Цветовые модели Lab, HSB, RGB, CMY(K).
Цветовая модель Lab
Успешной попыткой создания аппаратно-независимой модели цвета, основанной на человеческом восприятии цвета, является модель Lab. Любой цвет в Lab определяется яркостью (L ightness) и двумя хроматическими компонентами: параметром а, который изменяется в диапазоне от зеленого до красного через серый, и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого через серый. Яркость в модели Lab полностью отделена от цвета. Это делает модель удобной для регулирования контраста, резкости и других тоновых характеристик изображения. Модель Lab является трехканальной (рис. 1.). Ее цветовой охват включает охваты всех других цветовых моделей и соответствует видимому цветовому охвату стандартного наблюдателя.
Итак, модель RGB хорошо воспроизводит цвета в диапазоне от синего до зеленого и несколько хуже — желтые и оранжевые оттенки, а в модели CMYK не хватает очень многих оттенков. Кроме того, в моделях RGB и CMYK яркость и цвет связаны, т.е. при изменении одного параметра изменяется и другой. Это иногда неудобно при проведении коррекции — изменяя яркость изображения, вы не можете избежать изменения его цветов. Модель Lab лишена этого недостатка, хотя имеет и ряд собственных:
Ø Lab довольно сложна для практического освоения;
Ø Lab имеет очень сильную неравномерность. Под этим подразумевается, что одинаковое изменение базового компонента может привести как к небольшому, так и к очень сильному изменению цвета, в зависимости от начального значения. Это сильно затрудняет цветовую коррекцию.
Поскольку модель Lab имеет огромный цветовой охват, перевод в нее не связан с потерями. Вы можете в любой момент перевести изображения из RGB в Lab и обратно, и при этом цвета изображения не изменятся.
Рис. 1. Графическое представление модели Lab
Модель Lab аппаратно независима, ее цветовой диапазон покрывает диапазоны RGB и CMYK. Графический редактор Adobe Photoshop при переходе от режима RGB к CMYK использует Lab в качестве промежуточного этапа.
В рамках Lab работают многие профессионалы компьютерной графики. В этой модели легко выполнять многие распространенные операции. В их числе повышение резкости, тоновая коррекция (повышение контраста, исправление погрешности тоновых диапазонов) и удаление цветного шума (в том числе размытие растра и удаление регулярной структуры изображений в формате JPEG). Профессионалы используют это пространство даже для создания сложных масок и кардинальных изменений в цветах документа.
Изображение каждого из цветовых каналов имеет разную яркость. При одинаковой интенсивности наиболее ярким глаз человека воспринимает желто-зеленый цвет лучей, несколько менее ярким — красный и совсем темным — синий цвет. Яркость является характеристикой восприятия, а не самого цвета.
На рисунке 2 показана кривая видимости лучей невооруженным глазом.
Рис. 2. Зависимость чувствительности глаза к монохроматическому свету от длины волны (в миллимикрометрах, ммкм)
Цветовая модель HSB
Многие художники пользуются цветовой моделью HSB. Это не строгая математическая модель, но она очень удобна для подбора оттенков и цветов. Эта модель основана на модели RGB, но имеет другую систему координат. Любой цвет в модели HSB определяется своим цветовым тоном (собственно цветом), насыщенностью (то есть процентом добавленной к цвету белой краски) и яркостью (процентом добавленной черной краски). Такая модель получила название по первым буквам английских слов H ue — тон, S aturation — насыщенность и B rightness — яркость. Это трехканальная модель (рис. 3.).
Все оттенки располагаются по кругу, и каждому соответствует свой градус, т.е. всего насчитывается 360 вариантов (красный — 0, желтый — 60, зеленый — 120 градусов и т.д.). Более точной графической интерпретацией данной модели будет конус. Такая цветовая модель намного беднее, рассмотренной ранее RGB, так как позволяет работать всего лишь с 3 млн. цветов.
Модель HSB лучше, чем RGB и CMYK, соответствует понятию цвета, которое используют маляры и профессиональные художники. Действительно, у них обычно есть несколько основных красок, а все другие получаются добавлением к ним белой и черной. Таким образом, нужные цвета — это некоторая модификация основных: осветленных или затемненных. Хотя художники и смешивают краски, но это уже выходит за рамки модели HSB
Насыщенность характеризует чистоту цвета. Нулевая насыщенность соответствует серому цвету, а максимальная насыщенность — наиболее яркому варианту данного цвета. Можно считать, что изменение насыщенности связано с добавлением белой краски. То есть уменьшение насыщенности соответствует добавлению белой краски.
Яркость понимается как степень освещенности. При нулевой яркости цвет становится черным. Максимальная яркость при максимальной насыщенности дают наиболее выразительный вариант данного цвета. Можно также считать, что яркость изменяется путем добавления черной краски. Чем больше черной краски добавлено, тем меньше яркость.
Графически модель HSB можно представить в виде кольца, вдоль которого располагаются оттенки цветов. На внешнем крае круга находятся чистые спектральные цвета или цветовые тона (параметр Н в угловых градусах). Чем ближе к центру круга расположен цвет, тем меньше его насыщенность, тем он более блеклый, пастельный (параметр S в процентах). Яркость (освещенность) отображается на линейке, перпендикулярной плоскости цветового круга (параметр В в процентах). Цвета на внешнем круге имеют максимальную яркость.
Рис. 3. Графическое представление модели HSB
Цветовая модель RGB
Цветов огромное количество, однако при цветовосприятии человеческим глазом непосредственно воспринимаются три цвета — красный, зеленый, синий. Остальные цвета образуются при смешивании этих трех основных. Именно на данных цветах основана цветовая модель RGB (по первым буквам английских названий базовых цветов этой модели — Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий)). При сложении (смешении) двух основных цветов результат осветляется (речь идет о световых лучах определенного 
цвета, чем больше света, тем светлее).
красный + зеленый = желтый
зеленый + синий = голубой
синий + красный = пурпурный
Если смешиваются все три цвета, в результате образуется белый. Цвета этого типа называются аддитивными.
Смешав три базовых цвета в разных пропорциях, можно получить все многообразие оттенков. В модели RGB количество каждого компонента измеряется числом от 0 до 255, то есть имеет 256 градаций. Цветовые компоненты иначе называются каналами.
RGB — трехканальная цветовая модель. Эта модель представляется в виде трехмерной системы координат. Каждая координата отражает вклад каждой составляющей в результирующий цвет в диапазоне от нуля до максимального значения. Внутри полученного куба и «находятся» все цвета, образуя цветовое пространство.
Важно отметить особенные точки и линии этой модели.
· Начало координат: в этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует (черный цвет)
· Точка, ближайшая к зрителю: в этой точке все составляющие имеют максимальное значение (белый цвет)
· На линии, соединяющей предыдущие две точки (по диагонали), располагаются серые оттенки: от черного до белого (серая шкала, обычно — 256 градаций). Это происходит потому, что все три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от нуля до максимального значения
· Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.
Применение: в этой модели кодирует изображение сканер, и отображает рисунок экран монитора.
Цветовая модель CMY(K)
В цвета модели CMYK окрашено все, что не светится собственным светом. Окрашенные несветящиеся объекты поглощают часть спектра белого света, их освещающего. В зависимости от того, в какой области спектра происходит поглощение, объекты окрашены в разные цвета.
Цвета, которые сами не излучают, а используют белый свет, вычитая из него определенные цвета называются субтративными («вычитательными»).
Для их описания используется модель CMYK. В этой модели основные цвета образуются путем вычитания из белого цветаосновных аддитивных цветов модели RGB. Понятно, что в таком случае и основных субтративных цветов будет три, тем более, что они уже упоминались:
белый - красный = голубой
