Цветовые модели. Что это и зачем про них нужно знать. Цветовые модели и их виды

Очень часто у людей, напрямую не связанных с полиграфическим дизайном, возникают вопросы "Что такое CMYK?", "Что такое Pantone?" и "почему нельзя использовать ничего, кроме CMYK?".

В этой статье постараемся немного разобраться, что такое цветовые пространства CMYK, RGB, LAB, HSB и как использовать краски Pantone в макетах.

Цветовая модель

CMY(K), RGB, Lab, HSB - это цветовая модель. Цветовая модель - термин, обозначающий абстрактную модель описания представления цветов в виде кортежей чисел, обычно из трёх или четырёх значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Вместе с методом интерпретации этих данных множество цветов цветовой модели определяет цветовое пространство.

RGB - аббревиатура английских слов Red, Green, Blue - красный, зелёный, синий. Аддитивная (Add, англ. - добавлять) цветовая модель, как правило, служащая для вывода изображения на экраны мониторов и другие электронные устройства. Как видно из названия – состоит из синего, красного и зеленого цветов, которые образуют все промежуточные. Обладает большим цветовым охватом.

Главное, что нужно понимать, это то, что аддитивная цветовая модель предполагает, что вся палитра цветов складывается из светящихся точек. То есть на бумаге, например, невозможно отобразить цвет в цветовой модели RGB, поскольку бумага цвет поглощает, а не светится сама по себе. Итоговый цвет можно получить, прибавляя к исходномой черной (несветящейся) поверхности проценты от каждого из ключевых цветов.

CMYK - Cyan, Magenta, Yellow, Key color - субтрактивная (subtract, англ. - вычитать) схема формирования цвета, используемая в полиграфии для стандартной триадной печати. Обладает меньшим, в сравнении с RGB, цветовым охватом.

CMYK называют субстрактивной моделью потому, что бумага и прочие печатные материалы являются поверхностями, отражающими свет. Удобнее считать, какое количество света отразилось от той или иной поверхности, нежели сколько поглотилось. Таким образом, если вычесть из белого три первичных цвета - RGB, мы получим тройку дополнительных цветов CMY. «Субтрактивный» означает «вычитаемый» - из белого вычитаются первичные цвета.

Key Color (черный) используется в этой цветовой модели в качестве замены смешению в равных пропорциях красок триады CMY. Дело в том, что только в идеальном варианте при смешении красок триады получается чистый черный цвет. На практике же он получится, скорее, грязно-коричневым - в результате внешних условий, условий впитываемости краски материалом и неидеальности красителей. К тому же, возрастает риск неприводки в элементах, напечатанных черным цветом, а также переувлажнения материала (бумаги).

В цветовом пространстве Lab значение светлоты отделено от значения хроматической составляющей цвета (тон, насыщенность). Светлота задана координатой L (изменяется от 0 до 100, то есть от самого темного до самого светлого), хроматическая составляющая - двумя декартовыми координатами a и b. Первая обозначает положение цвета в диапазоне от зеленого до пурпурного, вторая - от синего до желтого.

В отличие от цветовых пространств RGB или CMYK, которые являются, по сути, набором аппаратных данных для воспроизведения цвета на бумаге или на экране монитора (цвет может зависеть от типа печатной машины, марки красок, влажности воздуха на производстве или производителя монитора и его настроек), Lab однозначно определяет цвет. Поэтому Lab нашел широкое применение в программном обеспечении для обработки изображений в качестве промежуточного цветового пространства, через которое происходит конвертирование данных между другими цветовыми пространствами (например, из RGB сканера в CMYK печатного процесса). При этом особые свойства Lab сделали редактирование в этом пространстве мощным инструментом цветокоррекции.

Благодаря характеру определения цвета в Lab появляется возможность отдельно воздействовать на яркость, контраст изображения и на его цвет. Во многих случаях это позволяет ускорить обработку изображений, например, при допечатной подготовке. Lab предоставляет возможность избирательного воздействия на отдельные цвета в изображении, усилиения цветового контраста, незаменимыми являются и возможности, которые это цветовое пространство предоставляет для борьбы с шумом на цифровых фотографиях.

HSB - модель, которая в принципе является аналогом RGB, она основана на её цветах, но отличается системой координат.

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.

Стандартный набор красок

В стандартном случае полиграфическая печать осуществляется голубой, пурпурной, желтой и черной красками, что, собственно и составляет палитру CMYK. Макеты, подготовленные для печати, должны быть в этом пространстве, поскольку в процессе подготовки фотоформ растровый процессор однозначно трактует любой цвет как составляющую CMYK. Соответственно, RGB-рисунок, который на экране смотрится очень красиво и ярко, на конечной продукции будет выглядеть совсем не так, а, скорее, серым и бледным. Цветовой охват CMYK меньше, чем RGB, поэтому все изображения, подготавливаемые для полиграфической печати, требуют цветокоррекции и правильной конвертации в цветовой пространство CMYK!. В частности, если вы пользуетесь Adobe Photoshop для обработки растровых изображений, следует пользоваться командой Convert to Profile из меню Edit.

Печать дополнительными красками

В связи с тем, что для воспроизведения очень ярких, "ядовитых" цветов цветового охвата CMYK недостаточно, в отдельных случаях используется печать CMYK + дополнительные (SPOT) краски . Дополнительные краски обычно называют Pantone , хотя это не совсем верно (каталог Pantone описывает все цвета, как входящие в CMYK, так и не содержащиеся в нем) - правильно называть такие цвета SPOT (плашечные), в отличие от смесевых, то есть CMYK.

Физически это означает, что вместо четырех печатных секций со стандартными CMYK-цветами используется большее их количество. Если печатных секций всего четыре, организовывается дополнительный прогон, при котором в уже готовое изделие впечатываются дополнительные цвета.

Существуют печатные машины с пятью печатными секциями, поэтому печать всех цветов происходит за один прогон, что, несомненно, улучшает качество приводки цвета в готовом изделии. В случае печати в 4 CMYK-секциях и дополнительным прогоном через печатную машину с плашечными красками цветосовпадение может страдать. Особенно это будет заметно на машинах с менее чем 4 печатными секциями - наверняка не раз вы видели рекламные листовки, где за края, к примеру, красивых ярко-красных букв может немного выступать желтая рамочка, которая есть ни что иное, как желтая краска из раскладки данного красивого красного цвета.

Подготовка макетов для полиграфии

Если вы готовите макет для печати в типографии и вами не оговорена возможность печати дополнительными (SPOT) красками, готовьте макет в цветовом пространстве CMYK, какими бы привлекательными вам не казались цвета в палитрах Pantone. Дело в том, что для имитации цвета Pantone на экране используются цвета, выходящие за пределы цветового пространства CMYK. Соответственно, все ваши SPOT-краски будут автоматически переведены в CMYK и результат будет совсем не таким, как вы ожидаете.

Если в вашем макете (при договоренности об использовании триады) все-таки есть не CMYK краски, будьте готовы к тому, что макет вам вернут и попросят переделать.

При составлении статьи за основу были взяты материалы с citypress72.ru и masters.donntu.edu.ua/

Под цветовой моделью (пространством) понимают математическое описание разнообразной цветовой гаммы (спектра), проще говоря, каждому определенному цвету присваивается цифровой разряд. Практически все модели реализованы на использовании трех цветов (красный, зеленый, синий) из этого следует, каждый основной цвет имеет свое числовое описание, все остальные цвета результат цифровой генерации основных.

Все цветовые модели различны по типу, где у каждого есть своя сфера применения: RGB; HSB; Lab; CMY; CMYK; YIQ; YCC. Далее все перечисленные выше модели делятся на группы по их устройству работы, так RGB - результат сложения цветов (аддитивный класс), CMY и CMYK противоположен первому и воплощается через вычитание цветов (субтрактивный класс), основываются на восприятии Lab, HSB, YIQ, YCC (перцепционный класс).

Базирование RGB состоит из красного, зеленого и синего, где при смешивании каждой пары основных цветов получаются дополнительные: желтый, голубой и пурпурный, при комбинации основных и дополнительных, можно добиться практически любого цветового оттенка.

Прямое предназначение этой модели - отображение видимого цветового диапазона на вашем мониторе. По умолчанию экран работает именно в этом режиме, который новичкам менять вообщем-то и не следует.

Каждой цветовой модели присущ свой цветовой охват, т.е. количественный объем цветов, который может различить человеческий глаз и отобразить устройство, допустим принтер.

Серьезная проблема RGB не большой цветовой охват и аппаратная зависимость (не совсем аналогичный показ цветов на разных в основном ЭЛТ-мониторах).

Существуют три подвида описываемой нами модели: sRGB имеет самый маленький цветовой охват и потому походит для тех, кто работает с web-графикой. Подойдет и для печати, правда на струйниках, для профессионального качества печати она не пригодна. Adobe RGB 1998 - получен из телестандартов, самый оптимальный вид при работе с графическими пакетами.

Последний Wide-Gamut RGB обладает самым огромным охватом и может быть применен к 48-разрядным работам. Монитор компьютера имеет другой принцип показа цветов, и по сему модель RGB (с ее 3 видами), честно сказать, для печати почти не пригодна.

А вот цветовые модели CMY и CMYK как раз призваны подготовить изображение и вывести его на печать. Использование CMY (голубой, пурпурный, желтый) оправдано лишь теоретически для черно-белых принтеров, где картридж возможно заменить на цветной.

Добавление черной краски позволило сделать модель CMYK (голубой, пурпурный, желтый, черный) полностью функциональной (но не совершенной) в цветной печати. Так же улучшилось качество вывода диапазона серых оттенков. Как и RGB, CMYK остается аппаратно зависимой, с недостаточным высоким цветовым диапазоном моделью.

При всех своих недостатках вполне достойно отображает необходимый для печати спектр, но вместе с тем может нести в себе неадекватную цветопередачу на выводе, поэтому некоторые изображения лучше изначально редактировать в ней. И еще, качество, получаемое при печати, напрямую зависит от качества бумаги!

В профессиональной полиграфии CMYK почти не используют, там применяют ее различные модификации, о которых мы упоминать не будем, достаточно сказать, что эти системы (Pantone, Trumatch и д.р.) интегрированы в серьезные графические программы. Это так, попутно, теперь давайте дальше.

С последней цветовой моделью HSB и ей подобными все просто, они основаны на элементарном восприятии яркости, тона и насыщенности, и потому аппаратно независимы, используя основной цветовой ввод RGB, прекрасно подходит для создания тонких спектральных эффектов.

Каждая рассмотренная модель имеет свой цветовой охват, а значит при некоторых видах печати, цветовая информация не может быть совершенно точно отображена на мониторе. Так же не калиброванный дисплей или уже старый не достаточно полно определяют цвета.

Вследствие этого не всегда будет правильным решением выбирать необходимый цвет на мониторе. Для правильного подбора цветов существуют специальные системы соответствия. Такие системы включают в себя эталонные наборы цветов (атласы), необходимые программы и устройства для калибровки вывода, а также т.н. палитры.

В каждый профессиональный графический редактор интегрированы заказные (электронные) таблицы цветов. Все они ориентированы на разные способы представления ваших работ, кстати, в Adobe они называются - каталог, в Corel - именно палитры. Думаю, нет большой необходимости заострять ваше внимание на знакомстве с каждой из них, тем более, что предназначены они в основном для дизайнеров и верстальщиков, сотрудничающих с полиграфическим производством.

Да еще некоторые развитые в этой области пользователи используют их при создании своих авторских работ и web - дизайна. В полиграфии используют многослойную, плашечную и комбинированную (Spot colors) способы печати. Именно многослойный способ основан на применении триадных красителей, это к тому, что все цветовые модели в графических пакетах работают с триадными цветами.

Если цветовая модель - это программное описание, то цветовой режим - это, так сказать, воплощение в жизнь, реализация. Первый режим однобитовой черно-белой графики (Black and White (1-bit)) или bitmap, самый простой из всех существующих. Для его отображения нужно всего по одному биту памяти на каждый белый и черный пиксел. Применим он только к черно-белым изображениям, а также в некоторых случаях вывода полноцветной картинки в черно-белую печать. У Black and White есть еще семь разновидностей, все они отличаются друг от друга различным программным представлением все той же однобитовой графики. Следующий режим Градации серого (Grayscale (8-bit)) представляет собой модернизированную версию предыдущего режима за счет увеличения цветового разрешения для каждого пиксела до 8-бит и поддержки до 256 оттенков серого цвета. Новые версии программ поддерживают и 16-битовую разрядность, для любителей творить в этом, по-своему интересном режиме. Изображение в Дуплексном (Duotone (8-bit)) цветовом режиме - это черно-белое изображение, улучшенное с помощью дополнительных цветов (от одного до четырех). Дуплексный цветовой режим состоит из 256 оттенков одной (тоновое), двух (двухтоновое), трех (трехтоновое) или четырех (четырехтоновое) красок.

Этот режим лучше использовать для того, чтобы придать цветность черно-белым изображениям, а так же создавать всякие эффекты с помощью различных параметров кривых тонирования. 24-разрядный режим естественного цвета RGB Color (24-bit) предназначен для обработки полноцветных (цветных) изображений с использованием 16,7 млн. цветов, и даже может использовать разрешение в 48-бит. RGB - модель работает с цветовыми и альфа-каналами, а также может поддерживать слои (объекты). Палитра (Paletted) или Индексированные цвета (Indexed Color) - это упрощенный аналог RGB Color, и потому большого реализма в ваших “трудах”, практикуя в этой модели, не ждите. Он просто не способен передать все цветовые и тоновые нюансы, но и у него существует своя ниша в графике. У этой модели есть подвиды.

Про режим CMYK Color говорить особо нечего, он полностью ориентирован только на печать. Цветовой режим Lab - это 24-разрядный цветовой режим, в котором все цвета состоят из трех каналов: яркость (L*- Luminosity), зеленый/пурпурный (a*- green/magenta), синий/желтый (b*- blue/yellow). В режим Lab можно преобразовать только полутоновые, RGB и CMYK- изображения.

Внутренняя модель пригодиться для печати на Postscript Level 2 принтерах, обработки PhotoCD, а также для работы с яркостью, резкостью без искажений других цветовых тонов, ну и ряда других нужных уже состоявшимся дизайнерам, вещей. И последний цветовой режим Многоканальный (Multichannel) нужен для отображения нескольких цветовых каналов, где каждый канал несет в себе 256 оттенков серого. Годится для преобразования рисунков на черно-белом принтере, работать можно только с изображением, имеющим больше одного канала. Режимы NTSC RGB и PAL RGB нужны, чтобы преобразовывать картинки в видеоформат.

Цветовая модель CIE Lab.

В 1920 году была разработана цветовая пространственная модель CIELab (Communi­cation Internationale de I"Eclairage - международная комиссия по освещению. L,a,b - обозначения осей координат в этой системе). Система является аппаратно независи­мой и потому часто применяется для переноса данных между устройствами. В модели CIELab любой цвет определяется светлотой (L) и хроматическими компонентами: параметром а, изменяющимся в диапазоне от зеленого до красного, и параметром Ь, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого. Цветовой охват модели CIELab значительно превосходит возможности мониторов и печатных устройств, поэтому перед выводом изображения, представленного в этой модели, его приходится пре­образовывать. Данная модель была разработана для согласования цветных фото­химических процессов с полиграфическими. Сегодня она является принятым по умолчанию стандартом для программы Adobe Photoshop.

Цветовая модель RGB.

Цветовая модель RGB является аддитивной, то есть любой цвет представляет собой сочетание в различной пропорции трех основных цветов - красного (Red), зеле­ного (Green), синего (Blue). Она служит основой при создании и обработке компью­терной графики, предназначенной для электронного воспроизведения (на мони­торе, телевизоре). При наложении одного компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается. Совмещение трех компонентов дает ахроматический серый цвет, который при увеличении яркости приближается к белому цвету. При 256 градационных уровнях тона черному цвету соответствуют нулевые значения RGB, а белому - максимальные, с координатами (255,255,255).

Цветовая модель HSB (HSL).

Цветовая модель HSB разработана с максимальным учетом особенностей восприя­тия цвета человеком. Она построена на основе цветового круга Манселла. Цвет описывается тремя компонентами: оттенком (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brightness). Изначально вместо термина «яркость» использовался термин «светлота» - Lightness. Значение цвета выбирается как вектор, исходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому цвету, а точки по периметру окружности - чистым спектральным цветам. Направление вектора задается в гра­дусах и определяет цветовой оттенок. Длина вектора определяет насыщенность цвета. На отдельной оси, называемой ахроматической, задается яркость, при этом нулевая точка соответствует черному цвету. Цветовой охват модели HSB перекры­вает все известные значения реальных цветов.

Модель HSB принято использовать создания изображений на компьютере с имитацией приемов работы и инструментария художников. Существуют специ­альные программы, имитирующие кисти, перья, карандаши. Обеспечивается ими­тация работы с красками и различными полотнами. После создания изображения его рекомендуется преобразовать в другую цветовую модель, в зависимости от пред­полагаемого способа публикации.

Цветовая модель CMYK, цветоделение.

Цветовая модель CMYK относится к субтрактивным, и ее используют при подго­товке публикаций к печати. Цветовыми компонентами CMY служат цвета, полу­ченные вычитанием основных из белого:

голубой (cyan) = белый - красный = зеленый + синий; пурпурный (magenta) = белый - зеленый = красный + синий; желтый (yellow) = белый - синий = красный + зеленый.

Такой метод соответствует физической сущности восприятия отраженных от печат­ных оригиналов лучей. Голубой, пурпурный и желтый цвета называются дополни­тельными, потому что они дополняют основные цвета до белого. Отсюда вытекает и главная проблема цветовой модели CMY - наложение друг на друга дополни­тельных цветов на практике не дает чистого черного цвета. Поэтому в цветовую модель был включен компонент чистого черного цвета. Так появилась четвертая буква в аббревиатуре цветовой модели CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blасК).

Для печати на полиграфическом оборудовании цветное компьютерное изображение необходимо разделить на составляющие, соответствующие компонентам цветовой модели CMYK. Этот процесс называют цветоделением. В итоге получают четыре отдельных изображения, содержащих одноцветное содержимое каждого компонента в оригинале. Затем в типографии с форм, созданных на основе цветоделенных пленок, печатают многоцветное изображение, получаемое наложением цветов CMYK.

Индексированный цвет.

Индексированные цвета называются так по той причине, что в этом режиме каждому пикселю изображения присваивается индекс, указывающий на определенный цвет из специальной таблицы, называемой цветовой палитрой. Если изменить порядок расположения цветов в палитре, это самым драматическим образом скажется на внешнем виде изображения, представленного индексированными цветами. В индексированных палитрах не бывает более 256 цветов, однако может быть гораздо меньше. Чем меньше цветов в палитре, тем меньше битов требуется для представления цвета каждого пикселя и, следовательно, тем меньше размер файла изображения.

Индексированные цвета кодируются обычно четырьмя или восемью битами в виде так называемых цветовых таблиц. Глубина индексированного цвета может составлять 2-8 бит. Например, графическая среда Windows 95 поддерживает цветовую таблицу из восьми бит на пиксель, она называется системной палитрой (system palette). В этой таблице цвета уже предопределены, поэтому допускается использовать только их.

Я по образованию программист, но по работе мне пришлось столкнуться с обработкой изображений. И тут для меня открылся удивительный и неизведанный мир цветовых пространств. Не думаю, что дизайнеры и фотографы узнают для себя что-то новое, но, возможно, кому-нибудь это знание окажется, как минимум полезно, а в лучшем случае интересно.

Основная задача цветовых моделей – сделать возможным задание цветов унифицированным образом. По сути цветовые модели задают определённые системы координат, которые позволяют однозначно определить цвет.

Наиболее популярными на сегодняшний день являются следующие цветовые модели: RGB (используется в основном в мониторах и камерах), CMY(K) (используется в полиграфии), HSI (широко используется в машинном зрении и дизайне). Существует множество других моделей. Например, CIE XYZ (стандартные модели), YCbCr и др. Далее дан краткий обзор этих цветовых моделей.

Цветовой куб RGB

Из закона Грассмана возникает идея аддитивной (т.е. основанной на смешении цветов от непосредственно излучающих объектов) модели цветовоспроизведения. Впервые подобная модель была предложена Джеймсом Максвеллом в 1861 году, но наибольшее распространение она получила значительно позже.

В модели RGB (от англ. red – красный, green – зелёный, blue – голубой) все цвета получаются путём смешения трёх базовых (красного, зелёного и синего) цветов в различных пропорциях. Доля каждого базового цвета в итоговом может восприниматься, как координата в соответствующем трёхмерном пространстве, поэтому данную модель часто называют цветовым кубом. На Рис. 1 представлена модель цветового куба.

Чаще всего модель строится так, чтобы куб был единичным. Точки, соответствующие базовым цветам, расположены в вершинах куба, лежащих на осях: красный – (1;0;0), зелёный – (0;1;0), синий – (0;0;1). При этом вторичные цвета (полученные смешением двух базовых) расположены в других вершинах куба: голубой - (0;1;1), пурпурный - (1;0;1) и жёлтый – (1;1;0). Чёрный и белые цвета расположены в начале координат (0;0;0) и наиболее удалённой от начала координат точке (1;1;1). Рис. показывает только вершины куба.

Цветные изображения в модели RGB строятся из трёх отдельных изображений-каналов. В Табл. показано разложение исходного изображения на цветовые каналы.

В модели RGB для каждой составляющей цвета отводится определённое количество бит, например, если для кодирования каждой составляющей отводить 1 байт, то с помощью этой модели можно закодировать 2^(3*8)≈16 млн. цветов. На практике такое кодирование избыточно, т.к. большинство людей не способно различить такое количество цветов. Часто ограничиваются т.н. режимом «High Color» в котором на кодирование каждой компоненты отводится 5 бит. В некоторых приложениях используют 16-битный режим в котором на кодирование R и B составляющих отводится по 5 бит, а на кодирование G составляющей 6 бит. Этот режим, во-первых, учитывает более высокую чувствительность человека к зелёному цвету, а во-вторых, позволяет более эффективно использовать особенности архитектуры ЭВМ. Количество бит, отводимых на кодирование одного пиксела называется глубиной цвета. В Табл. приведены примеры кодирования одного и того же изображения с разной глубиной цвета.

Субтрактивные модели CMY и CMYK

Субтрактивная модель CMY (от англ. cyan - голубой, magenta - пурпурный, yellow - жёлтый) используется для получения твёрдых копий (печати) изображений, и в некотором роде является антиподом цветового RGB-куба. Если в RGB модели базовые цвета – это цвета источников света, то модель CMY – это модель поглощения цветов.

Например, бумага, покрытая жёлтым красителем не отражает синий свет, т.е. можно сказать, что жёлтый краситель вычитает из отражённого белого света синий. Аналогично голубой краситель вычитает из отражённого света красный, а пурпурный краситель вычитает зелёный. Именно поэтому данную модель принято называть субтрактивной. Алгоритм перевода из модели RGB в модель CMY очень прост:

При этом предполагается, что цвета RGB находятся в интервале . Легко заметить, что для получения чёрного цвета в модели CMY необходимо смешать голубой, пурпурный и жёлтый в равных пропорциях. Этот метод имеет два серьёзных недостатка: во-первых, полученный в результате смешения чёрный цвет будет выглядеть светлее «настоящего» чёрного, во-вторых, это приводит к существенным затратам красителя. Поэтому на практике модель СMY расширяют до модели CMYK, добавляя к трём цветам чёрный (англ. black).

Цветовое пространство тон, насыщенность, интенсивность (HSI)

Рассмотренные ранее цветовые модели RGB и CMY(K) весьма просты в плане аппаратной реализации, но у них есть один существенный недостаток. Человеку очень тяжело оперировать цветами, заданными в этих моделях, т.к. человек, описывая цвета, пользуется не содержанием в описываемом цвете базовых составляющих, а несколько иными категориями.

Чаще всего люди оперируют следующими понятиями: цветовой тон, насыщенность и светлота. При этом, говоря о цветовом тоне, обычно имеют в виду именно цвет. Насыщенность показывает насколько описываемый цвет разбавлен белым (розовый, например, это смесь красного и белого). Понятие светлоты наиболее сложно для описания, и с некоторыми допущениями под светлотой можно понимать интенсивность света.

Если рассмотреть проекцию RGB-куба в направлении диагонали белый-чёрный, то получится шестиугольник:

Все серые цвета (лежащие на диагонали куба) при этом проецируются в центральную точку. Чтобы с помощью этой модели можно было закодировать все цвета, доступные в RGB-модели, необходимо добавить вертикальную ось светлоты (или интенсивности) (I). В итоге получается шестигранный конус:

При этом тон (H) задаётся углом относительно оси красного цвета, насыщенность (S) характеризует чистоту цвета (1 означает совершенно чистый цвет, а 0 соответствует оттенку серого). Важно понимать, что тон и насыщенность не определены при нулевой интенсивности.

Алгоритм перевода из RGB в HSI можно выполнить, воспользовавшись следующими формулами:

Цветовая модель HSI очень популярна среди дизайнеров и художников, т.к. в этой системе обеспечивается непосредственный контроль тона, насыщенности и яркости. Эти же свойства делают эту модель очень популярной в системах машинного зрения. В Табл. показано изменение изображения при увеличении и уменьшении интенсивности, тона (выполняется поворот на ±50°) и насыщенности.

Модель CIE XYZ

С целью унификации была разработана международная стандартная цветовая модель. В результате серии экспериментов международная комиссия по освещению (CIE) определила кривые сложения основных (красного, зелёного и синего) цветов. В этой системе каждому видимому цвету соответствует определённое соотношение основных цветов. При этом, для того, чтобы разработанная модель могла отражать все видимые человеком цвета пришлось ввести отрицательное количество базовых цветов. Чтобы уйти от отрицательных значений CIE, ввела т.н. нереальные или мнимые основные цвета: X (мнимый красный), Y (мнимый зелёный), Z (мнимый синий).

При описании цвета значения X,Y,Z называют стандартными основными возбуждениями, а полученные на их основе координаты – стандартными цветовыми координатами. Стандартные кривые сложения X(λ),Y(λ),Z(λ) (см. Рис.) описывают чувствительность среднестатистического наблюдателя к стандартным возбуждениям:

Помимо стандартных цветовых координат часто используют понятие относительных цветовых координат, которые можно вычислить по следующим формулам:

Легко заметить, что x+y+z=1, а это значит, что для однозначного задания относительных координат достаточно любой пары значений, а соответствующее цветовое пространство может быть представлено в виде двумерного графика:

Множество цветов, задаваемое таким способом, называют треугольником CIE.
Легко заметить, что треугольник CIE описывает только цветовой тон, но никак не описывает яркость. Для описания яркости вводят дополнительную ось, проходящую через точку с координатами (1/3;1/3) (т.н. точку белого). В результате получают цветовое тело CIE (см. Рис.):

Это тело содержит все цвета, видимые среднестатистическим наблюдателем. Основным недостатком этой системы является то, что используя её, мы можем констатировать только совпадение или различие двух цветов, но расстояние между двумя точками этого цветового пространства не соответствует зрительному восприятию различия цветов.

Модель CIELAB

Основной целью при разработке CIELAB было устранение нелинейности системы CIE XYZ с точки зрения человеческого восприятия. Под аббревиатурой LAB обычно понимается цветовое пространство CIE L*a*b*, которое на данный момент является международным стандартом.

В системе CIE L*a*b координата L означает светлоту (в диапазоне от 0 до 100), а координаты a,b – означают позицию между зелёным-пурпурным, и синим-жёлтым цветами. Формулы для перевода координат из CIE XYZ в CIE L*a*b* приведены ниже:

где (Xn,Yn,Zn) – координаты точки белого в пространстве CIE XYZ, а

На Рис. представлены срезы цветового тела CIE L*a*b* для двух значений светлоты:

По сравнению с системой CIE XYZ Евклидово расстояние (√((L1-L2)^2+(a1^*-a2^*)^2+(b1^*-b2^*)^2)) в системе CIE L*a*b* значительно лучше соответствует цветовому различию, воспринимаемому человеком, тем не менее, стандартной формулой цветового различия является чрезвычайно сложная CIEDE2000.

Телевизионные цветоразностные цветовые системы

В цветовых системах YIQ и YUV информация о цвете представляется в виде сигнала яркости (Y) и двух цветоразностных сигналов (IQ и UV соответственно).

Популярность этих цветовых систем обусловлена в первую очередь появлением цветного телевидения. Т.к. компонента Y по сути содержит исходное изображение в градациях серого, сигнал в системе YIQ мог быть принят и корректно отображён как на старых чёрно-белых телевизорах, так и на новых цветных.

Вторым, возможно более важным плюсом, этих пространств является разделение информации о цвете и яркости изображения. Дело в том, что человеческий глаз весьма чувствителен к изменению яркости, и значительно менее чувствителен к изменению цветности. Это позволяет передавать и хранить информацию о цветности с пониженной глубиной. Именно на этой особенности человеческого глаза построены самые популярные на сегодняшний день алгоритмы сжатия изображений (в т.ч. jpeg). Для перевода из пространства RGB в YIQ можно воспользоваться следующими формулами:

Во всех графических программах в форме выбора цветов есть переключатели цветовых моделей. Обычно это выпадающий список с вариантами CMYK, RGB, LAB, HSB, HLS и Grayscale. Вроде бы одни и те же цвета, только в разных системах измерения. Зачем вообще предлагать их на выбор?

Если вы задавались таким вопросом, то эта статья будет вам полезна.

Что такое цветовая модель?

Цветовая модель - математическая модель описания цветов в виде набора чисел, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Все возможные значения цветов, задаваемые моделью, определяют цветовое пространство.

Зачем нужно знать о цветовых моделях?

Цвет, который вы видите на мониторе при разработке макета и тот цвет, что получается при печати на бумаге генерируются абсолютно разными способами. Каждый из этих способов воспроизведения цвета использует свою цветовую модель, а у каждой модели свой цветовой охват.

Если вы создали в графической программе цвет в модели RGB, то вполне вероятно, что он не может быть напечатан на бумаге. Возможно цветовой охват печати (модель CMYK) просто не содержит такого цвета и в напечатанном изделии вы получите совсем не то, что задавали в макете.

Сегодня мы рассмотрим 3 основные модели цветоделения: RGB, CMYK и Lab.

RGB - это аббревиатура из первых букв названий основных цветов, из которых складываются оттенки в этой модели: red (красный), green (зеленый) и blue (голубой).

Цвет создается совмещением этих трёх основных цветов и наблюдать весь спектр оттенков этой модели можно только при излучаемом свете (то есть на экране телевизора, компьютера или телефона). Каждый пиксель экрана горит своим цветом за счёт сложения этих основных цветов в определённых пропорциях.

Cyan (голубой), magenta (пурпурный), yellow (желтый) и black(черный. В аббревиатуре обозначается буквой K, что означает Key color — ключевой цвет).

Если rgb описывает цвета, которые излучаются, то cmyk описывает отражаемые цвета. Когда свет падает на печатный оттиск и вы видите цвет - это cmyk. Весь спектр, который можно получить цветами cmyk значительно меньше rgb и поэтому при создании макета для печати настоятельно рекомендуется использовать в графических программах именно эту модель.

При офсетной печати эти четыре краски закладываются в отдельные секции печатной машины. В каждой секции стоит своя печатная форма, которая отвечает за нанесение на лист бумаги соответствующей краски так, где это нужно.

Когда белый лист заходит в печатную машину, он пролетает через все четыре секции, в каждой из которых на листе отпечатывается один из основных цветов, и вылетает из машины уже оттиск с полноцветным изображением.

В отличие от первых двух моделей, тут буквы не обозначают основные цвета. L - это lightness (светлота), a и b - абстрактные координаты.

У LAB нет ограничений в цветовом охвате. Она описывает даже такие цвета, которые не воспроизводит ни печатная машина, ни принтер, ни монитор.