Палитры цветов в системах цветопередачи RGB,CMYK,HSB

| Планирование уроков на учебный год (по учебнику Н.Д. Угриновича) | Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB

Урок 12
Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB

§ 2.2.3. Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB

2.2.3. Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB

Белый свет может быть разложен с помощью оптических приборов, например призмы, или капель воды в атмосфере (радуга) на различные цвета спектра: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Разложение белого света в спектр

Хорошо известна фраза, которая помогает легко запомнить последовательность цветов в спектре видимого света: « Каждый охотник желает знать , где сидит фазан ».

Человек воспринимает свет с помощью цветовых рецепторов, так называемых колбочек, находящихся на сетчатке глаза. Наибольшая чувствительность колбочек приходится на красный, зеленый и синий цвета, которые являются базовыми для человеческого восприятия. Сумма красного, зеленого и синего цветов воспринимается человеком как белый цвет, их отсутствие - как черный, а различные их сочетания - как многочисленные оттенки цветов.

Палитра цветов в системе цветопередачи RGB . С экрана монитора человек воспринимает цвет как сумму излучения трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Такая система цветопередачи называется RGB, по первым буквам английских названий цветов (Red, - красный , Green - зеленый , Blue - синий ).

Цвета в палитре RGB формируются путем сложения базовых цветов, каждый из которых может иметь различную интенсивность.

Цвет палитры Color можно определить с помощью формулы (2.1).

При минимальных интенсивностях всех базовых цветов получается черный цвет, при максимальных интенсивностях - белый цвет. При максимальной интенсивности одного цвета и минимальной двух других - красный, зеленый и синий цвета. Наложение зеленого и синего цветов образует голубой цвет (Cyan), наложение красного и зеленого цветов - желтый цвет (Yellow), наложение красного и синего цветов - пурпурный цвет (Magenta) (табл. 2.4).

Таблица 2.4. Формирование цветов в системе цветопередачи RGB

В системе цветопередачи RGB палитра цветов формируется путем сложения красного, зеленого и синего цветов.

При глубине цвета в 24 бита на кодирование каждого из базовых цветов выделяется по 8 битов. В этом случае для каждого из цветов возможны N = 2 8 = 256 уровней интенсивности. Уровни интенсивности задаются десятичными (от минимального - 0 до максимального - 255) или двоичными (от 00000000 до 11111111) кодами (табл. 2.5).

Палитра цветов в системе цветопередачи CMYK. При печати изображений на принтерах используется палитра цветов в системе CMY . Основными красками в ней являются Cyan - голубая , Magenta - пурпурная и Yellow - желтая .

Цвета в палитре CMY формируются путем наложения красок базовых цветов . Цвет палитры Color можно определить с помощью формулы (2.2), в которой интенсивность каждой краски задается в процентах:

Напечатанное на бумаге изображение человек воспринимает в отраженном свете. Если на бумагу краски не нанесены, то падающий белый свет полностью отражается и мы видим белый лист бумаги. Если краски нанесены, то они поглощают определенные цвета спектра. Цвета в палитре CMY формируются путем вычитания из белого света определенных цветов.

Нанесенная на бумагу голубая краска поглощает красный свет и отражает зеленый и синий свет, и мы видим голубой цвет. Нанесенная на бумагу пурпурная краска поглощает зеленый свет и отражает красный и синий свет, и мы видим пурпурный цвет. Нанесенная на бумагу желтая краска поглощает синий свет и отражает красный и зеленый свет, и мы видим желтый цвет.

Смешав две краски системы CMY, мы получим базовый цвет в системе цветопередачи RGB. Если нанести на бумагу пурпурную и желтую краски, то будет поглощаться зеленый и синий свет, и мы увидим красный цвет. Если нанести на бумагу голубую и желтую краски, то будет поглощаться красный и синий свет, и мы увидим зеленый цвет. Если нанести на бумагу пурпурную и голубую краски, то будет поглощаться зеленый и красный свет, и мы увидим синий цвет (табл. 2.6).

Смешение трех красок - голубой, желтой и пурпурной - должно приводить к полному поглощению света, и мы должны увидеть черный цвет. Однако на практике вместо черного цвета получается грязно-бурый цвет. Поэтому в цветовую модель добавляют еще один, истинно черный цвет. Так как буква «В» уже используется для обозначения синего цвета, для обозначения черного цвета принята последняя буква в английском названии черного цвета Black, т. е. «К». Расширенная палитра получила название CMYK (см. табл. 2.6).

В системе цветопередачи CMYK палитра цветов формируется путем наложения голубой, пурпурной, желтой и черной красок.

Система цветопередачи RGB применяется в мониторах компьютеров, в телевизорах и других излучающих свет технических устройствах. Система цветопередачи CMYK применяется в полиграфии, так как напечатанные документы воспринимаются человеком в отраженном свете. В струйных принтерах для получения изображений высокого качества используются четыре картриджа, содержащие базовые краски системы цветопередачи CMYK (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Использование систем цветопередачи RGB и CMYK в технике

Палитра цветов в системе цветопередачи HSB. Система цветопередачи HSB использует в качестве базовых параметров Hue (оттенок цвета), Saturation (насыщенность) и Brightness (яркость).

Параметр Hue позволяет выбрать оттенок цвета из всех цветов оптического спектра: от красного до фиолетового цвета (Н = 0 - красный цвет, Н = 120 - зеленый цвет, Н = 240 - синий цвет, Н = 360 - фиолетовый цвет).

Параметр Saturation определяет процент «чистого» оттенка и белого цвета (S = 0% - белый цвет, S = 100% - «чистый» оттенок).

Параметр Brightness определяет интенсивность цвета (минимальное значение В = 0 соответствует черному цвету, максимальное значение В = 100 соответствует максимальной яркости выбранного оттенка цвета).

В системе цветопередачи HSB палитра цветов формируется путем установки значений оттенка цвета, насыщенности и яркости.

В графических редакторах обычно имеется возможность перехода от одной модели цветопередачи к другой. Это можно сделать как с помощью мыши, перемещая указатель по цветовому полю, так и вводя параметры цветовых моделей с клавиатуры в соответствующие текстовые поля.

Контрольные вопросы

1. В каких природных явлениях и физических экспериментах можно наблюдать разложение белого света в спектр? Подготовьте доклад.

2. Как формируется палитра цветов в системе цветопередачи RGB ? В системе цветопередачи CMYK ? В системе цветопередачи HSB?

Задания для самостоятельного выполнения

2.8. Задание с кратким ответом. Определите цвета, если заданы интенсивности базовых цветов в системе цветопередачи RGB . Заполните таблицу.

2.9. Задание с кратким ответом. Определите цвета, если на бумагу нанесены краски в системе цветопередачи CMYK . Заполните таблицу.

Тема урока «Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, SMYK, HSB»

9 класс

1 час учебного времени

Тип урока: ознакомление с новым материалом

Вид урока: смешанный

Технология: личностно-ориентированная, развивающая

На момент проведения урока учащиеся должны

знать:

единицы измерения информации

понятие пространственной дискретизации

формулу связи количества цветов в палитре и количества информации

графические режимы экрана монитора

уметь :

осуществлять перевод единиц информации

определять количество графической информации

кратко конспектировать основные моменты лекции

Цели урока:

проверить уровень освоения материала прошлого урока

сформировать представление о восприятии цвета человеком

познакомится с процессом разложения цветов на составляющие .

рассмотреть особенности цветопередачи экранами мониторов

рассмотреть отличия в палитрах цветов в разных системах цветопередач

закрепить умения по нахождению глубины цвета и объема изображения.

Задачи урока:

Образовательная: закрепить знания на определение глубины цвета, количества цветов,научить определять цвета по заданной интенсивности базовых цветов, научить определять цвета, если имеются краски в системе цветопередачи RGB , CMYK.

воспитательная : формирование общекультурных навыков работы с графической информацией, формирование информационной культуры, воспитывать внимательность, аккуратность, самостоятельность;

развивающая : развивать алгоритмическое мышление; навыки использования прикладного программного обеспечения; умение решать информационные задачи .

В результате изучения данной темы учащиеся должны

знать:

палитры цветов в различных системах цветопередачи

уметь:

определять цвета, если имеются краски в системе цветопередачи RGB ,CMYK.

Комплексно-методическое обеспечение:

интерактивная доска;

материалы для проверки домашнего задания (информационный диктант)

презентация “Палитры цветов в системах цветопередачи RGB , SMYK , HSB ” учебник Н.Д. Угриновича для 9 класса § 1.5

План урока:

Организационный момент (2 мин).

Проверка домашнего задания (20 мин). Д иктант «Основные понятия компьютерной графики» и решение задач у доски

Новый материал (15 мин).

Закрепление изученного материала: ответы на вопросы (5 мин)

Подведение итогов (2 мин)

Домашнее задание (1 мин).

Ход урока

1. Организационный момент

Приветствие, кто отсутствует

2. Проверка домашнего задания

Д иктант «Основные понятия компьютерной графики» (учащиеся записывают понятие)

1. Минимальный участок изображения, для которого независимо можно задать цвет, называется ПИКСЕЛЬ

2. Чем разрешающая способность ниже, тем размер пикселя БОЛЬШЕ

3. Чем ниже разрешающая способность, тем качество изображения НИЖЕ
4. Завершите фразу: Сканер имеет аппаратное и оптическое .. РАЗРЕШЕНИЕ

5. Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки, называется ГЛУБИНА

6. При помощи этого устройства можно осуществлять процесс пространственной дискретизации. СКАНЕР

7 . Этот вид информации может быть представлен в двух формах: аналоговой и дискретной. ГРАФИЧЕСКАЯ

Решение задачи у доски (2 учащихся). Задачи отображены на интерактивной доске:

1. Определите количество цветов в палитре при глубине цвета 4, 8, 16, 24, 32 бита. Разрешается пользоваться компьютерным калькулятором.

2. Цветное растровое изображение с палитрой 65536 цветов имеет размер 100х100 точек. Какой информационный объём имеет это изображение?

3. Для хранения изображения размером 64х32 точек выделено 64 кбайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

4. 256- цветный рисунок содержит 10 байт информации. Из скольких точек он состоит?

Актуализация знаний (фронтальный опрос):

- Вспоминая ранее изученную тему «Кодирование графической информации», ответьте, пожалуйста, на вопрос: Каким образом графическая информация представляется в компьютере?

С помощью какой формулы мы можем вычислить информационный объём графического изображения?

- Назовите две основные формы представления графической информации.

3. Мотивация

Вспомним курс физики. На какие цвета спектра может быть разложен белый цвет?

Учащиеся вспоминают оптические приборы и цвета радуги.

Тема нашего урока " Палитры цветов в системах цветопередачи RGB , CMYK , HSB ”

( Презентация 1 слайд 1 ).

4. Изучение нового материала

Как устроено световосприятие для человека?

( Человек воспринимает цвет с помощью рецепторов – колбочек. Наибольшая чувствительность приходится на красный, зеленый и синий цвета, сумма которых в разных сочетаниях дает оттенки ) . ( слайд 2-3 ).

Сегодня мы узнаем, как осуществляется цветопередача при помощи компьютеров.

Нам известны следующие системы цветопередачи: (слайд 4 ).

С экрана компьютера мы так же воспринимаем цвета как сочетания базовых цветов – красный, синий и зеленый. Такая система называется по первым буквам базовых цветов на английском языке – red R , green G , blue B – RGB . (слайд 5-6)

Наложение цветов друг на друга дает нам другие оттенки.

Учащиеся работают со сладом по формированию оттенков из базовых цветов . (слайд 7-8)

Где применяется система RGB (слайд 9)

Рассматривается палитра SMYK (слайд 10-13)

Где применяется система SMYK (слайд 14)

Рассматривается палитра HSB и формирование цветов в этой палитре (слайд 16-17)

5. Закрепление изученного материала

Учащимся предлагается ответить на вопросы по пройденному материалу (слайд 18)

6. Подведение итогов урока

Выставление оценок, запись домашнего задания (слайд 16 )

Очень часто у людей, напрямую не связанных с полиграфическим дизайном, возникают вопросы "Что такое CMYK?", "Что такое Pantone?" и "почему нельзя использовать ничего, кроме CMYK?".

В этой статье постараемся немного разобраться, что такое цветовые пространства CMYK, RGB, LAB, HSB и как использовать краски Pantone в макетах.

Цветовая модель

CMY(K), RGB, Lab, HSB - это цветовая модель. Цветовая модель - термин, обозначающий абстрактную модель описания представления цветов в виде кортежей чисел, обычно из трёх или четырёх значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Вместе с методом интерпретации этих данных множество цветов цветовой модели определяет цветовое пространство.

RGB - аббревиатура английских слов Red, Green, Blue - красный, зелёный, синий. Аддитивная (Add, англ. - добавлять) цветовая модель, как правило, служащая для вывода изображения на экраны мониторов и другие электронные устройства. Как видно из названия – состоит из синего, красного и зеленого цветов, которые образуют все промежуточные. Обладает большим цветовым охватом.

Главное, что нужно понимать, это то, что аддитивная цветовая модель предполагает, что вся палитра цветов складывается из светящихся точек. То есть на бумаге, например, невозможно отобразить цвет в цветовой модели RGB, поскольку бумага цвет поглощает, а не светится сама по себе. Итоговый цвет можно получить, прибавляя к исходномой черной (несветящейся) поверхности проценты от каждого из ключевых цветов.

CMYK - Cyan, Magenta, Yellow, Key color - субтрактивная (subtract, англ. - вычитать) схема формирования цвета, используемая в полиграфии для стандартной триадной печати. Обладает меньшим, в сравнении с RGB, цветовым охватом.

CMYK называют субстрактивной моделью потому, что бумага и прочие печатные материалы являются поверхностями, отражающими свет. Удобнее считать, какое количество света отразилось от той или иной поверхности, нежели сколько поглотилось. Таким образом, если вычесть из белого три первичных цвета - RGB, мы получим тройку дополнительных цветов CMY. «Субтрактивный» означает «вычитаемый» - из белого вычитаются первичные цвета.

Key Color (черный) используется в этой цветовой модели в качестве замены смешению в равных пропорциях красок триады CMY. Дело в том, что только в идеальном варианте при смешении красок триады получается чистый черный цвет. На практике же он получится, скорее, грязно-коричневым - в результате внешних условий, условий впитываемости краски материалом и неидеальности красителей. К тому же, возрастает риск неприводки в элементах, напечатанных черным цветом, а также переувлажнения материала (бумаги).

В цветовом пространстве Lab значение светлоты отделено от значения хроматической составляющей цвета (тон, насыщенность). Светлота задана координатой L (изменяется от 0 до 100, то есть от самого темного до самого светлого), хроматическая составляющая - двумя декартовыми координатами a и b. Первая обозначает положение цвета в диапазоне от зеленого до пурпурного, вторая - от синего до желтого.

В отличие от цветовых пространств RGB или CMYK, которые являются, по сути, набором аппаратных данных для воспроизведения цвета на бумаге или на экране монитора (цвет может зависеть от типа печатной машины, марки красок, влажности воздуха на производстве или производителя монитора и его настроек), Lab однозначно определяет цвет. Поэтому Lab нашел широкое применение в программном обеспечении для обработки изображений в качестве промежуточного цветового пространства, через которое происходит конвертирование данных между другими цветовыми пространствами (например, из RGB сканера в CMYK печатного процесса). При этом особые свойства Lab сделали редактирование в этом пространстве мощным инструментом цветокоррекции.

Благодаря характеру определения цвета в Lab появляется возможность отдельно воздействовать на яркость, контраст изображения и на его цвет. Во многих случаях это позволяет ускорить обработку изображений, например, при допечатной подготовке. Lab предоставляет возможность избирательного воздействия на отдельные цвета в изображении, усилиения цветового контраста, незаменимыми являются и возможности, которые это цветовое пространство предоставляет для борьбы с шумом на цифровых фотографиях.

HSB - модель, которая в принципе является аналогом RGB, она основана на её цветах, но отличается системой координат.

Любой цвет в этой модели характеризуется тоном (Hue), насыщенностью (Saturation) и яркостью (Brightness). Тон - это собственно цвет. Насыщенность - процент добавленной к цвету белой краски. Яркость - процент добавленной чёрной краски. Итак, HSB - трёхканальная цветовая модель. Любой цвет в HSB получается добавлением к основному спектру чёрной или белой, т.е. фактически серой краски. Модель HSB не является строгой математической моделью. Описание цветов в ней не соответствует цветам, воспринимаемых глазом. Дело в том, что глаз воспринимает цвета, как имеющие различную яркость. Например, спектральный зелёный имеет большую яркость, чем спектральный синий. В HSB все цвета основного спектра (канала тона) считаются обладающими 100%-й яркостью. На самом деле это не соответствует действительности.

Хотя модель HSB декларирована как аппаратно-независимая, на самом деле в её основе лежит RGB. В любом случае HSB конвертируется в RGB для отображения на мониторе и в CMYK для печати,а любая конвертация не обходится без потерь.

Стандартный набор красок

В стандартном случае полиграфическая печать осуществляется голубой, пурпурной, желтой и черной красками, что, собственно и составляет палитру CMYK. Макеты, подготовленные для печати, должны быть в этом пространстве, поскольку в процессе подготовки фотоформ растровый процессор однозначно трактует любой цвет как составляющую CMYK. Соответственно, RGB-рисунок, который на экране смотрится очень красиво и ярко, на конечной продукции будет выглядеть совсем не так, а, скорее, серым и бледным. Цветовой охват CMYK меньше, чем RGB, поэтому все изображения, подготавливаемые для полиграфической печати, требуют цветокоррекции и правильной конвертации в цветовой пространство CMYK!. В частности, если вы пользуетесь Adobe Photoshop для обработки растровых изображений, следует пользоваться командой Convert to Profile из меню Edit.

Печать дополнительными красками

В связи с тем, что для воспроизведения очень ярких, "ядовитых" цветов цветового охвата CMYK недостаточно, в отдельных случаях используется печать CMYK + дополнительные (SPOT) краски . Дополнительные краски обычно называют Pantone , хотя это не совсем верно (каталог Pantone описывает все цвета, как входящие в CMYK, так и не содержащиеся в нем) - правильно называть такие цвета SPOT (плашечные), в отличие от смесевых, то есть CMYK.

Физически это означает, что вместо четырех печатных секций со стандартными CMYK-цветами используется большее их количество. Если печатных секций всего четыре, организовывается дополнительный прогон, при котором в уже готовое изделие впечатываются дополнительные цвета.

Существуют печатные машины с пятью печатными секциями, поэтому печать всех цветов происходит за один прогон, что, несомненно, улучшает качество приводки цвета в готовом изделии. В случае печати в 4 CMYK-секциях и дополнительным прогоном через печатную машину с плашечными красками цветосовпадение может страдать. Особенно это будет заметно на машинах с менее чем 4 печатными секциями - наверняка не раз вы видели рекламные листовки, где за края, к примеру, красивых ярко-красных букв может немного выступать желтая рамочка, которая есть ни что иное, как желтая краска из раскладки данного красивого красного цвета.

Подготовка макетов для полиграфии

Если вы готовите макет для печати в типографии и вами не оговорена возможность печати дополнительными (SPOT) красками, готовьте макет в цветовом пространстве CMYK, какими бы привлекательными вам не казались цвета в палитрах Pantone. Дело в том, что для имитации цвета Pantone на экране используются цвета, выходящие за пределы цветового пространства CMYK. Соответственно, все ваши SPOT-краски будут автоматически переведены в CMYK и результат будет совсем не таким, как вы ожидаете.

Если в вашем макете (при договоренности об использовании триады) все-таки есть не CMYK краски, будьте готовы к тому, что макет вам вернут и попросят переделать.

При составлении статьи за основу были взяты материалы с citypress72.ru и masters.donntu.edu.ua/

Цветовые модели HSV и HLS. Рассмотренные модели ориентированы на работу с цветопередающей аппаратурой и для некоторых людей неудобны. Поэтому модели HSV, HLS опираются на интуитивные понятия тона насыщенности и яркости.

В цветовом пространстве модели HSV (Hue, Saturation, Value), иногда называемой HSB (Hue, Saturation, Brightness), используется цилиндрическая система координат, а множество допустимых цветов представляет собой шестигранный конус, поставленный на вершину.

Основание конуса представляет яркие цвета и соответствует V = 1. Однако цвета основания V = 1 не имеют одинаковой воспринимаемой интенсивности. Тон (H ) измеряется углом, отсчитываемым вокруг вертикальной оси OV . При этом красному цвету соответствует угол 0°, зелёному – угол 120° и т. д. Цвета, взаимно дополняющие друг друга до белого, находятся напротив один другого, т. е. их тона отличаются на 180°. Величина S изменяется от 0 на оси OV до 1 на гранях конуса.

Конус имеет единичную высоту (V = 1) и основание, расположенное в начале координат. В основании конуса величины H и S смысла не имеют. Белому цвету соответствует пара S = 1, V = 1. Ось OV (S = 0) соответствует ахроматическим цветам (серым тонам).

Процесс добавления белого цвета к заданному можно представить как уменьшение насыщенности S , а процесс добавления чёрного цвета – как уменьшение яркости V . Основанию шестигранного конуса соответствует проекция RGB куба вдоль его главной диагонали.

Рис. 1.8. Цветовое пространство HSV модели

Еще одним примером системы, построенной на интуитивных понятиях тона насыщенности и яркости, является система HLS ( Hue , Lightness , Saturation ). Здесь множество всех цветов представляет собой два шестигранных конуса, поставленных друг на друга (основание к основанию).

Модель HLS HLS (Hue, Lightness, Saturation - цветовой тон, освещённость, насыщенность) - модель ориентированная на человека и обеспечивающая возможность явного задания требуемого оттенка цвета/ Эта модель образует подпространство, представляющее собой двойной конус, в котором черный цвет задается вершиной нижнего конуса и соответствует значению L = 0, белый цвет максимальной интенсивности задается вершиной верхнего конуса и соответствует значению L = 1. Максимально интенсивные цветовые тона соответствуют основанию конусов с L = 0.5, что не совсем удобно. Цветовой тон H, аналогично системе HSV, задается углом поворота. Насыщенность S меняется в пределах от 0 до 1 и задается расстоянием от вертикальной оси L до боковой поверхности конуса. Т.е. максимально насыщенные цветовые цвета располагаются при L=0.5, S=1. В общем, систему HLS можно представить как полученную из HSV "вытягиванием" точки V=1, S=0, задающей белый цвет, вверх для образования верхнего конуса.

H - тон

S - насыщенность

L - светлота (освещённость)

В некоторых графических редакторах, например, в Macromedia FreeHand используется модель HLS . В модели HLS, в отличие от HSB, вместо яркости используется параметрL- освещенность (Lightness). Уменьшение освещенности приближает цвет к черному, а увеличение - к белому. Чистый спектральный цвет получается при освещенности 50%.

Модели HSBиHLSне ориентированы ни на какое техническое устройство воспроизведения цветов, поэтому их называют ещеаппаратно независимыми .

Рис. 5: Цветовая модель HLS

Светлота (lightness) - одна из основных характеристик цвета наряду снасыщенностьюитоном. Это субъективная яркость участка изображения, отнесённая к субъективнойяркостиповерхности, воспринимаемой человеком какбелая.

Светлота

Субъективная яркость участка

Субъективная яркость белого

Важно отметить именно относительность восприятия. Если посмотреть на лист с изображением на бумаге при свете лампы и при ярком солнечном свете, количество отражённого света от участка изображения (яркость) будет различаться, однако относительно самого светлого участка поверхности - незапечатанной белой бумаги, воспринимаемая светлота будет одной и той же.

Тон - одна из трёх основных характеристикцветанаряду снасыщенностьюисветлотой. Тон определяется характером распределения излучения в спектре видимого света, причём, главным образом, положением пика излучения, а не его интенсивностью и характером распределения излучения в других областях спектра. Именно тон определяет название цвета, например «красный», «синий», «зелёный».

Н асыщенность - этоинтенсивностьопределённоготона, то есть степень визуального отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического (серого) цвета. Насыщенный цвет можно назвать сочным, глубоким, менее насыщенный - приглушённым, приближённым к серому. Полностью ненасыщенный цвет будет оттенком серого. Насыщенность (saturation) - одна из трёх координат в цветовых пространствахHSLиHSV.

Цветовые модели HSB и HLS

Многие художники пользуются цветовой моделью HSB. Это не строгая математическая модель, но она очень удобна для подбора оттенков и цветов. Эта модель основана на модели RGB, но имеет другую систему координат. Любой цвет в модели HSB определяется своим цветовым тоном (собственно цветом), насыщенностью (то есть процентом добавленной к цвету белой краски) и яркостью (процентом добавленной черной краски). Такая модель получила название по первым буквам английских слов H ue - тон, S aturation - насыщенность и B rightness - яркость. Это трехканальная модель (рис. 3.).

Все оттенки располагаются по кругу, и каждому соответствует свой градус, т.е. всего насчитывается 360 вариантов (красный - 0, желтый - 60, зеленый - 120 градусов и т.д.). Более точной графической интерпретацией данной модели будет конус. Такая цветовая модель намного беднее, рассмотренной ранее RGB, так как позволяет работать всего лишь с 3 млн. цветов.

Модель HSB лучше, чем RGB и CMYK, соответствует понятию цвета, которое используют маляры и профессиональные художники. Действительно, у них обычно есть несколько основных красок, а все другие получаются добавлением к ним белой и черной. Таким образом, нужные цвета - это некоторая модификация основных: осветленных или затемненных. Хотя художники и смешивают краски, но это уже выходит за рамки модели HSB

Насыщенность характеризует чистоту цвета. Нулевая насыщенность соответствует серому цвету, а максимальная насыщенность - наиболее яркому варианту данного цвета. Можно считать, что изменение насыщенности связано с добавлением белой краски. То есть уменьшение насыщенности соответствует добавлению белой краски.

Яркость понимается как степень освещенности. При нулевой яркости цвет становится черным. Максимальная яркость при максимальной насыщенности дают наиболее выразительный вариант данного цвета. Можно также считать, что яркость изменяется путем добавления черной краски. Чем больше черной краски добавлено, тем меньше яркость.

Графически модель HSB можно представить в виде кольца, вдоль которого располагаются оттенки цветов. На внешнем крае круга находятся чистые спектральные цвета или цветовые тона (параметр Н в угловых градусах). Чем ближе к центру круга расположен цвет, тем меньше его насыщенность, тем он более блеклый, пастельный (параметр S в процентах). Яркость (освещенность) отображается на линейке, перпендикулярной плоскости цветового круга (параметр В в процентах). Цвета на внешнем круге имеют максимальную яркость.

Рис. 3 . Графическое представление модели HSB

В некоторых графических редакторах, например в Macromedia FreeHand, используется модель HLS (Hue, Lightness, Saturation), которая похожа на HSB. В модели HLS, в отличие от HSB, вместо яркости используется параметр L- освещенность ( L ightness ). Уменьшение освещенности приближает цвет к черному, а увеличение - к белому. Чистый спектральный цвет получается при освещенности 50%.

Понятия яркости L в моделях Lab и HSB не тождественны . Как и в RGB, смешение цветов из шкал а и b позволяет получить более яркие цвета. Уменьшить яркость результирующего цвета можно за счет параметра яркости L.

Модели HSB и HLS не ориентированы ни на какое техническое устройство воспроизведения цветов, поэтому их называют еще аппаратно независимыми.

Модель HSB основана на трех параметрах: H - оттенок или тон (Hue), S - насыщенность (Saturation) и B - яркость (Brightness). Модель HSB лучше, чемRGBиCMYK, соответствует понятию цвета, которое используют профессиональные художники. У них обычно есть несколько основных красок, а все другие получаются добавлением к ним белой и черной. Таким образом, нужные цвета - это некоторая модификация основных: осветлить или затемнить. Хотя художники и смешивают различные краски, но это уже выходит за рамки модели HSB.

Насыщенность характеризует чистоту цвета. Нулевая насыщенность соответствует серому цвету, а максимальная - наиболее яркому варианту данного цвета. Можно считать, что изменение насыщенности связано с добавлением белой краски. То есть уменьшение насыщенности соответствует добавлению белой краски.

Яркость понимается как степень освещенности. При нулевой яркости цвет становится черным. Максимальная яркость при максимальной насыщенности дают наиболее выразительный вариант данного цвета. Можно также считать, что яркость изменяется путем добавления черной краски. Чем больше черной краски добавлено, тем меньше яркость.

Графически модель HSB можно представить в виде кольца, по окружности которого располагаются оттенки цветов (рис. 6). На внешнем крае круга находятся чистые спектральные цвета или цветовые тона (параметр H измеряется в угловых градусах, от 0 до 360). Чем ближе к центру круга расположен цвет, тем меньше его насыщенность, тем он более блеклый, пастельный (параметр Sизмеряется в процентах). Яркость (освещенность) отображается на линейке, перпендикулярной плоскости цветового круга (параметр B измеряется в процентах). Все цвета на внешнем круге имеют максимальную яркость.

Рис. 6. Графическое представление модели HSB

Цветовые модели HSV и HLS

Приведенные модели не охватывают всего диапазона видимого цвета, поскольку их цветовой охват - это лишь треугольник на графике МКО, вершинам которого соответствуют базовые цвета. Они являются аппаратно ориентированными, т.е. соответствуют технической реализации цвета в устройствах графического вывода. Но психофизиологическое восприятие света определяется не интенсивностью трех первичных цветов, а цветовым тоном, насыщенностью и светлотой. Цветовой тон позволяет различать цвета, насыщенность задает степень "разбавления" чистого тона белым цветом, а светлота - это интенсивность света в целом. Поэтому для адекватного нашему восприятию подбора оттенков более удобными являются модели, в числе параметров которых присутствует тон (Hue). Этот параметр принято измерять углом, отсчитываемым вокруг вертикальной оси. При этом красному цвету соответствует угол 0, зеленому - 120, синему - 240, а дополняющие друг друга цвета расположены один напротив другого, т.е. угол между ними составляет 180. Цвета CMY расположены посредине между составляющими их компонентами RGB. Существует две модели, использующие этот параметр.

Модель HSV (Hue, Saturation, Value, или тон, насыщенность, количество света) можно представить в виде световой шестигранной пирамиды (рис. 2.10), по оси которой откладывается значение V, а расстояние от оси до боковой грани в горизонтальном сечении соответствует параметру S (за диапазон изменения этих величин принимается интервал от нуля до единицы). Значение S равно единице, если точка лежит на боковой грани пирамиды. Шестиугольник, лежащий в основании пирамиды, представляет собой проекцию цветового куба в направлении его главной диагонали.

Преобразование цветового пространства HSV в RGB осуществляется непосредственно с помощью геометрических соотношений между шестигранной пирамидой и кубом.

Цветовая модель HLS (Hue, Lightness, Saturation, или тон, светлота, насыщенность) является расширением модели HSV. Здесь цветовое пространство уже представляется в виде двойной пирамиды (рис. 2.11), в которой по вертикальной оси откладывается L (светлота), а остальные два параметра задаются так же, как и в предыдущей модели. В литературе эти пирамиды иногда называют шестигранным конусом.

На рис.2.12и2.13приведены блок-схемы преобразования моделей HSV и HLS в модель RGB. Алгоритмы обратного преобразования предлагаются читателю в качестве упражнения.

В первом алгоритме используется функция Ent, означающая целую часть числа. Кроме того, используется операция присваивания для векторов. Константа ndf (сокращенное от выражения "not defined" (не определен) ) используется при входе в алгоритм для того, чтобы выяснить, задано ли значение переменной H. Например, по соглашению ndf может быть некоторым отрицательным значением, так как тон - это всегда положительная величина. Во втором алгоритме применяется вспомогательная функция Value (Значение) (H, M1, M2) для вычисления значения компоненты R, G или B в зависимости от ситуации.

Рис. 2.12. Преобразование модели HSV в RGB

Алгоритм преобразования:

Приведение H к заданному диапазону:

Пока H<0 H=H+360

Пока H>360 H=H-360

Определение координат

Если H<60 то Value=M1+(M2-M1)*H/60

Если 60<=H<180 то Value=M2

Если 180<=H<240 то Value=M1+(M2-M1)*(240-H)/60

Если 240<=H то Value=M1

Рис. 2.13. Преобразование модели HLS в RGB

Очень часто у людей, напрямую не связанных с полиграфией, возникают вопросы: «Что такое CMYK?», и «Почему нельзя использовать ничего, кроме CMYK?». В этой статье постараемся разобраться, что такое цветовые пространства CMYK, RGB и HSB и почему один и тот же фирменный цвет в макете на экране компьютера и на бумаге выглядит по-разному.

Системы цветопередачи RGB, CMYK и HSB

Загадочные RGB и CMYK относятся к базовым знаниям графического дизайна. Мы поговорим о различиях цветопередачи для того, чтобы стало понятно, почему один и тот же цвет в макете на экране компьютера и на бумаге будет выглядеть по-разному. Возможно, вы уже сталкивались с чем-то подобным при заказе полиграфии.

Цветовая модель - это способ описания цвета с помощью количественных характеристик. Под цветовой моделью обычно подразумевают термин, который обозначает абстрактную модель описания представления цветов в виде трех- или четырехзначных чисел, называемых цветовыми компонентами (иногда - цветовыми координатами). Цветовая модель используется для описания излучаемого и отраженного цветов. Вместе с методом интерпретации этих данных множество цветов цветовой модели и определяет цветовое пространство.

Что такое RGB

Начнём с цифр. 16,7 миллионов оттенков отображает современный монитор компьютера или хорошее печатающее устройство. Такая большая палитра получается смешением всего трёх цветов в разных пропорциях - красного, синего и зелёного. В графических редакторах каждый из них представлен 256 оттенками (256х256х256=16,7 миллионов).

RGB - цветовая модель, названная так по трём заглавным буквам названий цветов, лежащих в ее основе: Red , Green , Blue , или красный, зелёный, синий. Эти же цвета образуют и все промежуточные. Научное название - аддитивная модель (от англ.слова add - «добавлять»). Служит для вывода изображения на экраны мониторов и другие электронные устройства. Обладает большим цветовым охватом.

Цветовая модель RGB предполагает, что вся палитра складывается из светящихся точек. Это значит, что на бумаге невозможно изобразить цвет в цветовой модели RGB, так как бумага поглощает цвет, а не светится. Исходный цвет можно получить, если прибавить к несветящейся - или изначально чёрной -поверхности проценты от каждого из ключевых цветов.

RGB-цвет получается в результате смешения красного, синего и зелёного в разных пропорциях: каждый оттенок можно описать тремя числами, обозначающими яркость трёх основных цветов.

Как выглядит цветовая модель RGB?

Представьте, что мы направили лучи красного, зелёного и синего цветов в одну точку на белой стене. В центре получится белое пятно, интенсивность цветов в этой точке достигает 100 %. В местах, где лучи соприкасаются, вы увидите новые оттенки:

зелёный+синий - голубой (Cian )
синий+ красный - пурпурный (Magenta )
красный+зелёный - жёлтый (Yellow )

Что такое CMY(K)

Эти три цвета лежат в основе цветовой модели CMYK - субстрактивная модель (от англ. слова subtraсt - «вычитать»), которая основана на вычитании из белого первичных цветов: голубой цвет вычитает из белого цвета красный, желтый - синий, а пурпурный - зелёный. Модель CMY(K) используется в полиграфии для стандартной триадной печати и в сравнении с RGB-моделью обладает меньшим цветовым охватом. Бумага и другие печатные материалы - это поверхности, которые отражают свет. Согласитесь, гораздо удобнее считать, какое количество света отразилось от той или иной поверхности, чем считать, сколько поглотилось.

Если вычесть из белого три первичных цвета - RGB, получаются три дополнительных цвета CMY.

В модель CMYK добавлен дополнительный черный цвет, и на это есть веские причины. В теории при смешении трёх основных цветов должен получиться чёрный цвет. В реальности же в красках есть примеси, и вместо чистого черного получается неопределенный грязно-коричневый. Тем более при печати смешение сразу трёх цветов ради получения черного очень сильно увлажняет бумагу, возрастает риск ее переувлажнения при не всегда идеальных внешних условиях и в силу особенностей самих красителей. Именно поэтому в модель введён чёрный цвет для получения тёмных оттенков и непосредственно самого чёрного. Буква К в названии модели CMYK взята у слова Black , и она обозначает ключевой цвет - Key Color.

Что такое HSB?

Перед тем, как подвести итог, подчеркнём: модели RGB и CMYK не так хорошо соответствуют понятию собственно цвета, как цветовая модель HSB . Это аббревиатура с английских слов: Hue, Saturation, Brightness - тон, насыщенность, яркость. HSB основана на модели RGB, но у неё другая система координат: каждый цвет в этой модели получается путем добавления к основному спектру черной или белой краски. При этом тон - это собственно цвет и есть, насыщенность - процент добавленной к цвету белой краски, а яркость - процент добавленной чёрной краски.

Описание цветов в этой модели не соответствует цветам, воспринимаемых человеческим глазом. Эта модель используется в графических редакторах при настройке палитры цвета. Художники используют её для тщательного подбора оттенков.

В чем отличие RGB от CMYK?

Итак, подведем краткий итог:

RGB - цветовая модель, по которой строятся цвета на экране. Основана на сложении цветов.
CMYK - цветовая модель, по которой формируется изображение для печати. Основана на вычитании цветов.

Разница между CMYK и RGB заключается в том, что RGB-цвет по сути лишь излучаемый цвет (или свет), а CMYK-цвет - цвет отражаемый (краска). Первый образуется за счёт интенсивности свечения, а второй получается как результат наложения красок в полиграфии. Соответственно, любые изображения в электронном виде - рисунки на мониторе компьютера, фотографии на экране телефона - основываются на RGB-модели. Модель CMYK применяется для полноцветной печати. А чтобы цвета не потерялись, изображение перед печатью выводят из аддитивной модели в субстрактивную. Говоря на языке дизайнеров и специалистов подготовки макетов, модель CMYK - рабочий инструмент офсетной типографии, который выводит цвета на бумагу.

Отличие систем цветопередачи RGB и CMYK

CMYK и RGB: применение на практике

Обычно при печати используют четыре краски: голубую, пурпурную, желтую и черную, что и составляет палитру CMYK. Макеты для печати обязательно должны быть подготовлены в цветовой модели CMYK, так как в процессе вывода форм растровый процессор однозначно трактует любой цвет как составляющую CMYK. Важно помнить, что цветовой охват CMYK меньше, чем RGB, поэтому все изображения, при подготовке макета на печать, требуют цветокоррекции и правильной конвертации в цветовой пространство CMYK.