Модели цвета. Сравнение, область применения, отличительные

Модели цвета. Сравнение, область применения, отличительные особенности. Назовите известные вам цветовые модели. Опишите их, укажите особенности. Опишите способ передачи цветного изображения по телевидению.

4 Цветовой круг. Физическая основа.

8 Назовите причины выбора триады цветов RGB

9 Цветовой охват. Цветовая модель Lab.

Все эти вопросы очень похожие и говорить об одном и том же в 5 разных вопросах не имеет смысла, поэтому считаю целесообразным объединить их в один общий. За исключением способа передачи цветного изображения по телевидению (см раздел 3 вопрос 9)

RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, описывающая способ синтеза цвета. В российской традиции иногда обозначается как КЗС.

Выбор основных цветов обусловлен особенностями физиологии восприятия цвета сетчаткой человеческого глаза. Цветовая модель RGB нашла широкое применение в технике.

Аддитивной она называется потому, что цвета получаются путём добавления (англ. addition) к черному. Иначе говоря, если цвет экрана, освещённого цветным прожектором, обозначается в RGB как (r1, g1, b1), а цвет того же экрана, освещенного другим прожектором, — (r2, g2, b2), то при освещении двумя прожекторами цвет экрана будет обозначаться как (r1+r2, g1+g2, b1+b2).

Изображение в данной цветовой модели состоит из трёх каналов. При смешении основных цветов (основными цветами считаются красный, зелёный и синий) — например, синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M), при смешении зеленого (G) и красного (R) — жёлтый (Y), при смешении зеленого (G) и синего (B) — циановый (С). При смешении всех трёх цветовых компонентов мы получаем белый цвет (W).

В телевизорах и мониторах применяются три электронные пушки (светодиода, светофильтра) для красного, зеленого и синего каналов.

Цветовая модель RGB имеет по многим тонам цвета более широкий цветовой охват (может представить более насыщенные цвета), чем типичный охват цветов CMYK, поэтому иногда изображения, замечательно выглядящие в RGB, значительно тускнеют и гаснут в CMYK.

CMYK

Четырёхцветная автотипия (CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, Key colour) — субтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадной печати. Схема CMYK, как правило, обладает сравнительно небольшим цветовым охватом.

По-русски эти цвета часто называют так: голубой, пурпурный, жёлтый; но профессионалы подразумевают циан, маджента и жёлтый (о значении K см. далее). Печать четырьмя красками, соответствующим CMYK также называют печатью триадными красками.

Ясно, что цвет в CMYK зависит не только от спектральных характеристик красителей и от способа их нанесения, но и их количества, характеристик бумаги и других факторов. Фактически, цифры CMYK являются лишь набором аппаратных данных для фотонаборного автомата или CTP и не определяют цвет однозначно.

Так, исторически в разных странах сложилось несколько стандартизованных процессов офсетной печати. Сегодня это американский, европейский и японский стандарты для мелованной и немелованной бумаг. Именно для этих процессов разработаны стандартизованные бумаги и краски. Для них же созданы соответствующие цветовые модели CMYK, которые используются в процессах цветоделения. Однако, многие типографии, в которых работают специалисты с достаточной квалификацией (или способные на время пригласить такого специалиста) нередко создают профиль описывающий печатный процесс конкретной печатной машины с конкретной бумагой. Этот профиль они предоставляют своим заказчикам.

Модели RGB и CMY

HSL, HLS или HSI (от англ. Hue, Saturation, Lightness (Intensity)) — цветовая модель, в которой цветовыми координатами являются тон, насыщенность и яркость.

HSV (англ. Hue, Saturation, Value — тон, насыщенность, значение) или HSB (англ. Hue, Saturation, Brightness — оттенок, насыщенность, яркость) — цветовая модель, в которой координатами цвета являются:

Шкала оттенков — Hue

Hue — цветовой тон, (например, красный, зелёный или сине-голубой). Варьируется в пределах 0—360°, однако иногда приводится к диапазону 0—100 или 0—1. Saturation — насыщенность. Варьируется в пределах 0—100 или 0—1. Чем больше этот параметр, тем «чище» цвет, поэтому этот параметр иногда называют чистотой цвета. А чем ближе этот параметр к нулю, тем ближе цвет к нейтральному серому. Value (значение цвета) или Brightness — яркость. Также задаётся в пределах 0—100 и 0—1.

Модель была создана Элви Реем Смитом, одним из основателей Pixar, в 1978 году. Она является нелинейным преобразованием модели RGB.

Цвет, представленный в HSV, зависит от устройства, на которое он будет выведен, так как HSV — преобразование модели RGB, которая тоже зависит от устройства. Для получения кода цвета, не зависящего от устройства, используется модель Lab.

Следует отметить, что HSV (HSB) и HSL — две разные цветовые модели.

способ визуализации цветового пространства — конус. оттенок изменяется по окружности конуса. Насыщенность цвета возрастает с отдалением от оси конуса, а яркость — с приближением к его основанию. Иногда вместо конуса используется шестиугольная правильная пирамида.

Визуализация HSV в прикладном ПО

Модель HSV часто используется в программах компьютерной графики, так как удобна для человека. Ниже указаны способы «разворачивания» трёхмерного пространства HSV на двухмерный экран компьютера.

HSV и восприятие цвета

Изображение и его отдельные компоненты — H, S, V. На разных участках изображения можно проследить изменения компонент

Часто художники предпочитают использовать HSV вместо других моделей, таких как RGB и CMYK, потому что они считают, что устройство HSV ближе к человеческому восприятию цветов. RGB и CMYK определяют цвет как комбинацию основных цветов (красного, зелёного и синего или жёлтого, розового, голубого и чёрного соответственно), в то время как компоненты цвета в HSV отображают информацию о цвете в более привычной человеку форме: Что это за цвет? Насколько он насыщенный? Насколько он светлый или тёмный? Цветовое пространство HSL представляет цвет похожим и даже, возможно, более интуитивно понятным образом, чем HSV.

LAB

Lab — аббревиатура названия двух разных (хотя и похожих) цветовых пространств. Более известным и распространенным является CIELAB (точнее, CIE 1976 L*a*b), другим — Hunter Lab (точнее, Hunter L, a, b). Таким образом, Lab — это неформальная аббревиатура, не определяющая цветовое пространство однозначно. Чаще всего, говоря о пространстве Lab, подразумевают CIELAB.

При разработке Lab преследовалась цель создания цветового пространства, изменения цвета в котором будет более линейным (по сравнению с XYZ), то есть с тем, чтобы одинаковое изменение значений координат цвета в разных областях цветового пространства производило одинаковое ощущение изменения цвета. Таким образом математически корректируется нелинейность восприятия цвета человеком. Оба цветовых пространства рассчитываются относительно определенного значения точки белого. Если значение точки белого дополнительно не указывается, подразумевается, что значения Lab рассчитаны для стандартного осветителя D50.

Физический смысл значений Lab

Светлота 25 %

Светлота 75 %

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 полярными координатами a и b. Первая обозначает положение цвета в диапазоне от зеленого до пурпурного, вторая — от синего до желтого.

Использование Lab

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 в цеху 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 воздествия на отдельные цвета в изображении, усилиения цветового контраста, незаменимой является и возможности, которые это цветовое пространство предоставляет для борьбы с шумом на цифровых фотографиях [3] [4].

Цветовой круг — способ представления непрерывности цветовых переходов, а также модели HSB. Сектора круга окрашены в различные цветовые тона, размещенные в порядке расположения спектральных цветов, причем пурпурный цвет связывает крайние (красный и фиолетовый) цвета (см. рисунок внизу страницы).

Continue kleurencirkel in de beeldschermtechniek (rood-blauw-groen)

Это своеобразное мнемоническое правило, которое помогает ориентироваться в пространстве цветов, создавать нужный оттенок в любой цветовой модели.

// Виды цветовых кругов

Наиболее распространён восьмисекторный цветовой круг. Он включает 7 цветов радуги и пурпурный. Основными цветами в этом круге считают к, ж, з, с, и добавляют к ним четыре «промежуточных» цвета (оранжевый, голубой, фиолетовый и пурпурный). В цветовом круге на равном расстоянии друг от друга расположены чередующиеся первичные и вторичные цвета. Сложение двух основных цветов дает дополнительный цвет, расположенный между ними.

При смешении двух дополнительных цветов получается основной цвет, лежащий между ними.

Цветовой круг обычно делят на теплую и холодную половину.

Теплые цвета: красный, оранжевый, желтый и промежуточные оттенки.

Холодные цвета: синий, голубой, зеленый, и переходные — сине-фиолетовый, сине-зеленый

5  Восприятие цвета: температура цвета.

Цветова́я температу́ра (Тс) — характеристика хода интенсивности излучения источника света как функция длины волны в оптическом диапазоне. Температура абсолютно чёрного тела, при которой оно испускает излучение с той же хроматичностью (с той же цветностью), что и рассматриваемое излучение (см. закон Планка). Характеризует относительный вклад излучения данного цвета в излучение источника, видимый цвет источника. Применяется в колориметрии, астрофизике (при изучении распределения энергии в спектрах звёзд).

Синонимы — спектрофотометрическая или колориметрическая температура,

Применение

Цветовая температура источника света:

характеризует спектральный состав излучения источника света; является основой объективности впечатления от цвета отражающих объектов и источников света,

и потому определяет ощущаемый глазом цвет предметов при наблюдении в данном свете (см. психология восприятия цвета).

В связи с тем, что цвет объекта зависит и от его собственных спектральных свойств, и от характера освещения, в технике стандартизуют наиболее распространённые источники света прежде всего по цветовой температуре.

Стандартные источники

Так, источник Д65 с цветовой температурой 6500 К имеет в своём спектре существенную ультрафиолетовую составляющую. Хотя человеческий глаз не воспринимает ультрафиолетовых лучей, многие объекты (в т. ч. красители) способны светиться под их действием.

Вот почему возникла необходимость в стандартизации УФ — составляющей для источников, имитирующих дневной свет (Д65) — ведь, например, без УФ-компоненты бумага будет не такой белой (в неё вводят белофоры), а реклама — не такой яркой (в ней часто используют люминесцирующие красители). Благодаря белофорам «белизна» современной бумаги может превышать 100 %.

Цветовая температура и фотография

Цветная фотоплёнка выпускается для определённых фиксированных цветовых температур источника света. Слайдовая пленка может выпускаться сбалансированной для просмотра на проекторе с определенной цветовой температурой. Например, слайдовая пленка для съемки при дневном свете, но для просмотра при свете лампы накаливания. На цифровых фотоаппаратах нередко предустанавливается желаемая цветовая температура сюжета съёмки. В некоторых случаях цветовую температуру можно переопределить при дальнейшей обработке цифрового снимка.

800 К — начало видимого темно-красного свечения раскалённых К — свет пламени свечи, 2360 К — лампа накаливания, вакуумная, 2800—2854 К — газонаполненные (газополные) лампы накаливания с вольфрамовой спиралью, 3200—3250 К — типичные киносъёмочные лампы, 5500 К — дневной свет, прямой солнечный, 6500 К — стандартный источник дневного белого света, он близок к среднедневному солнечному свету, 7500 К — дневной свет, с большой долей рассеянного от чистого голубого неба, 100000 К — цвет источника с «бесконечной температурой»

Люминесцентные лампы

Типовые диапазоны максимальной светоотдачи современных «энергосберегающих» люминесцентных ламп с многослойным люминофором приведены ниже:

00

источники света в полиграфии

Для получения максимально правильного цветного изображения на всех стадиях производства часто рекомендуется поддерживать стандартную цветовую температуру освещения 5000 К (источник D50): от приемки заказа — через оценку оригиналов — сканирование — ретушь — экранную цветопробу — цифровую цветопробу — цветоделение — аналоговую цветопробу — печать пробных оттисков — к печати тиража и окончательной сдаче полиграфической продукции.

7  Что такое разрешение изображения? Что такое растр?

Разреше́ние изображения описывает, насколько детальным является данное изображение. Термин обычно применяется к изображениям в цифровой форме, хотя его можно применить, например, для описания уровня грануляции фотопленки, фотобумаги или иного физического носителя. Более высокое разрешение означает более высокий уровень детализации.

Разрешение может выражаться в виде двух целых чисел, например: 1600 × 1200 — в этом случае эти числа означают размеры изображения в пикселях по горизонтали и вертикали.

В других случаях используется единица DPI (англ. dots per inch) — количество пикселей на дюйм. Указание DPI позволяет «привязать» изображение, размеры которого задаются в относительных единицах (пикселях) к физическим — дюймам.

Разреше́ние устройства описывает разрешение изображения, получаемого с помощью устройства вывода или устройства ввода. Например, под разрешением экрана монитора обычно понимают размеры изображения в пикселах: 800 × 600, 1024 × 768, 1280 × 1024. Разрешение принтера, сканера обычно указывают в DPI: 300 DPI, 600 DPI, 1200 DPI.

Разрешение монитора

Для типичных разрешений мониторов существуют устоявшиеся буквенные обозначения:

QVGA — 320x240 VGA — 640x480 SVGA — 800x600 XGA — 1024x768 XGA+ — 1152x864 WXGA — 1280x768 SXGA — 1280x1024 WXGA+ — 1440x900 QSXGA — 2560x2048 SXGA+ — 1400x1050 — 1.5 МПикс. WSXGA — 1600x1024 — 1.6 МПикс. WSXGA+ — 1680x1050 — 1.8 МПикс. UXGA — 1600x1200 — 1.9 МПикс. WUXGA — 1920x1200 — 2.3 МПикс. QXGA — 2048x1536 — 3.1 МПикс. WQXGA — 2560x1600 — 4.1 МПикс. QSXGA — 2560x2048 — 5.2 МПикс. WQSXGA — 3200x2048 — 6.6 МПикс. QUXGA — 3200x2400 — 7.7 МПикс. WQUXGA — 3840x2400 — 9.2 МПикс. HSXGA — 5120x4096 — 21 МПикс. WHSXGA — 6400x4096 — 26 МПикс. HUXGA — 6400x4800 — 31 МПикс. WHUXGA — 7680x4800 — 37 МПикс.

Пропорции изображения

Еще одним показателем разрешения является отношение ширины пиксела к его высоте (aspect ratio). Не все пикселы имеют форму квадрата.

В режимах 640x480, 800x600 и 1024x768 указанное отношение равно 1:1 (или 1) и пикселы квадратные, а в случае 320x200 оно составляет 1,21:1 (или 0,82) и пикселы вытянуты по вертикали.

В результате при переносе изображения, созданного в режиме 320x200, на экран с разрешением 640x480 оно будет выглядеть слегка сплющенным, так как пикселы станут на 20 % короче.

Растр — точечная структура графического изображения при печати.

Из за такого свойства различных методов печати, что в каждой точки листа можно нанести краску или не наносить для печати каждое графическое изображение должно быть преобразовано в совокупность точек. Эти точки, сливаясь на расстоянии, создают ощущение цветовых переходов. Различают регулярный растр и стохастический. При использовании способа глубокой печати растр выполняет иную функцию — служит опорой для ракеля, удаляющего краску с пробельных элементов.

Регулярный растр

Основной признак регулярных растров - это периодическая структура. Как правило применяются растры, точки которых находятся в узлах квадратной сетки- чем темнее изображение, тем больше размер точки.

В тёмных учасках практически весь участок становится залитым, и в центрах ячеек квадратной сетки появляются дырки. Полутона формируются изменением размеров растровой точки. Таким образом, регулярный растр можно называть амплитудно-модулированным. Три основных характеристики точек регулярного растра — угол поворота растра, форма точки и линиатура. Главным недостатком регулярных растров является возникновение муара.

Угол поворота растра — это набор углов, под которыми располагаются друг к другу линии из точек растра.

Для получения многокрасочных иллюстраций оригинал сначала разлагают на цветоделенные изображения для четырех основных красок (CMYK) печатного синтеза: голубой, пурпурной, желтой и черной, а затем на отдельные печатающие элементы. Каждое цветоделенное изображение растрируют со своим углом поворота.

Муар

Для чёрно-белой печати как правило используется угол в 45°.

В традиционной технологии репродуцирования цветоделенные изображения для трех хроматических (RGB) красок развернуты друг к другу на 30 градусов. Для цветной печати в системе CMYK характерны следующие углы поворота растра: для краски cyan используется поворот в 15° или 105°, для краски magenta — 75° или 15°, для краски yellow — 0° или 90°, для краски black — 45° или 135°.

Оптимальные углы наклона

Такие углы выбраны не случайно. При ненадлежащей ориентации растровых структур при печати почти гарантированно возникнет искажение — муар. Причиной возникновение видимой муаровой сетки, является периодическая структура цветоделенных изображений. Однако муар, возникающий из-за взаимодействия растровой структуры с периодической структурой самого изображения, невозможно полностью исключить как помеху для зрительного восприятия репродукции.

Несмотря на оптимальные углы поворота, уменьшающие муар, на цветных участках равномерного тона все же возникают розетки. Образование розеточной структуры зависит также и от позиционирования цветоделенных изображений относительно друг друга. Колебания приводки краски в печатном процессе могут приводить к изменению формы розеток.

Изображение:Bitmap deformation. PNG

Изменение формы розеток

Также верно и то, что чем выше линиатура растра, тем структура муара становится менее заметной (например, линиатура 60лин/см).

Для оригиналов с четко выраженной собственной структурой (ткань, узор) возможно появление объектного муар, который практически невозможно устранить. Высоколиниатурные растры (до 150 лин/см) хотя и позволяют уменьшить эффект муара, но не всегда могут его предотвратить

Форма точки

Форма точки влияет на окончательное восприятие изображения. Как правило, точки имеют круглую форму, однако используются и точки других форм, например, эллиптические, ромбовидные или даже квадратные

Линиатура растра

Линиатура растра является одной из основных характеристик печати, характеризует период сетки и обозначает количество линий растра на единицу длины изображения. Чаще всего линиатура измеряется в линиях на дюйм - lpi. Чем выше линеатура, тем более мелкие детали можно воспроизвести, однако существуют физические ограничения на линеатуру. Ограничением на возможность использования растров с высокими линеатурами является тот факт, что из за различных явлений краска способна растекаться(растискивание) и невозможность воспроизвести очень маленькую точку. Для недорогой бумаги физическое ограничение 100 лин/см., хотя на практике при печати применяются меньшие линеатуры из за того, что при использовании растров высокой линеатуры результат становится сильно чувствительным к парамерам печати.

Для газетной печати, как правило, используется линиатура в 133 lpi. Для журналов примерно 175 lpi.

Следует заметить, что слово «линиатура» — профессиональный термин полиграфистов. Именно это слово можно найти в любом справочнике по полиграфии. В соответствии с нормами русского языка, данное слово пишется «линеатура» и в таком виде встречается в обычных словарях и неспециализированных текстах.

Стохастический растр

Стохастический растр в корне отличается от описанного выше регулярного растра. Изображение формируется из хаотичным образом разбросанных точек одного размера. Растр можно называть частотно-модулированным. Стохастический растр лишён такой проблемы растрирования, как муар. Понятия «линиатура», «форма точки», «угол поворота растра» в стохастике не имеют смысла. К недостаткам стохастического растра можно отнести чуствительность процесса к качеству изготовления форм и сложность печати.