Основы цветоделения
Человеческий разум на протяжении многих столетий придумывал различные цветовые модели. Уже более трехсот лет назад английский физик Исаак Ньютон открыл, что свет, кажущийся бесцветным, можно с помощью куска стекла (призмы) разложить на множество лучей различного цвета. На этом феномене природы и основываются все цветовые модели, использующие разные составляющие цвета.
Количество цветов, вообще говоря, бесконечно. Существует, к примеру, стереотип: семь цветов радуги; однако в радуге содержатся ВСЕ цвета: она начинается из инфракрасного диапазона с одного края, и уходит в ультрафиолетовый на другом, содержа все возможные градации в промежутке (правда, нужно учесть, что каждый оттенок цвета может вдобавок иметь ещё и разную яркость).
Цвета переходят друг в друга, смешиваются и порождают новые. Белый цвет является смешением всех цветов – на них-то белый свет солнца и разлагается в радуге. Существуют так называемые дополнительные цвета – именно их мы видим на цветной негативной плёнке вместо настоящих; если направить на одно и то же место два луча дополнительных цветов, мы получим нейтральный белый – они дополнят друг друга до белого. То же самое произойдёт, если направить в одно место синий, зелёный и красный лучи; собственно, именно это и происходит сейчас: вы читаете это с монитора, на котором цвет каждого пикселя определяется этими тремя составляющими в разных пропорциях.
Способности различных устройств, мониторов ли, принтеров ли, воспроизводить цвет ограничены их техническим устройством. К примеру, принтер печатает на бумаге, и самый яркий цвет, который он может выдать, это сам цвет бумаги, а любая краска, наносимая на неё, будет темнее. У мониторов проблемы состоят в физических свойствах электронно-лучевых трубок либо матриц; у последних, плюс ко всему, до сих пор существует проблема изменения яркости и цвета изображения в зависимости от угла зрения. Есть некоторые цвета, которые можно напечатать, но трудно воспроизвести на мониторе, к примеру напечатанный качественной краской чистый жёлтый, однако чаще всего происходит наоборот – цвет можно показать на мониторе, но нельзя точно напечатать, к примеру очень многие оттенки голубого и синего. Мониторы сами по себе воспроизводят разные диапазоны цветов. Ну и, конечно, сам человеческий глаз некоторые цвета воспринимает лучше других. Чтобы учесть все нюансы, придумали различные цветовые модели. При отображении изображения на мониторах используется цветовая модель RGB, в полиграфии чаще всего применяют модель CMYK.
Модель RGB
Эта модель описывает излучаемые цвета. Она основана на трех основных (базовых) цветах с длинами волн: 700,0 нм — красный (Red), 546,1 нм -зеленый (Green) и 435,8 нм — синий (Blue). Модель RGB образована от английских и немецких слов: red, rot -красный, green, gran — зеленый, blue, blau — синий, голубой. Остальные цвета получаются сочетанием базовых. Цвета такого смешанного типа называются аддитивными.
Система RGB адекватна цветовому восприятию человеческого глаза, рецепторы которого тоже настроены на красный, зеленый и синий цвета. Остальные цвета воспринимаются как смешение трех основных цветов в различных пропорциях.
Сочетание зеленого и красного дает желтый цвет, сочетание зеленого и синего — голубой, а сочетание всех трех цветов — белый. В компьютерных технологиях канал изображения кодируется одним байтом. В модели RGB -три канала: красный, синий и зеленый, т. е. RGB — трехканальная цветовая модель. Каждый канал может принимать значения от 0 до 255. Это объясняется тем, что байт состоит из восьми битов, а бит может принимать 2 значения, итого 28 = 256. В RGB, например, у красного цвета может быть 256 градаций: от чисто красного до черного. Таким образом, можно подсчитать, что в модели RGB содержится всего 2563 или 16 777 216 цветов.
Итак, в соответствии с формулой RGB каждый цвет представлен смешением красного, зелёного и синего с разной яркостью и в разных пропорциях. 256 градаций яркости каждого из них в сумме дают почти 17 миллионов вариантов цветов, покрывая практически весь спектр, который может различить человеческий глаз, и куда более широкий, чем спектр цветов, которые может показать монитор компьютера или напечатать печатающее устройство.
Файл может содержать избыточную информацию, потенциально храня более 65000 градаций каждого из цветов. Больше красок вы от этого не увидите, но расчёты при преобразовании цветов друг в друга в этом случае будут производиться намного точнее, что теоретически благоприятно сказывается на качестве финальной картинки.
Обратите внимание на галерею фотографа начала ХХ века Прокудина-Горского. Он цветные, хотя цветных фотопластинок тогда не было, не говоря уже о плёнке. Каждый снимок делался на чёрно-белые пластинки три раза, через красный, синий и зелёный фильтры, а потом через эти же фильтры снимки проецировались на экран, создавая полноцветное изображение. Когда мы загружаем RGB изображение в Photoshop, мы можем видеть три цветовых канала – три разных по тональности чёрно-белых изображения, которые создают одно цветное практически так же, как эти чёрно-белые фотопластинки, отснятые через разные фильтры.
Модель CMYK
Рассмотренная в предыдущем разделе модель RGB хорошо описывает цвета, получаемые в результате смешения лучей света различной окраски. Таким образом, она годится для предсказания цветов, видимых на мониторе, а также получающихся при сканировании изображений, но не подходит для печатающих устройств. На бумаге краски смешиваются по-иному: смешение всех цветов даст не белый, а чёрный.
Цветовая модель CMYK является одной из самых популярных моделей, базирующихся на четырех основных цветах принтера. Она является естественным развитием цветовой модели CMY, к которой добавлен черный компонент цвета для получения при печати действительно черного цвета. В этом случае воспроизведение цветов достигается путем смешивания четырех составляющих: Cyan (Голубая), Magenta (Пурпурная), Yellow (Желтая), blасК (Черная). Интенсивность каждого компонента цвета может изменяться от 0 до 100%. В аббревиатуре этой модели используется буква К для того, чтобы избежать путаницы, поскольку в английском языке с буквы В начинается не только слово Black (Черный), но и слово Blue (Синий).
Есть мнение, что на самом деле CMYK расшифровывается как cyan, magenta, yellow, key color. Причем key color (ключевой цвет) может быть любым: черным, а при желании, к примеру, серебряным.
Таким образом, модель CMYK является четырехканальной. В этом заключается еще одно ее отличие от RGB. Печатающее устройство наносит на бумагу мельчайшие частицы краски, чаще всего одного из четырёх цветов CMYK, и в зависимости от размера и плотности капель каждого цвета мы видим разные цвета и их оттенки.
Цветовая модель CMYK описывает поглощаемые цвета. Цвета, которые используют белый свет, вычитая из него определенные участки спектра, называются субтрактивными (вычитаемыми). Именно такие цвета и применяются в модели CMYK. Они получаются путем вычитания из белого аддитивных цветов модели RGB. Голубой цвет получается путем вычитания из белого красного цвета, пурпурный — зеленого, желтый — синего. Если страница, напечатанная в цвете, освещается белым светом, часть света отражается, а часть поглощается красящими пигментами (типографскими красками), при этом глаз воспринимает сочетание основных цветов, которые отражены, а не поглощены. Не весь цвет отражается, часть его все же поглощается пигментом, поэтому отпечатанное на принтере изображение получается менее ярким, чем отображаемое монитором.
На рисунке показана комбинация базовых цветов CMYK
Система CMYK создана и используется для печати. Все файлы, предназначенные для вывода в типографии, должны быть конвертированы в CMYK. Этот процесс называется цветоделением.
Взаимосвязь основных цветов RGB и СМУК
Каждый из трех базовых цветов модели CMYK получается в результате вычитания из белого цвета одного из базовых цветов модели RGB. Так, например, голубой (cyan) получается вычитанием красного из белого, а желтый (yellow) — вычитанием синего. Напомним, что в модели RGB белый цвет представляется как смесь красного, зеленого и синего максимальной яркости. Тогда базовые цвета модели CMYK можно представить с помощью формул вычитания базовых цветов модели RGB следующим образом:
Cyan = RGB — R = GB = (0,255,255)
Yellow = RGB — В = RG = (255,255,0)
Magenta = RGB — G = RB = (255,0,255)
Заметим, что:
RGB = (0,0,0) — черный цвет
RGB = (255,255,255) — белый цвет
Обратите внимание, что сложение базовых цветов CMYK дает в результате черный: Cyan + Yellow + Magenta = RGB-R-B-G = (0,0,0)
Вычитание из белого всех базовых цветов CMYK дает белый
Вычитание цвета соответствует поглощению его краской. Например, голубая (cyan) краска поглощает из падающего на нее белого света красную составляющую, а все остальное отражает. Этот отраженный свет наш глаз и воспринимает как голубой. Белый лист бумаги потому кажется нам белым, что он отражает практически весь падающий на него белый свет. С другой стороны, черные предметы почти ничего не отражают, а почти весь свет поглощают. Основные цвета рассмотренных выше моделей RGB и CMYK находятся в зависимости, которую можно представить графически с помощью следующего рисунка:
Каждый цвет расположен напротив дополняющего его и между цветами, с помощью которых он получен. Чтобы усилить какой-либо цвет, необходимо ослабить дополняющий цвет, расположенный на противоположной стороне круга. Например, чтобы усилить желтый (Yellow), надо ослабить синий (Blue). На круге цветов желтый расположен между зеленым (Green) и красным (Red). Сложение этих цветов цветов дает желтый (Yellow).
Следует отметить, что не все цвета модели CMYK могут быть представлены в модели RGB и наоборот. В количественном отношении цветовой диапазон CMYK меньше цветового диапазона RGB. Это обстоятельство имеет принципиальное значение, а не обусловлено только физическими особенностями монитора, печатающего устройства или красок и холста.
Посмотреть и, если надо, поменять цветовые параметры изображения вы всегда сможете, зайдя в подменю Image Mode (Изображение Режим). Щелкаете по строке нужной вам цветовой модели, и Photoshop преобразует файл. При переводе многослойного файла Photoshop считает своим долгом спросить вас: а не лучше ли будет сначала слить все слои в один, а потом уже переводить? Варианты ответов: Flatten («сплющить», соединить слои), Don’t Flatten (оставить как есть) и, естественно, Cancel, чтобы отменить перевод. Все операции, какие умеет делать Photoshop, он выполняет для изображений в модели RGB. Файлы, ориентированные непосредственно на полиграфию, нужно перевести в модель CMYK. Естественно, оттенки, выходящие за рамки цветового диапазона CMYK, при таком переводе пропадут, восстановить их уже не удастся. Кроме того, при переводе файла в формат CMYK мы получим файл на треть большего размера, чем он был в RGB: ведь добавляется еще один канал цветовой информации.
К тому же Photoshop всегда позволит вам разобраться с несоответствием цветовых моделей. Например, работая с рисунком в модели RGB, вы всегда сможете посмотреть, каким он станет в CMYK. Это позволяет сделать команда View Proof Colors (Просмотр Цветопроба или Ctrl-Y). Рисунок не переводится в CMYK, а просто показывается так, будто переведен. А в заголовке рисунка появится надпись RGB/CMYK, чтобы мы не забыли, в каком необычном режиме работаем. Есть и другой способ проверки — команда Gamut Warning (Просмотр Показать цвета вне CMYK, или Ctrl Shift Y). По ней Photoshop покажет на рисунке ровным серым фоном области опасных цветов. Сможете оценить, насколько велика «площадь поражения». Так же точно стоит проверять и рисунки, которые вы хотели бы напечатать в типографии. Чтобы потом не удивляться.
Если вы решите вернуться обратно — переделать рисунок из CMYK опять в RGB, утраченные цвета на рисунок, конечно же, не вернутся. Что упало, то пропало. Только отменой команды перевода можно восстановить исходные цвета. Так что, все эксперименты — только над копиями.
Про формулу CMYK уже говорилось, что она создана под нужды полиграфии. Каждый из четырёх каналов этого пространства определяет, с какой интенсивностью будет наноситься на бумагу одна из четырёх красок; у этого пространства тоже существуют модификации, упрощающие стандартизированную цветную печать. Существуют сложные механизмы пересчёта цвета каждого пикселя из одной формулы в другую, и иногда нужно особо внимательно приглядываться и следить за тем, чтобы при таком конвертировании получить приемлемый результат. Вот как, к примеру, изменяются цвета при конверсии из RGB в CMYK:
Как видите, разница налицо, поэтому необходимо внимательно контролировать процесс конверсии, чтобы результат был максимально приближен к оригиналу.
