[23.08.1999, 18:30:16]
Алексей Клецель,
<evner@softhome.net>
Цвета в компьютере
 Свет излучаемый и отражаемый
Одна из наиболее важных мыслей, которую необходимо помнить, говоря о цвете, заключается в том, что некоторые предметы мы видим потому, что они излучают свет, а другие - потому, что они его отражают. Когда предметы излучают свет, они приобретают тот цвет, который мы видим. Когда они отражают свет (бумага, например), их цвет определяется цветом падающего на них света и цветом, который эти объекты отражают.
Таким образом, излучаемый свет - это свет, выходящий из активного источника: солнца, лампочки, экрана монитора; отраженный свет - это свет, "отскочивший" от поверхности объекта. Именно его вы видите, когда смотрите на какой-либо предмет, не излучающий собственного света.
Излучаемый свет может содержать все цвета (белый свет), любую их комбинацию или только один цвет. Излучаемый свет, идущий непосредственно из источника к вашему глазу, сохраняет в себе все цвета, из которых он был создан. Некоторые волны излученного света поглощаются объектом, поэтому доходят до нас и воспринимаются глазом только непоглощенные, отраженные волны.
Белый листок бумаги выглядит белым потому, что он отражает все цвета в белом свете, и ни один не поглощает. Если вы осветите его синим светом, бумага будет выглядеть синей. Если вы осветите белым светом листок красной бумаги, бумага будет выглядеть красной, так как она поглощает все цвета, кроме красного. Что произойдет, если осветить красную бумагу синим светом? Бумага будет выглядеть черной, потому что синий цвет, падающий на нее, она не отражает.
Отражение и излучение света оставалось не более чем любопытной темой до появления компьютерной обработки цветных изображений. Сегодня диаметрально противоположные способы генерации цвета мониторов и принтеров являются основной причиной искажения экранных цветов при печати. Для того чтобы правильно производить цветоделение, нужно хорошо представлять работу двух противоположных систем описания цвета в компьютере: аддитивной и субтрактивной.
Аддитивные и субтрактивные цвета
Аддитивный цвет (от англ. add - добавлять, складывать) получается при соединении лучей света разных цветов. В этой системе отсутствие всех цветов представляет собой черный цвет, а присутствие всех цветов - белый. Система аддитивных цветов работает с излучаемым светом, например, от монитора компьютера.
В этой системе используются три основных цвета: красный, зеленый и синий (RGB). Если их смешать друг с другом в равной пропорции, они образуют белый цвет, а при смешивании в разных пропорциях - любой другой.
В системе субтрактивных цветов происходит обратный процесс: вы получаете какой-либо цвет, вычитая другие цвета из общего луча отраженного света. В этой системе белый цвет появляется в результате отсутствия всех цветов, тогда как их присутствие дает черный цвет. Система субтрактивных цветов работает с отраженным светом - например, от листа бумаги. Белая бумага отражает все цвета, окрашенная - некоторые поглощает, а остальные отражает.
В системе субтрактивных цветов основными являются голубой, пурпурный и желтый цвета (CMY) - противоположные красному, зеленому и синему. Когда эти цвета смешиваются на белой бумаге в равной пропорции, получается черный цвет. Вернее, предполагается, что должен получиться черный цвет. В действительности типографские краски поглощают свет не полностью, и поэтому комбинация трех основных цветов выглядит темно-коричневой. Чтобы исправить возникающую неточность, для представления тонов истинно черного принтеры добавляют немного черной краски. Систему цветов, основанную на таком процессе четырехцветной печати, принято обозначать аббревиатурой CMYK.
Цветовая модель RGB
Монитор компьютера создает цвет непосредственно излучением света и использует, таким образом, систему цветов RGB. Поверхность монитора состоит из мельчайших точек (пикселов) красного, зеленого и синего цветов, форма точек варьируется в зависимости от типа электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Пушка ЭЛТ подает сигнал различной мощности на экранные пикселы. Каждая точка имеет один из трех цветов, при попадании на нее луча из пушки, она окрашивается в определенный оттенок своего цвета, в зависимости от силы сигнала. Поскольку точки маленькие, уже с небольшого расстояния они визуально смешиваются друг с другом и перестают быть различимы. Комбинируя различные значения основных цветов, можно создать любой оттенок из более чем 16 миллионов доступных в RGB.
Лампа сканера светит на поверхность захватываемого изображения (или сквозь слайд); отраженный или прошедший через слайд свет, с помощью системы зеркал попадает на чувствительные датчики, которые передают данные в компьютер - также в системе RGB.
Система RGB адекватна цветовому восприятию человеческого глаза, рецепторы которого тоже настроены на красный, зеленый и синий цвета.
Цветовая модель CMYK
Система цветов CMYK была широко известна задолго до того, как компьютеры стали использоваться для создания графических изображений. Триада основных печатных цветов: голубой, пурпурный и желтый (CMY, без черного) является, по сути, наследником трех основных цветов живописи (синего, красного и желтого). Изменение оттенка первых двух связано с отличным от художественных химическим составом печатных красок, но принцип смешения тот же самый. И художественные, и печатные краски, несмотря на провозглашаемую самодостаточность, не могут дать очень многих оттенков. Поэтому художники используют дополнительные краски на основе чистых пигментов, а печатники добавляют, как минимум, черную краску.
Система CMYK создана и используется для печати. Все файлы, предназначенные для вывода в типографии, должны быть конвертированы в CMYK. Этот процесс называется цветоделением.
Цветовые модели HSB и HSL
Системы цветов RGB и CMYK базируются на ограничениях, накладываемых аппаратным обеспечением (мониторами и сканерами в случае с RGB и типографскими красками в случае с CMYK). Более интуитивным способом описания цвета является представление его в виде тона, насыщенности и яркости - система HSB. Она же известна как система HSL (тон, насыщенность, освещенность).
Тон представляет собой конкретный оттенок цвета, отличный от других: красный, зеленый, голубой и т.п. Насыщенность цвета характеризует его относительную интенсивность (или чистоту). Уменьшая насыщенность, например, красного, мы делаем его более пастельным, приближаем к серому. Яркость (или освещенность) цвета показывает величину черного оттенка, добавленного к цвету, что делает его более темным.
Система HSB имеет перед другими системами важное преимущество: она больше соответствует природе цвета, хорошо согласуется с моделью восприятия цвета человеком. Многие оттенки можно быстро и удобно получить в HSB, конвертировав затем в RGB или CMYK, доработав в последнем случае, если цвет был искажен.
Индексированный цвет и понятие битовой глубины
Перед тем как перейти к теме цветового формата, использующего ограниченную палитру цветов, необходимо понять, каким образом в пикселе графического файла записываются данные о цвете.
Пиксел, как и все данные в компьютере, несет в себе определенную информацию (в данном случае, о цвете), выражаемую в битах. Понятно, что чем большим количеством бит описывается пиксел, тем больше информации он может в себе нести. Это обозначается понятием "битовая глубина". Битовую глубину изображения часто называют цветовой разрешающей способностью. Она измеряется в битах на пиксел (bit per pixel, bpp). Так если, к примеру, речь идет об иллюстрации, имеющей в каждом пикселе по 8 бит цветовой информации, то ее цветовая разрешающая способность будет 8 bpp. Возведя 2 (компьютер использует двоичную систему счисления) в степень битовой глубины (28), получим 256 доступных для 8-битового изображения цветов.
На принципе 8-битного цвета основана широко использовавшаяся в первой половине 90-х и применяемая в Интернете даже сегодня цветовая модель Index Color. Она работает на основе создания палитры цветов. Все оттенки в файле делятся на 256 возможных вариантов, каждому из которых присваивается номер. Далее, на основе получившейся палитры цветов, строится таблица, где каждому номеру ячейки приписывается цветовой оттенок в значениях RGB.
К форматам файлов, использующим только индексированные палитры относятся распространенный в прошлом на РС формат программы Paint - PCX, а также не потерявший и в наши дни своей актуальности GIF. Некоторые форматы, как, например, тот же GIF или PNG, позволяют делать палитры на основе произвольного количества цветов (до 256). До появления 8-битного цвета, из-за малых мощностей персональных компьютеров тех времен, использовались палитры из 16 цветов (4 bpp), 4 цветов (2 bpp) и самая первая компьютерная графика была однобитовая - 2 цвета. Однобитовые изображения, называемые Bitmap или, иногда, Lineart, используются и сегодня там, где не требуются цвето-тоновые переходы. Равный по размеру Bitmap-файл в 24 раза меньше, чем файл RGB, кроме того, очень хорошо сжимается.
Цветовая модель Grayscale представляет собой ту же индексированную палитру, где вместо цвета пикселам назначена одна из 256 градаций серого. На основе Grayscale легко можно понять строение RGB- и CMYK-файлов.
В RGB для описания цвета используются 24 бита, которые делятся на три группы по 8 бит (то, что называется в Photoshop'е каналами). Одна группа используется для хранения в пикселе величины красного цвета, две другие - зеленого и синего. Они могут дать до 16 700 000 комбинаций оттенков. Аналогичным образом в CMYK существуют 4 группы, для описания цвета используются 32 bpp. Alpha-каналы, быстрая маска, маски слоев в Photoshop'е имеют совершенно сходную 8-битовую природу, но носят вспомогательный характер и не влияют на цвет. Обращу внимание, что если RGB имеет стандартные 256 градаций яркости, то в CMYK яркость измеряется в процентах (то есть до 100). Несмотря на большую, чем в RGB, цветовую глубину в 32 бита на пиксел, диапазон оттенков CMYK значительно меньше, чем в RGB, так как CMYK является не более чем имитацией на экране печатных цветов.
Статья опубликована с любезного разрешения израильской газеты "Интерфейс"
|
