Базовыми цветами называют цвета, с помощью которых можно получить практически весь спектр видимых цветов

Цвета, использующие белый свет, вычитая из него определенные участки спектра называются субтрактивными.

Таким образом, цветовые модели (цветовое пространство) представляют средства для концептуального и количественного описания цвета. Цветовой режим – это способ реализации определенной цветовой модели в рамках конкретной графической программы.

Цветовая модель RGB

Рис.4. Модель RGB

Это одна из наиболее распространенных и часто используемых моделей (рис.4). Она применяется в приборах, излучающих свет, таких, например, как мониторы, прожекторы, фильтры и другие подобные устройства.

Данная цветовая модель базируется на трех основных цветах: Red – красном, Green – зеленом и Blue – синем. Каждая из вышеперечисленных составляющих может варьироваться в пределах от 0 до 255, образовывая разные цвета.

Данная цветовая модель считается аддитивной, то есть при увеличении яркости отдельных составляющих будет увеличиваться и яркость результирующего цвета: белый цвет - результат смешения всех трёх цветов с максимальной интенсивностью, напротив, при отсутствии всех цветов получается черный. Полное количество цветов, представляемых этой моделью равно 256*256*256 = 16 777 216.

Модель является аппаратно–зависимой, так как значения базовых цветов (а также точка белого) определяются качеством применённого в мониторе люминофора. В результате на разных мониторах одно и то же изображение выглядит неодинаково.

Несомненными достоинствами данного режима является то, что он позволяет работать со всеми 16 миллионами цветов, а недостаток состоит в том, что при выводе изображения на печать часть из этих цветов теряется, в основном самые яркие и насыщенные, также возникает проблема с синими цветами.

 

Отвлечёмся от основной темы и скажем несколько слов вообще о кодировании цвета. В программах для ПК канал изображения кодируется одним байтом. Чтобы понять, что такое канал изображения, покажем на примере, что в RGB - три канала: красный, синий и зелёный, т.е. RGB - трёхканальная цветовая модель. Каждый канал может принимать значения от 0 до 255 в десятичной или, что ближе к реальности, от 0 до FF в шестнадцатеричной системах счисления. Это объясняется тем, что байт, которым кодируется канал, состоит из восьми битов, а бит может принимать два значения, итого 28=256. В RGB, например, красный цвет может принимать 256 градаций: от чисто красного (FF) до чёрного (00). Таким образом, как было сказано выше, в модели RGB содержится всего 2563 цветов.

Запишем коды некоторых цветов. Код белого цвета – FFFFFF (FF-красный, FF-зелёный, FF-синий). Код чёрного, соответственно: 000000. Код жёлтого: FFFF00, пурпурного: FF00FF, голубого: 00FFFF.

Рассмотрим модель RGB в пространстве.

 

 

Рис.5. Пространственное представление модели RGB

На рисунке 5 изображено пространственное представление модели RGB. В трёх углах куба расположены чистые цвета: красный, зелёный и синий. В других трёх углах их полные сочетания: жёлтый, голубой и пурпурный. Между чёрным и белым цветами проведена диагональ, изображающая градацию серого.

Модель HSB

Модель HSB (Hue - оттенок, Saturation - насыщенность, Brightness - яркость) является вариантом модели RGB и также базируется на её цветах, но отличается системой координат. Из всех используемых в настоящее время моделей эта модель наиболее точно соответствует способу восприятия цвета человеческим глазом. Она позволяет описывать цвета интуитивно ясным способом.

На рис.6 представлена графическая модель HSB. Любой цвет в этой модели характеризуется тоном (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brightness). Тон - это собственно цвет. Насыщенность - процент добавленной к цвету белой краски. Яркость - процент добавленной чёрной краски. Итак, HSB - трёхканальная цветовая модель. Любой цвет в HSB получается добавлением к основному спектру чёрной или белой, т.е. фактически серой краски. Модель HSB не является строгой математической моделью. Описание цветов в ней не соответствует цветам, воспринимаемых глазом. Дело в том, что глаз воспринимает цвета, как имеющие различную яркость. Например, спектральный зелёный имеет большую яркость, чем спектральный синий. В HSB все цвета основного спектра (канала тона) считаются обладающими 100%-й яркостью. На самом деле это не соответствует действительности.

Хотя модель HSB декларирована как аппаратно-независимая, на самом деле в её основе лежит RGB. В любом случае HSB конвертируется в RGB для отображения на мониторе и в CMYK для печати, а любая конвертация не обходится без потерь.

Рис.6 Графическое представление HSB

 

Модель HLS (Hue - оттенок, Lightness - осветление, Saturation - насыщенность) представляет из себя вариант модели HSB. В этих моделях цветовые параметры Оттенок и Насыщенность являются общими. Различие состоит в замене нелинейного компонента Brightness (яркость) на линейный компонент Lightness (интенсивность), который изменяется в диапазоне от 0 до 100 процентов. Эта модель также альтернативна модели RGB.

Цветовая модель CMY

В этой модели основные цвета образуются путем вычитания из белого цвета основных аддитивных цветов модели RGB.

 

 

Рис. 7. Получение модели CMY из RGB

Основные цвета этой модели: голубой = белый-красный, пурпурный = белый-зеленый и желтый = белый - синий (рис. 7). Эти цвета являются полиграфической триадой и могут быть легко воспроизведены полиграфическими машинами. При смешении двух субтрактивных цветов результат затемняется (в модели RGB было наоборот). При нулевом значении всех компонент образуется белый цвет (белая бумага). Эта модель представляет отраженный цвет, и ее называют моделью субтрактивных основных цветов (рис. 8). Данная модель является основной для полиграфии и также является аппаратно–зависимой.

Цвета в рассматриваемой цветовой модели были выбраны такими не случайно, а из–за того, что голубой поглощает лишь красный, пурпурный – зеленый, желтый – синий.

 

Рис. 8. Модель CMY

 

Система координат CMY – тот же куб, что и для RGB, но с началом отсчета в точке с RGB - координатами (1,1,1), соответствующей белому цвету. Цветовой куб модели CMY показан на рис. 9.

 

 

Рис. 9: Цветовой куб модели CMY

 

 

Цветовая модель CMYK

Модель CMYK (Cyan Magenta Yellow Key, причем Key означает черный цвет) – является дальнейшим улучшением модели CMY и уже четырехканальна. Так как при смешении всех вышеперечисленных цветов идеального черного не получится, то вводится еще один дополнительный цвет – черный, который позволяет добиваться большей глубины и используется при печати прочих черных (как, например, обычный текст) объектов.

В отличие от аддитивной модели, где отсутствие цветовых составляющих образует черный цвет, в субтрактивной все наоборот: если нет отдельных компонентов, то цвет белый, если они все присутствуют, то образуется грязно–коричневый, который делается более темным при добавлении черной краски, которая используется для затемнения и других получаемых цветов.

Поскольку реальные типографские краски имеют примеси, их цвет не совпадает в точности с теоретически рассчитанным голубым, желтым и пурпурным. Особенно трудно получить из этих красок черный цвет. Поэтому в модели CMYK к триаде добавляют черный цвет. Он является ключевым цветом при печати, поэтому последняя буква в названии модели - K (Key) Модель CMYK является «эмпирической», в отличие от теоретических моделей CMY и RGB. Модель является аппаратно–зависимой.

В заключение рассмотрим вопрос о конвертации (переводе) RGB в CMYK и наоборот. Дело в том, что у CMYK цветовой охват более узкий, чем у RGB. У СMYK он соответствует области D на рис. 2, у RGB - области C. Поэтому, при конвертации из RGB в CMYK часть цветов теряется. Это необходимо учитывать, при работе в графических редакторах. С другой стороны можно использовать конвертацию для того, чтобы посмотреть, какой приблизительно вид будет иметь RGB-рисунок распечатанный на принтере.

Следует помнить, что если вы готовите изображение к печати, то следует все–таки работать со CMYK, потому что в противном случае то, что вы увидите на мониторе, и то, что получите на бумаге, будет отличаться настолько сильно, что вся работа может пойти насмарку.

 

Основной задачей при работе с цветными изображениями стало получение предсказуемого цвета. То, что получилось в результате является новой цветовой моделью Lab.

Цветовая модель Lab

Цветовая модель Lab, была специально разработана для получения предсказуемых цветов, т.е. она является аппаратно - независимой и соответствующей особенностям восприятия цвета глазом человека.

Lab является трёхканальной моделью. Цвет в ней определяется светлотой (яркостью) и двумя хроматическими компонентами: параметром a, изменяющимся в диапазоне от зелёного до красного и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до жёлтого (рис.10). Т.к. яркость в этой модели полностью отделена от цвета, это делает модель удобной для регулирования контраста, резкости и других тоновых характеристик. Цветовой охват Lab, очень широк: он включает в себя RGB и CMYK, и другие цвета, непредставимые в двух предыдущих моделях. На рис.2 ему соответствует область A. Очевидно, что при конвертации в Lab все цвета сохраняются. Цветовая модель Lab очень важна для полиграфии. Именно она используется при переводе изображения из одной цветовой модели в другую, между устройствами и даже между различными платформами. Кроме того, именно в этой модели удобнее всего проводить некоторые операции по улучшению качества изображения.

 

Рис. 10: Цветовая модель Lab