Классификация и различия цветовых моделей

Цветовые модели можно классифицировать по их целевой направленности:

-- XYZ — описание восприятия; L*a*b* — то же пространство в других координатах (? вроде не нужно)

-- Аддитивные модели — рецепты получения цвета на мониторе, например RGB

-- Полиграфические модели (CMYK) — получение цвета при использовании разных систем красок и полиграфического оборудования

-- Модели, не связанные с физикой оборудования, являющиеся стандартом передачи информации

-- Математические модели, полезные для каких-либо способов цветокоррекции, но не связанные с оборудованием, например HSV.

Подробнее о некоторых моделях:

-- RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, описывающая способ синтеза цвета. В российской традиции иногда обозначается как КЗС.

-- Четырёхцветная автотипия (CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, Key color) — субтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадной печати. Схема CMYK, как правило, обладает сравнительно небольшим цветовым охватом.

-- CIE XYZ — линейная 3-компонентная цветовая модель, основанная на результатах измерения характеристик человеческого глаза. Построена на основе зрительных возможностей «стандартного наблюдателя», то есть гипотетического зрителя, возможности которого были тщательно изучены и зафиксированы в ходе длительных исследований человеческого зрения, проведённых комитетом CIE (фр. Commission Internationale de l'Eclairage).

-- HSL, HLS или HSI (от англ. Hue, Saturation, Lightness (Intensity)) — цветовая модель, в которой цветовыми координатами являются тон, насыщенность и яркость.

Цветовая модель RGB

RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, описывающая способ синтеза цвета. В российской традиции иногда обозначается как КЗС.

Выбор основных цветов обусловлен особенностями физиологии восприятия цвета сетчаткой человеческого глаза. Цветовая модель RGB нашла широкое применение в технике.

Аддитивной она называется потому, что цвета получаются путём добавления (англ. addition) к черному. Иначе говоря, если цвет экрана, освещённого цветным прожектором, обозначается в RGB как (r1, g1, b1), а цвет того же экрана, освещенного другим прожектором, — (r2, g2, b2), то при освещении двумя прожекторами цвет экрана будет обозначаться как (r1+r2, g1+g2, b1+b2).

Изображение в данной цветовой модели состоит из трёх каналов. При смешении основных цветов (основными цветами считаются красный, зелёный и синий) — например, синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M magenta), при смешении зеленого (G) и красного (R) — жёлтый (Y yellow), при смешении зеленого (G) и синего (B) — циановый (С cyan). При смешении всех трёх цветовых компонентов мы получаем белый цвет (W).

В телевизорах и мониторах применяются три электронные пушки (светодиода, светофильтра) для красного, зеленого и синего каналов.

Цветовая модель RGB имеет по многим тонам цвета более широкий цветовой охват (может представить более насыщенные цвета), чем типичный охват цветов CMYK, поэтому иногда изображения, замечательно выглядящие в RGB, значительно тускнеют и гаснут в CMYK.

Цветовая модель RGB была изначально разработана для описания цвета на цветном мониторе, но, поскольку, мониторы разных моделей и производителей различаются, были предложены несколько альтернативных цветовых пространств, соответствующих «усредненному» монитору. К таким относятся, например, sRGB и Adobe RGB.

Варианты этого цветового пространства отличаются разными оттенками основных цветов, разной цветовой температурой, разным показателем гамма-коррекции.

На количество градаций цвета влияет его битность

1-bit: монохромное изображение

8-битная шкала серого

8-битный цвет

15/16-bit: Highcolor

24-bit: Truecolor - число цветов максимальное для восприятия человеком

30/36/48-bit: Deep Color

Гамма-коррекция — коррекция функции яркости в зависимости от характеристик устройства вывода. Повышение показателя гамма-коррекции позволяет повысить контрастность, разборчивость тёмных участков изображения, не делая при этом чрезмерно контрастными или яркими светлые детали снимка.

Значение гаммы, равное 1, соответствует «идеальному» монитору, который имеет линейную зависимость отображения от белого к черному. Но таких мониторов не бывает — зависимость, в особенности для электронно-лучевых устройств, нелинейна. Большее значение гаммы означает более высокую нелинейность этой зависимости. Стандартное значение гаммы для стандарта видеоизображений NTSC — 2.2. Для дисплеев компьютера значение гаммы обычно составляет значения от 1.5 до 2.0. [1]

Цветовая модель HSL

HSL, HLS или HSI (от англ. Hue, Saturation, Lightness (Intensity)) — цветовая модель, в которой цветовыми координатами являются тон, насыщенность и яркость. Следует отметить, что HSV и HSL — две разные цветовые модели.

В итоге изображение это три слоя:

Hue - Тон — одна из трех основных характеристик цвета наряду с насыщенностью и светлотой. Тон определяется характером распределения излучения в спектре видимого света, причем, 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», «зеленый».

Saturation- В теории цвета насыщенность — это интенсивность определенного тона, то есть степень визуального отличия хроматического цвета от равного по светлоте ахроматического (серого) цвета. Насыщенный цвет можно назвать сочным, глубоким, менее насыщенный — приглушенным, приближенным к серому. Полностью ненасыщенный цвет будет оттенком серого. Насыщенность — одна из координат цвета в пространстве HSV.

Intensity яркость - распределение освещенности

Цветовая модель CMYK

Четырёхцветная автотипия (CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, blacK (Key color)) — субтрактивная схема

формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии. Цвет в CMYK зависит не только от спектральных характеристик красителей и от способа их нанесения, но и их количества, характеристик бумаги и других факторов. Фактически цифры CMYK являются лишь набором аппаратных данных для фотонаборного автомата и не определяют цвет однозначно.

Значение K в аббревиатуре CMYK

Одна из версий утверждает, что K — сокращение от англ. blacK. Чёрный не стали обозначать B, чтобы не путать с B (англ. blue) из модели RGB, а стали обозначать K. Согласно другому варианту,

 K является сокращением от слова ключевой англ. Key: в англоязычных странах термином key plate

 обозначается печатная форма для чёрной краски.

Почему CMYK называют субтрактивной моделью

Бумага и прочие печатные материалы являются поверхностями, отражающими свет, удобнее считать,

 какое количество света (и цвета) 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.

Почему в CMYK четыре цвета, а в RGB три

- На практике смешение реальных пурпурного, голубого и жёлтого цветов даёт скорее грязно-коричневый

 или грязно-серый цвет;

- При выводе мелких чёрных деталей изображения или текста без использования чёрного пигмента

возрастает риск неприводки (недостаточно точное совпадение точек нанесения) пурпурного, голубого

 и жёлтого цветов.

- Смешение 100 % пурпурного, голубого и жёлтого пигментов в одной точке в случае струйной печати

 существенно смачивает бумагу, деформирует её и увеличивает время просушки.

- Чёрный пигмент существенно дешевле остальных трёх.

Числовые значения в CMYK и их преобразование

Каждое из чисел, определяющее цвет в CMYK, представляет собой процент краски данного цвета,

 составляющей цветовую комбинацию, а точнее, размер точки растра, выводимой на фотонаборном

 аппарате на плёнке данного цвета. Например, для получения тёмно-оранжевого цвета следует

смешать 30 % голубой краски, 45 % пурпурной краски, 80 % жёлтой краски и 5 % чёрной. Это можно

 обозначить следующим образом: (30,45,80,5). Иногда пользуются таким обозначением: C30M45Y80K5.

Глубина цвета

Глубина цвета (качество цветопередачи, битность изображения) — это термин компьютерной

графики, означающий количество бит, используемых для представления цвета при кодировании

одного пикселя растровой графики. Это понятие также известно, как bits per pixel (bpp) задающее

точное количество используемых бит для представления цвета.

Возможные варианты представления цветовых палитр:

1-битный цвет (21 = 2 цвета) монохромный цвет, чаще всего представляется чёрным и белым цветами

(или черный и зелёный)

2-битный цвет (2? = 4 цвета) CGA, градации серого цвета NeXTstation

3-битный цвет (2? = 8 цветов) Множество устаревших персональных компьютеров с TV-выходом

4-битный цвет (24 = 16 цветов) известен как EGA и в меньшей степени как VGA-стандарт с высоким разрешением

8-битный цвет (28 = 256 цветов) Устаревшие Unix-рабочие станции, VGA низкого разрешения, Super VGA, AGA

С увеличением количества бит в представлении цвета, количество отображаемых цветов стало

становиться непрактично-большим для цветовых палитр (20-битная глубина цвета требует больше

 памяти для сохранения цветовой палитры, чем памяти для сохранения самих пикселей изображения).

TrueColor приближен к цветам «реального мира», предоставляя 16,7 миллионом различных цветов.

24-битный Truecolor-цвет использует по 8 бит для представления красной, синей и зелёной

составляющих, 28 = 256 различных варианта представления цвета для каждого канала,

или всего 16 777 216 цветов (256?256?256).

 «32-битный цвет» это пример неправильного употребления термина при описании глубины цвета.

 Заблуждением является то, что 32-битный цвет позволяет представить 4 294 967 296 различных

 оттенка. В реальности 32-битный цвет является 24-битным (Truecolor) с дополнительным 8-битным

каналом, который либо заполнен нулями (пустотой), либо представляет Альфа-канал, который задаёт

прозрачность изображения в определённых пикселях. Причиной, при которой может быть использован

 «пустой» канал — является 32-битная адресация памяти и 32-битные шины данных большинства

современных компьютеров при оптимизации обращения к видеопамяти.

Большинство воспроизводящих аппаратов реально отображают несколько сотен тысяч цветов. ЭЛТ

 воспроизводит на порядок больше цветов чем ЖК.