:: Меню ::

Головна сторінка
Введення
Сканування
Колір
Технічна ретуш
Тон і контраст
Корекція кольору
Цифровий монтаж
Каталог сайтів
Катра сайту
Гостьова книга
Контакти

:: Друзі ::

Обмін ссылками
   

:: Статистика ::


 

 

 

 

 

Колірні моделі

2.1.5. Колірні моделі


Існує безліч різних способів опису кольору - від поетичних строф і художніх полотен до точної мови фізичного експерименту і формальних математичних побудов. Можна отримати репутацію успішного дизайнера, не володіючи видатним цветовіденієм, але не можна стати професіоналом в області переддрукарської підготовки, не маючи знань про колірні моделі.
Колірна модель - це формальна або фізична система, службовка для пояснення і прогнозу спектральних властивостей світла. Побудова адекватної колірної моделі виявилася дуже складним завданням, яке до цих пір не отримало вичерпного рішення. Проблему штурмували з різних сторін фізики, інженери, мистецтвознавці, публікації по цій темі займають не один десяток метрів на полицях технічних бібліотек, в обігу знаходиться безліч різних колірних моделей. Але, не дивлячись на значні зусилля розробників, універсальна теорія, що дає повне пояснення феномену кольору в різних його проявах, ще не побудована. Розглянемо найпопулярніші моделі, що знайшли застосування на різних етапах переддрукарської підготовки кольорових публікацій.
Модель RGB
У моделі RGB похідні кольори виходять в результаті складання або змішення базових, основних квітів, званих колірними координатами. Координатами служать червоний (Red), зелений (Green) і синій (Blue) колір. Свою назву RGB-модель отримала по перших буквах англійських найменувань колірних координат.
Властивості моделі RGB добре описує так званий колірний куб (див. мал. 2.4). Це фрагмент тривимірного простору, координатами якого є червоний, зелений і синій колір. Кожна крапка усередині куба відповідає деякому кольору і описується трьома проекціями - колірними координатами: змістом червоного, зеленого і синього кольору. Складання всіх основних квітів максимальної яскравості дає білий колір; початкова точка куба означає нульові внески основних квітів і відповідає чорному кольору. Якщо колірні координати змішувати в рівних пропорціях, то вийде сірий колір різної насиченості. Крапки, що відповідають сірому кольору, лежать на діагоналі куба. Змішення червоного і зеленого дає жовтий, червоний і синій утворюють пурпурний, а зелений і синій -голубой.
Колірні координати: червоний, зелений і синій іноді називають первинними або аддитивними квітами. Кольори блакитний, пурпурний, жовтий, які виходять в результаті попарного змішення первинних квітів, називаються вторинними. Оскільки сложеніє- це основна операція синтезу квітів, то модель RGB іноді називають аддитивною (від латинського additivus, що означає той, що додається). Принцип складання квітів часто зображається у вигляді плоскої кругової діаграми (див. мал. 2.5), яка хоча і не дає нової інформації про модель, в порівнянні з просторовим зображенням, але простіше сприймається і легше запам'ятовується.



Мал. 2.4. Колірний куб. Це тривимірне представлення колірної моделі RGB, що вдало описує основні правила композиції кольору цієї системи



Мал. 2.5. Принцип складання квітів. Це інша форма представлення системи RGB, яка простіше за колірний куб для сприйняття і запам'ятовування

За принципом складання квітів працюють багато технічних пристроїв: монітори, телевізори, сканери, діапроектори, цифрові фотоапарати і ін. Якщо подивитися через збільшувальне скло на екран монітора, то можна побачити регулярну сітку, у вузлах якої розташовуються червоні, зелені і сині точки-зерна люмінофора. При збудженні пучком електронів вони випромінюють базові кольори різної інтенсивності. Складання випромінювань близько розташованих зерен сприймається людським оком як колір в даній точці екрану.
У обчислювальній техніці інтенсивність первинних квітів прийнято вимірювати цілими числами в діапазоні від 0 до 255. Нуль означає відсутність даної колірної складової, число 255 - її максимальну інтенсивність. Оскільки первинні кольори можуть змішуватися без обмежень, то легко підрахувати загальну кількість квітів, яка породжує аддитивна модель. Воно рівне 256 * 256 * 256= 16 777 216, або більше 16,7 мільйонів квітів. Це число здається величезним, але насправді модель породжує всього лише невелику частину колірного спектру.
Будь-який природний колір можна розкласти на червону, зелену і синю складові і зміряти їх інтенсивність. А ось зворотний перехід можливий далеко не завжди. Експериментально і теоретично доведено, що діапазон квітів моделі RGB вужчий, ніж безліч квітів видимого спектру. Щоб отримати частину спектру, лежачу між синім і зеленим квітами, потрібні випромінювачі з негативною інтенсивністю червоного кольору, яких, звичайно ж, в природі не існує.
Діапазон відтворних квітів моделі або пристрою називається колірним обхватом. Одним з серйозних недоліків аддитивної моделі, як ні парадоксально це звучить, є її вузький колірний обхват.
Ще одним недоліком моделі слід вважати апаратну залежність. Теоретично все виглядає дуже привабливо. Хай колір заданий значеннями інтенсивностей базових квітів, наприклад R = 204, G = 230, В = 1 71 (ясно-салатовий). Здається, що цей набір колірних координат однозначно визначає ясно-салатовий колір на будь-якому пристрої, який працює за принципом складання базових квітів. Насправді все йде набагато складніше. Колір, відтворний пристроєм, залежить від безлічі зовнішніх чинників, часто непіддатливих обліку. Екрани дисплеїв покриваються люмінофорами, які відрізняються по хімічному і спектральному складу. Монітори однієї марки мають різний знос і умови освітлення. Навіть один монітор видає різні кольори в прогрітому стані і відразу після включення. За рахунок калібрування пристроїв і використання систем управління кольором можна спробувати наблизити колірні обхвати різних пристроїв. Докладніше про це мовиться в наступному розділі.
Не можна не згадати ще один недолік цієї колірної моделі. З погляду практикуючого дизайнера або комп'ютерного художника, вона є неінтуїтивною. Оперуючи в її середовищі, буває важко відповісти на найпростіші питання, що відносяться до колірного синтезу. Наприклад, як слід змінити колірні координати, щоб зробити поточний колір трохи яскравіше або зменшити його насиченість? Щоб дати правильну відповідь на це просте питання, потрібно володіти великим досвідом роботи в цій колірній системі.
Модель HSB
Колірна модель HSB виникла як спроба подолати апаратну залежність моделі RGB. У моделі HSB всі кольори визначаються трьома координатами відтінком (Hue), насиченістю (Saturation) і яскравістю (Brightness). Назва моделі утворена по перших буквах англійських назв колірних координат.
Колірним тоном або відтінком називається спектрально-чистий колір певної довжини хвилі, наприклад чистий червоний або чистий зелений. Колірний тон - це об'єктивна характеристика, оскільки її можна зміряти по довжинах переважаючих в світловому пучку хвиль.
Насиченість описує чистоту кольору. Один і той же тон може бути тьмяним або насиченим. Зміну насиченості можна представити як розбавлення чистого хроматичного кольору білим або сірим. Чим більше зміст сірого, тим більше бляклим, менш насиченим стає колір. Всі кольори природного походження мають низьку насиченість, тому чисті тони виглядають дуже яскравими, ненатуральнимі.
Яскравість характеризує інтенсивність, енергію кольору. Зміну яскравості можна представити як змішення чистого тону і чорного кольору. Великий зміст чорного робить колір затіненим, неінтенсивним. Із зменшенням відсотка чорного освітленість збільшується. Сонячний промінь - це приклад яскравого світла, свічення, витікаюче від світляка, має дуже низьку яскравість. Чорний колір має нульову яскравість, а білий - максимальну.
Дуже доступний опис моделі HSB дають інтерфейсні засоби редактора Photoshop. На мал. 2.6 показано діалогове вікно Color Picker яке є стандартним засобом синтезу кольору в редакторові. Вертикальна смуга, розташована в середині вікна, представляє чисті варіанти кольору, в термінології системи HSB - хроматичні відтінки. Ліве прямокутне поле показує всі варіанти вибраного кольору. Горизонтальною віссю в нім є Saturation (Насиченість)а вертикальною - Brightness (Яскравість).



Мал. 2.6. Представлення моделі HSB засобами редактора Photoshop. У цій системі яскравість і колірна складові розділені. Це дає в руки дизайнера зручні інструменти роботи з кольором

Якщо простежити за змінами цих координат, то можна дати чітке пояснення розподілу квітів в цьому полі. Нижня частина його відповідає квітам низької (або нульовий) яскравості, тому відповідна частина поля забарвлена в сірі тони високої щільності. Зсув по вертикалі дає все більш яскраві кольори, а зрушення по горизонталі приводить до отримання чистіших (насичених) тонів. Права верхня крапка відповідає кольору, який є родовим для всього колірного поля.
Іноді для опису моделі HSB використовується інша геометрична аналогія.
Хай кольори видимого спектру розташовуються по кругу, як цифри на циферблаті годинника. Кожному відтінку відповідає крапка на колі. Щоб вказати положення чистого спектрального кольору, досить задати кут повороту радіусу-вектора. У більшості графічних програм прийнято починати відлік від червоного кольору і розташовувати основні і додаткові кольори з приростом 60 градусів (мал. 2.7). Слід зазначити, що напрям відліку і початкова точка - це характеристики, які не мають принципового значення і можуть бути змінені в програмних реалізаціях даної моделі.
Величина насиченості описується як довжина радіусу-вектора. Чим менш насиченим є колір, тим ближче до центру кола розташовується крапка, що представляє його. Центр круга відповідає чорному кольору. Зазвичай насиченість вимірюється у відсотках: мінімальна насиченість рівна 0, максимальна - 100. Щоб врахувати в наший моделі яскравість, треба додати третю координату. Весь колірний простір системи HSB можна представити у вигляді стопки колірних кругів, кожен з яких відповідає своєму значенню яскравості. Яскравість в більшості графічних програм вимірюють у відсотках в діапазоні від 0 (мінімальна) до 100 максимальна).



Мал. 2.7. Геометричне представлення моделі HSB. У багатьох редакторах робота з цією моделлю реалізована на базі колірного круга, який по своїх основних властивостях нагадує даний малюнок

Система HSB дуже зручна для користувача. У ній можна синтезувати нові кольори і отримувати різні варіанти заданого кольору, спираючись на інтуїцію і зображення кольору. Наприклад, ми знаємо, що чистий синій колір лежить на колірному крузі під кутом 240 градусів. Якщо потрібно змістити тон у бік пурпурного відтінку, то для цього досить збільшити кут повороту. Колір здається дуже насиченим? Рішення відоме. Треба посунути крапку в радіальному напрямі ближче до центру. Велика яскравість? Зменшуємо відповідну координату.
Подібну стратегію синтезу кольору неможливо реалізувати в системі RGB, оскільки важко передбачати наслідки навіть невеликих змін колірних  координат. Ще однією безперечною гідністю системи HSB є її незалежність від апаратури. Приблизно таку оцінку могли б дати системі HSB користувачі і розробники комп'ютерних програм.
Думки фізиків і інженерів-оптиків з приводу цієї системи, мабуть, відрізнятимуться від приведених оцінок. Система HSB є абстрактною. Це означає, що немає таких пристроїв, які синтезують колір в цій системі. Не існує і прямої процедури вимірювання колірного тону і насиченості. У будь-якому методі введення інформації про колір спочатку вимірюються червона, синя і зелена складові, які потім перераховуються в координати HSB. Оскільки при введенні і виведенні кольору система HSB прив'язана до системи RGB, то її апаратна незалежність є поки умоглядною тезою і не вабить масштабних технологічних змін, як цього можна було чекати.
Система HSB не єдина колірна модель, де характеристики яскравості і колірних розглядаються окремо. Такими є системи HLS, HSI, YUV і деякі інші. У всіх цих моделях колір задається не як змішення трьох базових колірних координат, а по значеннях колірного тону, насиченості і інтенсивності. У моделі HSI використовуються тон (Hue), насиченість (Saturation) і інтенсивність (Intensity), в моделі HLS - тон (Hue), насиченість (Saturation) і світлина (Lightness). Моделлю YUV є варіант системи HSB і застосовується при передачі телевізійних повідомлень в стандарті PAL.
Модель CMYK
При обговоренні систем RGB і HSB мова йшла в основному про джерела світла. Більшість об'єктів, що оточують нас, джерелами не є. Вони не випромінюють, а поглинають і відображають падаюче світло в різних пропорціях. Як виникає кольоровість подібних об'єктів? Всі пасивні об'єкти, тобто об'єкти, що не є випромінювачами, ми бачимо у відбитому кольорі. Якщо яблуко має червоний колір, то це означає, що воно відображає довгі хвилі, що належать червоній, початковій частині спектру, і поглинає короткі. Для опису таких явищ використовується колірна модель, яка пояснює породження квітів не як результат складання, а як результат віднімання базових квітів.
Чому деякий предмет забарвлений в синій колір? Це відбувається тому, що він поглинає червону і зелену складові і відображає тільки синю. Або як при віддзеркаленні виходить блакитний колір? Блакитний є змішенням синього і зеленого. Отже, поверхню блакитного кольору відображає синій і зелений колір, а значить, поглинає червону складову. Пурпурний фарбник поглинає зелений і відображає червоний і синій. Якщо змішати блакитний фарбник : пурпурний, то колір такої фарби вже можна передбачити. Пурпурна складова поглине зелену, голубая- червону, залишається тільки синя компоненту, -. про цьому результуючий колір буде синім. На мал. 2.8 показані приклади поведінки світлових хвиль різної довжини на прикладі віддзеркалення від білого паперового листа з різними фарбниками, нанесеними на нього.



Мал. 2.8. Поглинання і віддзеркалення світлових хвиль. Приклади цього малюнка ілюструють закономірності цветообразованія при віддзеркаленні світла від непрозорих носіїв

Змішуючи попарно пурпурний, жовтий і блакитний фарбники, можна отримати з відбитому світлі відтінки основних квітів - червоного, зеленого і синього. Поєднання основних квітів дозволяють синтезувати безліч похідних квітів, тому пурпурний, жовтий і блакитний можуть бути прийняті як базис субтрактівной (вичитательной) колірної моделі. Субтрактівная модель, в якій кольори виходять змішенням блакитної (Cyan), пурпурної (Magenta) і жовтої (Yellow) фарб, називається CMY.
Якщо нанести на білий лист фарбники пурпурного, жовтого і блакитного кольору, то вони поглинуть все три складові падаючого світла, і такий лист повинен виглядати чорним. До цього теоретично правильного висновку практика вносить свої поправки. Існуючі фарбники по своїх хімічних властивостях далекі від ідеалу і часто містять домішки. Змішення таких фарбників дає не чорний колір, а брудно-коричневий темного відтінку. Свій внесок вносить і папір, поверхня і колір якої ніколи не бувають ідеальними. Для підвищення якості друку застосовується спеціальний чорний фарбник, який дозволяє отримати рівний і глибокий чорний колір. Більшість сучасних репродукуючих пристроїв (принтерів і друкарських машин) друкують в чотири фарби, і лише найдешевші струменеві принтери використовують тільки три фарби.
Система CMY з додатковою чорною складовою називається CMYK. Чорний колір (Black) представлений в назві останньою буквою для того, щоб не плутати його в скороченнях і абревіатурах з синім (Blue). Ця система служить теоретичною основою цифрового друку. Колірні координати розглядаються як фарбники, які наносяться на поверхню паперу, тому інтенсивність кожної координати вимірюється у відсотках від 0 (відсутність фарби) до 100 (максимальна щільність фарби).
У системах RGB і HSB світлові потоки підсумовуються, тому результуючі кольори виходять яскравими. У субтрактівной системі світлові потоки віднімаються, проводячи темніші і менш насичені відтінки. Цим частково пояснюється той ефект, коли яскраві насичені фарби картинки, представленої на екрані монітора, стають вицвілими і тьмяними після виведення її на друк.
Якщо спробувати підвести баланс переваг і недоліків колірної моделі CMYK, то підсумок буде невтішним. Модель є в принципі аппаратно-за-вісимой, дає погано передбачені результати і має дуже вузький колірний обхват. На її стороні тільки одне, але вирішальна гідність. Без неї важко обійтися, оскільки вся технологія сучасного друку побудована на моделі CMYK.
Колірний круг
Колірний круг- це зручна модель, яка описує взаємини основних колірних координат в наочній графічній формі. Кожен користувач, що систематично працює з кольором, повинен ясно представляти основні правила поводження з цією моделлю. Вона дозволяє вирішити багато завдань колірного синтезу, її часто використовують як навігатор, що дозволяє упевнено орієнтуватися в колірному просторі і визначати напрям пошуку відтінків в будь-якій колірній моделі.
Розглянемо пристрій колірного круга (див. мал. 2.9). У нім на рівній відстані один від одного розміщені аддитивні і субтрактівниє кольори. Пари квітів, розташовані під кутом 180 градусів, називаються компліментарними або додатковими. Такими є зелений і пурпурний, синій і жовтий, блакитний і червоний. Цю назву підкреслює не тільки розташування в крузі, але і суть фізичних процесів. Блакитний колір протилежний червоному, тому що блакитні фарбники поглинають червоний колір і відображають синій і зелений. Блакитний колір - це відсутність червоного.



Мал. 2.9. Колірний круг. Ця геометрична модель в зручній наочній формі представляє базові закономірності колірного синтезу. За допомогою колірного круга набагато простіше ухвалювати правильні рішення в процесі колірної корекції і синтезу нових відтінків

У різних джерелах приводяться відмінні зображення колірного круга. Ці відмінності не мають принципового значення і не впливають на прогностичні властивості моделі. При необхідності круг можна відновити по наступних простих правилах. Представимо координати систем RGB і CMY крапками на колі, хай кольори однієї моделі отстоят один від одного на 120 градусів. Для завершення побудови досить розташувати кольори R (червоний) і З (блакитний) на одній діагоналі, а решту всіх координат упорядкувати по вартовий або проти годинникової стрілки.
Приведемо основні положення колірного синтезу по круговій моделі:

  •  Додаткові кольори (діаметрально протилежні на колірному крузі) є в деякому розумінні взаємовиключними. Це твердження можна виразити у вигляді наступних залежностей: 100% Cyan = 0 Red, 100% Magenta = 0 Green, 100 % Yellow = 0 Blue.
  •  Додавання будь-якої фарби колірного круга компенсує додаткову фарбу, як би розбавляє її в результуючому кольорі. Наприклад, щоб змінити колірне співвідношення у бік зелених тонів, слід знизити зміст пурпурного кольору, який є додатковим до зеленого. Підвищення змісту компонентів RGB спричиняє за собою зниження концентрації параметрів CMY і навпаки.
  •  Кожен субтрактівний (аддитивний) колір знаходиться між двома аддитивними (субтрактівнимі). Складання будь-яких двох квітів RGB дає колір CMY, лежачий між ними. Справедливо і зворотне твердження. Наприклад, змішуючи зелений і синій, отримаємо блакитний, а суміш жовтого і пурпурного утворює червоний. Перерахуємо всі можливі співвідношення такого вигляду: Red + Green = =Yellow, Blue + Green = Cyan, Red + Blue = Magenta, Cyan + Magenta = Blue, Cyan + Yellow = Green, Magenta + Yellow = Red.
  •  Освітлення або затемнення кольору граничної насиченості спричиняє за собою зниження його насиченості.

Приведені правила сформульовані у формі декілька відвернутих фізичних закономірностей. Але це не порожні абстракції, з них виходять конкретні рекомендації по управлінню кольором, необхідні кожному цифровому дизайнерові або художникові. Приведемо деякі з них.

  •  Накладення червоного і зеленого з максимальною інтенсивністю дає чистий жовтий колір. Зменшення інтенсивності червоного зміщує результуючий колір у бік зелених відтінків, а зниження внеску зеленого робить колір оранжевим.
  •  Змішення синього і червоного в максимальній пропорції дає фіолетовий колір. Зменшення частки синього спричиняє за собою зрушення в область рожевого кольору, а зменшення червоного зрушує колір у бік пурпурного.
  • Зелений і синій кольори утворюють блакитний. Існує близько 65 тисяч різних відтінків блакитного, які можна синтезувати, змішуючи в різних пропорціях дані колірні координати.
  •  Накладення блакитної і пурпурної фарби максимальної щільності дає глибокий синій колір.
  • Пурпурний і жовтий фарбники породжують червоний колір. Чим вище щільність складових, тим вище його яскравість. Зменшення інтенсивності пурпурного додає кольору оранжевий відтінок, зниження частки жовтою складовою дає рожевий колір.
  • Жовтий і блакитний дають яскраво-зелений колір. Зменшення частки жовтого породжує смарагдовий, а зниження внеску блакитного - салатовий.

Модель Lab
Міжнародною комісією з освітлення ще в 1931 році розроблена і установлена як міжгалузевий стандарт колірна модель, яка після уточнення і доопрацювання отримала назву Lab (L*a*b). Ця модель розроблялася так, щоб подолати недоліки моделей HSB, RGB і CMYK. Модель має широкий світловий обхват і не прив'язана ні до одного з пристроїв репродукції світла.
Будь-який колір в моделі визначається значенням яскравості L (Lightness) і двома хроматичними координатами - а і Ь. Хроматічеськая координата а приймає всі значення кольору по колірному кругу - від зеленого до червоного. Координата b - від блакитного до жовтого. У природі не існує випромінювачів, які могли б відтворити діапазон колірних значень хроматичних координат а і Ь, тому модель застосовується в теоретичних дослідженнях, при обмінах інформацією про колір і для синтезу кольору в комп'ютерних програмах. Внутрішній опис квітів в Photoshop і в деяких інших програмах обробки растрової графіки виконується в системі Lab. Найважливішою гідністю моделі слід вважати її широкий колірний діапазон: система Lab передає всі кольори видимої частини спектру.
Діапазон квітів, який може відтворювати модель або пристрій, називається колірним обхватом. На мал. 2.10 показані колірні обхвати різних пристроїв. Осями графіків служать хроматичні координати а і Ь. Самая велика фігура малюнка позначає колірний обхват системи Lab. На межах цієї області лежать всі чисті кольори видимої частини спектру. При зсуві до центру насиченість зменшується, досягаючи нульового значення в області білого кольору.
Графік моделі Lab дозволяє визначити колірний обхват будь-якого пристрою або моделі, що працює за принципом складання квітів. Якщо відзначити три кольори на графіці і з'єднати їх прямими лініями, то вийде малюнок колірного обхвату пристрою, який використовує ці кольори як координати. Більш того, усередині графіка Lab розташовуються графіки обхватів будь-яких моделей і пристроїв, заснованих на принципі віднімання квітів: друкуючих машин, принтерів і ін.



Мал. 2.10. Колірні обхвати пристроїв і носіїв. Система Lab володіє найбільшим колірним обхватом серед всіх розглянутих колірних моделей і пристроїв. Навіть монітор не стані коректно відобразити всі фарби, доступні цій системі

Система Lab вельми специфічна, робота в ній дається практикуючим дизайнерам з певною працею. Згадаємо ще раз про особливості цієї системи.

  •  Система HSB описує колір в термінах, зручних для роботи оператора, системи RGB і CMYK представляють його так, як він синтезується конкретними пристроями (моніторами і друкарськими машинами). Модель Lab тлумачить колір так, як ми його бачимо.
  •  Lab - це внутрішня колірна модель редактора Photoshop. Можна сказати, що ця програма «думає» про колір в термінах даної системи. Так, при перетворенні RGB в CMYK модель Lab використовується як проміжна форма зберігання інформації про колір.
  •  Всі інструменти тонової і колірної корекції відрізняються підвищеною чутливістю при роботі в Lab. Це означає, що невеликі (у чисельному виразі) зміни параметрів тону або кольору спричиняють за собою істотну, за візуальною оцінкою, перебудову оброблюваного зображення.


На правах рекламы: buy Zoloft online | custom writing service | порно|домашний секс

 


Copyright © Асентлі, 2008