Треугольник как сумма цветовых моделей — шпаргалка для дизайнеров и рекламистов

Треугольник как сумма цветовых моделей — шпаргалка для дизайнеров и рекламистов

Стефан Стефанов, канд. техн. наук, профессор Московского гуманитарного университета, директор департамента технологической поддержки компании «Полиграфические системы»КомпьюАрт 8'2006

Если тебе кажется, что все хорошо, значит, ты чего-то не замечаешь.

Неизвестный автор

Все применяемые в полиграфии и дизайне базовые цветовые пространства можно вместить в равностороннем треугольнике — своеобразной схеме, по которой можно проследить и гармонию цвета в природе. Для большей ясности определимся с некоторыми понятиями.

Цветовые пространства

Всем известно, что яблоки красные, небо голубое, а трава зеленая. Однако существует огромное количество сортов яблок, различающихся в том числе и по цвету, цвет неба меняется в зависимости от времени суток, а цвет травы определяется временем года и погодой. Очевидно, что для объектов природы характерно непостоянство цветового тона и огромные цветовые различия. Эти примеры показывают, насколько сложной является задача описания цвета в точных и универсальных терминах.

Сканирование, редактирование тона и цвета, вывод изображений на фотопленку и формную пластину и печать на бумаге были бы невозможны без универсальных «языков» цвета, без точного математического описания цвета.

Средства количественного описания цвета и цветовых различий предоставляют цветовые пространства (модели описания цвета).

Любая цветовая модель должна удовлетворять трем требованиям:

цвет в модели должен быть определен способом, не зависящим от возможностей какогото конкретного устройства;

модель должна точно и однозначно определять гамму (диапазон, цветовой охват) задаваемых цветов;

в модели должно учитываться, что гамма задаваемых цветов определяется особенностями восприятия света.

Существует множество различных моделей описания цвета, но все они принадлежат к одному из трех типов:

психологические — основанные на восприятии цвета человеком и связанные с особенностями его зрительной системы;

аддитивные — базирующиеся на сложении излучений отдельных зон спектра и связанные с источниками света;

субтрактивные — построенные на вычитании отдельных зон спектра при отражении или пропускании света и связанные с окрашенными поверхностями и средами.

При обработке изображений в процессе подготовки издания к печати имеют дело с тремя цветовыми моделями:

CIE Lab — психологическое цветовое пространство;

RGB — аддитивное цветовое пространство;

CMYK — субтрактивное цветовое пространство.

Аддитивное цветовое пространство и аддитивный синтез цвета

Цветовая модель RGB является «языком» цвета для электронных устройств ввода, преобразования и воспроизведения изображения, таких как сканеры, цифровые камеры и мониторы. В этих устройствах синтез цвета при создании изображения основан на излучении или пропускании света, а не на его отражении от подложки.

Цветовая модель RGB называется аддитивной моделью, потому что цвета в ней генерируются суммированием световых потоков. Таким образом, вторичные (синтезированные) цвета всегда имеют большую яркость, чем использованные для их получения основные цвета RGB — красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), так как энергия отдельных зон спектра суммируется. В модели RGB сумма красного, зеленого и синего цветов максимальной одинаковой интенсивности дает белый цвет. Сумма одинаковых значений красного, зеленого и синего дает нейтральные оттенки серого цвета, причем малые яркости основных цветов создают более темные серые тона, а большие — более светлые разбеленные тона.

Следует заметить, что цвета, генерированные одним устройством, могут заметно отличаться от цветов, которые воспроизведет другое устройство, и во многом зависят от цвета базовых источников света. Спектр излучателя так же индивидуален и уникален, как и отпечатки пальцев для человека.

Субтрактивное цветовое пространство и субтрактивный синтез цвета

Если вычесть один из основных цветов RGB из белого, то получится цвет, дополнительный к красному, зеленому или синему. Если вычесть красный, то зеленый и синий дадут голубой цвет (Cyan); если вычесть зеленый, то красный и синий дадут пурпур (Maqenta), а если вычесть синий, то красный и зеленый дадут желтый цвет (Yellow). Мы получили модель CMY (три из четырех компонентов модели CMYK (четвертый цвет — черный)), которая является основой синтеза цвета на полиграфическом оттиске.

В субтрактивной модели цвета, или, как ее чаще называют, модели CMYK, при смешивании двух или более базовых печатных красок дополнительные цвета на оттиске получаются посредством поглощения одних световых волн спектра белого света и отражения других. Так, голубая краска поглощает красный цвет и пропускает (отражает) зеленый и синий; пурпурная краска поглощает зеленый цвет и пропускает (отражает) красный и синий; желтая краска поглощает синий цвет и пропускает (отражает) красный и зеленый.

Если в аддитивной модели RGB световые потоки суммируются, производя более яркие цвета (в максимуме — белый), то в субтрактивной модели CMYK световые потоки вычитаются, генерируя более темные цвета (в максимуме — черный). Если учесть светонепроницаемость бумаги, которая скорее отражает свет, чем пропускает его, то становится понятно, почему такие яркие цвета в изображении на мониторе становятся темными и тусклыми в отпечатанной иллюстрации на полиграфическом оттиске.

Как связаны между собой модели RGB и CMYK

Цветовые модели RGB и CMYK теоретически идентичны друг другу, а их пространства полностью совпадают. Смесь одинакового количества краски голубого, пурпурного и желтого цветов должна давать нейтральные серые тона. При максимальном и одинаковом количестве базовых красок в одном участке изображения на оттиске должен получаться черный цвет. Необходимо заметить, что черный цвет — это цвет дополнительный к белому в цветовой модели RGB (белый — максимальное излучение, черный — отсутствие излучения). При отсутствии света все предметы, хотя и окрашены, видятся черными.

Однако смесь максимально интенсивных по цвету печатных красок CMY при смешении в одинаковых количествах дает не черный цвет, а грязнокоричневый. Связано это с тем, что пигменты реальных печатных красок имеют далекие от идеала спектральные характеристики.

Поскольку печатные краски реальные, а не идеальные, то цвет голубой краски обычно сдвинут в синюю область спектра, а пурпурной и желтой — в красную. В результате серое полутоновое изображение, преобразованное из RGB в CMY, после печати на оттиске приобретает красный или пурпурный оттенок.

Для решения этой проблемы при синтезе серого (черного) цвета на оттиске к трем цветным краскам триады добавляют четвертую — черную краску.

Черный цвет является ключевым (К — от англ. key, то есть «ключ») и позволяет получать более четкие, глубокие черные тона и оттенки. Отсюда и буква «К» в аббревиатуре CMYK.

Конечно, добавление четвертого, черного цвета искажает уравнение преобразования RGB в CMYK, усложняя процесс достижения цветового соответствия между RGB и CMYK.

В любом случае, на какие бы ухищрения и уточнения мы ни шли, как бы ни старались и как бы страстно этого ни желали, однозначного соответствия между этими двумя цветовыми пространствами не существует.

Многие приятные для глаза цвета, которые видны на мониторе, не могут быть воспроизведены красками на оттиске в силу вышеназванных фундаментальных отличий между цветом источников и окрашенных поверхностей и сред. Поэтому в ходе преобразования производится автоматический пересчет, позволяющий учесть то обстоятельство, что (опятьтаки изза примесей в красках) для получения нейтрального серого цвета голубая краска должна наноситься на оттиск в большем количестве, чем пурпурная и желтая. Точные значения параметров цветоделения зависят от используемых при печатании триад красок и типа бумаги, а также от технологии печати (листовой или рулонной, «по сухому» или «по сырому», если речь идет об офсетной печати).

Наконец, последняя проблема, которую следует учитывать при преобразовании цвета из модели RGB в модель CMYK, связана с тем, что цветовое пространство является зависимым от индивидуальных особенностей устройства, в котором оно воспроизведено и в котором синтезируется цвет. Как каждый монитор и сканер воспроизводят цвет RGB немного посвоему, точно так же каждый тип цветного принтера или печатной машины, печатающей тираж издания, воспроизводит цвет немного иначе, чем другие аналогичные устройства.

Аппаратная зависимость для устройств, работающих на основе моделей RGB и CMYK, отчасти объясняет и то, почему калибровка и управление цветом столь важны для профессионаловполиграфистов, работающих с цветными изображениями.

Как мы уже показали, модели RGB и CMYK связаны друг с другом, однако при каждом переходе из одной модели в другую конвертирование данных сопровождается потерями, так как цветовой охват у двух моделей разный. Снижение этих потерь требует выполнения сложных калибровок всех аппаратных средств издательских компьютерных систем. Калибровать необходимо сканеры (они осуществляют ввод изображения), мониторы (по ним судят о цвете и корректируют его) и выводное устройство (оно создает цветопробу, фотоформы или печатные формы при подготовке издания к печати). Необходима также отладка (калибровка) формного и печатного оборудования — экспонирующей рамы, процессора обработки формных пластин и самой печатной машины, выполняющей печатание.

Автотипный синтез цвета

В полиграфии при воспроизведении цветных полутоновых изображений оригиналов способами офсетной и высокой печати, ввиду растрового построения цветного изображения на оттиске (цветной репродукции), имеет место синтез цветов, содержащий признаки как аддитивного, так и субтрактивного синтезов, поэтому описание цвета на оттиске с помощью только одной из моделей (RGB или CMYK) всегда будет неполным.

Автотипный синтез цвета — получение оттенков цвета на оттиске путем пространственного совмещения растровых или штриховых изображений, отпечатанных красками разных цветов. Изображения состоят из микроэлементов или штрихов с одинаковой толщиной красочного слоя. Микроэлементы могут иметь одинаковую площадь и разную частоту расположения (частотная, стохастическая растровая структура) или разную площадь и постоянную частоту (регулярная растровая структура), а также и разную площадь, и разную частоту (комбинированные растровые структуры). При этом суммарное цветное полутоновое изображение формируется разноцветными растровыми элементами (точками или микроштрихами).

Автотипный синтез цвета носит смешанный аддитивносубтрактивный характер. При освещении оттиска излучение частично поглощается слоями красок (субтрактивный синтез), а после отражения от запечатываемого материала (бумаги) воспринимается глазом интегрально, то есть излучения после отражения складываются (аддитивный синтез). Это приводит к восприятию одного оттенка цвета в пределах достаточно малой, но конечной площади оттиска.

Модель цветового пространства CIE L* a* b* (CIE LAB)

Модель описания цвета CIE LAB была создана Международной комиссией по освещению (CIE) с целью преодоления существенных недостатков вышеперечисленых моделей. Она является аппаратно независимой и позволяет определять цвета без учета индивидуальных особенностей (профиля) устройства (монитора, принтера, печатной машины и др.). В этой модели любой цвет определяется светлотой (Luminance) и двумя хроматическими компонентами: параметром а, который изменяется в диапазоне от зеленого до красного, и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого. Геометрический образ модели CIE Lab — шар.

Модель CIE LAB не идеальна и не лишена недостатков, как и модели RGB или CMYK, но ее нужно освоить, поскольку в программе Adobe Photoshop она используется в качестве промежуточной при любом конвертировании.

Цветовые пространства треугольника

Треугольник — базовая фигура геометрии. Треугольник, о котором далее пойдет речь, — равносторонний. Этот треугольник был хорошим помощником студентовтехнологов моего поколения, обучавшихся в полиграфическом институте. Недавно мне пришла в голову мысль, что этот треугольник также может стать хорошим помощником дизайнеров, колористов и менеджеров по рекламе. Я дополнил его графически и добавил комментарии, найдя в нем все базовые пространства цвета, используемые в полиграфии, контраст цветов и взаимосвязь оттенков и цветов.

Цветовые пространства треугольника

По вершинам большого треугольника расположены двухзональные цвета: желтый = зеленый + красный, голубой = зеленый + синий и пурпурный = синий + красный. Второй треугольник вписан в первый и по его вершинам расположены однозональные цвета: синий, зеленый и красный. Пунктирами даны высоты (они же медианы и биссектрисы) обоих треугольников. Точка пересечения высот — чернобелый кружок. В скобках даны обозначения цветов, используемые в пакете Photoshop. Рассмотрим предлагаемую схему более подробно:

большой треугольник — субтрактивное пространство цвета CMY (CMYK);

малый треугольник — аддитивное пространство цвета RGB;

оба треугольника в таком сочетании — пространство автотипного синтеза цвета на оттиске (цвета триадных красок — CMY, цвета бинаров — RGB, где R=M+Y, G=C+Y и B=C+M, цвет черной краски — К и цвет белой бумаги — W);

пересечение прямых линий YB и RG, включая точку WK, — психологическое цветовое пространство CIE LAB;

точки пересечения высот со сторонами большого треугольника (середина сторон) — дополнительные цвета: желтыйсиний (YB), голубойкрасный (CR) и пурпурныйзеленый (MG);

точки в середине сторон большого треугольника — цвета светофильтров, применяемых при цветоделении в полиграфии для печати с использованием триадных красок (CMY). Для желтой краски (Y) используют синий светофильтр (B), для пурпурной (M) — зеленый (G), для голубой (C) — красный (R);

в центре треугольников — белый, если цвета созданы источником излучения — Y+M+C или R+G+B; черный, если это цвета красок Y+M+C или R+G+B, хотя достаточно двух красок разных цветов из малого треугольника, чтобы получить черный (серый), — R+B, G+B или R+G;

три внешних треугольника — YGR, GCB и BMR — подсказывают, из каких цветов излучения (из каких зон спектра) созданы двухзональные цвета Y=G+R, C=G+B и M=B+R;

кружок в центре треугольников WK подсказывает самый сильный нераздражающий контраст нейтрального (ахроматического) цвета — это черный на белом фоне. Чуть слабее контраст — белый на черном фоне. В полиграфии такое сочетание определяют термином «выворотка». Остальные контрасты создаются между серым и белым, а также между серым и черным цветами. Их сила зависит от разности по яркости;

прямая CR — самый сильный раздражающий цветной контраст: красное на голубом фоне или голубое на красном фоне;

прямая MG — сильный раздражающий цветной контраст: зеленое на пурпурном фоне или пурпурное на зеленом фоне;

прямая YB — самый сильный нераздражающий цветной контраст: желтое на синем фоне или синее на желтом фоне (это сочетание встречается в знаменах многих стран и организаций);

точка WK (белое, серое, черное) соединяет все цвета треугольников (Y, R, M, B, C, G и Y), создающие контрасты без раздражения с серым, черным (K) и белым (W);

пары цветов каждого из двух главных треугольников хорошо сочетаются между собой даже при самой высокой насыщенности (чистоте) каждого из них — например голубое с желтым или пурпурным, красное с зеленым или синим и т.п.;

соседние цвета на большом треугольнике (вершины треугольника и середины его сторон) плохо сочетаются между собой. На печатном оттиске их контраст слабо различим;

самый гармоничный контраст обеспечивают цвета четырехугольника RYGC — допустимы их парные и тройные сочетания или даже сочетание всех четырех цветов. Эти сочетания характерны для природы: желтого с зеленым (купавка), красного с зеленым (маки), голубого с зеленым (незабудки) и красного с синим (закат на море);

на пересечении высот большого треугольника со сторонами малого треугольника получаем точки серого (если речь идет о красках). Эти три точки ограничивают область, вне которой находятся реальные природные (не созданные человеком) цвета красящих веществ и источников излучения, оттенки этих цветов и их разбеленные и зачерненные варианты, а также серые цвета с цветным оттенком. В природе нет нейтрально белых, серых или черных тонов. Даже снег, мел и сажа имеют цветные оттенки, так как содержат примеси. Область внутри трех точек серого цвета содержит искусственно созданные цвета — белый, серый и черный;

если необходимо расширить названия оттенков цвета, то их можно указать на сторонах большого треугольника между уже названными цветами: между желтым и красным — оранжевый, между красным и пурпурным — клюквенный, между пурпурным и синим — фиолетовый, между синим и голубым — гиацинтовый, между голубым и зеленым — бирюзовый, между зеленым и желтым — салатовый.

Знание и видение цвета

Скорее всего, мы сначала представляем цвет, а потом распознаем его. Это хорошо подтверждается при поиске грибов: лисички спрятаны в желтой свежеупавшей листве, а чернушки — в прошлогодней, почерневшей. Однако достаточно увидеть один гриб, и все остальные сразу же видны, потому что мы уже выделили оттенок гриба и знаем его.

Наш экскурс в мир цвета хотелось бы закончить высказываниями двух мудрецов нашей эпохи — поэта Поля Валери и ученого Карлоса Кастанеды.

Поль Валери: «Мир беспорядочно усеян упорядоченными формами. Таковы кристаллы, цветы и листья, разнообразные узоры из полос и пятен на мехах, крыльях и чешуе животных, следы ветра на песке и воде и т.д. Порою эти эффекты зависят от характера перспективы, от неустойчивости сочетаний. Удаленность создает или искажает их. Время их обнаруживает или скрадывает».

Карлос Кастанеда: «Когда человек не имеет отношения к видению, вещи выглядят в основном одними и теми же в то время, когда он смотрит на мир. Однако когда он научится видеть, ничто не будет выглядеть тем же самым все то время, что он видит эту вещь, хотя она остается той же самой».