Основы цвета

Из чего складывается цвет

В детском саду вас, наверное, учили, что есть первичные цвета – красный, желтый и синий, а все остальные создаются из них. Брюс до сих пор помнит, как его первая учительница, миссис Андерсон, говорила, что одинаковое количество красного, желтого и синего образует серый. Брюс попробовал изобразить серого кота, но у него получилась какая-то грязноватая, многоцветная мешанина, и тогда он решил, что гораздо лучше будет воспользоваться простым карандашом, а миссис Андерсон либо полный дальтоник, либо ничего не смыслит в рисовании. Теперь, прослеживая истоки своей склонности подвергать сомнению авторитеты, он снова и снова возвращается к тому дню.

Урок миссис Андерсон оказался несостоятельным, но зерно истины в нем все же было – это мысль о том, что все разнообразие цветов достигается комбинацией трех первичных компонентов. Разные люди работают с цветом по-разному, но при этом в их рассуждениях всегда присутствует понятие о трех составляющих, которые и образуют цвет. Художественный редактор, говоря о коррекции цвета, предпочитает оперировать терминами "цветовой тон", "яркость" и "насыщенность". Тому, кто работает на компьютере, возможно, сподручнее описывать цвет в величинах RGB. Ученые рассуждают о цвете, опираясь на теорию – здесь и CIE Lab, и HSB, и LCH. А специалисты допечатной подготовки говорят о процентных величинах точек CMYK.

И хотя создатели Photoshop постарались учесть и удовлетворить потребности всех этих мыслящих по-разному людей (и справились со своей задачей неплохо), многие пользователи замыкаются только на каком-то одном видении цвета. Это вполне естественно и понятно – мы все склонны придерживаться того метода мышления, который нам кажется наиболее удобным. Однако это может затруднить общение с Photoshop и излишне усложнить работу. Если вы поймете, что все способы представления цвета в основе своей имеют одно и то же – комбинацию трех компонентов, вы научитесь разбираться в предлагаемых программой методах работы с ними и выбирать наиболее подходящий вариант для каждой конкретной задачи.

"Постойте-ка, – скажете вы. – Но ведь в CMYK не три цветовых компонента, а четыре". Видно, вы тоже склонны подвергать сомнению авторитеты, когда замечаете, что концы с концами не сходятся. Что ж, раз мы взяли на себя роль авторитетов, то поступим так же, как обычно поступают авторитеты, когда им задают трудные вопросы: мы попросим вам довериться нам. Оставьте на время свои сомнения. Обещаем вернуться к этой теме позже.

В этой лекции мы рассмотрим основополагающие моменты взаимоотношений цветов и методы представления цвета в Photoshop. Иногда нам придется обращаться к теории, но мы настоятельно рекомендуем внимательно все прочесть, так как это понадобится в дальнейшем, при обсуждении тоновой и цветовой коррекции.

Первичные цвета

Для многих видов работы с цветом на компьютере понятие первичных цветов является основополагающим. Речь идет о трех цветах, которые в комбинации образуют все остальные. Задавая разные пропорции первичных цветов, можно формировать другие цвета, а регулируя их соотношение – выполнять цветокоррекцию изображений. Первичные цвета имеют две принципиальные особенности (пока не будем принимать во внимание, из каких цветов состоят они сами).

Кстати, существуют и вторичные цвета, которые образуются комбинацией двух первичных и исключением третьего. Но особого интереса для нас они не представляют.

Аддитивные и субтрактивные цвета

До того, как увлечься поведением сферических объектов – яблок, бильярдных шаров и планет, сэр Исаак Ньютон экспериментировал со светом и призмами. Он обнаружил, что белый свет разделяется на красный, зеленый и синий компоненты – явление довольно заурядное, известное уже многие века. Но открытием стало то, что путем комбинации красного, зеленого и синего компонентов ему удалось воссоздать белый свет. Красный, зеленый и синий цвета называются аддитивными первичными цветами (от англ. add – добавлять). Их сложение дает более светлые цвета, вплоть до белого, тогда как черный означает полное отсутствие света (см. рис. 4.1). Так формируется цвет на экране телевизора и на компьютерном мониторе.

Но на печатной странице цвета ведут себя иначе. В отличие от экрана телевизора, страница не излучает свет, а отражает его. При воспроизведении цветных изображений на печати мы прежде всего имеем дело не со светом, а с пигментами (красками, тонером, воском), которые одни цвета поглощают, а другие отражают.

Первичными цветами пигментов являются голубой, желтый и пурпурный. Они называются субтрактивными первичными цветами (от англ. subtract – вычитать). При нанесении краски на белую бумагу происходит поглощение (вычитание) света, и отраженный цвет становится темнее. (Возможно, понятнее будет так: для получения белого цвета аддитивные цвета нужно складывать друг с другом, а субтрактивные – вычитать). Голубой пигмент целиком поглощает красный свет, пурпурный поглощает зеленый, а желтый – синий. При сложении голубого, пурпурного и желтого максимальной интенсивности теоретически образуется черный цвет (см. рис. 4.1).

Говоря о первичных цветах, миссис Андерсон была совершенно права, только она назвала не те цвета. Закрашивая рисунок красным, желтым и синим карандашами, вам не удастся получить серого цвета, как бы вы ни старались.

Несовершенный мир

Несколько раньше мы просили вас довериться нам по поводу CMYK, а только что сказали, что сочетание голубого, пурпурного и желтого теоретически дает черный. В действительности, однако, получается бурый. Почему? Как говорит наш друг и коллега Боб Шэффл, "Бог создал RGB, а человек – CMYK". А мы добавим: "Кому вы больше доверяете?"

Несовершенство красителей. Если бы пигменты CMY были идеальными, не надо было бы добавлять четвертым цветом черный (К). Несмотря на все наши старания, голубой пигмент всегда содержит немного красного, пурпурный – немного зеленого, а желтый – малую толику синего. Поэтому, чтобы темные цвета на печати получались лучше, добавляется черная краска. Кроме того, ее добавление сокращает расход цветной краски, идущей на воспроизведение темных участков изображения. Это не только экономит средства, но и решает некоторые особо докучливые проблемы печати. Подробнее об этом говорится в лекции 5, "Параметры цвета".

Несовершенство преобразования. Если бы мы имели дело только со CMYK, все было бы гораздо проще. Но значительная доля проблем связана с тем, что сканеры видят цвет в RGB, а нам для воспроизведения его на печати приходится преобразовывать значения RGB в CMYK. Между тем путь преобразования вовсе не гладок (см. раздел "Как взаимодействуют параметры цвета", лекции 5 "Параметры цвета").

Цветовой круг

Концепцию цветового круга тоже подарил миру сэр Исаак Ньютон. Идея состоит в том, что если расположить цвета спектра по кругу, отношения между первичными цветами станут гораздо нагляднее (см. рис. 4.2).

Заметьте, что аддитивные и субтрактивные первичные цвета расположены друг против друга. Это – ключевой момент для понимания поведения цветов. Например, голубой на цветовом круге находится напротив красного, поскольку является его противоположностью: голубая краска видится голубой потому, что поглощает красный свет, а зеленый и синий отражает. Иначе говоря, голубой – это отсутствие красного.

Цвета, расположенные друг против друга, называются дополнительными или комплементарными.

Насыщенность и яркость

Объясняя природу цвета, мы до сих пор исходили из концепции трех первичных цветов. Но существуют и другие способы описания цвета по трем компонентам. Наиболее привычный из них использует понятия цветового тона (собственно цвет – красный, оранжевый и т. д.), насыщенности (степень чистоты цвета) и яркости.

Двумерный цветовой круг Ньютона демонстрирует отношения между цветовыми тонами, но для более полного описания цвета потребуется более сложная, трехмерная модель. Одним из вариантов такой модели является системная палитра цветов Apple Color Picker (см. рис. 4.3).

Здесь насыщенные цветовые тона расположены по краям круга, а приближаясь к его центру, цвета теряют насыщенность, "загрязняются". Регулятор рядом с кругом осветляет и затемняет цвета. Apple Color Picker – это графическое представление цветовой модели HSB (цветовой тон, насыщенность, яркость).

Координатные модели и цветовое пространство

Все методы определения цвета, о которых мы до сих пор говорили, строятся на трех первичных компонентах (модель CMYK мы пока игнорируем). Их называют координатными моделями. Цветовая модель – это способ описательного представления цвета и его числового выражения. Координатная модель описывает цвет с помощью трех чисел. Цветовое восприятие человека строится на сигналах, поступающих от трех независимых рецепторов. Таким образом, трехкоординатный подход – это не просто удобный способ математических расчетов, а принцип работы нервной системы человека.

Координатные модели обладают еще одним удобным свойством. Поскольку они всегда предполагают наличие трех составляющих, при небольшом усилии мы можем представить их как трехмерные объекты с осями X, Y и Z. За каждым цветом закреплена на объекте определенная позиция, обозначаемая тремя числами. Такая трехмерная модель называется цветовым пространством – термин, получивший в мире цвета широчайшее распространение.

Цветовое пространство HSB принято представлять в виде цилиндра, а регулятор яркости на палитре Apple Color Picker (для PC – просто Color Picker ) позволяет видеть тот или иной "срез" этого цилиндра. Однако, как и всякая метафора, этот метод имеет свои достоинства и недостатки.

Поэтому хотя системная цветовая палитра – это шаг в верном направлении, но для понимания работы с цветом нам придется пойти дальше.

Как цвета воздействуют друг на друга

Часто, когда вы работаете в одном цветовом пространстве, результаты вносимых изменений вам приходится оценивать в величинах другого пространства. В лекции 7, "Цветокоррекция", мы рекомендуем с помощью кривых настраивать значения RGB, а результаты отслеживать по процентным величинам CMYK, отображаемым на палитре Info. Так работа продвигается гораздо быстрее, но при этом вы должны анализировать то, как оба цветовых пространства взаимодействуют между собой – что происходит во втором пространстве, когда вы работаете в первом.

Ниже приводится краткое описание взаимодействия компонентов в моделях RGB, CMY и HSB.

Тон. Одним из самых важных последствий взаимодействия цветов (и вызывающих наибольшее недопонимание) является то, что добавление или вычитание первичных цветов влияет не только на сам цвет (hue) и насыщенность, но и на тон. Когда вы увеличиваете долю любого из компонентов RGB (даете больше света), цвет становится светлее. В CMY все происходит наоборот, поскольку добавление краски ведет к затемнению цвета.

Цветовой тон. Все цвета, кроме первичных, содержат долю противоположного первичного цвета. В RGB красный является "чистым", а оранжевый наряду с красным содержит значительную долю зеленого (а возможно и синего). В CMYK чистым является пурпурный, а красный – нет, так как помимо пурпурного он включает и долю желтого. Таким образом, цветовой тон того или иного цвета изменяется путем добавления или вычитания первичных цветов.

Одновременно возможно воздействие и на тон: в результате добавления или вычитания света (краски) цвет становится светлее или темнее.

Коротко об отношениях цветов

Насыщенность. Насыщенный цвет в RGB включает только один или два первичных цвета – третий первичный всегда равен нулю. Добавляя малую долю третьего цвета (например, для небольшого изменения цветового тона), вы понижаете насыщенность.

Точно так же, повышая с помощью диалогового окна Hue/Saturation (или какого-либо другого) насыщенность цвета, вы убираете один из первичных цветов. Когда содержание одного из первичных достигнет максимума, а вы будете продолжать регулировать содержание двух других, изменяться будут цветовой тон (hue) и тон (tone).

Еще один важный момент, имеющий отношение к насыщенным цветам. Чрезмерное повышение насыщенности в RGB-изображении приводит к тому, что детали остаются только в одном из трех каналов. Из остальных двух один становится абсолютно белым, а второй – сплошным черным. Именно поэтому, а не только из-за сложностей воспроизведения на печати, насыщенные цвета изображения так трудно поддаются управлению: все детали сосредоточены в одном канале.

Нейтральные тона. Цвет, составленный из равных долей красного, зеленого и синего, всегда будет нейтральным серым (хотя для того, чтобы он получился таким на экране или на печатной странице после преобразования его в CMYK, возможно, вам придется немало потрудиться). Тон серого зависит от того, насколько много в нем красного, зеленого и синего – чем больше света, тем светлее серый. Это важно помнить при настройке монитора, восстановлении цветового баланса и в других случаях.

Насыщенные первичные цвета - CMY и RGB

Понижение насыщенности в насыщенных цветах

Цвета вверху слева являются полностью насыщенными - каждый из них содержит 100 процентов одного или двух первичных цветов. Для аддитивных и субтрактивных первичных цветов характерна обратная зависимость

Яркость и насыщенность

Осветление или затемнение насыщенного цвета (в данном случае +50 или -50) снижает его насыщенность. При этом происходит также понижение 100-процентного содержания первичных цветов или загрязнение их третьим первичным, либо и то, и другое. Обратите внимание на изменение цветового тона в затемненном варианте

(рис 4.4)

Во врезке "Коротко об отношениях цветов" суммированы взаимоотношения между различными цветовыми пространствами (см. также рис. 4.5).

Аппаратно-зависимый цвет и цветовой охват

На рисунках показаны не фактические результаты, а лишь относительные различия. Точно так же цветовая схема отображает не фактический, а сравнительный цветовой охват (см.также рис. 7.5)

Аппаратно-независимый цвет

Один из недостатков моделей HSB, RGB и CMY (и даже CMYK) связан с тем, что они описывают не то, как выглядит тот или иной цвет, а лишь его компоненты. Если вы видели в универмаге стеллажи с включенными телевизорами, то понимаете, о чем речь. Все телевизоры настроены на одну программу и получают одну и ту же цветовую информацию, но воспроизводят цвета по-разному.

Если подать одни и те же величины RGB на десять мониторов или одни и те же значения CMYK на десять печатных машин, мы получим десять разных цветов (см. рис. 4.4). Поскольку цвет на разных устройствах получается разным, модели RGB и CMYK называют аппаратно-зависимыми.

Пытаясь правильно отобразить цвета на мониторе, Photoshop сталкивается с проблемой: он понятия не имеет, как должны выглядеть эти цвета и что в действительности означают величины RGB или CMYK.

Кроме того, программа должна учитывать все особенности восприятия цвета человеком. Например, к одним цветам и уровням яркости наш глаз более чувствителен, к другим менее. В ярких цветах мы различаем мелкие детали лучше, чем в темных (это одна из причин того, почему так сложно сделать видимыми тонкие детали в тенях сканированных изображений). Ни RGB, ни CMYK не дают Photoshop точной информации о том, какой именно цвет он описывает.

Цвета Lab

Помимо упомянутых выше цветовых моделей в Photoshop используется и модель CIE Lab, которая здесь называется просто Lab и доступна из подменю Mode в меню Image. Она описывает цвета именно так, как они выглядят, независимо от устройств, на которых они воспроизводятся, и поэтому называется аппаратно-независимой.

В отличие от модели HSB, где цветовые тона представлены размещенными по кругу, в Lab используется более точная, но гораздо менее интуитивная система их представления. Третья ось в Lab (перпендикулярная по отношению к странице и выполняющая примерно ту же роль, что и яркость в HSB) является осью светлоты (Luminance), она представляет степень яркости цвета – насколько ярким он видится человеку. Однако в отличие от яркости в HSB, здесь учитывается тот факт, что зеленый цвет выглядит ярче, чем синий.

О модели Lab написано много книг (мы даже читали некоторые из них), но если они и представляют интерес для ученых, то вам они вряд ли окажутся полезными. На данном этапе вам о цветах Lab нужно знать лишь три вещи.

Работа с цветом

Photoshop предлагает разнообразные способы просмотра и редактирования цвета в изображениях. Например, отрегулировать насыщенность, манипулируя непосредственно величинами RGB или CMYK, довольно сложно, поэтому программа предлагает отдельные средства для изменения цветового тона, насыщенности и яркости. Если у вас есть RGB-изображение, которое нужно будет напечатать, вы с помощью палитры Info можете заранее проверить, как изменятся значения RGB, будучи преобразованными в CMYK.

Здесь мы сталкиваемся с двумя серьезными проблемами. Во-первых, с каждым переключением с одного цветового режима на другой происходит утеря информации. Дело в том, что изображения содержат лишь по 256 оттенков на каждый цвет, и когда мы выполняем преобразование из одного цветового пространства в другое, из-за ошибок при округлении некоторые оттенки теряются. Photoshop предлагает возможность увидеть, как будет выглядеть изображение после его перевода в другой режим без выполнения фактического преобразования, позволяя тем самым сначала довести изображение до нужного состояния. Эта тема подробно рассмотрена в лекции 7 "Цветокоррекция".

Вторая проблема связана с тем, что цветовые модели RGB и CMYK, с которыми мы чаще всего имеем дело, являются аппаратно-зависимыми: на разных устройствах мы получаем разные цвета, хотя и подаем на них одну и ту же информацию. Мало того, каждое устройство воспроизводит только определенный диапазон цветов, это называется цветовым охватом. У одних устройств он шире, у других уже. Например, цветовой охват фотопленки шире, чем монитора, а монитор воспроизводит более широкий диапазон цветов, чем печатная машина. Поэтому как бы мы ни старались напечатать на бумаге все цвета, которые есть на пленке, из этого заведомо ничего не получится.

К счастью, Photoshop предлагает средства, позволяющие нивелировать разницу между цветами RGB и CMYK, а также учитывать цветовой охват монитора и выводных CMYK-устройств. Следующая лекция, "Параметры цвета", рассказывает, что это за средства, как они работают и как ими пользоваться.