также от технологии печати (листовой или рулонной, «по сухому» или «по сырому», если речь идет об офсетной печати).
Наконец, последняя проблема, которую следует учитывать при преобразовании цвета из модели RGB в модель CMYK, связана с тем, что цветовое пространство является зависимым от индивидуальных особенностей устройства, в котором оно воспроизведено и в котором синтезируется цвет. Как каждый монитор и сканер воспроизводят цвет RGB немного посвоему, точно так же каждый тип цветного принтера или печатной машины, печатающей тираж издания, воспроизводит цвет немного иначе, чем другие аналогичные устройства.
Аппаратная зависимость для устройств, работающих на основе моделей RGB и CMYK, отчасти объясняет и то, почему калибровка и управление цветом столь важны для профессионаловполиграфистов, работающих с цветными изображениями.
Как мы уже показали, модели RGB и CMYK связаны друг с другом, однако при каждом переходе из одной модели в другую конвертирование данных сопровождается потерями, так как цветовой охват у двух моделей разный. Снижение этих потерь требует выполнения сложных калибровок всех аппаратных средств издательских компьютерных систем. Калибровать необходимо сканеры (они осуществляют ввод изображения), мониторы (по ним судят о цвете и корректируют его) и выводное устройство (оно создает цветопробу, фотоформы или печатные формы при подготовке издания к печати). Необходима также отладка (калибровка) формного и печатного оборудования — экспонирующей рамы, процессора обработки формных пластин и самой печатной машины, выполняющей печатание.
Автотипный синтез цвета
В полиграфии при воспроизведении цветных полутоновых изображений оригиналов способами офсетной и высокой печати, ввиду растрового построения цветного изображения на оттиске (цветной репродукции), имеет место синтез цветов, содержащий признаки как аддитивного, так и субтрактивного синтезов, поэтому описание цвета на оттиске с помощью только одной из моделей (RGB или CMYK) всегда будет неполным.