Способы описания цвета

При описании цвета важно, что берется за точку отсчета, в каких единицах измеряется цвет, из каких компонентов он состоит. Исходя из этого, спосо­бы описания цвета – цветовые модели – могут быть разными.

Однако все они основаны на следующем положении: из небольшого числа базовых или основных цветов можно получить путем смешивания остальные цвета, называемые составными. Таким образом, каждый цвет математически описывается как соотношение базовых компонентов. Параметры цвета мо­гут быть выражены с помощью многих цветовых моделей, в зависимости от того, какие компоненты цвета считать базовыми. Наиболее распространен­ные из них – RGB, CMYK, Lab, HSB.

Цветовой охват

Все вокруг имеет цвет. Его воспринимают наши глаза, фиксируют сканер и фотопленка. Краски художника, печатная машина, фотобумага, телевизи­онный приемник его воспроизводят. В каждом из этих процессов число уча­ствующих цветов хоть и велико, но меньше всего диапазона. Так, глаз не воспринимает цвета ультрафиолетового и инфракрасного излучений, фото­аппарат – очень темных тонов. Традиционная офсетная печать не передает яркие синий, зеленый, оранжевый тона и светлые оттенки. Диапазон цве­тов, который может быть воспроизведен, зафиксирован или описан каким-либо способом, называется цветовым охватом.

Цветовой охват монитора, офсетной машины и глаза разный, причем у глаза он наибольший. Только часть из того, что воспринимает глаз, может вос­произвести монитор (на экране нельзя точно передать, например, чистые голубой или желтый цвета). Часть из того, что отображает монитор, можно напечатать (например, при полиграфическом исполнении совсем не пере­даются яркие цвета – зеленый, голубой и т. д.). Разность цветовых охватов устройств вывода и человеческого глаза представлена схемой, изображенной на рисунке.

Чтобы компьютерная программа могла оперировать с цветом, его необходи­мо представить в цифровой форме. Для математического описания исполь­зуются разные способы, называемые цветовыми моделями. Их многообразие обусловлено как различиями устройств, воспроизводящих и регистрирую­щих цвета, так и самой их природой цвета.

Цвета образуются двумя принципиально разными способами. Во-первых, свет излучают светящиеся предметы (телевизор, люстра, солнце). Во-вторых, свет, попадая на остальные (несветящиеся) объекты, частично поглощается их поверхностью, а частично отражается. Цвет объекта возникает в результа­те излучения или отражения. В первом и во втором случаях для описания цвета объекта применяются разные цветовые модели.

Модель RGB

Цветовая модель RGB описывает излучаемые цвета и может считаться ос­новной для компьютерного дизайна. Однако работать в ней непривычно.

Базовыми компонентами модели являются три цвета лучей -- красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue). Именно данные цвета излучает сетка люминофора на поверхности монитора. В тех же базовых цветах восприни­мает цвета сканер.

В модели RGB остальные цвета спектра выражаются как результат смешения базовых в различных пропорциях. При сложении (смешении) двух лучей ос­новных цветов результат будет светлее составляющих. Цвета этого типа назы­ваются аддитивными.

Из смешения красного и зеленого получается желтый, зеленого и синего -голубой, синий и красный дают пурпурный. Если смешиваются все три цве­та, в результате образуется белый. Смешав три базовых цвета в разных про­порциях, можно получить все многообразие оттенков. Базовые цвета назы­вают компонентами или каналами. Таким образом, RGB – трехканальная цветовая модель.

Программа может измерить количество каждого компонента в процентах, или числами от 0 до 255, т. е. каждый базовый цвет имеет 256 различных оттенков.

Модель RGB может быть описана как трехмерная система координат, каждая из которых соответствует одному из базовых цветов (каналов). Значения базового цвета меняются от нуля до максимума (100%, или 255 градаций).

Из значений каналов получается цветовой куб. Внутри него и «находятся» все цвета, образуя при этом цветовое пространство. В начале координат (черный цвет) все цвета имеют нулевое значение. В точке, ближайшей к зрителю (белый цвет), значения каналов максимальны. На диагонали куба, соединяющей черную и белую точки, расположены оттенки серого – серая шкала. Серые оттенки образуются из равных долей базовых цветов. В трех вершинах куба находятся чистые цвета, в других – двойные сочетания базо­вых компонентов (голубой, пурпурный, желтый). В остальном пространстве размешаются смешанные цвета, определяемые цветовыми координатами.

Модель CMYK

Подавляющее большинство объектов не излучает собственный свет, но тем не менее, они тоже окрашены. Несветяшиеся объекты поглощают часть спектра падающего света и отражают оставшееся излучение. В зависимости от того, какой цвет имеет падающий свет и в какой области спектра проис­ходит поглощение, объекты отражают разные цвета, что определяет их окра­ску. Цвета, формирующиеся таким способом, называются субтрактивными («разностными»). Субтрактивные цвета легче для понимания, чем аддитив­ные, поскольку вы часто оперируете с ними (например, при покраске дач­ного домика или рисовании акварельными красками). Смешение субтрак-тивных составляющих затемняет результирующий цвет (объект поглощает больше света). Смешение максимальных количеств всех компонентов даст черный цвет. При нулевых значениях компонентов объект не поглощает свет и имеет белый цвет (белая бумага). Смешение равных значений трех компонентов даст оттенки серого.

CMYK – наиболее популярная модель, описывающая субтрактивные цвета и являющаяся основной для полиграфии. Модель CMYK тесно связана с моделью RGB. Описываемое ею цветовое пространство также об­разовано из трех базовых цветов, которые получаются как результат вычита­ния основных RGB-компонентов из белого цвета. Это Cyan (голубой = = белый – красный), Magenta (пурпурный = белый – зеленый), Yellow (жел­тый – белый – синий).

Цветовое пространство модели CMYK представляет собой перевернутое пространство RGB. Черный цвет – максимальные значения ком­понентов, белый – нулевые, черная и белая точки связаны серой шкалой. В вершинах куба располагаются чистые цвета CMYK и их двойные смеше­ния (которые представляют собой цвета RGB).

Модель CMYK описывает реальный процесс цветной печати. Пурпурная, голубая, желтая краски («полиграфическая триада») последовательно нано­сятся на бумагу в различных пропорциях. Этими красками большая часть видимого цветового спектра может быть репродуцирована на бумаге.

При печати очень темных и черного цветов теоретически необходимо нанести в область черного максимальное количество каждой краски. На практике это не осуществляется, поскольку ведет к переувлажнению бумаги и неоправдан­ному расходу краски. Кроме того, реальные краски обязательно содержат примеси и при смешении дадут не черный, а темно-коричневый цвет.

Для решения этой проблемы в число основных полиграфических красок (и в модель) была внесена черная краска (черный канал). Сокращение CMYK состоит, таким образом, из обозначений каждого компонента: С – это Cyan (Голубой), М – Magenta (Пурпурный), Y – Yellow (Желтый). Черный ком­понент обозначается буквой К, поскольку эта краска является главной, ключевой (Key) в процессе цветной печати. CMYK – четырехканалъная цветовая модель. Как и для модели RGB, количество каждого компонента может быть выражено в процентах или градациях от 0 до 255.

Модель HSB

Модель HSB описывает аддитивные цвета. Метод описания похож на тот, которым пользуется художник. Он берет яркую краску из банки. Чтобы сде­лать краску светлее, он добавит белил, для затемнения краски – сажи. Все понятно и просто. Именно поэтому модель исключительно популярна среди компьютерных художников. Однако, во-первых, эта модель не определяет цвет однозначно (объяснение «почему» выходит за рамки книги), а во-вторых. она не является «родной» ни для монитора, ни для офсетной маши­ны, а перевод из модели в модель обязательно вызывает искажение цвета.

Базовые компоненты модели – цветовой тон (Hue), яркость (Brightness), насыщенность (Saturation).

Цветовой тон характеризует положение данного цвета в спектре (на цвето­вом круге). Красный цвет принят за нулевое значение, положение осталь­ных цветов характеризуется величиной угла между данным тоном и красным и может изменяться в пределах от 0 до 360. Для чистых спектральных цветов цветовой тон (Hue) является исчерпывающей характеристикой. Однако цвет может быть осветлен (уменьшена его насыщенность) или затемнен (уменьшена яркость).

Насыщенность имеет максимальное значение для чистых спектральных цве­тов. Она может изменяться от максимума (100 или 255 градаций) до нуля. Чем меньше насыщенность, тем светлее цвет. При нулевой насыщенности чистый спектральный цвет становится белым. Можно сравнить снижение насыщенности цвета с его разбавлением белой краской.

Яркость спектральных цветов является максимальной (100% или 255 градаций). При снижении яркости цвет становится темнее. Если параметр Brightness равен нулю, любой цвет превращается в черный. Уменьшение яркости цвета мож­но сравнить с добавлением к нему черной краски.

В общем случае, любой цвет получается из спектрального добавлением опре­деленного процента белой и черной красок, т.е. фактически серой краски.

Поскольку в основе модели находится круг, в котором начало и конец совпа­дают, цветовое пространство HSB удобнее всего представляется в виде цилин­дра. Спектральные цвета расположены по верхнему радиусу. К цен­тру круга уменьшается насыщенность цвета. По высоте цилиндра убывает яркость цветов. Нижняя плоскость цилиндра – черная. Каждый срез цилинд­ра – это спектральный круг с уменьшающейся яркостью. Серая шкала – ли­ния, соединяющая середины верхнего и нижнего оснований цилиндра.

Комбинации цветов в дизайне удобно подбирать, исходя из их взаимного расположения на цветовом круге, если учесть несколько замечаний об их сочетании:

· дополнительные цвета – находятся напротив друг друга. При их смешивании образуется черный (если это краски) или белый (если это световые лучи) цвет. Это максимально контрастные цвета. Их сочетания действуют на глаз раздражающе (красный и зеленый, желтый и фиолето­вый, синий и оранжевый) и применяются для создания сильного эффек­та. Например, дополнительным цветом можно оформить значок «NEW!» на упаковке товара;

· цвета, смежные с дополнительными – один цвет сочетается с двумя другими, которые являются смежными по отношению к его до­полнительному цвету (зеленый, темно-оранжевый, бордовый). Такое со­четание цветов – более спокойное, но достаточно контрастное.

· триады (рис. 5.8, в) – цвета, равноотстоящие друг от друга на цветовом круге, образуют триады, гармоничные сочетания (желтый, пурпурный, голубой или оранжевый, изумрудный, бордовый), что создает палитру насыщенных цветов и оттенков;

· смежные цвета – образуют малоконтрастное сочетание, кото­рое придает рисунку строгий вид (особенно, если сами цвета не очень яр­кие). Такие сочетания применимы в деловой графике, например, в бланках и схемах.

Кроме цветового контраста, на восприятие объектов иллюстрации влияют насыщенность и яркость цвета. В общем случае, чем чище тон (т. е. чем больше значения обеих этих характеристик), тем сильнее объект привлечет внимание. Если на вашем рисунке имеется особенно важная деталь, а ос­тальные фигуры – лишь фон для нее, разумно снизить их яркость или на­сыщенность. Снижение насыщенности приведет к осветлению рисунка, он приобретет пастельную палитру. Снижение яркости цвета, наоборот, затем­нит иллюстрацию. Предельный случай цветового акцента за счет разницы яркостей и насыщенностей – сочетание черного или белого цвета со спек­тральными цветами, что производит сильный эффект.

Модель Lab

Есть еще одна трехканальная цветовая модель, которая называется Lab. Она была создана Международной комиссией по освещению (CIE) с целью пре­одоления существенных недостатков моделей RGB и CMYK, в частности, она призвана стать аппаратио-независимой моделью и определять цвета без оглядки на особенности устройства (монитора, принтера, печатного станка и т.д.). Цветовой охват этой модели практически совпадает с охватом чело­веческого глаза и вмещает охваты всех трех моделей, описанных выше.

В Lab цвет отделен от яркости. Яркость объектов определяется в канале светлоты (L), а цвет – двумя хроматическими каналами: а (изменяется в диапазоне от зеленого до красного) и b (изменяется в диапазоне от синего до желтого). Не совсем понятно, не правда ли?

В этой модели очень трудно ориентироваться. Однако при работе с растровы­ми изображениями она позволяет корректировать яркость без цветовых сдви­гов, зачастую упрощает цветовую и тоновую коррекцию. CorelDraw под­держивает Lab. Однако поскольку и нашей книге основное внимание уде­ляется работе с векторными объектами, мы не будем применять эту модель.