Общие понятия и виды цветовых моделей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Общие понятия и виды цветовых моделей

1. Общие понятия и виды цветовых моделей, способы описания цвета

Сбурактивные цветовые модели. CMY - модель. Различие в механизмах формирования цветов RGB - и CMYK - моделях.

Большинство графических пакетов позволяют оперировать широким

кругом цветовых моделей, часть из которых создана для специальных целей, а другая для особых типов красок. Основные используемые на практике это RGB, CMYK, CMY, Lab модели.

Цветовая модель представляет совокупность методов и средств, необходимых для представления определённых цветовых пространств. Цветовая модель состоит из цветовых координат и способа их реализации.

В зависимости от способа реализации цветовых координат и принципа действия цветовые модели условно можно разделить на:

Аддитивные, основанные на сложении цветов (RGB)

Субтрактивные, основу которых составляет операция вычитания цветов(субтрактивный синтез) CMY, CMYK,

Перцепционные, базирующиеся на восприятии

Цветовой круг и дополнительные цвета

Цветовой круг демонстрирует соотношение между тремя первичными

цветами красным, зеленым и синим и тремя первичными цветами голубым, пурпурным и желтым. Например, пурпурный можно получить из двух соседних цветов - красного и синего. Аналогично желтый при смешивании с голубым дает зеленый. Цвета, расположенные друг напротив друга, называются дополнительными цветами. Например, дополнительным цветом к зеленому является пурпурный. Если вы сделали фотографию, в которой избыток зеленого цвета, то этот эффект можно подавить, добавив соответствующий дополнительный цвет, пурпурный (смесь красного и синего согласно модели RGB). И напротив, вы можете усилить красный цвет, если уменьшите голубой (смесь зеленого и синего согласно модели RGB).

Рисунок 1 - Круг цветности. Синтез аддитивного и субтрактивного смешивания цветов.

Субтрактивных цветовые модели. СМУ- модель.

В отличие от экрана монитора, воспроизведение цветов которого основано на излучении света, печатная страница может только отражать цвет. Поэтому RGB-модель в данном случае неприемлема. Вместо нее для описания печатных цветов используется модель CMY, базирующаяся на субтрактивных цветах (рис 2).

Субтрактивные цвета в отличие от аддитивных цветов (той же RGB-

модели) получаются вычитанием вторичных цветов из общего луча света. В этой системе белый цвет появляется как результат отсутствия всех цветов, тогда как их присутствие дает черный цвет (рис 2).

Рисунок 2 - Субтрактивный синтез трех цветов

В последнее время в качестве синонима термина «субтрактивная» иногда используют термин "исключающая". Происхождение этого названия связано с явлением отражения света от покрытой красителем поверхности, а также с тем фактом, что при добавлении красителей интенсивность света уменьшается, поскольку свет поглощается тем больше, чем больше красителя нанесено на поверхность.

Нанесение на бумагу трех базовых цветов: голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) в желтого (Yellow) позволяет создать множество субтрактивныхцветов.

Физические процессы, лежащие в основе субтрактивного синтеза цвета, были рассмотрены ранее в разделе «Излученный и отраженный цвет», «Основы работы с цветом». Поэтому здесь мы коснемся только некоторых деталей, позволяющих уточнить практические нюансы использования этой модели.

CMYK-- четырехканальная цветовая модель. С -- это Cyan (голубой), М -- это Magenta (пурпурный), Y -- Yellow (желтый), а (внимание!) К-- это BlасК (черный), то есть из слова взята не первая, а последняя буква.

Соотношения, связывающие аддитивные (красный, зеленый, синий) и

субтрактивные (голубой, желтый, пурпурный) цвета:

Зеленый + Синий = Голубой_C_J_Q_S_R_N_K;

Зеленый + Красный = Желтый', Красный + Синий = Пурпурный;

Зеленый + Синий + Красный = Белый;

Голубой + Желтый + Пурпурный = Черный.

Что происходит, когда на лист бумаги с нанесенным на него красителем пропадает белый свет? Если краситель голубой (сине-зеленый), то он поглощает из спектра красный цвет и отражает голубой. Соответственно пурпурный краситель поглощает комплиментарный ему зеленый цвет, а желтый краситель -- синий цвет. Если при печати наложить друг на друга пурпурный и желтый цвета, то получится красный цвет, поскольку пурпурный краситель устранит зеленую составляющую, а желтый -- синюю составляющую падающего цвета. активных цветов результирующий цвет будет черным.

На базе выполненных рассуждений можно сформулировать правило коррекции цветового разбаланса: при цветной печати: если изображение имеет излишне синий оттенок, то следует увеличить желтую составляющую, поскольку желтый поглощает синие составляющие. Соответственно избыточность зеленого цвета можно скорректировать увеличением пурпурной составляющей, а избыточность красного цвета-- увеличением голубой составляющей.

Красящие вещества CMY и CMYK- моделей

В полиграфии красящее вещество называют печатной краской. Краска

состоит из жидкого связующего и твердых частиц пигмента. Такая краска обычно рассеивает свет и почти непрозрачна. Существуют краски, в которых вместо твердых частиц пигмента используют краситель, растворенный в связующем веществе или растворителе. Их обычно называют чернилами, особенно если растворителем является вода. Если связующим является воск, то это твердые чернила. В электрофотографии (лазерные принтеры, копиры) используют только пигменты, которые плавятся и образуют на поверхности бумаги пленку, -- тонеры. Краски, чернила, тонеры, используемые для цветовоспроизведения, делятся на:

· триадные

· смесевые

Триадные краски обычно согласованы по спектральным характеристикам

и регулируют излучение в основном в «своей» зоне спектра: желтая (Y) в синей (В), пурпурная (М) в зеленой (G), голубая (С) в красной (R).

Смесевые краски используются для получения отдельных цветов и как дополнение к краскам триадного синтеза.

Существуют две наиболее распространенные версии субтрактивной

модели: CMY и CMYK. Первая из них используется в том случае, если изображение или рисунок будут выводиться на черно-белом принтере, позволяющем заменять черный картридж на цветной (color upgrade). В ее основе лежит использование трех субтрактивных (вторичных) цветов: голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) и желтого (Yellow). Теоретически при смешивании этих цветов на белой бумаге в равной пропорции получается черный цвет.

Однако в реальном технологическом процессе получение черного цвета

путем смешивания трех основных цветов для бумаги неэффективно по трем причинам.

Невозможно произвести идеально чистые пурпурные, синие и желтые краски. Поэтому цвет получается не чисто черным, а грязно-коричневым.

· На создание черного цвета с помощью модели CMY тратится в три раза больше краски.

Любые цветные краски дороже обычных черных. В силу перечисленных факторов при печати чистого черного цвета используется добавка дополнительной черной компоненты цвета. Эта технология приводит также к улучшению качества теней и серых оттенков. Интенсивность каждой из четырех компонент цвета может изменяться в диапазоне от 0 до 100 %. В аббревиатуре модели CMYK используется буква «К» (последняя буква слова Black) для того, чтобы избежать путаницы, поскольку в английском языке с буквы «В» начинается не только слово Black (черный), но и слово Blue (синий). Встречается еще один вариант трактовки использования этой буквы как аббревиатуры термина Key color (ключевой, цвет).

Различие в механизмах формирования цветов в RGB- и CMY-моделях

Кто-то может удивиться, что с помощью всего четырех красок можно синтезировать на бумаге миллионы цветов. Другие, проведя аналогию с рассмотренным в предыдущем разделе механизмом аддитивного синтеза цветов с помощью RGB-модели, наоборот, не увидят здесь ничего необычного. Прежде чем попытаться разобраться с практической реализацией механизма субтрактивного синтеза цветов, давайте сначала познакомимся со структурой цветного отпечатка. Для этого

вооружитесь лупой и посмотрите увеличенный фрагмент напечатанного изображения (рис 3). Вы увидите, что он состоит из мельчайших прозрачных точек голубого, пурпурного, желтого и черного цветов, наложенных друг на друга. Однако в отличие от RGB-пикселов (напомним, что пиксел имеет фиксированный размер, но каждая цветовая компонента аддитивной модели может принимать до 256 цветовых градаций) точки, полученные с помощью CMYK-модели, могут быть окрашены только в один из четырех цветов (но размер отдельных точек может изменяться); Для получения светлых и темных тонов субтрактивных цветов используются соответственно точки маленьких или больших размеров воспроизведении на экране монитора с помощью RGB-модели (1) и печати на бумаге в CMYK-модели (2)

Черно-белые фотографии известны как изображения с непрерывным

тоном (continuous tone), потому что они обеспечивают плавные и непрерывные переходы оттенков серого (рис. 3. 1). В чернобелых принтерах для печати изображения можно использовать только черные и белые цвета. Поэтому здесь для воспроизводства изменяющегося диапазона тонов используется полутоновый растр, технология реализации которого состоит в варьировании размеров печатных точек (сравните рис. 3. 1 с непрерывным тоном и его имитацию на рис. 3. 2 с помощью набора точек разных размеров). Эту процедуру еще называют растрированием. Она позволяет представить диапазон градаций серого с помощью набора точек разной величины. Более темные тона задаются точками большего размера, а более светлые-- точками меньшего размера.

модель цвет диапазон графика

Рисунок 4 - Способы передачи цветовых переходов в черно-белом изображении: 1- непрерывный тон (contiuous tone) в фотографиях;

2- традиционный полутоновый растр (screened halftone), используемый в печати; 3- стохастическое растрирование (mezzotint) с использованием случайных значений размеров печатных точек.

Альтернативой традиционному растрированию является метод

стохастического растрирования (mezzotint), в основе которого лежит механизм генерации случайных наборов точек. Этот метод обеспечивает более гладкие переходы (рис. 1.23, 3), но требует для реализации более сложного алгоритма и большего времени. Для создания полноцветного изображения используются четыре отдельные печатные формы (плашки)-- по одной на каждый цвет. Цвет, воспроизводимый при печати с помощью модели CMYK, в значительной степени определяется качеством бумаги. Так, мелованная бумага обеспечивает воспроизведение более широкого спектра цветов по сравнению с немелованной бумагой-- на обычной бумаге цвета получаются более темными и приглушенными. Это обусловлено тем, что обычная бумага имеет более шероховатую поверхность, что приводит к дополнительному рассеиванию света.

Ограничения модели CMYK

CMYK-модель имеет те же два типа ограничений, что и RGB-модель:

· аппаратная зависимость;

· ограниченный цветовой диапазон.

В CMYK-модели также нельзя точно предсказать результирующий цвет только на базе численных значений ее отдельных компонентов. В этом смысле она является даже более аппаратно-зависимой моделью, чем RGB. Это связано с тем, что в ней имеется большее количество дестабилизирующих факторов, чем в RGB-модели. К ним в первую очередь можно отнести вариацию состава цветных красителей, используемых для создания печатных цветов. Цветовое ощущение определяется еще и типом применяемой бумаги, способом печати и, не в последнюю очередь, внешним освещением. Последнее неудивительно -- ведь никакой объект не может отразить цвет, отсутствующий в источнике излучения.

В силу того что цветные красители имеют худшие характеристики по

сравнению с люминофорами, цветовая модель CMYK имеет более узкий цветовой диапазон по сравнению с RGB-моделью (рис. 5). В частности, она не может воспроизводить яркие насыщенные цвета, а также ряд специфическихцветов, таких, например, как металлический или золотистый.

Рисунок 5 - Сопоставление цветовых охватов RGB- и CMYK-моделей

Об экранных цветах, которые невозможно точно воссоздать при печати, говорят, что они лежат вне цветового охвата (gamut alarm) модели CMYK (рис.5). В большинстве графических пакетов под такими цветами понимаются цвета, которые могут быть представлены в формате RGB или HSB, но при этом не имеют печатных аналогов в цветовом пространстве CMYK (рис. 5,6).

Рисунок 6 - Несовпадение цветов, отображаемых на экране монитора, с печатаемыми на принтере: яркие и живые синий (сверху) и зеленый (снизу) цвета, отображаемые на экране монитора, при распечатке превращаются в темные и приглушенные

Несоответствие цветовых диапазонов RGB- и CMYK- моделей представляет серьезную проблему. Судите сами: полученная вами на экране монитора в результате напряженной работы прекрасная картинка при распечатке вдруг превращается в унылое и блеклое подобие оригинала. Для предотвращения подобной ситуации разработчиками графических программ предусмотрен комплекс специальных средств.

· Наиболее простые основаны на выявлении и коррекции несоответствующих цветов непосредственно в процессе редактирования.

· Более кардинальные предназначены для расширения цветового пространства CMYK-модели.

· И наконец самый «продвинутый» -- использование систем

управления цветом -- CMS (color management systems).

PHOTO-PAINT подмножества цветов, лежащих вне цветового охвата модели CMYK

К первой группе средств, используемых при подготовке изображения для печати, можно отнести следующие.

Редактирование изображения в формате CMYK-модели. Хотя относительно целесообразности применения этого способа существуют прямо противоположные мнения, не вдаваясь в физические аспекты дискуссии, отметим, что полученное в этом случае при печати изображение будет соответствовать наблюдаемому на мониторе.

Использование CMYK-ориентированных палитр, таких, например, как

Pantone или Trumatch. Содержащиеся в них цвета описываются в компонентах CMYK-модели и поэтому адекватно отображаются при печати. Более подробно назначение таких палитр и работа с ними будут рассмотрены далее в разделе «Системы соответствия цветов и палитры».

Средства индикации, имеющиеся в программах. В ряде пакетов, например в Adobe Photoshop или Corel PHOTO-PAINT, заложены возможности получения на экране информации, сигнализирующей о наличии в изображении цветов, не поддерживаемых триадой CMYK. Способ ее отображения зависит от вида используемых инструментальных средств:

Так, при работе в Photoshop с палитрой «Color» или окном диалога «Color Picker» после установки указателя в точке, окрашенной в недоступный для печати цвет, в них появится небольшая треугольная кнопка, рядом с которой вам будет предложен ближайший CMYK-аналог выбранного цвета. Для принятия предложенной замены достаточно нажать мышью на кнопке или в цветовом поле. В противном случае придется выбрать другой цвет.

В Corel PHOTO-PAINT при выборе цвета с помощью окон диалога предусмотрена возможность отображения на экране информации о наличии в используемой цветовой модели всех недоступных для печати цветов. На приведенном в качестве иллюстрации фрагменте окна диалога «Paint Color» (Цвет краски) (рис. 3.15) это реализовано с помощью выбора из раскрывающегося меню команды Options > Gamut Alarm (Параметры > Отмечать цвета вне CMYK).

Для проверки на соответствие всех цветов созданного вами RGB-изображения цветам CMYK-модели в Photoshop предусмотрена возможность использования команды Просмотр > Просмотр в режиме CMYK. Здесь же для определения всех недоступных для печати цветов RGB-изображения вы можете набрать команду Просмотр > Определить цвета вне CMYK (View > Gamut Warning).

2 Применение операций комбинирование и группировка, слияние, исключения, пересечение в векторной графике.

Векторная графика - это использование геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники, для представления изображения в компьютерной графики.

Любое графическое изображение представляет собой набор отдельных элементов, которые, располагаясь на рабочей области в соответствующем порядке на определенных местах, формируют законченную цельную картинку. Применение действий по группировке, комбинированию (объединению) и формированию дает возможность связать отдельные элементы сложного изображения между собой, чтобы в последующем можно было производить перемещение, вращение и трансформирование сложного объекта как единого целого. По внешнему виду сложных объектов трудно увидеть результат применения того или иного действия (рис. 1), однако структурно эти объекты могут существенно отличаться друг от друга.

Риснуок -1

Пример сложных объектов, схожих внешне (вверху), но различных по структуре (внизу)

В большинстве случаев действия группировки, комбинирования и формирования являются обратимыми. Это значит, что существует возможность восстановления или извлечения исходных объектов, участвовавших в создании сложного графического изображения.

Полностью обратимой является группировка. Обратное действие -- разгруппировка -- снимает связывание и открывает доступ к отдельным объектам и их первоначальным параметрам.

Комбинирование (ОБЪЕДИНЕНИЕ) объектов

Объекты, участвующие в комбинировании, превращаются в ЕДИНЫЙ объект. Такой объект является кривой Безье. Результат комбинирования принимает параметры контура и заливки последнего выделенного объекта. В тех местах. где объекты накладывались друг на друга и таким образом пересекались образуются отверстия. Внешний вид итогового объекта, полученного в результате комбинирования (рис. 2), определяется по следующим принципам:

Рис. 2 Исходные объекты (слева) и результат, полученный в результате комбинирования (справа) участки, на которых количество пересекающихся объектов нечетное, закрашиваются;

· участки, на которых количество пересекающихся объектов четное, становятся прозрачными.

Редактировать внешний вид полученного объекта можно на уровне узлов и сегментов, с помощью инструмента Shape (Форма) ().

Чтобы применить комбинирование, необходимо выделить требуемые объекты и выполнить команду меню ArrangeCombine (Упорядочить-Объединить) или нажать соответствующую кнопку на панели свойств (рис 3).

Рис. 3 Расположение кнопки Combine (Объединить) на панели свойств

Поскольку при комбинировании объекты превращаются в кривые Безье, то при разбитии кривой на части с объектов снимается связывание и открывается доступ к узлам и сегментам кривых Безье отдельных объектов.

Чтобы разбить кривую на части, необходимо выполнить такие действия.

1. Выделить объект.

2. Выполнить команду меню ArrangeBreak Curve Apart (Упорядочить - Разъединить кривую на части).

3. Щелкнуть кнопкой мыши на свободной части рабочей области, чтобы снять выделение с разгруппированных объектов.

После того как объекты разгруппированы, их можно выбирать по отдельности и редактировать.

ВНИМАНИЕ. Текстовые символы представляют собой объекты, созданные в результате комбинирования отдельных частей (рис. 4).

Рисунок 4- Символ "A", превращенный в кривую и разбитый на части.

Объединение объектов

Операция объединения объектов (Weld) основана на логической операции "сложение". В результате объединения внутренние границы пересекающихся участков объектов исчезают, и остается лишь контур итоговой фигуры, представляющий собой кривую Безье (рис.5).

Рис. 5 Пример объединения объектов

Впоследствии изменить внешний вид полученного объекта можно на уровне узлов и сегментов, с помощью инструмента Shape (Форма) ().

Чтобы объединить объекты, необходимо выделить их и выполнить команду меню ArrangeShapingWeld (РасположениеИзменение формыОбъединить). Кроме того, можно воспользоваться кнопкой Weld (Объединить), расположенной на панели инструментов (рис.6).

Рис. 6 Расположение кнопки Weld (Объединить) на панели свойств

Пересечение объектов

Операция пересечения (Intersect) приводит к созданию фигуры из пересекающихся участков двух или более объектов (рис. 7).

Рис. 7 Результат пересечения объектов

Итоговая фигура представляет собой кривую Безье. Впоследствии ее внешний вид можно изменить на уровне узлов и сегментов, с помощью инструмента Shape (Форма) ().

Чтобы выполнить пересечение объектов, необходимо выделить их, после чего выполнить команду меню ArrangeShapingIntersect (РасположениеИзменение формыПересечение). Можно также использовать кнопку Intersect (Пересечение), которая появляется на панели свойств после выделения объектов (рис. 8).

Рис. 8 Расположение кнопки Intersect (Пересечение) на панели свойств

ВНИМАНИЕ. В результате пересечения кроме итоговой фигуры на странице остаются и исходные объекты. Если эти объекты не нужны, их необходимо удалить, чтобы осталась только необходимая фигура (рис. 9).

Рис. 9 Результат пересечения

Исключение объектов

Операция исключения объектов (Trim) основана на логической операции "вычитание". Результатом исключения является объект, у которого пересекающиеся участки удаляются. Объекты,участвующие в обрезке, можно условно разделить на "объекты-ножи"" и "объекты-жертвы". "Объект-нож" "съедает" из "объект-жертвы" участок, на который он накладывается (рис. 10).

Рис. 10 Пример обрезки объекта

Перед выполнением исключения необходимо определить, какой объект будет выступать в качестве "ножа", а какой -- в качестве "жертвы". Поскольку при построении объектов каждый новый объект располагается в иерархической структуре выше построенного ранее, то существует возможность выбора вариантов исключения. Кроме неопсредственно команды Trim (Исключение), существуют следующие команды (рис. 11):

Рис. 11 Результаты исключения объектов (прямоугольник находится на заднем плане)

· Front Minus Back (Вычесть задний из переднего);

· Back Minus Front (Вычесть передний из заднего).

Впоследствии внешний вид полученного объекта можно изменить на уровне узлов и сегментов, с помощью инструмента Shape (Форма) ().

Чтобы произвести обрезку объектов, необходимо выделить их и выполнить команду ArrangeShapingFront Minus Back (РасположениеИзменение формыВычесть задний из переднего) или ArrangeShapingBack Minus Front (РасположениеИзменение формыВычесть передний из заднего). Кроме того, можно воспользоваться соответствующими кнопками на панели свойств (рис. 12).

Рис. 12 Расположение кнопок Front Minus Back (Вычесть задний из переднего) и Back Minus Front (Вычесть передний из заднего) на панели свойств

Размещено на Allbest.ru